(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の座標入力領域に対する指示位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記矩形状の座標入力領域の対向する第１の辺の周囲及び第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置されるセンサ手段であって、それぞれが、前記座標入力領域に向けて投光する投光部と、該座標入力領域への指示に伴い変化する光量分布を検出する受光部とを有するセンサ手段と、
前記第１の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第１の再帰反射手段と、
前記第２の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第２の再帰反射手段と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を第１の投光期間に投光させ、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を、前記第１の投光期間とは異なる第２の投光期間に投光させる制御手段と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第１の投光期間に投光させて、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により得られる第１の少なくとも２つの光量分布と、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第２の投光期間に投光させて、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により得られる第２の少なくとも２つの光量分布と、の少なくとも４つの光量分布のうち、少なくとも２つの光量分布に基づいて、前記座標入力領域における指示位置を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記矩形状の座標入力領域は、隣接する２面以上の座標入力領域で形成されている
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】
前記矩形状の座標入力領域は、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される第１のセンサ手段の配置位置と前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される第２のセンサ手段の配置位置とによって規定される矩形状の第１の座標入力領域と、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される第３のセンサ手段の配置位置と前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される第４のセンサ手段の配置位置とによって規定される矩形状の第２の座標入力領域と、が隣接して形成され、
前記第１のセンサ手段のうちの１つと前記第３のセンサ手段のうちの１つが前記第１の辺の所定範囲内の位置に、前記第２のセンサ手段のうちの１つと前記第４のセンサ手段のうちの１つが前記第２の辺の所定範囲内の位置に配置される
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】
前記センサ手段を前記第１の再帰反射手段及び前記第２の再帰反射手段それぞれに取り付ける取付手段であって、前記センサ手段の取付位置を移動する移動機構を有する取付手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記矩形状の座標入力領域は、短辺同士が隣接する２面以上の座標入力領域で形成され、かつ前記センサ手段の取付位置が、前記座標入力領域を隣接させる短辺の延長線方向から前記座標入力領域側となるように前記移動機構によって取り付けられる
ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記移動機構は、前記延長線方向を中心に線対称の位置に前記センサ手段を取り付け可能とする
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】
前記取付手段は、更に、前記センサ手段の取付固定位置への移動を検出する検出機構を更に備え、
前記検出機構による検出信号に基づいて、前記センサ手段が座標を検出する座標入力領域を切り替える
ことを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記センサ手段の投光部からの投光と前記受光部での受光における光路上に配置されるミラーであって、前記座標入力領域を前記第１の辺及び前記第２の辺とは異なる方向の辺に複数個隣接させる場合に、前記座標入力領域が隣接する辺とそれに対向する辺の各々の延長線方向に配置されるミラーを更に備える
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９】
矩形状の座標入力領域に対する指示位置の座標を算出する座標入力装置として、
前記矩形状の座標入力領域の対向する第１の辺の周囲及び第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置されるセンサ手段であって、それぞれが、前記座標入力領域に向けて投光する投光部と、該座標入力領域への指示に伴い変化する光量分布を検出する受光部とを有するセンサ手段と、
前記第１の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第１の再帰反射手段と、
前記第２の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第２の再帰反射手段と
を備える座標入力装置の制御方法であって、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を第１の投光期間に投光させる第１の投光工程と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第１の投光期間に投光させて、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により第１の少なくとも２つの光量分布を検出する第１検出工程と、
前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を、前記第１の投光期間とは異なる第２の投光期間に投光させる第２の投光工程と、
前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第２の投光期間に投光させて、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により第２の少なくとも２つの光量分布を検出する第２検出工程と、
前記第１検出工程で検出された前記第１の少なくとも２つの光量分布及び前記第２検出工程で検出された前記第２の少なくとも２つの光量分布の少なくとも４つの光量分布のうち、少なくとも２つの光量分布に基づいて、前記座標入力領域における指示位置を算出する算出工程と
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１０】
矩形状の座標入力領域に対する指示位置の座標を算出する座標入力装置として、
前記矩形状の座標入力領域の対向する第１の辺の周囲及び第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置されるセンサ手段であって、それぞれが、前記座標入力領域に向けて投光する投光部と、該座標入力領域への指示に伴い変化する光量分布を検出する受光部とを有するセンサ手段と、
前記第１の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第１の再帰反射手段と、
前記第２の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第２の再帰反射手段と
を備える座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を第１の投光期間に投光させる第１の投光手順と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第１の投光期間に投光させて、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により第１の少なくとも２つの光量分布を検出する第１検出手順と、
前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を、前記第１の投光期間とは異なる第２の投光期間に投光させる第２の投光手順と、
前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第２の投光期間に投光させて、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により第２の少なくとも２つの光量分布を検出する第２検出手順と、
前記第１検出手順で検出された前記第１の少なくとも２つの光量分布及び前記第２検出手順で検出された前記第２の少なくとも２つの光量分布の少なくとも４つの光量分布のうち、少なくとも２つの光量分布に基づいて、前記座標入力領域における指示位置を算出する算出手順と
を実行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、矩形状の座標入力領域に対する指示位置の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で、接続されたコンピュータの制御をしたり、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、さまざまなものがあるが、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、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、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が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２や３等にあるように、再帰反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分（遮光部分）の座標を検出する座標入力装置が開示されている。
【０００６】
これらの装置において、例えば、特許文献２では、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。また、特許文献３では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出し、それらの座標の中心を検出する構成が示されている。
【０００７】
ここで、特許文献１乃至３のような、遮光位置を検出して座標を算出する方式を、以下、遮光方式と称する。
【０００８】
上述した座標入力装置のシステムとして、フロントプロジェクタ等の投影装置により座標入力装置の座標入力面であるスクリーン機能を有するボードに投影し、投影画像に対して、直接的に入力が可能な構成とする場合が考えられる。
【０００９】
このようなシステムは、比較的安価に画面を大型化することができるため、複数人で使用する会議や、ネットワークに接続されたビデオカメラ等の撮像装置を用いた複数人で行う遠隔会議などに利用されている。
【００１０】
但し、上述した用途においては、ユーザの要求が満たされているわけではない。遠隔地にある会議室の人物映像があたかも同一空間の会議室に存在するかのような仮想会議室の臨場感をさらに高めたい、表示できる情報量を増やしたいといったような要求があることから、さらなる大画面化が望まれている。
【００１１】
しかしながら、上述した遮光方式の座標入力装置においては、座標入力領域を制限無く大きくできるわけではなく、受光部では、座標入力領域内の遮蔽物の指示位置を算出できる程度の光量分布を得る必要がある。光量は、光を照明する照明部の発光強度、再帰反射部材の再帰反射効率、受光部の受光感度等の各構成要素により決定される。従って、座標入力領域の１面のサイズは、これらの各構成要素の制限によって決まることになる。
【００１２】
従って、大画面化のための実用的なシステム構成として、１面の座標入力領域を有する座標入力装置のシステムを横に並べるように組み合わせて、画面を横長にする構成とすることが考えられる。
【００１３】
このような横長化の構成として、特許文献４には、複数台の光遮断検出装置を、互いの表示領域がほぼ連続するように連接し、その境界部を両面に再帰反射部材が設けられた仕切部材により仕切る構成が開示されている。
【００１４】
また、特許文献５には、縦長化の構成として、検出領域内に置かれる物体の影の位置を検出するセンサ部と、検出領域の方向に光を放射する光源部とを有する検出ユニットが検出領域の外側に設けられた構成が示されている。そして、さらに再帰反射材は検出領域を覆うことなく、光源からの光を再帰反射するように、検出領域の一側だけに、再帰反射材と検出ユニットとで、検出領域を挟むように構成する内容が開示されている。
【００１５】
また、特許文献６には、複数台の光遮断検出装置を並べて使用する場合において、カーソル等の連続性の維持をカーソルの停留時間で判断して隣の画面でも引き続きドラッグや先を引けるようにする内容が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０５６７１号公報
【特許文献３】特開２００１−１４２６４２号公報
【特許文献４】特許登録第４１６７７８９号公報
【特許文献５】特許登録第３７４２６３４号公報
【特許文献６】特許登録第４０９４７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
１面の座標入力装置を有する座標入力装置を複数個並べて２面以上の横長のマルチ画面システムを構成する場合、従来の３辺に再帰反射部材がある構成では、隣接させた繋ぎ目に再帰反射部材があるので座標入力面が断続的となる。そこで、２面の座標入力領域に跨って入力するときに操作性が低下するという課題がある。
【００１８】
さらに、例えば、プロジェクタで投影する表示画像も断続的になることから、システムのデザイン性が低下するとともに、表示される映像の臨場感を損なうという課題もある。
【００１９】
特許文献４は、検出ユニットと対向する辺の再帰反射部材を隣接させて、極力隣接させた部分を薄型にする構成が示されているが、上述したような問題を解決していない。
【００２０】
また、座標入力領域が２面に跨る構成に対する入力の操作性に関して、特許文献６では、カーソル等の連続性の維持をカーソルの停留時間で判断して隣の画面でも引き続き操作できるようにしている。しかし、ユーザに指示具を一定時間停留させる操作を強いるため、自然な操作を妨げてしまうという課題がある。
【００２１】
一方で、特許文献５に示されているように、１辺のみに再帰反射部材を有する構成では、座標入力装置を構成するセンサユニットと再帰反射部材からなる面積に対して、入力可能な領域の割合が小さくなる。すなわち、入力領域（画面領域）と比して座標入力装置が大型とならざるを得ないという課題がある。
【００２２】
また、特許文献５に示されている内容で２面以上で構成する場合に、投影面自体は、隣接させることができるので、連続した投影画像とすることが可能ではあるが、座標入力領域が連続的にはならないという問題がある。
【００２３】
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、横長化されたマルチ画面システムの表示のデザイン性や臨場感等の映像効果を損なわず、かつ小型にシステムを構成することが可能な座標入力装置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】
【００２４】
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、矩形状の座標入力領域に対する指示位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記矩形状の座標入力領域の対向する第１の辺の周囲及び第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置されるセンサ手段であって、それぞれが、前記座標入力領域に向けて投光する投光部と、該座標入力領域への指示に伴い変化する光量分布を検出する受光部とを有するセンサ手段と、
前記第１の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第１の再帰反射手段と、
前記第２の辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する第２の再帰反射手段と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を第１の投光期間に投光させ、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を、前記第１の投光期間とは異なる第２の投光期間に投光させる制御手段と、
前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第１の投光期間に投光させて、前記第１の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により得られる第１の少なくとも２つの光量分布と、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記投光部を前記第２の投光期間に投光させて、前記第２の辺の周囲に少なくとも２箇所ずつ配置される前記センサ手段のそれぞれの前記受光部により得られる第２の少なくとも２つの光量分布と、の少なくとも４つの光量分布のうち、少なくとも２つの光量分布に基づいて、前記座標入力領域における指示位置を算出する算出手段と
を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、横長化されたマルチ画面システムの表示のデザイン性や臨場感等の映像効果を損なわず、かつ小型にシステムを構成することが可能な座標入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３】実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図４】実施形態１の制御・演算ユニットのブロック図である。
【図５】実施形態１の制御・演算ユニットの動作を説明するための図である。
【図６】実施形態１の光量分布を説明するための図である。
【図７】実施形態１の光量分布を説明するための図である。
【図８】実施形態１の光量分布を説明するための図である。
【図９】実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。
【図１０】実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。
【図１１】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１２】実施形態２の座標入力装置を説明するための図である。
【図１３】実施形態２の座標入力装置を説明するための図である。
【図１４】実施形態２のセンサユニットの回転移動機構を説明するための図である。
【図１５】実施形態２の座標入力装置を説明するための図である。
【図１６】実施形態２の制御・演算ユニットのブロック図である。
【図１７】実施形態３の座標入力装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜実施形態１＞
＜装置構成の概略説明＞
本発明の実施形態１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。
【００２９】
図１中、１Ａ〜１Ｄ及び１Ｅ〜１Ｈは投光部及び受光部を有するセンサユニット（センサ部）であり、矩形状の座標入力領域４Ａ及び４Ｂに対して互いに所定の距離離されて設置されている。より具体的には、座標入力領域４Ａ（第１の座標入力領域）の対向する２辺（第１の辺及び第２の辺）に少なくとも２箇所ずつセンサユニット１Ａ及び１Ｄ、センサユニット１Ｂ及び１Ｃが設けられている。また、座標入力領域４Ｂ（第２の座標入力領域）の対向する２辺（第１の辺及び第２の辺）に少なくとも２箇所ずつセンサユニット１Ｅ及び１Ｈ、センサユニット１Ｆ及び１Ｇが設けられている。
【００３０】
センサユニット１Ａと１Ｄ及び１Ｂと１Ｃはそれぞれ、制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに接続され、制御信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂから受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに送信する。また、センサユニット１Ｅと１Ｈ及び１Ｆと１Ｇはそれぞれ、制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ｃ及び２Ｄに接続され、制御信号を制御・演算ユニット２Ｃ及び２Ｄから受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２Ｃ及び２Ｄに送信する。
【００３１】
３Ａ及び３Ｂはそれぞれ、座標入力領域４Ａ及び４Ｂの対向する２辺に設けられている再帰反射部（第１の再帰反射部及び第２の再帰反射部）である。再帰反射部３Ａ及び３Ｂは、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有し、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｈから投光された光を、センサユニット１Ａ〜１Ｈに向けて再帰的に反射する。反射された光は、集光光学系とラインＣＣＤ等の構成部品によって構成されたセンサユニットの受光部によって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｃに送信される。
【００３２】
４Ａ及び４Ｂは座標を入力する座標入力領域であり、座標入力領域４Ａに対する指示入力が、センサユニット１Ａ〜１Ｄによって検出される。また、座標入力領域４Ｂに対する指示入力が、センサユニット１Ｅ〜１Ｈによって検出される。
【００３３】
実施形態１において、再帰反射部３Ａ及び３Ｂは、座標入力領域４Ａ及び４Ｂの２辺に構成されており、センサユニット１Ａ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｈは、２辺の再帰反射部３Ａ及び３Ｂのうち一方の再帰反射部３Ｂに対して投光した光を受光する。同様に、センサユニット１Ｂ、１Ｃ、１Ｆ及び１Ｇは、もう一方である再帰反射部３Ａに対して投光した光を受光する。
【００３４】
尚、実施形態１においては、座標入力領域４Ａ及び４Ｂの２面で隙間無く隣接された状態で形成されている。各座標入力領域における指等の指示具による入力指示の座標を算出するために用いるセンサユニット１Ａ〜１Ｈは、図示の如く座標入力領域４Ａ及び４Ｂの外側に配置されている。そして、座標入力領域４Ａ及び４ＢをＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置（表示部）の表示画面で構成したり、フロントプロジェクタで画像を投影したりすることで、インタラクティブな座標入力装置として、利用可能となっている。
【００３５】
このような構成において、座標入力領域４Ａ及び４Ｂに指等の指示具による入力指示がなされると、投光部から投光された光が遮られ、再帰反射による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ光量が得られなくなる。
【００３６】
制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ、及び２Ｃ及び２Ｄはそれぞれ、双方にデータを通信する無線通信部を有する。制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄは、センサユニット１Ａ〜１Ｈの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同遮光範囲内での検出点を特定して、それぞれの遮光範囲とセンサユニットとの間の角度を算出する。算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域上の指示具の指示位置の座標を算出し、表示装置に接続されているＰＣ等の情報処理装置に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して指示位置の座標値を出力する。
【００３７】
このようにして、指等の指示具によって、画面上に線を描画したり、アイコンの操作をする等の情報処理装置の操作が可能になる。
【００３８】
＜センサユニットの詳細説明＞
次に、センサユニット１Ａ〜１Ｈの構成について、図２及び図３を用いて説明する。尚、センサユニット１Ａ〜１Ｈは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００３９】
図２は本発明の実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００４０】
図２（ａ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｈそれぞれの投光部１００を示している。１０１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、投光レンズ１０２によって、再帰反射部３に向けて所定範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ａ〜１Ｈ中のそれぞれの投光部１００は、この赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２によって実現される。そして、投光部１００より投光された赤外光は、再帰反射部３により到来方向に再帰的に反射され、センサユニット１Ａ〜１Ｈ中の受光部２００によって、その光を検出する。
【００４１】
図２（ｂ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｈそれぞれの受光部２００を示している。受光部２００は、１次元のラインＣＣＤ１０３、集光光学系としての受光用レンズ１０４、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０５、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ー１０６からなる。そして、再帰反射部３によって反射された光は、赤外フィルター１０６、絞り１０５を抜けて受光用レンズ１０４によって、ラインＣＣＤ１０３の検出素子面上に集光される。
【００４２】
図３は、図１のセンサユニット１Ａ及び１Ｂ側から見た断面図である。センサユニット１Ａの赤外ＬＥＤ１０１Ａからの光は、投光レンズ１０２Ａ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３Ｂに対して光が投光されるように構成されている。同様に、センサユニット１Ｂの赤外ＬＥＤ１０１Ｂからの光は、投光レンズ１０２Ｂにより、主に再帰反射部３Ａに対して光が投光されるように構成されている。
【００４３】
ここで、実施形態１の場合、投光部１００と受光部２００は、座標入力面である座標入力領域４Ａ及び４Ｂの垂直方向に対し重ねた配置構成となっている。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１００の発光中心と受光部２００の基準位置（つまり、角度を計測するための基準点位置に相当し、実施形態１にあっては絞り１０５の位置）が一致する構造となっている。
【００４４】
また、投光部１００により投光された座標入力面に略平行な光束であって、座標入力面内方向に所定角度方向に投光されている光は、再帰反射部３Ａあるいは３Ｂにより光の到来方向に再帰反射される。そして、赤外フィルター１０６Ａ（１０６Ｂ）、絞り１０５Ａ（１０５Ｂ）、受光用レンズ１０４Ａ（１０４Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０３Ａ（１０３Ｂ）の検出素子面上に集光、結像することになる。
【００４５】
従って、ラインＣＣＤ１０３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ＣＣＤ１０３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。
【００４６】
尚、図３に示す投光部１００と受光部２００の距離Ｌは、投光部１００から再帰反射部３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２００で検出することが可能な構成となっている。
【００４７】
また、図３では、センサユニット１Ａ及び１Ｂについて説明しているが、同様の関係を有する、センサユニット１Ｅ及び１Ｆ、センサユニット１Ｄ及び１Ｃ、及びセンサユニット１Ｈ及び１Ｇも、センサユニット１Ａ及び１Ｂと同様の構成を有する。
【００４８】
以上説明したように、センサユニット１Ａ〜１Ｈは、投光部１００と、各々の投光部１００で投光された光を各々検出する受光部２００を有する構成である。
【００４９】
＜制御・演算ユニットの説明＞
図１の制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄとセンサユニット１Ａ〜１Ｈの間では、ＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号、及び、ＬＥＤ駆動信号がやり取りされている。尚、制御・演算ユニット２Ａは、センサユニット１Ａ及び１Ｄと接続されている。同様に、制御・演算ユニット２Ｂは、センサユニット１Ｂ及び１Ｃと接続されている。制御・演算ユニット２Ｃは、センサユニット１Ｅ及び１Ｈと接続されている。制御・演算ユニット２Ｄは、センサユニット１Ｆ及び１Ｇと接続されている。
【００５０】
図４は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットのブロック図である。尚、図４では、センサユニット１Ａと１Ｄに接続される制御・演算ユニット２Ａの構成を例に挙げて説明するが、制御・演算ユニット２Ｂ〜２Ｄも同様の回路構成となっている。
【００５１】
ＣＣＤ制御信号はワンチップマイコン等の構成部品で構成されるＣＰＵ４１から出力され、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用クロック信号はクロック発生回路ＣＬＫ４２からセンサユニットに送信されるとともに、ＣＣＤとの同期をとって、各種制御を行うためにＣＰＵ４１にも入力されている。ＬＥＤ駆動信号はＣＰＵ４１から、センサユニット１Ａと１Ｄの赤外ＬＥＤ１０１に供給されている。
【００５２】
センサユニット１Ａと１Ｄの受光部２００からの検出信号は、制御・演算ユニット２ＡのＡ／Ｄコンバータ４３に入力され、ＣＰＵ４１からの制御によって、デジタル値に変換される。変換されたデジタル値はメモリ４４に記憶され、角度計算に用いられる。そして、計算された角度から、座標値が算出され、外部ＰＣ等の情報処理装置にシリアルインタフェース４８等の通信インタフェースを介して出力される。尚、シリアルインタフェース４８は、制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄのいずれか１つがＰＣと接続される。
【００５３】
ここで、実施形態１では、センサユニット１Ａと１Ｄとそれに対する制御・演算ユニット２Ａと、センサユニット１Ｂと１Ｃとそれに対する制御・演算ユニット２Ｂが、座標入力領域４Ａに対して上部と下部にそれぞれ分離して配置された構成となっている。また、センサユニット１Ｅと１Ｈとそれに対する制御・演算ユニット２Ｃと、センサユニット１Ｆと１Ｇとそれに対する制御・演算ユニット２Ｄが、座標入力領域４Ｂに対して上部と下部にそれぞれ分離して配置された構成となっている。更に、座標入力領域４Ａと４Ｂの上部と下部のそれぞれにおいて、各座標入力領域の座標を検出する対応するセンサユニットと制御・演算ユニットとの組に接続された回路構成となっている。
【００５４】
また、実施形態１においては、制御・演算ユニット間で通信を行うための通信機能を有している。
【００５５】
まず、上部と下部のそれぞれにおける制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｃ間、及び２Ｂ及び２Ｄ間の通信には、有線シリアル通信部からなるインタフェース４７で行う。このインタフェースを介して、上部のセンサユニット１Ａ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｈ、下部のセンサユニット１Ｂ、１Ｃ、１Ｆ及び１Ｇの制御信号の同期が行われる。また、メモリ４４に格納された各種のデータがやりとりされる。
【００５６】
また、上部と下部の間の制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄの通信には、無線通信部が用いられる。実施形態１では、無線通信部の１つである赤外線通信インタフェース４６を介して、サブＣＰＵ４５で処理されたデータにより、制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄ間のやりとりが行われる。
【００５７】
尚、各制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄは、マスター・スレーブ制御にて動作する。実施形態１の場合は、制御・演算ユニット２Ａがマスターで、その他の制御・演算ユニット２Ｂ〜２Ｄがスレーブである。また、各制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄは、マスター・スレーブのどちらにもなりうるが、ディップスイッチ（不図示）等の切替部で、ＣＰＵ４１のポートに切替信号を入力することでマスター／スレーブを切り替えることが可能となっている。
【００５８】
マスターである制御・演算ユニット２Ａからは、各センサユニット１Ａ〜１Ｈの制御信号を送信するタイミングを制御する制御信号がスレーブの制御・演算ユニット２Ｂ〜２Ｄに赤外線通信インタフェース４６を介して送信される。そして、上述の手順に従って座標値が算出され、ＰＣ等の情報処理装置に送信される。
【００５９】
＜光量分布検出の説明＞
図５は制御信号のタイミングチャートである。
【００６０】
５１、５２、５３がＣＣＤ制御用のＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号（５１）の間隔で、ＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。５２、５３はそれぞれ上部センサユニット（センサユニット１Ａ、１Ｄ、１Ｅ及び１Ｈ）と下部センサユニット（センサユニット１Ｂ、１Ｃ、１Ｆ及び１Ｇ）へのゲート信号であり、ＣＣＤ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。
【００６１】
５４、５５は赤外ＬＥＤの駆動信号であり、ＳＨ信号（５１）の最初の周期で上部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＵ信号（５４）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。そして、次の周期で下部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＤ信号（５５）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。双方の赤外ＬＥＤの駆動が終了した後に、ラインＣＣＤの信号がセンサユニットから読み出される。従って、上部センサユニットと下部センサユニットとでは、異なるタイミングで投光（５６Ｕと５６Ｄの投光期間）されて、各センサユニットの各ラインＣＣＤが受光した複数のデータ（光量分布）が読み出されることになる。
【００６２】
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｈ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３Ａ及び３Ｂの特性や赤外ＬＥＤ１０１の特性、また、経時変化（反射面の汚れ等）によって、光量分布は変化する。
【００６３】
同図においては、Ａレベルが最大光量のレベルであり、Ｂレベルが最低光量のレベルとなる。つまり、反射光のない状態では、得られるレベルがＢレベル付近になり、反射光量が増えるほどＡレベルの方向になっている。このように、ラインＣＣＤ１０３から出力されたデータは、逐次Ａ／Ｄ変換されＣＰＵ４１にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６４】
図７は指等の指示具で入力を行った場合、つまり、再帰反射光を遮った場合の出力の例である。Ｃ部分が指等の指示具で反射光が遮られたためその部分のみ、光量が低下している。検出は、この光量分布の変化から行う。
【００６５】
具体的には、図６のような入力の無い初期状態を予め記憶しておいて、それぞれのサンプル期間に図６のような変化があるか初期状態との差分によって検出し、変化があったらその部分を入力点として入力角度を決定する演算を行う。
【００６６】
＜角度計算の説明＞
センサユニット１Ａ〜１Ｈに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。
【００６７】
上述したように、センサユニット１Ａ〜１Ｈが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ４４に記憶することが望ましい。そうすることで、例えば、再帰反射面がほこり等で汚れていても、全く反射しないような場合を除いて使用可能になる。
【００６８】
以下、一つのセンサユニット１Ａによる指示具の角度計算について説明するが、他のセンサユニット１Ｂ〜１Ｈでも同様の角度計算を行っていることは言うまでもない。
【００６９】
電源投入時、入力の無い（遮光部分がない）状態で、まず、センサユニット１Ａ内の投光部１００からの投光を停止している状態で、受光部２００のラインＣＣＤ１０３の出力をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿Ｄａｔａ［Ｎ］として、メモリ４４に記憶する。
【００７０】
尚、この値は、受光部２００（ラインＣＣＤ１０３）のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図６のＢレベル付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ１０３を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。
【００７１】
次に、投光部１００からの投光を行っている状態で、受光部２００の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿Ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ４４に記憶する。この値は、例えば、図６の実線で示されるデータである。
【００７２】
そして、このメモリ４４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、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。ここで、センサユニット１Ａ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。
【００７３】
まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。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。
【００７４】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ１０３の各々の画素において、以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。
【００７５】
Norm_Data[N]_a = Norm_Data[N] - Ref_Data[N]          （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿Ｄａtａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ１０３の各画素における絶対変化量である。
【００７６】
この処理は、ラインＣＣＤ１０３の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけである。従って、その処理時間をさほど必要とせず、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、特に、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。
【００７７】
次に、より高精度に指示具による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う。
【００７８】
Norm_Data[N]_r = Norm_Data[N] / (Bas_Data[N] - Ref_Data[N])        （２）
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立下り部に対応する画素番号を取得する。そして、この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、より正確な指示具の入力位置を決定することができる。
【００７９】
図８は、この比計算を終了した後の検出の例である。指示具による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素であるとする。
【００８０】
この場合、両者の画素の中心画素Ｎｐを
Np = Nr + (Nf - Nr) / 2                    （３）
のように計算してもよいが、そうすると、ラインＣＣＤ１０３の画素間隔が最小の分解能になってしまう。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。
【００８１】
ここで、Ｎｒ板面の画素のデータレベルをＬr、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とする。この場合、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖは、
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。そして、これの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、
Npv = Nrv + ( Nfv - Nrv ) / 2                                      （６）
で決定される。
【００８２】
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、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。このようにして得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、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。
【００８３】
後述する実際の座標計算では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎθ）の値を算出するほうが都合がよい。尚、画素番号から、tａnθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。この変換式は、例えば、高次多項式を用いると精度を確保できるが次数等は計算能力及び精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【００８４】
ここで、５次多項式を用いる場合の例を示すと、５次多項式を用いる場合には係数が６個必要になるので、出荷時等にこのデータをメモリ４４に記憶しておけばよい。５次多項式の係数をＬ５、Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１、Ｌ０としたとき、tａnθは、
tanθ = (L5* Npr + L4) * Npr + L3) * Npr + L2) * Npr + L1) * Npr + L0  （７）
であらわすことができる。
【００８５】
同様なことを、各々のセンサユニットに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。もちろん、上記例では、tａnθを算出しているが、角度そのものを算出し、その後tａnθを算出しても構わない。
【００８６】
＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）から、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。
【００８７】
図９は本発明の実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。尚、図９では、座標入力領域４Ａに対するセンサユニット１Ａ〜１Ｄについて説明するが、座標入力領域４Ｂに対するセンサユニット１Ｅ〜１Ｈについても同様である。
【００８８】
図９に示すように、各センサユニットの投光及び受光範囲が交わる領域が座標計算可能な領域となる。従って、センサユニット１Ｃと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図９（ａ）の斜線の範囲９１である。同様に、センサユニット１Ｂと１Ｃで座標計算可能な範囲は、図９（ｂ）の斜線の範囲９２である。センサユニット１Ａと１Ｂで座標計算可能な範囲は、図９（ｃ）の斜線の範囲９３である。センサユニット１Ａと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図９（ｄ）の斜線の範囲９４となる。
【００８９】
図１０は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。尚、図１０では、座標入力領域４Ａに対するセンサユニット１Ａ〜１Ｄについて説明するが、座標入力領域４Ｂに対するセンサユニット１Ｅ〜１Ｈについても同様である。
【００９０】
図１０では、座標入力領域４Ａの水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力領域４Ａの中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力領域４Ａの座標入力範囲の上辺及び下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１ＤをＹ軸に対称に取り付けてある。点Ｐの位置に入力があった場合、このときセンサユニット１Ｂと１Ｃにて遮光データが検出される。
【００９１】
尚、センサユニット１Ｂと１Ｃ間の距離はＤhであらわされており、また、画面中央が画面の原点位置であり、Ｐ０（０，Ｐ０Ｙ）は、センサユニット１Ｂと１Ｃの角度０の交点である。それぞれの角度をθL、θRとして、それぞれｔａｎθL、ｔａｎθRを上記多項式を用いて算出する。このとき点Ｐの（ｘ、ｙ）座標は、
x = Dh * (tanθL + tanθR) / ( 1 + (tanθL * tanθR)               （８）
y = - Dh * (tanθR - tanθL - ( 2 * tanθL * tanθR) ) 
/ ( 1+ ( tanθL * tanθR) ) + P0Y                        （９）
で計算される。
【００９２】
尚、座標入力領域４によって、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせが変更になることは先述した通りであるが、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせで、座標算出式のパラメータが変更になる。
【００９３】
例えば、センサユニット１Ｃと１Ｄで検出された遮光データで計算する場合は、計算式（８）、（９）において、図１０に示した値を用いて、Ｄｈ→Ｄｖ、Ｐ０Ｙ→Ｐ１Ｘの変換を行い、さらに計算されたｘ及びｙは、相互に変換される。
【００９４】
同様に、センサユニット１Ａと１Ｂの組み合わせ、センサユニット１Ａと１Ｄの組み合わせで遮光データが検出された場合も、パラメータを変更し、上記の計算式（８）、（９）にて計算することができる。
【００９５】
尚、各センサユニットの組み合わせによる座標検出可能な座標入力領域は、座標検出範囲が重なる座標入力領域があるため、複数の座標が検出されることがあるが、算出された座標値を平均するなどして、最終的な座標を決定すればよい。
【００９６】
また、実施形態１では、２面の座標入力領域を有しているが、センサユニット１Ｅ〜１Ｈで検出されたデータで座標を算出する場合も、上述と同様に座標値を算出することができる。
【００９７】
但し、情報処理装置に出力される座標値は、情報処理装置の表示モードによって異なる場合がある。例えば、２面のデスクトップ画面に同じ画像が表示されるいわゆるクローン表示の場合は、算出された座標値をそのままＰＣに送信すればよい。また、２面の画像を１つのデスクトップ画面として扱ういわゆる拡張デスクトップモードの場合は、算出された座標値をオフセットして情報処理装置に送信することが望ましい。
【００９８】
このように、算出された座標値を情報処理装置の表示モードによって、適宜オフセットさせるなどして、情報処理装置に出力してもよいが、これに限定されない。例えば、座標値は、算出されたまま情報処理装置に出力し、情報処理装置にインストールされたドライバ等のアプリケーションで、表示モードに従って、座標値を適宜変更してもよい。
【００９９】
＜座標算出処理の説明＞
図１１は本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。尚、図１１では、座標入力領域４Ａに対する制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ及びセンサユニット１Ａ〜１Ｄについての座標算出処理を説明するが、座標入力領域４Ｂに対する制御・演算ユニット２Ｃ及び２Ｄ及びセンサユニット１Ｅ〜１Ｈについても同様である。
【０１００】
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２Ａ及び２Ｂ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ＣＣＤ１０３のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ４４に予め記憶されている設定値から設定する。また、ラインＣＣＤ１０３の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【０１０１】
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ＣＣＤ１０３の不要電荷除去を行うための動作である。ラインＣＣＤ１０３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Ｓ１０４で、投光部１００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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
ステップＳ１０６で、ベースデータとして、投光部１００による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、ベースデータをメモリ４４に記憶する。次に、ステップＳ１０８で、リファレンスデータとして、投光部１００からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、リファレンスデータをメモリ４４に記憶する。
【０１０４】
尚、この投光したときのデータは、上部のセンサユニットの組と下部のセンサユニットの組で異なるタイミング（第１検出と第２検出）で投光してデータ（第１の複数の光量分布と第２の複数の光量分布）を取り込む。これは、上部のセンサユニットと下部のセンサユニットが対向する配置であるため、同時に投光してしまうと、互いの投光を互いの受光部にて検出してしまうことを避けるためである。
【０１０５】
そして、ステップＳ１１０で、全てのセンサユニットにおいて、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。終了していない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０８に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニット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Ｓ１１１に進む。
【０１０６】
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、通常の座標入力動作状態に移行することになる。
【０１０７】
ステップＳ１１１で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ１０３の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１２で、全てのセンサユニットにおいて取込が終了したかどうかを判定する。終了していない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニットにおいて取込が終了した場合、ステップＳ１１３に進む。
【０１０８】
ステップＳ１１３で、全てのセンサユニットにおいて、リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１４で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具による入力（遮光部分）の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５に進み、画素データの変化の比を、式（２）用いて計算する。
【０１０９】
ステップＳ１１６で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具による遮光範囲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、（４）、（５）及び（６）式を用いて、遮光範囲の中心となる仮想的な中心画素番号を決定する。そして、ステップＳ１１７で得られた中心画素番号から近似多項式よりＴａｎθを計算する。
【０１１０】
ステップＳ１１８で、遮光領域が有りと判定されたセンサユニットの組み合わせから、式（８）、（９）においてセンサ間距離等のＴａｎθ以外のパラメータを選択して、計算式を変更する。そして、ステップＳ１１９で、センサユニットでのＴａｎθ値から指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、（８）及び（９）式を用いて算出する。
【０１１１】
ステップＳ１２０で、ステップＳ１１４で「入力有り」と判定されたセンサユニットの全ての組み合わせで座標計算が行われたか否かを判定する。全ての組み合わせで座標計算が終了していない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、ステップＳ１１５に戻る。一方、全ての組み合わせで座標計算が終了した場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップＳ１２１に進む。
【０１１２】
次に、これまでの処理で出力された座標について、ステップＳ１２１で、座標入力領域４Ａがタッチされたか否かを判定する。これは、例えば、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態のような近接入力状態と、左ボタンを押した状態であるタッチダウン状態の判定を行っている。実際には、先に得られた比の最大値が、ある所定値（例えば、０.５）を超えていればダウンと判定し、それ以下なら近接入力状態と判定する。この結果に従って、ステップＳ１２１でダウンフラグのセット、あるいはステップＳ１２２でダウンフラグの解除を行う。
【０１１３】
ステップＳ１２３で、座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストＰＣへ出力する。この出力は、シリアル通信で送信しても良いし、任意のインタフェースで送信しても良い。データを受信したホストＰＣ側では、ドライバが受信データを解釈して、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を、座標値、フラグ等のデータを参照して行うことで、ＰＣ画面の操作が可能になる。
【０１１４】
ここでの送信は、例えば、マスターである制御・演算ユニット２Ａから、各センサユニット１Ａ〜１Ｈの制御信号を送信するタイミングを制御する制御信号がスレーブの制御・演算ユニット２Ｂ〜２Ｄに赤外線通信インタフェース４６を介して送信する。そして、上述の処理を経て算出した座標値を、マスターである制御・演算ユニット２Ａから、ＰＣ等の情報処理装置に送信する。
【０１１５】
尚、ステップＳ１２３の処理が終了したら、ステップＳ１１１に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、もしくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、上記の処理を繰り返すことになる。
【０１１６】
ここで、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、座標入力装置は１００回／秒の周期で指あるいは指示具による指示座標を外部機器等に出力することが可能となる。
【０１１７】
以上説明したように、実施形態１によれば、複数の座標入力領域を連結して１つの座標入力領域として使用することを可能にする座標入力装置を実現することができる。
【０１１８】
＜実施形態２＞
実施形態１では、座標入力領域を２面で使用する使用形態に対して、センサユニット等の構成要素が座標入力領域に対して据え付けた状態で構成される座標入力装置に関して説明している。実施形態２では、１面の座標入力領域同士を複数個隣接させて２面以上の座標入力領域を有する座標入力装置で使用する場合の実施形態について説明する。
【０１１９】
図１２は本発明の実施形態２の座標入力装置を説明するための図である。図中、実施形態１と同一の構成要素に関しては同一の参照番号を用いる。図１２は、センサユニット１Ａ〜１Ｄで１面の座標入力領域４Ａを構成する座標入力装置の短辺側（センサユニット１Ｃと１Ｄ側）ともう１台の座標入力装置の座標入力領域４Ｂの短辺側（センサユニット１Ｅと１Ｆ側）で２台を近接させている構成を示している。
【０１２０】
図１２の５Ａ〜５Ｄ、５Ｅ〜５Ｆは、センサユニットを再帰反射部３Ａ〜３Ｄ（あるいはその筐体（不図示））に取り付けるための取付金具であり、各センサユニットを座標算出可能な位置に正確に取り付けるためのものである。尚、実施形態２では、センサ間距離がＤｈに設定されており、各センサユニットの焦点位置の間隔がＤｈになるようにセンサユニットが取付金具に取り付けられている。
【０１２１】
図１２の構成では、センサユニット１Ｃ〜１Ｆと取付金具５Ｃ〜５Ｆが座標入力領域４Ａ及び４Ｂの短辺の延長線方向から座標入力領域４Ａ及び４Ｂに対して外側にはみ出してしまっている。そのため、各センサユニットが互いに干渉してしまい座標検出ができない領域が存在することになる。これは、各センサユニットは、光学的に限られた視野角を有する構成であるため、座標入力領域をカバーするように光量分布を獲得しようとすると、座標入力領域よりも外側にセンサユニットを配置せざるを得ないためである。
【０１２２】
従って、座標入力領域４Ａと座標入力領域４Ｂを隙間無く隣接させるためには、座標入力領域４Ａの短辺の延長線方向６Ｂから、センサユニット１Ｃ及び１Ｄ、取付金具５Ｃ及び５Ｄ、再帰反射部３Ａ及び３Ｂが座標入力領域４Ａ側になる構成をとる必要がある。また、座標入力領域４Ｂの短辺の延長線方向６Ｃから、センサユニット１Ｅ及び１Ｆ、取付金具５Ｅ及び５Ｆ、再帰反射部３Ｃ及び３Ｄが座標入力領域４Ｂ側になる構成をとる必要がある。
【０１２３】
実施形態２では、センサユニットが回転移動することによって取付位置を変更可能な回転移動機構を有し、かつセンサユニットが回転移動後は、取付金具及び再帰反射部が折り曲がる折曲機構を有することで、上述の問題を解決している。
【０１２４】
図１３は座標入力領域４Ａと４Ｂを隙間無く隣接するために、図１２のセンサユニット１Ｃ〜１Ｆを取付金具内で回転移動させ、取付金具５Ｃ〜５Ｆ及び再帰反射部３Ａ〜３Ｄの隣接側を所定位置から折り曲げた状態を示している。
【０１２５】
図１３に示すように、センサユニット１Ｃ〜１Ｆ、取付金具５Ｃ〜５Ｆ、再帰反射部３Ａ〜３Ｄが、座標入力領域４Ａ及び４Ｂを隣接させる側の短辺の延長線方向６Ｂと６Ｃから座標入力領域４Ａ及び４Ｂの外側にはみ出さない所定範囲内の位置に固定される。尚、センサユニット１Ｃ、１Ｄは、回転移動して取付位置が変更になった後は、座標入力領域４Ｂの入力座標を算出するために使用される。同様に、センサユニット１Ｅ、１Ｆは、回転移動して取付位置が変更になった後には、座標入力領域４Ａの入力座標を算出するために使用される。
【０１２６】
そのため、センサユニット１Ｃは、再帰反射部３Ｄに対して、投光及び受光が行われ、センサユニット１Ｄは、再帰反射部３Ｃに対して、投光及び受光が行われる。同様に、センサユニット１Ｅは、再帰反射部３Ｂに対して、投光及び受光が行われ、センサユニット１Ｆは、再帰反射部３Ａに対して、投光及び受光が行われる。
【０１２７】
図１４は、センサユニット１Ｄの回転移動機構、及び取付金具５Ｄ、再帰反射部３Ａの折曲機構に関して説明するための図である。
【０１２８】
図１４（ａ）は、センサユニット１Ｄが回転移動前の状態（図１２の状態）を示している。１５１はセンサユニットを回転移動させるための溝であり、センサユニットをこの溝を滑らせて移動させて、座標入力領域４Ａの隣接側短辺の延長線方向６Ｂに対して移動前と対称の位置に固定される。１５２は移動検出スイッチ（検出機構）であり、センサユニット１Ｄの移動（取付固定位置への移動）を検出するために使用される。
【０１２９】
図１４（ｂ）は、センサユニット１Ｄを溝１５１に沿わせて移動して固定させた後の状態を示している。先述したとおり、回転移動後は、移動前と座標を検出する座標入力領域が座標入力領域４Ａから座標入力領域４Ｂに切り替わる。この切替は、先述した移動検出スイッチ１５２で、センサユニット１Ｄが回転移動して取付位置が変更されたことを検出することによって行われる。
【０１３０】
図１４（ｃ）は、取付金具５Ｄの折曲機構を説明するための図で、説明のためにセンサユニットを取り外した状態を示している。図に示すように矢印の方向に折り曲がる折曲機構を有している。尚、折り曲がり位置は、座標入力領域の短辺の延長線方向からはみ出さない位置となっている。
【０１３１】
図１４（ｄ）は、再帰反射部３Ａの折曲機構を説明するための図で、取付金具と同様に、矢印方向に所定位置から折り曲がり、折り曲げ後は、座標入力領域の短辺の延長線方向からはみ出さないようになっている。尚、取付金具及び再帰反射部の折曲機構は、ヒンジ部を有することなどにより実現すればよい。
【０１３２】
以上のような構成により、図１５に示すように、座標入力装置の座標入力領域４Ａと４Ｂが、隙間無く隣接させることができるとともに、隣接させた後のセンサ間距離を変更することなく構成することができる。
【０１３３】
図１５に示すように、座標入力領域４Ａと４Ｂの隣接後、座標入力領域４Ａの座標を算出するセンサユニット１Ｂと１Ｆの間のセンサ間距離はＤｈであり、これは、隣接する前の１面で使用する場合のセンサ間距離と同じである。
【０１３４】
図１６は本発明の実施形態２の制御・演算ユニットのブロック図である。実施形態２の制御・演算ユニットは、実施形態１の制御・演算ユニット２Ａに対して、以下の点で異なる。まず、図１４の取付金具５Ｄに配置するセンサユニット１Ｄが回転移動して取付位置が変更されたことを検知するための移動検出スイッチ１５２の入力がＣＰＵ４１の入力ポートに接続されている。また、図１４には示していないが、上述と同様に、図１２の取付金具５Ａに配置されているセンサユニット１Ａの移動検出スイッチ１５２が、ＣＰＵ４１の入力ポートに接続されている。
【０１３５】
ＣＰＵ４１は、移動検出スイッチからの検出信号に基づき、座標入力領域の座標を算出するために用いるセンサユニットで検出された各データを選択する。すなわち、図１１の座標算出処理において、ステップＳ１１８では、遮光領域が有りと判定されたセンサユニットの組み合わせから、式（８）、（９）においてセンサ間距離などのＴａｎθ以外のパラメータを選択して、計算式を変更する。そして、ステップＳ１１９で、移動検出スイッチの検出信号に基づき選択されたセンサユニットでのＴａｎθ値から指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、（８）及び（９）式を用いて算出する。
【０１３６】
尚、座標入力領域を隣接させた場合は、実施形態１と同様に、上部と下部で各制御・演算ユニットのインタフェース４７を接続させることによって、各制御・演算ユニット２Ａ〜２Ｄは、マスター・スレーブ制御により動作する。そして、マスターとなる制御・演算ユニットがＰＣ等の情報処理装置に座標値を送信する。
【０１３７】
このように、再帰反射部は、座標入力領域の長辺より長い再帰反射部材から構成され、再帰反射部材を座標入力領域の長辺上に配置した場合に、座標入力領域の短辺の延長線上の所定位置から当該再帰反射部材が長辺方向に折れ曲がる第１折曲機構を備える。また、センサユニットを再帰反射部に取り付ける取付部として、当該取付部を所定位置から座標入力領域の長辺方向に折り曲げる第２折曲機構と、センサユニットの取付位置を移動する移動機構を有する。
【０１３８】
また、座標入力領域同士を隣接させる場合には、再帰反射部の第１折曲機構、取付部の第２折曲機構をそれぞれ折り曲げる。これによって、座標入力領域の短辺同士を隣接させ、かつセンサユニットの取付位置が、座標入力領域を隣接させる短辺の延長線方向から座標入力領域側となるように移動機構によって取り付けられる。
【０１３９】
また、移動機構は、延長線方向を中心に線対称の位置に前記センサユニットを取り付け可能とする。
【０１４０】
以上説明したように、実施形態２によれば、１面で使用可能な座標入力装置を２台並べて、座標入力領域２面を隙間無く隣接させた状態で、座標を算出することが可能となり、座標入力領域が横長のシステムを構成することができる。
【０１４１】
尚、実施形態２では、座標入力領域を２面に構成した場合について説明しているが、これに限定されない。例えば、３面以上の構成においても、座標入力領域の隣接する側のセンサユニット、取付金具、再帰反射部を回転移動機構、折曲機構により構成することにより、同様に実現可能である。
【０１４２】
＜実施形態３＞
実施形態１では、座標入力領域が２面で使用する使用形態に対して、センサユニット等の構成要素が座標入力領域に対して据え付けた状態で構成される座標入力装置に関して説明している。また、実施形態２では、センサユニット等の構成要素を回転させることが可能な構成により、１面の座標入力領域を２つ隣接させて２面の座標入力領域を構成可能とし、使用形態によって変更できる装置構成に関して説明している。
【０１４３】
実施形態３では、１面でも２面でもセンサユニット部を移動・回転などすることなしに、１面で使用する状態のまま、隣接させて２面での使用も可能な実施形態について説明する。
【０１４４】
図１７は本発明の実施形態３の座標入力装置を説明するための図である。
【０１４５】
図１７において、１７Ａ〜１７Ｅはミラーであり、センサユニット１Ａ〜１Ｅによる投光及び受光の光路上に配置される。実施形態２の構成とは、このミラー１７Ａ〜１７Ｅを有するところが異なる。
【０１４６】
ミラー１７Ａ〜１７Ｅは曲面ミラーで構成され、センサユニット１Ａ〜１Ｅからの投光を折り返して再帰反射部３Ａ〜３Ｅへ投光し、再帰反射部３Ａ〜３Ｅからの反射光を折り返してセンサユニット１Ａ〜１Ｅの受光部２００のラインＣＣＤ１０３に結像させる。
【０１４７】
従って、図１７に示すように、センサユニット１Ａ〜１Ｅは、座標入力領域４Ａ及び４Ｂの左右方向へはみ出さないでコンパクトに構成することが可能となる。
【０１４８】
つまり、センサユニットの投光部からの投光と受光部での受光における光路上に配置されるミラーは、座標入力領域の短辺に複数個隣接させる場合に、座標入力領域同士が隣接する辺とそれに対向する辺の各々の延長線方向に配置される。
【０１４９】
このように構成することによって、座標入力領域４Ａと座標入力領域４Ｂを容易に隣接させることが可能となる。
【０１５０】
以上説明したように、実施形態３によれば、１面で使用可能な座標入力装置を２台並べて、座標入力領域２面を隙間無く隣接させた状態で、座標を算出することが可能となり、座標入力領域が横長のシステムを構成することができる。
【０１５１】
尚、実施形態３における曲面ミラーは、楕円、放物線、双曲線、凹面、凸面等で構成され、センサユニットの位置や、座標入力領域と再帰反射部の位置関係、再帰反射部の長さなどによって、適宜選択すればよい。
【０１５２】
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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【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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