(57)【要約】【課題】表示画面に指示された座標の検出精度を向上させる。【解決手段】座標入力有効領域３には、指示入力された画素番号から得られる角度と、実際の角度との差（角度検出誤差）が、指示入力された座標の算出精度に与える影響（敏感度）が大きい領域と、実用上問題が生じない領域とがあるという知見に基づき、指示入力された座標の算出精度に与える影響が大きい領域の角度検出誤差が最も小さくなるように、指示入力された画素番号を角度情報に変換するための近似式を補正した。そして、この補正した近似式を用いて、角度ΘL、ΘRを算出し、算出した角度ΘL、ΘRから、指示入力された座標Ｐを算出する。【選択図】図１
2008282283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域上に投光された光を受光する複数の受光手段と、
前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出手段と、
前記角度導出手段により検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出手段と、
前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに前記受光手段により受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出手段で導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶手段とを有し、
前記角度導出手段は、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記基準点に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度とが、前記角度導出手段により導出されると、導出された角度を記憶媒体に記憶する第１の記憶手段と、
前記基準点と、前記受光手段との位置関係を定める実際の角度を記憶媒体に記憶する第２の記憶手段とを有し、
前記角度導出手段は、前記受光手段により受光された光の光量分布と、前記第１の記憶手段により記憶された角度と、前記第２の記憶手段により記憶された角度とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出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３】
前記受光手段により受光された光の光量分布に基づいて、前記受光手段が備える画素の番号であって、前記座標入力領域に対して指示された位置に対応する画素の番号を導出する画素番号導出手段を有し、
前記角度導出手段は、前記画素番号導出手段により導出された画素の番号を、予め記憶されている変換式に従って、角度に変換することを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記基準点の位置を報知する報知手段と、
前記報知手段により報知された後に前記基準点に対して指示された位置に対応する画素の番号が有効であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記基準点に対して指示された位置に対応する画素の番号が有効であると判定された場合には、その画素の番号を記憶媒体に記憶する第３の記憶手段とを有し、
前記画素番号導出手段は、前記判定手段により、前記基準点に対して指示された位置に対応する画素の番号が有効でないと判定された場合には、前記座標入力領域に対して指示された位置に対応する画素の番号を再度導出することを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記座標入力領域は、四角形であり、
前記受光手段を、２つ有し、
前記２つの受光手段は、前記座標入力領域の一辺に沿うように配置されると共に、その受光面の法線が互いに直交するように配置され、
前記基準点の少なくとも一つのは、前記座標入力領域の前記一辺に設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記基準点は、前記２つの受光手段からの距離が等しい位置に設定されており、
前記角度導出手段は、前記基準点に関する基準点情報と、前記２つの受光手段のうちの一方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記一方の受光手段との位置関係を定める第１の角度を導出し、
前記基準点に関する基準点情報と、他方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記他方の受光手段との位置関係を定める第２の角度を導出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】
前記基準点は、互いに異なる第１の基準点と第２の基準点とを有し、
前記角度導出手段は、前記第１の基準点に関する基準点情報と、前記２つの受光手段のうちの一方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記一方の受光手段との位置関係を定める第１の角度を導出し、
前記第２の基準点に関する基準点情報と、他方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記他方の受光手段との位置関係を定める第２の角度を導出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８】
前記位置導出手段は、前記角度導出手段により検出された第１及び第２の角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置の座標のうち、前記座標入力領域の前記一辺と平行な方向の座標を導出することを特徴とする請求項６又は７に記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記基準点は、前記座標入力領域の辺上の位置であって、前記座標入力領域の前記一辺に垂直な２つの辺上の位置のうち、前記座標入力領域の一辺の対辺側の位置に設定されている第３の基準点と第４の基準点とを有し、
前記角度導出手段は、前記第３の基準点に関する基準点情報と、前記２つの受光手段のうち、前記第３の基準点からの距離が長い一方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記一方の受光手段との位置関係を定める第３の角度を導出し、
前記第４の基準点に関する基準点情報と、前記２つの受光手段のうち、前記第４の基準点からの距離が長い他方の受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記他方の受光手段との位置関係を定める第４の角度を導出することを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１０】
前記位置導出手段は、前記角度導出手段により検出された第３及び第４の角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置の座標のうち、前記座標入力領域の前記一辺に垂直な方向の座標を導出することを特徴とする請求項９に記載の座標入力装置。
【請求項１１】
前記基準点は、前記角度導出手段により導出される角度と実際の角度との検出誤差が、位置算出誤差に与える影響が大きくなる領域に設定されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１２】
座標入力領域上に投光された光を複数の受光手段を用いて受光する受光ステップと、
前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出ステップと、
前記角度導出ステップにより検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出ステップと、
前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに前記受光ステップにより受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出ステップで導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶ステップとを有し、
前記角度導出ステップは、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とする座標検出方法。
【請求項１３】
座標入力領域上に投光された光の光量分布を、複数の受光手段から取得する取得ステップと、
前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出ステップと、
前記角度導出ステップにより検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出ステップと、
前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出ステップで導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶ステップとをコンピュータに実行させ、
前記角度導出ステップは、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標入力装置、座標検出方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、表示画面に指示された座標を検出するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、指示具や指によってユーザが表示画面の一部を指示して座標を入力し、入力した座標に基づく処理を行う座標入力装置がある。座標入力装置では、入力された座標に基づいて、自身に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んだりする。この種の座標入力装置として、各種方式のタッチパネルが提案又は製品化されている。ユーザは、タッチパネルを操作することにより、特殊な器具等を用いずに、表示画面上でコンピュータプログラム（ＰＣ）等の操作を簡単に行える。このため、タッチパネルは、種々の用途に幅広く用いられている。
【０００３】
タッチパネルの方式には、抵抗膜を用いたものや、超音波を用いたものや、光を用いたもの等、様々なものがある。近年、これらの方式のうち、光を用いたタッチパネルを備えた座標入力装置について、様々な提案がなされている。具体的に、座標入力領域の外側に再帰反射シートを設けるようにした座標入力装置が提案されている（特許文献１を参照）。この座標入力装置では、照明手段からの光を再帰反射シートで反射し、受光手段により光量分布を検出する構成になっている。そして、検出された光量分布に基づいて、座標入力面の、指等で遮蔽された領域の角度を検出し、検出した角度に基づいて、その遮蔽された位置、つまり入力位置の座標を決定する。
【０００４】
また、再帰反射部材を座標入力領域の周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する座標入力装置が開示されている（特許文献２を参照）。この座標入力装置では、微分等の波形処理演算によって、指等で遮光された部分のピークを検出することにより、その遮光された部分の角度を検出するようにしている。また、センサ出力のレベルのパターンと、特定のレベルのパターンとの比較によって、指等で遮光された部分の一方の端と他方の端とを検出し、それらの中心を検出する座標入力装置が開示されている（特許文献３を参照）。
【０００５】
更には、座標入力領域の周辺に配置する角度センサの取り付け位置のずれを補正するために、位置合わせ用のマークを備える座標入力装置が開示されている（特許文献４を参照）。この座標入力装置では、角度センサにおけるマークの検出位置を基準として、角度センサの取り付け位置のずれを補正するようにしている。また、座標入力領域の周辺に取り付けられた角度センサの位置ずれを補正するために、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の表示光を用いて、角度センサの位置合わせを行う座標入力装置も開示されている（特許文献５を参照）。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号明細書
【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】特開２０００−２２２１１１号公報
【特許文献５】特開２００１−６７１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の座標入力装置では、前述した角度センサの取り付け誤差によって発生する精度劣化とは別に、角度センサを構成する光学系の構成や、光学系のばらつきによっても、精度劣化を招く。この種の角度センサの光学系として、ｆ−θ特性やｆ−ｔａｎθ特性を有する光学系を用いることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、これらの特性を高精度で実現するためには、光学系の構成要素の１つであるレンズを、複数種のレンズからなるレンズ群として構成したり、複数枚でレンズを構成したりする必要がある。このため、角度センサの大きさが増大したり、コストアップしたりすることが避けられない。
【０００９】
また、良好なｆ−θ特性を得るために、像面湾曲や収差を調整した非球面単レンズを用いることも考えられる。しかしながら、非球面単レンズの歪を完全に除去することは困難である。このような歪によって生じる座標の算出精度の劣化の程度は、座標入力装置の座標入力領域の大きさによって異なる。特に大きな座標入力領域で構成される座標入力装置の場合、このような歪みは、算出した座標に、無視することが出来ない誤差が生じてしまう原因となる。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、座標入力領域に対して指示された位置の検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の座標入力装置は、座標入力領域上に投光された光を受光する複数の受光手段と、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出手段と、前記角度導出手段により検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出手段と、前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに前記受光手段により受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出手段で導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶手段とを有し、前記角度導出手段は、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とする。
【００１２】
本発明の座標検出方法は、座標入力領域上に投光された光を複数の受光手段を用いて受光する受光ステップと、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出ステップと、前記角度導出ステップにより検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出ステップと、前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに前記受光ステップにより受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出ステップで導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶ステップとを有し、前記角度導出ステップは、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とする。
【００１３】
本発明のコンピュータプログラムは、座標入力領域上に投光された光の光量分布を、複数の受光手段から取得する取得ステップと、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出する角度導出ステップと、前記角度導出ステップにより検出された角度に基づいて、前記座標入力領域に対して指示された位置を導出する位置導出ステップと、前記座標入力領域に設定された基準点の位置、もしくは前記基準点と前記受光手段との位置関係を定める角度、並びに前記基準点を指示したときに受光された光の光量分布、もしくはその光量分布を用いて前記角度導出ステップで導出された角度情報とを含む基準点情報を記憶媒体に記憶する記憶ステップとをコンピュータに実行させ、前記角度導出ステップは、前記基準点情報と、前記受光手段により受光された光の光量分布とを用いて、前記座標入力領域に対して指示された位置と、前記受光手段との位置関係を定める角度を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、座標入力装置の座標算出精度を向上させることができ、操作性に優れた座標入力装置を提供する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。
図１は、座標入力装置の概略構成の一例を示す図である。
図１において、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、投光部３０及び検出部４０を有する（図２及び図３を参照）。本実施形態では、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、図１に示す位置に取り付けられている。具体的に説明すると、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、座標入力有効領域３のＸ軸に平行となる位置関係にあり、且つＹ軸に対称な位置関係にある。このような位置関係を有しているセンサユニット１Ｌ、１Ｒは、座標入力有効領域３の一辺から所定距離だけ離れた位置であって、座標入力有効領域３の角部近傍の位置に配置されている。
【００１６】
センサユニット１Ｌ、１Ｒは、制御・演算ユニット２に接続されている。センサユニット１Ｌ、１Ｒは、制御・演算ユニット２から制御信号を受信すると共に、座標入力有効領域３に対してユーザが行った指示入力に基づいて検出した信号を、制御・演算ユニット２に送信する。
【００１７】
再帰反射部材４は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部３０から、座標入力有効領域３上に投光された光を、座標入力有効領域３の周辺部で、到来方向に反射する再帰反射面を有する。この再帰反射面を備えることによって、再帰反射部材４は、左右夫々のセンサユニット１Ｌ、１Ｒから、略９０°の範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ、１Ｒに向けて再帰的に反射（再帰反射）することができる。
【００１８】
光透過部材８は、特定の波長のみの光を透過するためのものであり、座標入力装置の外観の一部を構成する。この光透過部材８は、不要な光が透過することを防止すると共に、再帰反射部材４が、外観に直接露出する事を防止する。このように構成する事によって、埃やゴミは、光透過部材８の表面に堆積する。光透過部材８の表面に堆積した埃やゴミは、光透過部材８の表面をユーザが拭く等して清掃することにより簡単に除去できる。したがって、埃やゴミが再帰反射部材４に付着することを防止できる。その結果として再帰反射部材４の光学特性を半永久的に維持することを容易に実現でき、信頼性の高い座標入力装置装置を実現する事が可能となる。
【００１９】
さて、再帰反射部材４で再帰反射された再帰反射光は、センサユニット１Ｌ、１Ｒが備える検出部４０によって１次元的に検出される。そして、検出部４０で検出された光の光量分布が、制御・演算ユニット２に送られる。尚、センサユニット１Ｌ、１Ｒが備える検出部４０は、後述するように、集光光学系や、ラインＣＣＤ等を備えて構成されている。また、以下の説明では、再帰反射部材４で再帰反射された光を、必要に応じて再帰反射光と称する。
【００２０】
座標入力有効領域３は、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、リアプロジェクタ、及びＬＣＤパネル（液晶ディスプレイパネル）等の表示装置の表示画面として構成される。以上のように、図１に示す座標入力装置は、インタラクティブな入力装置として利用することができるものである。
【００２１】
座標入力有効領域３に、指等による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ、１Ｒが備える投光部３０から投光された光が、指等によって遮られる。そうすると、センサユニット１Ｌ、１Ｒが備える検出部４０は、その遮られた部位のみの光（再帰反射による反射光）を検出する事ができなくなる。その結果、制御・演算ユニット２は、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。
【００２２】
つまり、制御・演算ユニット２が備える演算制御回路８３（図５を参照）は、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒで検出された光の光量変化から、指示入力された部分の遮光範囲を検出する。そして、演算制御回路８３は、検出した遮光範囲の情報に基づいて、遮光位置の方向（角度）を、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの夫々について導出する。更に、演算制御回路８３は、導出した遮光位置の方向（角度）と、センサユニット１Ｌ、１Ｒ間の距離情報等から、指示入力がなされた「座標入力有効領域３上の座標」を幾何学的に算出する。そして、演算制御回路８３は、座標入力装置に接続されているコンピュータ（ＰＣ）等に、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインタフェースを経由して、算出した座標の値を出力する。
【００２３】
このようにして、図１に示す座標入力装置では、指等による指示入力によって、表示画面上に線を描画したり、表示画面上のアイコン操作によりコンピュータ（ＰＣ）を制御したりすること等、種々の処理を行うことができる。以降、座標入力装置の各部分の構成と、その動作の一例について詳細に説明を行う。
【００２４】
＜センサユニット１＞
図２は、センサユニット１が備える投光部３０の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、投光部３０を正面方向（座標入力有効領域３に対して垂直方向）から見た図である。また、図２（ｂ）は、投光部３０を側方向（座標入力有効領域３に対して水平方向）から見た図である。
図２において、赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３１は、赤外光を発するＬＥＤである。赤外ＬＥＤ３１から発光された光は、投光レンズ３２によって、略９０°の範囲に投光される。図２（ｂ）に示すように、赤外ＬＥＤ３１から発光された光は、投光レンズ３２により上下方向に制限された光束となって、再帰反射部材４に投光される。
【００２５】
図３は、センサユニット１が備える検出部４０の構成の一例を示す図である。図３（ａ）は、検出部４０を正面方向（座標入力有効領域３に対して垂直方向）から見た図であり、図３（ｂ）は、検出部４０を側方向（座標入力有効領域３に対して水平方向）から見た図である。尚、図３（ａ）に示す破線部分は、前述した投光部３０を示すものである。本実施形態では、投光部３０と検出部４０とを上下方向に重ねて配置している。投光部３０と検出部４０との距離Ｌは、投光部３０から再帰反射部材４までの距離に比べて十分に小さな値である。したがって、投光部３０と検出部４０とが距離Ｌを有していても、再帰反射部材４で再帰反射された再帰反射光を検出部４０で十分に検出することが可能である。
【００２６】
図３に示すように、検出部４０は、１次元のラインＣＣＤ４１と、集光光学系としての集光用レンズ４２、４３と、入射光の入射方向を制限する絞り４４と、可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルター４５とを備えている。投光部３０から投光された光は、再帰反射部材４によって再帰反射され、赤外フィルター４５及び絞り４４を抜けて集光用レンズ４２、４３によって、ラインＣＣＤ４１の検出面上に集光される。
【００２７】
具体的に説明すると、前述したように、投光部３０から略９０°の範囲に投光された光は、再帰反射部材４によって再帰反射される。再帰反射光は、前述した赤外フィルター４５、絞り４４を抜けて集光用レンズ４２、４３に入射される。そして、図３（ａ）に示すように、集光用レンズ４２、４３に入射された光は、その入射角に応じて、ラインＣＣＤ４１の画素上に結像される。従って、ラインＣＣＤ４１は、再帰反射光の入射角に応じた光量分布を示す出力信号を出力することになる。よって、ラインＣＣＤ４１の画素番号（画素の番号）が、再帰反射光の角度情報を示すことになる。
【００２８】
検出部４０の光学系（集光用レンズ４２、４３）は、ｆ−Θ特性を実現するように構成されている。図４に、ｆ−θ特性（ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θの関係）の一例を示す。図４に示すように、ラインＣＣＤ４１の各画素番号と角度Θとが、（概ね）線形の関係となるように、集光用レンズ４２、４３が構成されている。
以上のように本実施形態では、例えば、四角形（ここでは長方形）の座標入力有効領域３を用いて、座標入力領域が実現される。そして、例えば、投光部３０から、座標入力有効領域３上（座標入力領域上）に投光された光を、再帰反射部材４を介して受光する２つの検出部４０を用いて受光手段（一方の受光手段及び他方の受光手段）が実現される。
【００２９】
＜制御・演算ユニット２＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ、１Ｒとの間では、ラインＣＣＤ４１の制御信号（ＣＣＤ制御信号）と、ラインＣＣＤ４１用のクロック信号と、ラインＣＣＤ４１の出力信号と、赤外ＬＥＤ３１の駆動信号（ＬＥＤ駆動信号）とが送受信される。
【００３０】
図５は、制御・演算ユニット２の構成の一例を示すブロック図である。ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等を備えて構成される演算制御回路８３から出力される。演算制御回路８３は、このＣＣＤ制御信号を用いて、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングや、データの出力制御等を行う。ラインＣＣＤ４１用のクロック信号は、クロック発生回路８７からセンサユニット１Ｌ、１Ｒ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８３にも送信される。
【００３１】
ＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ、８４Ｒを経て、センサユニット１Ｌ、１Ｒが備えている赤外ＬＥＤ３１に供給される。センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部４０に設けられているラインＣＣＤ４１で検出された信号は、制御・演算ユニット２のＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに入力される。Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに入力された信号は、演算制御回路８３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必要に応じてメモリ８２に記憶される。演算制御回路８３は、メモリ８２に記憶されたデジタル値を用いて、後述する方法で、角度の算出と座標値の算出とを行う。演算制御回路８３は、算出した結果をＰＣ８９等にシリアルインターフェース８８等を介して、ＰＣ８９に出力する。
【００３２】
＜光量分布の検出＞
図６は、演算制御回路８３から送信される信号のタイミングチャートである。
ラインＣＣＤ４１の制御信号は、ＳＨ信号９１と、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒへのゲート信号９２、９３である。ＳＨ信号９１は、ラインＣＣＤ４１のシャッタ開放時間を規定するための信号である。すなわち、ＳＨ信号９１により規定される間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒへのゲート信号９２、９３は、ラインＣＣＤ４１の内部にある光電変換部の電荷を読み出して、制御・演算ユニット２へ転送させるための信号である。
【００３３】
ＳＨ信号９１の最初の周期で、一方の赤外ＬＥＤ３１（センサユニット１Ｌが備える赤外ＬＥＤ３１）を点灯するために、ＬＥＤ駆動信号９４がＬＥＤ駆動回路８４Ｌを経て、センサユニット１Ｌが備える赤外ＬＥＤ３１に供給される。次の周期で、もう一方の赤外ＬＥＤ３１（センサユニット１Ｒが備える赤外ＬＥＤ３１）を点灯させるためのＬＥＤ駆動信号９５が、センサユニット１Ｒが備える赤外ＬＥＤ３１に供給される。そして、双方の赤外ＬＥＤ３１の駆動が終了した後に、ラインＣＣＤ４１からの出力信号が左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒから読み出される。
【００３４】
指や指示具等による指示入力がない場合、つまり遮光部分が無い場合には、センサユニット１Ｌ、１Ｒから読み出される信号に基づいて、例えば、図７（ａ）に示すような光量分布が得られる。もちろん、この光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではない。再帰反射部材４の再帰反射特性や、赤外ＬＥＤ３１を含む投光部３０の特性や、座標入力装置の構成部品の経時変化（汚れ等）によって、この光量分布は、図７（ａ）に示すものとは異なるものになる。
【００３５】
図７（ａ）において、出力レベルＡが最大光量を検出したときのレベルであり、出力レベルＢが最低光量を検出したときのレベルであるとする。したがって、再帰反射光がない状態で得られるレベルは、出力レベルＢの付近になる。再帰反射光の光量が増えるほど、得られるレベルは、出力レベルＡに近づく事になる。この様な出力レベルは、ラインＣＣＤ４１から出力された信号を、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒで逐次Ａ／Ｄ変換することにより得られる。
図７（ｂ）は、指や指示具等で指示入力が行われた場合、つまり再帰反射光を遮った場合の光量分布の一例を示した図である。指や指示具等により、再帰反射光が遮られたため、画素番号Ｃの部分で光量が低下している。
【００３６】
光量分布の検出は、光量分布の変化に基づいて行われる。具体的に説明すると、まず、演算制御回路８３は、図７（ａ）に示すような、指示入力の無い初期状態で得られた光量分布のデータをメモリ８２に予め記憶しておく。尚、以下の説明では、初期状態で得られた光量分布のデータを、必要に応じて初期光量分布データと称する。そして、演算制御回路８３は、実測定期間の光量分布データと、予めメモリ８２に記憶しておいた初期光量分布データとの差分を算出する事で、図７（ｂ）に示すような光量分布の変化があるか否かを判別する。
【００３７】
＜角度の計算＞
角度の計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。前述したように、光量分布は、座標入力装置の構成部品の経時変化等によって、一定ではない。このため、システムの起動時等に、前述した初期光量分布データを記憶する事が望ましい。工場から出荷する際に、初期光量分布データをメモリ８２に設定した後、設定した初期光量分布データの更新を行われなければ、例えば、光透過部材８の表面にゴミや埃が付着した場合、そのゴミや埃が付着した位置での再帰反射効率が低下する。そうすると、あたかもその位置で指示入力が行われたと検出してしまう（すなわち誤検出してしまう）という重大な結果を引き起こす。従って、システムの起動時等に、前述した初期光量分布データを更新する事で、光透過部材８の表面に付着したゴミや埃等で再帰反射効率が落ちていても、その再帰反射効率が落ちている状態を、初期状態として設定し直すことができる。よって、前述したような誤検出をする事を防止できるという優れた利点が得られる。
【００３８】
無論、光透過部材８に付着したゴミや埃等による影響で、再帰反射部材４からの再帰反射光の信号を、検出部４０が全く受け取る事ができなくなると、指示入力された座標を検出することが不能になる。よって、何らかの方法で、そのゴミや埃等を除去しなければならない。仮に、再帰反射部材４からの再帰反射光の信号が大幅に減っている場合には、Ｓ／Ｎ比の関係で、再帰反射光の信号の信頼性が低下する。例えば、座標入力有効領域３の同一地点を指示入力しているのにも関わらず、指示入力された座標の算出結果が揺らぐ現象が発生し、座標の算出結果の分解能を低下させてしまう。よって、光透過部材８に付着したゴミや埃等を除去した上で、投光部３０から投光された光を検出部４０が受光するようにするのが好ましい。
【００３９】
座標入力装置に対する電源の投入時に、演算制御回路８３は、入力の無い（遮光部分が無い）状態で、投光部３０から光を投光すること無しに、ラインＣＣＤ４１を駆動させる。そして、駆動させたラインＣＣＤ４１から出力された信号は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１ＲでＡ／Ｄ変換される。演算制御回路８３は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１ＲでＡ／Ｄ変換されることにより得られたデータ（Bas＿data［Ｎ］）を、メモリ８２に記憶する。このデータ（Bas＿data［Ｎ］）は、ラインＣＣＤ４１のバイアスのばらつき等を含んだデータであり、図７（ａ）に示す出力レベルＢの付近のレベルを有するデータである。ここで、Ｎは画素番号である。この画素番号は、座標入力有効領域３に対応するものである。
【００４０】
次に、演算制御回路８３は、投光部３０から光が投光された状態で得られた光量分布のデータをメモリ８２に記憶させる。このデータ（Ref＿data［Ｎ］）は、図７（ａ）の実線で表されたデータである。以上により、初期光量分布データの記憶を完了する。
次に、演算制御回路８３は、これらのデータ（Bas＿data［Ｎ］、Ref＿data［Ｎ］）を用いて、指示入力が成されたか否か（すなわち、遮光範囲があるか否か）を判定する。
【００４１】
ここで、実測定期間のデータをNorm＿data［Ｎ］とする。演算制御回路８３は、遮光範囲を特定するために、データの変化の絶対量によって、指示入力（遮光範囲）の有無を判定する。このようにするのは、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。演算制御回路８３は、各々の画素において以下の式（１）の計算を行うことによって得られるデータの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）を、メモリ８２に予め決定してある閾値Vthaと比較する。
【００４２】
Norm＿data＿a［Ｎ］＝Norm＿data［Ｎ］−Ref＿data［Ｎ］・・・（１）
式（１）において、Norm＿data＿a［Ｎ］が、各画素におけるデータの変化の絶対量に相当する事になる。
データの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）と、閾値Vthaとを比較する処理は、減算と比較演算とを行うだけなので、処理時間をさほど長くない。よって、指示入力（遮光領域）の有無の判定を高速に行う事が可能である。
そして、演算制御回路８３は、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ときに、指示入力（遮光領域）があると判定する。
【００４３】
次に、演算制御回路８３は、より高精度に指示入力を検出するために、データの変化の比を計算して、指示入力された領域を決定する。
図８は、再帰反射部材４を光透過部材８側から見た様子の一例を示す図である。図８において、光透過部材８の表面９１０の領域αの透過率は、汚れ等により低下しているとする。そうすると、データ（Ref＿data［Ｎ］）の分布（初期状態における光量分布）は、図９（ａ）に示すようになる。図９（ａ）に示すように、領域αからの再帰反射光の光量が小さくなる。この状態で、図８に示すように、幅Ｗを有する指示具５が挿入され、再帰反射部材４の高さ方向の略半分の領域が覆われたとすると、再帰反射光の光量は略半分となる。このため、データ（Norm＿data［Ｎ］）の分布（光量分布）は、図９（ｂ）に示すようになる。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すデータの分布に対して、式（１）を適用すると、データの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）の分布（実測定期間における光量分布と初期状態における光量分布との差）は、図１０（ａ）に示すようになる。尚、図１０では、データの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）を電圧値で示している。
【００４４】
このデータの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）と、閾値Vthaとを比較すると、図１０（ａ）に示すように、本来、指示入力されているはずの領域αにおける値が、閾値Vthaよりも低くなってしまう。もちろん、閾値Vthaをより小さな値に設定する事で、ある程度、指示入力されていることを検出することは可能となる。しかしながら、そのようにすると、ノイズ等の影響を受ける可能性が大きくなる。そうすると、指示入力された座標の算出性能を劣化させるという弊害が発生する。
そこで、本実施形態では、演算制御回路８３は、式（２）で、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）を計算する。
【００４５】
Norm＿data＿r［Ｎ］＝Norm＿data＿a［Ｎ］／（Bas＿data［Ｎ］−Ref＿data［Ｎ］）・・・（２）
【００４６】
図９に示した例では、指示具５によって遮られる再帰反射光の光量が、領域α、β共に最初の半分（領域αではレベルＶ１、領域βではレベルＶ２）である。よって、図９に示した出力レベルに対する式（２）の計算結果は、図１０（ｂ）に示すようになる。このように、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）を計算することにより、光透過部材８の透過率が場所によって異なる場合でも、光透過部材８の場所によって区別せずに等しく取り扱う事が可能になる。そこで、本実施形態では、このデータの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）を用いて、指示入力された座標の算出するために、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）に対する閾値Vthrをメモリ８２に予め設定しておく。
【００４７】
演算制御回路８３は、以上のようにして得られたデータの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）が、閾値Vthrを初めて上回ったとき（立ち上がり部）の画素番号と、閾値Vthrを初めて下回ったとき（立ち下り部）の画素番号とを求める。そして、演算制御回路８３は、例えば、求めた画素番号の中央の画素番号を、指示入力された画素と判定することによって、指示入力された画素情報を高精度に取得することが可能となる。
【００４８】
ところで、図１０（ｂ）に示したデータの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）は、説明のために模式的に描いたものである。データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）の実際の波形は、詳細に表示すると、図１１に示す様になる。
図１１において、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）が、閾値Vthrを初めて上回ったときの画素番号が画素番号Ｎrであるとする。また、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）が、閾値Vthrを初めて下回ったときの画素番号が、画素番号Ｎfであるとする。この場合、前述したように、演算制御回路８３は、指示入力された画素情報としての画素番号Ｎpを、画素番号Ｎr、Ｎfの中央値として、以下の式（３）の計算を行うことができる。
Ｎp＝Ｎr＋（Ｎf−Ｎr）／２・・・（３）
【００４９】
ただし、このようにして指示入力された画素番号を求めると、ラインＣＣＤ４１の画素間隔が、指示入力された画素番号の分解能になる。そこで、演算制御回路８３は、より高分解能に検出するために、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）を用いて、以下のような演算を行って、指示入力された画素番号を求めるのが好ましい。
【００５０】
図１１において、画素番号Ｎrのときの「データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）」の値をＬrとし、画素番号Ｎr-1の「データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）」の値をＬr-1とする。同様に、画素番号Ｎfのときの「データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）」の値をＬfとし、画素番号Ｎf-1のときの「データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）」の値をＬf-1とする。このとき、検出すべき画素番号を、夫々Ｎrv、Ｎfvとすれば、検出すべき画素番号Ｎrv、Ｎfvは、夫々以下の式（４）、式（５）で表される。
【００５１】
Ｎrv＝Ｎr-1＋｛（Vthr−Ｌr-1）／（Ｌr−Ｌr-1）｝・・・（４）
Ｎfv＝Ｎf-1＋｛（Vthr−Ｌf-1）／（Ｌf−Ｌf-1）｝・・・（５）
以上のようにすれば、ラインＣＣＤ４１からの出力レベルに応じた仮想の画素番号、つまりラインＣＣＤ４１の画素番号よりも細かい画素番号Ｎrv、Ｎfvを取得することができる。そうすると、指示入力された画素情報としての仮想画素番号Ｎpvは、以下の式（６）で表される。
Ｎpv＝Ｎrv＋（Ｎfv−Ｎrv）／２・・・（６）
このように、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１の画素番号と、そのラインＣＣＤ４１の画素の出力レベルとを用いて仮想的な画素番号（仮想画素番号Ｎpv）を計算することで、指示入力された領域の分解能をより一層高くすることが可能となる。尚、以下の説明では、指示入力された画素情報が、仮想画素番号Ｎpvである場合を例に挙げて説明する。
【００５２】
＜画素番号から角度情報への変換＞
以上のようにして得られた仮想画素番号Ｎpvから、実際の座標値を計算するためには、仮想画素番号Ｎpvを角度情報に変換する必要がある。
前述したように、図４は、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係をプロットしたものである。図４に示す関係の近似式である以下の式（７）を予め求めてメモリ８２に記憶しておく。
Θ＝ｆ（Ｎ）・・・（７）
【００５３】
演算制御回路８３は、この式（７）を用いて、検出された仮想画素番号Ｎpvから角度情報への変換を行う。本実施形態では、前述したようにしてセンサユニット１の検出部４０に、集光用レンズ４２、４３を備えたレンズ群を構成することで、図４に示したように、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係を線形近似することができる。
【００５４】
ただし、このように、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係を線形近似できるレンズ群を採用すれば、座標入力装置のコストがアップする。
【００５５】
更に、図３に示したような、集光用レンズ４２、４３を備えたレンズ群を用いることで、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係は、図４に示したように、一見、良好な線形関係となる。しかしながら、集光用レンズ４２、４３を備えたレンズ群を用いて、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係が線形であると近似することが必ずしも最適であるとは言えない。
【００５６】
そこで、レンズの光学的収差等を吸収するために、より高次な近似式を用いて、仮想画素番号Ｎpvを角度情報に変換することが考えられる。このようにすれば、指示入力された座標を、高精度に且つ安価なレンズで検出することができるからである。本願発明者らは、実際に、図４に示した関係を高次の多項式で近似した。図１２は、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係を近似した９次の多項式に、指示入力された画素番号として得られた仮想画素番号Ｎpvを代入して算出される角度と、実際の角度との差（すなわち角度検出誤差）を示す図である。図１２に示すように、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係を９次の多項式で近似した場合でも、約±０．０２［°］の角度検出誤差が発生する。
【００５７】
＜角度検出誤差の影響＞
ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度Θとの関係の近似誤差を小さくするために、９次の多項式近似を行った場合の角度検出誤差は、前述したように、約±０．０２［°］であった（図１２を参照）。この角度検出誤差は、検出部４０の個体間差（つまり量産時の部品の加工精度、公差、及び光学系を組み立てる際の調整等）によって異なる。したがって、図４に示したようなｆ−Θ特性を個体毎に各々計測し、計測した結果に基づいて式（７）の近似式を算出することによって、その個体で発生する角度検出誤差を小さくすることが好ましい。このようにする場合、式（７）の近似式が検出部４０毎に異なる。そこで、本実施形態では、センサユニット１が、この近似式等を記憶するメモリを備えるようにする。
【００５８】
このようにセンサユニット１を構成することで、例えば市場においてセンサユニット１が故障して交換する必要が生じた場合であっても、制御・演算ユニット２がセンサユニット１のメモリに記憶されている近似式等の必要な情報を読み出すことができる。よって、指示入力された座標を高精度に算出することができ、市場における座標入力装置の信頼性を維持することが可能となる。
尚、センサユニット１が備えるメモリには、近似式の他に、後述する基準点の情報等も記憶するようにするのが好適である。
【００５９】
図３に示したようなレンズ群を用いて光学的収差を取り除いたり、より高次の近似式を用いたりすれば、近似式により発生する角度検出誤差を小さくすることが可能となる。しかしながら、前者は部品コストが大幅にアップする弊害が生じるし、後者は近似式を取得するための検査工程がより複雑となり、量産性を劣化させる弊害が生じる。
【００６０】
そこで、本願発明者らは、角度検出誤差が、指示入力された座標の算出精度にどの程度影響するのを調査した。図１３は、座標入力有効領域３内の任意の位置における敏感度を計算した際の座標入力装置における構成の一例を示す図である。図１３に示すように、図１と同様に、センサユニット１Ｌ、１Ｒ、制御・演算ユニット２、座標入力有効領域３、及び再帰反射部材４が配置されているものとする。
【００６１】
まず、座標入力有効領域３内の任意の座標（α、β）において、センサユニット１Ｌ、１Ｒからの角度θを幾何学的に算出する。そして、算出した各々の角度θに、近似式による誤差（例えば０．１°）を加算（或いは減算）して、後述する式（８）、式（９）により、座標値（α+Δα，β+Δβ）を算出した。そして、誤差Δα、Δβの座標入力有効領域３内での分布を調べた。
【００６２】
その結果、Ｘ座標の誤差Δαは、座標入力有効領域３の四辺のうち、センサユニット１Ｌ、１Ｒに沿う位置にある一辺の央部付近の領域（図１３の領域１３１）で極端に劣化した（すなわち、敏感度が他の領域よりも高くなった）。一方、Ｙ座標の誤差Δβは、センサユニット１Ｌ、１Ｒが設けられた一辺に垂直な二辺の領域のうち、センサユニット１Ｌ、１Ｒに最も近い一辺の対辺側の領域（図１３の領域１３２、１３３）で極端に劣化した（すなわち、敏感度が他の領域よりも高くなった）。以上のことから、領域１３１〜１３３以外の領域では、多少の角度検出誤差が存在していても、演算される座標値は実用の範囲内であることが分かった。つまり、領域１３１のＸ軸座標の算出精度と、領域１３２、１３３のＹ軸座標の算出精度とが保証されれば、座標入力装置は、指示入力された座標を、高精度に算出することができることが分かった。
【００６３】
また、算出される座標の敏感度は、座標入力有効領域３の一辺から、検出部４０までのＹ軸方向の距離γに大きく依存している。具体的に説明すると、距離γが小さくなればなるほど領域１３１のＸ軸方向の敏感度が指数関数的に大きくなり、逆に距離γが大きくなればなるほど領域１３２、１３３のＹ軸方向の敏感度が大きくなる。したがって、角度検出誤差の影響を緩和するために、Ｘ軸方向の敏感度とＹ軸方向の敏感度とを勘案して距離γを設定する。
【００６４】
以上説明したように、Ｘ軸座標の算出精度（位置算出誤差）を保証するためには、領域１３１における角度検出誤差をより小さくし、Ｙ軸座標の算出精度（位置算出誤差）を保証するためには、領域１３２、１３３における角度検出誤差を小さくすればよい。したがって、それらの領域１３１〜１３３に対応する角度範囲内のデータを重み付けする等して近似式を求める方法が考えられる。具体的に、複数の既知の角度に対する画素番号を測定する際に、領域１３１〜１３３に対応する角度を細かく設定して、データの数を増やすことができる。また、最小二乗法等を用いて近似式の係数を決定する際に、領域１３１〜１３３のデータに対して重みを加えるようにすることができる。
【００６５】
しかしながら、このような方法だけでは、近似式による角度検出誤差を小さくすることが出来ても、個体差による角度検出誤差を取り除くことができない。個体によって角度検出誤差の発生原因が異なるからである。よって、このような方法だけでは、必要とする領域（Ｘ軸座標については領域１３１に対応する角度範囲、Ｙ軸座標については領域１３２、１３３に対応する角度範囲）における角度検出誤差を完全に取り除くことができる保証がない。そこで、本実施形態では、次のようにして、角度検出誤差を取り除くようにしている。
【００６６】
まず、図１３に示すように、座標入力有効領域３の角部に設けられた２個のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの中点近傍であり、且つ座標入力有効領域３の端部領域（一辺上）に第１の基準点Ｐ１を設定する。そして、第１の基準点Ｐ１の座標値と、センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部４０とから幾何学的に算出される角度θL1、θR1をメモリ８２に記憶する。更に、第１の基準点Ｐ１を指示入力することによって得られる仮想画素番号NpvL1、NpvR1を算出して（式（６）を参照）、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリに記憶する。このように本実施形態では、例えば、２個のセンサユニット１Ｌ、１Ｒからの距離が等しい位置に、第１の基準点Ｐ１が設定される。
【００６７】
そして、センサユニット１Ｌの検出部４０については、前述した式（７）の近似式を、以下の式（８）のようにすれば、第１の基準点Ｐ１における、近似式の影響による角度検出誤差は０（ゼロ）になる。
ΘL＝ｆL（Ｎ）−ｆL（NpvL1）+θL1・・・（８）
同様に、センサユニット１Ｒの検出部４０についても、前述した式（７）の近似式を、以下の式（９）のようにすれば、第１の基準点Ｐ１における、近似式の影響による角度検出誤差は０（ゼロ）になる。
ΘR＝ｆR（Ｎ）−ｆR（NpvR1）+θR1  ・・・（９）
尚、ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）は、夫々センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部４０に対する近似式（変換式）であり、ΘL、ΘRは、夫々センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部４０で検出される角度である。
【００６８】
以上のように、式（８）及び式（９）を用いれば、第１の基準点Ｐ１の近傍で発生する角度検出誤差を０（ゼロ）とすることが出来るので、敏感度が他の領域よりも高い領域１３１〜１３３における座標の算出精度を高精度に保つことができる。尚、式（８）、式（９）の近似式は、センサユニット１のメモリに記憶されるようにするのが好ましい。
【００６９】
また、領域１３１内で、Ｘ軸に平行となり、且つＹ軸に対して対称となる位置関係を有するようにして、座標入力有効領域３の端部領域（一辺上）に設定される第２及び第３の基準点Ｐ１´、Ｐ１´´を、第１の基準点Ｐ１の代わりに用いることもできる。この場合、センサユニット１Ｌの検出部４０に対する基準点を第３の基準点Ｐ１´´とし、センサユニット１Ｒの検出部４０に対する基準点を第２の基準点Ｐ１´として、各々の検出部４０に対して別々の基準点を設定する。そして、その第２及び第３の基準点Ｐ１´、Ｐ１´´における仮想画素番号を測定して、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリに記憶して、第１の基準点Ｐ１に対する処理と同様の処理を行う。これにより、前述したのと同様に、敏感度が高い領域１３１〜１３３における座標の算出精度を高精度に保つことができる。
【００７０】
更に、式（７）で発生する角度検出誤差が、座標の算出精度に与える影響は、距離γの関数となっている。距離γが小さければ、領域１３１のＸ軸方向の敏感度が大きくなり、領域１３２、１３３のＹ軸方向の敏感度は小さい。よって、距離γが小さい場合には、例えば、前述したようにして第１の基準点Ｐ１の情報を用いることで、座標入力有効領域３の全領域における座標の算出精度を高精度に維持することが可能である。これに対し、距離γが大きくなると、領域１３２、１３３におけるＹ軸座標の算出精度が劣化する（Ｙ軸座標の位置算出誤差が大きくなる）。このような場合にあっては、領域１３２、１３３での角度検出誤差を小さくする必要がある。
【００７１】
ここで、領域１３２内の点であって、座標入力有効領域３の４つの角部のうち、センサユニット１Ｒに最も近い角部と対角の関係にある角部の点を第４の基準点Ｐ２とする。また、領域１３３内の点であって、座標入力有効領域３の４つの角部のうち、センサユニット１Ｌに最も近い角部と対角の関係にある角部の点を第５の基準点Ｐ３とする。そうすると、センサユニット１Ｌ、１Ｒで検出された画素番号を角度情報に変換して、指示入力された座標を算出する場合、領域１３２については、次のことが理解される。すなわち、領域１３２については、センサユニット１Ｌの角度検出誤差よりも、センサユニット１Ｒの角度検出誤差の方が、Ｙ軸座標の位置算出誤差に影響することが、幾何学的に理解される。すなわち、センサユニット１Ｌ、１Ｒに同じ角度検出誤差が含まれている場合、領域１３２のＹ軸座標に与える影響は、明らかにセンサユニット１Ｒの方が大きい。一方、領域１３３については、センサユニット１Ｒの角度検出誤差よりも、センサユニット１Ｌの角度検出誤差の方が、Ｙ軸座標の検出誤差に影響する。
【００７２】
従って、式（７）の近似式を、以下の式（１０）、式（１１）のようにすれば、領域１３２、１３３における角度検出誤差が、検出される座標に与える影響を、最小にすることができる。
ΘL＝ｆL（Ｎ）−ｆL（NpvL3）＋θL3・・・（１０）
ΘR＝ｆR（Ｎ）−ｆR（NpvR2）＋θR2・・・（１１）
【００７３】
尚、ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）は、夫々センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部４０に対する近似式であり、θL3は、センサユニット１Ｌと、第５の基準点Ｐ３とがなす幾何学的な角度である。また、NpvL3は、第５の基準点Ｐ３が指示入力されたときに、センサユニット１Ｌからの信号によって得られる仮想画素番号である。また、θR2は、センサユニット１Ｒと、第４の基準点Ｐ２とがなす幾何学的な角度である。更に、NpvR2は、第４の基準点Ｐ２が指示入力されたときに、センサユニット１Ｒからの信号によって得られる仮想画素番号である。
【００７４】
このように、本実施形態では、Ｘ軸座標を算出する際には、式（８）及び式（９）を用いて角度を導出すればよく、Ｙ軸座標を算出する際には、式（１０）及び式（１１）を用いて角度を導出すればよい。これら式（８）〜式（１１）で使用される近似式ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）は同じである。したがって、領域１３１における角度検出誤差を無くし、且つ領域１３２、１３３における角度検出誤差を無くすような近似式ｆを導出する必要が無い。つまり、本実施形態では、最小二乗法等により近似式ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）を導出し、基準点Ｐ１〜Ｐ３の情報に基づき近似式ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）を補正するだけなので、座標の算出を高精度に行うための近似式の導出工程を簡素化できる。
【００７５】
以上のように本実施形態では、例えば、第ｎの基準点Ｐｎの位置、又は角度θL1、θR1、θL3、θR2が、基準点情報に対応する。また、第ｎの基準点Ｐｎが指示入力されたときの光量分布、又は角度ｆL（NpvL1）、ｆR（NpvR1）、ｆL（NpvL3）、ｆR（NpvR2）が、基準点情報に対応する。また、例えば、これらの角度のうち、角度θL1、θR1、θL3、θR2が、第２の記憶手段により記憶される角度に対応する。また、例えば、角度ｆL（NpvL1）、ｆR（NpvR1）、ｆL（NpvL3）、ｆR（NpvR2）が、第１の記憶手段により記憶される角度に対応する。更に、例えば、角度ｆL（NpvL1）、ｆR（NpvR1）が、第１の角度及び第２の角度に対応し、ｆL（NpvL3）、ｆR（NpvR2）が、第３の角度及び第４の角度に対応する。
【００７６】
＜座標の計算方法＞
図１４は、センサユニット１Ｌ、１Ｒと、座標入力有効領域３の座標（画面座標）との位置関係の一例を示す図である。
座標入力有効領域３の水平方向をＸ軸とし、垂直方向をＹ軸とする。そして、座標入力有効領域３の中央を原点とする。座標入力有効領域３の上辺の両端付近の所定の位置に、夫々センサユニット１Ｌ、１ＲをＹ軸に対称に配置する。センサユニット１Ｌ、１Ｒ間の距離をＤｓとする。
【００７７】
また、図１４に示す様に、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、ラインＣＣＤ４１の受光面の法線方向がＸ軸と４５°の角度を成すように配置される。すなわち、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、ラインＣＣＤ４１の受光面の法線が、互いに直交するように配置される。センサユニット１のラインＣＣＤ４１の法線方向を０°（基準方向）と定義する。センサユニット１Ｌ（の受光面の中心）と座標入力有効領域３の点Ｐとを結ぶ線と、センサユニット１ＬのラインＣＣＤ４１における受光面の法線とがなす角度ΘLの符号は、時計回りの方向を「＋」とする。また、センサユニット１Ｒ（の受光面の中心）と座標入力有効領域３の点Ｐとを結ぶ線と、センサユニット１ＲのラインＣＣＤ４１における受光面の法線とがなす角度ΘRの符号は、反時計回りの方向を「＋」とする。尚、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）と座標入力有効領域３の点Ｐとを結ぶ線と、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）のラインＣＣＤ４１における受光面の法線とがなす角度ΘL（ΘR）が、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）により検出される角度ΘL（ΘR）である。
【００７８】
点Ｐ0は、前述した各センサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１における受光面の法線の交点である。原点から点Ｐ0までの距離をＰ0yとする。そうすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、以下の式（１２）、式（１３）で表される。
【００７９】
【数１】
2008282283.tif 000003
【００８０】
したがって、前述した距離γの設定により、Ｘ軸方向の敏感度のみ考慮する場合、演算制御回路８３は、式（８）、式（９）で導出した角度ΘL、ΘRに基づき、式（１２）、式（１３）を用いて、点Ｐの座標値（ｘ、ｙ）を導出すればよい。
また、Ｘ軸方向とＹ軸方向の双方の敏感度を考慮する場合、演算制御回路８３は、式（８）、式（９）で導出した角度ΘL、ΘRを用いて、式（１２）より、点ＰのＸ軸座標を算出する。そして、演算制御回路８３は、式（１０）、式（１１）で導出した角度ΘL、ΘRを用いて、式（１３）より、点ＰのＹ軸座標を算出すればよい。
【００８１】
更に、Ｙ軸方向の敏感度のみを考慮する場合、演算制御回路８３は、式（１０）、式（１１）で導出した角度ΘL、ΘRに基づき、式（１２）、式（１３）を用いて、点Ｐの座標値（ｘ、ｙ）を算出すれば、座標入力領域内の全領域で、高精度な座標検出を行える。
【００８２】
＜制御フローチャートの説明＞
図１５は、基準点Ｐ１〜Ｐ３を設定する際の座標入力装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１において、演算制御回路８３は、基準点設定モードに移行するか否かを判定する。具体的に、演算制御回路８３は、製造工程で作業者がリセットスイッチ等を操作したり、出荷後にユーザがリセットスイッチ等を操作したりして基準点設定モードへの移行を指示したか否かを判定する。この判定の結果、基準点設定モードに移行しない場合には、以降の処理を行う必要はないので、図１５のフローチャートによる処理を終了する。
【００８３】
一方、基準点設定モードに移行する場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２に進むと、演算制御回路８３は、ポート設定やタイマ設定等の様々な初期化処理を行う。次に、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５で、ラインＣＣＤ４１の不要な電荷の除去を行う。ラインＣＣＤ４１等の光電変換素子においては、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る。このような状態でラインＣＣＤ４１からデータ（Bas＿data［Ｎ］、Ref＿data［Ｎ］）を読み出して使用すると、指示入力された座標の検出が不能となったり、誤検出となったりすることがある。
【００８４】
そこで、ステップＳ１０３において、演算制御回路８３は、メモリ８２に記憶されている初期読み出し回数を読み出して設定する。次に、ステップＳ１０４において、演算制御回路８３は、投光部３０から光を投光しない状態でラインＣＣＤ４１を駆動させ、ラインＣＣＤ４１にデータの読み出しを行わせる。尚、以下では、このデータを、必要に応じて、投光無しデータと称する。
次に、演算制御回路８３は、ステップＳ１０３で設定した初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行ったか否かを判定する。この判定の結果、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行っていない場合には、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行うまで、ステップＳ１０４、Ｓ１０５を繰り返し行う。
【００８５】
そして、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行うと、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６に進むと、演算制御回路８３は、ステップＳ１０４で読み出された投光無しデータを取り込んでＡ／Ｄ変換することを、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに指示する。
次に、ステップＳ１０７において、演算制御回路８３は、ステップＳ１０６でＡ／Ｄ変換された投光無しデータ（Bas＿data［Ｎ］）を、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶する。
【００８６】
次に、ステップＳ１０８において、演算制御回路８３は、投光部３０に対して投光指示を行う。そして、演算制御回路８３は、投光部３０から光を投光した状態でラインＣＣＤ４１を駆動させ、ラインＣＣＤ４１にデータの読み出しを行わせる。尚、以下の説明では、このデータを、必要に応じて、投光有りデータと称する。そして、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１から読み出された投光有りデータを取り込んでＡ／Ｄ変換することを、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに指示する。
次に、ステップＳ１０９において、演算制御回路８３は、ステップＳ１０８でＡ／Ｄ変換された投光有りデータ（Ref＿data［Ｎ］）を、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶する。これにより、初期の光量分布が得られる。
【００８７】
次に、ステップＳ１１０において、演算制御回路８３は、例えばメモリ８２に記憶されるカウンタｎをインクリメントする。尚、カウンタｎの初期値は０（ゼロ）である。
次に、ステップＳ１１１において、演算制御回路８３は、第ｎの基準点の位置Ｐｎが指示入力されたときのデータの読み出しをラインＣＣＤ４１に行わせる。そして、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１により読み出された「第ｎの基準点の位置Ｐｎが指示入力されたときのデータ」のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに指示する。そして、演算制御回路８３は、第ｎの基準点の位置Ｐｎが指示入力されたときの光量分布を取り込む。尚、第ｎの基準点Ｐｎの位置と、センサユニット１と第ｎの基準点Ｐｎとの位置関係を示す角度（例えば角度θL1、θL2）との少なくとも何れか一方は、例えば、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶されている。すなわち、第ｎの基準点Ｐｎの位置と、センサユニット１と第ｎの基準点Ｐｎとの位置関係を示す角度（例えば角度θL1、θL2）との少なくとも何れか一方は、既知である。
【００８８】
次に、ステップＳ１１２において、演算制御回路８３は、ステップＳ１１１で取り込んだ光量分布に基づいて、指示入力された第ｎの基準点の位置に対応する「ラインＣＣＤ４１の画素番号（仮想画素番号）」を計算する。このように本実施形態では、例えば、ステップＳ１１２に処理を行うことにより、画素番号導出手段が実現される。
そして、演算制御回路８３は、第ｎの基準点の位置に対応する「ラインＣＣＤ４１の画素番号」の計算結果が正常であるか否かを判定する。すなわち、演算制御回路８３は、指示入力された第ｎの基準点の位置が正常であるか否かを判定する。その結果、指示入力された第ｎの基準点の位置が正常でない場合には、ステップＳ１１１に戻る。そして、演算制御回路８３は、第ｎの基準点の位置Ｐｎが指示入力されたときのデータの読み出しを、ラインＣＣＤ４１に再度指示する。これにより、指示入力された第ｎの基準点の位置に対応する「ラインＣＣＤ４１の画素番号（仮想画素番号）」が再度導出される。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ１１２の処理を行うことにより判定手段が実現される。
【００８９】
一方、指示入力された第ｎの基準点の位置が正常である場合には、ステップＳ１１３に進む。そして、演算制御回路８３は、第ｎの基準点の位置Ｐｎが指示入力されたときの光量分布と、第ｎの基準点の位置に対応する「ラインＣＣＤ４１の画素番号」とを、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶する。このように本実施形態では、例えば、ステップＳ１１３の処理を行うことにより第３の記憶手段が実現される。
【００９０】
次に、ステップＳ１１４において、演算制御回路８３は、ステップＳ１１０でインクリメント（設定）されたカウントｎが、メモリ８２に予め設定された閾値ｎmax以上であるか否かを判定する。この判定の結果、カウントｎが、閾値ｎmax以上である場合には、図１５のフローチャートによる処理を終了する。
一方、カウントｎが、閾値ｎmax以上でない場合には、ステップＳ１１０に戻り、次の基準点Ｐに対して、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３の処理を行う。尚、閾値ｎmaxの値は、指示入力された座標を算出する際に使用する基準点Ｐの個数に相当する。前述した通り、ラインＣＣＤ４１の画素番号を角度情報に変換する近似式の影響により生じる角度検出誤差が、指示入力された座標の算出精度（位置算出誤差）に与える敏感度に応じて、基準点Ｐは、必要な箇所に、必要な個数設定される。
【００９１】
尚、市場において、不慣れなユーザが、基準点Ｐを指示入力する操作を行うと、基準点Ｐの位置を誤入力する虞がある。そうすると、座標入力装置における座標の算出精度が大幅に劣化する。そこで、ステップＳ１１２において、第ｎの基準点に対する正常な指示動作が行われたか否かを判定するだけでは十分でない場合がある。そこで、ある基準点Ｐの位置が指示入力された場合に得られる画素番号εは、工場出荷時の基準点設定モードの実行により既知であることを利用して以下の処理を行うことができる。すなわち、演算制御回路８３は、画素番号εより大きくずれた画素番号が計算された場合（画素番号εと、計算された画素番号との差が閾値以上であった場合）、そのときの指示入力を無効にし、例えば、指示入力を再度行うことを促す表示をディスプレイに行う。
【００９２】
図１５に示す処理は、工場の組立てラインで実施されるばかりでなく、前述した通り、市場においても実施される。これにより、市場において想定される操作環境（例えば温度や湿度）によって、例えば、座標入力装置の筐体が変形した場合であっても、ユーザが基準位置Ｐを指示入力して設定し直す事によって、信頼性の高い状態を座標入力装置が維持する事が可能である。例えば、座標入力有効領域３に画像を表示するディスプレイ（表示装置）が一体化された座標入力装置では、ユーザの操作により基準点設定モードに移行した場合、ディスプレイが、基準点Ｐの位置に、十字線等のマーカーを表示するようにすることができる。そして、表示されたマーカーの位置をユーザに指示入力させることで、基準点Ｐの位置を出来るだけ正確に指示入力させることが可能となる。このように本実施形態では、例えば、図１５のフローチャートにおいて、基準点Ｐの位置に、十字線等のマーカーを表示した後に、ステップＳ１１１による処理を実行することにより、報知手段が実現される。
【００９３】
一般に、大画面のディスプレイと一体化した大型の座標入力装置では、その座標入力装置の設置状況によって、筐体が数ｍｍ単位で歪むことが予測される。その歪みによって、座標入力装置における座標の算出精度が劣化したり、座標入力装置の座標系と表示装置の座標系が例えばｍｍ単位でずれてしまったりする場合がある。指示具５の軌跡を筆跡として表示するような、入出力一体の座標入力装置では、その数ｍｍ単位のずれが、製品の性能に大きく影響する。しかしながら、本実施形態では、そのずれを補正することが容易に行えるので、座標入力装置が大型化しても、筐体の剛性を必要以上に高めたり、設置基準を詳細に規定したりする必要が無くなる。したがって、座標入力装置の低重量化と低コスト化とを実現することが可能である。
【００９４】
図１６は、指示入力された座標を算出する際の座標入力装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１において、演算制御回路８３は、電源が投入されるまで待機する。電源が投入されると、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２において、演算制御回路８３は、ポート設定やタイマ設定等の様々な初期化処理を行う。
【００９５】
次に、ステップＳ２０３において、演算制御回路８３は、近似式ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）を補正するために必要な情報を導出する。具体的に演算制御回路８３は、基準点Ｐの位置と、その基準点Ｐに対する指示入力により得られたラインＣＣＤ４１の光量分布と仮想画素番号NpvL1、NpvR1とを、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２から読み出す。この他、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１の画素番号と角度情報との関係を近似する近似式ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）等の情報も読み出す。そして、演算制御回路８３は、読み出した情報に基づいて、必要な定数（例えば、式（８）、（９）におけるｆL（NpvL1）、ｆR（NpvR1））を計算する。
【００９６】
前述したように、ラインＣＣＤ４１等の光電変換素子においては、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る。そこで、電源が投入されると、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６で、ラインＣＣＤ４１の不要な電荷の除去を行う。
まず、ステップＳ２０４において、演算制御回路８３は、メモリ８２に記憶されている初期読み出し回数を読み出して設定する。次に、ステップＳ２０５において、演算制御回路８３は、投光部３０から光を投光しない状態でラインＣＣＤ４１を駆動させ、ラインＣＣＤ４１に投光無しデータの読み出しを行わせる。
【００９７】
次に、ステップＳ２０５において、演算制御回路８３は、ステップＳ２０４で設定した初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行ったか否かを判定する。この判定の結果、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行っていない場合には、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行うまで、ステップＳ２０５、Ｓ２０６を繰り返し行う。
【００９８】
そして、初期読み出し回数の読み出しを、ラインＣＣＤ４１が行うと、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７に進むと、演算制御回路８３は、ステップＳ２０５で読み出された投光無しデータを取り込んでＡ／Ｄ変換することを、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに指示する。
次に、ステップＳ２０８において、演算制御回路８３は、ステップＳ２０７でＡ／Ｄ変換された投光無しデータ（Bas＿data［Ｎ］）を、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶する。
【００９９】
次に、ステップＳ２０９において、演算制御回路８３は、投光部３０に対して投光指示を行う。そして、演算制御回路８３は、投光部３０から光を投光した状態でラインＣＣＤ４１を駆動させ、ラインＣＣＤ４１に投光有りデータの読み出しを行わせる。そして、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１から読み出された投光有りデータを取り込んでＡ／Ｄ変換することを、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに指示する。
次に、ステップＳ２１０において、演算制御回路８３は、ステップＳ２０９でＡ／Ｄ変換された投光有りデータ（Ref＿data［Ｎ］）を、センサユニット１Ｌ、１Ｒのメモリ、又は制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶する。
以上のステップＳ２０１〜Ｓ２１０までが、電源投入時の初期設定動作である。そして、この初期設定動作を経て、通常の取り込み動作状態に移行する。尚、この初期設定動作は、リセットスイッチ等によりユーザの意図によって動作するように構成してもよい。
【０１００】
通常の取り込み動作状態に移行すると、まず、ステップＳ２１１において、演算制御回路８３は、投光部３０から光を投光した状態でラインＣＣＤ４１を駆動させ、ラインＣＣＤ４１にデータの読み出しを行わせる。尚、以下の説明では、このデータを、必要に応じて指示入力データと称する。そして、演算制御回路８３は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１ＲでＡ／Ｄ変換された指示入力データ（Norm＿data［Ｎ］）、すなわち光量分布を取り込む。
【０１０１】
次に、ステップＳ２１２において、演算制御回路８３は、ステップＳ２１０で取り込んだ指示入力データ（Norm＿data［Ｎ］）と、ステップＳ２１０で記憶された投光有りデータ（Ref＿data［Ｎ］）との差分値を計算する（式（１）を参照）。
次に、ステップＳ２１３において、演算制御回路８３は、式（１）の計算によって得られたデータの変化の絶対量（Norm＿data＿a［Ｎ］）を用いて、遮光部分があるか否か、すなわち、指示入力がなされたか否かを判定する。
【０１０２】
この判定の結果、指示入力がない場合には、ステップＳ２１１に戻り、測定データの取り込みを再度行う。
一方、指示入力があった場合には、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４に進むと、演算制御回路８３は、式（２）の計算を行って、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）を算出する。
【０１０３】
次に、ステップＳ２１５において、演算制御回路８３は、ステップＳ２１４で得られたデータの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）と閾値Vthrとを比較する。そして、演算制御回路８３は、データの変化の比（Norm＿data＿r［Ｎ］）が、閾値Vthrを初めて上回ったとき（立ち上がり部）の画素番号ＮfVと、閾値Vthrを初めて下回ったとき（立ち下り部）の仮想画素番号ＮrVとを求める。その後、演算制御回路８３は、式（４）〜式（６）の計算を行って、指示入力された仮想画素番号Ｎpvを計算する。そして、演算制御回路８３は、例えば、指示入力された画素番号Ｎpvと、ステップＳ２０３で得られた情報ｆL（Ｎ）、ｆR（Ｎ）、ｆL（NpvL1）、ｆR（NpvR1）とを用いて、式（８）、式（９）の計算を行う。これにより、補正された角度ΘL、ΘRが得られる。このように本実施形態では、例えば、ステップＳ２１５の処理を行うことにより、角度導出手段が実現される。
次に、ステップＳ２１６において、演算制御回路８３は、ｔａｎΘL、ｔａｎΘRを求める。
【０１０４】
次に、ステップＳ２１７において、演算制御回路８３は、ステップＳ２１６で求められたｔａｎΘL、ｔａｎΘRを用いて、式（１２）、式（１３）の計算を行って、指示入力された点ＰのＸ軸座標とＹ軸座標とを算出する。
このように本実施形態では、例えば、ステップＳ２１６、Ｓ２１７の処理を行うことにより、位置導出手段が実現される。
次に、ステップＳ２１８において、演算制御回路８３は、ステップＳ２１７で算出した指示入力された点Ｐの座標を、シリアルインターフェース８８を介して、ＰＣ８９等の外部機器へ送信する。
【０１０５】
次に、ステップＳ２１９において、演算制御回路８３は、測定を終了するか否かを判定する。この判定は、例えば、電源がオフされたか否か、ユーザによってリセットが指示されたか否か、及び基準点設定モードへ移行することが指示されたか否かを判定することにより実行される。この判定の結果、測定を終了する場合には、図１６のフローチャートによる処理を終了する。一方、測定を終了しない場合には、ステップＳ２１１に戻り、ステップＳ２１１〜Ｓ２１９を繰り返し行う。尚、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、指や指示具５等により指示入力された点Ｐの座標を外部機器等に出力する事が可能となる。
【０１０６】
＜座標算出精度＞
図１７は、座標入力装置における座標の算出精度を測定した結果の一例を示す図である。図１７（ａ）は、従来の座標入力装置における座標の算出精度を測定した結果を示す図であり、図１７（ｂ）は、本実施形態の座標入力装置における座標の算出精度を測定した結果を示す図である。尚、図１７では、Ｘ軸方向の座標の算出精度の測定結果を示している。
【０１０７】
ここでは、約６５インチ相当の座標入力有効領域３内を所定のピッチで走査し、測定位置においてセンサユニット１Ｌ、１Ｒから出力されるデータから、画素番号Ｎを算出した。そして、算出した画素番号Ｎを、角度ΘL、ΘRに変換し、変換した角度ΘL、ΘRを用いて、指示入力された座標を導出する。測定位置の座標は既知である。よって、導出した座標と、既知の測定位置の座標との差が、座標入力装置における座標の算出精度となる。この導出した座標と、既知の測定位置の座標との差を、その差に応じた濃度でプロットすることにより、図１７のような測定結果を得ることができる。尚、図１７（ａ）、図１７（ｂ）では、適切に比較を行うようにするために、センサユニット１から出力された同一のデータに対して計算を行って、座標を算出するようにしている。
【０１０８】
従来の座標入力装置における測定結果では（図１７（ａ））、座標入力有効領域３の四辺のうち、センサユニット１に最も近い一辺の央部付近（座標入力有効領域３の上端中央部分の領域）において、座標の算出精度が最も低下した。具体的に、座標入力有効領域３の上端中央部分の領域では、３［ｍｍ］以上の誤差が発生した。
【０１０９】
これに対し、本実施形態の座標入力装置における測定結果では（図１７（ｂ））、座標入力有効領域３におけるＸ軸座標の算出精度は±３［ｍｍ］以下になった。
また、誤差平均の絶対値Ａｖｇと、その標準偏差σとを用いて、座標の算出精度をＡｖｇ＋４σとして定義すれば、従来の座標入力装置（図１７（ａ））における座標の算出精度は３［ｍｍ］となる。これに対し、本実施形態の座標入力装置（図１７（ｂ））における座標の算出精度は２［ｍｍ］となる。したがって、座標の算出精度を大幅に改善できることが分かる。
【０１１０】
本願発明者らは、指示入力された画素番号から計算により得られる角度と、実際の角度との差（角度検出誤差）が、指示入力された座標の算出精度に与える影響（敏感度）が大きい領域と、実用上問題が生じない領域とがあるという知見を得た。
この知見に基づき、本実施形態では、指示入力された座標の算出精度（位置算出誤差）に与える影響が閾値よりも大きい領域の角度検出誤差が最も小さくなるように、指示入力された画素番号を角度情報に変換するための近似式を補正した（式（８）、式（９））。そして、この補正した近似式を用いて、角度ΘL、ΘRを算出し、算出した角度ΘL、ΘRから、指示入力された座標Ｐを算出するようにした。
【０１１１】
したがって、レンズ群を用いて光学的収差を取り除いたり、より高次の近似式を用いたりしなくても、角度検出誤差を小さくする（座標算出精度を向上させる）ことができ、操作性に優れた座標入力装置を提供することができる。そして、座標入力装置を簡素な光学系で実現できるので、部品のコストアップの抑制（座標入力装置の大幅なコストダウン）と、近似式を取得するための検査工程の短縮による生産性の向上との双方を実現することができる。
【０１１２】
また、ユーザによる指示により、市場においても基準点Ｐ１〜Ｐ３の設定を行えるようにすると共に、基準点Ｐ１〜Ｐ３に関わる情報を、センサユニット１側に記憶するようにした。したがって、輸送や市場における設置の際に、筐体が歪むことにより座標入力装置に発生する「座標の算出精度の低下」や、表示装置の座標系と座標入力装置の座標系とがずれることによる「座標の算出精度の低下」を、現場での操作により抑制することができる。したがって、座標入力装置の市場での信頼性を維持することができる。更には、前述したように、筐体が歪むことによる「座標の算出精度の低下」を抑制することができるので、座標入力装置を大型にする場合でも、座標入力装置の筐体の構造を簡素化できる。よって、座標入力装置の重量やコストの削減を行うことが可能になる。
【０１１３】
尚、本実施形態では、光透過部材８を設けるようにして、埃やゴミが再帰反射部材４に付着することを防止できるにした。しかしながら、必ずしも光透過部材８を設ける必要はない。このようにした場合であっても、システムの起動時等に、初期光量分布データを更新する事で、再帰反射効率が低下している状態を、初期状態として設定し直すことができる。尚、再帰反射部材４の表面の汚れ等によって、再帰反射部材４の再帰反射率が低下している状態でも、光透過部材８の表面の汚れ等が生じた場合と同様に、データ（Ref＿data［Ｎ］）の分布（初期状態における光量分布）は、図９（ａ）に示すようになる。
【０１１４】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における座標入力装置を構成する各手段、並びに図１５、図１６の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【０１１５】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１１６】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図１５、図１６に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１１７】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１１８】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【０１１９】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【０１２０】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【０１２１】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１２２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１２３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１２４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１２５】
尚、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の実施形態を示し、座標入力装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示し、センサユニットが備える投光部の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示し、センサユニットが備える検出部の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示し、ｆ−θ特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示し、制御・演算ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態を示し、演算制御回路から送信される信号のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態を示し、センサユニットの出力レベルと画素番号との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態を示し、再帰反射部材を光透過部材側から見た様子の一例を示した図である。
【図９】本発明の実施形態を示し、光透過部材の表面が汚れている状態における、センサユニットの出力レベルと画素番号との関係の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態を示し、データの変化の絶対量と、画素番号との関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態を示し、データの変化の比と、画素番号との関係の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を示し、ラインＣＣＤの画素番号と角度との関係を近似した９次の多項式に、指示入力された画素番号として得られた仮想画素番号を代入して算出される角度と、実際の角度との差の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態を示し、座標入力有効領域内の任意の位置における敏感度を計算した際の座標入力装置における構成の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態を示し、センサユニットと、座標入力有効領域の座標（画面座標）との位置関係の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態を示し、基準点を設定する際の座標入力装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の実施形態を示し、指示入力された座標を算出する際の座標入力装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態を示し、座標入力装置における座標の算出精度を測定した結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  センサユニット
２  制御・演算ユニット
３  座標入力有効領域
４  再帰反射部材
８  光透過部材
３０  投光部
４０  検出部
８１  ＡＤコンバータ
８４  ＬＥＤ駆動回路
８３  演算制御回路
【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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