(57)【要約】    【課題】  再帰反射部材を保護する光透過部材の設置により発生する虚像の影響を除去し、高精度な座標算出を可能とした座標入力装置を提供する。    【解決手段】  座標入力装置は、投光部及び検出部を有する左側のセンサユニット１Ｌ、投光部及び検出部を有する右側のセンサユニット１Ｒ、制御・演算ユニット２、座標入力有効領域３、再帰反射部材４、光透過部材８を備える。座標入力有効領域３内の任意の位置を指または指示具で指示することで得られる、制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部による光量分布の検出結果から、検出部が出力する信号の有効領域を設定する。更に、設定された有効領域の信号に基づき指または指示具による指示方向（角度）を検出し、角度に基づき指または指示具が指示した位置の座標を算出する。【選択図】      図１
2005346302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、
前記検出手段により検出された初期状態の光量分布の特徴点を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された特徴点に対応する前記光電変換素子の画素番号から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の座標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】
前記抽出手段は、前記検出手段により検出された光量分布の分布方向における微分値又は差分値に基づき特徴点を抽出することを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記特徴点は、前記再帰反射部材の配置に伴う前記座標入力有効領域内における反射特性の変化により定まる点であることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項４】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、
前記座標入力有効領域の所定位置に対する指示入力に伴い得られる前記検出手段による光量分布の検出結果から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の座標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５】
前記所定位置は、前記検出手段が各々検出する角度範囲の中央値となる方向で且つ各々の中央値の交点に設定されることを特徴とする請求項４記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記所定位置は、前記検出手段が各々検出する角度範囲の最外角位置となる方向に設定されることを特徴とする請求項４記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記設定手段は、前記所定位置に対する指示入力に伴い得られる前記検出手段の出力結果と、前記検出手段の出力結果を角度に変換する関数とに基づき、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定することを特徴とする請求項４記載の座標入力装置。
【請求項８】
表示装置を有し、
前記座標入力有効領域が前記表示装置の表示領域と略一致するように前記表示装置に重ねて配置されることを特徴とする請求項１又は４記載の座標入力装置。
【請求項９】
不要光の透過及び前記再帰反射部材が外部に露出することを防止する光透過部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は４記載の座標入力装置。
【請求項１０】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置の制御方法であって、
前記検出手段により検出された初期状態の光量分布の特徴点を抽出し、
前記抽出された特徴点に対応する前記光電変換素子の画素番号から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定し、
前記設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の座標を算出することを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力有効領域の所定位置に対する指示入力に伴い得られる前記検出手段による光量分布の検出結果から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定し、
前記設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の座標を算出することを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記検出手段により検出された初期状態の光量分布の特徴点を抽出する抽出モジュールと、
前記抽出手段により抽出された特徴点に対応する前記光電変換素子の画素番号から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定モジュールと、
前記設定ステップにより設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の座標を算出する算出モジュールとを備えることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記座標入力有効領域の所定位置に対する指示入力に伴い得られる前記検出手段による光量分布の検出結果から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定モジュールと、
前記設定手段により設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の座標を算出する算出モジュールとを備え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、座標入力面を指または指示具等により指示することで座標を入力する座標入力装置に関し、更に詳細には、文字・図形等の描画や外部機器の制御等に用いられる座標入力装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指または指示具等により座標入力を行う座標入力装置として各種のタッチパネル方式を用いたものが提案または製品化されている。座標入力装置は、特殊な器具などを用いずに、座標入力面上でパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の操作を簡単に行うことができるため、広範に使用されている。
【０００３】
座標入力方式としては、抵抗膜を用いた方式、超音波を用いた方式、光を用いた方式など、様々な方式がある。光を用いた方式としては、座標入力面の外側に再帰反射性シート（再帰反射部材）を設け、照明手段からの光を再帰反射部材で反射し、受光手段により光量分布を検出する構成において、座標入力面における指または指示具で遮蔽された位置の角度を検出し、遮蔽位置つまり指示入力位置の座標を決定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
更には、再帰反射部材を座標入力面の周辺に配置し、再帰反射部材からの再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開発されている。例えば、微分などの波形処理演算によって遮光部分のピークを検出することにより、遮光部分の角度を検出する方式がある（例えば、特許文献２参照）。或いは、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部分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方式がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
ここで、上述した光学式の座標入力装置の概略構成について図２７を用いて説明する。
【０００６】
図２７は、従来例に係る座標入力装置の概略構成を示す構成図である。
【０００７】
図２７において、センサユニット１０１Ｌ、センサユニット１０１Ｒは、座標入力有効領域１０３の角部外側に、座標入力有効領域１０３のＸ軸と平行に且つＹ軸に対して対称な位置に所定距離離して配置されている。センサユニット１０１Ｌ、センサユニット１０１Ｒは、投光部及び検出部を備えており、制御信号を制御・演算ユニット１０２から受信すると共に、検出部による反射光の検出に基づく検出信号を制御・演算ユニット１０２に送信する。尚、以下の各図の説明では、左右のセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒを総称してセンサユニット１０１とも表記する。また、以下の各図における矢印付きの線は光線を示す。
【０００８】
再帰反射部材１０４は、入射光をその到来方向に再帰反射する再帰反射面を有するものであり、左右のセンサユニット１０１の投光部からそれぞれ略９０度の範囲に投光された光を、センサユニット１０１に向けて再帰反射する。再帰反射部材１０４で反射された反射光は、センサユニット１０１における集光光学系とラインＣＣＤ等からなる検出部によって１次元的に検出され、反射光の光量分布が制御・演算ユニット１０２に送られる。座標入力有効領域１０３は、座標入力装置が指または指示具等で指示した位置の検出を行うことが可能な領域であり、模式的に示している。再帰反射部材１０４は、座標入力有効領域１０３の外側３辺を囲むような形で配置されている。
【０００９】
上記構成において、操作者が座標入力有効領域１０３上の任意の位置を指または指示具で指示入力すると、センサユニット１０１の投光部から投光された光が指または指示具によって遮光され、センサユニット１０１の検出部ではその遮光範囲のみの光（再帰反射による反射光）を検出することができなくなる。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。
【００１０】
つまり、制御・演算ユニット１０２の演算制御部は、左右のセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒの検出部で検出した光量変化から、上記指示部分の遮光範囲を検出し、その遮光範囲の情報から遮光位置の方向（角度）をそれぞれ算出する。更に、演算制御部は、算出した方向（角度）、センサユニット１０１Ｌ及び１０１Ｒ間の距離情報等から、座標入力有効領域１０３上の上記指示部分の座標を算出すると共に、座標入力装置に重ねて配置された表示装置に接続されているＰＣ等にＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のインタフェースを経由して座標情報を出力する。
【００１１】
上記再帰反射部材１０４としては、球体のビーズを反射面上に積層配置することで再帰反射特性を有するビーズタイプの再帰反射シート、もしくは、光学反射面である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シートが用いられる。そのため、再帰反射部材１０４の表面に例えばゴミ等が付着すれば、明らかに再帰反射効率が低下する。従って、この種の座標入力装置を、実際に製品として市場に供給するような場合には、再帰反射部材１０４の再帰反射特性の変化が起こらない構成にすることが必要である。仮に何らかの理由で、座標入力装置の使用中に再帰反射特性が変化するような状況に陥った場合であっても、使用者が簡単にその再帰反射特性を元の状態に戻すことができる構成でなければならない。
【００１２】
今、市場において、座標入力装置の再帰反射部材１０４にゴミ等が付着して再帰反射特性が変化したことを想定すれば、ユーザはそのゴミを除去するためには一般に「拭く」動作を実行する。しかし、この「拭く」動作は光学特性を有する再帰反射面を傷つけるため、推奨することができない。一般的には光学面のゴミを除去する処置としては、エア等の気体を吹き付けることが好ましい形態と言える。しかし、この種の座標入力装置は、例えば事業所の会議等に用いられるのが通例であり、ユーザにとって、会議を中断して上記のようなエア吹き付け等のメンテナンスを実行することは決して好ましい製品形態とはならない。
【００１３】
図２８（ａ）は、座標入力装置の座標入力有効領域と表示装置の表示領域を略一致させた状態を示す図、図２８（ｂ）は、（ａ）の領域Ａ部分を拡大した図である。
【００１４】
図２８において、図示の構成は、光学式の座標入力装置を表示装置（例えば、リアプロジェクタ、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等）と重ねて配置した場合の製品例を示すものであり、座標入力装置の座標入力有効領域１０３と表示装置の表示領域が略一致するように構成されている。ここで、表示装置の表示領域が１３３０×７５０ｍｍ（対角６０インチ、縦横比１６：９相当）である場合は、筐体１０７に、表示領域に比べ一回り大きな開口部（例えば１３５０ｍｍ×７７０ｍｍ）を設けるのが通例である。
【００１５】
この理由としては、表示装置の表示領域の大きさに個体間差がある（特にリアプロジェクタ等の投射光学系を用いる表示装置に顕著のようである）ことに加え、仮にその個体間差が無いと仮定しても、表示領域＝筐体開口部となるような製品仕様では、表示領域と筐体開口部が一致するような組立調整が必須となる。その組立調整がずれる或いは組立調整ができないということは、表示領域の一部が筐体１０７に隠れて、表示領域の全域を視認することができないと言う重大な結果を引き起こす。
【００１６】
従って、表示領域に比べ筐体１０７の開口部を一回り大きくすることで、個体間差を吸収すると共に、組立調整等の生産工程を簡素化しているのである。そのため、図２８（ａ）に示すように、表示領域（この場合、座標入力有効領域１０３に略等しい）と筐体１０７の開口部の間には、枠状領域１０９が形成される（以後、この枠状領域を黒枠と称する）。
【００１７】
図２８（ｂ）に示すように、座標入力有効領域１０３（＝略表示領域）を有する表示面は、筐体１０７に対して光透過部材１０８を介して配設されており、また、光透過部材１０８の背面側には、再帰反射部材１０４が配置されている。光透過部材１０８は、ガラスのみならず硬質なプラスチックでも容易に構成でき、ユーザによる「拭く」と言う動作に対しても再帰反射部材１０４に比べて傷が大幅につきにくい。従って、このような構成を採用することで、光透過部材１０８に堆積するであろう「ほこり」、「ゴミ」等はユーザにより簡便に除去され、使い勝手の良い製品を信頼性の高い状態で使用し続けることができるようになる。
【００１８】
上述したように、座標入力装置に光透過部材１０８を組み込むことで、製品外観を良好なものとし且つメンテナンスを容易にすることができることを説明したが、ここで生じる新たな課題について説明する。上記と同様に具体的な寸法を用いた方が理解が容易になるので、図２９を用いて説明する。
【００１９】
図２９（ａ）は、図２８（ａ）の領域Ｂ部分を拡大した図、図２９（ｂ）は、図２８（ａ）の領域Ｃ部分を拡大した図である。
【００２０】
図２９において、座標入力有効領域１０３と光透過部材１０８の位置関係で定義される黒枠１０９の幅は１０ｍｍに設定されている。このとき、右側に配置されたセンサユニット１０１は、座標入力有効領域１０３の水平面から上方に７０ｍｍの位置に、また座標入力有効領域１０３の端部から右側に７ｍｍの位置に配置されているものと仮定する（従って、センサユニット１０１と光透過部材１０８との間の距離は３ｍｍということになる）。
【００２１】
座標入力有効領域１０３の右下部分に指または指示具１０５を配置した場合を想定する。座標入力装置では、センサユニット１０１の投光部から発せられた光が座標入力有効領域１０３の全域を投光するように構成されている。その一部の光線（例えば図２９（ｂ）に示す光線Ｄ）を指または指示具１０５により遮蔽することで、センサユニット１０１は光線Ｄ方向の位置に指または指示具１０５があることを検知するのが基本である。
【００２２】
図３０は、図２８（ａ）の領域Ｃ部分の座標入力有効領域隅部を示す図である。
【００２３】
図３０において、センサユニット１０１を図２９（ａ）と同様な配置とし、水平方向から４５度方向にセンサユニット１０１の基準角度（０度）を設ける。ここで、指示具１０５の直径を１０φとすれば、座標入力有効領域１０３の隅部を指示具１０５で指示した場合に光線Ｈで検出されるべき角度は４４.８６度である。それに対し、光透過部材１０８ａの影響を受けないように視野絞りを設定するとすると、有効となる光線はＩ方向の光線であり、検出すべき角度は４５.１４度となる。従って、４４.８６度は少なくとも検出可能で且つ４５.１４度以上は少なくとも検出不能とするような視野絞りを設けなければならない。
【特許文献１】米国特許ＵＳＰ４５０７５５７
【特許文献２】特開２０００−１０５６７１号公報
【特許文献３】特開２００１−１４２６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、上記図２９に示した例では、センサユニット１０１の投光部からＥ方向に投光された光線は、光透過部材１０８の設置により、Ｆ地点で反射し、Ｅ方向に投光したにも関わらずＧ地点に到達する。つまり、Ｆ地点における光透過部材１０８ａに対するＥ方向の光線の入射角が大きいため、Ｅ方向の光線は光透過部材１０８ａを透過できずに光透過部材１０８の表面で反射し、その結果Ｇ地点に到る。
【００２５】
Ｇ地点におけるその光線は、光透過部材１０８ｂに対する入射角が小さいので、光透過部材１０８ｂを透過し、再帰反射部材１０４ｂに到達し、Ｆ地点の方向に再帰反射する。再帰反射した光線は、Ｆ地点において光透過部材１０８ａに対する入射角が大きいために、光透過部材１０８ａを透過できずにそのほとんどが反射して、センサユニット１０１に到達することになる。
【００２６】
従って、センサユニット１０１の投光部から投光されたＥ方向の光線の光路は、順に投光部→Ｆ地点（透過）→Ｅ地点（再帰反射）→Ｆ地点（透過）→センサユニット１０１となるべきである。しかし、光透過部材１０８ａの配置により、センサユニット１０１の投光部からの光は、投光部→Ｆ地点（反射）→Ｇ地点（光透過部材１０８ｂを透過し、再帰反射部材１０４ｂで再帰反射、再び光透過部材１０８ｂを透過）→Ｆ地点（反射）→センサユニット１０１なる光路を形成する。
【００２７】
図２９（ｂ）に示したように座標入力有効領域１０３に指示具１０５を配置すれば、指示具１０５の虚像により、Ｅ方向に投光した光線も遮光してしまう結果となり、座標算出精度を大幅に劣化させる原因となる。
【００２８】
このような現象は、水面上から水中を見ようとした場合を想定すれば容易に理解できる。つまり、水面の真上から水底を見ようとすれば（入射角が小さい）、容易に水底を観察することができるのに対し、水面の斜め上方から水底を見ようとしたら（入射角が大きい）、その観察はほとんど不可能になることと同様な現象が、座標入力装置においても生じる。
【００２９】
図２９（ｂ）に示したようにＦ地点の入射角が８９.６度にも達すると、光透過部材１０８を構成する材料を変えるか或いは反射面にコーティング等の処理を施したとしても、光の透過に対して何らの効果も期待できない。上記の不具合はＦ地点における入射角をより小さくすることで改善することができる。しかし、このことは黒枠１０９の幅を大幅に増加させる結果となり、表示装置の表示領域或いは座標入力装置の座標入力有効領域１０３に対して装置全体の大きさが非常に大きくなることにつながるので、良い方法とは言えない。
【００３０】
一方、虚像の影響を除去する一般的な方法としては、センサユニット１０１の投光部による投光範囲を絞り等によって制限する方法が知られているが、この方法による困難性について次に説明する。
【００３１】
即ち、上記図３０に示した例では、設計上、視野絞りを例えば４５度±０.０５度に設定することは、部品が高コストとなるばかりでなく、センサユニット１０１もその向きが正確となるように取り付けなければ意味が無い。これは、水平方向と成す角度が４５度となる方向をセンサユニット１０１の基準方向として説明したので、この基準方向が絶対に正しいと言う意味であり、センサユニット間距離（図２７の１０１Ｌ及び１０１Ｒ間の距離）が例えば１３４４ｍｍあるとき、両者の基準角度を例えば±０.０５度という公差で組み付けることは容易でないという意味である。
【００３２】
そのため、座標入力装置の製造時においては、どうしても高コストな組立工程を想定しなければならなかった。つまり、従来においては、この種の大型の表示装置に重ねて配置される座標入力装置の視野制限を行うには、調整手段が必須であり、製造的にもコスト的にも容易でないのである。
【００３３】
本発明の目的は、再帰反射部材を保護する光透過部材の設置により発生する虚像の影響を除去し、高精度な座標算出を可能とした座標入力装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上述の目的を達成するために、本発明の座標入力装置は、座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、前記検出手段により検出された初期状態の光量分布の特徴点を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された特徴点に対応する前記光電変換素子の画素番号から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域に対する指示位置の座標を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００３５】
上述の目的を達成するために、本発明の座標入力装置は、座標入力有効領域と、光電変換素子により検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、前記座標入力有効領域の所定位置に対する指示入力に伴い得られる前記検出手段による光量分布の検出結果から、前記検出手段が出力する信号の有効領域を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された有効領域の信号に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の前記検出手段からの角度を検出し、前記角度に基づき、前記座標入力有効領域の前記所定位置の座標を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、初期状態の光量分布の特徴点を抽出し、特徴点の画素番号から、検出手段が出力する信号の有効領域を設定し、有効領域の信号に基づき、座標入力有効領域に対する指示位置の角度を検出し、角度に基づき、指示位置の座標を算出する。これにより、従来のような、虚像の影響を除去するためにコストの高い視野絞りを設け微細な調整を行うことなく、虚像の影響を除去できると共に、高精度な座標算出が可能となる。
【００３７】
また、本発明によれば、所定位置に対する指示入力に伴い得られる光量分布の検出結果から、検出手段が出力する信号の有効領域を設定し、有効領域の信号に基づき、座標入力有効領域の所定位置の角度を検出し、角度に基づき、所定位置の座標を算出する。これにより、上記同様に、虚像の影響を除去できると共に、高精度な座標算出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００３９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る座標入力装置の概略構成を示す構成図である。
【００４０】
図１において、座標入力装置は、投光部及び検出部を有する左側のセンサユニット１Ｌと、投光部及び検出部を有する右側のセンサユニット１Ｒと、制御・演算ユニット２と、座標入力有効領域３と、再帰反射部材４と、光透過部材８とを備えている。センサユニット１Ｌ及びセンサユニット１Ｒにより、座標入力有効領域３の面方向全域に異なる方向から光を投射する。尚、以下の各図の説明では、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒを総称してセンサユニット１とも表記する。
【００４１】
本実施の形態は、上記図２７の構成に対して、光透過部材８を追加した点と、制御・演算ユニット２により後述の各種制御を行う点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記図２７の対応するものと同一なので、説明を省略する。
【００４２】
光透過部材８は、特定の波長のみの光を透過することが可能であり、不要光の透過を防止すると共に再帰反射部材４が直接外部に露出することを防止し、座標入力有効領域３の近傍に配置されることで製品外観の一部を構成する。このように構成することで、座標入力装置が製品として使用される際に堆積する「ほこり」、「ゴミ」の類は、光透過部材８に堆積し、光透過部材８をユーザが「拭く」等の動作により簡単に除去することができる。その結果、再帰反射部材４の光学特性を半永久的に維持することが容易となり、信頼性の高い座標入力装置を実現することが可能となる。
【００４３】
座標入力装置は、座標入力有効領域３を、ＰＤＰ、リアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置の表示領域と略一致するように表示装置に重ねて配置することで、インタラクティブな入力装置として利用することが可能である。即ち、座標入力装置を表示装置に重ねて配置した際の表示画面上に指または指示具により線を描画したり、表示画面上のアイコン操作によりＰＣ等の外部機器の制御を行ったりすることが可能となる。
【００４４】
次に、座標入力装置の主要構成要素であるセンサユニット１及び制御・演算ユニット２の構成及び動作について詳細に説明する。
【００４５】
＜センサユニット１＞
図２（ａ）は、座標入力装置のセンサユニット１の投光部を座標入力面に対して垂直方向（正面方向）から見た図、図２（ｂ）は、投光部を座標入力面に対して水平方向（側面方向）から見た図である。
【００４６】
図２において、センサユニット１の投光部は、赤外ＬＥＤ３１、投光レンズ３２を備えている。赤外ＬＥＤ３１から発光された赤外光は、投光レンズ３２によって略９０度の範囲に投光される。図２（ｂ）に示す水平方向では、赤外ＬＥＤ３１から発光された赤外光は、上下方向に制限された光束として投光され、主に再帰反射部材４に対して投光されるように構成されている。図中３３は赤外ＬＥＤ３１と投光レンズ３２を接着する接着剤である。
【００４７】
図３（ａ）は、センサユニット１の検出部を座標入力面に対して垂直方向（正面方向）から見た図、図３（ｂ）は、検出部を座標入力面に対して水平方向（側面方向）から見た図である。
【００４８】
図３において、センサユニット１の検出部は、１次元のラインＣＣＤ４１、集光光学系としてのレンズ４２、４３、入射光の入射方向を大まかに制限する絞り４４、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４５を備えている。本実施の形態では、投光部と検出部を重ねて配置しており、投光部と検出部との間の距離Ｌは、投光部から再帰反射部材４までの距離に比べて十分に小さな値に設定されている。投光部と検出部との間に距離Ｌを有していても、再帰反射部材４からの十分な再帰反射光を検出部で検出することが可能な構成となっている。図３（ａ）の破線部分は、図３（ｂ）におけるセンサユニット１の投光部の配置を示すものである。
【００４９】
投光部の赤外ＬＥＤ３１から発光され投光レンズ３２により投光された赤外光は、再帰反射部材４により反射され、検出部の赤外フィルタ４５、絞り４４を通過し、集光用レンズ４２、４３によりラインＣＣＤ４１の検出面（受光面）上に集光される。尚、絞り４４は、再帰反射部材４の再帰反射光のみを通過させるように、主に座標入力面からの高さ方向の視野を制限しており、面内方向の視野は大まかに制限するのみである。面内方向の光の制御は別途後述する方法で行っている。
【００５０】
更に説明を加えると、投光部から略９０度の範囲に投光された赤外光が、再帰反射部材４により反射され、上記経路でラインＣＣＤ４１の検出面上に集光される際に、反射光の入射角に応じたラインＣＣＤ４１の画素上に結像される。従って、ラインＣＣＤ４１は、反射光の入射角に応じた光量分布を信号として出力することになるので、ラインＣＣＤ４１の画素番号が角度情報を示すことになる。
【００５１】
＜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、 センサユニット１Ｒとの間では、ラインＣＣＤ４１の動作を制御するＣＣＤ制御信号、ラインＣＣＤ４１用のクロック信号、ラインＣＣＤ４１の出力信号、及び、赤外ＬＥＤ３１を駆動するＬＥＤ駆動信号がやり取りされている。
【００５２】
図４は、制御・演算ユニット２を中心とした構成を示すブロック図である。
【００５３】
図４において、制御・演算ユニット２は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒ、メモリ８２、ＣＰＵ（演算制御回路）８３、ＬＥＤ駆動回路８４Ｌ、８４Ｒ、クロック供給回路８６、クロック発生回路８７、シリアルインタフェース８８を備えている。尚、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒ、ＬＥＤ駆動回路８４Ｌ、８４Ｒは、センサユニット１Ｌ、 センサユニット１Ｒにそれぞれ対応して設けられている。
【００５４】
ＣＰＵ８３は、ワンチップマイクロコンピュータ等から構成されており、ＣＣＤ制御信号、ＬＥＤ駆動信号を出力すると共に、制御プログラムに基づいて、後述の図１３・図１４、図１８・図１９、図２０・図２１、図２５・図２６の各フローチャートに示す処理を実行する。ＣＣＤ制御信号は、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングや、データの出力制御などに用いられる。ＬＥＤ駆動信号は、ＣＰＵ８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ、８４Ｒを経由してセンサユニット１の赤外ＬＥＤ３１に供給されている。クロック発生回路８７は、クロック信号を発生する。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に供給されると共に、ラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うためにＣＰＵ８３にも供給されている。
【００５５】
センサユニット１の検出部を構成するラインＣＣＤ４１の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒに入力され、ＣＰＵ８３からの制御により、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒで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、後述の角度計算方法により角度が算出され、更には、後述の座標計算方法により座標値が算出される。算出結果は、座標入力装置に重ねて配置された表示装置に接続されているＰＣ等の外部機器にシリアルインタフェース８８等を介して出力される。尚、クロック供給回路８６は、ＣＰＵ８３単独にクロックを供給する。
【００５６】
＜光量分布検出＞
図５は、ＣＣＤ制御信号及びＬＥＤ駆動信号を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図５において、９１、９２、９３は、左右のセンサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１を制御するＣＣＤ制御信号である。ＣＣＤ制御信号９１（Ｓｈ）の間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。ＣＣＤ制御信号９２（ＩＣＧＬ）、ＣＣＤ制御信号９３（ＩＣＧＲ）は、それぞれ左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒに供給されるゲート信号であり、ラインＣＣＤ４１内部の光電変換部の電荷を読み出し部へ転送する信号である。
【００５８】
９４、９５は、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの赤外ＬＥＤ３１を駆動する駆動信号である。ＣＣＤ制御信号９１（Ｓｈ）の最初の周期で、センサユニット１Ｌの赤外ＬＥＤ３１を点灯するために、ＬＥＤ駆動信号９４（ＬＥＤＬ）がＬＥＤ駆動回路８４Ｌを経由して赤外ＬＥＤ３１に供給される。ＣＣＤ制御信号９１（Ｓｈ）の次の周期で、センサユニット１Ｒの赤外ＬＥＤ３１を点灯するために、ＬＥＤ駆動信号９５（ＬＥＤＲ）がＬＥＤ駆動回路８４Ｒを経由して赤外ＬＥＤ３１に供給される。左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの赤外ＬＥＤ３１の駆動が終了した後に、ラインＣＣＤ４１の信号が左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒから読み出される。
【００５９】
図６（ａ）は、座標入力有効領域３に指または指示具で指示入力を行わない場合のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの出力としての光量分布を示す図、図６（ｂ）は、座標入力有効領域３に指または指示具で指示入力を行った場合のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの出力としての光量分布を示す図である。
【００６０】
図６において、横軸は各ＣＣＤ画素の画素番号に相当し、縦軸は各ＣＣＤ画素が出力する光信号のレベルである。座標入力有効領域３に対して指または指示具による指示入力が無い場合、つまり遮光部分が無い場合には、左右のセンサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１からそれぞれ読み出される（出力される）信号として、図６（ａ）に示す光量分布が得られる。勿論、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、再帰反射部材４の入射角による再帰反射特性、赤外ＬＥＤ３１を含む投光部の特性、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。
【００６１】
図示のＡが最大光量を検出した時の出力レベルであり、図示のＢが最低の出力レベルであるものとする。従って、再帰反射光のない状態では、得られる出力レベルはＢ付近になり、再帰反射部材４からの反射光量が増えるほどＡの出力レベルに近づくことになる。このように、左右のセンサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１からそれぞれ出力された信号は、制御・演算ユニット２のＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１Ｒにより逐次Ａ／Ｄ変換され、ＣＰＵ８３にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６２】
他方、座標入力有効領域３に対して指または指示具により指示入力を行った場合、つまり再帰反射部材４からの再帰反射光を遮った場合には、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒからそれぞれ読み出される（出力される）信号として、図６（ｂ）に示す光量分布が得られる。即ち、指または指示具により図示のＣの部分に対応する再帰反射光が遮光されたため、その遮光部分のみ光量が低下している。
【００６３】
座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力の有無（再帰反射部材４からの再帰反射光の遮光の有無）の検出は、上記の光量分布の変化を検知して行うものである。具体的に説明すれば、まず、図６（ａ）に示すような座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力が無い初期状態（以後、初期状態で得られたデータを初期データという）を、予め制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶しておく。次に、ＣＰＵ８３により、それぞれのサンプル期間で得られるデータと予め記憶しておいた初期データとの差分を算出することで、図６（ｂ）に示すような光量分布の変化があるかどうかを判別する。
【００６４】
＜角度計算＞
制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３により、座標入力装置の座標入力有効領域３上で指または指示具により指示した位置のセンサユニット１から見た角度（方向）を計算する角度計算にあたっては、まず、センサユニット１の投光部から投光された光の遮光範囲を検出する必要がある。
【００６５】
先にも述べたように、センサユニット１のラインＣＣＤ４１の出力としての光量分布は経時変化等で一定ではないため、座標入力装置を組み込んだシステムの起動時などに上述した初期データを記憶することが望ましい。つまり、工場からの座標入力装置の出荷時に初期データを設定し、その初期データの更新が逐次行われなければ、次のような結果を引き起こす。例えば再帰反射部材４の再帰反射面の或る部分にゴミが付着した場合、ゴミ付着部分での再帰反射効率が低下するので、あたかもゴミ付着部分（センサユニット１から見た方向）で座標入力動作が行われたと誤検出してしまうという重大な結果を引き起こす。
【００６６】
従って、座標入力装置を組み込んだシステムの起動時などに上述した初期データを制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶することで、再帰反射部材４の再帰反射面が経時的にゴミやほこり等で汚れて再帰反射効率が低下していても、その状態を初期状態として設定し直すことができる。これにより、上記誤検出を引き起こすことが無くなるという優れた利点が得られるようになる。
【００６７】
無論、再帰反射部材４に付着したゴミやほこり等による影響で、再帰反射部材４からの再帰反射光（光信号）がゴミやほこり等の付着部分に対応するセンサユニット１のＣＣＤ画素で全く受光することができなくなれば、座標算出不能の事態となり、何らかの方法でゴミやほこり等を除去しなければならない。仮に再帰反射部材４からの光信号が大幅に減少している状態にあっては、Ｓ／Ｎ比の関係で光信号の信頼性が低下する（例えば座標入力有効領域３上の同一地点を指示しているにも関わらず座標が揺らぐ現象が発生し、座標算出分解能を低下させてしまう）ので、前記状態であっても、再帰反射部材４に付着したゴミやほこり等は除去するのが好ましい。
【００６８】
さて、座標入力装置の電源投入時において、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力が無い（遮光部分が無い）状態で、まず、センサユニット１の投光部から照明を行うこと無しにラインＣＣＤ４１の出力を制御・演算ユニット２のＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ、８１ＲによりＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換したデータをBas_data[N]としてメモリ８２に記憶する。これは、ラインＣＣＤ４１のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図６（ａ）のＢの出力レベル付近のデータとなる。ここで、図示のＮは画素番号であり、有効な入力範囲に対応する画素番号が用いられる。
【００６９】
次に、センサユニット１の投光部から照明を行った状態でのセンサユニット１のラインＣＣＤ４１から出力される光量分布のデータをRef_data[N]としてメモリ８２に記憶する。光量分布のデータは、図６（ａ）の実線で示したデータである。これにより、初期データの記憶を完了する。
【００７０】
制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３は、メモリ８２に記憶されたこれらのデータ（Bas_data[N]、Ref_data[N]）を用いて、まずは座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力が行われたかどうか（遮光範囲があるかどうか）の判定を行う。ここで、センサユニット１のラインＣＣＤ４１から出力される光量分布のデータのうち、あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。
【００７１】
まず、再帰反射部材４からの再帰反射光に対する指または指示具による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遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズなどによる誤判定を防止し、所定量の確実なデータ変化を検出するためである。データ変化の絶対量をラインＣＣＤ４１の各々の画素について以下の式（１）により計算を行い、予め決定してある閾値Vthaと比較する。
【００７２】
Norm_data_a[N]  ＝  Norm_data[N]  −  Ref_data[N]         （１）
従って、Norm_data_a[N]はラインＣＣＤ４１の各画素における絶対変化量に相当することになる。この比較処理は、Norm_data[N]とRef_data[N]の差をとり、閾値Vthaと比較するだけなので、さほど処理時間を要することなく、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。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、座標入力有効領域３に指示入力があったと判定する。
【００７３】
次に、閾値Vthaを超えた画素をより高精度に検出するために、データ変化の比を計算することで座標入力有効領域３に対する指示入力点の決定を行う。図７に示す９１０を再帰反射部材４の再帰反射面とする。ここで、再帰反射面のα領域が汚れなどにより反射率が低下していたとすると、このときのRef_data[N]の分布は、図８（ａ）に示すようにα領域の反射光量が少なくなる。
【００７４】
この状態で、図７に示すように座標入力有効領域３に指または指示具５が挿入され、再帰反射部材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８（ｂ）に示すようにNorm_data[N]（太い実線で示す分布）が観測される。この状態に対して上記式（１）を適用すると、図９（ａ）に示すようになる。ここで、図９（ａ）の縦軸は初期状態との差分電圧［ｍＶ］になっている。
【００７５】
データNorm_data_a [N]を閾値Vthaと比較すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合（図９（ａ）の破線領域）がある。勿論、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、ノイズなどの影響を受ける可能性が大きくなり、座標算出性能を劣化させるという弊害が発生する。
【００７６】
そこで、指または指示具５によって遮られる光量は、α領域、β領域ともに最初の半分（α領域ではＶ１レベル相当、β領域ではＶ２レベル相当）であるので、式（２）によりデータ変化の比を計算する。
【００７７】
Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] - Ref_data[N])      (２) 
式（２）による計算結果を示すと図９（ｂ）に示すようになり、変動比（式（２）の右辺）で表されるため、再帰反射部材４に対するゴミ等の付着の有無により再帰反射部材４の反射率が異なる場合でも、ゴミ等の付着の有無に関わらず式（２）を等しく扱うことが可能となる。この計算したデータNorm_data_r[N]に対して閾値Vthrを別途設定することで、Norm_data_r[N]の立ち上がり部分と立ち下り部分の画素番号から、例えば両者の中央の画素番号の画素を入力画素とすることにより、高精度に画素情報を取得することが可能となる。
【００７８】
ところで、図９（ｂ）は説明の都合上模式的に図示したものであり、実際の検出信号波形は詳細に図示すると図１０に示すようになる。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を超え、遮光領域の立ち下がり部分は、Nf番目の画素で閾値Vthrを下回ったと仮定する。このとき、出力すべきラインＣＣＤ４１の画素番号Npを、先に説明したように、立ち上がり部分と立ち下り部分の中央の画素番号として、
Np  =  Nr + (Nf-Nr)/２                                         (３)
のように計算してもよい。しかし、式（３）のように計算すると、ラインＣＣＤ４１の画素間隔が出力画素番号の分解能になる。そこで、より高分解能に画素番号を検出するために、画素の出力レベル情報を用いて演算を行う。
【００７９】
図１０における画素番号NrのＣＣＤ出力レベルをLrとし、画素番号Nr-１のＣＣＤ出力レベルをLr-１とする。同様に、画素番号NfのＣＣＤ出力レベルをLfとし、画素番号Nf-１のＣＣＤ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Nrv、Nfvとし、
Nrv  ＝ Nr-１  + ( Vthr  -  Lr-１ ) / ( Lr  -  Lr-１ )     (４)
Nfv  ＝ Nf-１  + ( Vthr  -  Lf-１ ) / ( Lf  -  Lf-１ )     (５)
と計算すれば、ＣＣＤ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を取得することができる。出力される仮想中心画素Npvは、
Npv  =  Nrv + (Nfv-Nrv)/２                               (６)
で決定される。
【００８０】
このように、ラインＣＣＤ４１の画素番号とその画素の出力レベルから仮想的な中心画素番号を計算することで、より分解能の高い画素番号検出が可能となる。
【００８１】
＜ＣＣＤ画素番号から角度情報への変換＞
さて、上記取得した仮想中心画素番号（ＣＣＤ画素番号）から、座標入力有効領域３に対する指または指示具で指示した位置の実際の座標値を計算するためには、仮想中心画素番号（ＣＣＤ画素番号）を角度情報に変換する必要がある。
【００８２】
図１１は、ＣＣＤ画素番号と角度情報の関係を示す図である。
【００８３】
図１１において、縦軸は角度情報θ、横軸はＣＣＤ画素番号である。図中矢印で示す範囲がＣＣＤ有効画素範囲である。
【００８４】
ＣＣＤ画素番号と角度情報の関係の近似式、
θ＝ｆ（N）                            （７）
を求め、この近似式によりＣＣＤ画素番号から角度情報への変換（データの変換）を行う。
【００８５】
近似式は、レンズの光学的収差等により、より高次の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。センサユニット１の検出部に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。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）を要求されるので、目的とする製品に要求される座標算出精度を鑑みながら、その両者を適宜設定すれば良い。
【００８６】
＜座標計算方法＞
図１２は、センサユニット１Ｌ、センサユニット１Ｒによる座標入力有効領域３上の検出すべき点を示す図である。
【００８７】
図１２において、座標入力有効領域３の横方向をＸ軸とし、縦方向をＹ軸とし、中央をＸＹ座標の原点とする。座標入力有効領域３の上辺の外側の左右にセンサユニット１Ｌ、センサユニット１ＲをＹ軸に対して対称に配置し、センサユニット１Ｌ、１Ｒ間の距離をDsとする。
【００８８】
更に、センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部を構成するラインＣＣＤ４１を、その受光面の法線方向がＸ軸と４５度の角度を成すように配置し、その法線方向を０度（基準方向）と定義する。このとき、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット１Ｌについては時計回りの方向を「+」方向と定義し、右側に配置されたセンサユニット１Ｒについては反時計回りの方向を「+」方向と定義する。更に、図示のＰｏは、センサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１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。
【００８９】
このとき、センサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１の受光面の法線方向と検出すべき点Ｐ方向との成す角度（センサユニット１Ｌ、１Ｒで得られた角度）をそれぞれθL、θRとすると、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力点（検出すべき点）Ｐの座標P(x、y)は、
【００９０】
【数１】
2005346302.tif 000003
【００９１】
で表される式（８）、式（９）により計算することができる。
【００９２】
図１３及び図１４は、座標計算処理を示すフローチャートである。
【００９３】
図１３及び図１４において、座標入力装置の一連の座標計算処理工程を詳述する。まず、操作者により座標入力装置の電源が投入されると（ステップＳ１０１）、座標入力装置の制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３は、ポート設定、タイマ設定など様々な初期化を行う（ステップＳ１０２）。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部を構成する光電変換素子であるラインＣＣＤ４１の有効画素範囲をメモリ８２から読み出して設定し（ステップＳ１０３）、立ち上げ時に行うラインＣＣＤ４１の不要電荷除去のための準備を行う（ステップＳ１０４）。
【００９４】
ラインＣＣＤ４１などの光電変換素子においては、動作させていない時に不要な電荷が蓄積している場合があり、ラインＣＣＤ４１の出力データをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能或いは誤検出の原因となる。それを避けるために、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光しない照明無しの状態で、ＣＰＵ８３は、ラインＣＣＤ４１からの出力データを上記ステップＳ１０３で予め設定された回数読み出す（ステップＳ１０５）。これにより、ラインＣＣＤ４１に蓄積されていた不要電荷の除去を行っている。
【００９５】
ＣＰＵ８３は、ラインＣＣＤ４１からの出力データを設定回数読み出したか否かを判断し（ステップＳ１０６）、設定回数読み出したと判断した場合はステップＳ１０７に移行する。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光しない照明無しの状態で、リファレンスデータとして上述したBas_data[N] の取り込みを行い（ステップＳ１０７）、メモリ８２に記憶し、以降の計算に用いる（ステップＳ１０８）。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光する照明有りの状態で、初期光量分布に相当するリファレンスデータとして上述したRef_data[N]の取り込みを行い（ステップＳ１０９）、上記同様にメモリ８２に記憶し、以降の計算に用いる（ステップＳ１１０）。
【００９６】
上記ステップＳ１０１からステップＳ１１０までが、電源投入時の初期設定動作ということになるが、この初期設定動作は、リセットスイッチ等により操作者の意図によって行う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、通常の光量分布取り込み動作に移行することになる。
【００９７】
まず、ＣＰＵ８３は、センサユニット１のラインＣＣＤ４１の出力である光量分布を取り込む（ステップＳ１１１）。次に、ＣＰＵ８３は、取り込んだ光量分布とRef_data[N]との差分値を計算し（ステップＳ１１２）、座標入力有効領域３における遮光部分の有無（座標入力有効領域３に座標入力が行われているかどうか）を判定する（ステップＳ１１３）。座標入力有効領域３における遮光部分が無いと判定した場合には、ＣＰＵ８３は、ステップＳ１１１に戻り、同様に光量分布を取り込む。
【００９８】
座標入力有効領域３における遮光部分が有ると判定した場合には、ＣＰＵ８３は、式（２）によりデータ変化の比を計算し（ステップＳ１１４）、計算で得られた比に対して閾値を基にデータの立ち上がり部分と立ち下り部分を決定し、式（４）、式（５）、式（６）により画素番号を計算する（ステップＳ１１５）。次に、ＣＰＵ８３は、計算で得られた画素番号から近似多項式により左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒに各々対応するTanθ値を算出する（ステップＳ１１６）。
【００９９】
次に、ＣＰＵ８３は、上記算出したTanθ値に基づき、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力点（検出すべき点）のｘ、ｙ座標を式（８）、式（９）により算出し（ステップＳ１１７）、その算出した座標のデータをシリアルインタフェース８８を介してＰＣ等の外部機器へ送信する（ステップＳ１１８）。シリアルインタフェース８８としては、例えばＵＳＢまたはＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信インタフェース等、任意のインタフェースを用いれば良い。
【０１００】
ステップＳ１１８の処理終了後、ステップＳ１１１に戻り、以降は、操作者により座標入力装置の電源が切断されるか、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、ステップＳ１１１からステップＳ１１８までの処理を繰り返すことになる。この繰り返し周期を例えば１０[msec]程度に設定すれば、座標入力装置は１００回／秒の周期で、座標入力有効領域３に対する指または指示具５による指示入力点の座標のデータを外部機器に出力することが可能となる。
【０１０１】
＜有効画素範囲（有効領域として用いられる画素範囲）の設定方法＞
次に、第１の有効画素範囲設定方法を説明する（第２の有効画素範囲設定方法は後述する）。さて、本実施の形態では、外観的にも優れ且つメンテナンスを容易にするために、再帰反射部材４を保護する部材である光透過部材８を上記図１に示したように配置している。光透過部材８の配置により、課題の項で詳述したように、センサユニット１から投光された光の光透過部材８に対する入射角の関係により、光透過部材８の表面で反射が起こり、上記図２９（ｂ）に示したような虚像が現れる。
【０１０２】
図１５（ａ）は、有効領域境界と反射光を示す図、図１５（ｂ）は、実像と虚像を示す図である。
【０１０３】
図１５において、図１５（ａ）に示すように有効領域（センサユニット１のラインＣＣＤ４１が出力する信号の有効領域）境界の外側で反射光が観測されている。座標入力有効領域３に対して実際に指または指示具５により指示入力が行われると、図１５（ｂ）に示すように有効領域内に指または指示具５の実像が現れるだけでなく、有効領域外に虚像が現れているのが分かる。
【０１０４】
このような状態で、センサユニット１のラインＣＣＤ４１の画素番号を最初から読み出し、上述したように、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力点の座標値を、式（２）に示した変化率（Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] - Ref_data[N]) ）から算出した場合に、実像と虚像の中間の座標値が算出される可能性がある。
【０１０５】
実像と虚像の中間の座標値が算出される可能性を回避するためには、虚像が観測されないように、センサユニット１の投光部からの入力光を遮るように視野絞りを設け、微細な調整を行うことで、図１５（ａ）に示したような有効領域境界の外側を観測できないようにする手法が考えられる。しかしながら、この手法では、課題の項で説明したように、設計上部品が高コストとなるばかりでなく調整などの組立工程が必要になる。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、センサユニット１のラインＣＣＤ４１により得られる光量分布の特徴に着目して、有効領域を設定することとする。
【０１０７】
座標入力装置を座標入力有効領域３が表示装置の表示領域と略一致するように表示装置に重ねて配置して使用する場合、実際に指または指示具５により座標入力が行われる表示領域（座標入力有効領域３に略等しい）に対して実際には大き目の有効領域が設定されている。再帰反射部材４の端部がそれぞれ実効的な有効領域境界となる。
【０１０８】
図１６は、１つのセンサユニットと有効領域の関係を示す図である。
【０１０９】
図１６において、図示のＡ点が有効領域の一方の端部となり、図示のＢ点が有効領域のもう一方の端部となる。
【０１１０】
図１７（ａ）は、有効領域での光量分布を示す図、図１７（ｂ）は、光量分布の微分値を示す図である。
【０１１１】
図１７において、横軸は各ＣＣＤ画素の画素番号に相当し、縦軸は各ＣＣＤ画素が出力する光信号のレベルである。上記図１６に示したような有効領域での光量分布は、図１７（ａ）に示すようになる。有効領域の一方の端部であるＡ点の外側（Ａ点から左側の領域）では、座標入力装置のカバーによる反射光が検出されている。有効領域の一方の端部であるＡ点は、カバーによる反射光との境目であり、上記図１６で示したように再帰反射部材４の辺の切れ目となる。有効領域のもう一方の端部であるＢ点は、上記図１６で示したように再帰反射部材４の辺の切れ目となる。また、図示のＣ点の波形は、やはり再帰反射部材４の辺の切れ目で発生している。このように、再帰反射部材４の端部では特徴的な反射特性が観測されている。
【０１１２】
本実施の形態は、この再帰反射部材４の構成に基づく特徴的な反射特性を判定し、有効領域を決定するものである。センサユニット１のラインＣＣＤ４１が検出した初期状態の光量分布の特徴点は、再帰反射部材４の配置に伴う座標入力有効領域３内における反射特性の変化により定まる点である。特徴点の抽出方法としては、センサユニット１のラインＣＣＤ４１が検出した光量分布の分布方向における微分値から特徴点を抽出する方法、光量分布の分布方向における差分値から特徴点を抽出する方法のどちらを用いても構わない。特徴点については後述する。
【０１１３】
図１７（ａ）に示した光量分布を分布方向に微分すると、図１７（ｂ）に示すようになる。光量分布を微分することによって、再帰反射部材４の切れ目の点であるＡ点、Ｂ点、Ｃ点での反射特性の変化を検出することが可能である。光量分布を微分した信号から、例えば、各符号（＋、−）での最大値の点（Ａ’点、Ｂ’点）をそれぞれ有効領域の境界として判断し、前記最大値の点にそれぞれ対応するラインＣＣＤ４１の画素番号を制御・演算ユニット２のメモリ８２に記憶しておく。座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示入力点の座標値を計算する際に、計算に用いる画素範囲をこれらの点（Ａ’点、Ｂ’点）の間の画素に限定すれば、有効領域外にいくら虚像が発生しようとも、虚像によって計算結果が影響されることは無い。
【０１１４】
実際の計算では、センサユニット１のラインＣＣＤ４１の光量分布は画素単位での出力レベルとして与えられるため、厳密な意味での光量分布の微分値は計算できない。その代わりとして、例えば近隣の画素のレベルの差分値を計算することで、その差分値をもって、出力レベル変化の大きい部分を有効領域の境界として判断するように構成する。
【０１１５】
微分（差分）計算では、ノイズなどの外乱が強調される傾向にあるので、適宜フィルタを併用したり、センサユニット１のラインＣＣＤ４１から光量分布を取り込む際に複数回の取り込みを行うことでその平均値を用いたりするなどの手法が有効である。
【０１１６】
図１８及び図１９は、有効領域設定処理の第１の例を示すフローチャートである。
【０１１７】
図１８及び図１９において、座標入力装置の制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３は、有効領域設定処理のルーチンがコールされると本処理を開始する（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ８３は、まず初期設定として、センサユニット１のラインＣＣＤ４１から読み込む画素の開始番号NMINと終了番号NMAXなどの設定を行う。ここで、開始番号NMINは、座標入力装置を組み込んだシステム毎にどの画素番号から読み込みを開始するかを決定しておけばよく、読み込みを開始する画素番号が０からであれば０を設定する。また、終了番号NMAXには、上述した有効領域が確実に含まれるような最大の画素番号を設定する（ステップＳ２０２）。
【０１１８】
次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１のラインＣＣＤ４１からの出力としての光量分布を取り込む前に、ラインＣＣＤ４１に蓄積されている電荷を除去すべく、所定回数の画素読み込みにより不要なデータの影響を除去するため、予備読み込み回数を設定する（ステップＳ２０３）。ＣＰＵ８３は、設定した予備読み込み回数に達するまで（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、画素読み込みを行う（ステップＳ２０４）。
【０１１９】
次に、ＣＰＵ８３は、ラインＣＣＤ４１の開始番号NMINをセットし（ステップＳ２０６）、センサユニット１の投光部を照明有り状態（ＯＮ）にしたときの光量分布データを取り込み、取り込んだ光量分布データを画素番号に関連付けたデータDon(n)としてメモリ８２に記憶する（ステップＳ２０７）。ＣＰＵ８３は、ステップＳ２０７の処理を読み込み画素番号が終了番号NMAXに達するまで繰り返す（ステップＳ２０８）。
【０１２０】
次に、ＣＰＵ８３は、有効領域の開始画素番号E_start、終了画素番号E_endに、初期値として開始番号NMIN、終了番号NMAXをそれぞれセットし（ステップＳ２０９）、また、差分値の最小値、最大値の格納用に Dif_min、Dif_maxの初期化を行う（ステップＳ２１０）。この後、ＣＰＵ８３は、画素番号N=NMIN+１から差分値の計算を行う（ステップＳ２１１）。注目画素とその１つ前の画素との差分量をもって差分値DifDon(n)としている。本来の差分値計算では、差分量を２つのデータ間の距離で除した値を用いるが、本実施の形態の差分値計算では、除数を１（画素）として計算している。
【０１２１】
次に、ＣＰＵ８３は、上記計算で得られた差分値DifDon(n)と最小値Dif_minとを比較する（ステップＳ２１２）。差分値DifDon(n)が最小値Dif_minより小さい値であった場合には、ＣＰＵ８３は、最小値Dif_minを差分値Dif_Don(n)で置き換え、そのときの画素番号ｎを有効領域の開始画素番号E_startとして記憶する（ステップＳ２１３）。差分値DifDon(n)が最小値Dif_minより大きい値であった場合には、ＣＰＵ８３は、差分値DifDon(n)と最大値Dif_Maxとを比較する（ステップＳ２１５）。差分値DifDon(n)が最大値Dif_Maxより大きい値であった場合には、ＣＰＵ８３は、最大値Dif_Max を差分値Dif_Don(n)で置き換え、そのときの画素番号ｎを有効領域の終了画素番号E_endとして記憶する（ステップＳ２１６）。
【０１２２】
ＣＰＵ８３は、上記ステップＳ２１１からステップＳ２１６までの処理を終了番号NMAXまで繰り返し行い（ステップＳ２１４）、終了番号NMAXに達すると、本処理を終了する（ステップＳ２１７）。
【０１２３】
このようにすることで、ステップＳ２１７の時点で、開始画素番号E_startには図１７（ｂ）のＡ’点の画素番号が入力され、また、終了画素番号E_endには図１７（ｂ）のＢ’点の画素番号が入力されていることになる。
【０１２４】
以後の座標計算のための処理においては、座標入力有効領域３に対する指または指示具５による指示入力の有無の判定、仮想中心画素の計算などには、開始画素番号E_startと終了画素番号E_endの間の画素データにのみ注目して処理を行えば、虚像などの影響を除去することが可能になる。
【０１２５】
上述した有効領域の判定方法では、有効領域の両側の特徴点を用いて有効領域を特定しているが、両側の特徴点のうちどちらか一方の特徴点を用いるか、または他の特徴点を用いても良い。例えば、図１７（ａ）のＡ点付近のカバーによる反射光が大きいなどＡ点の判定が困難であるような構成を採用せざるを得ないような場合には、図１７（ａ）のＢ点のみを検出して、有効領域の判定を行うことも可能である。
【０１２６】
実際、センサユニット１のラインＣＣＤ４１において有効領域として用いられる画素範囲（角度範囲）は、設計の段階で固定である。但し、座標入力装置の筐体に対するセンサユニット１の取り付けなどの誤差によって、上述した読み込み開始画素はばらついてしまう。
【０１２７】
そこで、どこか１つの特徴点の画素番号が分かれば、当該特徴点画素番号からの画素範囲を計算することが可能になる。例えば、Ｂ点の特徴点画素番号を上記差分計算などで判定できた場合、そこから９０度＋αに相当する画素数（例えばENUM）戻った位置を、もう一方の有効領域の端部として記憶し、座標計算に用いることが可能である。ここで、上記αは、再帰反射部材４、座標入力有効領域３、センサユニット１の取り付け位置など、座標入力装置の公差などから決定すればよく、有効領域に相当する角度範囲を包含しつつ、不用反射領域にかからない値に設定すればよい。
【０１２８】
図２０及び図２１は、有効領域設定処理の第２の例を示すフローチャートである。
【０１２９】
図２０及び図２１において、ステップＳ３０１からステップＳ３１１までの処理は、図１８及び図１９のステップＳ２０１からステップＳ２１１までの処理と同様であるので、説明を省略する。本処理では、有効領域の終了画素番号の検出のみを行っている（ステップＳ３１２、ステップＳ３１３）。この後、ＣＰＵ８３は、上記ステップＳ３１１からステップＳ３１３までの処理を終了番号NMAXまで繰り返し行う（ステップＳ３１４）。終了番号NMAXに達すると、ＣＰＵ８３は、有効領域範囲の画素数ENUMを終了画素番号E_endから差し引いた値を有効領域の開始画素番号E_startとして設定し（ステップＳ３１５）、本処理を終了する（ステップＳ３１６）。
【０１３０】
光量分布の特徴点として採用するのは、図１７（ａ）のＢ点に限らず、Ａ点或いはＣ点のように反射特性に特徴があり、座標入力装置の構造上、センサユニット１から座標入力有効領域３上のどの角度に位置するかが分かっている点であれば、どの点を用いても構わない。
【０１３１】
この場合、全領域における差分値の最大値、最小値などを判定する処理ではなく、センサユニット１のラインＣＣＤ４１から出力される信号における有効領域範囲を予め設定し、例えばセンサユニット１の取り付け誤差を勘案して、特徴点の取りうる画素番号範囲内の差分値の最小値などの計算を行うことで、特徴点を判定することが可能となる。また、このときの有効領域範囲の設定では、特徴点の位置する場所から、ラインＣＣＤ４１における画素読み込み開始位置と画素読み込み終了位置までの有効となる画素数を加えたり差し引いたりすることで、開始画素番号、終了画素番号をそれぞれ設定することが可能になる。
【０１３２】
上述した例では、差分値で特徴点を判定する判定方法を用いているが、この判定方法に限定されるものではなく、検出される光量分布の特徴点を特定する方法であれば、他の判定方法を用いても良い。例えば図２２に示すように各領域（領域Ｉ、領域ＩＩ）毎に閾値をいくつか設定し（閾値１、閾値２）、光量分布と閾値の交点を特徴点として、有効領域を設定しても構わない。
【０１３３】
以上のように、光量分布の特徴点を判定し有効領域を設定することで、コストの高い視野絞りを設け微細な調整を行う必要もなく、また、光量を変化させるような特別に目印になるような部材を設ける必要もなく、低コストで不要な虚像の影響を除去することが可能になる。
【０１３４】
上記では第１の有効画素範囲設定方法を説明したが、次に第２の有効画素範囲設定方法を説明する。第２の有効画素範囲設定方法は、図２９（ｂ）に示した指示具の位置で座標入力有効領域３に対する指示入力座標の検出動作を行うことによって、図２３に示すように虚像による遮光部位Ｄと実像による遮光部位Ｅを実際に検出し、信号領域Ｆを算出し、例えば信号領域Ｆの中央値を有効画素範囲（有効領域として用いられる画素範囲）の限界値に設定する方法である。
【０１３５】
第２の有効画素範囲設定方法は、上述した第１の有効画素範囲設定方法に比べ、座標入力有効領域３上でセンサユニット１Ｌ及びセンサユニット１Ｒ用に各々所定の位置を指示する必要があり、所定の位置が増すと言う点では作業量が倍となるので不利な方法と言えるが、次のような観点から考えると、優れた利点が得られる。
【０１３６】
つまり、図２９（ａ）に示した筐体開口部に関わる光透過部材１０８ａの寸法とセンサユニット１０１の位置関係を正確に管理（図３０における光線Ｉの方向が正確の意味）できなければ、上述した第１の有効画素範囲設定方法は信頼性が低下する可能性がある。また、そのような場合であっても理屈が成り立つようにするためには、図３０における光線Ｈと光線Ｉの範囲を十分に大きくする、換言すれば黒枠部分を十分に大きくする必要がある。
【０１３７】
このことは、座標入力装置と重ねて配置する表示装置の表示領域（座標入力有効領域３に略等しい）に比べて、座標入力装置全体が大きくなるという製品上の大きな障害を生じさせる。無論、部品公差を高く設定して、光透過部材とセンサユニットの位置関係を正確に管理することは、部品コストを大幅に上昇させてしまうことは言うまでも無い。従って、実際に図２３に示すような信号を得ることにより有効画素範囲を設定するように構成することで、部品公差がラフな部品を用いても、黒枠部分を極力小さくし製品を安価に構成することが可能となる。
【０１３８】
以上の設定は、工場における座標入力装置の組立ライン上での設定ばかりでなく、座標入力装置出荷後の市場において実施されても良い。つまり、市場において想定される操作環境（例えば温度や湿度）によって座標入力装置の筐体が変形した場合であっても、操作者が座標入力有効領域の所定の位置を指示することによって、ＣＣＤ画素の有効画素範囲を必要に応じて再設定し、信頼性の高い状態を維持することも可能である。
【０１３９】
更には、図２８に示すような大型の座標入力装置にあっては、その設置状況によって座標入力装置の筐体が歪むことが考えられる。つまり、設置による筐体歪みを除去するためには、それなりの装置構成が必須であり、筐体コストが大幅に上昇することは避けられない。しかしながら、多少の歪があったとしても、上記他の有効画素範囲設定方法を実行すれば、信頼性の高い座標検出が可能となる。
【０１４０】
尚、有効画素範囲の限界値を設定する方法は、図２３に示した信号領域Ｆの中央値とする方法の他に、次のような方法がある。即ち、虚像による遮光部位Ｄの左側のＣＣＤ画素番号と実像による遮光部位Ｅの右側のＣＣＤ画素番号から、その中央値を有効画素範囲の限界値に設定する方法がある。また、実像による遮光部位Ｅの左側のＣＣＤ画素番号に所定画素数オフセットさせた値、或いは、虚像による遮光部位Ｄの右側のＣＣＤ画素番号に所定画素数オフセットさせた値を、有効画素範囲の限界値に設定する方法（オフセットさせた結果、有効画素範囲の限界値は信号領域Ｆ内のいずれかに設定される）がある。
【０１４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、座標入力装置のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの各ラインＣＣＤ４１により検出された初期状態の光量分布の特徴点を抽出し、特徴点の画素番号から、各ラインＣＣＤ４１が出力する信号の有効領域を設定する。更に、設定された有効領域の信号に基づき、座標入力有効領域３に対する指または指示具による指示方向（角度）を検出し、検出された角度に基づき、指または指示具が指示した位置の座標を算出する。
【０１４２】
上記のように有効領域を設定することで、従来のような、虚像の影響を除去するためにコストの高い視野絞りを設け微細な調整を行うことなく、再帰反射部材４を保護する光透過部材８の設置により発生する虚像の影響を除去できると共に、高精度な座標算出が可能となる。また、光透過部材８の設置により、メンテナンスが容易となると共に、座標入力有効領域３と筐体開口部との間の黒枠部分を極力小さくでき、座標入力装置の小型化が可能となる。
【０１４３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、有効画素範囲の設定方法が下記の点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態（図１〜図１４）の対応するものと同一なので、説明を省略する。
【０１４４】
＜有効画素範囲の設定方法＞
図２４（ａ）は、座標入力有効領域３に指または指示具で指示入力を行わない場合の光量分布を示す図、図２４（ｂ）は、座標入力有効領域３に指または指示具で指示入力を行った場合の光量分布を示す図である。
【０１４５】
図２４において、横軸は各ＣＣＤ画素の画素番号に相当し、縦軸は各ＣＣＤ画素が出力する光信号のレベルである。太い実線の波形は、センサユニット１から投光された光の光透過部材８に対する入射角の関係により、光透過部材８の表面で反射が起こり、上記図２９（ｂ）に示したような虚像が現れたときのセンサユニット１のラインＣＣＤ４１から出力される光信号を示している。
【０１４６】
図２４（ａ）は、上記図６と同様に、Ａがセンサユニット１の検出部で最大光量を検出した時のレベルであり、Ｂが最低レベルであるものとする。従って、反射光のない状態では、得られるレベルはＢ付近になり、反射光量が増えるほどＡのレベルに近づくことになる。図２４（ｂ）は、上記図２９（ｂ）に示した実線の円形の位置に指示具５を配置した時に得られる出力分布の例であり、遮光領域Ｃを拡大したものが上記図２３である。
【０１４７】
上記図２３において、遮光部位Ｄは、指示具５の虚像（図２９（ｂ）参照）によって生成される信号であり、遮光部位Ｅは、指示具５の実像（図２９（ｂ）参照）によって生成される信号である。また、センサユニット１、座標入力有効領域３、及び光透過部材８が上記図３０に示したような位置関係にあれば、少なくとも光線Ｈから光線Ｉの範囲の領域の光線は、虚像の影響を受けず（厳密には図２９（ｂ）におけるＦ地点より十分に下側（この場合、指示具に近い方向）の領域で、光透過部材１０８ａの表面で反射した光線は指示具により遮光されないので、その光線も影響を受けないことになる）、信号領域Ｆを形成する。従って、座標入力装置は実像と虚像の２つの信号を検出してしまう。
【０１４８】
さて、この種の座標入力装置において、座標入力有効領域３上で指示具５と指で同時に座標入力した場合を想定すれば、両者の遮光により２つの信号が生成される。２つ以上の信号が生成された際には、複数の指示手段によって座標入力が行われている（操作者による誤操作である）と判定して検出座標値を無効とする場合（仕様）と、２つ以上の信号の例えば中心座標を検出する場合（仕様）とが想定される。
【０１４９】
前者の仕様の場合には、上記図２３に示したように実像と虚像の信号が得られる結果、座標入力装置は操作者による誤操作と判定し、実際には操作者が指示具により座標入力有効領域３上の所望の位置を１箇所だけ指示しているにも関わらず、座標入力装置は座標入力に対して出力を行わず、操作者の意図を反映しない。一方、後者の仕様の場合には、操作者による座標入力有効領域３に対する指示に対してあたかも虚像と実像の重心（中心）位置を出力する結果となり、つまり操作者が指示した座標とは異なる座標値を出力する結果となり、やはり座標入力装置の誤動作と言わざるを得ない。
【０１５０】
従って、上記図２３に示したように信号領域Ｆ内にＣＣＤ画素が有効となる領域を設定し、座標入力装置に対する光透過部材８の設置に伴い形成される虚像の影響を排除することが必須となる。そこで、本実施の形態の第１及び第２の有効画素範囲設定方法について説明する。
【０１５１】
本実施の形態の第１の有効画素範囲設定方法は、図１１及び図１２で説明した通り、２つのセンサユニット１Ｌ、１Ｒの基準方向（０度方向）の交点位置Ｐｏは既知であると共に、ＣＣＤ画素番号と角度の関係は式（７）により既知である。今、説明を簡単にするために式（７）が線形であるものとして、
θ＝Ａ×Ｎ＋Ｂ                （１０）
Ａ、Ｂ：定数、Ｎ：検出されたＣＣＤ画素番号、θ：角度
と仮定する。
【０１５２】
角度誤差もなく光学系（センサユニット１Ｌ、１Ｒ）を製品となる座標入力装置の筐体に設置することが可能であれば、指示具をＰｏの位置に設けることで、その時得られるＣＣＤ画素番号はＮｏであり、検出される角度は下記の式（１１）からθ＝０となるはずである。
【０１５３】
θ＝Ａ×Ｎｏ＋Ｂ＝０            (１１)
しかしながら、実際には組立上の設置誤差は存在し、指示具をＰｏの位置に設けることで得られるＣＣＤ画素番号はＮ１であり、検出される角度はθ＝０とはならない。そこで、検出される角度θは、指示具をＰｏの位置に設けることで得られるＣＣＤ画素番号Ｎ１を用いて表すと、
θ＝Ａ×（Ｎ−Ｎ１＋Ｎｏ）＋Ｂ      （１２）
となる。つまり、２つのセンサユニット１Ｌ、１Ｒの各々の基準方向であって、その交点位置であるＰｏにおいて、指示具による座標入力を行えば、センサユニット１Ｌ、１Ｒの取り付け交差によって生じる座標検出誤差を吸収することができる。
【０１５４】
換言すれば、座標入力有効領域３における特徴点であるＰｏにおいて座標入力動作を行えば、１回の座標入力動作により２つのセンサユニット１Ｌ、１Ｒの基準方向を決定でき、作業工程上及び信頼性という観点で優位な方法となる。このようにして基準方向を正確に求めることができれば、式（１２）及び上記図３０に示したようにセンサユニット１Ｌ、１Ｒで検出される有効な角度範囲が４５.１４度であることを用いて、図１１に示すようにラインＣＣＤ４１の有効画素範囲を正確に設定することが可能となる。
【０１５５】
本実施の形態の第２の有効画素範囲設定方法は、上述した第１の実施の形態における第２の有効画素範囲設定方法と同様であるため、説明を省略する。
【０１５６】
図２５及び図２６は、有効画素範囲設定処理を示すフローチャートである。
【０１５７】
まず、製造工程上或いはユーザによる指示（例えばリセットスイッチの押下等）により、画素有効範囲設定処理が開始される（ステップＳ４０１）。座標入力装置の制御・演算ユニット２のＣＰＵ８３は、ポート設定、タイマ設定など様々な初期化を行う（ステップＳ４０２）。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出部を構成する光電変換素子であるラインＣＣＤ４１の有効画素範囲をメモリ８２から読み出して設定し（ステップＳ４０３）、立ち上げ時に行うラインＣＣＤ４１の不要電荷除去のための準備を行う。
【０１５８】
ラインＣＣＤ４１などの光電変換素子においては、動作させていない時に不要な電荷が蓄積している場合があり、ラインＣＣＤ４１の出力データをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能或いは誤検出の原因となる。それを避けるために、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光しない照明無しの状態で、ＣＰＵ８３は、ラインＣＣＤ４１からの出力データを上記ステップＳ４０３で予め設定された回数読み出す（ステップＳ４０４）。
【０１５９】
ＣＰＵ８３は、ラインＣＣＤ４１からの出力データを設定回数読み出したか否かを判断し（ステップＳ４０５）、設定回数読み出したと判断した場合はステップＳ４０６に移行する。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光しない照明無しの状態で、リファレンスデータとして上述したBas_data[N] の取り込みを行い（ステップＳ４０６）、メモリ８２に記憶し、以降の計算に用いる（ステップＳ４０７）。次に、ＣＰＵ８３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から光を投光する照明有りの状態で、初期光量分布に相当するリファレンスデータとして上述したRef_data[N]の取り込みを行い（ステップＳ４０８）、上記同様にメモリ８２に記憶し、以降の計算に用いる（ステップＳ４０９）。
【０１６０】
上記ステップＳ４０１からステップＳ４０９までが、有効画素範囲設定処理の初期設定動作ということになる。
【０１６１】
次に、ＣＰＵ８３は、カウンタｎ（ｎ：整数）をインクリメントし（ステップＳ４１０）、座標入力有効領域３上の所定位置（基準点）に対する指または指示具による指示入力に伴い、センサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１から上記所定位置に対応する光量分布を取り込み（ステップＳ４１１）、その光量分布のデータをメモリ８２に記憶する（ステップＳ４１２）。ここで、上記所定位置の設定方法は、センサユニット１Ｌ、１ＲのラインＣＣＤ４１が検出する角度範囲の中央値となる方向で且つ中央値の交点に設定する方法（図１２のＰｏ）、角度範囲の最外角位置となる方向に設定する方法のどちらでもよい。
【０１６２】
次に、ＣＰＵ８３は、予め設定されたｎmax値とカウンタｎの値とを比較し（ステップＳ４１３）、カウンタｎの値がｎmax以下の場合は、センサユニット１Ｌ、１Ｒから座標入力有効領域３上の次の所定位置に対応する光量分布を取得し（ステップＳ４１１）、上記同様にメモリ８２に記憶する（ステップＳ４１２）。ここで、上述した第１の有効画素範囲設定方法では、ｎmax＝１となり、第２の有効画素範囲設定方法ではｎmax＝２となる。
【０１６３】
次に、ＣＰＵ８３は、メモリ８２に記憶された座標入力有効領域３上の所定の基準点に対する指または指示具５による指示入力に伴う遮光情報から、先に述べた方法により、遮光位置に関するラインＣＣＤ４１の画素番号（特徴点）を算出し、ＣＣＤ画素の有効画素範囲（ラインＣＣＤ４１が出力する信号の有効領域）を演算する（ステップＳ４１４）。次に、ＣＰＵ８３は、演算した有効画素範囲をメモリ８２に記憶し（ステップＳ４１５）、本処理を終了する（ステップＳ４１６）。メモリ８２に記憶された有効画素範囲情報は、図１３のステップＳ１０３で呼び出されて、以後の座標算出に用いられることになる。
【０１６４】
尚、上記処理では、座標入力有効領域３における上記所定位置に対する指示入力に伴い得られるセンサユニット１のラインＣＣＤ４１の出力結果と、ラインＣＣＤ４１の出力結果（ＣＣＤ画素番号）を角度に変換する関数（上記式（７））とに基づき、ラインＣＣＤ４１が出力する信号の有効領域を設定する。
【０１６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、座標入力装置の座標入力有効領域３の所定位置を指または指示具で指示することで得られる、センサユニット１Ｌ、１Ｒの各ラインＣＣＤ４１による光量分布の検出結果から、検出部が出力する信号の有効領域を設定する。更に、設定された有効領域の信号に基づき指または指示具による指示方向（角度）を検出し、検出された角度に基づき指または指示具が指示した所定位置の座標を算出する。
【０１６６】
上記のように有効領域を設定することで、従来のような、虚像の影響を除去するためにコストの高い視野絞りを設け微細な調整を行うことなく、再帰反射部材４を保護する光透過部材８の設置により発生する虚像の影響を除去できると共に、高精度な座標算出が可能となる。また、光透過部材８の設置により、メンテナンスが容易となると共に、座標入力有効領域３と筐体開口部との間の黒枠部分を極力小さくでき、座標入力装置の小型化が可能となる。
【０１６７】
更に、上記所定位置を、センサユニット１Ｌ、１Ｒの各ラインＣＣＤ４１が検出する角度範囲の中央値となる方向で且つ各検出部の中央値の交点に設定した場合は、座標入力有効領域３に対する１回の座標入力で少なくとも各ラインＣＣＤ４１の有効画素範囲を設定することができ、各ラインＣＣＤ４１の有効画素範囲の設定を容易に行うことが可能となる。
【０１６８】
更に、上記所定位置を、センサユニット１Ｌ、１Ｒの各ラインＣＣＤ４１が検出する角度範囲の最外角位置となる方向に設定した場合は、工場から市場に出荷された大型の座標入力装置を設置した際に生じる筐体の歪みで発生する不具合を、設置先の市場で容易に回避することが可能となる。
【０１６９】
［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、座標入力装置に制御・演算ユニット２を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、座標入力装置にＰＣ等の外部機器を通信可能に接続すると共に該外部機器に制御・演算ユニット２の機能の一部を持たせる構成とすることも可能である。
【０１７０】
本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（図１３・図１４、図１８・図１９、図２０・図２１、図２５・図２６のフローチャート）をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することによって、達成することができる。
【０１７１】
この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。
【０１７２】
上記プログラムの形態は、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コード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【０１７３】
また、本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが記憶媒体に記憶されたプログラムを読出して実行することによっても、達成することができる。
【０１７４】
この場合、格納媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現すると共に、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
【０１７５】
プログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、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（登録商標）、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等がある。
【０１７６】
上述した実施の形態の機能は、コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することによるばかりでなく、コンピュータ上で稼動するＯＳ等がプログラムコードの指示に基づいて実際の処理の一部又は全部を行うことによっても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る座標入力装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】（ａ）はセンサユニットの投光部を座標入力面に対して垂直方向から見た図、（ｂ）は投光部を座標入力面に対して水平方向から見た図である。
【図３】（ａ）はセンサユニットの検出部を座標入力面に対して垂直方向から見た図、（ｂ）は検出部を座標入力面に対して水平方向から見た図である。
【図４】制御・演算ユニットを中心とした構成を示すブロック図である。
【図５】ＣＣＤ制御信号及びＬＥＤ駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図６】（ａ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行わない場合のセンサユニットの出力としての光量分布を示す図、（ｂ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行った場合のセンサユニットの出力としての光量分布を示す図である。
【図７】指示具で再帰反射部材の一部を遮光した状態を示す図である。
【図８】（ａ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行わない場合の反射光量の変化を示す図、（ｂ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行った場合の反射光量の変化を示す図である。
【図９】（ａ）は式（１）を適用した場合の反射光量変化量と反射光量変化率の関係を示す図、（ｂ）は式（２）を適用した場合の反射光量変化量と反射光量変化率の関係を示す図である。
【図１０】遮光範囲検出信号を示す図である。
【図１１】ＣＣＤ画素番号と角度情報の関係を示す図である。
【図１２】センサユニットによる座標入力有効領域上の検出すべき点を示す図である。
【図１３】座標計算処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のフローチャートの続きである。
【図１５】（ａ）は有効領域境界と反射光を示す図、（ｂ）は実像と虚像を示す図である。
【図１６】１つのセンサユニットと有効領域の関係を示す図である。
【図１７】（ａ）は有効領域での光量分布を示す図、（ｂ）は光量分布の微分値を示す図である。
【図１８】有効領域設定処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図１９】図１８のフローチャートの続きである。
【図２０】有効領域設定処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図２１】図２０のフローチャートの続きである。
【図２２】特徴点の検出方法を示す図である。
【図２３】有効画素範囲を示す図である。
【図２４】（ａ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行わない場合の光量分布を示す図、（ｂ）は座標入力有効領域に指または指示具で指示入力を行った場合の光量分布を示す図である。
【図２５】有効画素範囲設定処理を示すフローチャートである。
【図２６】図２５のフローチャートの続きである。
【図２７】従来例に係る座標入力装置の概略構成を示す構成図である。
【図２８】（ａ）は座標入力装置の座標入力有効領域と表示装置の表示領域を略一致させた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の領域Ａ部分を拡大した図である。
【図２９】（ａ）は図２８（ａ）の領域Ｂ部分を拡大した図、（ｂ）は図２８（ａ）の領域Ｃ部分を拡大した図である。
【図３０】図２８（ａ）の領域Ｃ部分の座標入力有効領域隅部を示す図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１Ｌ、１Ｒ  センサユニット（検出手段に対応）
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
８３  ＣＰＵ（抽出手段、設定手段、算出手段に対応）
【図１】
2005346302.tif 000004
【図２】
2005346302.tif 000005
【図３】
2005346302.tif 000006
【図４】
2005346302.tif 000007
【図５】
2005346302.tif 000008
【図６】
2005346302.tif 000009
【図７】
2005346302.tif 000010
【図８】
2005346302.tif 000011
【図９】
2005346302.tif 000012
【図１０】
2005346302.tif 000013
【図１１】
2005346302.tif 000014
【図１２】
2005346302.tif 000015
【図１３】
2005346302.tif 000016
【図１４】
2005346302.tif 000017
【図１５】
2005346302.tif 000018
【図１６】
2005346302.tif 000019
【図１７】
2005346302.tif 000020
【図１８】
2005346302.tif 000021
【図１９】
2005346302.tif 000022
【図２０】
2005346302.tif 000023
【図２１】
2005346302.tif 000024
【図２２】
2005346302.tif 000025
【図２３】
2005346302.tif 000026
【図２４】
2005346302.tif 000027
【図２５】
2005346302.tif 000028
【図２６】
2005346302.tif 000029
【図２７】
2005346302.tif 000030
【図２８】
2005346302.tif 000031
【図２９】
2005346302.tif 000032
【図３０】
2005346302.tif 000033