(57)【要約】【課題】  ペン先の再帰反射光のみを検出するのではなく、ペン先の影とその中心部の再帰反射光を検出することにより、検出精度を上げる。ペン先周囲の遮光影も検出するので、周囲指示で枠の再帰反射光に埋もれてしまうのを防ぐことができ、更に、手つき対策、波長切り替え発光により、ペン、指の識別ができる。【解決手段】  本発明のペン構造は、枠の再帰反射光とペンの再帰反射光の波長域の違いを利用して、発光部と遮光部の両方の情報により座標検出するものであるが、ペンの再帰反射材の周囲に通常の樹脂材（透明を含む）を設けることによっても、同様の検出波形が得られることに着目し、より実現可能性の高い、（透明）ペン先キャップと枠の再帰反射材カバーがそれぞれ波長特性を持つ構成とする。【選択図】  図２２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域面の角部に複数の受光検出手段が設けられ、
前記座標入力領域の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、
該周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材と、該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、
前記指示具は、指示具再帰反射部を有し、該指示具の軸中心近傍の上記投光手段からの光の有効な再帰反射に寄与する再帰反射部の軸に垂直方向の幅より、上記周辺枠再帰性反射手段からの反射光の遮光に寄与する遮光部の軸に垂直方向の幅の方が大きいことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
上記請求項１に於いて、前記指示具は、該指示具の軸中心部に上記投光手段からの光を再帰反射する指示具再帰反射部、及び、該指示具再帰反射部の周囲に、上記周辺枠再帰反射手段で反射された光で上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過特性部材を透過した波長帯域の光を遮光する周囲部材を設けたことを特徴とする座標入力装置。
【請求項３】
上記請求項１に於いて、前記指示具の指示具再帰反射部は、略円筒形状で形成し、軸中心近傍のみ上記投光手段からの光に対して有効な再帰反射をする小さな入射角特性であることを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
上記請求項１に於いて、前記指示具の指示具再帰反射部は、略円筒形状で形成し、上記座標入力面に平行な方向に関する再帰反射の入射角特性が上記座標入力面に垂直な方向に関する再帰反射の入射角特性より小さいことを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
上記請求項１に於いて、受光検出手段が検出した、上記指示具再帰反射部により再帰反射される再帰反射光及び、上記指示具の周囲部材による遮光影、の光量変化情報から、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を検出する手段を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項６】
上記請求項１に於いて、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材は、第1の透過波長帯域を有し、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材は、第２の透過波長帯域を有し、第２の透過波長帯域は、第1の透過波長帯域よりも狭い透過波長帯域を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項７】
上記請求項１に於いて、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材は、第１の透過波長帯域を有し、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材は、第２の透過波長帯域を有し、第１の透過波長帯域と第２の透過波長帯域の各透過波長帯域の中心波長値が異なり、且つ、上記投光手段及び受光手段の波長帯域は、上記第1と第2の波長帯域を含むことを特徴とする座標入力装置。
【請求項８】
上記請求項７に於いて、上記投光手段の上記第1の波長帯域と第2の波長帯域の発光を切り替える手段を有し、周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材に関し、第１の波長帯域発光時には再帰反射し、第２の波長帯域発光時には再帰反射しないことを利用して、上記指示具による指示と指による指示とを判別する手段を有することを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標入力装置、より詳しくは、入力面に指示具や指によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むために用いられる座標入力装置であって、その性能を改善する技術に関するものである。
【０００２】
特に本発明は、入力面周囲に再帰反射材を設け、更に、指示具に再帰反射材を設け、指示具等による遮光状態を検知することにより指示位置座標を入力する再帰性反射光遮光方式の座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来より、この種の装置としてはタッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でPCなどの操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００４】
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特許文献１などに見られるように、座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、光を照明する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おいて、入力領域内にある、指などで遮蔽された領域の角度を検出し、遮蔽位置つまり入力位置の座標を決定するものが、知られている。
【０００５】
また、国内件においても特許文献２や、特許文献３などにあるように、再帰反射部材を入力領域周辺に構成し、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し、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】
また、先の特許文献１においては、RAMイメージャーの各画素を読み出し、コンパレータで比較する事で、遮光部分を検出し、一定幅以上の遮光部位があった場合に、その両端の画素の中心（１/２位置）を検出する検知方式が示されている。
【０００８】
一方、特許文献４においては、反射型のカーソルからの反射光を検出することにより角度を求め、カーソルの座標を検出する装置が開示されている。
【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2001-1472642号公報
【特許文献４】特開平3-5805号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の従来の入力面周囲に設けられた再帰反射材からの再帰反射光を指示具或いは指で遮る方式では、単純な遮光影による検出光量変化を検出していたので、その検出精度を高めるために様々な工夫はされたものの自ずと限界があり、座標検出精度をより高めることが困難であった。また、指示具を握った手の一部が入力時に遮光することにより、手つきによる誤検出となる場合もあった。また、更に機能面では、本来遮光方式の特徴として、指示具を選ばず、ペン状の指示具以外にも指等の指示でも座標入力が可能ではあったが、この指示具による入力か指による入力かを識別することは困難であって、例えば、入力方法によりペンダウウンタイミンググやアプリケーションを切り替えたりすることが不可能であった。同様な従来の光学式の座標入力方式である指示具からの反射光を検出する方式においても、単純に光量増加分の検出を行っていたので、検出精度に限界があり、この方式の場合は、指による指示は専用のサック等を装着する以外には不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記課題を解決するために、座標入力領域面の角部に複数の受光検出手段が設けられ、前記座標入力領域の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、該周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材と、該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、
前記指示具は、該指示具の軸中心部に上記投光手段からの光を再帰反射する指示具再帰反射部、及び、該指示具再帰反射部の周囲に、上記周辺枠再帰反射手段で反射された光で上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過特性部材を透過した波長帯域の光に対し遮光影を生じる周囲部材を設け、受光検出手段が検出した、上記指示具再帰反射部により再帰反射される再帰反射光及び、上記指示具の周囲部材による遮光影、の光量変化情報から、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を検出する手段を有する構成とした。本発明の指示具に於ける再帰反射光と遮光影の２つの光量変化情報により指示位置を検知することにより、より、座標検出精度を向上することが出来、さらに、手つきによる単純な遮光影と区別することにより、手つきの影響を排除することができる。
【００１１】
更に、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材と、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材の透過波長帯域に差異を持たせ、上記投光手段の波長帯域を切り替える手段を有することにより、指示具による指示と指による指示とを判別することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の様に、本発明では、座標入力領域面の角部に複数の受光検出手段が設けられ、前記座標入力領域の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、該周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材と、該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、
前記指示具は、該指示具の軸中心部に上記投光手段からの光を再帰反射する指示具再帰反射部、及び、該指示具再帰反射部の周囲に、上記周辺枠再帰反射手段で反射された光で上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過特性部材を透過した波長帯域の光に対し遮光影を生じる周囲部材を設け、受光検出手段が検出した、上記指示具再帰反射部により再帰反射される再帰反射光及び、上記指示具の周囲部材による遮光影、の光量変化情報から、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を検出する手段を有する構成とした。本発明の指示具に於ける再帰反射光と遮光影の２つの光量変化情報により指示位置を検知することにより、従来の遮光影による光量分布のみから指示座標を算出した場合に比べて、指示位置に関する情報量が多い分より座標検出精度を向上することが出来、さらに、指示状態が指によるものか本発明指示具によるものかの識別をすることができ、手つきによる単純な遮光影と区別することにより、手つきの影響を排除することができる。特に、本発明の特徴的な指示具の先端部は、単純な構成で、工業的な実現可能性が高く、同時に信頼性も高いものとなる。
【００１３】
更に、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材と、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材の透過波長帯域に差異を持たせることにより、より明確に上記特徴を生かすことが出来、更に、上記投光手段の波長帯域を切り替える手段を有することにより、指示具による指示と指による指示とを効果的に判別することができる。この指示具、及び、入力領域周囲の再帰反射板の入射側に特定の波長特性をもうける構成は、特に他の偏光特性等を持たせる構成に比べ、光の透過効率が高く、投射光に対するS/Nを向上させることが出来、信頼性の高い座標入力装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施例）
本発明に係る座標入力装置の概略構成について図１−1を用いて説明する。
【００１６】
図中１Ｌ、１Ｒは投光手段および検出手段を有するセンサユニットであり、所定の距離離れて設置されている。センサユニットは制御・演算を行う制御・演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・演算ユニットから受け取ると共に、検出した信号を制御・演算ユニットに送信する。３−１は図２のように入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する反射手段である周辺枠再帰性反射手段であり、左右それぞれのセンサユニットから略９０°範囲に投光された光を、センサユニットに向けて再帰反射する。図１−３で示す様に、更に、この周辺枠再帰性反射手段３−１の投光手段からの入射側に特定の光波長の光のみを透過する特定の光波長透過部材３−２が配されている。従って、上記投光手段からの光が上記周辺枠再帰性反射手段３−１で再帰反射した反射光は、特定の光波長透過部材３−２により、特定の波長のみよりなる光波長特性を持つことになる。反射された光は、集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成されたセンサユニットの検出手段によって1次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニットに送られる。この光波長透過部材３−２の波長領域は、上記、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光手段、及び検出手段の光波長特性の帯域幅とほぼ等しいか、狭いことが望ましい。例えば、これが赤外光領域であることにより、可視光を中心とする外乱光の影響を減少させることができる。
【００１７】
５は座標入力面であり、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面４或いはその表示画面４の前面に配置する略透明な板材である前面板４’で構成されることで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。
【００１８】
このような構成において、入力領域に図に示すペン状の指示具６などによる入力指示がなされると、上記投光手段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。更に、本発明の指示具６においては、図１−２で示す様に、その指示具６の先端部分に於いて、その指示具６の軸中心部分に指示具再帰反射部６−１を配し、該指示具再帰反射部６−１の周囲に、周囲部材６−２を設けた構造となっている。この周辺部材６−２は、上記周辺枠再帰反射手段３で反射された光で上記周辺枠再帰性反射手段３−１の入射側に設けられた特定の光波長透過特性部材３−２を透過した波長帯域の光に対し遮光影を生じる。この、指示具６にかかわる詳細に関しては、後述する。
【００１９】
メインユニットの演算制御手段は、左右のセンサユニットの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同範囲内での検出点を特定してそれぞれの角度を算出する。算出された角度および、センサユニット間の距離等から、入力エリア上の座標位置を算出する。
【００２０】
このようにして、指示具などによって、画面上に線を描画したり、スイッチ、アイコンの操作するなどPCの操作が可能になる。
【００２１】
以降各部分毎に詳細説明を行う。
【００２２】
＜本発明の主眼とする指示具先端部に関する説明＞
本発明に於ける指示具６の概略の構成は上述のとおりであるが、詳細な構造を図１−２を用いて説明する。図１−２の上の図が指示具６の先端部の側面、下の図が指示具６の先端部の断面図である。その指示具６の先端部分に於いて、上記の様に、その指示具６の軸中心部分に指示具再帰反射部６−１が配される。この指示具再帰反射部６−１は、例えば、指示具６の軸と軸を略同一にする円筒形状で、この円筒の側面に例えば、ビーズ構造の再帰反射層が形成される。このビーズ構造の再帰反射層とは、ガラスビーズよりなるビーズ層、ビーズのレンズ効果の略焦点位置にアルミの蒸着膜、或いは、銀等の電極塗膜或いはその他光学的に反射特性を持つもので形成される反射層、そして、これらを固定する、バインダ樹脂層等よりなり、ビーズ面に入射した光が入射方向とほぼ同一方向に反射するものである。これらは、一般的に、再帰反射テープとして市販されており、これを、円筒状に形成しても良い。この指示具再帰反射部６−１は、ビーズタイプのみならず、プリズム、コーナーキューブタイプにより形成しても良い。
【００２３】
更に、この指示具再帰反射部６−１の周囲には、図の様に周囲部材６−２が設けられる。この周囲部材６−２は、透光性の樹脂等によりなる部材であり、上記投光手段から投光された光、及び、上記周辺枠再帰反射手段３−１で反射された光が上記指示具再帰反射部６−１に入射する際に、必ずこの周囲部材６−２を通るように配置される。図では、円錐台の側面形状で示されているが、遮光部分が光量変化として検出するに充分な太さ、形状が確保されれば、単純な円錐形状その他の形状でも良い。
【００２４】
本発明に於ける指示具６の構成により、上記投光手段から投光された光は、指示具６の先端部の軸中心部に直接入射し、図に示すように、周囲部材６−２を透過して指示具再帰反射部６−１に入射し、そこで再帰反射し、その反射波は、また周囲部材６−２を透過して、上記１Ｌ、１Ｒの検出手段を有するセンサユニットに到達する。一方、周辺枠再帰反射手段３−１で反射された光は、特定の光波長透過特性部材３−２を透過して、特定の波長帯域の反射光として、指示具６の周囲部材６−２に到達する。ここで、周囲部材６−２の軸中心部分に入射した光は、図に示すように周囲部材６−２への入射角が小さい為透過率が大きく反射率は小さく、透過して指示具再帰反射部６−１に入射し、再帰反射して、再び周囲部材６−２を透過して、座標入力域の周辺部へ放射される。一方、周囲部材６−２の軸中心からずれた外側に入射した光は、周囲部材６−２の表面の角度との関係で、入射角が大きくなり、反射率が大きくなり透過率は小さくなるので、点線の矢印で示す様に透過する光量は減少し、更に、わずかでも入射した光も、指示部材内部で屈折、減衰し、結果として、上記１Ｌ、１Ｒの検出手段を有するセンサユニットに到達する光量は減少し、遮光影として検出される。更に、不図示ではあるが、上記投光手段から投光され、指示具６の先端部の軸中心からずれた外側に直接入射した光は、上記反射光の場合と同様に、透過せず減衰し、これは、周辺枠再帰反射手段３−１への光量が減衰することになり、結局逆の経路の再帰反射光の減衰により、上記と同様の遮光影として検出される。
【００２５】
以上の説明の様に、本発明の指示具６の先端部の構造により、この指示具６で座標入力領域を指示した場合には、上記１Ｌ、１Ｒの検出手段を有するセンサユニットで検出される光量分布は、遮光影の中に再帰反射光による光量増加ピークが存在する光量分布となる。光量分布の詳細な検出に関しては、後述する。
【００２６】
上記周囲部材６−２の形状は、図では円筒形状で示したが、一定の肉厚部材よりなるものであるなら、約八角形以上の多角形の角柱構造でも同様の入射角と反射率の効果を示す。
【００２７】
尚、前述の通り、光波長透過部材３−２の透過波長領域は、上記、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光手段、及び検出手段の光波長特性の帯域幅とほぼ等しいか、狭いことが望ましいがこれに限定されるものではない。例えば、これが赤外光領域であることにより、可視光を中心とする外乱光の影響を減少させることができる。更に、外乱光の影響を軽減するために、センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光手段、及び検出手段に特定波長の光波長透過部材を設けても良い。
【００２８】
上記、指示具６の先端部に設ける周囲部材６−２は、アクリル、ポリカーボネート、その他の透明樹脂、或いは、着色した樹脂により形成する。更に、単一材のみならず、上記樹脂にフィルム等を貼りあわせた構成でも良い。
【００２９】
〈センサユニットの詳細説明〉
図３はセンサユニットにおける投光手段の構成例である。
【００３０】
３−１は投光手段を上から（入力面に対し垂直方向）から見た図である。図中３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、発光した光は投光レンズ３２によって、略９０°範囲に光を投光する。一方、３−２は同じ構成を横から見た図であり、（入力面に対し水平方向）この方向では、赤外ＬＥＤ３１からの光は上下方向に制限された光束として投光され、
主に、再帰反射手段3に対して光が投光されるようになっている。
【００３１】
図４はセンサユニットにおける検出手段を入力面に対して垂直方向から見た図である。
【００３２】
検出手段は、1次元のラインＣＣＤ４１および集光光学系としてのレンズ４２，４３および、入射光の入射方向を制限する絞り４４よりなっている。前述の通り、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルター４５を加えても良い。
【００３３】
投光手段からの光は再帰反射部材によって反射され、赤外フィルター４５、絞り４４を抜けて、集光用レンズ４２，４３によって入力面の略９０°範囲の光がＣＣＤの検出面にその入射角に依存した画素上に結像され、角度ごとの光量分布を示している。つまり画素番号が角度情報を表すことになる。
【００３４】
図５は入力面と水平方向からの見たときの、上記投光手段と検出手段を重ねて、センサユニット１としたときの構成である。
【００３５】
投光手段と検出手段の光軸間の距離は再帰反射部材の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。
【００３６】
〈反射部材について〉
図１の再帰反射部材３は入射角度に対する反射特性を有している。
【００３７】
図６にあるように再帰性反射テープが平坦に構成された場合には、反射部材からの角度が４５度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、遮蔽物があったばあいにその変化が充分に取れない事になる。
【００３８】
反射光量は、光量分布（照明強度および距離）、反射部材の反射率（入射角度、反射部材の幅）、結像系照度（cosine 4乗則）によって決まる。
【００３９】
光量が足りない場合に、照明強度を上げることが考えられるが、反射分布が均一で無い場合には、強い部分の光を受光したときに、受光手段である、ＣＣＤでその部分が飽和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。
【００４０】
裏返せば反射部材の反射の分布をなるべく均一にする事で低光量部分への入射光量の増大も望む事ができる。
【００４１】
角度方向に対して均一化を計るために、再帰反射部材３を貼り付ける部材を図７のように三角柱を並べた形とし、この上に再帰反射部材３を設置している。このようにする事で、角度特性を改善する事ができる。尚三角柱の角度は再帰反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチはＣＣＤでの検出分解能以下に設定するのが、望ましい。尚、再帰反射部材３自体の構造は、前述の指示具6の指示具再帰反射部６−１と同様に、ビーズタイプ、或いは、プリズム、コーナーキューブタイプ等により構成する。
【００４２】
〈制御・演算ユニットの説明〉
図１の制御・演算ユニットとセンサユニット１Ｌ，１Ｒの間では、ＣＣＤの制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号、および、ＬＥＤの駆動信号がやり取りされている。
【００４３】
図８は制御・演算ユニットのブロック図である。ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコンなどで構成される演算制御回路８３から出力されており、ＣＣＤのシャッタタイミングや、データの出力制御などをおこなっている。ＣＣＤ用のクロックはクロック発生回路８７からセンサユニットに送られると共に、ＣＣＤ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にも入力されている。
【００４４】
ＬＥＤ駆動信号は演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ，８４Ｒをへて、センサユニットの赤外ＬＥＤに供給されている。
【００４５】
センサユニットの検出手段であるＣＣＤからの検出信号は、制御・演算ユニットのＡＤコンバータ８１Ｌ，８１Ｒに入力され、演算制御回路からの制御によって、デジタル値に変換される。
【００４６】
変換されたデジタル値は８２メモリに記憶され、角度計算に用いられる。
【００４７】
計算された角度から、座標値が求められ外部ＰＣなどにシリアルインタフェース８８などを介して出力される。
【００４８】
〈光量分布検出の説明〉
図９は制御信号のタイミングチャートである。
【００４９】
９１，９２，９３がＣＣＤ制御用の制御信号であり、９１ＳＨ信号の間隔で、ＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。９２，９３はそれぞれ左右のセンサへのゲート信号であり、ＣＣＤ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。
【００５０】
９４，９５は左右のＬＥＤの駆動信号であり、ＳＨの最初の周期で一方のＬＥＤを点灯するために９４の駆動信号がＬＥＤ駆動回路を経てＬＥＤに供給される。次の周期でもう一方のＬＥＤが駆動される。双方のＬＥＤの駆動が終了した後に、ＣＣＤの信号が左右のセンサから読み出される。
【００５１】
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサからの出力として、図１０のような光量分布が得られる。もちろん、このような分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、周辺枠再帰性反射手段３−１の特性やＬＥＤの特性、また、計時変化（反射面の汚れなど）によって、分布は変化する。
【００５２】
同図においては、Ａのレベルが最大光量であり、Ｂのレベルが最低のレベルとなる。
【００５３】
つまり反射光のない状態では、得られるレベルがＢ付近になり、反射光量が増えるほどＡのレベルの方向になっている。この様にＣＣＤから出力されたデータは、逐次ＡＤ変換されＣＰＵにデジタルデータとして取り込まれる。
【００５４】
図１１−１は従来の指示具或いは指で入力を行った、つまり、反射光を遮った場合の出力の例である。
【００５５】
Ｃの部分が従来の指示具或いは指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。
【００５６】
更に、本発明においては、前述の通り、指示具６の先端部分に於いて、指示具６の軸中心部分に指示具再帰反射部６−１が配されるのでそこから再帰反射光が発せられ、周囲には、図の様に周囲部材６−２が設けられ、そこでは上記の通り透光量は減少して遮光影となり、従って、図１１−２に示すように、遮光影の光量低下部分Cの中に再帰反射光による光量増加ピークの光量増加部分Ｄが存在する光量分布となる。つまり、本発明の指示具６の先端部分の構造に於いて、軸中心部分に指示具再帰反射部６−１の径は、周囲部材６−２の径より小さいので、検出光量分布として、遮光影の光量低下部分Cの画素幅が、光量増加部分Ｄの画素幅より大きく、従来の遮光影による単純な光量低下分布ではなく特徴的な光量分布を得ることが出来、これにより例えば、指による入力の場合の単純な光量低下分布と区別することにより、指と指示具との入力を区別したり、指示具を持った手の一部による遮光影と区別して、手つきの影響を取り除くことができる。或いは、この特徴的な光量の低下部分と増加部分を用いることにより、従来の外乱光の影響を受けやすい光量低下部分のみの場合に比べて、再帰反射光を併せて検出することにより、外乱光の影響が軽減しより高精度な座標検出が可能となる。
【００５７】
以下は、座標検出に関しては、光量の低下部分の分布により行い、上記指示具による特徴的な光量の低下部分と増加部分の分布が現れた時に、指示具による入力と判別する実施例に関して説明する。
【００５８】
具体的には、図１０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１１−１（或いは、図１１−２）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。
【００５９】
〈角度計算出の説明〉
角度計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。今、説明を簡単にするために上記指示具再帰反射部６−１からの再帰反射光に関する光量分布は考慮しないこととする。
【００６０】
先にも述べた用に、光量分布は計時変化などで一定ではないため、システムの起動時などに記憶する事が望ましい。そうする事で、例えば、再帰反射面がほこりなどで汚れていても、完全に反射しないような場合を除いて使用可能になる。
以降一方のセンサのデータについて説明するが、他方でも同様の処理を行っている。
【００６１】
電源投入時、入力の無い状態で、まず投光手段から照明すること無しにＣＣＤの出力をＡＤ変換して、これをBas_data[N]として、メモリに記憶する。これは、ＣＣＤのバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図１０  のＢのレベル付近のデータとなる。ここで、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もちいられる。
【００６２】
次に、投光手段から照明した状態での光量分布を記憶する。図１０の実線で表されたデータであり、Ref_data[N]とする。
【００６３】
これらのデータを用いてまずは入力が成されたか、遮光範囲があるかどうかの判定を行う。
【００６４】
あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。
【００６５】
まず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、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、所定量の確実な変化を検出するためである。
【００６６】
変化の絶対量をおのおの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。
【００６７】
Norm_data_a[N]  ＝  Norm_data[N]  −  Ref_data[N]          （１）
ここで、Norm_data_a[N]は各画素における絶対変化量である。
【００６８】
この処理は、差をとり比較するだけなので、処理時間をさほど使わないので、入力の有無の判定を高速に行う事が可能である。
【００６９】
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入力があったと判定する。
【００７０】
次により高精度に検出するために、変化の比を計算して入力点の決定を行う。
ここでA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１３の１３−１のように、A領域の反射光量が少なくなる。この状態で、図１２のように指示具等が挿入され、ほぼ再帰反射部材の半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１３,１３−２の太線で示した分布Norm_data[N]が観測される。
【００７１】
この状態に対して、（１）を適用すると、図１４の１４−１のようになる。ここで、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。
【００７２】
このデータに対して、閾値を適用すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合がある。もちろん、閾値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。
【００７３】
そこで、変化の比を計算することとすると、Ａ領域  Ｂ領域とも反射光量は最初の半分であるので、次式で比を計算する。
【００７４】
Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] - Ref_data[N])  (2)
この計算結果を示すと、図１４,１４−２のようになり、変動比であらわされるため、反射率が異なる場合でも、等しく扱う事が可能になり、高精度に検出が可能になる。
【００７５】
このデータに対して、閾値Vｔｈｒを適用して、その立ち上がり部と立下り部の画素番号から、両者の中央を入力画素として、角度を求める。
【００７６】
図１４−２は説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素ごとに異なるレベルを示している。
【００７７】
図１５は比計算を終わったあとの検出の例である。いま閾値Vthrで検出すると遮光領域の立ちあがり部分は、Nr番目の画素で閾値を越えたとする。さらに、Nｆ番の画素でVthrを下まわったとする。
【００７８】
このまま中心画素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、画素間隔が最小の分解能になってしまう。
【００７９】
より細かく検出するために、それぞれの画素のレベルとその一つ前の画素のレベルを用い閾値を横切った仮想の画素番号を計算する。
【００８０】
今NrのレベルをLr  Nr-1番画素のレベルをLr-1とする。また、NfのレベルをLf、Nf-1番がそのレベルをLf-1とすれば、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、仮想中心画素Npv
Npv  =  Nrv + (Nfv-Nrv)/2                                (6)
で決定される。
【００８１】
このように、画素番号とそのレベルから仮想的な画素番号を計算することで、より分解能の高い検出ができる。
【００８２】
以上は、本実施例の角度計算にあたり、遮光範囲の立上がり、立下りからその遮光範囲の中央画素を求める方法について説明した。しかし、上記、指示具６の指示位置を求める対象としては、本発明の場合遮光範囲に限られるものではない。本発明の受光検出手段（センサ）で検出される光量分布は、前述の様に図１１−２で示される遮光部分と再帰反射光部分の光量分布が組み合わされたものでありこれがこの発明の特徴の一つではあるが、この光量分布は、指示具の座標入力面におけるある指示位置の代表的なものであり、実際には遮光部分と再帰反射光部分の光量分布レベルは指示領域により変化し図１１−２のＣとＤで示される画素幅も変動する。また、これは、上記センサユニット１Ｌ，１Ｒの座標入力面５との配置関係にも影響される。傾向として、遮光範囲の画素幅は、センサユニット１Ｌ，１Ｒから近ければ広がり、逆に遠くなれば狭くなる傾向がある。同時に、上記指示具再帰反射部６−１からの再帰反射光に関しては、センサユニット１Ｌ，１Ｒから近ければ画素幅が広がり光量はピークが大きくなり、場合によって未調整の場合には飽和が生じる場合もあり、逆に遠くなれば画素幅が狭くなり光量はピークが小さくなる傾向がある。そこで、例えば、上記センサユニット１Ｌ，１Ｒが、上記座標入力面５に対して距離が充分離れて配置されれば、指示位置が上記センサユニット１Ｌ或いは１Ｒからの最短位置と最遠位置とによる光量分布の変化度合いは比較的小さなものとなり、従って上記実施例における遮光範囲から遮光範囲の中央画素を求めることは可能である。しかし、上記センサユニット１Ｌ，１Ｒが、上記座標入力面５に対して近距離に配置された構成の場合、特に上記指示具再帰反射部６−１からの再帰反射光に関して、センサユニットから最短位置に於ける指示の場合に、再帰反射光の光量分布に於ける画素幅が広がり、結果として、遮光影部分がそれを検出するに充分な範囲が得られないという場合が生じる。従って、この状態を防ぐために、上記センサユニット１Ｌ，１Ｒの配置によっては、上記実施例の遮光範囲から遮光範囲の中央画素を求めるのではなく、上記指示具再帰反射部６−１からの再帰反射光の光量分布からその光量ピークの中心画素を求める手法を用いても良い。具体的な画素の求め方は、上記遮光範囲からその中心画素を求める場合と同様であり、光量分布の符号が逆になるだけである。つまり、再帰反射光があるかどうかの判定を閾値と比較して行う。この場合、遮光範囲と同時に検出されるが、図１１−２における立上がり、立下りの状態が、ある閾値に対して、再帰反射光が小さい場合にはａ,ｂ,ｃ,ｄで立上がり、立下りが２以上得られるが、指示位置がセンサから近く再帰反射光が大きい場合は、再帰反射光部分のｂ，ｃのみとなりる。この立下り立上がり数を判定して場合分けして、いずれの場合にも、中にある再帰反射光の光量分布の立上がりと立下りからその変化の比を計算し、上記の遮光範囲で計算したのと同様に仮想画素番号を求めて中心画素を求める。
【００８３】
得られた中央画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報に変換する必要がある。
【００８４】
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（tangent）の値を求めるほうが都合がよい。
【００８５】
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。
【００８６】
図１６は、画素番号に対するtanθ値をプロットしたものである。このデータに対して近似式を求め、その近似式を用いて画素番号、tanθ変換を行う。
変換式は例えば高次の多項式を用いると精度を確保できるが次数などは計算能力および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【００８７】
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、出荷時などにこのデータを不揮発性メモリーなどに記憶しておけばよい。
【００８８】
今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)
であらわす事ができる。
【００８９】
同様なことを各々のセンサに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。
【００９０】
もちろん、上記例ではtanθを求めているが、角度そのものを求め、その後tanθを求めても構わない。
【００９１】
〈座標計算方法の説明〉
得られた角度データから座標を算出する。
【００９２】
図１７が画面座標との位置関係を示す図である。
【００９３】
入力範囲の下辺左右にそれぞれのセンサユニットが取り付けられており、その間の距離はDsであらわされている。
【００９４】
画面中央が画面の原点位置であり、P0はそれぞれのセンサユニットの角度０の交点である。
【００９５】
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。
【００９６】
このとき点Pのｘ、ｙ座標は
x =  Ds * (tanθL+ tanθR) / (1+( tanθL * tanθR) )          (8)
y = - Ds * (tanθR - tanθL -(2* tanθL* tanθR)) / (1+( tanθL * tanθR))+P0Y  (9)
で計算される。
【００９７】
＜指示具と指の入力の識別＞
以上で、入力点に対応する画素番号そしてそれに対応する角度計算、そして座標計算について説明したが、次に本発明の指示具と指の入力の識別に関して説明する。指による指示の状態では、図１１−１のような光量分布であるが、本発明の指示具６の先端部が前述の様に再帰反射特性と遮光特性を併せ持つ構造の場合には、図１１−２の様に、指示具６の遮光部分Cの中に再帰反射光Dの光量分布が発生することになる。ここで、上記一定の閾値Vthrに対して、まず指示具６の遮光部分Cに関して立上がり部分aで越え、次に再帰反射光Dに関して立下りbで下回り、そしてcの立上がりで越え、最後に遮光部分Cに関して立下り部分dで下回る。この立上がり、立下りの数、画素番号はメモリに記憶しておく。一定の閾値との比較に於いて、立上がり、立下りがそれぞれ１個と判定した場合は上記再帰反射光Dの光量分布が無いと判断できるので、指による指示状態と判定し、立上がり、立下りがそれぞれ２個と判定した場合は、再帰反射光Dの光量分布が発生していると判断できるので指示具による指示状態であると判定する。尚、更に望ましくは、前述の通り、ノイズの影響を避けるため、上記の立上がり、立下りを求めるのは、変化の比に対して行い、この比に対して閾値Vthrを適応して求める。
【００９８】
尚、座標算出は、いずれも最初の立上がりaと最後の立下りdに関して比計算で仮想画素を算出し、仮想中心画素を算出し、座標計算を行う。つまり、立上がりと立下りを予め記憶し区別してこれを用いることにより、指示具の遮光による光量変化と前記指示具の再帰反射特性の変化による光量変化の判別を行う。更に、不図示ではあるが、指示具による指示の場合には、上記最初の立上がりaと最後の立下りdに加えて、再帰反射光Dに関する立下りbと立上がりcに関して画素検出を行い、この値を上記遮光部分の座標計算値に対して補正値として用いてもよい。これにより、指示具による座標検出精度を高めることができる。
【００９９】
上記実施例においては、図１１−２で示すような、指示具６の先端部の再帰反射特性による光量増加分布が検出された場合に、一つの閾値に対して、立上がり、立下りを検出し、座標算出とペンアップ・ダウン検出とを行ったが、指示具再帰反射部６−１による光量増加分布領域は、周囲部材６−２と変動挙動が異なることを考慮し、それぞれのを異なる閾値で判定することとしても良い。
【０１００】
更に、遮光及び再帰反射光に関する検出光量分布は、指示具等とセンサユニットとの距離の影響が大きいことを考慮し、上記閾値をセンサユニットからの距離により変動させても良い。この距離は、座標値により求める。つまり、センサユニットに近い場合に、指示具の再帰反射光が大きくなるので閾値を大きく、この距離が遠くなるにつれて指示具の再帰反射光が小さくなるので閾値を小さくする。この様に、再帰反射光に対する閾値をセンサユニットからの距離に応じて変化させることにより、本発明に於いてより正確に座標検出、及び指示状態の識別を行うことができる。
【０１０１】
＜データ取得から座標計算までの工程を示したフローチャート＞
図１８−１はデータ取得から座標計算までの工程を示したフローチャートで、遮光範囲から座標を求める場合である。
【０１０２】
Ｓ１０１で、電源投入されると、演算制御回路などのポート設定、タイマ設定などさまざまな初期化が行われるＳ１０２。Ｓ１０３は立ち上げ時のみに行う不要電荷除去のための準備である。ＣＣＤなどの光電変換素子において、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り、そのデータをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。それを避けるために、最初に照明無しで、複数回データの読み出しを行っている。S103ではその読み込み回数を設定しており、Ｓ１０４で照明無しで、所定回数データを読み出すことで、不要電荷の除去を行っている。
【０１０３】
Ｓ１０５は所定回数繰り返すための判断文である。
【０１０４】
Ｓ１０６はリファレンスデータとしての照明無しでのデータの取り込みであり、上記Bas_dataに相当する。
【０１０５】
ここで取り込んだデータは、メモリに記憶され、以降計算に用いられる。
これともう一つのリファレンスデータである、照明したときの初期光量分布に相当するデータRef_dataを取り込みＳ１０８、これもメモリーに記憶する。
【０１０６】
このステップまでが、電源投入時の初期設定動作になり、次から通常の取り込み動作になる。Ｓ１１０で上記説明したように光量分布を取り込み、Ｓ１１１でRef_dataとの差分値で遮光部分の有無を判定する。無いと判定されたときには、Ｓ１１０にもどりまた取り込みを行う。
【０１０７】
このとき、この繰り返し周期を10[msec]程度に設定すれば、１００回/秒のサンプリングになる。
【０１０８】
Ｓ１１２で遮光領域が有りと判定されたら、Ｓ１１３で式（２）の処理により比を計算する。Ｓ１１２で遮光領域が有りと判定すれば、この段階以降で座標算出は開始される。得られた比に対して閾値で立ち上がり部、立下り部を決定し、その数をメモリーに記憶するＳ１１４。次に（４）、（５）、（６）式で中心を計算する。この際、計算に用いるのは、前述の通り、最初の立上がり部と最後の立下り部であるＳ１１５。得られた中心値から近似多項式よりTanθを計算し、左右のセンサユニットでのTanθ値からｘ、ｙ座標を（８）、（９）式を用いて算出するＳ１１６。次に、Ｓ１１７にて指示したのが指示具によるのか指によるのかの判定を行う。上記閾値との比較に於いて立下り部或いは立下り部の数が１の場合は、指による指示と判定し、この数が１より多い場合、つまり２の場合には指示具による入力と判定する。この結果にしたがって、指示状態識別フラグのセットＳ１１８あるいはリセットＳ１１９を行う。
【０１０９】
以上は、遮光範囲から座標を求める場合であるが、上記で述べたように、再帰反射光の光量分布から座標を設けても良い。この場合のフローチャートを図１８−２に示す。ｓ113でメモリーデータとの比を計算した後、ステップｓ114-1で一定の閾値により立上がり数、立下り数を検出し、メモリーに記憶する。そして、ステップｓ114-2で立上がり数、立下り数がそれぞれ１より多いかを判定し、多いと判定された場合は、遮光範囲も検出に充分な範囲が検出されていると判断し、最初と最後の立上がりと立下りを除いて、つまり再帰反射光の光量分布により画素検出し、ステップｓ114-2で立上がり数、立下り数がそれぞれ１より少ないと判定された場合は、再帰反射光のみが検出に充分な範囲が検出されていると判断し、最初と最後の立上がりと立下りを用いて、つまりこれも再帰反射光の光量分布により画素検出を行う。以下は、遮光範囲から座標を求める場合と同様である。
【０１１０】
座標値と指示状態が決定されたので、そのデータをホストPCへ送信するS120。これは、USB、RS232などのシリアル通信で送っても良いし、任意のインタフェースで送ればよい。送られたPC側では、ドライバーがデータを解釈し、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更などを座標値、フラグなどを参照して行うことで、PC画面の操作が可能になる。
【０１１１】
Ｓ１２０の処理が終了したら、Ｓ１１０の動作に戻り、以降電源OFFまでこの処理を繰り返す事になる。指示具による指示か指による指示かを示す指示状態識別フラグにより、ホストPCでは、カーソルの種類や線種を変えたり、アプリケーションをその状態に応じて変更等を行うことができる。
【０１１２】
上記フローチャートでは、指示状態の判別のみに留めたが、更に、指示具指示状態の場合には、前述の通り、更に再帰反射光部分の情報を加えた座標算出アルゴリズムを追加し、座標検出精度を高めてもよい。また、上記のフローチャートで以外に、遮光影部分のみと遮光影+その中に再帰反射光による光量ピークの光量分布が同時に検出される場合には、遮光影部分のみは、手つきによるものと判定し、その部分を除いて座標計算を行っても良い。
【０１１３】
（第２の実施例）
上記実施例においては、周辺枠再帰性反射手段３−１の投光手段からの入射側に設けられた特定の光波長透過部材３−２、及び、指示具６の周囲部材６−２の波長特性の関係に関しては特に限定を設けなかったが、ある一定の関係を持った波長透過光特性としても良い。本発明の第２の実施例として、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材は、第1の透過波長帯域を有し、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材６−２は、第２の透過波長帯域を有するとすると、第２の透過波長帯域は第１の透過波長帯域よりも狭く、且つ、上記受光手段と投光手段の波長帯域は、第２の波長透過領域の一部と第２の波長透過領域ではなくて第１の波長透過領域である部分を含む構成とする。例えば、図１９の波長分光特性で示されるように、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材は、第１の透過波長帯域で透過限界波長を７００nm、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材は、第２の透過波長帯域で９５０nmの例えばメタクリル樹脂（アクリル樹脂）の赤外線フィルターで構成する。そして、中１Ｌ，１Ｒは投光手段および検出手段を有するセンサユニットは、上記第1の透過波長帯域より等しいか、より広い透過帯域を持つように構成する。当然、この場合、第２の透過波長帯域よりも広い透過帯域を持つ。具体的には、投光手段および検出手段のデバイス自体が、この波長特性を持っているか、この特性を持った光学フィルターを配置する構成でも良い。
【０１１４】
以上の第２の実施例により、図１−２で示される上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材を透過した枠再帰反射波の波長特性は、図１９の第1の波長帯域になり、この枠再帰反射波が指示具６の先端部の周囲部材６−２に到達した場合、周囲部材６−２の図１９の分光特性により、波長帯域７００〜９５０nmの帯域に相当する光量は透過されず、９５０nm以上の帯域に相当する光量のみとなるので、その分検出光量が低下して遮光影となる。結果として、第１の実施例で説明した、軸中心部分と、軸中心からずれた外側部分との反射等による透過率の違いによる、遮光影の光量低下部分の中に再帰反射光による光量増加ピークの光量増加部分が存在する特徴的な光量分布の効果がより促進され明確に現れるので、上記第１の実施例における、指と指示具の識別、及び、手つきの補正、更に、座標検出の高精度化に対する効果がより促進される。以上で示した波長の数値は一例であって、第1の波長帯域と第２の波長帯域の関係が維持されれば、他の波長帯域でよいことは言うまでもない。
【０１１５】
更には、図２０に示すように、上記周辺枠再帰性反射手段の入射側に設けられた特定の光波長透過部材の第1の透過波長帯域と、上記指示具再帰反射部の周囲に設けられた周囲部材６−２の第２の透過波長帯域は、それぞれ、異なる中心波長値を有し透過帯域の下限と上限を有するバンドパス帯域特性を有する構成としても良い。この場合、前記投光手段、及び、受光検出手段の帯域幅は、少なくとも、上記第１と第２の透過波長帯域の中心波長地を含むものとする。この構成では、まず、指示具６の先端部に投射された光は、軸中心部に対しては、周囲部材６−２を透過して上記指示具再帰反射部６−１からの再帰反射し再び周囲部材６−２を透過して受光検出手段に入射する。指示具６の先端部の軸より外側の部分に対しては、前記反射角度の影響に加え、光波長透過部材３−２の第１の透過波長帯域の再帰反射光に対して第２の透過波長帯域をもつ周囲部材６−２はほとんど透光しないために、くっきりした遮光影が形成される。従って、遮光影の光量低下部分の中に再帰反射光による光量増加ピークの光量増加部分が存在する特徴的な光量分布の効果がより促進され明確に現れるので、上記第1の実施例における、指と指示具の識別、及び、手つきの補正、更に、座標検出の高精度化に対する効果がより促進される。
【０１１６】
（第３の実施例）
上記実施例においては、一定の波長帯域を持った単一の投光手段により構成したが、上記第２の実施例における図２０に示した、光波長透過部材の第１の透過波長帯域と、周囲部材６−２の第２の透過波長帯域のバンドパス帯域特性に対応した２つの透過波長帯域を持つ投光手段を有し、この２つの投光手段を切り替えて投射し、それぞれの場合に検出される光量分布により指による指示か、指示具による指示かを判別する構成としても良い。この場合の、受光検出手段は、第１と第２の透過波長帯域を合わせた検出感度特性を持つ。
【０１１７】
この場合のフローチャートを図２１に示す。前期実施例と共通の部分に関しては説明を省略する。まず、基本状態に於ける投光波長帯域として第２の透過波長帯域で投光する。この場合、光波長透過部材３−２の透過帯域ではないので、周辺枠再帰性反射手段３−１からの再帰反射光は発生しない。もし、指示具６により指示されていた場合には、指示具６の先端部に投射された光は、軸中心部に対しては、第２の透過波長帯域を持つ周囲部材６−２を透過して上記指示具再帰反射部６−１で再帰反射し、再び周囲部材６−２を透過して受光検出手段に入射し、光量のピークが検出される。従って、ステップｓ110では、入力有りと判断され、以下、光量分布により座標が算出され、同時に、ステップS112により、指示具による入力というフラグがセットされる。一方、指により指示した場合には、ステップｓ110で入力が確認されないので、指示具６による入力ではないと判断され、ステップS113で投光波長が、第１の透過波長帯域に切り替えられる。この波長帯域では、光波長透過部材３−２の透過帯域なので、周辺枠再帰性反射手段３−１からの再帰反射光が発生し、指による遮光影による光量分布が検出され、これにより、指による指示座標が算出されると同時に、ステップｓ115で、指入力のフラグがセットされる。以上の本発明の第３の実施例により、指示具と指のいずれに於いても座標が入力可能であると共に、指示状態を識別することが出来、前記従来例のように、この識別情報により、ホストPCでは、カーソルの種類や線種を変えたり、アプリケーションをその状態に応じて変更等を行うことができる。
【０１１８】
また、フローチャートでは示さないが、投光手段により光波長透過部材の第1の透過波長帯域と、周囲部材６−２の第２の透過波長帯域のバンドパス帯域特性に対応した２つの透過波長帯域の光を交互に投射し、指による指示の有無は、上記の通り判断し、加えて、第１の透過波長帯域の光が投射された場合には、指の場合には上記の通り遮光影が検出さされるのに加え、指示具で指示した場合にも、周囲部材６−２は透過しないので、指示具の先端部の遮光影が検出される。従って、指示具入力の場合には、毎回の第１と第２の透過波長帯域に於ける周囲部材６−２の遮光影と指示具再帰反射部６−１の再帰反射光との光量分布の情報を合成して座標を検出することにより、より指示具による座標検出精度を向上させることができる。
【０１１９】
（第４の実施例）
指示具の構造に関しては、上記実施例の様に、該指示具再帰反射部６−１の周囲に、周囲部材６−２を設けた構造以外に、再帰反射光と遮光影が上記の様に検出される構成なら、以下の様に、該指示具再帰反射部６−１のみに以下の特性を持たせた構成としても良い。例えば、図２２に示したように、指示具再帰反射部６−１を略円筒状に構成した場合、狭い入射角に対してのみ再帰反射特性を有する指示具再帰反射部６−１としても良い。つまり、上記投射光手段からの光は、入射角の小さな、図のAで示した軸中心部のみに対して再帰反射し、中心部から離れた部分では、再帰反射材が装着されていても、入射角が大きくなると再帰反射せず、一方、上記周辺枠再帰反射手段３からの再帰反射からの反射波に対しては、座標入力面に平行方向において、指示具の幅だけ遮光され、結果として、図１１−２のような、遮光影と再帰反射光の光量分布を検出することができる。更に望ましくは、指示具再帰反射部は、略円筒形状で形成し、上記座標入力面に平行な方向（図Ｂ）に関する再帰反射の入射角特性が上記座標入力面に垂直な方向（図Ｃ）に関する再帰反射の入射角特性より小さいとくせいとなるようにすれば、必要な座標入力面に垂直な方向に関しては、充分な再帰反射光を得ることが出来、検出効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る座標入力装置の概略構成、及び、指示具先端部、周辺再帰反射部構成。
【図２】再帰反射面を有する反射手段の構成図。
【図３】センサユニットにおける投光手段の構成例。
【図４】センサユニットにおける検出手段を入力面に対して垂直方向から見た図。
【図５】入力面と水平方向からの見たときの、上記投光手段と検出手段を重ねて、センサユニット１としたときの構成。
【図６】再帰性反射テープが平坦に構成された場合の反射光量と反射角の関係。
【図７】三角柱を並べた形の再帰反射部材。
【図８】制御・演算ユニットのブロック図。
【図９】制御信号のタイミングチャート。
【図１０】光量分布を示す図。
【図１１】指示具などで入力を行った場合の光量分布。
【図１２】遮光状態を示す図。
【図１３】反射光量分布図。
【図１４】反射光量分布図。
【図１５】比計算を終わったあとの検出の例。
【図１６】画素番号に対するtanθ値をプロットした図。
【図１７】画面座標との位置関係を示す図。
【図１８】データ取得から座標計算までの工程を示したフローチャート。
【図１９】第２の実施例に於ける透過波長帯域を示す図。
【図２０】第２の実施例に於ける透過波長帯域を示す図。
【図２１】第３の実施例におけるデータ取得から座標計算までの工程を示したフローチャート。
【図２２】第４の実施例を示す図。
【符号の説明】
【０１２１】
１  センサユニット
２  制御・演算ユニット
３−１  周辺枠再帰反射部材
３−２  特定の波長透過部材
５  座標入力領域
６  指示具
６−１  指示具再帰反射部
６−２  周囲部材
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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