(57)【要約】【課題】  ペン先の遮光影のみの光量変化からペンダウンを検出しようとした場合、入力面近傍には枠の再帰反射板の非装着部分があるので、接触時の遮光影の光量変化検出は感度が悪くなる。そこで、ペン先の接触ペン軸にペン先から一定距離をおいて設けた再帰反射部材の再帰反射光とその周囲の遮光部分との両方からペンダウンを検出できる光学式座標入力装置を提供する。【解決手段】  ペン先の入力面との接触面より上の部分で、周囲枠の再帰反射板装着領域内に下限の位置、装着領域外（上部）に上限となる範囲に再帰反射材を装着することにより、再帰反射装着範囲の下部でペンダウン挙動に鈍感となる遮光影情報に、敏感な挙動を示すペン反射光情報を付加することができ、ペンダウン検出が可能となる。更に具体的には、遮光レベルと再帰反射光レベルの比が一定閾値を超えた場合に、ペンダウン検出。或いは、光量時間変化でペンダウン検出をする。【選択図】      図２
2005346230.tif 000002
【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、
前記座標入力領域面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、
上記指示具に、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、受光検出手段の検出範囲内に於いて、上記指示具の先端が座標入力領域面の接触した状態で上記投光手段からの光を再帰反射する位置に指示具再帰反射部を設けた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、指示具再帰反射部の前記指示具先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段の座標入力領域面からの装着位置の最短距離より長い（離れた）位置から、最長距離より長い（離れた）位置にわたる範囲である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、受光検出手段が検出した、上記指示具の遮光部による遮光影、及び、上記指示具の指示具再帰反射部による再帰反射光及、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、座標入力領域面への接触状態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４】
上記請求項１に於いて、受光検出手段が検出した、上記指示具の遮光部による遮光影の光量と、上記指示具の指示具再帰反射部による再帰反射光の光量、の比を算出し、この比の変化により座標入力領域面への接触状態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。
【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と指示具からの再帰反射光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周辺枠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。
【００１０】
一方、以上の従来の遮光部分を検出する方式においては、遮光される光線は入力面に垂直方向に上記周辺枠再帰反射部材の幅に略等しい一定の幅を持っており、指等によるＳＷ入力の場合にはそれほど問題とはならないが、指示具（ペン）により、文字等を入力する場合、ペンアップとペンダウンのタイミングが鈍感になり、尾引きという問題が生じる。これを解決するために、指示具の先端部に入力面との接触により敏感にスイッチ動作する公知技術である市販のタクトスイッチ等により指示具（ペン）先スイッチ手段を設け、この指示具（ペン）先スイッチ信号に基づきペンアップとダウンのタイミングをとることが考えられる。しかし、上記指示具（ペン）先スイッチを設ける場合は、このスイッチ情報を本体側の座標演算制御回路に送信するための手段が必要であり、そのためには、指示具（ペン）に電源（電池）を内蔵し、更に、赤外線、或いは電波、超音波等の送信手段を具える必要があるので指示具（ペン）が大型化、重量化し、本体側にはその受信手段が必要となるという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、
前記座標入力領域面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、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、該指示具の先端が座標入力領域面の接触した場合に受光検出手段の検出範囲内で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を設ける構成とし、更に、指示具再帰反射部の前記指示具先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段の座標入力領域面からの装着位置の最短距離より長い（離れた）位置から、最長距離より長い（離れた）位置にわたる範囲である構成とした。この本発明の指示具構成により、簡便な構成により、指示具等による遮光影と指示具再帰反射部材による再帰反射光による光量分布を同時に得ることができる。従来の指示具等による遮光影、或いは、指示具再帰反射部材による再帰反射光、を単独で検出する場合に比べ、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、更に、指示具再帰反射部による再帰反射光の光量と上記指示具の遮光部による遮光影の光量の比を算出することにより、この比の変化により座標入力領域面への接触状態を検出することが出来、指示具自体に電源を具えることなく、簡便な構造の指示具を実現することができる。
【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、前記座標入力領域面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、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、該指示具の先端が座標入力領域面の接触した場合に受光検出手段の検出範囲内で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を設ける構成とし、更に、指示具再帰反射部の前記指示具先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段の座標入力領域面からの装着位置の最短距離より長い（離れた）位置から、最長距離より長い（離れた）位置にわたる範囲である構成とした。この本発明の指示具構成により、簡便な構成により、指示具等による遮光影と指示具再帰反射部材による再帰反射光による光量分布を同時に得ることができる。従来の指示具等による遮光影、或いは、指示具再帰反射部材による再帰反射光、を単独で検出する場合に比べ、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る。更に、指示具再帰反射部による再帰反射光の光量と上記指示具の遮光部による遮光影の光量の比を算出することにより、この比の変化により座標入力領域面への接触状態を検出することが出来る。これは、従来の遮光影のみの検出では、座標入力面近傍での周辺枠再帰反射部材からの再帰反射光の到達外の指示具の先端の動きを敏感に検出できないという欠点があるのに対し、再帰反射部材を周辺枠再帰反射手段の装着範囲で投射手段からの投射範囲内に設けることにより、その再帰反射光は座標入力面近傍での動きに敏感に反応することに着目した発明である。更に、本発明の構成により、指示具自体に電源を具えることなく、簡便な構造の指示具を実現することができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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。
【００１５】
図中１Ｌ，１Ｒは投光手段および受光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。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。
【００１６】
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‘（不図示）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。
【００１７】
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、周辺枠再帰性反射手段３からの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の先端部分の先端部材６−１の一部分に於いて、その先端部材６−１がその座標入力面５に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部６−２が先端部材６−１に対して装着されている。この指示具６の先端部は、上記投光手段からの光線範囲、及び、上記周辺枠再帰性反射手段３で再帰反射した再帰反射光が上記受光検出手段へ入射する光線範囲に入った場合、指示具先端部材６−１では、遮光影を生じ、指示具再帰反射部６−２では再帰反射光を生じることとなる。この、指示具６にかかわる詳細に関しては、後述する。
【００１８】
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。更に、上記遮光光量分布と上記再帰反射光光量分布の変化により、上記指示具６の先端部材が座標入力面５に接触したか、していないか、つまり、ペンアップ・ペンダウン状態を検知する。
【００１９】
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。
【００２０】
以降各部分毎に詳細説明を行う。
【００２１】
＜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。上記の様に、その指示具６の先端部分の遮光性を有する先端部材６−１の一部分に於いて、その先端部材６−１がその座標入力面５に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部６−２が装着されている。本実施例においては、説明簡略化のため先端部材６−１はその先端の一部を除きほぼ円筒形である。従って、この先端部材６−１に装着される指示具再帰反射部６−２も円筒形に配される。この指示具再帰反射部６−２の円筒の側面には例えば、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６−２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。
【００２２】
尚、以上の実施例では先端部材６−１と指示具再帰反射部６−２は円筒形に形成されているが、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、指示具再帰反射部６−２の再帰反射率が一定の必要な範囲に確保されるの入射角度範囲となるのなら、指示具６は、いわゆるペン形状として、先端になるに従い径が細くなる、円錐台の側面形状でもその他の形状でも良い。
【００２３】
本発明に於ける指示具6の構成により、周辺枠再帰反射手段３で反射された光は、先端部材６−１により光が遮られ、上記受光検出手段では、光量が減少し、或いは、ほとんど光量が検出されない影として検出される。尚、先端部材６−１に装着された指示具再帰反射部６−２の装着領域に対しても周辺枠再帰反射手段３で反射された光は入射するが、この光は再度再帰反射して周辺枠再帰反射手段３の方に放射され、上記受光検出手段には光量が検出されず、結果として、この指示具再帰反射部６−２の装着領域に関しても、周辺枠再帰反射手段３からの再帰反射光に関しては遮光影となる。一方、上記投光手段からの光に対しては、指示具再帰反射部６−２のみにおいて、上記投光手段に対して再帰反射光を発することになり、この上記投光手段の近傍に配置される上記受光検出手段に於いても、この再帰反射光は検出される。これは、上記指示具再帰反射部６−２の再帰反射特性において、観測角という再帰反射特性によるもので、入射光の方向からの検出側の方向のずれの角度であり、厳密には０°が最も効率的ではあるが、数度内なら充分再帰反射光を検出できる。これは、上記投光手段からの周辺枠再帰反射手段３による再帰反射光を上記受光検出手段で検出する場合も同様である。この指示具再帰反射部６−２による再帰反射光は、再帰反射材の特性として、入射角が小さい場合には充分な再帰反射光が入射方向に反射されるが、入射角が大きくなると反射効率が低下する。従って、軸中心近傍では充分な再帰反射光を発するが、軸中心から離れた周囲部分では充分な再帰反射光は得られない。以上により、これが、重要な本発明のポイントであるが、周辺枠再帰反射手段３からの再帰反射光がある状態に於いて、それ自体に再帰反射特性を有する指示具で遮光した場合は、従来の遮光による光量減少部分に加えて、指示具自体の主に軸中心近傍からの再帰反射光による光量増加部分が同時に検出される構成が実現される。結果として、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。この光量分布を利用することにより、指示具の指示座標、或いは、座標入力面５への接触状態、つまり、ペンダウウン、ペンアップを検出することができる。
【００２４】
更に、本発明の指示具６の先端部材６−１に装着する指示具再帰反射部６−２の位置に関して以下の様に規定することが望ましい。図１−２に於いては、幅W２の周辺枠再帰反射手段３がその下端が、座標入力面５からｄ２の位置に装着されている場合の指示具６の指示状態との関係を示したものである。指示具６の先端部材６−１に注目すると図の（ａ）から（ｂ）の状態に指示具を下降させた場合、先端部材６−１による遮光面積は増加するので遮光影増加し、つまり光量は減少するという変化が生じる。ところが、（ｂ）から（ｃ）の状態に指示具を下降させた場合、先端部材６−１の先端部分は、周辺枠再帰反射手段３の非装着部分ｄ２を通ることになり、この部分には周辺枠再帰反射手段３からの再帰反射光の範囲外なので先端部材６−１を移動させても遮光面積は変化せず、従って、遮光影の光量変化は発生しない。以上の観点では、この、周辺枠再帰反射手段３の非装着部分ｄ２は、できるだけ小さいことが望ましいが、実際のこの種の表示器の表示面を座標入力面５とする装置構成においては、座標入力面５の支持するための部材部分のスペースを確保するなどの問題で、この非装着部分ｄ２をゼロにするのはきわめて困難な場合が多い。この場合、このまま先端部材６−１による遮光による光量分布のみによりペンダウウン、ペンアップを検出しようとすると、座標入力面５から上記非装着部分ｄ２だけは、光量分布の変化がないので、正確で敏感な検出は不可能となる。そこで、本発明の指示具６の構造においては、図1−２に示すように指示具再帰反射部６−２の先端部材６−１の先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段３の座標入力領域面からの装着位置の最短距離ｄ２より長い（離れた）位置から、最長距離より長い（離れた）位置ｄ２＋Ｗ２にわたる範囲である様に装着する。つまり、指示具再帰反射部６−２の先端部材６−１の先端からの装着距離をｄ１、上記周辺枠再帰反射手段３の幅をＷ１とすると、
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋Ｗ１＞ｄ２＋Ｗ２
の関係が成り立つように指示具再帰反射部６−２を装着する。このような指示具再帰反射部６−２の構成とすることにより、指示具６を座標入力面５に接触させる場合、指示具再帰反射部６−２は、周辺枠再帰反射手段３の非装着部分ｄ２以外の再帰反射光範囲において移動することになり、指示具６が座標入力面５に接触するまでの状態に応じた再帰反射光の光量変化を前記受光検出手段で検出することが出来、従って、上記先端部材６−１による遮光と指示具再帰反射部６−２による再帰反射の光量分布の変化により、ペンダウウン、ペンアップを検知することが可能となる。この光量分布の更なる具体的な検出に関しての詳細は後述する。
【００２５】
〈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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
〈反射部材について〉
図１の周辺枠再帰反射部材３は入射角度に対する反射特性を有している。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
角度方向に対して均一化を計るために、周辺枠再帰反射部材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、この上に周辺枠再帰反射部材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、周辺枠再帰反射部材３自体の構造は、前述の指示具6の指示具再帰反射部６−２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。
【００３７】
〈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。
【００３８】
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。
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
〈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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、指示具先端部材６−１では遮光影を形成し、同時に指示具先端部材６−１に配された指示具再帰反射部６−２から再帰反射光が発せられ、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。従って、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。
【００５１】
以下は、座標検出に関しては、光量の遮光による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により、指示具によるペンアップ、ペンダウンを判別する実施例に関して説明する。
【００５２】
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。
【００５３】
〈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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
〈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。
【００８８】
図１７が画面座標との位置関係を示す図である。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
＜ペンアップ、ペンダウン検知に関する説明＞
本発明の指示具６の構造により、遮光光量分布と再帰反射光光量分布が同時に得られることは前述のとおりであるが、この情報を用いて、ペンアップ、ペンダウンを検知する事に関しての説明を行う。この説明のために、図１１−２の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光量分布を、図１−２の指示具の指示状態と対応させて、わかりやすく簡略的に図１１−３に示す。図１１−３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の検出される光量分布の状態は、図１−２の指示具の入力状態（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する。前述の様に、指示具６の先端部材６−１に注目すると図１−２の（ａ）から（ｂ）の状態に指示具を下降させ（座標入力面５に近づけ）た場合、先端部材６−１による遮光面積は増加するので遮光影増加し、つまり光量は減少するという変化が生じるので、図１１−３の遮光レベルｈ２１は、（ａ）から（ｂ）にかけてｈ２２へ増加する。同時に、指示具再帰反射部６−２からの再帰反射光レベルｈ１１は、（ａ）から（ｂ）にかけてｈ１２へ増加する。さらに、（ｂ）から（ｃ）の状態に指示具を下降させた場合、先端部材６−１の先端部分は、周辺枠再帰反射手段３の非装着部分ｄ２を通ることになり、この部分には周辺枠再帰反射手段３からの再帰反射光の範囲外なので先端部材６−１を移動させても遮光面積は変化せず、従って、ｈ２２からｈ２３にかけて遮光影の光量変化は発生しない。一方、指示具再帰反射部６−２からの再帰反射光レベルｈ１１は、指示具再帰反射部６−２の装着距離が
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋Ｗ１＞ｄ２＋Ｗ２
の関係が成り立つように装着されているので、（ｂ）から（ｃ）の状態に指示具を下降させた場合、指示具再帰反射部６−２からの再帰反射を行う面積が増加するので、再帰反射光レベルは、ｈ１２からｈ１３へと増加する。従って、この座標入力面５へ接触する際の再帰反射光の変化を検知することにより、ペンダウンを検知する。具体的には、例えば、今を遮光量レベルをｈ２、再帰反射光レベルをｈ１とすれば、この比Ｒ＝ｈ１／ｈ２を常に監視し、この比Rがある閾値Ｒｓ越えた場合にペンダウンとしても良い。この閾値Ｈｓは、例えば、（ｃ）の状態に近い値とする。この様に、本発明の遮光量レベルと再帰反射光レベルの比により、ペンダウン、ペンアップを検知する手法は、指示具が（ａ）から（ｂ）にかけての座標入力面５から指示具６が離れている場合よりも、（ｂ）から（ｃ）にかけて、座標入力面５から指示具６が接近して、接触するまでの状態に於いて、上記比の変動が大きくなる（これは、上記の説明の通り、ｈ２は変動は小さくなるが、ｈ１は変動が継続するため）ので、敏感に検知することが可能となる。
【００９４】
＜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ある。
【００９５】
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。
【００９６】
S105は所定回数繰り返すための判断文である。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、前述の様に実質的にプロキシミティ（近接入力）（更に後のステップでペンダウンと判定されればペンダウン状態）であるとの判定を意味する。従って、この段階以降で座標算出は開始され少なくともペンダウンがない場合でも算出座標値に基づくカーソル移動が発生することを意味する。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にて指示具が座標入力面に接触したか否かの判定、つまり、ペンアップ・ダウンの判定を行う。上記遮光量レベルをｈ２、再帰反射光レベルをｈ１の比R＝ｈ１／ｈ２をペンダウン状態を示す閾値Ｒｓと比較し、閾値を越えた場合にはペンアップと判定し、越えない場合はペンダウウンと判定する。これは、いわゆるマウスモードに於ける左ボタンスイッチに対応するペン（タッチ）ダウン状態か、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態の近接入力（プロキシミティ）状態かの判定を行っている。この結果にしたがって、ダウンフラグのセットS118あるいはリセットS119を行う。
【０１０３】
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算出しても良い。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、ステップｓ115−１で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、ステップｓ115−2で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。
【０１０４】
座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストＰＣへ送信する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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
尚、図のフローチャートでは示さなかったが、本発明の指示具６の構造においては、遮光と再帰反射光の両方の光量分布が同時に検出されるので、光量分布を監視することにより、指示具による指示と、指による指示とを識別することが可能である。そして、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っても良い。
【０１０７】
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。
【０１０８】
（第２の実施例）
以上の実施例においては、指示具６の先端部分の先端部材６−１の一部分に於いて、その先端部材６−１がその座標入力面５に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部６−２が先端部材６−１に対して装着されている構成を示したが、図１９に示すように、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６−２が配され、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６−３が設けられる構成で、この周囲部材６−３のその座標入力面５に接する先端部から一定の距離を離して指示具再帰反射部６−２が配される構成でも良い。図１９の上の図が指示具６の第２の実施例の先端部の側面、下の図が断面図である。
【０１０９】
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で反射された光が上記指示具再帰反射部６−２に入射する際に、必ずこの周囲部材６−３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。
【０１１０】
本第２の実施例に於ける指示具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６−３を透過して指示具再帰反射部６−２に入射し、そこで再帰反射し、その反射波は、また周囲部材６−３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で反射された反射光は、指示具６の周囲部材６−３に到達する。ここで、周囲部材６−３の軸中心部分に入射した光は、図に示すように周囲部材６−３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６−２に入射し、再帰反射して、再び周囲部材６−３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６−３の軸中心からずれた外側に入射した光は、周囲部材６−３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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
更に、図１９に示すように、指示具再帰反射部６−２と周囲部材６−３と周辺枠再帰反射手段３との位置関係において、指示具６の軸部分にある指示具再帰反射部６−２の軸方向の先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段３の座標入力領域面からの装着位置の最短距離ｄ２より長い（離れた）位置から、最長距離より長い（離れた）位置ｄ２＋Ｗ２にわたる範囲である様に配置される。つまり、指示具再帰反射部６−２の周囲部材６−３の先端からの装着距離をｄ１、上記周辺枠再帰反射手段３の幅をＷ１とすると、
ｄ１＞ｄ２
ｄ１＋Ｗ１＞ｄ２＋Ｗ２
の関係が成り立つように指示具再帰反射部６−２が配置される。このような指示具再帰反射部６−２の構成とすることにより、指示具６を座標入力面５に接触させる場合、指示具再帰反射部６−２は、周辺枠再帰反射手段３の非装着部分ｄ２以外の再帰反射光範囲において移動することになり、指示具６が座標入力面５に接触するまでの状態に応じた再帰反射光の光量変化を前記受光検出手段で検出することが出来、従って、上記周囲部材６−３による遮光と指示具再帰反射部６−２による再帰反射の光量分布の変化により、ペンダウウン、ペンアップを検知することが可能となる。特に、この第２の実施例においては、周囲部材６−３による遮光量を指示具再帰反射部６−２の軸方向の長さ方向の調整のみならず、各々の径に於いて差を形成することにより、より検出しやすい遮光影と再帰反射光との光量分布を形成することが出来、ペンアップ、ペンダウンの検出の安定度を増すことができる。もちろん、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もより促進される。この光量分布の更なる具体的な検出方法に関しては前記実施例と同様である。
【０１１３】
（第３の実施例）
上記実施例においては、ペンアップ、ペンダウンを検知する際に、遮光量レベルをｈ２、再帰反射光レベルをｈ１とすれば、この比Ｒ＝ｈ１／ｈ２を常に監視し、この比Ｒがある閾値Ｒｓ越えた場合にペンダウンとする手法を用いた。第３の実施例としては、この比遮光量レベルをｈ２と再帰反射光レベルをｈ１との比Ｒを単純に、閾値と比較するのではなく、この比をある一定の時間間隔でサンプリングし、その単位時間あたりの変化量が一定値になった場合にペンダウンとする手法を用いても良い。これは、ペンダウン時には、指示具６の先端部が座標入力面５に接触しているため、その指示具による遮光及び再帰反射光の光量分布は安定しており、従って、時間変化量も小さく安定している。この安定した状態になったかどうかを監視し、ペンダウンを判別する。この方法は、上記センサ部からの距離による再帰反射光の変動に対する対応方法として、固定的な閾値を用いる場合に比べてより安定な検出をすることができる。また、距離の問題のみならず、周辺枠再帰反射材からの反射光が場所により異なることによる上記比Rの変動に対しても対応することができる。従来の遮光影のみに基づいてこの時間変化を検知する場合に比べて、本発明の指示具により遮光及び再帰反射光を検知することにより、より座標入力面近傍の状態を反映することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【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の実施例に於ける指示具構成を示す図。
【符号の説明】
【０１１５】
１  センサユニット
２  制御・演算ユニット
３  周辺枠再帰反射手段
５  座標入力面
６  指示具
６−１  指示具先端部材
６−２  指示具再帰反射部
６−３  周囲部材
【図１】
2005346230.tif 000003
【図２】
2005346230.tif 000004
【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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