(57)【要約】【課題】指示具の状態を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現することができる座標入力装置を提供すること。【解決手段】入力領域の任意の位置を所定の指示具にて座標入力する装置において、前記指示具の状態（電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等）を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現する。【選択図】図１
2005242452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示具と入力エリアと本体部からなる座標入力装置であって、
所定の座標位置検出機能を備え、前記座標検出機能とは別に前記本体部は前記指示具に対して電磁波又は電磁界を送る機能と、前記指示具より電磁波ないし電磁界として送られる応答信号を受信する機能を備え、前記指示具は前記本体部より送られる電磁波又は電磁界を受信してこれを充電することにより電力を蓄え、該電力を基に本体部に対して応答信号として指示具の状態を表す信号を送ることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記指示具はトランスポンダーを備え、該トランスポンダーは本体からの送信信号と同じ周波数に調整された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は該本体からの信号の１回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信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】
前記指示具は複数のスイッチを備え、該スイッチの少なくとも１つは前記トランスポンダーの同調回路を成立、不成立を電気的に切り替える機能を持ち、該切り替えにより前記指示具の状を表す応答信号を制御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４】
指示具と入力エリアと本体部から成る座標入力装置であって、入力領域周辺部に２つ以上の発光部と２つ以上の受光部を備え、該複数の発光部から発する入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置において、
前記指示具はトランスポンダーをＮ個（Ｎは２以上の整数）備え、該トランスポンダー群はそれぞれ異なった周波数に設定された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は該本体からの信号の１回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、該本体部は前記指示具内トランスポンダーの同調周波数に周波数の一致した電磁波又は電磁界を一定のタイミングで順番に送信し、Ｎ個のトランスポンダーから順番に送られる応答信号を合成した合成応答信号を生成し、該合成応答信号から指示具の状態を表す信号を検出することを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
前記Ｎ個のトランスポンダーはそれぞれ指示具上のスイッチで、同調回路の成立、不成立を同時に切り替えられるよう構成され、該切り替えによる応答信号の有無によって指示具の状態を本体側に送信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６】
指示具と入力エリアと本体部から成る座標入力装置であって、入力領域周辺部に２つ以上の発光部と２つ以上の受光部を備え、概複数の発光部から発する該入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置において、
前記指示具はトランスポンダー群を備え、該トランスポンダー群はそれぞれ同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、それぞえ同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は本体からの信号の１回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、トランスポンダー群は互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアＮ組（Ｎは２以上の整数）で、該ペアは選択されるどちらか一方のトランスポンダーの同調回路が成立し且つ他方が成立しないように指示具上のスイッチで切り替えられるよう構成され、且つ、Ｎ組のペア同士はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、且つ、該Ｎ個のトランスポンダーペアは指示具上スイッチで全て同時に切り替えられるよう構成され、前記本体部は前記Ｎ個のトランスポンダーペアに対しそれぞれ同一の周波数の電磁波又は電磁界を等間隔で順番に送信し、該本体部はＮ個のトランスポンダーペアから順番に送信される応答信号を合成し、前記指示具上のスイッチ情報を復元することを特徴とする請求項６記載の座標入力装置。
【請求項７】
請求項６の座標入力装置は指示具による遮光有り無しを判定する機能を備え、該遮光有り無しを、信号Shk （１：遮光有り、０；遮光無し）より前記本体部で復元された指示具上スイッチ情報をPenDown （１：ペンダウン）としたとき、
１）Shk ∩PenDown ＝１のときペンダウン
２）Shk ∩( ／PenDown ）＝１のときプロキシミティー
３）Shk ＝０のとき指示具存在せず
の判定を行うことを特徴とする請求項６記載の座標入力装置。
【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、文字や図形等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。
【背景技術】
【０００２】
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、又は製品化されており、特殊な器具等を用いないで画面上でＰＣ等の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００３】
方式としては、抵抗膜を用いたもの、又、超音波を用いたもの等、様々なものがあるが、光を用いたものとして特許文献１等に見られるように、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等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。
【０００４】
又、特許文献２や特許文献３等にあるように、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
これらの装置において、例えば特許文献１では、微分等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、又、特許文献２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。
【０００５】
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ことで、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。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，５０７，５５７号公報
【特許文献２】特開２０００−０１０５６７１号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７２６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般にタッチパネルにおいては、その簡便さを生かすために、指又は電子機能の無いペン形状の遮光部材で指し示して使用することを想定しているものが多いが、デジタイザーとして用いる場合、ペンアップダウンを知らせる機能、指示具のスイッチ情報等を知らせる機能が必要であるが、現状、タッチパネルにおける前記機能としては、指示具を入力面に突き当てたときにその遮光状態が変化するような機械的な手段を具える程度であり、これではデジタイザーとして用いる場合、機能性能がが不十分である。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、指示具の状態を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現することができる座標入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、入力領域の任意の位置を所定の指示具にて座標入力する装置において、前記指示具の状態（電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等）を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現するものである。
【００１０】
本発明では、本体側から指示具に向けて電磁波又は電磁界を送り、これを基に指示具側で充電して得られる電源を基に、指示具から本体に向けて指示具の状態（電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等）を本体側に電磁波又は電磁界で送信するというものである。
【００１１】
又、特に本発明では、大型プロジェクター用のタッチパネル等の入力エリアが比較的大きいものを想定しているが、この場合、前記充電のための電磁波又は電磁界の強度が指示具側で十分得られないことがあり、そのために充電時間を長くし、結果として指示具からの送信周期を長くせざるを得ない、即ちサンプリング周波数を小さくせざるを得ないことが考えられるが、本発明ではこの点に関する解決策をも提案している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、指示具と入力エリアと本体部からなる座標入力装置で、該入力領域周辺部に２つ以上の発光部と２つ以上の受光部を備え、複数の発光部から発する該入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置のように、従来、指示具の状態を本体側送受信ユニットに送る機能の無かった座標入力装置において、指示具に所定の構成のトランスポンダー群を備え、本体側送受信ユニットにこれに対応する機能を持たせたとき前記座標入力装置でとくに大画面に伴い入力エリアが大きいときに電池レスで、尚且つサンプリング周波数を落とすことなく、指示具の状態を指示具から本体側に送信することができる。
【００１３】
詳しくは、前記指示具は、トランスポンダーをＮ個（Ｎは２以上の整数）備え、該トランスポンダー群はそれぞれ異なった周波数に設定された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号ないし該本体からの信号の１回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、該本体部は前記指示具内トランスポンダーの同調周波数に周波数の一致した電磁波ないし電磁界を一定のタイミングで順番に送信し、該Ｎ個のトランスポンダーから順番に送られる応答信号を合成した、合成応答信号を生成し該合成応答信号から指示具の状態を表す信号を検出することにより電池レスで、尚且つサンプリング周波数を落とすことなく、指示具の状態を指示具から本体側に送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜本発明の概要＞
本発明は、所謂ＲＦＩＤシステム等で用いられる、電池レスのトランスポンダーとリーダーとのデータのやり取りなどに用いられる方法を、座標入力装置に導入するものである。
【００１５】
本発明における指示具は、上記ＲＦＩＤにおいてはトランスポンダーに相当し本体部（詳しくは本体側送受信ユニット）は上記リーダーに相当する。
【００１６】
特に、本発明では、前記データのやり取りに、指示具の状態判別を盛り込む手段大画面用のデジタイザー等において、本体側送受信ユニットと指示具との通信距離が大きい場合にサンプリング周波数を落とさずに十分な充電を維持する手段を提案するものである。
【００１７】
一般にリーダーからとトランスポンダーへの充電ないし、データのやり取りには主として次の２つの方法がある。
【００１８】
１）シーケンシャル方式
２）全二重通信方式
１），２）のトランスポンダーの概略構成をそれぞれ図１６（ａ），（ｂ）に示す。
【００１９】
１）の場合、リーダからの送信ないし充電とトランスポンダーからの応答は交互になされ、図１７に示すように、先ず、リーダーからトランスポンダーに充電兼送信用の電磁波ないし電磁界が送られる、リーダとトランスポンダーの距離を考慮しての所定の時間経過後、充電送信は完了する、次に、トランスポンダーは、充電された電荷をリーダーに向けて送信（応答）を行う。トランスポンダーは所定の応答の後、残った電荷を放電し、再び同じシーケンスを繰り返す。
【００２０】
２）の場合は、リーダー側からトランスポンダーには常に送信充電がなされる。トランスポンダー側は、リーダからの信号を受けつつ同調回路に並列に接続された負荷（抵抗負荷）を所定の周波数で制御する等してリーダー側からの信号に周波数変調を掛け、あたかも反射するがごとくリーダー側に返信（応答）する。
【００２１】
このとき、リーダーからの信号の周波数をＦｈ１、トランスポンダー側での変調信号の周波数をＦｈ２とすると、リーダー側が受信する応答信号の周波数はＦｈ１±Ｆｈ２である。
【００２２】
ここで、１）の場合、トランスポンダーとリーダーとの間の距離が長い場合或は電磁結合が弱い場合には、充電時間を長くすることにより十分な充電を行い通信を維持することができる。これに対して２）の場合は常時充電なので、リーダーから送信される電磁波ないし電磁界を強くする以外にない。但し、ここには電波法による規制というものがあるため、むやみに送信電磁波ない電磁界を強くすることはできず、結果的に、長い距離或は弱い電磁結合における使用には限度がある。
【００２３】
本発明は、ここで説明している１）の方式を用いて充電時間を長くし、且つ、サンプリング周波数を低下させないための手段を提案する。
【００２４】
本発明の指示具は、該指示具の状態を本体に通信する手段として前記トランスポンダーを備える。又、特にペンアップダウンを通知する手段として前記トランスポンダーの応答機能成立、不成立の状態切り替えを用いる。
【００２５】
具体的には、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、トランスポンダーのアンテナないし同調回路のループを同調機能成立、不成立で前記ペンアップダウンの切り替えを行う。前記同調機能成立のとき、本体側送受信ユニットから概トランスポンダーの存在があると認知され、前記同調機能不成立のとき、本体側送受信ユニットからトランスポンダーの存在がないと認知される、これによって本体側送受信ユニットでペンアップダウンを判定する。
【００２６】
このようにして、実際に指示具が物理的に存在するしないとは別に、本体側送受信ユニットからトランスポンダーとして見える見えないによってペンアップダウンを判別するとも言える。
【００２７】
前記同調機能の成立、不成立はの切り替えは例えば、
１）図１８（ａ）に示すように、同調ループ自体をカットする
２）図１８（ｂ）のように同調周波数をずらす
３）図１８（ｃ）のように同調ループの損失を大きくする
等の方法がある。
【００２８】
＜トランスポンダーＮ個順次動作＞
本発明においては、比較的大きい画像表示装置における座標入力装置をも対象としている。
【００２９】
このような場合、本体側送受信ユニットと指示具（トランスポンダー）の距離は通常のタブレットないし非接触のカードＩＤ判別装置等に比べて長くなり、１ｍ〜２ｍの距離に至ることも考えられる。この場合、本体送受信ユニットから指示具上のトランスポンダーに十分な充電を行うためには、充電時間を長く設定しなければならない。然るに、本発明は座標入力装置であり、例えば毎秒数十点のサンプリング速度は必要で、シーケンスを長くすること、即ち充電時間を単純に長くすることはできない。
【００３０】
そこで、本発明においては、指示具内に複数（Ｎ個）のトランスポンダーを備える構成とし、これを本体側送受信ユニットから等時間間隔で順番に動作するよう制御する。このようにして、シーケンスを長くすることなしに個別の充電時間を長くするというものである。
【００３１】
実際にＮ＝３の場合を例に説明する。図１９（ａ），（ｂ）にこれを示す。
【００３２】
指示具側にはそれぞれ同調周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に同調設定されたトランスポンダーを備える。本体側送受信ユニットは、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の信号を１／３周期ずつずらしてトランスポンダーに送信する。これにより指示具上の３個のトランスポンダーは順番に動作し、実質的に３倍のサンプリング周波数を実現できる。
【００３３】
又逆に、全体のシーケンスを３倍に延ばせば、サンプリング周波数は維持したまま、充電時間を３倍にすることが可能となる。この様子を、図２３のタイミングチャートに示す。
【００３４】
図２３に示すように、本体側送受信ユニットからＦ１，Ｆ２，Ｆ３を１／３周期ずつずらして送信することにより、指示具から本体側送受信ユニットに帰ってくる応答信号は元の単独の場合の周期Ｔ０が（1 ／３）Ｔ０となる。
【００３５】
＜トランスポンダーＮ個順次動作の改良＞
次に、上記トランスポンダーＮ個順次動作の改良について説明する。
【００３６】
図２３にで示すように、本体側送受信ユニットから信号［Ｆ１］を送信すると、SW_Aが（Ｈ）である期間、指示具からの応答信号（Resp_1A ）がＴ０の周期で送られる。同様に、本体側送受信ユニットから信号［Ｆ２］に対してSW_Aが（Ｈ）である期間、指示具からの応答信号（Resp_2A ）がＴ０の周期で送られ、同様に、本体側送受信ユニットから信号［Ｆ３］に対してSW_Aが（Ｈ）である期間、指示具からの応答信号（Resp_3A ）がＴ０の周期で送らる。
【００３７】
ここで、［Ｆ１］，［Ｆ２］，［Ｆ３］は1 ／３周期ずらして送信されるので、上記Resp_1A ，Resp_2A ，Resp_3A はそれぞれ１／３周期ずつずれることとなり、結果としてこれらの和信号（Rsep_A＝Resp_1A+Resp_2A+Resp_3A
）は（1 ／３）Ｔ０の周期となり、このRsep_Aの有無を示す判別信号[Re_SW_A] は図２３に示す通りのタイミングとなる。
【００３８】
しかしながら、ＳＷ１の立ち上がりに対する、[Re_SW_A]
の立ち上がりはＴ０以上の遅延を生じ、ＳＷ１の立ち下がりに対する、[Re_SW_A] の立ち下がりは（1 ／３）Ｔ０以内の遅延である。このように立ち上がりの遅延が大きいのはＳＷ１がＬの期間、トランスポンダーの何れもが充電されておらず、ＳＷ1 の立ち上がりから、一発目のResp_aが送信されるまでには最低一周期分（Ｔ０）の充電時間が必要であるからである。
【００３９】
一方、立下りに関してはＳＷ１がＯＦＦになると、直後のResp_aが途切れることにより（１／３）Ｔ０以内にその判別が可能である。即ち、本方式はこのままではSW_Aの立ち上がりは元の周期Ｔ０以上遅れて検知され、ＳＷ１の立下りは（１／３）Ｔ０以内に検知されるということである。
【００４０】
このような事実に鑑み、本発明においては、図２０に示すように、SW_Aが“Ｈ”側のとき片側のトランスポンダーａの同調回路が成立し、SW_Aが“Ｌ”側のとき、もう片側のトランスポンダーｂの同調回路が成立するようなペア構成とした。
【００４１】
前記トランスポンダーのペアａ，ｂは、同一同調周波数で動作し、この組み合わせがＮ個（以下、Ｎ＝３で説明する）存在し、それぞれペアごとにＦ１，Ｆ２，Ｆ３で本体側送受信ユニットから（１／３）Ｔ０ずつずらして順番に制御される。
【００４２】
＜トランスポンダーａ、ｂの組み合わせ動作に関する説明＞
以下、トランスポンダーａ，ｂの組み合わせ動作に関して説明する。
【００４３】
ここで再度、図２３のタイミングチャートについて説明する。
【００４４】
図２３は、図１９（Ｎ＝３で、ａ，ｂペアの組み合わせではない場合のトランスポンダー構成）の動作を示す。
【００４５】
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３はリーダー側から１／３周期ずつずらして送られる信号である。これによって、各トランスポンダーの応答Resp_1A ,Resp_2A, Resp_3A は、（１/ ３）周期ずつずれるように制御される。本体側送受信ユニットでは、本体側送受信ユニットではResp_1A,Resp_2A,Resp_3A を復調した後、Rsep_A＝Resp_1A+Resp_2A+Resp_3A
を生成し、該Rsep_Aが所定のピッチで存在するか否かのを示す信号Re_SW_A を生成する。
【００４６】
Re_SW_A は指示具側のスイッチ信号SW_Aを本体側送受信ユニットで受信し復元したものに相当する。
【００４７】
図２３に示すように、Re_SW_A はSW_Aに対して、フロント側（立ち上がり側）では比較的大きい遅れDL_front_Aを生じ、エンド側（立下り側）では比較的小さい遅れDL_end_Aだけ遅れを生じる。
【００４８】
DL_front_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊（３+ α1 ）    …（１−１）
DL_end_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊α2              …（１−２）
（但し、 0≦α1 ＜１、0 ≦α2 ＜１）
このように、図１９のようなａ，ｂペアの組み合わせを持たないトランスポンダー構成の場合、複数を順次動作させてもＳＷのエンド側のタイミングは早くなるが、フロント側のタイミングは複数順次動作させない場合と同じとなり、サンプリング周波数アップの効果は小さい。
【００４９】
以上のような理由により、本発明においては図２０に示すような構成、即ち、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをＮ組備え、且つ、該Ｎ組は、ペアごとに異なったそれぞれ同一の同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該Ｎ組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該Ｎ組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該Ｎ個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するという構成である。
【００５０】
ここで、図２０の構成は同調ループ自体をカットするＳＷとしたが、図１８（ｂ）のように同調周波数をずらす、図１８（ｃ）のように同調ループの損失を大きくする等、切り替えを互いに逆方向に切り替える連動ＳＷによって成しても、「選択されるどちらか一方の同調回路が成立し他方が成立しないような関係のトランスポンダーのペア」は構成できる。
【００５１】
次に、図２０に示すトランスポンダー構成の動作に関して図２４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００５２】
SW_Aが“１”側のときにＨ、“０”側のときにＬとなる信号をSW_A
その反対に
SW_Aが“１”側のときにL 、“０”側のときにH となる信号をSW_B（＝／SW_A）
とする。
【００５３】
SW_AからResp_A、Re_SW_A が生成される過程は図２３のタイミングチャートと同じである。又、同様にSW_BからResp_B、Re_SW_B が生成される過程も図２３のタイミングチャートと同じである。
【００５４】
本構成においては、新たにRe_SW_A 、Re_SW_B から図２４のようにRe_SW_ABを生成する。Re_SW_ABは、SW_Aを本体側送受信ユニットで復元した信号に相当する。Re_SW_ABは、図２４に示すように、Re_SW_B
の立ち下がりで立ち上がり、Re_SW_A の立ち下りで立ち下がる信号である。
【００５５】
結果としてRe_SW_ABは、その立ち上がりにおいて、SW_Aの立ち上がりよりDL_end_Bだけ遅れ、その立ち下がりにおいて、SW_Aの立ち上がりよりDL_end_Aだけ遅れる。
【００５６】
ここで、DL_end_A、DL_end_Bはそれぞれ
DL_end_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊α1         …（２−１）
DL_end_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊α2         …（２−２）
（但し  0 ≦α1 ＜1 、0 ≦α2 ＜1   ）
であり、これは前記Ｎ組順次動作の効果が十分発揮されている遅延量であると言える。
【００５７】
以上のように、本発明では、指示具に、本体側送受信ユニットより電磁波ないし電磁界を送ることによってこれを充電して電力を蓄え、該充電された電力によって指示具の状態を本体側送受信ユニットに返信する機能を持ったトランスポンダーを指示具内に備え、更に、該トランスポンダーの構成として選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをＮ組備え、且つ、該Ｎ組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該Ｎ組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該Ｎ組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該Ｎ個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するようにすることにより、座標入力装置の指示具上スイッチ信号を本体側送受信ユニットに送信する機能を大画面、大型入力エリアにおいて、且つ、電池無しで、サンプリング周波数を落とすことなく実現することを可能とするものである。
【００５８】
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。
【００５９】
＜実施の形態１＞
図２０は本発明を最もよく表す図である。
【００６０】
本実施の形態は、本発明を遮光式タッチパネルに応用したものである。本実施の形態に係る座標入力装置の概略構成について図１を用いて説明する。
【００６１】
図１中、１Ｌ，１Ｒは座標検出用投光手段及び座標検出用受光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１Ｌ，１Ｒは、制御・座標演算を行う制御・座標演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・座標演算ユニット２から受け取ると共に、検出した信号を制御・座標演算ユニット２に送信する。３は図２に示す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１Ｌ，１Ｒに向けて再帰反射する。
【００６２】
反射された光は、座標センサーユニットに備えられた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１Ｌ，１Ｒ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２に送られる。
【００６３】
１００は本体側送受信ユニット、１０１は送受信同調回路１、１０２は送受信同調回路２、１０３は送受信同調回路３である。ユニットは時系列信号検出用であり、該ユニットは送受信同調回路１０１，１０２，１０３を通じて指示具に対して電磁波ないし電磁界を送ることにより、電池レスの指示具を充電且つ制御し、該指示具より前記充電した電力を基に送られる応答信号を、受信し指示具上のスイッチ信号を復元する機能を備える。
【００６４】
ここで、応答信号とは、指示具をペンとして用いる場合のペンアップダウン判定情報、指示具上のスイッチの情報等である。
【００６５】
５は入力領域であり、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置の表示画面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。
【００６６】
このような構成において、入力領域に指等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。
【００６７】
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、入力支持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。算出された角度及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し、表示装置に接続されているＰＣ等に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して座標値及び指示具の状態を示す情報（ペンアップダウンの判定信号、マウスの第１及び第２の制御ボタンの信号等）を表示装置に接続されているＰＣ等に、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ等のインタフェースを経由して送信する。
【００６８】
このようにして、所定の指示具によって画面上に線を描画したり、アイコンの操作する等のＰＣの操作が可能になる。
【００６９】
本発明は、特に前記指示具の状態を示す情報等の送受信方法に関するものである。
【００７０】
以降、各部分毎に詳細説明を行う。
【００７１】
＜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。
【００７２】
図３（ａ）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は座標検出用の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、図３（ｂ）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４に対して光が投光されるようになっている。
【００７３】
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。
【００７４】
検出手段は、１次元のラインＣＣＤ４１及び集光光学系としてのレンズ４２，４３及び入射光の入射方向を制限する絞り４４、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からなっている。
【００７５】
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。
【００７６】
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座標センサユニット１としたときの構成である。
【００７７】
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良い。
【００７８】
＜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。
【００７９】
図６に示すように、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°を超える当たりから得られる反射光量が減少し、遮蔽物があった場合にその変化が充分に取れないことになる。
【００８０】
反射光量は、光量分布（照明強度及び距離）、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。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、反射分布が均一でない場合には、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。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ことができる。
【００８１】
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。このようにすることで、角度特性を改善することができる。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良く、又、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。
（指示具について）
本発明における指示具は、図１３に示すようにおよそペン形状をしている。ペンの先端とペンの前方よりの部分にスイッチがついている。
【００８２】
本発明にいては、既に述べたように、指示具内に所謂トランスポンダーを備え、電池レスで本体側送受信ユニットに電磁波ないし電波で指示具上のスイッチ信号を送信する機能を持つ。
【００８３】
本発明で想定する前記トランスポンダーは図１６（ａ）に示すような構成をしている。以下、同図を基に該トランスポンダーの構成について説明する。
【００８４】
トランスポンダーは、本体側送受信ユニットから送られる電磁波ないし電磁界をコイルないしアンテナ及び共振用コンデンサから成る同調回路で受信し、該受信信号を整流、平滑化することにより電源用の電力の充電を行う。一方、該同調回路で受信する信号に重畳される信号を復調して本体側送受信ユニットから送られる制御信号を復元する。
【００８５】
更に、前記充電が所定のレベルに達するに至って、本体側送受信ユニットより所定の制御信号が来た時点で前記充電を停止し、前記同調回路を通じて本体側送受信ユニットに向けて応答信号を発振する。応答信号の中身は、指示具上のスイッチ信号である。
【００８６】
指示具内のトランスポンダーの構成は、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをＮ組備え、且つ、該Ｎ組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該Ｎ組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該Ｎ組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該Ｎ個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するような構成である。
【００８７】
このような構成にすれば、前記、各トランスポンダーペアに対する充電時間を維持したままサンプリング周期をＮ倍にする、或はサンプリング周期を一定にしたまま前記充電時間をＮ倍にすることが可能となる。本実施の形態では、Ｎ＝３である。
（本体側送受信ユニットについて）
図２２に基づいて本体側送受信ユニットについて説明する。
【００８８】
本体側送受信ユニット送受信ユニットは、送信信号Ｆｉ（ｉ＝1 〜Ｎ）ごとの変調回路、復調回路、送受信回路、アンテナ、制御回路、スイッチ信号復元回路から成る。
【００８９】
送信信号Ｆｉ（ｉ＝1 〜Ｎ）のＮ系統設けたのは、指示具上のＮ個のトランスポンダーを順次動作させて、サンプリング周波数を単一のときに比較してＮ倍にするためである。本実施の形態では、指示具側のトランスポンダのペアの数に対応してＮ＝３、即ち、送信信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の３系統である。即ち、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ごとの変調回路、復調回路、送受信回路、アンテナ、制御回路、スイッチ信号復元回路から成る。
【００９０】
Ｎ＝３とすることにより、指示具上の３個のトランスポンダーを順次動作させて、サンプリング周波数を単一のときに比較して３倍にする、若しくは、サンプリング周波数を単一の場合と同じにしてトランスポンダー充電時間を３倍にする。
【００９１】
図２２に示すように、先ず本体側送受信ユニットの制御回路より変調回路１，２，３にＦ１，Ｆ２，Ｆ３を送信するための制御信号（発振タイミング重畳信号）を送る。更に、変調回路１，２，３から送信信号がＦ１，Ｆ２，Ｆ３の各送受信回路に送られ、指示具に向けて電磁波ないし電磁界として送信される。各送受信回路は、それぞれＦ１，Ｆ２，Ｆ３に同調されている。
【００９２】
又、各送信信号は、図２３の［Ｆ１］，［Ｆ２］，［Ｆ３］に示されるように、１／３周期、即ち（１／３）Ｔ０ずつタイミングをずらして送信される。このタイミングは全て制御回路からの指令による。
【００９３】
次に、各送信回路はそれぞれ送信信号を送信し終えると、直ちに受信状態に入る。これは、送信信号それぞれの終了が即ち各トランスポンダーに対する応答開始指令になるからである、  
このようにして例えばＦ1 送受信回路は、［Ｆ1 ］信号を送信した直後、指示具内トランスポンダー1 ａ，1 ｂより送られるResp_1A Resp_1B を受信し、これを復調回路１に送ることにより、Resp_1A ,Resp_1Bを復元する。これら一連の動作はＦ１，Ｆ２，Ｆ３とも同じであり、タイミングが（１／３）Ｔ０ずつシフトするだけである。
【００９４】
スイッチ信号復元回路は、このようにして得られたResp_1A
、Resp_1B 、Resp_2A 、Resp_2B 、Resp_2A 、Resp_2B からスイッチ信号、即ちSW_Aを復元した信号Re_SW_AB信号を作成し、指示具スイッチ信号として制御回路に送り、更に制御回路から本体、即ち座標入力装置に送られる。
（スイッチ信号における信号処理手順）
スイッチ信号復元回路における信号の処理手順について説明する。
【００９５】
スイッチ信号復元回路は、指示具から送信されるところのResp_1A 、Resp_2A 、Resp_3A 、Resp_1B 、Resp_2B 、Resp_3B と座標検出系から得られる遮光有り無し信号（Shk ）とからペンアップダウン信号（Pen_Down）、プロキシミティー判定信号（Proximity ）を生成する機能を有する。
【００９６】
Resp_1A 、Resp_2A 、Resp_3A 、Resp_1B 、Resp_2B 、Resp_3B を基に指示具上のスイッチ信号（SW_A）を復元した信号（Re_SW_AB）を求める方法は既に説明した通りであり、図２４にその全容が示されている。
【００９７】
ここでは、その途中の信号Re_SW_A 、Re_SW_B 、遮光有り無し信号（Shk ）からペンアップダウン信号（Pen_Down）、プロキシミティー判定信号（Proximity ）を生成する方法を説明する（図２１’ａ），（ｂ）参照）。
【００９８】
本実施の形態は、遮光式タッチパネルである。従って、本発明の主題の１つであるペンアップダウンの検出とともに、遮光の有る無しの情報も加えて指示具の状態を判別するのが有効なやり方である。
【００９９】
図２１（ａ）に示すように、指示具の状態を４つの状態に分けて考える。
【０１００】
状態１は指示具からの電磁信号の応答がなく、遮光もない状態、状態２は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光がない状態、状態３は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光もあって、ペンアップの状態、状態４は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光もあって、ペンダウンの状態である。ここで、状態３は所謂プロキシミティーの状態である。
【０１０１】
又、電磁信号の広がる範囲は遮光有効領域のスクリーンに対する垂直方向高さよりも広いと考えられるので、電磁信号の応答がなく、遮光信号のみ存在するという状態はあり得ないと判断できる。
【０１０２】
Re_SW_A 、Re_SW_B はおよそ状態説明図の通りの信号となるが、図２４に示すように、何れも立ち上がりは、
DL_front_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊（３+ α1 ）
立下りは
DL_end_A＝（１/ ３）Ｔ0 ＊α2 
だけ遅れる、
前者に比べて後者は十分小さい遅れ量であることは前述した通りである。従って、状態遷移の情報としては常にどちらかの立下りを用いるのが良い。
【０１０３】
ここで、状態説明図（図２１（ａ））の中で１，４，６示す遷移は、DL_end_A  の遅延であり、２，３，５DL_front_Aの遅延である。本発明では、遷移のタイミングは論理の立ち下がり（エンド側）を使うという意味で１，４のみを用いる。又、状態１と状態２間の遷移は、遮光有り無しのShk ＝“L ”によりマスキングされ、何れに遷移していても、ペン無しと判定される。これらの結果得られる状態を図２１（ａ）（表）の最下行に示す。図２１（ａ）に示す状態説明図を真理値表として表現したものが図２１（ｂ）である。
【０１０４】
このようにすることにより、Ｎ分の１の周期で指示具上のスイッチを本体側送受信ユニットで検知することができ、更にそのときの遮光有り無し信号と合わせて判断することによりＮ分の１の周期で指示具の状態信号（Pen_Down信号、Proximity 信号）を検知することができる。
【０１０５】
＜制御・座標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の出力信号及び座標検知用ＬＥＤの駆動信号がやり取りされている。
【０１０６】
図７は制御・演算ユニット及び本体側送受信ユニットのブロック図である。
【０１０７】
ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等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等を行っている。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との同期を取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。
【０１０８】
座標検知用ＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３から座標検知用ＬＥＤ駆動回路８４Ｌ，８４Ｒを経てセンサユニットの座標検知用赤外ＬＥＤに供給されている。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Ａ／Ｄ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。変換されたデジタル値は、メモリ８２に記憶され、角度計算に用いられる。計算された角度から座標値が求められ、外部ＰＣ等にシリアルインタフェース８８等を介して出力される。
【０１０９】
一方、演算制御回路８３から本体側送受信ユニットへは指示具に送信する制御信号、そのときの遮光有り無しを示す信号等が送られ、本体側送受信ユニットから演算制御回路へは、指示具の状態を表す信号（ペンアップダウン信号、スイッチ信号）等が送られ、これらの信号は、上記座標演算結果と共に外部ＰＣ等にシリアルインタフェース８８等を介して出力される。
【０１１０】
＜光量分布検出の説明＞
図１４は全体のタイミングチャートである。
【０１１１】
座標本体側は、Ｆ１（ないしＦ２，Ｆ３）の送信を行ったところで所定の時間を見計らって座標検出系のタイミングシーケンスをスタートさせる。これが図１４に破線で示すタイミングであり、座標検出系はここから所定のタイミングシーケンスで動作する。
【０１１２】
一方、指示具状態検知系は前記座標検出系のタイミングシーケンスをスタートさせるタイミング後、座標検出系とは独立して、指示具状態の検知（指示具スイッチ情報、ペンアップダウン信号の検出）の処理をするのが図１４中の時系列データ処理１である。座標系のタイミングシーケンスは、Ｆ１（ないしＦ２，Ｆ３）の送信を行ったところで所定の時間を見計らって開始する。
【０１１３】
先ず、ＣＣＤをＬＲ共にクリアーする。これは時系列情報信号の赤外線がよってＣＣＤに飛び込んだ可能性がある電荷を消去するためである。次に、CCD_L を露光させ、この期間中に座標検知用LED_L を点灯する。引き続き同様にCCD_R
を露光させ、この期間中に座標検知用LED_R を点灯する。その後、ＬＲ同時にＣＣＤの内部電荷を転送し、Ａ／Ｄコンバーターを介してＣＰＵに読み込む。このデータを基に座標演算と外部ＰＣとの通信を行えば１回の座標及び時系列情報信号のサンプルは終了である。本実施の形態においては、図１４に示すように、この１回のサンプリング周期がおよそ１０ｍｓである。従って、毎秒約１００点のサンプリングを行うことができる。このスピードは通常の座標入力装置として十分なスピードである（この周期は、Ｎ＝３とすることによって成り立っている）。
【０１１４】
次に、ＣＣＤから読み出される信号データ列を基に座標を算出する手順について説明する。
【０１１５】
左右のＣＣＤのから読み出される信号は、遮光による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。勿論、このような分布がどのシステムでも必ず得られる訳ではなく、再帰反射シートの特性やＬＥＤの特性、画像表示スクリーン面の反射、反射面の変形、計時変化（反射面の汚れ等）によって、分布は変化する。
【０１１６】
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。つまり、反射光の無い状態では、得られるレベルがＢ付近になり、反射光量が増えるほどＢからＡのレベルの方向になっている。このようにＣＣＤから出力されたデータは、逐次ＡＤ変換されてＣＰＵにデジタルデータとして取り込まれる。
【０１１７】
図９は指等で入力を行った、つまり、反射光を遮った場合の出力の例である。Ｃの部分が指等で反射光が遮られたためその部分のみ、光量が低下している。検出は、この光量分布の変化から遮光位置を求めることによって行う。
【０１１８】
具体的には、図１０のような入力の無い（遮光の無い）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９のような変化があるか無いかを初期状態との差分によって検出し、変化があったと判断した場合のみ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。
【０１１９】
以降、一方のセンサーユニット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。
【０１２０】
以下説明のために、片側のセンサーを例に下記のように定義する。
【０１２１】
ラインセンサーの有効画素数をＮc とし、画素番号に伴って分布する物理量を要素ｉ( ｉ＝１~ Ｎc)の行列で以下のように表現する。
【０１２２】
Blind_data［ｉ］：投光手段が照明しないときにラインセンサーで得られる光の強度分布
Ref_data_abs［ｉ］：投光手段が照明し、且つ、遮光無し（指示具や指による入力無し）のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
CCD_data_abs［ｉ］：投光手段が照明し、且つ、遮光あり（指示具や指による入力あり）のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
又、Ref_data_abs［ｉ］、CCD_data_abs［ｉ］からBlind_data［ｉ］を差し引いたものを、
Ref_data［ｉ］＝Ref_data_abs［ｉ］−  Blind_data［ｉ］      式１−１
CCD_data［ｉ］＝CCD_data_abs［ｉ］−Blind_data［ｉ］        式１−２
又、Ref_data［ｉ］に対する CCD_data[ｉ] の比率
Norm_dat［ｉ］  ＝  CCD_data［ｉ］／Ref_data［ｉ］          式１−３
Vth_sh：遮光有り無し判定の閾値                                式１−４
Vth_posi：遮光位置演算のための閾値                            式１−５
と定義する。
【０１２３】
電源投入時、入力の無い状態で、先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［ｉ］としてメモリに記憶する。これは、ＣＣＤの感度のばらつき等を評価するデータとなり、図８のＢのレベル付近のデータ（破線）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用いられる。
【０１２４】
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８の実線で表されたデータであり、Ref_data_abs[Nc]とする。
【０１２５】
ここで、ＣＣＤの感度むらやばらつきを補正するために、
Ref_data［ｉ］＝Ref_data_abs［ｉ］− Blind_data[ｉ]     …  式２−１
を計算する。
【０１２６】
これで基本的な初期設定は終わり、通常のサンプリングループが開始される。通常のサンプリングでは、先ず、CCD_data_abs[Nc]を測定する。
【０１２７】
次に、ＣＣＤの感度むらやばらつきを補正するために、式２−１と同様に、
CCD_data [ｉ] ＝CCD_data_abs［ｉ］− Blind_data[ｉ]     …  式２−２
の計算を行う。
【０１２８】
次に、純粋に遮光の状態を表現する物理量として、
Norm_data[ｉ] ＝CCD_data［ｉ］／Ref_data［ｉ］      …  式２−３
を計算する。
【０１２９】
以下、このNorm_data[ｉ] を基に、遮光深さの算出、該遮光深さから、遮光の有り無しを判定し遮光ありの場合は、遮光位置の算出を行う（本体側送受信ユニットに送る信号としてＳｈｋ＝“１”とする）。更に、２つのラインセンサーごとに得られる遮光位置から、ＸＹ座標を計算する。
【０１３０】
ここで、該遮光深さから遮光の有り無しを判定するに当たっては、Norm_data[ｉ] に対して所定の閾値Ｖth_sh （０〜１の間、通常０．２〜０．３程度）を設定し前記閾値Ｖth_sh を超える画素が所定の数以上の場合、遮光あり、即ち入力ありと判断する。
【０１３１】
又、以上のように、常に絶対強度分布から照明なしの場合の強度分布を差し引きことによりＣＣＤの感度むらＣＣＤのばらつき等の影響を回避することができ、又、常に遮光無しの場合の強度分布をリファレンスとして遮光ありの場合の強度分布を規格化して計算することにより、照明側の輝度分布の変動、反射部材等の光学系の変動に影響されることなく、遮光深さ、遮光位置を求めることができる。
【０１３２】
次に、Norm_data[ｉ] から実際に遮光位置を算出する方法を説明する。
【０１３３】
このデータに対して、閾値Vth_posi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（  ち、データ列の中央画素番号Ｎp を求める）。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。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 ）の値を求める方が都合が良い。
【０１３４】
画素番号から、tan θへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。実測により所定のデータを求め、このデータに対して近似式を作り、その近似式を用いて画素番号、tan θ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等は計算能力及び要求精度等を鑑みて決定すれば良い。  えば、５次多項式を用いる場合には係数が６個必要になるので、出荷時等にこのデータを不揮発性メモリー等に記憶しておけば良い。
【０１３５】
今、５次多項式の係数をＬ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ０としたとき、
tan θは、
tan θ＝ (L5 *Npr + L4) *Npr+L3)*Npr
L2)*Npr+L1)*Npr+L0  …（７）
であらわすことができる。
【０１３６】
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。勿論、上記例ではtan θを求めているが、角度そのものを求め、その後tan θを求めても構わない。
【０１３７】
＜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。
【０１３８】
図１１が画面座標との位置関係を示す図である。
【０１３９】
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で表されている。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。
【０１４０】
それぞれの角度をθL ，θR として、それぞれtan θL,tan θR を上記多項式を用いて算出する。
【０１４１】
このとき点Ｐのｘ，ｙ座標は
ｘ＝ Ds * (tanθL+tan θR)／(1+(tan θL*tan θR) )        …（８）
ｙ＝-Ds*(tanθR_tan θL_(2*tanθL*tan θR))/(1+(tan θL*tan θR))+P0Y …（９）
で計算される。
【０１４２】
図１２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。
【０１４３】
Ｓ１０１で電源投入されると、演算制御回路等のポート設定、タイマ設定等の様々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等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。
【０１４４】
Ｓ１０５は所定回数繰り返すための判断文である。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。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。
【０１４５】
これともう１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。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。
【０１４６】
Ｓ１０９で指示具への制御信号ないし充電信号Ｆ１（又はＦ２，Ｆ３）を送信する。Ｓ１０９以降が、座標の検出、指示具の状態の検出、ＰＣ等への結果の送信という一連の通常動作となる。通常時は１サイクル修了後再びＳ１０９に至る。Ｓ１１０でＣＣＤで得られる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。Ｓ１１２で遮光領域が有りと判定されると、Ｓ１１２で式（２）の処理により比を計算する。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、（４），（５），（６）式で中心を計算する。
【０１４７】
Ｓ１１３では遮光の有り無しを光量分布から検出する。Ｓ１１４で得られた中心値から近似多項式よりtan θを計算し（Ｓ１１５）、左右のセンサユニットでのtan θ値からｘ，ｙ座標を（８），（９）式を用いて算出する。
【０１４８】
一方、Ｓ１１０0 〜Ｓ１１５と同時並行的に本体側送受信ユニットでは指示具内のトランスポンダーからの電磁波ないし電磁界による応答信号を受信し指示具の状態を示す信号（PenDown 、Proximity ）を生成する。Ｓ１１６では上記座標演算結果と上記指示具の状態を示す信号（PenDown 、Proximity ）をＰＣ等に送信する。通常動作ではこの後、Ｓ１０９に戻り、終了時にはＳ１１７に進んで終了する。
【０１４９】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、タッチパネルのもう１つの方式に適用するものである。即ち、所定の入力領域の周辺部の互いに向かい合う辺に直線状に、それぞれ相対して並ぶ第１及び第２の発光素子群と第１の受光素子群及び第２の発光素子群と第２の受光素子群から成る座標入力装置に応用したものである。
【０１５０】
Ｘ方向の遮光位置はＸ方向に並ぶ第１のライン状の受光素子群で検知される光強度分布から算出され、Ｙ方向の遮光位置はＸ方向に並ぶ第２のライン状の受光素子群で検知される光強度分布から算出され、制御演算手段によって該Ｘ方向Ｙ方向の遮光位置から座標が算出される。
【０１５１】
このようなタッチパネルにおいても、既に述べたように、本実施の形態においても指示具内に所謂トランスポンダーを備え、電池レスで本体側送受信ユニットに電磁波ないし電波で指示具上のスイッチ信号を送信する機能を持つ。
【０１５２】
本発明で想定する前記トランスポンダーは、図１６（ａ）に示すような構成を有している。
【０１５３】
以下、同図を基に該トランスポンダーの構成を説明する
該トランスポンダーは、本体側送受信ユニットから送られる電磁波ないし電磁界をコイルないしアンテナ及び共振用コンデンサから成る同調回路で受信し、該受信信号を整流、平滑化することにより電源用の電力の充電を行う。
【０１５４】
一方、同調回路で受信する信号に重畳される信号を復調して本体側送受信ユニットから送られる制御信号を復元する。更に、前記充電が所定のレベルに達するに至って、本体側送受信ユニットより所定の制御信号が来た時点で前記充電を停止し、前記同調回路を通じて本体側送受信ユニットに向けて応答信号を発振する。応答信号の中身は、指示具上のスイッチ信号である。
【０１５５】
指示具上のトランスポンダーの構成は、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをＮ組備え、且つ、該Ｎ組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該Ｎ組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該Ｎ組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該Ｎ個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するような構成である。
【０１５６】
このような構成にすれば、前記、各トランスポンダーペアに対する充電時間を維持したままサンプリング周期をＮ倍にする、或はサンプリング周期を一定にしたまま前記充電時間をＮ倍にすることが可能となる。本実施例はＮ＝３である。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、入力面に指示具や指によって指示して座標を入力する座標入力装置に対して適用可能であって、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むための用途に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の特徴を示す全体図である。
【図２】本発明の再帰反射を説明する図である。
【図３】（ａ）は第１の発光部の構成図、（ｂ）は第１の発光部の構成図である。
【図４】第１の受光ユニット構成図である。
【図５】第１の受光ユニット構成図である。
【図６】第１の受光ユニット光強度分布である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る座標入力装置の構成を示すブロック図である。
【図８】遮光の説明図である。
【図９】遮光の説明図である。
【図１０】遮光の説明図である。
【図１１】座標計算手段の説明図である。
【図１２】本発明に係る座標入力装置の操作手順を示すフローチャートである。
【図１３】指示具の基本形状を示す図である。
【図１４】全体シーケンス図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る座標入力装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】トランスポンダーの説明図である。
【図１７】トランスポンダー動作説明図である。
【図１８】トランスポンダー同調回路のスイッチの説明図である。
【図１９】トランスポンダー複数構成の説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態におけるトランスポンダー構成の説明図である。
【図２１】（ａ）は実施例における状態遷移説明図、（ｂ）は実施例における真理値表である。
【図２２】実施例における本体側送受信ユニットに関する説明図である。
【図２３】トランスポンダーを順次動作させる説明図である。
【図２４】スイッチ信号復元手順の説明図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１Ｌ，１Ｒ  センサユニット
２      制御・座標演算ユニット
３      反射手段
５      入力領域
３１    赤外ＬＥＤ
３２    レンズ
４１    ラインＣＣＤ
４２，４３  レンズ
４４    絞り
４５    赤外フィルター
８２    メモリ
８３    演算制御回路
８８    シリアルインタフェース
１００  本体側送受信ユニット
１０１  送受信同調回路１
１０２  送受信同調回路２
１０３  送受信同調回路３
【図１】
2005242452.tif 000003
【図２】
2005242452.tif 000004
【図３】
2005242452.tif 000005
【図４】
2005242452.tif 000006
【図５】
2005242452.tif 000007
【図６】
2005242452.tif 000008
【図７】
2005242452.tif 000009
【図８】
2005242452.tif 000010
【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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【図２３】
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【図２４】
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