(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットを有し、前記プローブ光が遮蔽された方向を受光強度から検出することにより、前記座標位置を算出する座標入力装置において、
前記受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を備え、
一方の光学ユニットは、他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記一方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、前記他方の光学ユニットは、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記他方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、
前記取付ズレ角度算出手段は、前記他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記一方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記２つの光学ユニットの発光部が同時に発光する場合、前記取付ズレ角度算出手段は、前記一方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、前記他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、前記一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、前記他方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、前記発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、前記２つの光学ユニットが前記座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、前記反射部が前記座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、
前記受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段と、
前記発光部の発光タイミングを交互に点灯・消滅するように制御する発光制御手段と、を備え、
前記取付ズレ角度算出手段は、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出することを特徴とする座標入力装置。
【請求項４】
前記取付ズレ角度算出手段は、前記一方の光学ユニットの発した直接光のうち前記他方の光学ユニットが受光する直接光の受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記取付ズレ角度算出手段は、前記一方の光学ユニットの発した直接光のうち前記反射部で正規反射され前記他方の光学ユニットが受光する正規反射光の受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項６】
矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、前記発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、前記２つの光学ユニットが前記座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、前記反射部が前記座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、
前記受光部で受光した受光強度のうち、前記反射部の角における反射特性の変化に対応する前記受光強度の変化および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を具備することを特徴とする座標入力装置。
【請求項７】
前記反射部は、前記反射部の角の反射部の反射強度を変化可能としたことを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記反射部は、前記光学ユニットに対向する位置の反射部の取付角度を部分的に調整可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記取付ズレ角度を補正して前記座標位置を算出する算出手段を具備することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力装置に関し、特に、座標位置を検出するプローブ光を受発光し、プローブ光が遮蔽された方向を受光強度から検出して座標位置を算出する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の座標入力装置として、装置上に描画された基準点を座標入力棒などで遮蔽することにより光学ユニットの取付ズレ角度を検知し、これにより角度補正を行い座標入力位置を正確に算出する座標入力装置がある。図１６は、従来の座標入力装置の概略構成図である。座標入力装置３００は、座標を入力する座標入力面３０２と、座標入力面３０２に沿って照射光（プローブ光）を発する左側光学ユニット（受発光部）３０３Ｌと、同様に、座標入力面３０２に沿って照射光（プローブ光）を発する右側光学ユニット３０３Ｒと、光学ユニット３０３Ｌまたは光学ユニット３０３Ｒが発した照射光を反射する反射部３０４などとからなる。また、光学ユニット３０３Ｌおよび光学ユニット３０３Ｒは、反射部３０４で反射した照射光を受光し、その強度を検出する。座標入力装置３００は、座標入力面３０２上に接触した入力棒３０１などによる照射光の遮蔽方向を検出して、入力棒３０１の位置（座標入力位置）を計算する。なお、以降において光学ユニット３０３Ｒもしくは光学ユニット３０３Ｌを適宜、光学ユニット３０３と称する。
【０００３】
遮蔽方向は、後述するように、光学ユニット３０３の受光素子上の暗点位置をもとに検出される。図１７は、光学ユニットの取付角度と、座標入力位置を計算する計算角度との関係を表す図である。入力棒３０１などによる照射光の遮蔽方向は、受光素子に直交する方向、すなわち、受光素子基準線からの角度（検出角度）θｄとして測定される。一方、座標入力位置を計算する際に用いられる計算角度θｃは、光学ユニット３０３間を結ぶ直線、すなわち、計算基準線から測定される。したがって、通常θｃとθｄとは一致せず、設計上決定される所定の取付角度θｈを用いてθｃ＝θｄ＋θｈの関係にある。
【０００４】
しかしながら、光学ユニット３０３が取付角度θｈからずれて取り付けられると、正しい計算角度θｃが算出できない。図示したように、取付ズレの角度（取付ズレ角度）をθｚとすると、ずれて取り付けられた光学ユニット３０３が検出した検出角度をθｄ’として、計算角度θｃはθｃ＝θｄ’＋θｚ＋θｈと計算される。
【０００５】
従来では、取付ズレ角度θｚを検出するために、座標入力面３０２に描画された基準点を入力棒３０１で指示することにより、基準点検出角度θｄ０’を測定していた。取付ズレ角度θｚは、基準点検出角度θｄ０’と、設計上決定される所定の基準点検出角度θｄ０との差を求めることにより求めていた（θｚ＝θｄ０−θｄ０’）。特に光学ユニット３０３が着脱可能である座標入力装置の場合には、取付ズレ角度θｚを検出することは重要であった。この様に取付ズレ角度θｚを求めることにより、従来の座標入力装置は、光学ユニットに取付ズレが生じた場合であっても、正しい座標入力点を算出することが可能であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の座標入力装置は以下の問題点があった。従来の座標入力装置は、原理的に、入力棒で指示すべき基準点が座標入力面上に描画されている必要があるため、座標入力面の見やすさを損ねてしまう場合があるという問題点があった。また、取付ズレ角度θｚは正確に座標入力位置を算出するために必要な値である。したがって、その正確性を確保するために、使用される入力棒は、太さ、長さ、表面の低反射性等、各種の条件を満たすものでなくてはならず、結果として、専用の入力棒が必要となり、不便であるという問題点があった。また、実際の基準点の指示に対しては、その挿入角度にも注意を払わなくてはならずユーザの負担が大きく利便性が低いという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、請求項１に記載の座標入力装置は、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットを有し、前記プローブ光が遮蔽された方向を受光強度から検出することにより、前記座標位置を算出する座標入力装置において、前記受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を備え、一方の光学ユニットは、他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記一方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、前記他方の光学ユニットは、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記他方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、前記取付ズレ角度算出手段は、前記他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記一方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を前記他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の座標入力装置は、請求項１に記載の座標入力装置において、前記２つの光学ユニットの発光部が同時に発光する場合、前記取付ズレ角度算出手段は、前記一方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、前記他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、前記一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、前記他方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、前記一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の座標入力装置は、矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、前記発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、前記２つの光学ユニットが前記座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、前記反射部が前記座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、前記受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段と、前記発光部の発光タイミングを交互に点灯・消滅するように制御する発光制御手段と、を備え、前記取付ズレ角度算出手段は、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものである。
【００１１】
また、請求項４に記載の座標入力装置は、請求項３に記載の座標入力装置において、前記取付ズレ角度算出手段が、前記一方の光学ユニットの発した直接光のうち前記他方の光学ユニットが受光する直接光の受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものである。
【００１２】
また、請求項５に記載の座標入力装置は、前記取付ズレ角度算出手段が、前記一方の光学ユニットの発した直接光のうち前記反射部で正規反射され前記他方の光学ユニットが受光する正規反射光の受光強度を用いて、前記他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものである。
【００１３】
また、請求項６に記載の座標入力装置は、矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部と前記プローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、前記発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、前記２つの光学ユニットが前記座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、前記反射部が前記座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、前記受光部で受光した受光強度のうち、前記反射部の角における反射特性の変化に対応する前記受光強度の変化および予め設定された取付角度に基づいて、前記光学ユニットの前記取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を具備するものである。
【００１４】
また、請求項７に記載の座標入力装置は、請求項６に記載の座標入力装置において、前記反射部が、前記反射部の角の反射部の反射強度を変化可能としたものである。
【００１５】
また、請求項８に記載の座標入力装置は、請求項６または７に記載の座標入力装置において、前記反射部が、前記光学ユニットに対向する位置の反射部の取付角度を部分的に調整可能であるものである。
【００１６】
また、請求項９に記載の座標入力装置は、請求項１〜８に記載のいずれか一つに記載の座標入力装置において、前記取付ズレ角度を補正して前記座標位置を算出する算出手段を具備するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態の形態１の座標入力装置の概略構成図である。座標入力装置１００は、ペンなどの入力棒（指示棒）１０１により、座標位置（図では位置Ａ）を入力する矩形形状の座標入力面１０２と、座標入力面１０２に沿って照射光を発する左側光学ユニット１０３Ｌと、同様に照射光を発する右側光学ユニット１０３Ｒと、装置端部に配設され、光学ユニット１０３Ｌもしくは光学ユニット１０３Ｒが発した照射光を、その入光方向に再帰的に反射する反射部１０４等とからなる。また、光学ユニット１０３Ｌもしくは光学ユニット１０３Ｒは、照射光を発するほか、反射部１０４で反射した反射光を受光し、その受光強度も検知する。なお、以降において、光学ユニット１０３Ｌもしくは光学ユニット１０３Ｒを、適宜、光学ユニット１０３と称する。なお、反射部１０４は、照射光の照射形態によっては単なる反射材であってもよい。
【００１８】
また、図において、１０５は、光学ユニット１０３で検知した受光強度および予め設定された取付角度θｈ（図１７参照）に基づいて、光学ユニット１０３の取付角度θｈからのズレの角度である取付ズレ角度θｚを算出する取付ズレ角度算出部を示し、１０６は取付ズレ角度θｚを用いて座標入力位置を正確に算出する算出部を、１０７は光学ユニット１０３の発光タイミングを交互に点灯・消滅するように制御する発光制御部を示す。
【００１９】
反射部１０４は、光を再帰的に反射する部材で表面が覆われている。一例として、コーナーキューブリフレクタが挙げられる。図２は、コーナーキューブリフレクタを表す図である。図２（ａ）は斜視図を、図２（ｂ）は、頂点と底面の円の中心とを通る直線における断面図である。コーナーキューブリフレクタは円錐形状で、内面をアルミ蒸着などし反射効率を高めている。図に示したとおり、コーナーキューブリフレクタは、錐角が９０度であるため、入射光を再帰的に反射する。
【００２０】
次に、光学ユニット１０３を詳細に説明する。光学ユニット１０３は、照射光を発する発光部１１０と、反射光を受光する受光部１２０とからなる。図３は、発光部を表す図である。図３（ａ）は、発光部１１０を座標入力面１０２に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向き（図のｙ軸方向から）見た図であり、図３（ｂ）は、発光部１１０を照射光の進行方向から（図のｘ軸方向から）見た図を表す。発光部１１０は、照射光を発する発光素子１１１と、発光素子１１１が発した照射光を所定方向に偏向するシリンドリカルレンズ１１２ａ〜シリンドリカルレンズ１１２ｃと、スリット１１３とからなる。なお、ハーフミラー１１４は、スリット１１３を通過した照射光を反射部１０４に向けて反射させるハーフミラーである。
【００２１】
発光素子１１１は、例えば、レーザーダイオードやピンポイントＬＥDなどからなる。発光素子１１１が発した照射光はシリンドリカルレンズ１１２ａで絞り込まれ、ｚ軸に平行な光線となる（図３（ａ）参照）。続いて、照射光は２つのシリンドリカルレンズ１１２ｂおよびシリンドリカルレンズ１１２ｃを経て、ｙ軸方向に絞り込まれ、スリット１１３の位置に集光する（図３（ｂ）参照）。スリット１１３はｘ軸に平行に細長い微少空隙が設けられおり、照射光はｙ軸方向に扇形に広がる。すなわち、スリット１１３は、いわば、線光源を形成し、照射光の均一性を高める。
【００２２】
図４は、受光部の内部構造を座標入力面に垂直な方向から表した概略構成図である。ここでは簡単のため、座標入力面１０２に平行な２次元平面内における反射光の検出についての説明を行う。受光部１２０は、反射部１０４で反射された反射光を集光する受光レンズ１２１と、フォトセンサなどから構成され受光強度を検知する受光素子１２２とからなる。また、図では、発光素子１１１と、反射光を透過するハーフミラー１１４もそれぞれ表されている。なお、発光素子１１１は、ハーフミラー１１４の上部（図における座標系においてｚ＞０の位置）にあるので、ここでは、点で表示する。発光素子１１１から照射し反射部１０４で反射され、同じ経路を戻ってきた反射光は、受光レンズ１２１によって、受光素子１２２上のそれぞれ異なる位置に到達する。
【００２３】
したがって、座標入力面１０２上のある位置Ｂに入力棒１０１が挿入され照射光が遮断されると、その方向に対応する受光素子１２２上の点に反射光が到達しなくなる。座標入力面１０２上に遮光物がない場合は、受光素子１２２上の受光強度分布はほぼ一定となる。しかし、図に示すように座標入力面１０２上の位置Ｂに光を遮る入力棒１０１が挿入された場合、ここを通過する光は遮られ、受光素子１２２上では位置Ｄにおいて受光強度の弱い領域（暗点）が生じる。この位置Ｄは遮られた光の角度、すなわち、入力棒１０１の検出角度θｄと１対１に対応しており、受光素子１２２上の暗点の位置Ｄが分かればθｄを知ることができる。レンズから受光素子１２２までの距離をｆとして、θｄ（θｄ’）はＤの関数として式（１）で与えられる。
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）              ・・・（１）
【００２４】
なお、厳密には、受光レンズ１２１による光の屈折により、ｔａｎ（θｄ）＝Ｄ／ｆとならないが、θｄとＤ／ｆとの関係は一意に決まるので、ここでは、簡単のため式（１）が成立するものとして取り扱う。
【００２５】
図５は、座標入力装置の指示位置Ｂと、光学ユニット間距離ｗと、指示位置Ｂを計算する際に使用する左側計算角度θｃＲおよび右側計算角度θｃＬとの関係を表す図である。なお、以降において、大文字Ｌは左側光学ユニット１０３Ｌで採用する各種パラメータを識別する指標とし、大文字Ｒは右側光学ユニット１０３Ｒで採用する各種パラメータを識別する指標とする。詳細な計算課程は省略するが、座標入力位置（ｘ、ｙ）は、式（２）によって与えられる。
0003964079.tif 000002
【００２６】
したがって、受光素子１２２上の基準点の検出位置より光学ユニットの取付ズレ角度θｚさえ分かれば、計算角度θｃを算出でき、式（２）により座標入力位置を算出できる。
【００２７】
座標入力装置１００は、取付ズレ角度θｚを反射部１０４の反射特性を用いて求める。図６は、座標入力面に遮蔽物がない場合の発光部の発光状態と受光部の受光強度との関係を表す図である。このうち、図６（ａ）は右側発光部のプローブ光の照射時（左側発光部は消灯）における左側発光部における受光強度を表す図であり、図６（ｂ）は、右側発光部のプローブ光の照射時（左側発光部は消灯）における右側発光部における受光強度を表す図であり、図６（ｃ）は、左側発光部のプローブ光の照射時（右側発光部は消灯）における右側発光部における受光強度を表す図であり、図６（ｄ）は、左側発光部のプローブ光の照射時（右側発光部は消灯）における左側発光部における受光強度を表す図である。
【００２８】
図６に示したように、交互に点灯・消滅するような光学ユニット１０３の発光タイミングは発光制御部１０７によって行われる。
【００２９】
図から明らかなように、一方の光学ユニット３０３が発した照射光を同じユニット３０３で受光する場合は、受光強度は検出角度θｄ（θｄ’）に依存せず、略一定である（図６（ｂ）、図６（ｄ）参照）。反対に、一方の光学ユニット３０３が発した照射光を他方の光学ユニット３０３で受光する場合は、直接光と正規反射光に相当する検出角度θｄ（θｄ’）のプローブ光を強く検知する。
【００３０】
図７は、直接光と正規反射光の受光関係を表す説明図である。直接光とは、光学ユニット間を結ぶ直線上、すなわち、計算基準線（図１７参照）方向を進む照射光をいい、正規反射光とは、計算基準線に対向する反射部１０４で反射される反射光である。正規反射光が検出されるのは、照射光は、原則的に、反射部１０４により再帰的に反射されるが、例えばコーナーキューブリフレクタ同士の接合部分や、反射部１０４の反射材が塗布されていない部分等では、通常の反射（正規反射）をするからである。
【００３１】
なお、取付ズレ角度θｚは、直接光の受光強度のみを用いて検出することができる。反対に、取付ズレ角度θｚは、正規反射光の受光強度のみを用いて検出することもできる。また、直接光と正規反射光の両方を用いて取付ズレ角度θｚを検出してもよい。
【００３２】
取付ズレ角度算出部１０５は、光学ユニット３０３が検出した直接光もしくは正規反射光の検出方向θｄ０’を入力し、所定の取付角度θｈで光学ユニット３０３が取り付けられている場合の直接光もしくは正規反射光の検出方向θｄ０を用いて、θｚを算出する（θｚ＝θｄ０−θｄ０’）。
【００３３】
その後、算出部１０６において、取付ズレ角度θｚを基に、式（２）を用いて光学ユニット３０３の取付ズレを補正して正確な座標入力位置を計算する。
【００３４】
実施の形態１の座標入力装置１００は、θｚを求める際に、入力棒による基準点の指示は不要である。また、実施の形態１の座標入力装置１００は、例えば、電源を投入するだけで、取付ズレ角度θｚを検出でき、ユーザに特段の操作を強いないので利便性も向上したものとなる。このことは、ユーザにとって利益になるばかりでなく、製造ラインの最終段階で電源を投入して製品チェックをする際に、取付ズレ角度θｚが検出されるので、入力棒が必要な場合に比して生産性が向上するといった利点も備えることとなる。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１では、一方の光学ユニットが発光している場合は、他方の光学ユニットは消灯していた。実施の形態２では、この様な制御を行うことなく取付ズレ角度θｚを検出可能な座標入力装置について説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明するものとし、重複する部分については説明を省略する。
【００３６】
図８は、両方の光学ユニットがともに照射光を発している状態で座標入力面に遮蔽物がない場合の発光部の発光状態と受光部の受光強度との関係を表す図である。図８（ａ）は左側受光部の受光強度を、図８（ｂ）は右側受光部の受光強度を表す。図から明らかなように、受光強度は、自己の光学ユニットが発し、再帰的に反射された反射光と、他方の光学ユニットが発した直接光と正規反射光との重ね合わせとなる。よって、両方の光学ユニットがともに照射光を発している場合であっても、直接光もしくは正規反射光を検出できる。これにより、取付ズレ角度θｚが算出でき、正確な座標入力位置を算出可能となる。
【００３７】
なお、両方の光学ユニットがともに照射光を発している場合は、実施の形態１で説明した場合のように、一方点灯他方消灯の関係にある場合より、検出精度が低くなることもある。したがって、適宜、時間平均をとることによりノイズを低減するなどして検出精度の向上を図るようにしてもよい。このときは、照射光を一定時間以上発する。一例を図８（ｃ）に示した。これは、右側受光強度（図８（ａ）参照）の時間平均をとった受光強度を表す図である。
【００３８】
実施の形態２では、取付ズレ角度θｚは、基準点なるものが不必要で、かつ、座標入力装置の電源を投入するだけで検出できるので、座標入力面の見やすさを損ねることなく、利便性も向上する。また、実施の形態１の様に一方点灯他方消灯といった制御が不要であるので回路構成が簡単となり、専用の指示棒も不要であるので、利便性のさらに向上した座標入力装置を低コストで提供することが可能となる。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態１または２では、他方の光学ユニットが発する直接光もしくは正規反射光を検出することによりθｚを求めていた。すなわち、θｚを求めるには原理的に他方の光学ユニットを利用する必要があった。実施の形態３では、反射部の配置形状による反射特性から、単独の光学ユニットでθｚを求める座標入力装置について説明する。なお、実施の形態３では、実施の形態１または２と同一の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明するものとする。
【００４０】
図９は、左側光学ユニットのみが照射光を発している場合の左側光学ユニットの受光素子の受光強度を表した図である。同様に、図１０は、右側光学ユニットのみが照射光を発している場合の右側光学ユニットの受光部の受光強度を表した図である。このうち図９（ｂ）および図１０（ｂ）は、受光強度の時間平均をとった図である。
【００４１】
図から明らかなように、受光強度はある検出角度θｄ’部分でギャップ（段差）を検出している。これは、光学ユニット１０３に対向する位置の反射部１０４（矩形形状に配置された反射部１０４の角）で発生する。一般に反射部１０４は、反射部１０４に直角に照射光が入光した場合にもっとも反射強度が大きくなり、斜めに入光するほど反射強度が弱くなるという特性を有する。
【００４２】
図１１は、反射部の角で受光強度が変化する様子を説明する説明図である。左側光学ユニット１０３Ｌで発せられた照射光は、コーナーキューブリフレクタ１〜コーナーキューブリフレクタ３で反射される。照射光１〜照射光３の反射を考える。照射光１〜照射光３は、当初の発光強度は同じである。しかし照射光１は、コーナーキューブリフレクタ１に入射する入射角が非常に浅いため、その表面の影響を大きく受け、反射強度が弱くなる。一方照射光３では、入射角が深いので、反射光の反射強度は変わらない。よって、反射部１０４の角では、反射強度にギャップが生じる。図９（ａ）もしくは図１０（ａ）の受光強度の変化はこの様な理由によって発生する。したがって、反射部１０４の角の方向を基準検出角度θｄ０’として、これと設計上予め定まっている所定の基準検出角度θｄ０から、取付ズレ角度θｚを算出することが可能となる。
【００４３】
実施の形態３の座標入力装置は、反射部１０４の角による受光強度の段差を利用して取付ズレ角度θｚを算出するので、取付ズレ角度θｚの算出に、他方の光学ユニットを必要としない。換言すれば、θｚの算出には、基準点なるものが不要で、かつ、座標入力装置の電源を投入するだけで検出可能とすることができる。したがって、座標入力面の見やすさが損なわれず、利便性も向上する。また、実施の形態１の一方点灯他方消灯といった制御が不要であるので回路構成が簡単になり、専用の指示棒も不要であるので、座標入力装置をさらに低コストで提供可能となる。
【００４４】
実施の形態４．
実施の形態４は、反射部の角を部分的に調整することにより反射部の反射強度を変化可能な座標入力装置について説明する。図１２は実施の形態４の座標入力装置の概略構成図である。座標入力装置２００は、ペンなどの入力棒（指示棒）２０１により、座標位置を入力する矩形形状の座標入力面（表示面）２０２と、座標入力面２０２に沿って照射光を発する左側光学ユニット２０３Ｌと、同様に照射光を発する右側光学ユニット２０３Ｒと、装置端部に配設され、光学ユニット２０３が発した照射光を、その入光方向に再帰的に反射する反射部２０４等とからなる。
【００４５】
また、光学ユニット２０３Ｌもしくは光学ユニット２０３Ｒは、照射光を発するほか、反射部２０４で反射した反射光を受光し、その受光強度も検知する。なお、以降において、光学ユニット２０３Ｌもしくは光学ユニット２０３Ｒを、適宜、光学ユニット２０３と称する。
【００４６】
また、反射部２０４のうち、反射部２０４Ｌは左側反射部を、反射部２０４Ｒは右側反射部を、反射部２０４Ｕは上部反射部を、反射部２０４ＵＬは左上側反射部を、反射部２０４ＵＲは右上側反射部をそれぞれ示す。また、光学ユニット２０３および反射部２０４は、ネジなどを用いてフレーム２０５に固定されている。
【００４７】
座標入力装置２００は、例えば、実施の形態３で説明したように、反射部２０４の角部方向の受光強度の変化から、取付ズレ角θｚを算出する。一般に、受光強度の変化は反射部２０４を構成する部材により著しく異なる。したがって、受光素子の検出特性に合致したものであればθｚの検出に有効であるが、受光素子の検出特性に合致していない場合は、θｚを検出できなくなる。図１３は、受光レンズ１２１により集光される反射光の受光量と、受光素子１２２の検出特性に基づく検出上限および検出下限を表した図である。
【００４８】
受光素子１２２の検出上限と検出下限との差をレンジというが、反射部２０４の受光強度が角部で急激に変化する場合に、レンジを大きくとると、通常の座標入力点の検出精度が悪くなる場合がある。反対に、レンジを小さくとると、角部の方向を正確に検出できず、取付ズレ角θｚに誤差が生じてしまう。したがって、反射部１０４の角部を調整して、角部における受光強度の変化量を調整する必要がある。
【００４９】
図１４は左上側反射部を拡大した図である。各反射部２０４は固定ネジ２０６により固定される。左上反射部２０４ＵＬは固定ネジ２０６で２カ所ネジ止めすることにより、フレーム２０５に固定する。そのうち、１カ所のネジ穴２０７は、長穴状に穴開けされており、他方のねじ穴（固定ねじ２０６用の穴）を回動中心として、左上反射部２０４ＵＬを回転可能とする。したがって、左上側反射部２０４ＵＬの向きを調整することにより、照射光の入光する方向を変化させることができる。これにより、受光素子の検出特性（レンジ）を考慮して最適な座標位置検出精度を確保することが可能となる。換言すれば、光学ユニット２０３の取付精度および発光部の取付角度精度のばらつきが吸収され、精度よい座標位置を算出可能となる。
【００５０】
実施の形態４の座標入力装置は、反射部の角を部分的に調整できるため、受光素子の検出強度の調整が可能となり、座標位置を精度よく検出することが可能となる。
【００５１】
図１５は、本発明の座標入力装置１００（２００）を電子黒板システム４００に適用した場合の外観構成図である。電子黒板システム４００は図示のごとく大型の表示装置（例えばプラズマディスプレイ）を有しており、その前面に本発明の座標入力装置１００（２００）が配設されている。このような大型の表示装置に座標入力装置１００（２００）を適用した場合、特に座標入力位置の検出精度の向上が顕著となり、有利な効果を奏する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の座標入力装置（請求項１）は、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部とプローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットを有し、プローブ光が遮蔽された方向を受光強度から検出することにより、座標位置を算出する座標入力装置において、受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、光学ユニットの取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を備え、一方の光学ユニットは、他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を一方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、他方の光学ユニットは、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を他方の光学ユニットの受光部で受光して受光強度を検知し、取付ズレ角度算出手段は、他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を一方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５３】
また、本発明の座標入力装置（請求項２）は、２つの光学ユニットの発光部が同時に発光する場合、取付ズレ角度算出手段は、一方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、他方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、一方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出し、他方の光学ユニットの受光部で受光した受光強度から、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光に対応する受光強度を抽出し、他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５４】
また、本発明の座標入力装置（請求項３）は、矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部とプローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、２つの光学ユニットが座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、反射部が座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、受光部で検知した受光強度および予め設定された取付角度に基づいて、光学ユニットの取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段と、発光部の発光タイミングを交互に点灯・消滅するように制御する発光制御手段と、を備え、取付ズレ角度算出手段は、一方の光学ユニットの発光部が発したプローブ光を他方の光学ユニットの受光部で検知した受光強度を用いて、他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性のさらなる向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５５】
また、本発明の座標入力装置（請求項４）は、取付ズレ角度算出手段が、一方の光学ユニットの発した直接光のうち他方の光学ユニットが受光する直接光の受光強度を用いて、他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５６】
また、本発明の座標入力装置（請求項５）は、取付ズレ角度算出手段が、一方の光学ユニットの発した直接光のうち反射部で正規反射され他方の光学ユニットが受光する正規反射光の受光強度を用いて、他方の光学ユニットの取付ズレ角度を算出するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５７】
また、本発明の座標入力装置（請求項６）は、矩形形状の座標入力面と、座標位置を検出するプローブ光を発する発光部とプローブ光を受光して受光強度を検知する受光部とから構成される２つの光学ユニットと、発光部で発したプローブ光を反射する反射部と、を有し、２つの光学ユニットが座標入力面のいずれか１辺の両端に配設され、反射部が座標入力面の他の３辺にわたって配設されている座標入力装置において、受光部で受光した受光強度のうち、反射部の角における反射特性の変化に対応する受光強度の変化および予め設定された取付角度に基づいて、光学ユニットの取付角度からのズレの角度である取付ズレ角度を算出する取付ズレ角度算出手段を具備するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５８】
また、本発明の座標入力装置（請求項７）は、反射部が、反射部の角の反射部の反射強度を変化可能にしたものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００５９】
また、本発明の座標入力装置（請求項８）は、反射部が、光学ユニットに対向する位置の反射部の取付角度を部分的に調整可能であるものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【００６０】
また、本発明の座標入力装置（請求項９）は、取付ズレ角度を補正して座標位置を算出する算出手段を具備するものであるため、座標入力面の見やすさを損ねず、取付角度の補正を容易にし利便性の向上を図った座標入力装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の座標入力装置の概略構成図である。
【図２】コーナーキューブリフレクタを表す図である。
【図３】実施の形態１の座標入力装置の発光部を表す図である。
【図４】受光部の内部構造を座標入力面に垂直な方向から表した概略構成図である。
【図５】座標入力装置の指示位置Ｂと、光学ユニット間距離ｗと、指示位置Ｂを計算する際に使用する左側計算角度θｃＲおよび右側計算角度θｃＬとの関係を表す図である。
【図６】座標入力面に遮蔽物がない場合の発光部の発光状態と受光部の受光強度との関係を表す図である。
【図７】直接光と正規反射光の受光関係を表す説明図である。
【図８】両方の光学ユニットがともに照射光を発している状態で座標入力面に遮蔽物がない場合の発光部の発光状態と受光部の受光強度との関係を表す図である。
【図９】左側光学ユニットのみが照射光を発している場合の左側光学ユニットの受光素子の受光強度を表した図である。
【図１０】右側光学ユニットのみが照射光を発している場合の右側光学ユニットの受光部の受光強度を表した図である。
【図１１】反射部の角で受光強度が変化する様子を説明する説明図である。
【図１２】実施の形態４の座標入力装置の概略構成図である。
【図１３】受光レンズにより集光される反射光の受光量と、受光素子の検出特性に基づく検出上限および検出下限を表した図である。
【図１４】左上側反射部を拡大した図である。
【図１５】本発明の座標入力装置を電子黒板システムに適用した場合の外観構成図である。
【図１６】従来の座標入力装置の概略構成図である。
【図１７】光学ユニットの取付角度と、座標入力位置を計算する計算角度との関係を表す図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００  座標入力装置
１０１、２０１、３０１  入力棒
１０２、２０２、３０２  座標入力面
１０３、２０３、３０３  光学ユニット
１０４、２０４、３０４  反射部
１０５  取付ズレ角度算出部
１０６  算出部
１０７  発光制御部
１１０  発光部
１２０  受光部
１２１  受光レンズ
１２２  受光素子
２０４ＵＬ  左上側反射部
２０４ＲＬ  右上側反射部
２０７  ねじ穴
４００  電子黒板システム
θｃ  計算角度
θｄ  検出角度（取付ズレなし）
θｄ’  検出角度（取付ズレ有）
θｈ  取付角度
θｚ  取付ズレ角度
θｄ０  基準点検出角度（取付ズレなし）
θｄ０’  基準点検出角度（取付ズレ有）
【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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