(57)【要約】【課題】複数の指示具による指示入力が検出可能な遮光方式の構成において、応答性に優れ、消費電力を抑えた座標入力技術を提供する。【解決手段】座標入力装置は、座標入力領域へ向けて投光する投光手段から投光された光を検出する複数の検出手段と、光の検出結果に基づき、複数の検出手段から見た、座標入力領域に入力された指示具の方向を判定する判定手段と、判定された複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、指示具の入力位置に対応する座標を算出する算出手段と、複数の指示具が用いられて、複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合に、指示具に対して発光を指示する指示手段とを備え、算出手段は、指示手段により発光が指示された場合に、検出手段が検出した指示具からの発光の方向に更に基づき、座標を算出する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域に対する入力を検出し、入力位置に対応する座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域へ向けて投光する投光手段から投光された光を検出する複数の検出手段と、
前記光の検出結果に基づき、前記複数の検出手段から見た、前記座標入力領域に入力された指示具の方向を判定する判定手段と、
前記判定された、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、前記指示具の入力位置に対応する座標を算出する算出手段と、
複数の指示具が用いられて、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合に、前記指示具に対して発光を指示する指示手段と
を備え、
前記算出手段は、前記指示手段により発光が指示された場合に、前記検出手段が検出した前記指示具からの発光の方向に更に基づき、前記座標を算出する
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記指示手段は、前記投光手段が投光するタイミングと異なるタイミングで前記指示具が発光するように、当該指示具に対して指示を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】
前記判定手段は、前記座標入力領域に対する指示具を用いた入力により前記光が遮られて前記検出手段が光を検出しなかった範囲に基づき、当該検出手段から見た前記指示具の方向を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記指示手段は、前記指示具に対して、当該指示具を識別する識別情報を送信することを指示し、
前記算出手段は、前記識別情報と対応付けて、前記指示具の入力位置に対応する座標を算出する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記指示手段は、前記算出手段が初めて座標を算出する場合に、前記指示具に対して前記識別情報の送信を指示することを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記指示手段は、第１の前記検出手段について判定された指示具の方向の個数と、第２の前記検出手段について判定された指示具の方向の個数とが異なる場合に、前記指示具に対して発光を指示することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記投光手段は赤外光を投光することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記指示手段は、前記指示具に対して赤外光の発光を赤外光の発光により指示することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記指示手段は、前記指示具に対して赤外光の発光を無線通信により指示することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１０】
前記算出手段により算出された座標を保持する保持手段を更に備え、
前記算出手段は、前記判定手段により新たに判定された前記指示具の方向に対応する指示具の座標と前記保持手段に保持された座標との間の距離が一定値以内の場合、当該新たに判定された指示具の方向に対応する指示具の座標は前記保持手段に保持された座標に連続するものとして、前記座標を算出する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１１】
前記指示手段による発光の指示に対して応答がない場合、前記算出手段は、前記座標入力領域に対して前記指示具以外の入力がなされたものとして前記座標を算出することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の座標入力装置。
【請求項１２】
座標入力領域に対する入力を検出し、入力位置に対応する座標を算出する座標入力装置の制御方法であって、
複数の検出手段が、前記座標入力領域へ向けて投光する投光手段から投光された光を検出する検出工程と、
判定手段が、前記光の検出結果に基づき、前記複数の検出手段から見た、前記座標入力領域に入力された指示具の方向を判定する判定工程と、
算出手段が、前記判定された、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、前記指示具の入力位置に対応する座標を算出する算出工程と、
指示手段が、複数の指示具が用いられて、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合に、前記指示具に対して発光を指示する指示工程と
を備え、
前記算出工程においては、前記指示工程により発光が指示された場合に、前記検出工程において検出された前記指示具からの発光の方向に更に基づき、前記座標を算出する
ことを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項１３】
コンピュータを請求項１から１１のいずれか１項に記載の座標入力装置が備える各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
座標入力面に、指示具（例えば、専用入力ペン、指等）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が存在する。
【０００３】
この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案ないし製品化されている。タッチパネルは、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータやタブレット端末等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００４】
座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、超音波を用いたものなどの他、光を用いたものが知られている（特許文献１）。特許文献１の構成は、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設けるとともに、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とを備えている。このような構成において、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を判定する。このように、遮光位置を検出して座標を算出する方式を、以下、遮光方式と称する。
【０００５】
遮光方式の座標入力装置においては、特に、その座標入力領域のサイズが大きい場合には、複数の操作者が同時に入力できるようにして、利便性を向上し、会議等の用途で活用する要求がある。そこで、複数の同時入力に対応する座標入力装置が考案されている。複数の指示入力を同時に検出可能にする構成として、複数の指示具がそれぞれ異なる波長で発光し、波長ごとに１対のセンサを入力領域の上下に設置して、複数の座標を同時に検出することが知られている（特許文献２）。
【０００６】
また、発光素子を備えた電子ペンを撮影し、発光の位置を追跡することで電子ペンの位置を検出することが知られている（特許文献３）。特許文献３の構成では、撮像素子を備えたプロジェクタから電子ペンへ所定時間の発光を指示する信号を送信し、発光している状態の電子ペンの画像と発光していない状態の画像との差分画像を用いて位置を検出することで、検出精度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号公報
【特許文献２】特開２００３−２５６１２３号公報
【特許文献３】特開２００５−１６５９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、複数の指示入力をペン等の指示具で行う場合には、以下のような理由により、座標を算出できなくなる場合があるため、出力データの抜けが生じることがあった。
【０００９】
この種の装置には、入力領域へのペン入力の検出情報や、ポインティングデバイスの右ボタン機能など各種機能に割付けられたスイッチ情報、属性（ＩＤ）情報等を、変調した赤外線等の光通信により本体装置へ送信するものがある。この場合、ペンが発光するタイミングは、操作者が入力指示を行い、ペン先が入力領域に接触する際にスイッチが押下されたことによって決定される。
【００１０】
ここで、遮光方式には入力指示があった場合に遮光信号を生成するための照明部と受光部が必要であるが、上記の構成から、この照明部の光とペンの光とが重畳し合う場合がある。したがって、ペンの発光が遮光信号に重畳した場合には、受光部において正しい遮光信号が検出できず、座標を正しく算出することができなくなる場合がある。
【００１１】
また、複数のペンが同時に発光した場合にも、ペンのスイッチ情報や属性（ＩＤ）情報を示す光信号がペン同士で重畳してしまい、正しいビット列を復元できない場合がある。そのため、スイッチ状態等を検出できないことがあり、座標の状態（例えば、ペンが入力面に触れたか否か等）を確定できない場合が生じうる。
【００１２】
一方、特許文献２の構成では、ペン毎に波長が異なり、各ペンが座標を検出するセンサを有するため、上記のような課題は生じない。しかし、指示入力に用いる複数のペンの波長をペン毎に検出するために、１つのペンについて一対（２つ）のセンサが必要であり、センサに要するコストが２倍近くになる。さらに、使用するペンの個数に応じた２組以上のセンサの実装スペースが必要であること、波長フィルタがペンごとに必要となること、ペンを波長ごとに管理しなければならないこと等の課題もある。
【００１３】
また、特許文献３の構成では、電子ペンの位置を検出する間、電子ペンは周期的、連続的、断続的に発光を継続する必要があるので、その間、常に電力を消費し続けることになる。このため、電子ペンが電池やバッテリにより動作している場合、電池等の消耗が大きく、寿命が短いという課題がある。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、複数の指示具による指示入力が検出可能な遮光方式の構成において、応答性に優れ、消費電力を抑えた座標入力技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域に対する入力を検出し、入力位置に対応する座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域へ向けて投光する投光手段から投光された光を検出する複数の検出手段と、
前記光の検出結果に基づき、前記複数の検出手段から見た、前記座標入力領域に入力された指示具の方向を判定する判定手段と、
前記判定された、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、前記指示具の入力位置に対応する座標を算出する算出手段と、
複数の指示具が用いられて、前記複数の検出手段から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合に、前記指示具に対して発光を指示する指示手段と
を備え、
前記算出手段は、前記指示手段により発光が指示された場合に、前記検出手段が検出した前記指示具からの発光の方向に更に基づき、前記座標を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の指示具による指示入力が検出可能な遮光方式の構成において、応答性に優れ、消費電力を抑えた座標入力技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図
【図２】センサユニットの詳細構成を示す図
【図３】座標入力装置の詳細構成を示す図
【図４】制御信号のタイミングチャート
【図５】センサユニットが検出する光量分布を説明するための図
【図６】複数のセンサユニットが検出する制御信号のタイミングチャート
【図７】指示具の概略構成を示す図である
【図８】制御信号を送信する条件を判定するフローチャート
【図９】複数の指示具が使用された場合の座標計算の例を説明する図
【図１０】座標入力装置と指示具との通信を説明するための図
【図１１】指示具の概略構成を示す図
【図１２】複数のセンサユニットが検出する制御信号のタイミングチャート
【図１３】複数のセンサユニットが検出する制御信号のタイミングチャート
【図１４】複数の指示具による描画の様子を説明する図
【図１５】他の実施形態について説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
［実施形態１］
＜装置構成の概略説明＞
図１は本発明の一実施形態（実施形態１）に係る遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。座標入力装置は、座標入力領域に対する入力を検出し、入力位置に対応する座標を算出する。図１において、１Ｌ、１Ｒは、投光部および受光部をそれぞれ有するセンサユニットである。本実施形態において、センサユニット１Ｌ、１Ｒは、図１のように座標入力面（座標入力領域）であるところの座標入力有効領域３のＸ軸に平行に、かつＹ軸に対称な位置に、一定距離離れて配置されている。センサユニット１Ｌ、１Ｒは、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２から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２へ送信する。
【００２０】
４は入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰反射部である。再帰反射部４は、図１に示すように、座標入力有効領域３の外側３辺に配置され、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ、１Ｒ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。再帰反射とは、入射した光が再び入射方向に帰る反射のことをいう。
【００２１】
再帰反射部４で再帰反射された光は、センサユニット１Ｌ、１Ｒ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へ送信される。後述するように、センサユニット１Ｌ、１Ｒには、それぞれ１次元のラインＣＣＤが設けられており、ラインＣＣＤを構成する各画素が検出した光量の分布によって、センサユニットから見た指示具の方向が判定される。センサユニット１Ｌ、１Ｒは、入射光を検出すると、ラインＣＣＤの各画素が検出した光量分布を制御・演算ユニット２へ伝達する。
【００２２】
座標入力有効領域３は操作者が指示具を用いて座標入力を行うことが可能な領域である。座標入力有効領域３を、ＰＤＰ、リアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面や、フロントプロジェクタを投影するスクリーン、ホワイトボード、壁面等で構成することで、インタラクティブな入力装置として利用可能となる。
【００２３】
９Ａ、９Ｂは、指示具であるところのペンである。ペン９Ａ、９Ｂは、その先端にスイッチを有し入力面への押下状態を検出するための構成を備えている。また、ペン９Ａ、９Ｂは、当該ペンのＩＤ（識別情報）やスイッチ信号の状態を送信するための通信機能を有し、ペン信号通信部５から出力される制御信号を受信したり、制御信号に応じたタイミングでペン信号通信部５と通信したりする。なお、本実施形態では、指示具としてこのような構成を備えたペン（スタイラスペン、タッチペン）を適用した例を説明するが、ペン信号通信部５との通信機能等を備えているならば、ペン型のものに限られない。例えば、通信機能等を設けた指輪型やグローブ型等のデバイスを指示具として実現し、このようなデバイスを手や指に装着して用いるようにしてもよい。また、本実施形態の構成は、指示具を用いずに指を用いて座標入力を行うことも可能である。この場合、座標入力側（指）とセンサユニットとの間での通信は行われない。
【００２４】
このような構成において、座標入力有効領域３にペン等の指示具による入力指示がなされた場合を考える。センサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部から投光された光が指示具によって遮られる（遮光部分）と、センサユニット１Ｌ、１Ｒの受光部ではその遮光部分の光（再帰反射による反射光）を検出しない。その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを判別することが可能となる。遮光部分とは、座標入力有効領域３において、指示具により光の伝播が遮られた部分をいう。
【００２５】
そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒが検出する光量変化から、指示具によって入力指示された部分の複数の遮光範囲を検出する。遮光範囲とは、ラインＣＣＤにおいて、指示具により受光が遮られた画素の範囲をいう。遮光範囲に対応するセンサユニットからみた角度に指示具が存在することが検出される。その遮光範囲の端部の位置から、センサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれに対する遮光範囲の端部の方向（角度）をそれぞれ算出する。検出された遮光範囲の数に基づいて、座標算出に用いる遮光範囲から得られるデータが決定され、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ、１Ｒ間の距離情報等から、座標入力有効領域３上の指示具の遮光位置を幾何学的に算出する。そして最終的には、表示装置に接続されているホストコンピュータ等の外部端末へ、不図示のインタフェース（例えば、ＵＳＢ等）を経由してその座標値を出力する。
【００２６】
このようにして、指示具によって、画面上に線を描画したり、表示装置に表示されるアイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。そして、本実施形態では、通常はセンサユニット１Ｌ、１Ｒからの投光の遮光範囲により指示具の位置を追跡するが、複数の指示具が用いられ、遮光範囲の情報のみでは指示具を区別できないときは、指示具を区別するための発光を要求する。このように制御・演算ユニット２は、指示具９Ａ、９Ｂに対し、必要なときのみ指示具を区別するための発光を行わせることで、応答性に優れ、指示具の消費電力を抑えることが可能となる。
【００２７】
＜センサユニットの詳細説明＞
センサユニット１Ｌ、１Ｒ内の構成について、図１、図２を用いて説明する。図２は本実施形態に係るセンサユニットの詳細構成を示す図である。センサユニット１Ｌ、１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００２８】
図２において、１０１Ａ、１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ、１０２Ｂによって、座標入力有効領域３の周辺部に設けられた再帰反射部４に向けて略９０°範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ｌ、１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ、１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ、１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。そして、投光部より投光された赤外光は、再帰反射部４により到来方向に再帰反射され、センサユニット１Ｌ、１Ｒ中の受光部によって、その光が検出される。
【００２９】
受光部は、光線の視野を制限すると共に電気的なシールドを担うシールド部材１０５を設けた１次元のラインＣＣＤ１０４、集光光学系としての受光用レンズ１０６Ａ、１０６Ｂ、入射光の入射方向を限定する絞り１０８Ａ、１０８Ｂを有する。加えて、可視光等の余分な光（外乱光）の入射を防止する赤外フィルタ１０７Ａ、１０７Ｂを備える。
【００３０】
再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルタ１０７Ａ、１０７Ｂ、絞り１０８Ａ、１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ、１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。このようにして、センサユニット１Ｌ、１Ｒには、投光部からの光を検出するそれぞれ２つの受光部が構成されることになる。
【００３１】
部材１０３及び部材１０９は、投光部及び受光部を構成する光学部品を配置するとともに、投光部で投光した光が直接受光部に入射することを防ぐとともに、外来光をカットするための上フード１０３、下フード１０９として機能する。
【００３２】
＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ、１Ｒとの間では、主に、受光部内のラインＣＣＤ１０４用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号、及び投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る制御・演算ユニットの詳細な構成を示すブロック図である。
【００３３】
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（ＣＰＵ）２１から出力され、ラインＣＣＤ１０４のシャッタタイミングやデータの出力制御等に用いられる。この演算制御回路２１は、所定のコンピュータプログラムをもとに、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路２２からセンサユニット１Ｌ、１Ｒへ送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ１０４との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路２１にも入力されている。
【００３４】
投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂを駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路２１からＬＥＤ駆動回路（不図示）を介して、対応するセンサユニット１Ｌ、１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂに供給される。センサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれの受光部内のラインＣＣＤ１０４からの検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ２３に入力され、演算制御回路２１からの制御によって、デジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、メモリ１３２に記憶され、指示具の角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にシリアルインタフェース７（例えば、ＵＳＢ等）を介して出力される。
【００３５】
また、指示具としてペン９Ａ、９Ｂを用いる場合、ペン９Ａ、９Ｂからの信号は、ペン信号通信部５で受信し、復調した後、演算制御回路２１に出力される。一方、ペン信号の送信タイミングやその他の制御を指示する制御信号が演算制御回路２１から出力される場合には、ペン信号通信部５を経由し、ペン９Ａ、９Ｂへ送信される。ペン信号通信部５の詳細については後述する。
【００３６】
＜光量分布検出の説明＞
図４は本実施形態における制御信号のタイミングチャートである。特に、図４では、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の一つの受光部およびそれに対応する照明としての赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂへの制御信号のタイミングチャートを示している。
【００３７】
３１、３２はＣＣＤ制御用の制御信号である。ＳＨ信号３１の間隔は、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間を決定する。ＩＣＧ信号３２はセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）へのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ１０４の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。３３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂの駆動信号（ＬＥＤ信号）である。ＬＥＤ信号３３は、ＳＨ信号３１の周期で、当該赤外ＬＥＤを点灯するために供給される。
【００３８】
センサユニット１Ｌ、１Ｒの双方の投光部の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ、１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０４）の検出信号が読み出される。センサユニット１Ｌ、１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力有効領域３への指示具による入力がない場合には、それぞれのセンサユニットからの出力として、図５（Ａ）のような光量分布を与える。図５は、センサユニットを構成するラインＣＣＤにおいて検出された受光分布の一例を示す図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）において、横軸はＣＣＤ画素番号であり、センサユニットから見た検出方向の角度に対応する。縦軸は検出光量であり、本図面では、紙面下方が受光強度が大きい方向にあたる。もちろん、このような光量分布がどのようなシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰反射部４の再帰反射特性や投光部の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。
【００３９】
図５（Ａ）においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。つまり、再帰反射部４からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ、１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ、１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ２３でＡ／Ｄ変換され、演算制御回路２１にデジタルデータとして取り込まれる。
【００４０】
これに対し、座標入力有効領域３への指示具による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ、１Ｒからの出力として、図５（Ｂ）のような光量分布が得られる。この光量分布のＣ１、Ｃ２部分では、指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。特に図５（Ｂ）では、複数の指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、複数の遮光範囲が検出される。
【００４１】
本実施形態では、指示具による入力がない場合の図５（Ａ）の光量分布と、指示具による入力がある場合の図５（Ｂ）の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ、１Ｒに対する指示具の角度情報を算出する。すなわち、座標入力有効領域３に対する指示具を用いた入力により光が遮られて受光部が光を検出しなかった範囲に基づき、当該受光部から見た指示具の方向を判定する。具体的には、図５（Ａ）の光量分布として、投光部による投光（照明）がない状態の光量分布４１と、投光（照明）中で指示具による入力がない（遮蔽物がない状態）状態の光量分布４２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。そして、センサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図５（Ｂ）のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と、メモリ１３２に記憶されている初期状態の光量分布との差分によって検出する。光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示具の入力点として、その入力点に対応する角度をその入力角度と判定する。このようにして、複数の受光部の各々について、光の検出結果に基づき、当該受光部から見た、座標入力有効領域３に入力された指示具の方向を判定する。
【００４２】
図６は、制御信号と検出信号のタイミングチャート例である。まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤの読出先頭側で、センサユニット１Ｌ中の一方の受光部による検出を行う。ＳＨ信号５１に対して、ＬＥＤ信号５３のようなタイミングで、センサユニット１Ｌ中の赤外ＬＥＤが駆動される。ＩＣＧ信号５２によって、ラインＣＣＤの信号が読み出されるが、このときは、ラインＣＣＤの先頭側の受光範囲の画素データが読み出される（信号５５中のＡ部分）。
【００４３】
次に、同じ、ラインＣＣＤに対して、ＳＨ信号５１が与えられ、センサユニット１Ｌ中の他方の受光部により検出を行うために、赤外ＬＥＤに駆動信号５４が供給される。この出力は、検出信号５５のＢ部分のように、先に検出した先頭部分の信号（破線部）と重ならない領域に、受光された信号が出力される。
【００４４】
＜ペンの構成の説明＞
指示具として、例えば、先端にスイッチ部や信号発生部を設けた専用ペンを用いると、文字の入力等における「尾引き」の問題が発生しない、スムーズで切れのよい描画を実現することができる。ここで、「尾引き」とは、指示具で描画を実施した際、座標入力面をタッチする直前／直後にタッチが検出されて余分な軌跡が表示され、操作者が意図した軌跡とは異なる表示が出力される現象である。専用ペンを用いた場合、スイッチ部において操作者の意図するタッチを適切に検出して、ペン信号通信部５へ伝えるため、操作者の意図しない軌跡の表示を防止することができる。
【００４５】
また、指示具に上記の専用ペンを用いた場合、座標入力装置からホストコンピュータ等の外部端末に出力する情報は、座標値だけでない。専用ペンから得られる、スイッチ情報（例えば、ポインティングデバイスの左ボタンの情報に相当するようなペンアップ／ダウン情報や、ポインティングデバイスの右ボタンに相当するサイドスイッチ情報）、指示具固有のペンＩＤ情報等がある。それ以外にも、座標の連続性を表す識別子等を、外部端末に向けて出力している。以下、これらのペンから取得するスイッチ情報、指示具固有のペンＩＤ情報等をまとめて付帯情報と呼ぶ。図３のペン信号通信部５は、指示具からの付帯情報を受信し、その信号がどの座標値の信号であるかを判定して、座標値を送信する際のペンアップダウン信号やポインティングデバイスのボタン信号として、演算制御回路２１へ出力する。
【００４６】
図７は、本実施形態に係る座標入力装置における指示具（ペン９Ａ）の構成を示す図である。ペンは、ペン先端部を押圧することで動作するペン先スイッチ６１、ペンの筐体に設けられたサイドスイッチ６２を備える。このいずれかのスイッチが動作している状態を付帯情報としてペンから送信することになる。この信号の送信および本体のペン信号通信部５からの信号の受信は、ペン通信回路６３を通じて行われる。このペン通信回路６３は赤外光の送受信回路から構成され、更に赤外ＬＥＤ６６を備える。ペン通信回路６３から送信されるデータの生成、及び受信データの処理は、ペン制御回路６４で行なわれる。このペン制御回路６４はＣＰＵ等の回路から構成される。指示具の電源は、電池で構成される電源部６５から供給される。なお、ペン通信回路６３から送信される付帯情報の出力方法としては、赤外ＬＥＤ６６を利用した方法に限らず、音波や電波等を用いてもよい。なお、本実施形態の指示具は、付帯情報を送信するための発光を行うほか、複数の指示具が用いられた場合に指示具を区別するための発光を行う。本実施形態では、付帯情報を送信するための発光と指示具を区別するための発光とは異なる例を説明するが、両者を同一のものとして構成してもよい。
【００４７】
＜複数の指示具による入力の座標算出に関する説明＞
例えば、複数の指示具によって複数の入力がなされる際に入力座標値を算出し、インタフェース７を通じて出力する場合について、図８、図９を用いて説明する。指示具の数と同じ数だけ算出した複数の座標値を外部端末に出力する場合、各座標値にその指示具の付帯情報を付加した上で出力する必要がある。すなわち、各指示具で入力した座標値のそれぞれが各々の指示具ごとに連続するような入力軌跡として表示させるためには、どの指示具で入力された座標値であるかをコンピュータに認識させる必要がある。そこで、本実施形態では、指示具が発光する光信号をペン信号通信部５で検出するだけでなく、各センサユニットでもその座標（角度）を検出する。以下、一例として、同時に使用しうる指示具が２つである場合について説明する。
【００４８】
図８は、複数の指示具の使用を考慮した遮光とペン発光、及びペンＩＤを含む付帯情報との対応付け処理を示すフローチャートである。図８の各工程は、制御・演算ユニット２のＣＰＵ２１の制御に基づいて実行される。まず、Ｓ８０１で座標検出を行い、Ｓ８０２で座標入力があるかどうかを判定する。具体的には、センサユニット１Ｌ、１ＲのいずれかのラインＣＣＤに遮光範囲が存在するか否かを判定し、遮光範囲が存在するときは座標入力ありと判定する。
【００４９】
座標が検出されない場合（Ｓ８０２でＮＯ）にはＳ８０１へ戻り、所定のタイミングで座標検出を繰り返す。Ｓ８０２で座標入力を検出した場合（Ｓ８０２でＹＥＳ）は、Ｓ８０３において遮光の数を判定する。本実施形態では、センサユニット１Ｌ、１Ｒの少なくとも一方から２つ以上の遮光範囲が検出されたかどうかで、入力が複数か否かを判定する。
【００５０】
単数の入力であると判定された場合（Ｓ８０３でＮＯ）は、Ｓ８０４において、遮光信号から角度を計算して座標算出処理を行う。例えば、図９（Ａ）の点Ａの位置に指示具が存在する場合を考える。このとき、センサユニット１ＬはθL1に対応する画素と、センサユニット１ＲはθR2に対応する画素に、遮光範囲を検出することになる。そこで、制御・演算ユニット２は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの間の距離と、各センサユニットにおいて検出された遮光範囲に対応する角度（θL1、θR2）に基づいて、指示具の位置の座標を算出する。そして、Ｓ８０５で算出した座標を出力し、Ｓ８０１へ戻る。
【００５１】
Ｓ８０３において遮光が複数存在すると判定された場合（Ｓ８０３でＹＥＳ）は、Ｓ８０６において座標候補点を算出する。センサユニット１Ｌ、１Ｒの双方のラインＣＣＤに複数の遮光範囲が検出されたときは、各センサユニットにおける遮光範囲に対応する検出方向（角度）の組み合わせによって、実際に指示具が存在する座標以外の座標が算出される。このような場合に、各センサユニットにおける検出方向の組み合わせの各々に対応する座標の点を座標候補点という。図９（Ａ）は、座標入力有効領域３に複数の入力（黒丸で示すＡとＢの位置）の指示された状態の一例を示す図であり、Ｓ８０３で複数の入力と判断される状況を説明している。図９（Ａ）の場合、センサユニット１ＬはθL1及びθL2（θL1＜θL2）の方向に遮光範囲を検出し、センサユニット１ＲはθR1及びθR2（θR1＜θR2）の方向に遮光範囲を検出する。このため、Ｓ８０６で算出する座標候補点として、［θL1，θR2］、［θL2，θR1］に対応する実の座標Ａ、Ｂ、および、［θL2，θR2］、［θL1，θR1］に対応する虚の座標Ａ’，Ｂ’が算出されることとなる。ここで、座標候補点の座標のうち、実際に指示具が存在する位置の座標を実の座標（実座標）、それ以外の座標を虚の座標（虚座標）という。
【００５２】
実座標だけでなく虚座標を含む座標候補点が算出される場合、座標候補点から正しく実座標を選択し、更に、ＩＤ情報及びスイッチ情報を割り付けることが必要となる。そのために、必要に応じて指示具に対して制御信号を送信し、所望の情報を取得する処理が求められる。そこで、本実施形態では、複数の指示具が用いられて、複数の受光部から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合に、指示具に対して発光を指示する。そして、当該指示に応じた指示具からの発光の方向をさらに用いて複数の指示具の座標を算出する。このような処理の詳細について以下のステップで説明する。Ｓ８０７では、プログラム上のフラグ処理等を活用して、複数の座標点の検出が初回であるか否かを判定する。初回である場合（Ｓ８０７でＹＥＳ）には、Ｓ８０８へ進んで制御信号を送信する。初回でない場合（Ｓ８０７でＮＯ）はＳ８０９へ進む。
【００５３】
ここで、複数の座標検出が初めてではない、つまり、以前に座標候補点を算出し、座標出力を行っている場合について考える。この場合、Ｓ８０９では、Ｓ８０６で算出した座標候補点の全てが入力領域内にあるかどうかを判定する。座標候補点の全てが入力領域内にあると判定された場合（Ｓ８０９でＹＥＳ）はＳ８１２へ進み、そうでないと判定された場合（Ｓ８０９でＮＯ）はＳ８１０へ進む。
【００５４】
Ｓ８１０では、算出された座標候補点について、実座標か否かの判定（虚実判定）を行う。座標候補点の全てが入力領域内になく、虚の座標Ａ’かＢ’のいずれかが座標入力領域３の領域外に計算されてしまう場合、同時に使用しうる指示具は２つであるため、実の座標は必然的にＡ、Ｂの組合せであると判定できる。例えば、センサユニット１ＬがθL1，θL2（θL1＜θL2）の方向に遮光範囲を検出し、センサユニット１ＲがθR1，θR2（θR1＜θR2）の方向に遮光範囲を検出して、［θL2，θR2］に対応する座標は座標入力領域３の領域外に当たるとする。この場合、座標入力領域３の領域外に当たる［θL2，θR2］に対応する座標に指示具は存在しえない。また、指示具が２つであり、センサユニット１Ｌ、１Ｒから、θL1、θL2、並びに、θR1、θR2の方向に遮光範囲が検出されていることから、［θL1，θR1］に対応する座標にも指示具は存在しえない。よって、［θL1，θR2］、［θL2，θR1］に対応する座標が実の座標であると判定することができる。なお、ここでは、説明の簡略化のため２つの指示具が存在する場合について説明したが、３つ以上存在する場合も同様に判定することができる。
【００５５】
本実施形態では、以前に座標出力を実施している場合、１サンプリング前の座標値やペン固有のＩＤ情報等は継承情報としてメモリ１３２等に保持している。そこで、Ｓ８１０では、さらに、実座標として判定された座標を継承情報と関連付ける処理（継承処理）を行う。具体的には、実座標の組合せが特定されれば、この継承情報と現在の実座標とを比較し、近接した座標値は連続した入力（描画など）と判定する。具体的には、新たに判定された指示具の方向に対応する指示具の座標と既に保持されている座標との間の距離が一定値以内の場合、当該新たに判定された指示具の方向に対応する指示具の座標は保持された座標に連続するものとして、座標を算出することができる。次に、Ｓ８１１では、継承処理が行われた実座標について、継承情報を用いてＩＤ情報の割り付けを行う。つまり、Ｓ８１０において、それぞれの入力に対して実座標を決定すると共に、Ｓ８１１においてＩＤ情報を割り付ける。そして、Ｓ８０５で座標出力を行い、Ｓ８０１へ戻る。
【００５６】
一方、座標候補点の全てが入力領域内にあるとき（Ｓ８０９でＹＥＳ）は、Ｓ８１２において、検出された複数の遮光が分離されて検出されたかどうかを判定する。遮光が分離されて検出された場合とは、Ｓ８０３において、２つのセンサ双方から複数の遮光影を検出できている状態である。図９（Ａ）は全ての座標候補点が座標入力領域３内に収まっている場合のうち、遮光が分離して検出される場合を示し、図９（Ｂ）は遮光が分離して検出されない場合を示している。一般に、複数の受光部のうち、第１の受光部について判定された指示具の方向の個数と、第２の受光部について判定された指示具の方向の個数とが異なる場合は遮光が分離して検出されない場合といえる。複数の遮光が分離されて検出された場合（Ｓ８１２でＹＥＳ）はＳ８１０へ進み、上記と同様に、継承情報と現在取得した遮光信号とを結び付けることで、実座標Ａ、Ｂを決定する。すなわち、１サンプリング前の座標値に近接した座標を連続した入力として実座標と判定する。そして、Ｓ８１１で、１サンプリング前の座標値に割り当てられたＩＤ情報を割り付け、Ｓ８０５で座標出力を行う。
【００５７】
一方、図９（Ｂ）のように、２つの遮光信号が重なるなどして各々の遮光影が分離できない場合（Ｓ８１２でＮＯ）は、Ｓ８１０で実施する継承情報を利用した処理を実施する際に、割り付けを間違う可能性が高い。そのため、Ｓ８０８へ進み、座標入力装置は、指示具（ペン）に対して制御信号を送信し、指示具に付帯情報を送信するための発光と指示具を区別するための発光を要求する。
【００５８】
Ｓ８０８で送信された制御信号を受け取った指示具は、所定のタイミングにおいて、赤外光を発光して要求された付帯情報を送信するとともに、併せて指示具を区別するための発光を行う。そして、Ｓ８１３では、センサユニット１Ｌ、１Ｒにおいて、照明光（赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂ）の投光のない状態で、当該指示具からの発光を取得する。
【００５９】
次に、Ｓ８１４において、取得した発光のラインＣＣＤ上の位置（画素番号）と遮光信号の画素番号とを比較することで、遮光信号と発光とを対応付ける。対応付けによって実座標を特定することが可能となり、併せて受信した付帯情報から、ＩＤ情報を座標値に割り付けることができる（Ｓ８１１）。このように、指示具から受け取った当該指示具を識別する識別情報と対応付けて、指示具の入力位置に対応する座標を算出する。
【００６０】
ただし、例えば複数の指示具のうち、もう一方の指示具の陰に隠れて、ペンからの発光が取得できないような場合には、ＩＤ情報等の割り付ける判定ができなくなる。このような場合には、例えば、Ｓ８０５の座標出力を行わずに、次の座標検出サイクルへ回すようにしてもよい。このように、本実施形態では、初めて座標を算出する場合（Ｓ８０７でＹＥＳ）と複数の遮光が分離して検出されなかった場合（Ｓ８１２でＮＯ）の場合のみ、Ｓ８０８で制御信号を送信して指示具に指示具を区別するための発光を行わせる。このため、指示具の発光回数を抑制して指示具の電力消費を抑えるとともに、座標の検出の応答速度を高めることが可能となる。なお、付帯情報の送信は指示具区別のための発光とは別個に所定のタイミングに行われるが、例えば、指示具区別のための発光をするときは付帯情報を送信するようにしてもよい。
【００６１】
＜ペン制御信号、付帯情報の送受信＞
Ｓ８１３、Ｓ８１４の制御信号、付帯情報、赤外光の送受信、および、ＩＤ情報の割り付け処理について、図１０、図１１を用いて詳細に説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態におけるペン信号通信部５とセンサユニット１Ｌ、１Ｒ、及び複数の指示具（ペン９Ａ、ペン９Ｂ）の間の情報の通信、及び、発光のやり取りを、概念的に説明した図である。
【００６２】
図１０（Ａ）に示すとおり、ペン信号通信部５は更に、制御信号送信モジュール９０１と付帯情報受信モジュール９０２とを備える。上述した図８中のＳ８０８における制御信号は、制御信号送信モジュール９０１より送信され、タイミング信号およびコマンド信号等を含む制御信号９０４Ａ、９０４Ｂを、ペン９Ａ、９Ｂに向けて、赤外光信号として出力する。
【００６３】
出力された制御信号９０４Ａ（９０４Ｂ）は、指示具側（ペン９Ａ、９Ｂ）ではペン通信回路６３（６３Ａ、６３Ｂ）が受信する。制御信号を受信すると、指示具のペン制御回路６４は、ペン先スイッチ６１またはサイドスイッチ６２が押されているかどうかを判定する。ペン先スイッチ６１またはサイドスイッチ６２が押下されている場合、指示具は、スイッチの押下状態を示す所定の信号、およびＩＤ情報を示す信号を生成する。そして、図１０（Ｂ）で説明するとおり、付帯情報９０５Ａ（９０５Ｂ）としてペン通信回路６３を通じて所定のタイミングで返答する。
【００６４】
ここで、付帯情報９０５Ａ（９０５Ｂ）が光信号である場合、変調された情報は付帯情報受信モジュール９０２にて受信され解析される。一方、センサユニット１Ｌ、１Ｒでは、発光９０６Ａ（９０６Ｂ）を検出することで、ペンによる座標入力に対する割り付けを行うことができる（図８のＳ８１４）。指示具からの付帯情報の座標値への割り付け（図８のＳ８１１）は、発光９０６Ａ（９０６Ｂ）の検出により、遮光範囲と比較して概略同一の位置にある遮光範囲に対して実施すればよい。詳細は、図１１を用いて後述する。
【００６５】
なお、センサユニット１Ｌ、１Ｒの受光部（ラインＣＣＤ１０４）のシャッタの開放時間は、赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂで発光し再帰反射した光を受光する場合と、当該発光９０６Ａ（９０６Ｂ）を検出する際とで、適宜変更する。そうすることで、ラインＣＣＤ１０４のダイナミックレンジの範囲の適切なレベルで検出することが可能となる。すなわち、赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂが投光するタイミングと異なるタイミングで指示具が発光するように、当該指示具に対して指示をすることで、発光の衝突を避けることが可能となる。
【００６６】
＜虚実判定（実座標の選択）＞
図１１では、座標入力有効領域３における座標と受光部（ラインＣＣＤ１０４）で検出される波形の例を用いて、複数の遮光とペンの付帯情報信号との関連付けに関して説明する。
【００６７】
この場合、センサユニットからの赤外光が指示具に遮られて形成される遮光のＣＣＤ検出波形は、センサユニット１Ｌでは、図１１（１）（ａ）（Ｌ）のように観測され、一方のセンサユニット１Ｒでは、図１１（１）（ａ）（Ｒ）のように観測される。また、上述した図１０中の、例えば、ペン９Ａからの発光９０６Ａは、図１１（１）（ｂ）（Ｒ）もしくは図１１（１）（ｂ）（Ｌ）のように検出される。
【００６８】
図１１（１）のそれぞれの遮光ＱＬ１，ＱＬ２，ＱＲ１，ＱＲ２を用いて座標を計算すると、座標候補点として図９（Ａ）のように、実の座標Ａ，Ｂと虚の座標Ａ’，Ｂ’が計算されることとなり、正しい座標を判定する虚実判定が必要となる。ここで、遮光ＱＬ１に対して計算された画素番号ＮＬ１と、ペンの発光ＰＬ１に対応する画素番号ＮＬ２とが近接している場合、例えば、ＮＬ１、ＮＬ２の差分が所定の値の幅に入っている場合、ＱＬ１がＰＬ１に対応するものと判定することができる。同様に、画素番号ＮＲ１、ＮＲ２が近接しているときは、ＱＲ１がＰＲ１に対応する遮光と判断することができる。即ち、これらのペンに対応する遮光とペン９Ａからの発光の組み合わせから座標計算することで、４つの候補点から実座標に対応する発光したペン９Ａによる座標を決定することができる。実座標の組合せの内、もう一方は別の指示具（９Ｂ）によるものと判断することで、実際の指示位置である座標Ａ、Ｂを一意に決定することができる。
【００６９】
次に、図９（Ｂ）のようにセンサユニット１Ｒから見たときに入力Ａ、Ｂが略一直線上に並ぶ場合について考える。センサユニット側から見て入力が手前にある入力Ａに隠れる形で、後ろ側にある入力Ｂがセンサユニットから一部しか見えていない状態である。この状態は、複数の遮光が分離して検出されない場合であり、図８のフローチャートに沿うと、Ｓ８０７、Ｓ８０９、Ｓ８１２、Ｓ８０８の各ステップを経由して判断された状態に対応する。
【００７０】
この時、ＣＣＤ検出波形は図１１（２）（ａ）のように検出される。センサユニット１Ｒで検出される波形は、図１１（２）（ａ）（Ｒ）のように遮光が分離されず、ＱＲ１とＱＲ２の２つの遮光が合わさった、幅の太い遮光が検出された状態となる。一方、センサユニット１Ｌで検出される波形は、図１１（２）（ａ）（Ｌ）のように遮光が２つあるので、複数の入力があるものと判断できる。
【００７１】
ここで、Ｓ８０８で送信された制御信号を受信し、要求に応じて入力Ａであるペン９Ａが、赤外光９０６Ａを発光した状態について説明する。センサユニット１ＲのラインＣＣＤ１０４では座標Ａに対応するペンの発光が、図１１（２）（ｂ）（Ｒ）のように検出される。この結果から、ＮＲ２の位置（画素番号）に近接した遮光ＱＲ１は、検出された発光ＰＲ１と対応するものと判断することができる。また、センサユニット１Ｌにおいてペン発光ＰＬ１が検出されたとすると、ＱＬ１とＰＬ１が対応するものとして判断することができる。即ち、画素番号ＮＲ１とＮＬ１とで算出される座標は、ペン９Ａによる入力であると判断することができる。
【００７２】
上記のように、本実施形態では、複数の指示具による入力が一部重なるなどしての遮光を判別できない場合には、指示具に対して指示具を区別するための発光を指示する。このため、指示具の消費電力を最小限に抑えつつ、複数の指示具を的確に区別することが可能となる。また、適宜、指示具のＩＤ情報を含む付帯情報を送信させることで、各々の指示具の遮光信号に対して、ＩＤ情報等の付帯情報を割り付けることが可能となる。しかも、以上の処理は、ペンの付帯情報である光信号を、座標検出用（遮光検出用）のＣＣＤ１０４で検出するように構成するため、部品点数を増やすことなく安価に構成することができ、複数の指示具で入力が可能な座標入力装置を提供することができる。
【００７３】
＜ペン信号の送受信のタイミング＞
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、上述した一連の情報の送受信における、タイミングシーケンス図である。なお、当該のタイミングシーケンス図は、座標検出時に毎回実施される処理ではなく、図８のフローチャートにおいて、Ｓ８０７の制御信号を送信すると判断された場合の処理についての説明である。
【００７４】
図６でも説明したように、図１２（Ａ）において、座標検出用の赤外ＬＥＤの投光タイミング１１０２に合わせて、センサユニット１Ｌ、１Ｒ中のラインＣＣＤ１０４のシャッタは１１０１のタイミングで開放し、遮光信号を検出する。投光タイミングを表す信号１１０２は、図６の信号５３、５４に対応する。
【００７５】
図１０の制御信号送信モジュール９０１は、制御信号９０４Ａ、９０４Ｂを、これら１１０１と１１０２のタイミングと重複しないよう、ラインＣＣＤ１０４から画素データを読み出した後に１１０３のタイミングで出力する。制御信号９０４Ａを受信した指示具（ペン９Ａ）は、スイッチ情報やＩＤ情報から変調した光信号を生成し、付帯情報９０５Ａとして１１０４及び１１０６のタイミングで送信し、返答する。更に、２本目の指示具（ペン９Ｂ）がある場合には、ペン９Ａ、ペン９Ｂの送信するタイミングが別々に制御される構成となる。即ち、１１０３のタイミングで制御信号９０４Ｂを受信したペン９Ｂは、指示具同士で送信タイミングが重ならないよう、図中１１０５、及び１１０７のタイミングで付帯情報を出力、及び発光を行う。
【００７６】
図１２（Ｂ）で説明するように、制御信号送信モジュール９０１の出力する制御信号９０４Ａ、９０４Ｂは、１１１３のタイミングで出力されてもよい。この場合、指示具からの付帯情報の返答は図中１１１４、１１１６、あるいは１１１５、１１１７のタイミングで出力されるよう制御され、図１２（Ａ）に比べて、制御信号の送信分の時間を短縮できる。なお、指示具に対する制御信号９０４Ａ（９０４Ｂ）の信号は、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の投光手段から出力する構成とすることで、ペン信号通信部５は送信機能を持たず、受信機能のみで構成することが可能となるので、このように構成してもよい。
【００７７】
上記のように、本実施形態の構成では、センサユニットが投光するタイミングと異なるタイミングで指示具が発光するように、当該指示具に対して指示をする。このため、赤外ＬＥＤ１０１Ａ、１０１Ｂからの投光やペンからの赤外発光が重複することなく、座標検出、制御信号、付帯情報の送受信を実現できる。よって、複数の指示具による座標値が得られる場合に、得られた信号の情報（スイッチ信号や、指示具のペンＩＤ情報）をその座標値と関連付けることが可能となる。そして、これらのスイッチ情報や指示具固有のペンＩＤ情報や、座標値の連続性を表すＩＤ情報等を付帯情報として、座標値に付加して外部端末に出力することができる。
【００７８】
また、本実施形態の構成では、複数の指示具が用いられて、受光部から見た指示具の方向に基づき、各指示具の座標を一意に判定することができない場合などの必要な場合に限って指示具（ペン）に指示具を区別するための赤外光の発光を要求する。このため、常時、指示具の赤外ＬＥＤ６６の発光が必要とされる構成と比べて、不要な発光を抑えることで電力消費を削減し、電池寿命を延長する効果にもつながる。
【００７９】
［実施形態２］
上述の実施形態においては、ペン信号通信部５と指示具（ペン９Ａ、９Ｂ）間でやり取りされる制御信号や付帯情報の送受信について、赤外光を利用した方式を前提に説明してきた。しかしながら、情報の送受信の方式はこれに限らず、その他の手法を用いても構わない。例えば、図１０の制御信号送信モジュール９０１と付帯情報受信モジュール９０２、及び、ペン通信回路６３との間で送受信される制御信号９０４Ａ（９０４Ｂ）や付帯情報９０５Ａ（９０５Ｂ）の送受信は、電波を用いた通信により実現してもよい。この場合、複数の指示具の座標値の虚実判定をより正確に算出するために、指示具から並行して、指示具を区別するための赤外光９０６Ａ（９０６Ｂ）を発光できる構成であることが望ましい。
【００８０】
図１３（Ａ）、および（Ｂ）では、電波を用いた無線通信を利用する場合のタイミングシーケンスについて説明している。ペン９Ａ（９Ｂ）からの発光９０６Ａ（９０６Ｂ）は、ラインＣＣＤ１０４による座標検出に合わせた投光９０３のタイミングと重複しないよう制御されることが必要である。ここで、投光９０３のタイミングは、図１３（Ａ）中の１２０１、１２０２、あるいは（Ｂ）中の１２１１，１２１２により示される。そのため、ペン９Ａ、９Ｂは、図１３（Ａ）中の１２０６、１２０７、あるいは図１３（Ｂ）中の１２１６，１２１７のタイミングで発光するよう制御される。
【００８１】
しかしながら、制御信号９０４Ａ（９０４Ｂ）や付帯情報９０５Ａ（９０５Ｂ）の送受信は電波を用いた通信であって、赤外光との衝突は考えなくてよい。このことから、図１３（Ａ）では、座標検出タイミング（１２０１、１２０２）との重畳を気にすることなく、１２０３のタイミングでの制御信号の送受信、もしくは、１２０４、１２０５のタイミングで、付帯情報の送受信の実施が可能である。
【００８２】
さらに、図１３（Ｂ）において、ペン９Ａ（９Ｂ）からの付帯情報９０５Ａ（９０５Ｂ）の送信タイミングが、１２１４、あるいは１２１５となるよう制御され、発光９０６Ａ（９０６Ｂ）と重畳するタイミングであっても、もちろん構わない。
【００８３】
なお、ペン９Ａの座標が特定されると、ペン９Ｂの指示する座標も同時に決定されることをこれまで説明してきた。即ち、ペン９Ｂからの発光９０８Ｂはなくとも、２本の指示具が入力された際の虚実判定を実施することが可能となる。仮に３本の指示具による入力が行われ、虚実判定を行う場合には、２本の指示具からの発光が異なるタイミングでラインＣＣＤ１０４に検出されればよい。換言すれば、Ｎ本の指示具による座標入力がある場合、Ｎ−１本のペンの発光が異なるタイミングで検出できれば、虚実判定を実施することができる。
【００８４】
つまり、図１３（Ａ）の１２０７、図１３（Ｂ）の１２１７のタイミングにおいて、２本目の指示具（ペン９Ｂ）が発光しない構成としてもよい。
【００８５】
以上のように、本実施形態では、制御信号、あるいは付帯情報の送受信に無線通信を活用する。このため、本実施形態の構成によれば、タイミングを制御し、ウェイト処理の必要のある処理が減ることで全体の処理時間が短縮される。また、発光する指示具を必要最低限に抑えることで、システム全体で見た場合の電力消費を抑えることができる。その結果、サンプリング回数が多く、応答性に優れた座標入力装置を提供することができる。
【００８６】
［実施形態３］
先の実施形態においては、複数の指示具によって同時に入力がなされた場合に、必要に応じ、指示具を発光させるための制御信号を制御信号送信モジュール９０１から送信することを説明した。
【００８７】
しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、ＩＤ＝１で黒色の軌跡を表示し、ＩＤ＝２では赤色の軌跡を表示するといった、固有のＩＤを指示具が保持することが前提となったアプリケーションで利用する場合、どのＩＤの指示具で指示操作が行われているかを、予め検知する必要がある。そこで、このような場合には、例えば、遮光信号のない状態から１つ以上の遮光を検出したタイミングにおいて、制御信号送信モジュール９０１から制御信号を送信し、指示具ＩＤを取得するようにしてもよい。
【００８８】
また、二本同時に入力された場合には、図１４のような座標が検出される場合がある。図中の数字は時間の経緯を示すもので、白丸は時間経過に沿ってサンプリングされた座標を表している。図１４（Ａ）では、例えば１のタイミングにおいて符号Ａ１，Ｂ１の座標が、２のタイミングにおいてＡ２、Ｂ２の座標が検出されていることを示す。
【００８９】
この時、実際の操作者による指示具の操作は、図１４（Ｂ）のように入力（描画）する場合と、図１４（Ｃ）の場合と、２つの場合が想定される。図１４（Ｂ）とは、即ち、Ａ１から開始した入力Ａが、Ａ２、Ｘ３、Ｘ４と移動し、Ｂ１から開始した入力Ｂが、Ｂ２、Ｙ３、Ｙ４と移動した状態を示す。同様に、図１４（Ｃ）は、Ａ１から開始した入力Ａが、Ａ２、Ｙ３、Ｙ４と移動し、Ｂ１から開始した入力Ｂが、Ｂ２、Ｘ３、Ｘ４と移動した状態を示している。
【００９０】
この２つの場合を区別するために、所定のタイミングで少なくともいずれか一方の指示具を発光させる構成とすればよい。即ち、まず入力が開始されたＡ１あるいはＢ１の検出時点で発光し、更には、入力Ａと入力Ｂとが近接したと判断したＸ３あるいはＹ３の時点で発光すればよい。これらのタイミングで指示具を発光させ、指示具ＩＤを対応付けることで、入力Ａと入力Ｂとの軌跡について、図１４（Ｂ）と図１４（Ｃ）との場合の区別を間違い、誤動作することを防止することが可能となる。
【００９１】
［実施形態４］
先に説明したように本装置は、ペン等の複数の指示具（ペン）や指による入力が可能な構成となっており、特に指示具（ペン）を用いる場合には、ペン信号通信部５とペン９Ａ、９Ｂの内部回路により、双方向に通信が可能な構成となっている。
【００９２】
そこで、この双方向の通信機能を用いて、各種の入力モードを変更することにより、さらに操作性に優れた座標入力装置として構成することが可能になる。この入力モードの変更方法について、以下に説明する。
【００９３】
図１５は、入力モードの変更の処理について説明するためのフローチャートである。なお、この処理は、制御・演算ユニット２のＣＰＵ２１の制御に基づいて実行される。
【００９４】
まず、Ｓ１３０１で入力モードの変更の処理を開始すると、Ｓ１３０２では、ペン信号通信部５は、各ペンに対して通信を要求するコマンドを送信する。この通信要求をペン通信回路が受信したならば、ペンは所定のコマンド信号を返信することになる。
【００９５】
次に、座標入力装置は、Ｓ１３０３において、ペンからの返答があったか否かを判定する。返答（受光）がない場合、すなわち、ペンがペン信号通信部の発光に対して受光範囲外にある場合には（Ｓ１３０３でＮＯ）、この通信要求コマンドを受信できないため何もしない。この場合は、ペンが使用されないと判断して、Ｓ１３０７で、タッチモード（指入力モード）に切替える処理が実行される。すなわち、発光の指示に対して応答がない場合、座標入力有効領域３に対して指示具以外の入力がなされたものとして座標を算出する。Ｓ１３０３でペンからの返答がありと判断された場合（Ｓ１３０３でＹＥＳ）には、Ｓ１３０４で、ペンからの返答の数を判断する。
【００９６】
Ｓ１３０４で、ペンからの返答が２本以上であると判定された場合（Ｓ１３０４でＹＥＳ）には、Ｓ１３０５に進んで２本以上のペンの入力を許可するマルチペンモードに変更する処理を実行する。ペンからの返答が１本である場合（Ｓ１３０４でＮＯ）には、Ｓ１３０６に進んで、ペン１本の入力を許可するシングルペンモードに変更する処理を実行する。
【００９７】
上記のように、本実施形態では、発光の指示に対する指示具からの応答に基づいて動作モードを切り替える。このため、本実施形態の構成によれば、操作者の使用形態に応じて適切かつ効率的な動作を自動的に選択することが可能となる。
【００９８】
なお、これまでペン信号通信部５とペン通信回路との信号のやりとりは赤外光または無線を用いた信号での場合について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いてもよい。また例えば、無線を使用する場合、通信要求に対して、返答する場合は、操作者がペンを握っていることを検出するなどして、常にイネーブルとしない構成にすることで、不要な電力消費を回避する構成で実現することが可能となる。操作者がペンを握っていることの検出には例えば静電容量の変化により検出すればよい。
【００９９】
なお、上記実施形態では、センサユニット内の受光素子としてラインＣＣＤを用いたが、エリアセンサ型のＣＣＤやＣＭＯＳセンサで構成してもよい。特にＣＭＯＳセンサの場合には、露光エリアの特定の部分を読み出すことが可能であり、不要なエリアを読み出す必要がないため読み出し速度の高速化が可能である。上記実施形態においてもセンサユニット内の複数の受光部のうち、一方の受光部のデータで検出した遮光範囲から、もう一方の受光部のデータの読出し開始位置を決定し、限定した範囲のデータのみをメモリに転送することでシステム全体としての高速化ができる。
【０１００】
また、座標入力装置の座標入力有効領域３を、例えば、大画面の表示装置で構成して、指示具の座標値を表示画面上に表示する構成とすれば、複数人による同時入力が可能な、電子ホワイトボードの応用が構成可能になる。
【０１０１】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１０２】
１Ｌ、１Ｒ：センサユニット、２：演算・制御ユニット、３：座標入力有効領域、４：再帰反射部、５：ペン信号通信部、９Ａ、９Ｂ：指示具（ペン）
【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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