(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった２つの位置からそれぞれ検知する第１および第２の方向検知手段と、前記第１および第２の方向検知手段によりそれぞれ検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出する算出手段と、を有する座標入力装置において、
前記座標入力面に入力された座標の方向を前記第１および第２の方向検知手段とは異なった方向から検知する第３の方向検知手段と、
前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識する非分離認識手段と、
前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記算出手段を制御して、前記第１および第２の方向検知手段のうちの他方の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段の位置と、前記他方の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出する算出制御手段と、
を具備したことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記算出制御手段は、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置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】
前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別する区別手段を具備し、
前記算出制御手段は、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置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４】
座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった２つの位置から光学的にそれぞれ直接検知する第１および第２の方向検知手段と、前記第１および第２の方向検知手段により光学的にそれぞれ直接検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出する算出手段と、を有する座標入力装置において、
前記座標入力面に入力された座標の方向を、前記直接検知される方向とは異なる方向から前記第１もしくは第２の方向検知手段に対して検知させる反射鏡と、
前記反射鏡を回転する回転手段と、
前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識する非分離認識手段と、
前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記回転手段を制御して、前記一方の検知手段に対してもしくは他方の検知手段に対して前記２つの座標の方向を分離して検知させる回転制御手段と、
前記算出手段を制御して、前記他方の検知手段により直接検知された前記２つの座標の方向と、前記一方もしくは他方の方向検知手段により前記反射鏡を介して検知された前記２つの座標の方向と、前記他方の方向検知手段の位置と、前記反射鏡の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出する算出制御手段と、
を具備したことを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
前記算出制御手段は、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出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】
前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別する区別手段を具備し、
前記算出制御手段は、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出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７】
前記第１および第２の方向検知手段は、前記反射鏡を介して前記２つの座標の方向を検知する場合には、前記反射鏡の回転中心を通過する光に基づいて当該２つの座標の方向を光学的に検知することを特徴とする請求項４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、座標入力面に入力された座標の方向を検知して当該座標の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、光学式の座標入力装置に代表されるように、座標入力面に入力された座標の方向を二方向から検知して、その座標の位置を算出する座標入力装置があった。
【０００３】
図１５は、従来の光学式の座標入力装置の一例を示した図である。座標入力装置３００は、座標を入力する際に使用する座標入力面３０１と、座標入力面３０１の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する反射部３０２と、座標入力面３０１の両端に配置された光学ユニット３０３から構成される。
【０００４】
光学ユニット３０３は、座標入力面３０１にほぼ平行に扇形に広がる光を照射する発光部と、反射部３０２で反射され、再帰的に戻ってきた光を受光する受光部とから構成される。受光部内には、例えばラインセンサを設けて、指や指示棒などによって遮蔽された光の方向を検知する。座標入力装置３００は、２つの光学ユニット３０３で検知された光の遮蔽方向と当該光学ユニット３０３間の距離に基づいて、座標入力面３０１に入力された座標の位置を算出することができる。
【０００５】
なお、このような座標入力装置に関連する従来技術としては、例えば、特開平２−２６７６１４号公報「位置検出装置」、特開平１０−１０５３３２号公報「タッチパネル装置」、特開昭５９−２１４９４１号公報「位置入力装置」、特開平５−１０８２６７号公報「タッチパネル入力装置」が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。図１５に示した座標入力装置３００では、複数の座標が入力された場合に、正確に座標の位置を算出できない場合があるという問題点があった。ここでは、説明の簡単のために２つの座標が入力された場合について説明する。
【０００７】
図１６は、従来の光学式の座標入力装置において、入力された座標の位置関係により位置の算出の精度が維持される場合を示した説明図であり、図１７および図１８は、従来の光学式の座標入力装置において、入力された座標の位置関係により位置の算出の精度が悪くなる場合を示した説明図である。図１６に示したように、２つの光学ユニット３０３がそれぞれ２つの座標の方向を検知できる場合には、入力された座標の位置の算出精度は維持される。
【０００８】
しかしながら、図１７に示したように、左側の光学ユニット３０３においては、手前に入力された座標Ａによって後側の座標Ｂが遮蔽されてしまい１点のみしか座標の方向が検知されない場合が生じる。このとき、左側の光学ユニット３０３に近い座標Ａに関しては、座標の位置の算出精度は維持されるが、遠い方の座標Ｂに関しては、座標Ａの本影や半影の影響により、算出精度が維持されない。特に手前の座標Ａが太い指示棒などにより入力された場合に後側の座標Ｂの位置の算出精度の低下が著しい。
【０００９】
また、図１８に示したように、座標Ａの方向と座標Ｂの方向とが極めて近い場合においては影の幅が広くなり、例えば最も暗い方向（受光強度の小さい方向）を座標の入力方向と決める場合や、半値幅の中点を座標の入力方向と決める場合にあっては、座標Ａも座標Ｂも共に算出精度が維持されなくなる。すなわち、方向の重なりにより座標の算出精度が低下してしまう。
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の座標入力装置は、座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった二つの位置からそれぞれ検知する第１および第２の方向検知手段と、前記第１および第２の方向検知手段によりそれぞれ検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出する算出手段と、を有する座標入力装置において、前記座標入力面に入力された座標の方向を前記第１および第２の方向検知手段とは異なった方向から検知する第３の方向検知手段と、前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識する非分離認識手段と、前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記算出手段を制御して、前記第１および第２の方向検知手段のうちの他方の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段の位置と、前記他方の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出する算出制御手段と、を具備したものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明は、入力された複数の座標に方向的な遮蔽や重なりがある場合でも、当該座標の方向を分離して検知することができる。
【００１３】
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、前記算出制御手段が、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するものである。
【００１４】
すなわち、請求項２に係る発明は、第１の方向検知手段による片方の座標の方向と第２の方向検知手段による他方の座標の方向から構成されるダミー点を除去することができる。
【００１５】
また、請求項３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、前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別する区別手段を具備し、前記算出制御手段が、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するものである。
【００１６】
すなわち、請求項３に係る発明は、ダミー点を除去することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の座標入力装置は、座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった２つの位置から光学的にそれぞれ直接検知する第１および第２の方向検知手段と、前記第１および第２の方向検知手段により光学的にそれぞれ直接検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出する算出手段と、を有する座標入力装置において、前記座標入力面に入力された座標の方向を、前記直接検知される方向とは異なる方向から前記第１もしくは第２の方向検知手段に対して検知させる反射鏡と、前記反射鏡を回転する回転手段と、前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識する非分離認識手段と、前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記回転手段を制御して、前記一方の検知手段に対してもしくは他方の検知手段に対して前記２つの座標の方向を分離して検知させる回転制御手段と、前記算出手段を制御して、前記他方の検知手段により直接検知された前記２つの座標の方向と、前記一方もしくは他方の方向検知手段により前記反射鏡を介して検知された前記２つの座標の方向と、前記他方の方向検知手段の位置と、前記反射鏡の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出する算出制御手段と、を具備したものである。
【００１８】
すなわち、請求項４に係る発明は、入力された複数の座標に方向的な遮蔽や重なりがある場合でも、当該座標の方向を分離して検知することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の座標入力装置は、請求項４に記載の座標入力装置において、前記算出制御手段が、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するものである。
【００２０】
すなわち、請求項５に係る発明は、ダミー点を除去することができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の座標入力装置は、請求項４に記載の座標入力装置において、前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別する区別手段を具備し、前記算出制御手段が、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するものである。
【００２２】
すなわち、請求項６に係る発明は、ダミー点を除去することができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の座標入力装置は、請求項４に記載の座標入力装置において、前記第１および第２の方向検知手段が、前記反射鏡を介して前記２つの座標の方向を検知する場合には、前記反射鏡の回転中心を通過する光に基づいて当該２つの座標の方向を光学的に検知するものである。
【００２４】
すなわち、請求項７に係る発明は、回転によるぶれのない一定位置で座標を検出することができる。
【００２５】
【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〕
（座標入力装置の概略構成）
図１は、実施の形態１の座標入力装置の一例を示した概略構成図である。座標入力装置１００は、ペンなどの指示棒や指により座標（図では位置Ａ）を入力する矩形の座標入力面１０１と、座標入力面１０１に平行にかつ扇形に照射光を発し、また、反射光を受光する光学ユニット１０２（そのうち左側にある光学ユニットを１０２Ｌとし、右側にある光学ユニットを１０２Ｒとする）と、座標入力面１０１の外縁に配置され、光学ユニット１０２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１０３とを有する。
【００２６】
また、座標入力装置１００は、一方の光学ユニット１０２において、座標入力面１０１に入力された２つの座標の方向を分離して検出できない場合に当該方向を分離する補助ミラー１０４を有する。なお、以降において、大文字Ｌは左側光学ユニット１０２Ｌ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１０２Ｒで採用する各種パラメータを識別する指標とする。また、座標の入力された位置を適宜座標点と称することとする。
【００２７】
座標入力装置１００は、さらに、制御部１０５を有し、制御部１０５は、光学ユニット１０２Ｌおよび１０２Ｒにより検出された座標の方向と光学ユニット１０２Ｌおよび１０３Ｒの位置とに基づいて座標の位置を算出する演算部１５１と、補助ミラー１０４の回転制御をおこなう回転部１５２と、片方の光学ユニット１０２で座標の方向を分離して検知できていないことを判断する判断部１５３と、入力された座標が複数ある場合に、各座標の移動履歴を格納して複数の座標を区別する記憶部１５４と、外部装置例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０６と接続する際のインターフェースを司るインターフェース部１５６とから構成される。
【００２８】
なお、図示は省略するが、補助ミラー１０４はステッピングモータにより回転し、このステッピングモータの動きにより、補助ミラー１０４の角度を知ることができるようになっている。また、座標入力面１０１は図においては平板であるが、必ずしも有体的な平板が必要であるということではなく、後述するように光学ユニット１０２より座標入力面１０１に対して平行に照射される照射光で形成される仮想的な面であってもよい。
【００２９】
また、座標入力面１０１は、ＬＣＤなどによる表示面であってもよく、ＰＣ１０６からの制御を受けて、各種処理結果を表示してもよい。これにより、いわば、大型のタッチパネルを形成し、利便性の高い座標入力装置を提供することができる。
【００３０】
（反射部の構造）
反射部１０３は、進入してきた光をその方向に再帰的に反射する部材により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示した図である。このうち、同図（ａ）は斜視図を、同図（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て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。
【００３１】
（光学ユニットの構造）
つぎに、光学ユニット１０２を詳細に説明する。図３は、光学ユニット１０２を、座標入力面１０１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軸方向き）から示した概略構成図である。また、図４は、図３に示した光学ユニットを照射光の進行方向から（図のｘ軸方向から）表した図である。発光部１２１は、照射光を発する発光素子１２２と、発光素子１２２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１２３ａ〜シリンドリカルレンズ１２３ｃとからなる。符合１２４はハーフミラーを示し、シリンドリカルレンズ１２３を通過した照射光を反射部１０３に向けて偏向する。
【００３２】
発光素子１２２は、例えば、レーザーダイオードやピンポイントＬＥＤなどの発光部材を使用できる。発光素子１２２が発した照射光はシリンドリカルレンズ１２３ａで絞り込まれ、ｚ軸方向に平行な光線となる。続いて、照射光は２つのシリンドリカルレンズ１２３ｂおよびシリンドリカルレンズ１２３ｃを経て、ｙ軸方向に扇形に広がる拡散光となる（図４参照）。
【００３３】
一方、受光部１２５は、図３に示したように、ハーフミラー１２４を通過した反射部１０３からの反射光を集光する受光レンズ１２６と、フォトセンサなどの受光素子が複数個連なったラインセンサ１２７とから構成される。発光素子１２２から照射され反射部１０３によって同じ経路を戻ってきた反射光は、受光レンズ１２６によって、ラインセンサ１２７上のそれぞれ異なる位置に到達する。
【００３４】
（光学ユニットによる方向の検知）
つぎに、ラインセンサ１２７による座標の方向の検知について説明する。図５は、受光部１２５による方向検知の原理を説明する模式図である。図は、受光部１２５を主として表しているが、発光素子１２２と、反射光を透過するハーフミラー１２４もそれぞれ表示している。なお、発光素子１２２は、ハーフミラー１２４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、便宜的に点で表示する。
【００３５】
座標入力面１０１上のある位置Ａに指が挿入され照射光が遮断されると、その方向に対応するラインセンサ１２７上の対応する点に反射光が到達しなくなる。すなわち、図に示したように座標入力面１０１上の位置Ａに光を遮る指が挿入されると、ここを通過する光は遮られ、ラインセンサ１２７上では位置Ｄにおいて受光強度の小さい領域（暗点）が生じる。この暗点Ｄの位置は、遮蔽方向（位置Ａ）と一対一に対応するので、ラインセンサ１２７によって遮蔽方向が検知されることとなる。
【００３６】
なお、ラインセンサ１２７における受光強度が均一になるように、シリンドリカルレンズ１２３ｃの後段もしくはラインセンサ１２７の前段に濃淡のついたフィルタを設けてもよい。これにより、ラインセンサ１２７の各素子に対して方向に依存した閾値を設定する必要が無くなり、制御が容易となる。
【００３７】
（演算部の内容）
演算部１５１は、暗点Ｄに基づいた遮蔽方向から座標Ａの位置を算出する。暗点Ｄは指示棒や指等を光軸から測定した検出角度θｄ（図５参照）と１対１に対応しており、ラインセンサ１２７上の暗点の位置Ｄが分かれば検出角度θｄを知ることができる。受光レンズ１２６からラインセンサ１２７までの距離をｆとして、θｄはＤの関数として式（１）で与えられる。
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）              ・・・（１）
【００３８】
なお、厳密には、受光レンズ１２６による光の屈折により、ｔａｎ（θｄ）＝Ｄ／ｆとならないが、検出角度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。なお、光軸とは受光レンズ１２６の光軸を示す。
【００３９】
以上の説明では検出角度θｄを演算部１５１で算出する構成となっているが、例えば、記憶部１５４に位置Ｄと検出角度θｄを対応させた対応テーブルを設けておき、この対応テーブルを参照して暗点Ｄから検出角度θｄを求めてもよい。すなわち、演算部１５１における算出には計算した結果である対応テーブルを参照することも含むものとする。
【００４０】
検出角度θｄが求まると、座標点Ａを計算する際に使用する計算角度θｃ、すなわち、光学ユニット１０２間を基準線とした座標点Ａの方向が求まる。この計算角度θｃと光学ユニット１０２間の距離とから座標点Ａを求めることができる。図６は、座標点Ａと、光学ユニット間距離ｗと、座標点Ａを計算する際に使用する右側計算角度θｃＲおよび左側計算角度θｃＬとの関係を示した図である。詳細な計算過程は省略するが、座標点Ａ（ｘ，ｙ）は、式（２）によって与えられる。
0004208394.tif 000002
【００４１】
以上の説明から明らかなように、ラインセンサ１２７上の暗点Ｄの位置が分かれば、検出角度θｄをもとに計算角度θｃＲ（もしくはθｃＬ）を算出でき、式（２）により、位置Ａを算出できる。この演算は、演算部１５１によりおこなう。なお、検出角度θｄから計算角度θｃＲ（もしくはθｃＬ）を算出する変換式については、光学ユニット１０２の取付角度が分かれば一意に決定されるのでその説明を省略する。
【００４２】
なお、式（２）についても、記憶部１５４に左右の光学ユニット１０２における暗点Ｄと位置Ａ（ｘ，ｙ）と対応させた対応テーブルを設けておき、この対応テーブルを参照して暗点Ｄから直接位置Ａ（ｘ，ｙ）を求めてもよい。以上の説明においては、制御部１０５が、座標入力装置１００に内蔵された構成であるが、インターフェース部１５６を除いた制御部１０５を、例えば前述したＰＣ１０６に設けてもよい。後者の場合においては、ＰＣも含めて座標入力装置１００が構成されることとなる。
【００４３】
座標入力装置１００は、以上説明した各部により、座標入力面１０１に入力された座標の位置を算出する。また、入力された座標が複数である場合も、後述するダミー点を除去できれば、入力された複数の座標の位置を原則として正確に算出できる。
【００４４】
しかしながら、光学ユニット１０２と入力された複数の座標が概略一直線上にあるとき、換言すれば、光学ユニット１０２により入力された複数の座標が分離して検知できないときは、座標の位置の算出精度を維持できなくなる。座標入力装置１００は、補助ミラー１０４を備えることによりこの問題を解決し、座標の位置の算出精度を維持する。以降の説明においては説明の便宜上、入力された座標が２つである場合について説明する。
【００４５】
（判断部の内容）
補助ミラー１０４は、入力された座標の方向を分離できないときに、換言すれば方向の遮蔽や重なりがあったときに、当該座標の方向を分離して検知するために使用される。座標の方向が分離して検知されているか否かは判断部１５３が判断する。最も簡便には、片方の光学ユニット１０２では入力された座標が１つであると検知し、他方の光学ユニット１０２では入力された座標が２つであると検知した場合に、座標が分離して検知されていないと判断する手法が挙げられる。
【００４６】
座標の方向をラインセンサ１２７で検知する場合は、一定の閾値より小さな受光強度の素子部位が遮蔽方向となる。図７は、判断部１５３において、座標が分離されていないと検知する際のラインセンサ（素子数１２８個）の暗点検出の例を示した図である。斜線で示したように、右側光学ユニット１０２Ｒのラインセンサは第２６素子、第２７素子、第９１素子、第９２素子、および、第９３素子において所定の閾値より小さな受光強度であると検知している。一方、左側光学ユニット１０２Ｌのラインセンサは第５６素子、第５７素子、第５８素子、第５９素子、第６０素子、および、第６１素子において所定の閾値より小さな受光強度であると検知している。
【００４７】
図８は、判断部１５３の遮蔽もしくは重なり方向の判断手順の一例を示したフローチャートである。判断部１５３は、まず、暗点であると検出した素子の平均的な連続数を検知する（ステップＳ７０１）。これにより、入力に用いた指や指示棒の太さを知ることができる。上述した検出条件では、左側光学ユニット１０２Ｌの連続数が６であり、右側光学ユニット１０２Ｒの連続数が２もしくは３であるので、突出した連続数６を除外して、連続数は２ないし３であると検知する。
【００４８】
続いて、連続数をひとまとまりとして、このひとまとまりの個数が左右のラインセンサ１２７で一致するか否かを判断する（ステップＳ７０２）。個数が一致する場合（ステップＳ７０２：肯定）、入力された座標の方向に遮蔽もしくは重なりがないと判断する（ステップＳ７０３）。一方、個数が一致しない場合（ステップＳ７０２：否定）、入力された座標の方向に遮蔽もしくは重なりが発生していると判断する（ステップＳ７０４）。上述した検出条件では、右側光学ユニット１０２Ｒの塊の個数は２であり、左側の塊の個数は１であるので、判断部１５３は、方向の遮蔽もしくは重なりが発生していると判断する。
【００４９】
最後に、判断部１５３は、連続数が突出している検出域に対応する方向に遮蔽もしくは重なりが発生していると判断する（ステップＳ７０５）。上述した検出条件では、連続数６の検出域に遮蔽もしくは重なりが発生していると判断する。
【００５０】
（補助ミラーの内容）
つぎに補助ミラー１０４について説明する。図９は、補助ミラー１０４により、光学ユニット１０２が座標方向を分離して検知する様子を示した模式図である。図に示したように、左側光学ユニット１０２Ｌは座標Ａおよび座標Ｂを直接光として分離して検知できない。したがって、発光部１２１は補助ミラー１０４の回転中心に向けても光を発し、補助ミラー１０４を介して座標Ａおよび座標Ｂを分離して検知する。
【００５１】
なお、発光部１２１は、補助ミラー１０４に向けて常に照射光を発してもよいし、判断部１５３により方向に遮蔽もしくは重なりが発生したと判断された場合にのみ照射光を照射してもよい。なお、図には特に示していないが、補助ミラー１０４に対して使用する発光素子を発光素子１２２とは別途設けた構成としてもよい。
【００５２】
なお、図において、符合１０７は座標入力面１０１の裏面に配置されたステッピングモータを示す。ステッピングモータ１０７は回転部１５２の制御を受けて回転する。また、回転部１５２はステッピングモータを制御することにより補助ミラー１０４の角度を知ることができる。光学ユニット１０２が補助ミラー１０４を介して暗点を検知したときの補助ミラーの角度を知ることにより、座標Ａおよび座標Ｂの暗点の方向を間接的に知ることができる。
【００５３】
なお、光学ユニット１０２は補助ミラー１０４の回転中心に対して照射光を発する。これにより、補助ミラー１０４が回転しても、反射部１０３により再帰的に反射された反射光は再び補助ミラー１０４の回転中心を通過し、光学ユニット１０２の一定位置に戻ってくる。すなわち、受光部１２５では常に一定位置で補助ミラー１０４を介した反射光を受光できるので、検出効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、補助ミラー１０４の反射光を入光する光学ユニットは、座標の方向を分離して検出できない左側光学ユニット１０２Ｌに限ることなく、右側光学ユニット１０２Ｒであってもよい。また、補助ミラー１０４を介した反射光（遮蔽光）は一定位置で受光できるので、例えばラインセンサ１２７（の端部）で検知してもよいが、別途センサを設けて検知してもよい。
【００５５】
（ダミー点の除外）
座標入力装置１００の光学ユニット１０２は、前述したように、座標入力面１０１に対して平行に扇形の光を発し、受光部１２５ではそれぞれ２方向の遮蔽もしくは重なりを検知する。受光部１２５では、予めどちらが座標Ａに対する方向で、どちらが座標Ｂに対する方向か知ることができない。したがって、左側光学ユニット１０２Ｌが検知した２つの方向と右側光学ユニット１０２Ｒが検知した２つ方向から、虚像点（ダミー点）が結ばれることとなる。図１０は、ダミー点の一例を示した模式図である。
【００５６】
ダミー点を除外する方法としては、様々な方法が考えられるが、例えば、記憶部１５４が、入力された座標の順にＩＤを割りつけ、演算部１５１で演算された座標の位置（軌跡）を適宜追跡して複数の座標の方向を区別する態様であってもよい。なお、入力された座標が移動するなどして片方の光学ユニットにおいて座標の方向が一致することがあるが、この場合は、それまでの軌跡から座標の方向を区別することが可能である。
【００５７】
なお、光学ユニット１０２から発する照射光を細くまとまったビームとして座標入力面を走査することもできる。これにより、２方向を両光学ユニットにおいて検出タイミングをもとに区別でき、入力された２つの座標がそれぞれ区別可能となる。
【００５８】
（２点の位置の算出）
つぎに、補助ミラー１０４を用いた座標の算出について説明する。図１１は補助ミラー１０４を用いた座標の算出の際のパラメータの関係を示した説明図である。図のように座標入力面１０１の横方向にｘ軸、縦方向にｙ軸を設けた座標系を考える。なお、この座標系は図３、図４に示した座標系とは関係なく座標入力面１０１に対して設けた座標系である。
【００５９】
図において、角度θＡ，θＢは、補助ミラー１０４の回転中心からｘ軸を基準線として測定した座標Ａおよび座標Ｂの角度を示す。なお、検出した角度が座標Ａに帰属するものであるか、座標Ｂに帰属するものであるかは、前述したようなダミー点の除外により予め区別できているものとする。θｋＡ，θｋＢは、座標Ａおよび座標Ｂを検知した際のｘ軸を基準線とした補助ミラー１０４の角度を示す。θｙは補助ミラー１０４の取付角度を示す。このとき、θＡ，θＢとθｋＡ，θｋＢとθｙとの関係は下式（３）で示される。
θＡ＝１８０−（２・（θｋＡ−θｙ））
θＢ＝１８０−（２・（θｋＢ−θｙ））      ・・・（３）
【００６０】
計算過程は省略するが、θＡ，θＢとθｃＲＡ，θｃＲＢにより、座標Ａの位置（ｘＡ，ｙＡ）を下式（４）のように求めることができる。なお、θｃＲＡ，θｃＲＢは、右側光学ユニット１０２Ｒから座標Ａもしくは座標Ｂを測定した計算角度である。
ｘＡ＝（ｗ・ｔａｎθｃＲＡ−ａ・ｔａｎθＡ−ｂ）／（ｔａｎθｃＲＡ−ｔａｎθＡ）
ｙＡ＝ｗ・ｔａｎθｃＲＡ−［（ｗ・ｔａｎθｃＲＡ−ａ・ｔａｎθＡ−ｂ）／（ｔａｎθｃＲＡ−ｔａｎθＡ）］・・・（４）
【００６１】
同様に、座標Ｂの位置（ｘＢ，ｙＢ）を下式（５）のように求めることができる。
ｘＢ＝（ｗ・ｔａｎθｃＲＢ−ａ・ｔａｎθＢ−ｂ）／（ｔａｎθｃＲＢ−ｔａｎθＢ）
ｙＢ＝ｗ・ｔａｎθｃＲＢ−［（ｗ・ｔａｎθｃＲＢ−ａ・ｔａｎθＢ−ｂ）／（ｔａｎθｃＲＢ−ｔａｎθＢ）］・・・（５）
なお、ａ，ｂは光学ユニット１０２Ｌから補助ミラー１０４の回転中心までのｘ方向の距離とｙ方向の距離とをそれぞれ示す。
【００６２】
以上説明したように、実施の形態１の座標入力装置は、一方の光学ユニットにおいて座標入力面に入力された２つの座標を分離して検出できない場合であっても、補助ミラーにより座標を分離して検出することができる。これにより、方向の遮蔽もしくは重なりがあった場合でも、座標の位置の算出精度を維持することが可能となる。
【００６３】
〔実施の形態２〕
実施の形態２では、ビーム状の照射光を照射する座標入力装置について説明する。なお、実施の形態２の座標入力装置の各部について実施の形態１と同一の部分については同一の符合を付し、その説明を省略するものとする。
【００６４】
（座標入力装置の概略構成）
図１２は、実施の形態２に係る座標入力装置の光学ユニットの概略構成を示した説明図である。座標入力装置２００は、座標を入力する際に使用する座標入力面１０１と、座標入力面１０１に平行に当該座標入力面１０１を走査しながらビーム状の照射光を発し、また、反射光を受光する光学ユニット２０２（そのうち左側にある光学ユニットを２０２Ｌと、右側にある光学ユニットを２０２Ｒとする）と、座標入力面１０１の外縁に配置され、光学ユニット１０２が発した照射光を吸収する吸収材２０３と、座標入力面１０１に入力された２つの座標の方向を分離して検出できない場合に当該方向を分離する補助ミラー１０４とを有する。
【００６５】
なお、図１で示した制御部１０５は省略してある。座標入力装置２００に対する座標の入力は、乱反射剤が塗布してある乱反射部１８１を有する指示棒１０８によりおこなう。
【００６６】
（光学ユニットの構造）
図１３および図１４は、光学ユニット２０２の概略構成の一例を示した平面図および正面図である。光学ユニット２０２は、レーザ光を発する発光素子２２１と、このレーザ光を反射するポリゴンミラー２２２と、ポリゴンミラー２２２を回転する駆動モータ２２３と、指示棒１０８で反射された光を集光する受光レンズ２２４と、受光レンズ２２４で集光された反射光を検知するフォトセンサ２２５と、補助ミラー１０４からの光を集光する補助受光レンズ２２６（図１４では省略）と、補助受光レンズ２２６で集光された光を検知するフォトセンサ２２７とから構成される。なお、符合２２８は、補助ミラー１０４から入光する光を取り込むための入光窓を示す。
【００６７】
光学ユニット２０２は、扇形の光を一様に照射する光学ユニット１０２とは異なり、ビーム状の光により座標入力面を走査するので、光の反射のタイミングを左右の光学ユニット１０２で検知することにより複数の座標を区別することができる。すなわち、本実施の形態ではダミー点が生じない。したがって、複数の座標の入力があった場合においても、座標位置の算出を容易におこなうことができる。
【００６８】
しかしながら、実施の形態１と同様に、入力された座標の方向の遮蔽や重なりがある場合は座標の検出精度が維持できなくなる。したがって、この場合は、補助ミラー１０４に照射された光の反射を検知して検出精度を維持する。なお、指示棒１０８は光を乱反射するため、補助ミラー１０４に発せられた光は、指示棒１０８によって光学ユニット２０２に直接向かう光と、再帰的に補助ミラー１０４に向かう光とがあるが、直接向かう光では結局方向分離に寄与できないので考慮しなくてよい。
【００６９】
なお、指示棒１０８は乱反射部１８１を設けたが、実施の形態１の反射部１０３のように、再帰性反射部材を用いたものに置き換えてもよい。
【００７０】
以上説明したように、実施の形態２の座標入力装置では、ビーム状の光によって座標が検知されるため、いわゆるダミー点を予め除去でき、かつ、座標の位置の算出精度を維持することができる。
【００７１】
なお、実施の形態１および実施の形態２では、光学ユニットにより座標の方向を検知したが、これに限ることなく、入力された座標の方向が隔たった場所からそれぞれ検知できるものであれば、その種類を問わない。例えば、実施の形態１および２で説明した光学式の方向検知手段に限らず、例えば弾性波や音波を利用することによって方向を検知してもよい。
【００７２】
また、補助ミラー１０４と左右いずれかの光学ユニット１０２は、いわば、第３の光学ユニットを形成するといえる。したがって、座標の方向を分離できるものであればミラーに限ることなく、例えば、実際に第３の光学ユニットを設けてもよい。この場合は、いずれに主従を付けることなく、相互に補完しあって座標の位置の算出してもよい。
【００７３】
【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、第１および第２の方向検知手段が、座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった２つの位置からそれぞれ検知し、算出手段が、前記第１および第２の方向検知手段によりそれぞれ検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出し、第３の方向検知手段が、前記座標入力面に入力された座標の方向を前記第１および第２の方向検知手段とは異なった方向から検知し、非分離認識手段が、前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識し、算出制御手段が、前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記算出手段を制御して、前記第１および第２の方向検知手段のうちの他方の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段により検知された前記２つの座標の方向と、前記第３の方向検知手段の位置と、前記他方の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、入力された複数の座標に方向的な遮蔽や重なりがある場合でも、当該座標の方向を分離して検知することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７４】
また、本発明の座標入力装置（請求項２）は、請求項１に記載の座標入力装置において、前記算出制御手段が、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、ダミー点を除去することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７５】
また、本発明の座標入力装置（請求項３）は、請求項１に記載の座標入力装置において、区別手段が、前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別し、前記算出制御手段が、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、ダミー点を除去することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７６】
また、本発明の座標入力装置（請求項４）は、第１および第２の方向検知手段が、座標入力面に入力された座標の方向を、隔たった２つの位置から光学的にそれぞれ直接検知し、算出手段が、前記第１および第２の方向検知手段により光学的にそれぞれ直接検知された前記座標の方向と前記第１および第２の方向検知手段の位置とに基づいて、前記座標の位置を算出し、反射鏡が、前記座標入力面に入力された座標の方向を、前記直接検知される方向とは異なる方向から前記第１もしくは第２の方向検知手段に対して検知させ、回転手段が、前記反射鏡を回転し、非分離認識手段が、前記座標入力面に２つの座標が入力されている場合に、前記第１および第２の方向検知手段のうちの一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないことを認識し、回転制御手段が、前記非分離認識手段により前記一方の方向検知手段において前記２つの座標の方向が分離して検知されていないと認識された場合に、前記回転手段を制御して、前記一方の検知手段に対してもしくは他方の検知手段に対して前記２つの座標の方向を分離して検知させ、算出制御手段が、前記算出手段を制御して、前記他方の検知手段により直接検知された前記２つの座標の方向と、前記一方もしくは他方の方向検知手段により前記反射鏡を介して検知された前記２つの座標の方向と、前記他方の方向検知手段の位置と、前記反射鏡の位置とに基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、入力された複数の座標に方向的な遮蔽や重なりがある場合でも、当該座標の方向を分離して検知することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７７】
また、本発明の座標入力装置（請求項５）は、請求項４に記載の座標入力装置において、前記算出制御手段が、前記一方の方向検知手段の位置と、当該一方の方向検知手段により検知された方向とを参酌することにより、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、ダミー点を除去することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７８】
また、本発明の座標入力装置（請求項６）は、請求項４に記載の座標入力装置において、区別手段が、前記第１もしくは第２の方向検知手段により検知された前記２つ座標の方向をそれぞれ区別し、前記算出制御手段が、前記区別手段により区別された前記２つの座標の方向に基づいて、前記座標入力面に実際に入力されている前記２つの座標の位置を算出するので、ダミー点を除去することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる座標入力装置を提供することが可能となる。
【００７９】
また、本発明の座標入力装置（請求項７）は、請求項４に記載の座標入力装置において、前記第１および第２の方向検知手段が、前記反射鏡を介して前記２つの座標の方向を検知する場合には、前記反射鏡の回転中心を通過する光に基づいて当該２つの座標の方向を光学的に検知するので、回転によるぶれのない一定位置で座標を検出することができ、これにより、座標位置の算出精度を維持することのできる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の座標入力装置の一例を示した概略構成図である。
【図２】実施の形態１の座標入力装置のコーナーキューブリフレクタを示した図である。
【図３】光学ユニットを、座標入力面に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向きから（ｙ軸方向から）示した概略構成図である。
【図４】図３に示した光学ユニットを照射光の進行方向から（ｘ軸方向から）表した図である。
【図５】実施の形態１の座標入力装置の受光部による方向検知の原理を説明する模式図である。
【図６】座標点Ａと、光学ユニット間距離ｗと、座標点Ａを計算する際に使用する右側計算角度θｃＲおよび左側計算角度θｃＬとの関係を示した図である。
【図７】実施の形態１の座標入力装置の判断部において、座標が分離されていないと検知する際のラインセンサ（素子数１２８個）の暗点検出の例を示した図である。
【図８】実施の形態１の座標入力装置の判断部の遮蔽もしくは重なり方向の判断手順の一例を示したフローチャートである。
【図９】実施の形態１の座標入力装置における補助ミラーにより、光学ユニットが座標方向を分離して検知する様子を示した模式図である。
【図１０】実施の形態１の座標入力装置におけるダミー点の一例を示した模式図である。
【図１１】実施の形態１の座標入力装置における補助ミラーを用いた座標の算出の際のパラメータの関係を示した説明図である。
【図１２】実施の形態２に係る座標入力装置の光学ユニットの概略構成を示した説明図である。
【図１３】実施の形態２に係る座標入力装置の光学ユニットの概略構成の一例を示した平面図である。
【図１４】図１３に示した光学ユニットの概略構成の一例を示した正面図である。
【図１５】従来の光学式の座標入力装置の一例を示した図である。
【図１６】従来の光学式の座標入力装置において、入力された座標の位置関係により位置の算出の精度が維持される場合を示した説明図である。
【図１７】従来の光学式の座標入力装置において、入力された座標の位置関係により位置の算出の精度が悪くなる場合を示した説明図である。
【図１８】従来の光学式の座標入力装置において、入力された座標の位置関係により位置の算出の精度が悪くなる他の場合を示した説明図である。
【符号の説明】
１００，２００  座標入力装置
１０１  座標入力面
１０２，２０２  光学ユニット
１０２Ｌ  左側光学ユニット
１０２Ｒ  右側光学ユニット
１０３  反射部
１０４  補助ミラー
１０５  制御部
１０６  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１０７  ステッピングモータ
１０８  指示棒
１２１  発光部
１２２，２２１  発光素子
１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ  シリンドリカルレンズ
１２４  ハーフミラー
１２５  受光部
１２６，２２４  受光レンズ
１２７  ラインセンサ
１５１  演算部
１５２  回転部
１５３  判断部
１５４  記憶部
１５６  インターフェース部
１８１  乱反射部
２０３  吸収材
２２２  ポリゴンミラー
２２３  駆動モータ
２２５，２２７  フォトセンサ
２２６  補助受光レンズ
【図１】
0004208394.tif 000003
【図２】
0004208394.tif 000004
【図３】
0004208394.tif 000005
【図４】
0004208394.tif 000006
【図５】
0004208394.tif 000007
【図６】
0004208394.tif 000008
【図７】
0004208394.tif 000009
【図８】
0004208394.tif 000010
【図９】
0004208394.tif 000011
【図１０】
0004208394.tif 000012
【図１１】
0004208394.tif 000013
【図１２】
0004208394.tif 000014
【図１３】
0004208394.tif 000015
【図１４】
0004208394.tif 000016
【図１５】
0004208394.tif 000017
【図１６】
0004208394.tif 000018
【図１７】
0004208394.tif 000019
【図１８】
0004208394.tif 000020