座標入力装置、座標入力制御方法及び座標入力プログラム
【課題】座標入力装置において、複数の指示具の指示位置の座標を算出する。
【解決手段】座標入力領域上に指示がない場合の初期検出信号分布に対し、複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する。
【解決手段】座標入力領域上に指示がない場合の初期検出信号分布に対し、複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する。
【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、座標入力制御方法及び座標入力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】
従来より、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、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ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、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、例えば、特許文献１がある。この特許文献１では、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、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により、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決定する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２や３等にあるように、再帰反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分（遮光部分）の座標を検出する座標入力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、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。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】
ここで、特許文献１乃至３のような、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。
【０００８】
また、更に、このような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することを許容して、利便性を向上し、より効率的な会議等の用途での要求がある。そのため、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。
【０００９】
複数の座標を同時に入力するために、特許文献４〜特許文献６では、一つの受光センサで複数の遮光部分の角度を検出し、各センサの角度の組み合わせから数点の入力座標候補を算出し、更に、その入力座標候補から実際に入力した座標を判別する技術が開示されている。
【００１０】
例えば、２点入力の場合には、入力座標候補として最大４点の座標を算出し、この４点の内、実際に入力した座標２点を判定し、出力する。つまり、この判定は、複数の入力座標候補の中から、実際の入力座標と虚偽の入力座標を選別して、最終的な入力座標を判定する。そして、この判定を、ここでは虚実判定と呼ぶことにする。
【００１１】
この虚実判定の具体的な方法としては、特許文献５や特許文献６では、従来の座標入力領域の一辺の両端に、座標入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて設置される第１及び第２センサの他に、これも、第１及び第２センサから入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて第１及び第２センサの間の位置に設置される第３センサを設ける。そして、この第３センサにおける第１及び第２センサの角度情報とは異なる角度情報に基づいて、第１及び第２センサで検出された複数の角度情報に対し、この虚実判定を行う技術が開示されている。
【００１２】
また、従来の遮光方式の座標入力装置における受光部を構成する受光素子による、指等の指示具が遮光する遮光部分の検出方法としては、特許文献７において、受光素子の出力信号における遮光部分の一方の端と遮光部分の他方の端との中心を、指示具に対応する検出座標として検出する提案がなされている。また、単純に、特許文献４において、受光素子が検出する遮光部分に対応する画素番号で遮光部分の位置を検出する提案もなされている。これらの遮光部分の検出方法は、遮光部分の中心を実際の指示具の中心であるとして算出し、これを角度情報として、座標算出演算に用いている。
【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２００１−１４２６４２号公報
【特許文献４】特開２００２−０５５７７０号公報
【特許文献５】特開２００３−３０３０４６号公報
【特許文献６】特許第２８９６１８３号公報
【特許文献７】特開２００１−１４２６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の遮光方式のように、遮光部分の光量分布のピーク或いは、遮光影に関わる光量分布の両端によって規定される光量分布の中心から角度を検出し、各受光部から検出される角度の組み合わせから指示座標を算出する技術では、複数、少なくとも２箇所同時に座標を入力する場合には、その２箇所の入力点が受光部から略直線上に重なることがある。
【００１４】
従って、２箇所の入力点に対する遮光影が受光部で重なった場合には、各々の遮光影を分離して、各入力点の角度を検出することができず、入力不可能となる。
【００１５】
例えば、図２６に示すような座標入力領域の位置に、それぞれ指示具Ａと指示具Ｂで指示する場合、図中の受光部Ｓ２の位置の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、それぞれ図２７（ｂ）のＡ及びＢのようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の遮光位置に対応した遮光影が分離して検出される。
【００１６】
尚、参照データとして、何も指示入力しない場合の光量分布は、図２７（ａ）で示すようになる。この図２７（ａ）において、Ｃの位置にある光量分布の谷は、座標入力領域の周囲に設けた再帰反射部材の角度特性、距離による減衰等の要因により生じた光量分布である。
【００１７】
一方、図２６に示す受光部Ｓ１の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、図２７（ｃ）のようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の位置に対応した遮光影が重なって検出される。この重なった遮光影（遮光重なり）を有する光量分布（遮光光量分布）の情報においては、図２７（ｃ）に示すように、図２７（ｂ）のＡとＢが部分的に重なっている（いわゆる、部分食が発生している）場合には、それぞれの指示具の片方の遮光範囲の端部情報しか得られない。そのため、特許文献７のように、従来の遮光範囲の両端の情報からその中心、あるいは、中心の画素番号により位置（角度）を算出する方法では、指示具Ａと指示具Ｂの座標を算出することは不可能である。
【００１８】
また、図には示さないが、対象受光部に対し、手前の第１指示具の影に、受光部から遠い方の第２指示具の影が完全に含まれてしまう（いわゆる、皆既食が発生している）場合にも、手前の第１指示具に関しては、その遮光影の両端から中心位置（角度）を算出することはできるが、遠い方の第２指示具に関する情報は得ることができない。
【００１９】
従って、先行例においては、複数の指示具の同時入力によって発生する遮光影の数を予め検出しておき、受光部で検出する数として、例えば、第２受光部において「２」で、第１受光部においては「１」である場合には、第１受光部において、指示具に対応する遮光影が受光部が検出する光量分布において重なっている場合とみなす。
【００２０】
そして、このような場合においては、特許文献６では、そのような状態の発生の旨を示す警告を発して、使用者に注意を喚起して、その状態を回避する構成としている。また、特許文献４や５では、第１受光部から、重なりの無い分離された２つの遮光影を検出できる他の第３受光部に切り替え、その２つの遮光影を検出できる受光部（この場合、第１受光部及び第３受光部）で角度を検出し、各受光部から得られる入力座標候補に対し、上述の虚実判定を施し、最終的な２点の実入力座標を決定する必要がある。
【００２１】
尚、この場合の虚実判定は、遮光重なりを検出する受光部の角度情報でも十分に可能であるので、特許文献５や６では、この遮光重なりを検出する受光部の角度情報で行っている。
【００２２】
以上のように、遮光方式の標入力装置では、例えば、２つの指示具を同時に入力した場合、受光部に対しほんの一部にでも遮光重なりが生じ、その２つの指示具に対応する遮光影がつながって分離できなくなった場合には、例えば、その連続した遮光影を１つの指示具からの影とみなして算出すれば、実際の位置からのずれにより座標検出精度の劣化が生じ、更に正確な位置精度が必要な場合には、入力が不可能となり、操作上大きな問題となる。
【００２３】
ここで、遮光重なりを検出する場合にその受光部の角度情報を使用せず、その遮光重なりを検出する受光部から、所定距離に配置された他の第３受光部に切り替えて座標を算出する場合には、次のような不都合が生じる。
【００２４】
まず、受光部を切り替えることによる算出座標の不連続性がある。これは、実際には、各受光部により特性が異なるので、受光部が切り替わる前後の領域で座標に不連続性が生ずる場合がある。
【００２５】
この受光部による不連続性は、受光部自体のデバイスとしてのばらつきの場合は、ある程度補正により調整できる。
【００２６】
しかしながら、上記従来例の場合、受光部間距離自体を座標算出に用いるので、十分に精度良く座標を算出するためには、受光部間距離を一定距離以上離す必要があり、更に、座標入力領域においていずれか少なくとも一方の受光部においては、２つの遮光影が分離されて検出できるようにするためにも、一定距離以上離れて配置されることが必要であるので、その配置により、検出光量分布のばらつきが生じ、それが受光部の切替時の算出座標の連続性に影響を与える可能性が高い。
【００２７】
遮光重なりを検出した場合にその受光部の角度情報を使用せず、その遮光重なりを検出した受光部から、所定距離離れた位置に配置された他の第３の受光部に切替えて座標を算出する場合の更なる課題は、第３の受光部で得られるデータ量（画素数）が増加することにより、左右の第１および第２の受光部で得られるデータ量に対して、少なくとも１．５倍以上のデータ量が増加することである。さらには、特許文献４や５における第３の受光部の位置であるならば、左右の第１および第２の受光部に対応するセンサと同等の分解能を維持するとなると２倍程度にまでデータ量が増加してしまう。さらにシステムとして、高分解能化するために角度あたりの画素数を増加させるとなると、さらなるデータ量の増加となってしまう。
【００２８】
上述のデータ量の増加は、遮光位置に対応する画素を探索して、入力位置を決定するこの種のシステムにおいては、システム全体の応答速度を操作者が快適であるような満足する値に構成する要求に対して障害となる部分である。すなわち、入力装置であるので入力操作感がシステムの再重要スペックの一項目であり、入力から出力までの応答速度は、快適な入力操作感を提供するために必要十分な値とする必要がある。
【００２９】
システム全体としては、データ数の増加に伴う処理時間、すなわち計算速度を向上させるために高速なＣＰＵなどの演算装置を用いればある程度は解決できるが、コストアップは避けられない。また、いくら処理能力の高い演算装置を用いようとも、データ探索に要する時間やメモリの転送時間がボトルネックとなり、要求する応答速度を満足することができないことが十分に考えられる。
【００３０】
上述の課題に対して、先行技術においては、処理速度を向上させる手法等については言及されていない。
【００３１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、入出力応答速度を極力遅くすることなく、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を精度良く算出することができる座標入力装置、座標入力制御方法及び座標入力プログラム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】
【００３２】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置において、
前記座標入力領域上に対する指示具の有無を検出する複数の検出手段と、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、
前記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出手段とを備える。
【００３３】
また、好ましくは、複数の前記検出手段が、前記座標入力領域の異なる位置に配置され、
前記算出手段は、前記複数の検出手段それぞれに対する端部情報で特定される座標と、対応する検出手段の基準位置とを結ぶ線分同士の交点で規定される角度の２等分線の交点を、前記指示具の指示位置の座標として算出する。
【００３４】
また、好ましくは、前記第２の検出手段における信号変化範囲の端部情報が１つ検出された場合、前記第１の検出手段における信号変化範囲以下の範囲をスキップして、端部情報を検出する手段をさらに有する。
【００３５】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程と、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程とを備える。
【００３６】
上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程のプログラムコードと、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程のプログラムコードと、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程のプログラムコードと、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードとを備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を精度良くしかも高速に算出することができる座標入力装置、座標入力制御方法及び座標入力プログラムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３９】
＜装置構成の概略説明＞
まず、図１を用いて、座標入力装置全体の概略構成を説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【００４１】
図１において、１Ｌ、１Ｒは投光部および受光部を有するセンサユニットであり、本実施形態の場合、図示の如く座標入力面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、所定距離離れて配置されている。センサユニット１Ｌ及び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に送信する。
【００４２】
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り、座標入力有効領域３の外側３辺に図示が如く配置され、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。
【００４３】
尚、再帰反射部４は、ミクロ的に見て３次元的な構造を有し、現在では、主にビーズタイプの再帰反射テープ、或いはコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰現象を起こす再帰反射テープが知られている。
【００４４】
再帰反射部４で再帰反射された光は、センサユニット１Ｌ及び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に送信される。
【００４５】
座標入力有効領域３は、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、利用可能となっている。
【００４６】
このような構成において、座標入力有効領域３に指等の指示具による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部から投光された光が遮られる（遮光部分）と、センサユニット１Ｌ及び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）を検出しないので、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。
【００４７】
そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ及び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し、その遮光範囲の端部情報から、センサユニット１Ｌ及び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。
【００４８】
そして、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を決定し、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ及び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し、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に、インタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等）を経由してその座標値を出力する。
【００４９】
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。
【００５０】
＜センサユニット１の詳細説明＞
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の構成について、図２を用いて説明する。尚、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００５１】
図２は本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００５２】
図２において、１０１Ａ及び１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、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及び１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。
【００５３】
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及び１Ｒ中の受光部によって、その光を検出する。
【００５４】
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になうシールド部材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及び１０６Ｂ、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０８Ａ及び１０８Ｂ、及び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ー１０７Ａ及び１０７Ｂからなる。
【００５５】
そして、再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂ、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの受光部が構成されることになる。
【００５６】
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、あるいは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。
【００５７】
尚、本実施形態においては、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂは下フード１０９に一体で成型されているが、別部品であってもよいことはいうまでもなく、さらには、上フード１０３側に、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂと受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂの位置決め部を設けることで、投光部の発光中心に対する受光部の位置決めを容易にする構成（つまり、上フード１０３のみで、すべての主要な光学部品が配置される構成）に実現することも可能である。
【００５８】
図３Ａは、図２の状態のセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）を組み上げた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。図３Ａに示すように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の２つの投光部は、所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向が略平行となるように配置され、各々の投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、それぞれ略９０°範囲に光を投光するように構成している。
【００５９】
図３Ｂは、図３Ａの太矢印で示される部分の断面図であり、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）からの光は、投光レンズ１０２Ａ（１０２Ｂ）により、座標入力面に略平行に制限された光束として、主に再帰反射部４に対して光が投光されるように構成している。
【００６０】
一方、図３Ｃは、図３Ａにおける赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂ、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂ、上フード１０３を取り除いた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。
【００６１】
ここで、本実施形態の場合、投光部と受光部は、座標入力面である座標入力有効領域３の垂直方向に対し重ねた配置構成（図３Ｂ参照）となっており、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部の発光中心と受光部の基準位置（つまり、角度を計測するための基準点位置に相当し、本実施形態にあっては絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）の位置であって、図中の光線が交差する点となる）が一致する構造となっている。
【００６２】
従って、前述した通り、２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向略平行となるように配置されているので、２つの受光部も同様に所定距離ｄ離れた状態で、かつ各々の光軸（光学的な対称軸）が略平行となるように構成されている。
【００６３】
また、投光部により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に略９０°方向に投光されている光は、再帰反射部４により光の到来方向に再帰反射され、赤外フィルター１０７Ａ（１０７Ｂ）、絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）、集光レンズ１０６Ａ（１０６Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光、結像することになる。
【００６４】
従って、ラインＣＣＤ１０４の出力信号は、反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ１０４を構成する各画素の画素番号が角度情報を示すことになる。
【００６５】
尚、図３Ｂに示す投光部と受光部の距離Ｌは、投光部から再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を受光部で検出することが可能な構成となっている。
【００６６】
以上説明したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）は、少なくとも２つの投光部と、各々の投光部で投光された光を各々検出する２つの受光部（本実施形態の場合、投光部が２組、受光部が２組）を有する構成である。
【００６７】
また、本実施形態にあっては、受光部の一部であるラインＣＣＤ１０４におけるライン状に配置された検出素子１１０の左側部分を第１受光部の集光領域、右側部分を第２受光部の集光領域とすることで、部品の共通化を図っているが、これに限定されるものでなく、各受光部毎に個別にラインＣＣＤを設けてもよいことは言うまでもない。
【００６８】
＜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及び１Ｒ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及び１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。
【００６９】
ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図４を用いて説明する。
【００７０】
図４は本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【００７１】
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が行われる。
【００７２】
尚、この演算制御回路２１は、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（ＣＬＫ）２２からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、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。
【００７３】
投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び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及び１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂに供給されている。
【００７４】
センサユニット１Ｌ及び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、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。
【００７５】
また、指示具としてペンを用いる場合、ペンからのペン信号を受信するペン信号受信部５からは、ペン信号を復調したデジタル信号が出力され、ペン信号検出回路としてのサブＣＰＵ２４に入力され、ペン信号が解析された後、その解析結果が演算制御回路２１に出力される。
【００７６】
＜光量分布検出の説明＞
図５は本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【００７７】
特に、図５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。
【００７８】
７１、７２はＣＣＤ制御用の制御信号であり、ＳＨ信号７１の間隔で、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間が決定される。ＩＣＧ信号７２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。
【００７９】
７３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）の駆動信号であり、ここで、ＳＨ信号７１の周期で、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）を点灯するために、ＬＥＤ信号７３が赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）に供給される。
【００８０】
そして、センサユニット１Ｌ及び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及び１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０１）の検出信号が読み出される。
【００８１】
ここで、センサユニット１Ｌ及び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６のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどの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。
【００８２】
図６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。
【００８３】
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及び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及び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。
【００８４】
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及び１Ｒからの出力として、図７のような光量分布が得られる。
【００８５】
この光量分布のＣ１及び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７では、複数の指示具によって、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。
【００８６】
そして、本実施形態では、指示具による入力がない場合の図６の光量分布と、指示具による入力がある場合の図７の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。
【００８７】
具体的には、図６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８１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８２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。
【００８８】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図７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。そして、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、その入力角度を決定する（遮光範囲の端部を決定する）演算を行う。
【００８９】
上述したように、本願発明では、１つのラインＣＣＤ１０４に対して、複数の受光部が設けられ、その各々に対して投光部が設けられている。従って、各々の受光部（もしくは投光部）を別のタイミングで駆動する場合には、各々を上記のような信号タイミングで駆動すればよい。
【００９０】
図８はその信号のタイミングチャート例であり、まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤ１０４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ために、信号ＳＨ６１に対して、信号６３のようなタイミングで、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ａ）が駆動される。信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４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６５中のＡ部分）。
【００９１】
次に、同じ、ラインＣＣＤ１０４に対して、ＳＨ信号６１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（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ｂ）に駆動信号６４が供給される。この出力は、信号６５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。
【００９２】
別のタイミングで、もう一方のセンサユニット１Ｒを同様に駆動することで、ＣＣＤの信号が各々のセンサから読み出され、本願発明では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。
【００９３】
尚、本実施形態では、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで合わせて４つの受光部に対して、別々のタイミングで駆動しているが、これに限定されるものではなく、お互いの発光が影響しないのであれば、同時に駆動してもかまわないし、各々の任意の組み合わせで駆動してもかまわない。
【００９４】
＜角度算出の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。
【００９５】
以下、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。
【００９６】
電源投入時の光量分布として、図６の信号８１及び信号８２をメモリ１３２に記憶しておき、その信号と、実際の指示具による入力によって得られる光量分布との比較から、指示具の入力範囲（遮光範囲）を検出する。
【００９７】
図７のように、Ｃ１、Ｃ２を有する光量分布からなる入力がある場合は、その光量分布と、メモリ１３２に記憶されている光量分布８２との差を計算し、その計算結果と、光量分布８２と光量分布８１の光量差を用いて、遮光（入力）がない場合との光量変化率を計算する。このように、光量変化率を計算することによって、部分的な光量分布の不均一等の影響を除去できる。
【００９８】
計算された光量変化率に対して、閾値を用いて、光量が変化しているラインＣＣＤ１０４上の画素番号を特定する。この時、検出信号レベルの情報等を用いることで、画素番号より細かい画素情報が特定可能になる。これらの画素番号から、遮光範囲の端部を決定でき、例えば、その遮光範囲の中央値（ラインＣＣＤ１０４の画素番号）を指示具の角度情報として導出する。
【００９９】
得られた画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報（θ）に変換する必要がある。角度情報への変換は、例えば、多項式を用いて実現することができる。例えば、ＣＣＤ画素番号をｅ、次数をｎ、各次数の係数をＴｎとすると、角度θは、
θ＝Ｔｎ・ｅｎ＋Ｔ（ｎ−１）・ｅ（ｎ−１）＋Ｔ（ｎ−２）・ｅ（ｎ−２）＋、・・・、＋Ｔ０ （１）
のようにして、算出することができる。
【０１００】
尚、各次数の係数は、実測値や設計値等から決定できる。また、次数は必要とされる座標精度等を鑑みて決定すれば良い。
【０１０１】
前述の通り、センサユニット１Ｌには、２つの受光部が構成されていて、それぞれをＬ１、Ｌ２とすると、まずＬ１すなわち図８のＡ部分の光量分布が検出される受光部について前述の遮光範囲の端部を決定する処理が実行される。このＡ部分については、メモリ１３２に格納されているＡ部分に対応する全てのデータについて、光量分布の差と変化率の計算処理が行なわれる。そして、Ｌ２に対応するＢ部分の光量分布については、処理時間を短縮するためにメモリ１３２に格納されているＢ部分に対応する全てのデータについて上記の計算処理を行わず、Ａ部分の遮光範囲探索結果から、遮光範囲探索を実行するサーチ範囲を限定するよう決定し、その範囲内でＡ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によって遮光範囲の端部に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。
【０１０２】
上述した図８のＢ部分の遮光範囲探索処理について図９および図１０を用いて以下に説明する。
【０１０３】
いま、図９のように２点の入力としてＰ１およびＰ２がある場合に、図８のＡ部分の光量分布に相当するセンサユニット１Ｌの受光部Ｌ１では、図１０に示すように遮光範囲が２個検出される。この光量分布データは、図９に示すように受光部Ｌ１で検出される遮光端情報として、上述の計算処理によりｌ１１、ｌ１２、ｌ１３、ｌ１４として検出される。同様に、センサユニット１Ｒの受光部Ｒ１では、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３、ｒ１４が検出される。
【０１０４】
先述したとおり、センサユニット１Ｌおよび１Ｒでは、同一ラインＣＣＤ上に所定の距離離して２系統の光学系を構成している。したがって、Ｌ１を検出するための略Ｌ１の瞳に位置する投光部の投射光によってＬ２では、例えばＬ１の遮光端ｌ１１について説明するとｌ１１と再帰反射４との交点ｌｓ１を遮光端とする光量分布が検出されるはずである。そして、Ｌ２の投光部の投射光によってＬ２の受光部で検出される光量分布において検出される遮光端ｌ２１はｌｓ１方向へなす角度θＬ２１よりも時計方向、すなわち図９の矢印Ｌ２１ｓの方向に検出されるはずである。
【０１０５】
遮光端ｌ１１と再帰反射４との交点ｌｓ１は、図１３および図１４に示すセンサユニット１Ｌと１Ｒの位置関係と図９に示す再帰反射４のＸ方向およびＹ方向の距離ＨＬＲとＶＬＲから導出することができ、この結果から計算された距離ｙｌ１からθＬ２１を求めることができる。そして、式（１）を変形した式に代入して受光部Ｌ２に対応する画素番号を計算することができる。なお、ここでの画素番号情報に関しては算出精度は必要ないので、θを求めた式の１次の項だけを用いて算出すればよい。そして、この画素番号をＬ２の遮光探索処理を行う開始点として決定する。
【０１０６】
上述の処理を受光部Ｌ１については、遮光端ｌ１３についても行い、さらにＲ１についてもｒ１１とｒ１３に対しても同様に行い、求めたθＬ２３、θＲ２１、θＲ２３から各受光ユニットの画素番号を決定する。
【０１０７】
そして、上記で決定した画素番号を開始点として、Ａ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によってＢ部分の遮光範囲の端部、すなわち図９におけるｌ２１、ｌ２２、ｌ２３、ｌ２４に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。
【０１０８】
この処理は、図１０に示すように受光部Ｌ２のデータにおいて、Ｌ２１ｓから矢印の方向へ探索処理を行い、遮光端として２個の角度情報が得られたらひとまず探索処理を終了する。そして、再びＬ２３ｓから矢印の方向へ探索処理を行い、遮光端として２個の角度情報が得られたら遮光探索を終了する。同様な探索処理を受光部Ｒ２についても行い、ｒ２１、ｒ２２、ｒ２３、ｒ２４に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。このようにして、複数の入力点Ｐ１およびＰ２の座標を算出するための遮光端の角度情報を検出することができる。
【０１０９】
なお、遮光探索開始点を決定してから、上記では２つの遮光端を検出するまで連続して探索処理を行ったが、受光部Ｌ１とＬ２およびＲ１とＲ２で検出される遮光範囲は略等しいので、遮光端を１つ検出したならば、所定画素数分（Ｌ１およびＲ１の各々の遮光端から算出する幅情報）のデータをスキップして再び遮光の探索処理を開始してもよい。この処理は、特にセンサに対して入力点の距離が比較的近く、遮光範囲が大きくなる場合に有効となる。
【０１１０】
次に図１１と図１２を用いて、受光部Ｌ１で検出される遮光範囲が入力点Ｐ１とＰ２が重なって１つの遮光範囲として見える、いわゆる部分食状態となっている場合について説明する。
【０１１１】
この場合は、Ｌ１で検出される遮光範囲は１個であるので、ｌ１１とｌ１２を用いて、Ｌ２の遮光探索開始点を決定する。遮光探索開始点の決め方は先に説明したのと同様で、この場合は、ｌ１１と再帰反射４の交点ｌｓ１およびｌ１２と再帰反射４の交点ｌｓ２によって求めることができる。
【０１１２】
そして、図１２に示すように求めた探索処理開始点Ｌ２１ｓおよびＬ２２ｓから矢印の方向へ遮光端の探索処理を実行する。なお、この場合は遮光端の開始から、遮光端が１つ検出されたならば処理を停止するように動作する。
【０１１３】
また、Ｒ１に関しては遮光範囲が２個あるが、Ｌ２の処理と同様に外側の遮光端情報のみ、すなわち、Ｒ１のｒ２１とｒ２４からｒｓ１とｒｓ２を導出し、Ｒ２の遮光探索処理開始点を決定する。そして、図１２に示すように求めた探索処理開始点Ｒ２１ｓおよびＲ２２ｓから矢印の方向へ遮光端の探索処理を実行し、遮光端が１つ検出されたならば処理を停止する。
【０１１４】
なお、図９と図１０で説明した、Ｌ１とＲ１の両方で遮光範囲が２つの場合でも、外側の遮光端情報のみを使ってＬ２とＲ２の遮光探索処理の開始点を決定してもよい。
【０１１５】
また、探索処理する順番はまずＬ１、次にＬ２として、ＣＣＤの読出し順としたが、これに限定されるものではなく、２つの受光部を一方は、有効領域の全域について受光可能で、もう一方は補助的に有効領域の限定した領域について受光可能な構成である場合には、有効領域全域について受光可能な受光部のデータから探索処理を行ってもよい。この場合は、単１点入力を主な使い方とする場合に有効領域全域について受光可能な受光部のデータのみを探索処理することによってサンプリング速度が有利な構成となる。
【０１１６】
＜座標算出方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度情報（θ）から、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。
【０１１７】
尚、指示具の入力が１点である場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの出力結果に基づいて得られる遮光範囲の中央の角度を用いることで座標算出が可能である。
【０１１８】
ここで、座標入力有効領域３上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒとの位置関係及び座標系について、図１３を用いて説明する。
【０１１９】
図１３は本発明の実施形態の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒとの位置関係を示す図である。
【０１２０】
図１３では、座標入力有効領域３の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力有効領域３の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力有効領域３の座標入力範囲の上辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１ＲをＹ軸に対称に取り付け、その間の距離はＤＬＲである。
【０１２１】
また、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光面は、その法線方向がＸ軸と４５度の角度を成すように配置され、その法線方向を０度と定義している。
【０１２２】
この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義している。
【０１２３】
さらには、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの法線方向の交点位置、つまり、基準角度の交点となる。また、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の位置から原点までのＹ座標距離をＤＹとする。この時、基準角度から、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られた角度をθＬ、θＲとすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、ｔａｎθＬ、ｔａｎθＲを用いて、
ｘ＝ＤＬＲ／２＊（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ）） （２）
ｙ＝ＤＬＲ／２＊（（１＋ｔａｎθＬ）（１＋ｔａｎθＲ））／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））−ＤＹ （３）
で計算される。
【０１２４】
ここでの、角度データのとり方は、基準角度からの角度としている。これは、このように角度を設定することで、ｔａｎθのとる値が±π／４の範囲にあるため、座標算出が不安定にならないという効果がある。他の算出において、θの値がπ／２値をとっても、不安定ならないようであれば、同一高さ（同一レベル）にある、受光部を結ぶラインに対する角度を用いて、算出を行っても良い。例えば、以下に示す補正計算に関しては、そのような角度定義で計算することができる。
【０１２５】
ここで、各センサユニット１Ｌ（Ｒ）の２つの受光部は、実際には座標入力領域に対して同一ライン上には設けられていない。そのため、座標算出時に、異なる位置の受光部のデータを用いる場合には、この位置のずれ分の補正を行う必要がある。
【０１２６】
図１４に示すように、センサユニット１Ｌの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＲ１、Ｒ２とする。また、Ｌ１とＬ２とのｘ軸方向の差であるｘ軸方向距離Δｘｓ、Ｌ１とＬ２とのｙ軸方向の差であるｙ軸方向距離Δｙｓとする。
【０１２７】
Ｌ２で検出されたデータがθＬ２である場合、Ｘ軸方向にＲ１と同一高さで見ると、仮想的にＶＬ２の位置にセンサユニット１Ｌがあるとして、ΔｖｘｓをθＬ２を用いて算出することができる。
【０１２８】
そして、Ｒ１と同一高さに換算するには、高さ方向の距離Δｙｓと得られた角度θＬ２とから、
Δｖｘｓ＝Δｙｓ／ｔａｎθＬ２
となる。
【０１２９】
よって、式（２）、（３）のセンサユニット間距離ＤＬＲを、受光部の瞳位置Ｌ１及びＬ２間のＸ方向距離Δｘｓと、算出されたΔｖｘｓで補正し、仮の座標値を計算することが可能となる。計算されたこの仮の座標値におけるｘ座標は、ＶＬ２とＲ１の中間を原点として計算されるので、そのＸ座標から（Δｘｓ＋Δｖｘｓ）／２をさらに補正すれば、異なる位置にある受光部のデータを用いて座標算出が可能になる。
【０１３０】
入力が一点であるような場合には、遮光幅（遮光範囲）の中央の角度を用いても座標算出が可能であるが、図１５の上部のように、複数の指示具からの入力があり、受光部と複数の指示具の位置関係が、センサユニット１Ｌ中の２つの受光部での検出信号（光量分布（遮光範囲））が共に重なってしまうような場合には、このような方法では計算できない。
【０１３１】
例えば、図１５の上部での状態では、センサユニット１Ｌ中の図面左側の受光部Ｌ１では、指示具Ｂは指示具Ａの影に完全に隠れてしまっており、またもう一方の受光部Ｌ２では、指示具Ｂと指示具Ａの遮光範囲が連続してしまっている。
【０１３２】
そして、図１５の下部はその時の出力信号であり、受光部Ｌ１での出力信号は指示具Ａの遮光範囲（Ａ）のみで構成され、受光部Ｌ２での出力信号は、指示具Ａと指示具Ｂの遮光範囲（Ａ＋Ｂ）がつながった状態として出力される。このような場合には、遮光範囲の中央を用いた計算では正確な入力座標は計算できない。
【０１３３】
そこで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの夫々のセンサユニットで検出された遮光範囲の端部の角度情報を用いて座標算出を行う。
【０１３４】
まず、指示具の入力形状を略円形とし、図１６のように、センサユニット１Ｌ中の１つの受光部Ｌ１に対して、指示具Ａと指示具Ｂが一部重なった状態にあるとする。つまり、この受光部Ｌ１では、θＬ１とθＬ２で規定される遮光範囲が観測されている状態であるとする。
【０１３５】
一方、センサユニット１Ｒ中の、例えば、受光部Ｒ１で観測される角度は、夫々の指示具の遮光範囲で形成される遮光範囲の端部であり、θＲ１１からθＲ２２までの４つの角度が観測される。
【０１３６】
図１７はこのような遮光範囲の端部を用いた場合の座標算出を説明するための図である。
【０１３７】
今、例えば、Ｐ点に入力がなされたとした場合、θＬ１とθＲ１、θＲ２の交点を夫々Ｐ１（ｘ１，ｘ１）、Ｐ２（ｘ２，ｘ２）とすると、入力位置の座標Ｐは、夫々の交点における角度２θ１、２θ２の２等分線の交点として計算可能となる。
【０１３８】
Ｐ１及びＰ２の座標値は、上述のそれぞれの角度の交点の座標を計算するのと同様の式（２）及び（３）によって計算可能であるので、この座標値と角度情報を用いることにより入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を算出することができる。
【０１３９】
このように、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで検出される遮光範囲の端部情報を用いることで、遮光範囲の中央値を用いることなく、入力に対する入力座標の算出が可能となる。
【０１４０】
図１８はその算出手順の一例を説明するための図である。
【０１４１】
図のように、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＰ２（ｘ２，ｙ２）の間の距離をＬ、夫々の点における角の２等分線の角度をθ１、θ２とすれば、
Ｌ＝（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２）０．５ （４）
θ１＝（π−（θＬ＋θＲ１））／２ （５）
θ２＝（θＬ＋θＲ２）／２ （６）
ここで、
Ｌ１・ｔａｎθ１＝Ｌ２・ｔａｎθ２ （７）
である。よって、
Ｌ２＝Ｌ・ｔａｎθ１／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） （但し、ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２≠０） （８）
Ｌａ＝Ｌ２／ｃｏｓθ２ （但し、ｃｏｓθ２≠０） （９）
【０１４２】
これから、Δｘ、Δｙとして
Δｘ＝Ｌａ・ｃｏｓ（θＬ−θ２） （１０）
Δｙ＝Ｌａ・ｓｉｎ（θＬ−θ２） （１１）
入力座標として、Ｐ（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｘ２−Δｘ （１２）
ｙ＝ｙ２−Δｙ （１３）
と計算できる。
【０１４３】
ここで、図１６のように、例えば、センサユニット１Ｌからみて後ろ側の入力点が、完全に影に隠れてしまう、いわゆる、皆既食状態でない状態、つまり、部分食状態である場合には、その入力点は、Ｐａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’のどちらかの組み合わせになる。
【０１４４】
そこで、θＬ１、θＬ２、θＲ１１、θＲ１２、θＲ２１そしてθＲ２２の組み合わせについて、上記のような２等分線の交点に相当する計算を行い、それぞれＰａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’の座標を計算し、どちらの組み合わせが正しい入力座標であるかの判定を行う。
【０１４５】
この組み合わせの判定は、もう一方の受光部のデータを用いて行うことができる。
【０１４６】
例えば、図１９のように、もう一方の受光部のデータθＬ２１及びθＬ２２と、θＲ１１及びθＲ１２による座標算出結果と、先の受光部での座標算出結果を比較し、Ｐａと重なるのか、あるいはＰａ’と重るのかを双方の距離等から判定して、ＰａかＰａ’のどちらが正しいかの判定を行うことができる。ここで、Ｐａが採用されれば、その組み合わせとして、Ｐｂが自動的に採用されることになる。
【０１４７】
より確実に判定するには、θＲ２１とθＲ２２での座標算出結果を用いて、Ｐｂについて計算を行っても良い。
【０１４８】
このように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）で検出される２つの遮光範囲が部分的に隠れてしまう「部分食」状態であれば、夫々の遮光範囲の端部の角度を検出し、その交点における２等分線に相当する情報を得ることで、複数の入力指示位置を特定することが可能になる。
【０１４９】
ここで、遮光範囲の端部情報を用いたとしても、いわゆる「皆既食」状態では、その影に隠れた側の指示具の入力の位置を特定することができなくなる。この「皆既食」状態を回避するには、入力指示具の大きさに対して、各センサユニット１Ｌ（１Ｒ）における複数の受光部間の距離を最適値に決定することによって、どちらかの光学系では領域が部分的に重なった「部分食」状態とすることが可能となる。
【０１５０】
従って、本願発明では、複数の指示具がどの領域にあっても、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中に設けられた２組の受光部の内、少なくとも一方の受光部では、必ず「部分食」の状態、あるいは２つの遮光範囲が分離した状態で検出できるように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の受光部の光学的配置を設定している。
【０１５１】
実際の計算については、以下のようになる。
【０１５２】
まず、上述説明したように、各々受光部からの光量分布データの取得を行う。
【０１５３】
得られた各光量分布データから、遮光範囲の数を閾値等を用いて算出する。遮光範囲の数により、入力がない場合と、一箇所に対して入力（単一点入力）が行われた場合と、少なくとも２箇所に対して入力（複数点入力）が行われた場合の判定が可能になるとともに、演算に用いるデータを選択することができる。
【０１５４】
図２０は、センサユニット１Ｌ内の２つの受光部をＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒ内の２つの受光部をＲ１及びＲ２とする場合に、各受光部で検出される遮光範囲の数の組み合わせを示している。遮光範囲の数の組み合わせは、最大入力数を２としたとき、入力がない場合を含めて１７通りとなる。
【０１５５】
受光部Ｌ１，Ｌ２、Ｒ１，Ｒ２のすべてにおいて、入力が「１」の場合には、単一点入力の場合と、２つの入力が接触している場合とが考えられるが、本実施形態では、接触も単一点入力として扱うこととする。但し、指示具の入力幅等の指示具の形状情報が既知である場合には、その形状情報に基づいて、２つの入力が接触している場合を検出するようにしてもよい。
【０１５６】
このように、遮光範囲の数を計数することで、「入力無し」、「単一点入力」、「複数点入力」の入力状態を判定することができる。各センサユニットで検出される遮光範囲が、一つしかない単一点入力の場合には、遮光範囲の端部情報を用いた座標算出方法で座標算出を行ってもよいし、あるいは、従来とおりの遮光範囲の中央を計算して、座標算出を行ってもかまわない。
【０１５７】
複数点入力の場合、入力が各々独立に検出できている遮光範囲が２つのものと、センサユニットに対して入力位置の関係が「食」状態にあるような、１つの場合とが混在することになる。
【０１５８】
このような場合に、どの遮光範囲の組み合わせで座標算出を行うかについては、夫々の遮光範囲の数から決定する。
【０１５９】
まず、各遮光範囲の数の内、２箇所の遮光範囲を検出している受光部を選択し、選択した受光部からの検出信号を座標算出第１データとする。このとき、複数の受光部で遮光範囲を２箇所検出している場合には、優先順位を予め決定しておき、その優先順位に従って受光部を選択すればよい。
【０１６０】
次に、座標算出第１データとして選択された受光部のセンサユニットと反対側のセンサユニット内の受光部の検出信号に着目し、その内、複数の遮光範囲を検出している受光部があればその受光部の検出信号を座標算出第２データとする。複数の遮光範囲を検出していない場合には、とりあえず、優先順位に応じて、単数の遮光範囲を検出している受光部の検出信号を座標算出第２データとする。
【０１６１】
このとき、優先度として、例えば、座標算出第１データとして選択された受光部（例えば、センサユニット１ＬのＬ１）と同じ高さにある受光部（例えば、センサユニット１ＲのＲ１）のデータを選択するようにすれば、先に述べた高さの違いによる、座標値補正の補正計算を行わずに済むので、そのように優先度を決定しても良い。
【０１６２】
次に、座標算出第２データとして選択された受光部のセンサユニットと同じセンサユニットにおけるもう一つの受光部による検出信号を虚実判定データとする。
【０１６３】
これは、先に述べたように、複数の入力がある場合に、真に入力した座標（実座標）のほかに、検出信号の組み合わせによって生じる虚の座標が算出されるので、真の座標がどれであるかを判定するのに用いられるものである。
【０１６４】
図２０からわかるように、座標算出第１データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は必ず複数となるが、座標算出第２データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は複数の場合と単数の場合があり、同様に、虚実判定データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数も複数の場合と単数の場合がある。
【０１６５】
そして、座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データの順に並べると、その検出する遮光範囲の数の組み合わせは、組み合わせ１：複、単、単、組み合わせ２：複、複、単、組み合わせ３：複、複、複の３タイプに分類できる。
【０１６６】
ここで、この３タイプに対応する入力状態の一例を、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す。
【０１６７】
各々の図中Ａで示した接線が座標算出第１データ、Ｂが座標算出第２データ、Ｃが虚実判定データである。
【０１６８】
座標算出は、まず、座標算出第１データの一方の遮光範囲、例えば、図２１Ａでは、Ａ１１及びＡ１２に対して、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２、及び虚実判定データＣ１１及びＣ１２の組み合わせで、先に説明したような遮光範囲の端部情報を用いて座標算出を行う。
【０１６９】
このとき、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２で算出した座標値をＰ１１及びＰ１２、虚実判定データＣ１１及びＣ１２で算出した座標値を虚実判定座標値としてＰ２１及びＰ２２とする。この時点で、算出された４つの座標値の内、少なくとも２つの座標値は略等しい値となり、指示具の位置座標を示す値となる。
【０１７０】
組み合わせが１：複、単、単の場合には、単の情報のどちらかに「皆既食」状態が含まれている可能性がある。皆既食状態の座標値は、虚実判定データとして、センサユニットに近い側の座標算出には使えるが、遠い側の算出には使えない。このような場合には、座標算出第２データとした座標値と、虚実判定データとした座標値を入れ換える（置換する）ことで、両方の座標を算出することが可能になる。このために、まず、この判定を行う。
【０１７１】
図２１Ａにあるように、皆既食状態（あるいは、それに近いとき）には、Ｂ１１及びＢ１２のラインがほぼ同一の入力の遮光範囲の両端を表すことになるので、夫々で計算された座標値が略同じか近い値として、座標値Ｐ１１及びＰ１２が算出される。
【０１７２】
一方、皆既食状態でない側の座標値では、それぞれ違う入力の遮光範囲の端部情報になるので、皆既食状態よりは大きく異なった値として、座標値Ｐ２１及びＰ２２が算出される。
【０１７３】
そこで、座標算出第２データと虚実判定データから算出した、夫々の座標値Ｐ１１及びＰ１２と、Ｐ２１及びＰ２２の夫々の差分を算出し、差分値の大きいほうを部分食状態と判定する。その判定結果によって、座標値データと判定座標値データの入れ換えを行う。このとき、座標算出第２データと虚実判定データの入れ換え（置換）を行うようにしてもよい。
【０１７４】
組み合わせ２：複、複、単と、組み合わせ３：複、複、複については、２点入力であれば、皆既食状態はありえないので、上記処理は必要ではない。但し、入力点数を増加させる場合には、同様の判定が必要になる。
【０１７５】
次に、座標の虚実判定を行う。この処理は、すべての組み合わせの座標を算出してから行ってもかまわないが、先に一方の座標値に対して、虚実判定を行っておくことで、不要な座標算出を行わずに処理時間の短縮が図れる。
【０１７６】
先のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２に対して、どの座標値が正しい値かを夫々の距離の近さで判定する。
【０１７７】
それぞれ、Ｐ１１とＰ２１及びＰ２２、Ｐ１２とＰ２１及びＰ２２の距離を算出して、一番近い組み合わせからＰ１１またはＰ１２のどちらかを真の座標値として選択する。
【０１７８】
虚実判定結果によって、真の座標値がＰ１１に選択されれば、残りの未計算の座標値は、Ｐ１４となるので、その座標値を算出する。一方、虚実判定結果によって、真の座標値にＰ１２が選択されれば、Ｐ１３の座標算出を行う。
【０１７９】
このようにして、実際の入力に対する座標の判定（虚実判定）を行うことができる。
【０１８０】
図２１Ｂ、図２１Ｃのような場合にも、同様に処理することで座標算出が可能になる。座標算出に際して、１つのセンサユニットの２つの受光部が検出する遮光範囲の数がそれぞれ「複」、「複」の場合には、その遮光範囲の端部情報の両端から座標算出しても良いが、片側の端部情報からのみで計算してもかまわない。あるいは、従来通り遮光範囲の中央を計算して、座標算出に用いてもかまわない。
【０１８１】
ここで、センサユニット内の各受光部が検出する遮光範囲の数によるデータの割り振りについての例として、座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データに夫々センサユニットのどの受光部に割り振られるか、また、皆既状態の判定（皆既判定（虚実判定））の要否についてまとめると、図２２のようになる。
【０１８２】
図２２から明らかなように、単一点入力の時には、Ｌ１、Ｒ１あるいはＬ２、Ｒ２のどの組み合わせを用いて計算してもかまわない。
【０１８３】
また、各センサユニットの２つの受光部の両検出信号がともに複数の遮光範囲を検出している場合には、どちらの検出信号を座標算出第１データにしてもかまわない。
【０１８４】
＜座標値の連続性の判定＞
上述したように、複数の受光部を有するセンサユニットを用い、遮光範囲の端部情報を用いて、座標算出及び座標の虚実判定を行うことで、複数の入力の座標値を決定することができる。
【０１８５】
そして、得られた複数の座標値については、このまま座標値を出力しただけでは、受信側の外部端末で、２つの座標値の区別がつかず両者をつないでしまうようなことになりかねない。
【０１８６】
そこで、２つの座標値を区別するために、座標の連続性を表す識別子を座標値の出力の際には付加する。
【０１８７】
複数の座標値の、その連続性は、各サンプリング毎に前回の座標値との差分を計算して、夫々をその近いものを当てはめることで可能である。
【０１８８】
遮光範囲が最初に検出された時には、例えば、検出された順にＩＤ番号（フラグ）を付加する。
【０１８９】
図２３のように、２つの座標値Ｐ１（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ）、Ｐ２（Ｘ２ｎ，Ｙ２ｎ）が得られたときに、前回サンプリング時の座標値がＩＤ０：Ｘ１ｎ−１，Ｙ１ｎ−１、ＩＤ１：Ｘ２ｎ−１，Ｙ２ｎ−１であれば、Ｐ１，Ｐ２ともども、夫々に対する差分を計算して、近い方を採用し、Ｐ１をＩＤ０、Ｐ２をＩＤ１とする。このように、座標値の連続性の判定を行い、夫々の座標値に対して、このＩＤを割り振って座標値を出力する。
【０１９０】
そして、外部端末側で、このＩＤを参照することで、座標値の連続性を判定し、線で連結する等の描画の処理を行うようにすればよい。
【０１９１】
＜ペン信号の検出＞
指示具として、例えば、先端にスイッチ等の信号発生部を設けたペンを用いることで、文字の入力等における「尾引き」の問題が発生しない、スムーズな入力が可能になる。
【０１９２】
ここで、「尾引き」とは、例えば、『あ』と言う文字を入力したにもかかわらず、座標入力面をタッチする直前／直後において、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得られる現象である。
【０１９３】
座標入力装置から外部端末に出力する情報は、上述のように、座標値だけでなく、指示具から得られるスイッチ情報（例えば、マウスの左ボタンの情報に相当するようなアップダウン情報Ｓ０や、マウスの右ボタンに相当するペンサイドスイッチ情報Ｓ１）や、上記のような座標の連続性を表す識別子ＩＤ等がある。それ以外にも、指示具固有のペンＩＤ情報等がある。
【０１９４】
スイッチ情報の出力方法としては、音波や電波を用いたり、光を用いることでも可能である。
【０１９５】
図１のペン信号受信部は、指示具からの信号を受信し、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マウスのボタン信号として用いられる。
【０１９６】
指示具からの情報の座標値への割り付けは、例えば、光を用いた場合、座標入力有効領域３に対して、ペン信号受信部を複数設け、夫々で異なる領域からの信号を得るようにする。
【０１９７】
このように構成して、複数の指示具による座標値が得られる場合に、異なる領域のどこにその座標値があたるかを判定し、その領域で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ようにする。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。
【０１９８】
ここで、図２４は、そのような付帯情報と座標値とを出力する際のフォーマット例である。
【０１９９】
図２４では、ｂｙｔｅ０に付帯情報として、スイッチ情報及びペンＩＤ情報が付加され、それ以降、ｂｙｔｅ１からｂｙｔｅ４に、指示具の指示位置である座標（ｘ，ｙ）の座標値がそれぞれ格納されて、外部端末に出力される。外部端末側では、受信するこのデータを解析することで、軌跡の描画やメニュー操作の実行を制御する。
【０２００】
＜座標算出処理フローの説明＞
図２５は本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０２０１】
図２５では、センサユニットでのデータ取得から座標算出までの手順を示している。
【０２０２】
電源が投入されると、ステップＳ１０１で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。その後に、不揮発メモリ等から基準データや補正用の定数等の初期データをそれぞれ読み出し、演算・制御ユニット２のメモリ１３２に格納する。
【０２０３】
また、各センサユニット毎に、図６のような、照明無しの時の光量分布データ８１と、初期入力が無いときの光量分布データ８２を、初期データとして取り込み、メモリ１３２に記憶する。
【０２０４】
ここまでの処理が、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことはいうまでも無く、この初期設定動作を経て、通常の指示具による座標入力動作状態に移行することになる。
【０２０５】
ステップＳ１０２で、座標入力が連続して行われているか否かを示すフラグを初期化（クリア）する。ステップＳ１０３で、各センサユニットの投光部を点灯させ、光量分布データを受光部より取得する。
【０２０６】
ステップＳ１０４で、センサユニット１Ｌおよび１Ｒの各２つの受光部のうち各々一方の受光部で取得した光量分布データは、先の初期データに対して差分及び比を計算し、例えば、閾値を越えるものがあるか否かの判定などによって、遮光範囲の検出を実行する。
【０２０７】
ステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で検出した遮光範囲の角度情報と再帰反射部との交点と、各センサユニットのもう一方の受光部の瞳位置に対する方向がなす角度情報から、前記他方の受光部に対応するデータの遮光範囲探索開始位置（画素番号）を算出する。
【０２０８】
ステップＳ１０６で、遮光範囲探索開始位置からステップＳ１０４と同様にもう一方の受光部のデータの遮光範囲の検出を実行する。
【０２０９】
ステップＳ１０７で、遮光範囲の検出結果に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。
【０２１０】
ステップＳ１０８で、遮光範囲の検出結果に基づいて、センサユニットの各受光部毎の遮光範囲の数を検出する。ステップＳ１０９で、遮光範囲の数の検出結果に基づいて、指示具による入力が複数点入力であるか否かを判定する。複数点入力でない場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、つまり、単一点入力である場合、ステップＳ１１０に進み、単一点入力における座標算出を実行する。このときの座標算出は、遮光範囲の端部情報を用いた計算でも良いし、遮光範囲の中央を用いたものでもかまわない。
【０２１１】
一方、複数点入力である場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進み、その遮光範囲の数に従って、図２２に示すように、座標算出第１データ、座標算出第２データ、及び虚実判定データをそれぞれ決定する。そして、これらのデータをメモリ１３２に記憶する。
【０２１２】
各データを決定したら、ステップＳ１１２で、夫々の遮光範囲の端部データを算出し、その端部データから一方の座標値及び判定座標値を算出する。このとき、座標算出第２データと判定データが単一データである場合、どちらかのデータが「皆既食」状態である可能性があるので、各座標値間の距離からその判定を行う。
【０２１３】
ステップＳ１１３で、判定結果に従って、データ（座標値）の入れ換えの要否を判定する。データの入れ換えが必要である場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進み、座標値の入れ換えを実行する。一方、データの入れ換えが必要でない場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１５に進む。
【０２１４】
遮光範囲（入力点）が複数の場合、ここで算出される座標値は、実際に入力された、実の点と虚の点が算出されることになる。そこで、ステップＳ１１５で、座標値と判定座標値から座標値の虚実判定を実行する。
【０２１５】
虚実判定によって、実座標が判定されたら、ステップＳ１１６で、それに対応する側の残りの座標値を算出する。座標値が確定したら、ステップＳ１１７で、連続入力の有無を判定する。尚、この判定は、連続入力の有無を示すフラグに基づいて実行する。
【０２１６】
連続入力がない場合（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。一方、連続入力がある場合（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進む。
【０２１７】
ステップＳ１１８で、それ以前に記憶されている座標値（前回の座標値等）との差分などから、連続性判定を実行する。
【０２１８】
連続性判定がなされたら、ステップＳ１１９で、連続入力フラグをセットし、また、今の座標値を次の連続性判定のためにメモリ１３２に記憶する。
【０２１９】
次に、ステップＳ１２０で、ＩＤ等の付帯情報を座標値に付加する。特に、連続していると判定された座標値には、前回と同じＩＤを付加し、新規に検出された座標値に対しては、未使用のＩＤを付加することになる。また、スイッチ情報などがある場合には、その情報も付加する。
【０２２０】
このように、付帯情報を有する座標値を、ステップＳ１２１で、外部端末に出力する。その後、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。
【０２２１】
以上説明したように、指示具による座標入力動作の有無を判定することは容易に行える。さらには、１つの指示具による座標入力動作が行われている状態にあっては、例えば、座標入力有効領域３の全領域を有効視野とする受光部を用いて、容易にその位置座標を導出することも可能である。
【０２２２】
尚、上記実施形態における、遮光範囲の端部情報を用いる座標算出では、複数の指示具が部分的に重なった状態での座標値が算出可能である。そのため、システムのスペックにもよるが、受光部で遮光範囲の端部情報を用いる座標算出を実現できる構成であれば、１つのセンサユニットに必ずしも複数の受光部が設けられている必要はない。
【０２２３】
また、上記実施形態では、再帰反射部４に投光し、その反射光をさえぎる遮光範囲を検出する構成であるが、再帰反射部は必須ではなく、座標入力領域の周囲に連続する発光部があっても、同様に本願発明を適用することができる。
【０２２４】
また、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く、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事が可能であり、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可能となる。
【０２２５】
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。
【０２２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の指示具により、複数の座標を同時に入力した場合であっても、高精度でかつ高速に複数の指示具の位置を各々検出することができる。
【０２２７】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０２２８】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０２２９】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０２３０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０２３１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０２３２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０２３３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０２３４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０２３５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図４】本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態の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である。
【図７】本発明の実施形態の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である。
【図８】本発明の実施形態の信号読出のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の受光部を複数有するセンサユニットにおける座標算出を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態の複数の指示具からの入力動作における位置関係及び検出信号の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態の虚実判定を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報（角度）の重なり部分の２等分線と座標値の関係を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の詳細を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施形態の遮光範囲の数の組み合わせを示す図である。
【図２１Ａ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２１Ｃ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態の遮光範囲の数に基づくデータ割り振りを示す図である。
【図２３】本発明の実施形態の座標連続性の判定を説明するための図である。
【図２４】本発明の実施形態の座標出力時のデータフォーマット例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【図２６】従来技術における２点入力時のセンサユニット位置と遮光範囲の関係を説明するための図である。
【図２７】従来技術におけるセンサユニットで受光する光量分布を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２３７】
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 ペン信号受信部
【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、座標入力制御方法及び座標入力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】
従来より、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、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ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、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、例えば、特許文献１がある。この特許文献１では、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、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により、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決定する構成が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２や３等にあるように、再帰反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分（遮光部分）の座標を検出する座標入力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、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。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】
ここで、特許文献１乃至３のような、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。
【０００８】
また、更に、このような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することを許容して、利便性を向上し、より効率的な会議等の用途での要求がある。そのため、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。
【０００９】
複数の座標を同時に入力するために、特許文献４〜特許文献６では、一つの受光センサで複数の遮光部分の角度を検出し、各センサの角度の組み合わせから数点の入力座標候補を算出し、更に、その入力座標候補から実際に入力した座標を判別する技術が開示されている。
【００１０】
例えば、２点入力の場合には、入力座標候補として最大４点の座標を算出し、この４点の内、実際に入力した座標２点を判定し、出力する。つまり、この判定は、複数の入力座標候補の中から、実際の入力座標と虚偽の入力座標を選別して、最終的な入力座標を判定する。そして、この判定を、ここでは虚実判定と呼ぶことにする。
【００１１】
この虚実判定の具体的な方法としては、特許文献５や特許文献６では、従来の座標入力領域の一辺の両端に、座標入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて設置される第１及び第２センサの他に、これも、第１及び第２センサから入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて第１及び第２センサの間の位置に設置される第３センサを設ける。そして、この第３センサにおける第１及び第２センサの角度情報とは異なる角度情報に基づいて、第１及び第２センサで検出された複数の角度情報に対し、この虚実判定を行う技術が開示されている。
【００１２】
また、従来の遮光方式の座標入力装置における受光部を構成する受光素子による、指等の指示具が遮光する遮光部分の検出方法としては、特許文献７において、受光素子の出力信号における遮光部分の一方の端と遮光部分の他方の端との中心を、指示具に対応する検出座標として検出する提案がなされている。また、単純に、特許文献４において、受光素子が検出する遮光部分に対応する画素番号で遮光部分の位置を検出する提案もなされている。これらの遮光部分の検出方法は、遮光部分の中心を実際の指示具の中心であるとして算出し、これを角度情報として、座標算出演算に用いている。
【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２００１−１４２６４２号公報
【特許文献４】特開２００２−０５５７７０号公報
【特許文献５】特開２００３−３０３０４６号公報
【特許文献６】特許第２８９６１８３号公報
【特許文献７】特開２００１−１４２６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の遮光方式のように、遮光部分の光量分布のピーク或いは、遮光影に関わる光量分布の両端によって規定される光量分布の中心から角度を検出し、各受光部から検出される角度の組み合わせから指示座標を算出する技術では、複数、少なくとも２箇所同時に座標を入力する場合には、その２箇所の入力点が受光部から略直線上に重なることがある。
【００１４】
従って、２箇所の入力点に対する遮光影が受光部で重なった場合には、各々の遮光影を分離して、各入力点の角度を検出することができず、入力不可能となる。
【００１５】
例えば、図２６に示すような座標入力領域の位置に、それぞれ指示具Ａと指示具Ｂで指示する場合、図中の受光部Ｓ２の位置の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、それぞれ図２７（ｂ）のＡ及びＢのようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の遮光位置に対応した遮光影が分離して検出される。
【００１６】
尚、参照データとして、何も指示入力しない場合の光量分布は、図２７（ａ）で示すようになる。この図２７（ａ）において、Ｃの位置にある光量分布の谷は、座標入力領域の周囲に設けた再帰反射部材の角度特性、距離による減衰等の要因により生じた光量分布である。
【００１７】
一方、図２６に示す受光部Ｓ１の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、図２７（ｃ）のようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の位置に対応した遮光影が重なって検出される。この重なった遮光影（遮光重なり）を有する光量分布（遮光光量分布）の情報においては、図２７（ｃ）に示すように、図２７（ｂ）のＡとＢが部分的に重なっている（いわゆる、部分食が発生している）場合には、それぞれの指示具の片方の遮光範囲の端部情報しか得られない。そのため、特許文献７のように、従来の遮光範囲の両端の情報からその中心、あるいは、中心の画素番号により位置（角度）を算出する方法では、指示具Ａと指示具Ｂの座標を算出することは不可能である。
【００１８】
また、図には示さないが、対象受光部に対し、手前の第１指示具の影に、受光部から遠い方の第２指示具の影が完全に含まれてしまう（いわゆる、皆既食が発生している）場合にも、手前の第１指示具に関しては、その遮光影の両端から中心位置（角度）を算出することはできるが、遠い方の第２指示具に関する情報は得ることができない。
【００１９】
従って、先行例においては、複数の指示具の同時入力によって発生する遮光影の数を予め検出しておき、受光部で検出する数として、例えば、第２受光部において「２」で、第１受光部においては「１」である場合には、第１受光部において、指示具に対応する遮光影が受光部が検出する光量分布において重なっている場合とみなす。
【００２０】
そして、このような場合においては、特許文献６では、そのような状態の発生の旨を示す警告を発して、使用者に注意を喚起して、その状態を回避する構成としている。また、特許文献４や５では、第１受光部から、重なりの無い分離された２つの遮光影を検出できる他の第３受光部に切り替え、その２つの遮光影を検出できる受光部（この場合、第１受光部及び第３受光部）で角度を検出し、各受光部から得られる入力座標候補に対し、上述の虚実判定を施し、最終的な２点の実入力座標を決定する必要がある。
【００２１】
尚、この場合の虚実判定は、遮光重なりを検出する受光部の角度情報でも十分に可能であるので、特許文献５や６では、この遮光重なりを検出する受光部の角度情報で行っている。
【００２２】
以上のように、遮光方式の標入力装置では、例えば、２つの指示具を同時に入力した場合、受光部に対しほんの一部にでも遮光重なりが生じ、その２つの指示具に対応する遮光影がつながって分離できなくなった場合には、例えば、その連続した遮光影を１つの指示具からの影とみなして算出すれば、実際の位置からのずれにより座標検出精度の劣化が生じ、更に正確な位置精度が必要な場合には、入力が不可能となり、操作上大きな問題となる。
【００２３】
ここで、遮光重なりを検出する場合にその受光部の角度情報を使用せず、その遮光重なりを検出する受光部から、所定距離に配置された他の第３受光部に切り替えて座標を算出する場合には、次のような不都合が生じる。
【００２４】
まず、受光部を切り替えることによる算出座標の不連続性がある。これは、実際には、各受光部により特性が異なるので、受光部が切り替わる前後の領域で座標に不連続性が生ずる場合がある。
【００２５】
この受光部による不連続性は、受光部自体のデバイスとしてのばらつきの場合は、ある程度補正により調整できる。
【００２６】
しかしながら、上記従来例の場合、受光部間距離自体を座標算出に用いるので、十分に精度良く座標を算出するためには、受光部間距離を一定距離以上離す必要があり、更に、座標入力領域においていずれか少なくとも一方の受光部においては、２つの遮光影が分離されて検出できるようにするためにも、一定距離以上離れて配置されることが必要であるので、その配置により、検出光量分布のばらつきが生じ、それが受光部の切替時の算出座標の連続性に影響を与える可能性が高い。
【００２７】
遮光重なりを検出した場合にその受光部の角度情報を使用せず、その遮光重なりを検出した受光部から、所定距離離れた位置に配置された他の第３の受光部に切替えて座標を算出する場合の更なる課題は、第３の受光部で得られるデータ量（画素数）が増加することにより、左右の第１および第２の受光部で得られるデータ量に対して、少なくとも１．５倍以上のデータ量が増加することである。さらには、特許文献４や５における第３の受光部の位置であるならば、左右の第１および第２の受光部に対応するセンサと同等の分解能を維持するとなると２倍程度にまでデータ量が増加してしまう。さらにシステムとして、高分解能化するために角度あたりの画素数を増加させるとなると、さらなるデータ量の増加となってしまう。
【００２８】
上述のデータ量の増加は、遮光位置に対応する画素を探索して、入力位置を決定するこの種のシステムにおいては、システム全体の応答速度を操作者が快適であるような満足する値に構成する要求に対して障害となる部分である。すなわち、入力装置であるので入力操作感がシステムの再重要スペックの一項目であり、入力から出力までの応答速度は、快適な入力操作感を提供するために必要十分な値とする必要がある。
【００２９】
システム全体としては、データ数の増加に伴う処理時間、すなわち計算速度を向上させるために高速なＣＰＵなどの演算装置を用いればある程度は解決できるが、コストアップは避けられない。また、いくら処理能力の高い演算装置を用いようとも、データ探索に要する時間やメモリの転送時間がボトルネックとなり、要求する応答速度を満足することができないことが十分に考えられる。
【００３０】
上述の課題に対して、先行技術においては、処理速度を向上させる手法等については言及されていない。
【００３１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、入出力応答速度を極力遅くすることなく、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を精度良く算出することができる座標入力装置、座標入力制御方法及び座標入力プログラム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】
【００３２】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置において、
前記座標入力領域上に対する指示具の有無を検出する複数の検出手段と、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、
前記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出手段とを備える。
【００３３】
また、好ましくは、複数の前記検出手段が、前記座標入力領域の異なる位置に配置され、
前記算出手段は、前記複数の検出手段それぞれに対する端部情報で特定される座標と、対応する検出手段の基準位置とを結ぶ線分同士の交点で規定される角度の２等分線の交点を、前記指示具の指示位置の座標として算出する。
【００３４】
また、好ましくは、前記第２の検出手段における信号変化範囲の端部情報が１つ検出された場合、前記第１の検出手段における信号変化範囲以下の範囲をスキップして、端部情報を検出する手段をさらに有する。
【００３５】
上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程と、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程とを備える。
【００３６】
上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程のプログラムコードと、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程のプログラムコードと、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程のプログラムコードと、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードとを備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を精度良くしかも高速に算出することができる座標入力装置、座標入力制御方法及び座標入力プログラムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００３９】
＜装置構成の概略説明＞
まず、図１を用いて、座標入力装置全体の概略構成を説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【００４１】
図１において、１Ｌ、１Ｒは投光部および受光部を有するセンサユニットであり、本実施形態の場合、図示の如く座標入力面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、所定距離離れて配置されている。センサユニット１Ｌ及び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に送信する。
【００４２】
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り、座標入力有効領域３の外側３辺に図示が如く配置され、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。
【００４３】
尚、再帰反射部４は、ミクロ的に見て３次元的な構造を有し、現在では、主にビーズタイプの再帰反射テープ、或いはコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰現象を起こす再帰反射テープが知られている。
【００４４】
再帰反射部４で再帰反射された光は、センサユニット１Ｌ及び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に送信される。
【００４５】
座標入力有効領域３は、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、利用可能となっている。
【００４６】
このような構成において、座標入力有効領域３に指等の指示具による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部から投光された光が遮られる（遮光部分）と、センサユニット１Ｌ及び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）を検出しないので、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。
【００４７】
そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ及び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し、その遮光範囲の端部情報から、センサユニット１Ｌ及び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。
【００４８】
そして、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を決定し、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ及び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し、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に、インタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等）を経由してその座標値を出力する。
【００４９】
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。
【００５０】
＜センサユニット１の詳細説明＞
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の構成について、図２を用いて説明する。尚、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００５１】
図２は本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００５２】
図２において、１０１Ａ及び１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、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及び１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。
【００５３】
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及び１Ｒ中の受光部によって、その光を検出する。
【００５４】
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になうシールド部材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及び１０６Ｂ、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０８Ａ及び１０８Ｂ、及び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ー１０７Ａ及び１０７Ｂからなる。
【００５５】
そして、再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂ、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの受光部が構成されることになる。
【００５６】
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、あるいは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。
【００５７】
尚、本実施形態においては、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂは下フード１０９に一体で成型されているが、別部品であってもよいことはいうまでもなく、さらには、上フード１０３側に、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂと受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂの位置決め部を設けることで、投光部の発光中心に対する受光部の位置決めを容易にする構成（つまり、上フード１０３のみで、すべての主要な光学部品が配置される構成）に実現することも可能である。
【００５８】
図３Ａは、図２の状態のセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）を組み上げた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。図３Ａに示すように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の２つの投光部は、所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向が略平行となるように配置され、各々の投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、それぞれ略９０°範囲に光を投光するように構成している。
【００５９】
図３Ｂは、図３Ａの太矢印で示される部分の断面図であり、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）からの光は、投光レンズ１０２Ａ（１０２Ｂ）により、座標入力面に略平行に制限された光束として、主に再帰反射部４に対して光が投光されるように構成している。
【００６０】
一方、図３Ｃは、図３Ａにおける赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂ、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂ、上フード１０３を取り除いた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。
【００６１】
ここで、本実施形態の場合、投光部と受光部は、座標入力面である座標入力有効領域３の垂直方向に対し重ねた配置構成（図３Ｂ参照）となっており、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部の発光中心と受光部の基準位置（つまり、角度を計測するための基準点位置に相当し、本実施形態にあっては絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）の位置であって、図中の光線が交差する点となる）が一致する構造となっている。
【００６２】
従って、前述した通り、２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向略平行となるように配置されているので、２つの受光部も同様に所定距離ｄ離れた状態で、かつ各々の光軸（光学的な対称軸）が略平行となるように構成されている。
【００６３】
また、投光部により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に略９０°方向に投光されている光は、再帰反射部４により光の到来方向に再帰反射され、赤外フィルター１０７Ａ（１０７Ｂ）、絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）、集光レンズ１０６Ａ（１０６Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光、結像することになる。
【００６４】
従って、ラインＣＣＤ１０４の出力信号は、反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ１０４を構成する各画素の画素番号が角度情報を示すことになる。
【００６５】
尚、図３Ｂに示す投光部と受光部の距離Ｌは、投光部から再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を受光部で検出することが可能な構成となっている。
【００６６】
以上説明したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）は、少なくとも２つの投光部と、各々の投光部で投光された光を各々検出する２つの受光部（本実施形態の場合、投光部が２組、受光部が２組）を有する構成である。
【００６７】
また、本実施形態にあっては、受光部の一部であるラインＣＣＤ１０４におけるライン状に配置された検出素子１１０の左側部分を第１受光部の集光領域、右側部分を第２受光部の集光領域とすることで、部品の共通化を図っているが、これに限定されるものでなく、各受光部毎に個別にラインＣＣＤを設けてもよいことは言うまでもない。
【００６８】
＜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及び１Ｒ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及び１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。
【００６９】
ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図４を用いて説明する。
【００７０】
図４は本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【００７１】
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が行われる。
【００７２】
尚、この演算制御回路２１は、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（ＣＬＫ）２２からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、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。
【００７３】
投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び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及び１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂに供給されている。
【００７４】
センサユニット１Ｌ及び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、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。
【００７５】
また、指示具としてペンを用いる場合、ペンからのペン信号を受信するペン信号受信部５からは、ペン信号を復調したデジタル信号が出力され、ペン信号検出回路としてのサブＣＰＵ２４に入力され、ペン信号が解析された後、その解析結果が演算制御回路２１に出力される。
【００７６】
＜光量分布検出の説明＞
図５は本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【００７７】
特に、図５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。
【００７８】
７１、７２はＣＣＤ制御用の制御信号であり、ＳＨ信号７１の間隔で、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間が決定される。ＩＣＧ信号７２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。
【００７９】
７３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）の駆動信号であり、ここで、ＳＨ信号７１の周期で、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）を点灯するために、ＬＥＤ信号７３が赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）に供給される。
【００８０】
そして、センサユニット１Ｌ及び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及び１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０１）の検出信号が読み出される。
【００８１】
ここで、センサユニット１Ｌ及び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６のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどの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。
【００８２】
図６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。
【００８３】
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及び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及び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。
【００８４】
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及び１Ｒからの出力として、図７のような光量分布が得られる。
【００８５】
この光量分布のＣ１及び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７では、複数の指示具によって、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。
【００８６】
そして、本実施形態では、指示具による入力がない場合の図６の光量分布と、指示具による入力がある場合の図７の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。
【００８７】
具体的には、図６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８１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８２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。
【００８８】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図７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。そして、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、その入力角度を決定する（遮光範囲の端部を決定する）演算を行う。
【００８９】
上述したように、本願発明では、１つのラインＣＣＤ１０４に対して、複数の受光部が設けられ、その各々に対して投光部が設けられている。従って、各々の受光部（もしくは投光部）を別のタイミングで駆動する場合には、各々を上記のような信号タイミングで駆動すればよい。
【００９０】
図８はその信号のタイミングチャート例であり、まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤ１０４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ために、信号ＳＨ６１に対して、信号６３のようなタイミングで、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ａ）が駆動される。信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４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６５中のＡ部分）。
【００９１】
次に、同じ、ラインＣＣＤ１０４に対して、ＳＨ信号６１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（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ｂ）に駆動信号６４が供給される。この出力は、信号６５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。
【００９２】
別のタイミングで、もう一方のセンサユニット１Ｒを同様に駆動することで、ＣＣＤの信号が各々のセンサから読み出され、本願発明では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。
【００９３】
尚、本実施形態では、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで合わせて４つの受光部に対して、別々のタイミングで駆動しているが、これに限定されるものではなく、お互いの発光が影響しないのであれば、同時に駆動してもかまわないし、各々の任意の組み合わせで駆動してもかまわない。
【００９４】
＜角度算出の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。
【００９５】
以下、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。
【００９６】
電源投入時の光量分布として、図６の信号８１及び信号８２をメモリ１３２に記憶しておき、その信号と、実際の指示具による入力によって得られる光量分布との比較から、指示具の入力範囲（遮光範囲）を検出する。
【００９７】
図７のように、Ｃ１、Ｃ２を有する光量分布からなる入力がある場合は、その光量分布と、メモリ１３２に記憶されている光量分布８２との差を計算し、その計算結果と、光量分布８２と光量分布８１の光量差を用いて、遮光（入力）がない場合との光量変化率を計算する。このように、光量変化率を計算することによって、部分的な光量分布の不均一等の影響を除去できる。
【００９８】
計算された光量変化率に対して、閾値を用いて、光量が変化しているラインＣＣＤ１０４上の画素番号を特定する。この時、検出信号レベルの情報等を用いることで、画素番号より細かい画素情報が特定可能になる。これらの画素番号から、遮光範囲の端部を決定でき、例えば、その遮光範囲の中央値（ラインＣＣＤ１０４の画素番号）を指示具の角度情報として導出する。
【００９９】
得られた画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報（θ）に変換する必要がある。角度情報への変換は、例えば、多項式を用いて実現することができる。例えば、ＣＣＤ画素番号をｅ、次数をｎ、各次数の係数をＴｎとすると、角度θは、
θ＝Ｔｎ・ｅｎ＋Ｔ（ｎ−１）・ｅ（ｎ−１）＋Ｔ（ｎ−２）・ｅ（ｎ−２）＋、・・・、＋Ｔ０ （１）
のようにして、算出することができる。
【０１００】
尚、各次数の係数は、実測値や設計値等から決定できる。また、次数は必要とされる座標精度等を鑑みて決定すれば良い。
【０１０１】
前述の通り、センサユニット１Ｌには、２つの受光部が構成されていて、それぞれをＬ１、Ｌ２とすると、まずＬ１すなわち図８のＡ部分の光量分布が検出される受光部について前述の遮光範囲の端部を決定する処理が実行される。このＡ部分については、メモリ１３２に格納されているＡ部分に対応する全てのデータについて、光量分布の差と変化率の計算処理が行なわれる。そして、Ｌ２に対応するＢ部分の光量分布については、処理時間を短縮するためにメモリ１３２に格納されているＢ部分に対応する全てのデータについて上記の計算処理を行わず、Ａ部分の遮光範囲探索結果から、遮光範囲探索を実行するサーチ範囲を限定するよう決定し、その範囲内でＡ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によって遮光範囲の端部に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。
【０１０２】
上述した図８のＢ部分の遮光範囲探索処理について図９および図１０を用いて以下に説明する。
【０１０３】
いま、図９のように２点の入力としてＰ１およびＰ２がある場合に、図８のＡ部分の光量分布に相当するセンサユニット１Ｌの受光部Ｌ１では、図１０に示すように遮光範囲が２個検出される。この光量分布データは、図９に示すように受光部Ｌ１で検出される遮光端情報として、上述の計算処理によりｌ１１、ｌ１２、ｌ１３、ｌ１４として検出される。同様に、センサユニット１Ｒの受光部Ｒ１では、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３、ｒ１４が検出される。
【０１０４】
先述したとおり、センサユニット１Ｌおよび１Ｒでは、同一ラインＣＣＤ上に所定の距離離して２系統の光学系を構成している。したがって、Ｌ１を検出するための略Ｌ１の瞳に位置する投光部の投射光によってＬ２では、例えばＬ１の遮光端ｌ１１について説明するとｌ１１と再帰反射４との交点ｌｓ１を遮光端とする光量分布が検出されるはずである。そして、Ｌ２の投光部の投射光によってＬ２の受光部で検出される光量分布において検出される遮光端ｌ２１はｌｓ１方向へなす角度θＬ２１よりも時計方向、すなわち図９の矢印Ｌ２１ｓの方向に検出されるはずである。
【０１０５】
遮光端ｌ１１と再帰反射４との交点ｌｓ１は、図１３および図１４に示すセンサユニット１Ｌと１Ｒの位置関係と図９に示す再帰反射４のＸ方向およびＹ方向の距離ＨＬＲとＶＬＲから導出することができ、この結果から計算された距離ｙｌ１からθＬ２１を求めることができる。そして、式（１）を変形した式に代入して受光部Ｌ２に対応する画素番号を計算することができる。なお、ここでの画素番号情報に関しては算出精度は必要ないので、θを求めた式の１次の項だけを用いて算出すればよい。そして、この画素番号をＬ２の遮光探索処理を行う開始点として決定する。
【０１０６】
上述の処理を受光部Ｌ１については、遮光端ｌ１３についても行い、さらにＲ１についてもｒ１１とｒ１３に対しても同様に行い、求めたθＬ２３、θＲ２１、θＲ２３から各受光ユニットの画素番号を決定する。
【０１０７】
そして、上記で決定した画素番号を開始点として、Ａ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によってＢ部分の遮光範囲の端部、すなわち図９におけるｌ２１、ｌ２２、ｌ２３、ｌ２４に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。
【０１０８】
この処理は、図１０に示すように受光部Ｌ２のデータにおいて、Ｌ２１ｓから矢印の方向へ探索処理を行い、遮光端として２個の角度情報が得られたらひとまず探索処理を終了する。そして、再びＬ２３ｓから矢印の方向へ探索処理を行い、遮光端として２個の角度情報が得られたら遮光探索を終了する。同様な探索処理を受光部Ｒ２についても行い、ｒ２１、ｒ２２、ｒ２３、ｒ２４に相当するＣＣＤ画素番号を決定し角度情報を算出する。このようにして、複数の入力点Ｐ１およびＰ２の座標を算出するための遮光端の角度情報を検出することができる。
【０１０９】
なお、遮光探索開始点を決定してから、上記では２つの遮光端を検出するまで連続して探索処理を行ったが、受光部Ｌ１とＬ２およびＲ１とＲ２で検出される遮光範囲は略等しいので、遮光端を１つ検出したならば、所定画素数分（Ｌ１およびＲ１の各々の遮光端から算出する幅情報）のデータをスキップして再び遮光の探索処理を開始してもよい。この処理は、特にセンサに対して入力点の距離が比較的近く、遮光範囲が大きくなる場合に有効となる。
【０１１０】
次に図１１と図１２を用いて、受光部Ｌ１で検出される遮光範囲が入力点Ｐ１とＰ２が重なって１つの遮光範囲として見える、いわゆる部分食状態となっている場合について説明する。
【０１１１】
この場合は、Ｌ１で検出される遮光範囲は１個であるので、ｌ１１とｌ１２を用いて、Ｌ２の遮光探索開始点を決定する。遮光探索開始点の決め方は先に説明したのと同様で、この場合は、ｌ１１と再帰反射４の交点ｌｓ１およびｌ１２と再帰反射４の交点ｌｓ２によって求めることができる。
【０１１２】
そして、図１２に示すように求めた探索処理開始点Ｌ２１ｓおよびＬ２２ｓから矢印の方向へ遮光端の探索処理を実行する。なお、この場合は遮光端の開始から、遮光端が１つ検出されたならば処理を停止するように動作する。
【０１１３】
また、Ｒ１に関しては遮光範囲が２個あるが、Ｌ２の処理と同様に外側の遮光端情報のみ、すなわち、Ｒ１のｒ２１とｒ２４からｒｓ１とｒｓ２を導出し、Ｒ２の遮光探索処理開始点を決定する。そして、図１２に示すように求めた探索処理開始点Ｒ２１ｓおよびＲ２２ｓから矢印の方向へ遮光端の探索処理を実行し、遮光端が１つ検出されたならば処理を停止する。
【０１１４】
なお、図９と図１０で説明した、Ｌ１とＲ１の両方で遮光範囲が２つの場合でも、外側の遮光端情報のみを使ってＬ２とＲ２の遮光探索処理の開始点を決定してもよい。
【０１１５】
また、探索処理する順番はまずＬ１、次にＬ２として、ＣＣＤの読出し順としたが、これに限定されるものではなく、２つの受光部を一方は、有効領域の全域について受光可能で、もう一方は補助的に有効領域の限定した領域について受光可能な構成である場合には、有効領域全域について受光可能な受光部のデータから探索処理を行ってもよい。この場合は、単１点入力を主な使い方とする場合に有効領域全域について受光可能な受光部のデータのみを探索処理することによってサンプリング速度が有利な構成となる。
【０１１６】
＜座標算出方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度情報（θ）から、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。
【０１１７】
尚、指示具の入力が１点である場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの出力結果に基づいて得られる遮光範囲の中央の角度を用いることで座標算出が可能である。
【０１１８】
ここで、座標入力有効領域３上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒとの位置関係及び座標系について、図１３を用いて説明する。
【０１１９】
図１３は本発明の実施形態の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒとの位置関係を示す図である。
【０１２０】
図１３では、座標入力有効領域３の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力有効領域３の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力有効領域３の座標入力範囲の上辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１ＲをＹ軸に対称に取り付け、その間の距離はＤＬＲである。
【０１２１】
また、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光面は、その法線方向がＸ軸と４５度の角度を成すように配置され、その法線方向を０度と定義している。
【０１２２】
この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義している。
【０１２３】
さらには、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの法線方向の交点位置、つまり、基準角度の交点となる。また、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の位置から原点までのＹ座標距離をＤＹとする。この時、基準角度から、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られた角度をθＬ、θＲとすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、ｔａｎθＬ、ｔａｎθＲを用いて、
ｘ＝ＤＬＲ／２＊（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ）） （２）
ｙ＝ＤＬＲ／２＊（（１＋ｔａｎθＬ）（１＋ｔａｎθＲ））／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））−ＤＹ （３）
で計算される。
【０１２４】
ここでの、角度データのとり方は、基準角度からの角度としている。これは、このように角度を設定することで、ｔａｎθのとる値が±π／４の範囲にあるため、座標算出が不安定にならないという効果がある。他の算出において、θの値がπ／２値をとっても、不安定ならないようであれば、同一高さ（同一レベル）にある、受光部を結ぶラインに対する角度を用いて、算出を行っても良い。例えば、以下に示す補正計算に関しては、そのような角度定義で計算することができる。
【０１２５】
ここで、各センサユニット１Ｌ（Ｒ）の２つの受光部は、実際には座標入力領域に対して同一ライン上には設けられていない。そのため、座標算出時に、異なる位置の受光部のデータを用いる場合には、この位置のずれ分の補正を行う必要がある。
【０１２６】
図１４に示すように、センサユニット１Ｌの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＲ１、Ｒ２とする。また、Ｌ１とＬ２とのｘ軸方向の差であるｘ軸方向距離Δｘｓ、Ｌ１とＬ２とのｙ軸方向の差であるｙ軸方向距離Δｙｓとする。
【０１２７】
Ｌ２で検出されたデータがθＬ２である場合、Ｘ軸方向にＲ１と同一高さで見ると、仮想的にＶＬ２の位置にセンサユニット１Ｌがあるとして、ΔｖｘｓをθＬ２を用いて算出することができる。
【０１２８】
そして、Ｒ１と同一高さに換算するには、高さ方向の距離Δｙｓと得られた角度θＬ２とから、
Δｖｘｓ＝Δｙｓ／ｔａｎθＬ２
となる。
【０１２９】
よって、式（２）、（３）のセンサユニット間距離ＤＬＲを、受光部の瞳位置Ｌ１及びＬ２間のＸ方向距離Δｘｓと、算出されたΔｖｘｓで補正し、仮の座標値を計算することが可能となる。計算されたこの仮の座標値におけるｘ座標は、ＶＬ２とＲ１の中間を原点として計算されるので、そのＸ座標から（Δｘｓ＋Δｖｘｓ）／２をさらに補正すれば、異なる位置にある受光部のデータを用いて座標算出が可能になる。
【０１３０】
入力が一点であるような場合には、遮光幅（遮光範囲）の中央の角度を用いても座標算出が可能であるが、図１５の上部のように、複数の指示具からの入力があり、受光部と複数の指示具の位置関係が、センサユニット１Ｌ中の２つの受光部での検出信号（光量分布（遮光範囲））が共に重なってしまうような場合には、このような方法では計算できない。
【０１３１】
例えば、図１５の上部での状態では、センサユニット１Ｌ中の図面左側の受光部Ｌ１では、指示具Ｂは指示具Ａの影に完全に隠れてしまっており、またもう一方の受光部Ｌ２では、指示具Ｂと指示具Ａの遮光範囲が連続してしまっている。
【０１３２】
そして、図１５の下部はその時の出力信号であり、受光部Ｌ１での出力信号は指示具Ａの遮光範囲（Ａ）のみで構成され、受光部Ｌ２での出力信号は、指示具Ａと指示具Ｂの遮光範囲（Ａ＋Ｂ）がつながった状態として出力される。このような場合には、遮光範囲の中央を用いた計算では正確な入力座標は計算できない。
【０１３３】
そこで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの夫々のセンサユニットで検出された遮光範囲の端部の角度情報を用いて座標算出を行う。
【０１３４】
まず、指示具の入力形状を略円形とし、図１６のように、センサユニット１Ｌ中の１つの受光部Ｌ１に対して、指示具Ａと指示具Ｂが一部重なった状態にあるとする。つまり、この受光部Ｌ１では、θＬ１とθＬ２で規定される遮光範囲が観測されている状態であるとする。
【０１３５】
一方、センサユニット１Ｒ中の、例えば、受光部Ｒ１で観測される角度は、夫々の指示具の遮光範囲で形成される遮光範囲の端部であり、θＲ１１からθＲ２２までの４つの角度が観測される。
【０１３６】
図１７はこのような遮光範囲の端部を用いた場合の座標算出を説明するための図である。
【０１３７】
今、例えば、Ｐ点に入力がなされたとした場合、θＬ１とθＲ１、θＲ２の交点を夫々Ｐ１（ｘ１，ｘ１）、Ｐ２（ｘ２，ｘ２）とすると、入力位置の座標Ｐは、夫々の交点における角度２θ１、２θ２の２等分線の交点として計算可能となる。
【０１３８】
Ｐ１及びＰ２の座標値は、上述のそれぞれの角度の交点の座標を計算するのと同様の式（２）及び（３）によって計算可能であるので、この座標値と角度情報を用いることにより入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を算出することができる。
【０１３９】
このように、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで検出される遮光範囲の端部情報を用いることで、遮光範囲の中央値を用いることなく、入力に対する入力座標の算出が可能となる。
【０１４０】
図１８はその算出手順の一例を説明するための図である。
【０１４１】
図のように、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＰ２（ｘ２，ｙ２）の間の距離をＬ、夫々の点における角の２等分線の角度をθ１、θ２とすれば、
Ｌ＝（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２）０．５ （４）
θ１＝（π−（θＬ＋θＲ１））／２ （５）
θ２＝（θＬ＋θＲ２）／２ （６）
ここで、
Ｌ１・ｔａｎθ１＝Ｌ２・ｔａｎθ２ （７）
である。よって、
Ｌ２＝Ｌ・ｔａｎθ１／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） （但し、ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２≠０） （８）
Ｌａ＝Ｌ２／ｃｏｓθ２ （但し、ｃｏｓθ２≠０） （９）
【０１４２】
これから、Δｘ、Δｙとして
Δｘ＝Ｌａ・ｃｏｓ（θＬ−θ２） （１０）
Δｙ＝Ｌａ・ｓｉｎ（θＬ−θ２） （１１）
入力座標として、Ｐ（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｘ２−Δｘ （１２）
ｙ＝ｙ２−Δｙ （１３）
と計算できる。
【０１４３】
ここで、図１６のように、例えば、センサユニット１Ｌからみて後ろ側の入力点が、完全に影に隠れてしまう、いわゆる、皆既食状態でない状態、つまり、部分食状態である場合には、その入力点は、Ｐａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’のどちらかの組み合わせになる。
【０１４４】
そこで、θＬ１、θＬ２、θＲ１１、θＲ１２、θＲ２１そしてθＲ２２の組み合わせについて、上記のような２等分線の交点に相当する計算を行い、それぞれＰａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’の座標を計算し、どちらの組み合わせが正しい入力座標であるかの判定を行う。
【０１４５】
この組み合わせの判定は、もう一方の受光部のデータを用いて行うことができる。
【０１４６】
例えば、図１９のように、もう一方の受光部のデータθＬ２１及びθＬ２２と、θＲ１１及びθＲ１２による座標算出結果と、先の受光部での座標算出結果を比較し、Ｐａと重なるのか、あるいはＰａ’と重るのかを双方の距離等から判定して、ＰａかＰａ’のどちらが正しいかの判定を行うことができる。ここで、Ｐａが採用されれば、その組み合わせとして、Ｐｂが自動的に採用されることになる。
【０１４７】
より確実に判定するには、θＲ２１とθＲ２２での座標算出結果を用いて、Ｐｂについて計算を行っても良い。
【０１４８】
このように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）で検出される２つの遮光範囲が部分的に隠れてしまう「部分食」状態であれば、夫々の遮光範囲の端部の角度を検出し、その交点における２等分線に相当する情報を得ることで、複数の入力指示位置を特定することが可能になる。
【０１４９】
ここで、遮光範囲の端部情報を用いたとしても、いわゆる「皆既食」状態では、その影に隠れた側の指示具の入力の位置を特定することができなくなる。この「皆既食」状態を回避するには、入力指示具の大きさに対して、各センサユニット１Ｌ（１Ｒ）における複数の受光部間の距離を最適値に決定することによって、どちらかの光学系では領域が部分的に重なった「部分食」状態とすることが可能となる。
【０１５０】
従って、本願発明では、複数の指示具がどの領域にあっても、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中に設けられた２組の受光部の内、少なくとも一方の受光部では、必ず「部分食」の状態、あるいは２つの遮光範囲が分離した状態で検出できるように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の受光部の光学的配置を設定している。
【０１５１】
実際の計算については、以下のようになる。
【０１５２】
まず、上述説明したように、各々受光部からの光量分布データの取得を行う。
【０１５３】
得られた各光量分布データから、遮光範囲の数を閾値等を用いて算出する。遮光範囲の数により、入力がない場合と、一箇所に対して入力（単一点入力）が行われた場合と、少なくとも２箇所に対して入力（複数点入力）が行われた場合の判定が可能になるとともに、演算に用いるデータを選択することができる。
【０１５４】
図２０は、センサユニット１Ｌ内の２つの受光部をＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒ内の２つの受光部をＲ１及びＲ２とする場合に、各受光部で検出される遮光範囲の数の組み合わせを示している。遮光範囲の数の組み合わせは、最大入力数を２としたとき、入力がない場合を含めて１７通りとなる。
【０１５５】
受光部Ｌ１，Ｌ２、Ｒ１，Ｒ２のすべてにおいて、入力が「１」の場合には、単一点入力の場合と、２つの入力が接触している場合とが考えられるが、本実施形態では、接触も単一点入力として扱うこととする。但し、指示具の入力幅等の指示具の形状情報が既知である場合には、その形状情報に基づいて、２つの入力が接触している場合を検出するようにしてもよい。
【０１５６】
このように、遮光範囲の数を計数することで、「入力無し」、「単一点入力」、「複数点入力」の入力状態を判定することができる。各センサユニットで検出される遮光範囲が、一つしかない単一点入力の場合には、遮光範囲の端部情報を用いた座標算出方法で座標算出を行ってもよいし、あるいは、従来とおりの遮光範囲の中央を計算して、座標算出を行ってもかまわない。
【０１５７】
複数点入力の場合、入力が各々独立に検出できている遮光範囲が２つのものと、センサユニットに対して入力位置の関係が「食」状態にあるような、１つの場合とが混在することになる。
【０１５８】
このような場合に、どの遮光範囲の組み合わせで座標算出を行うかについては、夫々の遮光範囲の数から決定する。
【０１５９】
まず、各遮光範囲の数の内、２箇所の遮光範囲を検出している受光部を選択し、選択した受光部からの検出信号を座標算出第１データとする。このとき、複数の受光部で遮光範囲を２箇所検出している場合には、優先順位を予め決定しておき、その優先順位に従って受光部を選択すればよい。
【０１６０】
次に、座標算出第１データとして選択された受光部のセンサユニットと反対側のセンサユニット内の受光部の検出信号に着目し、その内、複数の遮光範囲を検出している受光部があればその受光部の検出信号を座標算出第２データとする。複数の遮光範囲を検出していない場合には、とりあえず、優先順位に応じて、単数の遮光範囲を検出している受光部の検出信号を座標算出第２データとする。
【０１６１】
このとき、優先度として、例えば、座標算出第１データとして選択された受光部（例えば、センサユニット１ＬのＬ１）と同じ高さにある受光部（例えば、センサユニット１ＲのＲ１）のデータを選択するようにすれば、先に述べた高さの違いによる、座標値補正の補正計算を行わずに済むので、そのように優先度を決定しても良い。
【０１６２】
次に、座標算出第２データとして選択された受光部のセンサユニットと同じセンサユニットにおけるもう一つの受光部による検出信号を虚実判定データとする。
【０１６３】
これは、先に述べたように、複数の入力がある場合に、真に入力した座標（実座標）のほかに、検出信号の組み合わせによって生じる虚の座標が算出されるので、真の座標がどれであるかを判定するのに用いられるものである。
【０１６４】
図２０からわかるように、座標算出第１データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は必ず複数となるが、座標算出第２データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は複数の場合と単数の場合があり、同様に、虚実判定データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数も複数の場合と単数の場合がある。
【０１６５】
そして、座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データの順に並べると、その検出する遮光範囲の数の組み合わせは、組み合わせ１：複、単、単、組み合わせ２：複、複、単、組み合わせ３：複、複、複の３タイプに分類できる。
【０１６６】
ここで、この３タイプに対応する入力状態の一例を、図２１Ａ〜図２１Ｃに示す。
【０１６７】
各々の図中Ａで示した接線が座標算出第１データ、Ｂが座標算出第２データ、Ｃが虚実判定データである。
【０１６８】
座標算出は、まず、座標算出第１データの一方の遮光範囲、例えば、図２１Ａでは、Ａ１１及びＡ１２に対して、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２、及び虚実判定データＣ１１及びＣ１２の組み合わせで、先に説明したような遮光範囲の端部情報を用いて座標算出を行う。
【０１６９】
このとき、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２で算出した座標値をＰ１１及びＰ１２、虚実判定データＣ１１及びＣ１２で算出した座標値を虚実判定座標値としてＰ２１及びＰ２２とする。この時点で、算出された４つの座標値の内、少なくとも２つの座標値は略等しい値となり、指示具の位置座標を示す値となる。
【０１７０】
組み合わせが１：複、単、単の場合には、単の情報のどちらかに「皆既食」状態が含まれている可能性がある。皆既食状態の座標値は、虚実判定データとして、センサユニットに近い側の座標算出には使えるが、遠い側の算出には使えない。このような場合には、座標算出第２データとした座標値と、虚実判定データとした座標値を入れ換える（置換する）ことで、両方の座標を算出することが可能になる。このために、まず、この判定を行う。
【０１７１】
図２１Ａにあるように、皆既食状態（あるいは、それに近いとき）には、Ｂ１１及びＢ１２のラインがほぼ同一の入力の遮光範囲の両端を表すことになるので、夫々で計算された座標値が略同じか近い値として、座標値Ｐ１１及びＰ１２が算出される。
【０１７２】
一方、皆既食状態でない側の座標値では、それぞれ違う入力の遮光範囲の端部情報になるので、皆既食状態よりは大きく異なった値として、座標値Ｐ２１及びＰ２２が算出される。
【０１７３】
そこで、座標算出第２データと虚実判定データから算出した、夫々の座標値Ｐ１１及びＰ１２と、Ｐ２１及びＰ２２の夫々の差分を算出し、差分値の大きいほうを部分食状態と判定する。その判定結果によって、座標値データと判定座標値データの入れ換えを行う。このとき、座標算出第２データと虚実判定データの入れ換え（置換）を行うようにしてもよい。
【０１７４】
組み合わせ２：複、複、単と、組み合わせ３：複、複、複については、２点入力であれば、皆既食状態はありえないので、上記処理は必要ではない。但し、入力点数を増加させる場合には、同様の判定が必要になる。
【０１７５】
次に、座標の虚実判定を行う。この処理は、すべての組み合わせの座標を算出してから行ってもかまわないが、先に一方の座標値に対して、虚実判定を行っておくことで、不要な座標算出を行わずに処理時間の短縮が図れる。
【０１７６】
先のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２に対して、どの座標値が正しい値かを夫々の距離の近さで判定する。
【０１７７】
それぞれ、Ｐ１１とＰ２１及びＰ２２、Ｐ１２とＰ２１及びＰ２２の距離を算出して、一番近い組み合わせからＰ１１またはＰ１２のどちらかを真の座標値として選択する。
【０１７８】
虚実判定結果によって、真の座標値がＰ１１に選択されれば、残りの未計算の座標値は、Ｐ１４となるので、その座標値を算出する。一方、虚実判定結果によって、真の座標値にＰ１２が選択されれば、Ｐ１３の座標算出を行う。
【０１７９】
このようにして、実際の入力に対する座標の判定（虚実判定）を行うことができる。
【０１８０】
図２１Ｂ、図２１Ｃのような場合にも、同様に処理することで座標算出が可能になる。座標算出に際して、１つのセンサユニットの２つの受光部が検出する遮光範囲の数がそれぞれ「複」、「複」の場合には、その遮光範囲の端部情報の両端から座標算出しても良いが、片側の端部情報からのみで計算してもかまわない。あるいは、従来通り遮光範囲の中央を計算して、座標算出に用いてもかまわない。
【０１８１】
ここで、センサユニット内の各受光部が検出する遮光範囲の数によるデータの割り振りについての例として、座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データに夫々センサユニットのどの受光部に割り振られるか、また、皆既状態の判定（皆既判定（虚実判定））の要否についてまとめると、図２２のようになる。
【０１８２】
図２２から明らかなように、単一点入力の時には、Ｌ１、Ｒ１あるいはＬ２、Ｒ２のどの組み合わせを用いて計算してもかまわない。
【０１８３】
また、各センサユニットの２つの受光部の両検出信号がともに複数の遮光範囲を検出している場合には、どちらの検出信号を座標算出第１データにしてもかまわない。
【０１８４】
＜座標値の連続性の判定＞
上述したように、複数の受光部を有するセンサユニットを用い、遮光範囲の端部情報を用いて、座標算出及び座標の虚実判定を行うことで、複数の入力の座標値を決定することができる。
【０１８５】
そして、得られた複数の座標値については、このまま座標値を出力しただけでは、受信側の外部端末で、２つの座標値の区別がつかず両者をつないでしまうようなことになりかねない。
【０１８６】
そこで、２つの座標値を区別するために、座標の連続性を表す識別子を座標値の出力の際には付加する。
【０１８７】
複数の座標値の、その連続性は、各サンプリング毎に前回の座標値との差分を計算して、夫々をその近いものを当てはめることで可能である。
【０１８８】
遮光範囲が最初に検出された時には、例えば、検出された順にＩＤ番号（フラグ）を付加する。
【０１８９】
図２３のように、２つの座標値Ｐ１（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ）、Ｐ２（Ｘ２ｎ，Ｙ２ｎ）が得られたときに、前回サンプリング時の座標値がＩＤ０：Ｘ１ｎ−１，Ｙ１ｎ−１、ＩＤ１：Ｘ２ｎ−１，Ｙ２ｎ−１であれば、Ｐ１，Ｐ２ともども、夫々に対する差分を計算して、近い方を採用し、Ｐ１をＩＤ０、Ｐ２をＩＤ１とする。このように、座標値の連続性の判定を行い、夫々の座標値に対して、このＩＤを割り振って座標値を出力する。
【０１９０】
そして、外部端末側で、このＩＤを参照することで、座標値の連続性を判定し、線で連結する等の描画の処理を行うようにすればよい。
【０１９１】
＜ペン信号の検出＞
指示具として、例えば、先端にスイッチ等の信号発生部を設けたペンを用いることで、文字の入力等における「尾引き」の問題が発生しない、スムーズな入力が可能になる。
【０１９２】
ここで、「尾引き」とは、例えば、『あ』と言う文字を入力したにもかかわらず、座標入力面をタッチする直前／直後において、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得られる現象である。
【０１９３】
座標入力装置から外部端末に出力する情報は、上述のように、座標値だけでなく、指示具から得られるスイッチ情報（例えば、マウスの左ボタンの情報に相当するようなアップダウン情報Ｓ０や、マウスの右ボタンに相当するペンサイドスイッチ情報Ｓ１）や、上記のような座標の連続性を表す識別子ＩＤ等がある。それ以外にも、指示具固有のペンＩＤ情報等がある。
【０１９４】
スイッチ情報の出力方法としては、音波や電波を用いたり、光を用いることでも可能である。
【０１９５】
図１のペン信号受信部は、指示具からの信号を受信し、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マウスのボタン信号として用いられる。
【０１９６】
指示具からの情報の座標値への割り付けは、例えば、光を用いた場合、座標入力有効領域３に対して、ペン信号受信部を複数設け、夫々で異なる領域からの信号を得るようにする。
【０１９７】
このように構成して、複数の指示具による座標値が得られる場合に、異なる領域のどこにその座標値があたるかを判定し、その領域で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ようにする。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。
【０１９８】
ここで、図２４は、そのような付帯情報と座標値とを出力する際のフォーマット例である。
【０１９９】
図２４では、ｂｙｔｅ０に付帯情報として、スイッチ情報及びペンＩＤ情報が付加され、それ以降、ｂｙｔｅ１からｂｙｔｅ４に、指示具の指示位置である座標（ｘ，ｙ）の座標値がそれぞれ格納されて、外部端末に出力される。外部端末側では、受信するこのデータを解析することで、軌跡の描画やメニュー操作の実行を制御する。
【０２００】
＜座標算出処理フローの説明＞
図２５は本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０２０１】
図２５では、センサユニットでのデータ取得から座標算出までの手順を示している。
【０２０２】
電源が投入されると、ステップＳ１０１で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。その後に、不揮発メモリ等から基準データや補正用の定数等の初期データをそれぞれ読み出し、演算・制御ユニット２のメモリ１３２に格納する。
【０２０３】
また、各センサユニット毎に、図６のような、照明無しの時の光量分布データ８１と、初期入力が無いときの光量分布データ８２を、初期データとして取り込み、メモリ１３２に記憶する。
【０２０４】
ここまでの処理が、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことはいうまでも無く、この初期設定動作を経て、通常の指示具による座標入力動作状態に移行することになる。
【０２０５】
ステップＳ１０２で、座標入力が連続して行われているか否かを示すフラグを初期化（クリア）する。ステップＳ１０３で、各センサユニットの投光部を点灯させ、光量分布データを受光部より取得する。
【０２０６】
ステップＳ１０４で、センサユニット１Ｌおよび１Ｒの各２つの受光部のうち各々一方の受光部で取得した光量分布データは、先の初期データに対して差分及び比を計算し、例えば、閾値を越えるものがあるか否かの判定などによって、遮光範囲の検出を実行する。
【０２０７】
ステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で検出した遮光範囲の角度情報と再帰反射部との交点と、各センサユニットのもう一方の受光部の瞳位置に対する方向がなす角度情報から、前記他方の受光部に対応するデータの遮光範囲探索開始位置（画素番号）を算出する。
【０２０８】
ステップＳ１０６で、遮光範囲探索開始位置からステップＳ１０４と同様にもう一方の受光部のデータの遮光範囲の検出を実行する。
【０２０９】
ステップＳ１０７で、遮光範囲の検出結果に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０８に進む。
【０２１０】
ステップＳ１０８で、遮光範囲の検出結果に基づいて、センサユニットの各受光部毎の遮光範囲の数を検出する。ステップＳ１０９で、遮光範囲の数の検出結果に基づいて、指示具による入力が複数点入力であるか否かを判定する。複数点入力でない場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、つまり、単一点入力である場合、ステップＳ１１０に進み、単一点入力における座標算出を実行する。このときの座標算出は、遮光範囲の端部情報を用いた計算でも良いし、遮光範囲の中央を用いたものでもかまわない。
【０２１１】
一方、複数点入力である場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進み、その遮光範囲の数に従って、図２２に示すように、座標算出第１データ、座標算出第２データ、及び虚実判定データをそれぞれ決定する。そして、これらのデータをメモリ１３２に記憶する。
【０２１２】
各データを決定したら、ステップＳ１１２で、夫々の遮光範囲の端部データを算出し、その端部データから一方の座標値及び判定座標値を算出する。このとき、座標算出第２データと判定データが単一データである場合、どちらかのデータが「皆既食」状態である可能性があるので、各座標値間の距離からその判定を行う。
【０２１３】
ステップＳ１１３で、判定結果に従って、データ（座標値）の入れ換えの要否を判定する。データの入れ換えが必要である場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進み、座標値の入れ換えを実行する。一方、データの入れ換えが必要でない場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１５に進む。
【０２１４】
遮光範囲（入力点）が複数の場合、ここで算出される座標値は、実際に入力された、実の点と虚の点が算出されることになる。そこで、ステップＳ１１５で、座標値と判定座標値から座標値の虚実判定を実行する。
【０２１５】
虚実判定によって、実座標が判定されたら、ステップＳ１１６で、それに対応する側の残りの座標値を算出する。座標値が確定したら、ステップＳ１１７で、連続入力の有無を判定する。尚、この判定は、連続入力の有無を示すフラグに基づいて実行する。
【０２１６】
連続入力がない場合（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。一方、連続入力がある場合（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進む。
【０２１７】
ステップＳ１１８で、それ以前に記憶されている座標値（前回の座標値等）との差分などから、連続性判定を実行する。
【０２１８】
連続性判定がなされたら、ステップＳ１１９で、連続入力フラグをセットし、また、今の座標値を次の連続性判定のためにメモリ１３２に記憶する。
【０２１９】
次に、ステップＳ１２０で、ＩＤ等の付帯情報を座標値に付加する。特に、連続していると判定された座標値には、前回と同じＩＤを付加し、新規に検出された座標値に対しては、未使用のＩＤを付加することになる。また、スイッチ情報などがある場合には、その情報も付加する。
【０２２０】
このように、付帯情報を有する座標値を、ステップＳ１２１で、外部端末に出力する。その後、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。
【０２２１】
以上説明したように、指示具による座標入力動作の有無を判定することは容易に行える。さらには、１つの指示具による座標入力動作が行われている状態にあっては、例えば、座標入力有効領域３の全領域を有効視野とする受光部を用いて、容易にその位置座標を導出することも可能である。
【０２２２】
尚、上記実施形態における、遮光範囲の端部情報を用いる座標算出では、複数の指示具が部分的に重なった状態での座標値が算出可能である。そのため、システムのスペックにもよるが、受光部で遮光範囲の端部情報を用いる座標算出を実現できる構成であれば、１つのセンサユニットに必ずしも複数の受光部が設けられている必要はない。
【０２２３】
また、上記実施形態では、再帰反射部４に投光し、その反射光をさえぎる遮光範囲を検出する構成であるが、再帰反射部は必須ではなく、座標入力領域の周囲に連続する発光部があっても、同様に本願発明を適用することができる。
【０２２４】
また、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く、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事が可能であり、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可能となる。
【０２２５】
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。
【０２２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の指示具により、複数の座標を同時に入力した場合であっても、高精度でかつ高速に複数の指示具の位置を各々検出することができる。
【０２２７】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０２２８】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０２２９】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０２３０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０２３１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０２３２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０２３３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０２３４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０２３５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。
【図４】本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態の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である。
【図７】本発明の実施形態の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である。
【図８】本発明の実施形態の信号読出のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態の遮光範囲の検出について説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の受光部を複数有するセンサユニットにおける座標算出を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態の複数の指示具からの入力動作における位置関係及び検出信号の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態の虚実判定を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報（角度）の重なり部分の２等分線と座標値の関係を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の詳細を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施形態の遮光範囲の数の組み合わせを示す図である。
【図２１Ａ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２１Ｃ】本発明の実施形態で検出する遮光範囲の数の組み合わせを説明するための入力例を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態の遮光範囲の数に基づくデータ割り振りを示す図である。
【図２３】本発明の実施形態の座標連続性の判定を説明するための図である。
【図２４】本発明の実施形態の座標出力時のデータフォーマット例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【図２６】従来技術における２点入力時のセンサユニット位置と遮光範囲の関係を説明するための図である。
【図２７】従来技術におけるセンサユニットで受光する光量分布を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２３７】
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 ペン信号受信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置において、
前記座標入力領域上に対する指示具の有無を検出する複数の検出手段と、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、
前記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
複数の前記検出手段が、前記座標入力領域の異なる位置に配置され、
前記算出手段は、前記複数の検出手段それぞれに対する端部情報で特定される座標と、対応する検出手段の基準位置とを結ぶ線分同士の交点で規定される角度の２等分線の交点を、前記指示具の指示位置の座標として算出する
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２の検出手段における信号変化範囲の端部情報が１つ検出された場合、前記第１の検出手段における信号変化範囲以下の範囲をスキップして、端部情報を検出する手段をさらに有する
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】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程と、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程と、
を備えることを特徴とする座標入力制御方法。
【請求項５】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程のプログラムコードと、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程のプログラムコードと、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程のプログラムコードと、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードと、
を備えることを特徴とする座標入力プログラム。
【請求項１】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置において、
前記座標入力領域上に対する指示具の有無を検出する複数の検出手段と、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出手段のうち第１の検出手段における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出手段のうち前記第１の検出手段とは別の第２の検出手段における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定手段と、
前記検出範囲について前記特定手段によって前記第２の検出手段の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出手段の端部情報と第２の検出手段の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
複数の前記検出手段が、前記座標入力領域の異なる位置に配置され、
前記算出手段は、前記複数の検出手段それぞれに対する端部情報で特定される座標と、対応する検出手段の基準位置とを結ぶ線分同士の交点で規定される角度の２等分線の交点を、前記指示具の指示位置の座標として算出する
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２の検出手段における信号変化範囲の端部情報が１つ検出された場合、前記第１の検出手段における信号変化範囲以下の範囲をスキップして、端部情報を検出する手段をさらに有する
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】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程と、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程と、
を備えることを特徴とする座標入力制御方法。
【請求項５】
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する複数の検出部を備え、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記検出手段の初期検出信号分布に対し、前記複数の検出部のうち第１の検出部における前記座標入力領域に対する指示具の指示動作によって発生する信号変化範囲を特定する特定工程のプログラムコードと、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程のプログラムコードと、
前記端部情報検出工程で検出される複数の端部情報の少なくとも１つを用いて、前記複数の検出部のうち前記第１の検出部とは別の第２の検出部における信号変化範囲を特定するための検出範囲を決定する決定工程のプログラムコードと、
前記検出範囲について前記特定工程によって前記第２の検出部の信号変化範囲を特定し、該範囲における端部情報をさらに検出し、
前記第１の検出部の端部情報と第２の検出部の端部情報から前記指示具の指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードと、
を備えることを特徴とする座標入力プログラム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−２５１８７８（Ｐ２００６−２５１８７８Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６３８２７（Ｐ２００５−６３８２７）
【出願日】平成１７年３月８日（２００５．３．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月８日（２００５．３．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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