座標入力装置及びその制御方法、プログラム
【課題】 着脱式の座標入力装置を複数使用して、それらの座標入力領域の重複領域が可変する場合でも、全座標入力領域において、不連続な軌跡とならない描画を可能とする座標入力装置及び制御方法、プログラムを提供する。
【解決手段】 座標入力領域に画像を表示する。座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、表示部により重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、重複領域検出用画像に対して、指示具により入力された座標値を検出することによって、重複領域を検出する。
【解決手段】 座標入力領域に画像を表示する。座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、表示部により重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、重複領域検出用画像に対して、指示具により入力された座標値を検出することによって、重複領域を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置及びその制御方法、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で、接続されたコンピュータの制御をしたり、文字や図形等を書き込むために用いられる座標入力装置が存在する。
【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する。そして、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】
上述した座標入力装置のシステムとして、フロントプロジェクタ等の投影装置により座標入力装置の座標入力面であるスクリーン機能を有するボードに投影し、投影画像に対して、直接的に入力が可能な構成とする場合が考えられる。
【０００９】
このようなシステムは、比較的安価に画面を大型化することができるため、複数人で使用する会議や、ネットワークに接続されたビデオカメラ等の撮像装置を用いた複数人で行う遠隔会議などに利用されている。
【００１０】
但し、上述した用途においては、ユーザーの要求が満たされているわけではない。遠隔地にある会議室の人物映像があたかも同一空間の会議室に存在するかのような仮想会議室の臨場感をさらに高めたい、表示できる情報量を増やしたいといったような要求があることから、さらなる大画面化が望まれている。
【００１１】
しかしながら、上述した遮光方式の座標入力装置においては、座標入力領域を制限無く大きくできるわけではなく、受光部では、座標入力領域内の遮蔽物の指示位置を算出できる程度の光量分布を得る必要がある。光量は、光を照明する照明部の発光強度、再帰反射部材の再帰反射効率、受光部の受光感度等の各構成要素により決定される。従って、座標入力領域の１面のサイズは、これらの各構成要素の制限によって決まることになる。
【００１２】
従って、大画面化のための実用的なシステム構成として、１面の座標入力領域を有する座標入力装置のシステムを横に並べるように組み合わせて、画面を横長にする構成とすることが考えられる。
【００１３】
このような横長化の構成として、特許文献４には、複数台の光遮断検出装置を、互いの表示領域がほぼ連続するように連接し、その境界部を両面に再帰反射部材が設けられた仕切部材により仕切る構成が開示されている。
【００１４】
また、特許文献５には、座標入力領域に重なり領域があるように複数のセンサユニットが周囲に配置された横長タッチパネルの指示位置検出システムの構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号公報
【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】特許登録第４１６７７８９号公報
【特許文献５】米国特許第７３５５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
１面の座標入力装置を有する座標入力装置を複数個並べて２面以上の横長のマルチ画面システムを構成する場合、従来の３辺に再帰反射部材がある構成（特許文献４）では、隣接させた繋ぎ目に再帰反射部材があるので座標入力面が断続的となる。そこで、２面の座標入力領域に跨って入力するときに操作性が低下しないように、隣接する部分には、再帰反射部材を構成せず、別の対向する辺の再帰反射部材のそれぞれの両端にセンサユニットを設ける構成が考えられる。
【００１７】
しかしながら、横長のマルチ画面システムに構成するときに、単に１面の座標領域を複数並べて２面に構成しただけでは、必然的に装置構成が大型化してしまう。上述したように、装置構成を横長に構成する一方で、この構成を小型化して可搬性を有する装置構成にしたいという要求があることも事実である。
【００１８】
ここで、座標入力装置をホワイトボード等に取り付け、取り外しが可能な着脱式とすることが考えられる。このように着脱式の装置構成においては、ユーザーがシステムを使用したいときにホワイトボード等に装置を取り付けて使用できる。しかしながら、このときの取り付け方法は、ユーザーにより様々で、工場で組み立てたように、座標入力装置を構成するセンサユニット等の構成部品が精度良く取り付けられるとは限らない。
【００１９】
尚、着脱式の装置構成とするために、センサユニットを再帰反射部材の両端に構成したバー状のセンサユニットを座標入力領域の上下に構成することが考えられる。このとき、各センサユニットが検出する座標入力領域は重なり領域を有するように構成されるのが一般的である。この重なり領域では、センサユニットの組み合わせで複数の座標値が検出される。しかしながら、各センサユニットのバラツキのため、この座標値の処理の仕方によっては、重なり領域の境界において、検出した座標値を連続して出力した場合の軌跡に段差が生じて不連続になることがある。
【００２０】
特許文献５には、再帰反射部材を用いない方式ではあるが、座標入力領域の重なり領域において、各センサユニットの組み合わせで複数の座標が検出された場合に、該座標値に対する補正方法に関しての記載がある。この補正方法は、既知の重なり領域の境界からの距離に応じて予め設定済の係数にて重み付け平均する内容である。しかしながら、上述したような着脱式の座標入力装置においては、ユーザーの取り付け方法で重なり領域が変わってしまうので、上記の補正が適用できない。
【００２１】
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る。その目的は、着脱式の座標入力装置を複数使用して、それらの座標入力領域の重複領域が可変する場合でも、全座標入力領域において、不連続な軌跡とならない描画を可能とする座標入力装置及び制御方法、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示手段と、
前記指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域において、前記複数のセンサ手段の内、少なくとも２つのセンサ手段の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示手段により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出手段と
を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、着脱式の座標入力装置であって、分割された入力領域の重複領域が可変する場合であっても、全入力領域において、不連続な軌跡とならない描画を可能とする座標入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１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１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの構成及びその動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１の光量分布を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１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８】本発明の実施形態１の座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法について説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態１の重複領域検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態１の重複領域における座標補正処理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２を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態２を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態３を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜実施形態１＞
＜装置構成の概略説明＞
本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成について図１を用いて説明する。
【００２７】
図１中、１Ａ〜１Ｄは投光部及び受光部を有するセンサユニット（センサ部）であり、座標入力領域４に対して互いに所定の距離離されて設置されている。センサユニット１Ａと１Ｄ及び１Ｂと１Ｃはそれぞれ、制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに接続され、制御信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂから受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに送信する。
【００２８】
３Ａ及び３Ｂは、再帰反射部であって、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有し、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｄから投光された光を、センサユニット１Ａ〜１Ｄに向けて再帰的に反射する。反射された光は、集光光学系とラインＣＣＤ等の構成部品によって構成されたセンサユニットの受光部によって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに送られる。
【００２９】
４は座標を入力する座標入力領域であり、座標入力領域４に対する指示入力が、センサユニット１Ａ〜１Ｄによって検出される。
【００３０】
実施形態１において、再帰反射部３Ａ及び３Ｂは、座標入力領域４の２辺に構成されており、センサユニット１Ａ及び１Ｄは、２辺の再帰反射部３Ａ及び３Ｂのうち一方の再帰反射部３Ｂに対して投光した光を受光する。同様に、センサユニット１Ｂ及び１Ｃは、もう一方である再帰反射部３Ａに対して投光した光を受光する。
【００３１】
尚、座標入力領域４における指等の指示具による入力指示の座標を算出するために用いるセンサユニット１Ａ〜１Ｄは、図示の如く座標入力領域４の外側に配置されている。そして、座標入力領域４をＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置（表示部）の表示画面で構成したり、フロントプロジェクタで画像を投影したりすることで、インタラクティブな座標入力装置として、利用可能となっている。
【００３２】
このような構成において、座標入力領域４に指等の指示具による入力指示がなされると、投光部から投光された光が遮られ、再帰反射による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ光量が得られなくなる。
【００３３】
各制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂは双方にデータを通信する無線通信部を有する。制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂは、センサユニット１Ａ〜１Ｄの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同遮光範囲内での検出点を特定して、それぞれの遮光範囲とセンサユニットとの間の角度を算出する。算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域上の指示具の指示位置の座標を算出し、表示装置に接続されているＰＣ等の情報処理装置に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して指示位置の座標値を出力する。
【００３４】
このようにして、指等の指示具によって、画面上に線を描画したり、アイコンの操作をする等の情報処理装置の操作が可能になる。
【００３５】
＜センサユニットの詳細説明＞
次に、センサユニット１Ａ〜１Ｄ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１Ａ〜１Ｄは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００３６】
図２は本発明の実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００３７】
図２（ａ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの投光部１００を示している。１０１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、投光レンズ１０２によって、再帰反射部３に向けて所定範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ａ〜１Ｄ中のそれぞれの投光部１００は、この赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２によって実現される。
【００３８】
そして、投光部１００より投光された赤外光は、再帰反射部３により到来方向に再帰的に反射され、センサユニット１Ａ〜１Ｄ中の受光部２００によって、その光を検出する。
【００３９】
図２（ｂ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの受光部２００を示している。受光部２００は、１次元のラインＣＣＤ１０３、集光光学系としての受光用レンズ１０４、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０５、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１０６からなる。
【００４０】
そして、再帰反射部３によって反射された光は、赤外フィルター１０６、絞り１０５を抜けて受光用レンズ１０４によって、ラインＣＣＤ１０３の検出素子面上に集光される。
【００４１】
図２（ｃ）は、図１のセンサユニット１Ａ及び１Ｂ側から見た断面図である。センサユニット１Ａの赤外ＬＥＤ１０１Ａからの光は、投光レンズ１０２Ａ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３Ｂに対して光が投光されるように構成されている。同様に、センサユニット１Ｂの赤外ＬＥＤ１０１Ｂからの光は、投光レンズ１０２Ｂにより、主に再帰反射部３Ａに対して光が投光されるように構成されている。
【００４２】
ここで、実施形態１の場合、投光部１００と受光部２００は、座標入力面である座標入力領域４の垂直方向に対し重ねた配置構成となっている。そして、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部１００の発光中心と受光部２００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、実施形態１にあっては絞り１０５の位置）が一致する構造となっている。
【００４３】
また、投光部１００により投光された座標入力面に略平行な光束であって、座標入力面内方向に所定角度方向に投光されている光は、再帰反射部３により光の到来方向に再帰反射される。そして、赤外フィルター１０６Ａ（１０６Ｂ）、絞り１０５Ａ（１０５Ｂ）、受光用レンズ１０４Ａ（１０４Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０３Ａ（１０３Ｂ）の検出素子面上に集光、結像することになる。
【００４４】
従って、ラインＣＣＤ１０３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ＣＣＤ１０３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。
【００４５】
尚、図２（ｃ）に示す投光部１００と受光部２００の距離Ｌは、投光部１００から再帰反射部３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２００で検出することが可能な構成となっている。
【００４６】
以上説明したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄは、投光部１００と、各々の投光部１００で投光された光を各々検出する受光部２００を有する構成である。
【００４７】
＜制御・演算ユニットの説明＞
図１の制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂとセンサユニット１Ａ〜１Ｄの間では、ＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号、及び、ＬＥＤ駆動信号がやり取りされている。尚、制御・演算ユニット２Ａは、センサユニット１Ａ及び１Ｄと接続されている。同様に、制御・演算ユニット２Ｂは、センサユニット１Ｂ及び１Ｃと接続されている。
【００４８】
図３（ａ）は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットのブロック図である。尚、図３（ａ）では、センサユニット１Ａと１Ｄに接続される制御・演算ユニット２Ａの構成を例に挙げて説明するが、制御・演算ユニット２Ｂも同様の回路構成となっている。
【００４９】
ＣＣＤ制御信号はワンチップマイコン等の構成部品で構成されるＣＰＵ４１から出力され、ＣＣＤのシャッタタイミングやデータの出力制御等を行っている。ＣＣＤ用クロック信号はクロック発生回路ＣＬＫ４２からセンサユニットに送信されるとともに、ＣＣＤとの同期をとって、各種制御を行うためにＣＰＵ４１にも入力されている。ＬＥＤ駆動信号はＣＰＵ４１から、センサユニット１Ａと１Ｄの赤外ＬＥＤ１０１に供給されている。
【００５０】
センサユニット１Ａと１Ｄの受光部２００からの検出信号は、制御・演算ユニット２ＡのＡ／Ｄコンバータ４３に入力され、ＣＰＵ４１からの制御によって、デジタル値に変換される。変換されたデジタル値はメモリ４４に記憶され、角度計算に用いられる。そして、計算された角度から、座標値が算出され、外部ＰＣ等の情報処理装置にシリアルインタフェース４８等の通信インタフェースを介して出力される。尚、シリアルインタフェース４８は、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂのいずれか１つがＰＣと接続される。
【００５１】
ここで、図１に示したように、実施形態１においては、センサユニット１Ａと１Ｄとそれに対する制御・演算ユニット２Ａと、センサユニット１Ｂと１Ｃとそれに対する制御・演算ユニット２Ｂが、上部と下部にそれぞれ分離して配置された構成となっている。
【００５２】
上部と下部の間の制御・演算ユニット２Ａと２Ｂの通信には、無線通信部が用いられる。実施形態１では、無線通信部の１つである赤外線通信インタフェース４６を介して、サブＣＰＵ４５で処理されたデータにより、制御・演算ユニット２Ａと２Ｂ間のやりとりが行われる。
【００５３】
尚、各制御・演算ユニット２Ａと２Ｂは、マスター・スレーブ制御にて動作する。実施形態１の場合は、制御・演算ユニット２Ａがマスターで、その他の制御・演算ユニット２Ｂがスレーブである。また、各制御・演算ユニット２Ａと２Ｂは、マスター・スレーブのどちらにもなりうるが、ディップスイッチ（不図示）等の切替部で、ＣＰＵ４１のポートに切替信号を入力することでマスター／スレーブを切り替えることが可能となっている。
【００５４】
マスターである制御・演算ユニット２Ａからは、各センサユニット１Ａ〜１Ｄの制御信号を送信するタイミングを制御する制御信号がスレーブの制御・演算ユニット２Ｂに赤外線通信インタフェース４６を介して送信される。そして、上述の手順に従って座標値が算出され、ＰＣ等の情報処理装置に送信される。
【００５５】
＜光量分布検出の説明＞
図３（ｂ）は制御信号のタイミングチャートである。
【００５６】
５１、５２、５３がＣＣＤ制御用のＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号（５１）の間隔で、ＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。５２、５３はそれぞれ上部センサユニット（センサユニット１Ａと１Ｄ）と下部センサユニット（センサユニット１Ｂと１Ｃ）へのゲート信号であり、ＣＣＤ内部の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。
【００５７】
５４、５５は赤外ＬＥＤの駆動信号であり、ＳＨ信号（５１）の最初の周期で上部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＵ信号（５４）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。そして、次の周期で下部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＤ信号（５５）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。双方の赤外ＬＥＤの駆動が終了した後に、ラインＣＣＤの信号がセンサユニットから読み出される。従って、上部センサユニットと下部センサユニットとでは、異なるタイミングで投光（５６Ｕと５６Ｄの投光期間）されて、各センサユニットの各ラインＣＣＤが受光した複数のデータ（光量分布）が読み出されることになる。
【００５８】
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｄからの出力として、図４（ａ）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３Ａ及び３Ｂの特性や赤外ＬＥＤ１０１の特性、また、経時変化（反射面の汚れ等）によって、光量分布は変化する。
【００５９】
同図においては、Ａレベルが最大光量のレベルであり、Ｂレベルが最低光量のレベルとなる。つまり、反射光のない状態では、得られるレベルがＢレベル付近になり、反射光量が増えるほどＡレベルの方向になっている。このように、ラインＣＣＤ１０３から出力されたデータは、逐次Ａ／Ｄ変換されＣＰＵ４１にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６０】
図４（ｂ）は指等の指示具で入力を行った場合、つまり、再帰反射光を遮った場合の出力の例である。Ｃ部分が指等の指示具で反射光が遮られたためその部分のみ、光量が低下している。検出は、この光量分布の変化から行う。
【００６１】
具体的には、図４（ａ）のような入力の無い初期状態を予め記憶しておいて、それぞれのサンプル期間に図４（ｂ）のような変化があるか初期状態との差分によって検出し、変化があったらその部分を入力点として入力角度を決定する演算を行う。
【００６２】
＜角度計算の説明＞
センサユニット１Ａ〜１Ｄ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。
【００６３】
上述したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ４４に記憶することが望ましい。そうすることで、例えば、再帰反射面がほこり等で汚れていても、全く反射しないような場合を除いて使用可能になる。
【００６４】
以下、一つのセンサユニット１Ａによる指示具の角度計算について説明するが、他のセンサユニット１Ｂ〜１Ｄでも同様の角度計算を行っていることは言うまでもない。
【００６５】
電源投入時、入力の無い（遮光部分がない）状態で、まず、センサユニット１Ａ内の投光部１００からの投光を停止している状態で、受光部２００のラインＣＣＤ１０３の出力をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿Ｄａｔａ［Ｎ］として、メモリ４４に記憶する。
【００６６】
尚、この値は、受光部２００（ラインＣＣＤ１０３）のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図４（ａ）のＢレベル付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ１０３を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。
【００６７】
次に、投光部１００からの投光を行っている状態で、受光部２００の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿Ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ４４に記憶する。この値は、例えば、図４（ａ）の実線で示されるデータである。
【００６８】
そして、このメモリ４４に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。ここで、センサユニット１Ａの出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿Ｄａｔａ［Ｎ］とする。
【００６９】
まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。
【００７０】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ１０３の各々の画素において、以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。
【００７１】
Norm_Data[N] = Norm_Data[N] - Ref_Data[N] （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿Ｄａtａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ１０３の各画素における絶対変化量である。
【００７２】
この処理は、ラインＣＣＤ１０３の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけである。従って、その処理時間をさほど必要とせず、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、特に、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具の入力があると判定する。
【００７３】
次に、より高精度に指示具による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う。
【００７４】
Norm_Data[N] = Norm_Data[N] / (Bas_Data[N] - Ref_Data[N]) （２）
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立下り部に対応する画素番号を取得する。そして、この両者の中央を指示具による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具の入力位置を決定することができる。
【００７５】
図４（ｃ）は、この比計算を終了した後の検出の例である。指示具による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素であるとする。
【００７６】
この場合、両者の画素の中心画素Ｎｐを
Np = Nr + (Nf - Nr) / 2 （３）
のように計算してもよいが、そうすると、ラインＣＣＤ１０３の画素間隔が最小の分解能になってしまう。より高分解能に検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。
【００７７】
ここで、Ｎｒ板面の画素のデータレベルをＬr、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とする。この場合、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖは、
Nrv = Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) （４）
Nfv = Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) （５）
と計算できる。そして、これの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、
Npv = Nrv + ( Nfv - Nrv ) / 2 （６）
で決定される。
【００７８】
このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。
【００７９】
このようにして得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、実際の指示具の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。
【００８０】
後述する実際の座標計算では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎθ）の値を算出するほうが都合がよい。尚、画素番号から、tａnθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。この変換式は、例えば、高次多項式を用いると精度を確保できるが次数等は計算能力及び精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【００８１】
ここで、５次多項式を用いる場合の例を示すと、５次多項式を用いる場合には係数が６個必要になるので、出荷時等にこのデータをメモリ４４に記憶しておけばよい。５次多項式の係数をＬ５、Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１、Ｌ０としたとき、tａnθは、
tanθ = (L5* Npr + L4) * Npr + L3) * Npr + L2) * Npr + L1) * Npr + L0 （７）
であらわすことができる。
【００８２】
同様なことを、各々のセンサユニットに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。もちろん、上記例では、tａnθを算出しているが、角度そのものを算出し、その後tａnθを算出しても構わない。
【００８３】
＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）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。
【００８４】
図５は本発明の実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。
【００８５】
図５に示すように、各センサユニットの投光及び受光範囲が交わる領域が座標計算可能な領域となる。従って、センサユニット１Ｃと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図５（ａ）の斜線の範囲９１である。同様に、センサユニット１Ｂと１Ｃで座標計算可能な範囲は、図５（ｂ）の斜線の範囲９２である。センサユニット１Ａと１Ｂで座標計算可能な範囲は、図５（ｃ）の斜線の範囲９３である。センサユニット１Ａと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図５（ｄ）の斜線の範囲９４となる。
【００８６】
図６は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。
【００８７】
図６では、座標入力領域４の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力領域４の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力領域４の座標入力範囲の上辺及び下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１ＤをＹ軸に対称に取り付けてある。点Ｐの位置に入力があった場合、このときセンサユニット１Ｂと１Ｃにて遮光データが検出される。
【００８８】
尚、そのセンサユニット１Ｂと１Ｃ間の距離はＤhであらわされており、また、画面中央が画面の原点位置であり、Ｐ０（０，Ｐ０Ｙ）は、センサユニット１Ｂと１Ｃの角度０の交点である。それぞれの角度をθL、θRとして、それぞれｔａｎθL、ｔａｎθRを上記多項式を用いて算出する。このとき点Ｐの（ｘ、ｙ）座標は、
x = Dh * (tanθL + tanθR) / ( 1 + (tanθL * tanθR) （８）
y = - Dh * (tanθR - tanθL - ( 2 * tanθL * tanθR) )
/ ( 1+ ( tanθL * tanθR) ) + P0Y （９）
で計算される。
【００８９】
尚、座標入力領域４によって、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせが変更になることは先述した通りであるが、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせで、座標算出式のパラメータが変更になる。
【００９０】
例えば、センサユニット１Ｃと１Ｄで検出された遮光データで計算する場合は、計算式（８）、（９）において、図６に示した値を用いて、Ｄｈ→Ｄｖ、Ｐ０Ｙ→Ｐ１Ｘの変換を行い、さらに計算されたｘ及びｙは、相互に変換される。
【００９１】
同様に、センサユニット１Ａと１Ｂの組み合わせ、センサユニット１Ａと１Ｄの組み合わせで遮光データが検出された場合も、パラメータを変更し、上記の計算式（８）、（９）にて計算することができる。
【００９２】
尚、各センサユニットの組み合わせによる座標検出可能な座標入力領域は、座標検出範囲が重なる座標入力領域があるため、複数の座標が検出されることがあるが、この処理については、後で説明する。
【００９３】
＜座標算出処理の説明＞
図７は本発明の実施形態１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。
【００９４】
まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ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。ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ１０３のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ４４に予め記憶されている設定値から設定する。また、ラインＣＣＤ１０３の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【００９５】
尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ１０３の不要電荷除去を行うための動作である。ラインＣＣＤ１０３では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１０４で、投光部１００による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行する。これにより、不要電荷の除去を行う。
【００９６】
ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【００９７】
ステップＳ１０６で、ベースデータとして、投光部１００による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、ベースデータをメモリ４４に記憶する。次に、ステップＳ１０８で、リファレンスデータとして、投光部１００からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、リファレンスデータをメモリ４４に記憶する。
【００９８】
尚、この投光したときのデータは、上部のセンサユニットの組と下部のセンサユニットの組で異なるタイミングで投光してデータを取り込む。これは、上部のセンサユニットと下部のセンサユニットが対向する配置であるため、同時に投光してしまうと、互いの投光を互いの受光部にて検出してしまうことを避けるためである。
【００９９】
そして、ステップＳ１１０で、全てのセンサユニットにおいて、リファレンスデータの取込が終了したか否かを判定する。終了していない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０８に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニットにおいてリファレンスデータの取込が終了した場合、ステップＳ１１１に進む。
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言うまでも無い。この初期設定動作を経て、通常の座標入力動作状態に移行することになる。
【０１００】
ステップＳ１１１で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ１０３の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１２で、全てのセンサユニットにおいて取込が終了したかどうかを判定する。終了していない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニットにおいて取込が終了した場合、ステップＳ１１３に進む。
【０１０１】
ステップＳ１１３で、全てのセンサユニットにおいて、リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１４で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具による入力（遮光部分）の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５に進み、画素データの変化の比を、式（２）用いて計算する。
【０１０２】
ステップＳ１１６で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具による遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち下がりと立ち上がりの検出を行う。そして、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、（４）、（５）及び（６）式を用いて、遮光範囲の中心となる仮想的な中心画素番号を決定する。そして、ステップＳ１１７で得られた中心画素番号から近似多項式よりＴａｎθを計算する。
【０１０３】
ステップＳ１１８で、遮光領域が有りと判定されたセンサユニットの組み合わせから、式（８）、（９）においてセンサ間距離等のＴａｎθ以外のパラメータが選択されて、計算式が変更される。そして、ステップＳ１１９で、センサユニットでのＴａｎθ値から指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、（８）及び（９）式を用いて算出する。
【０１０４】
ステップＳ１２０で、ステップＳ１１４で「入力有り」と判定されたセンサユニットの全ての組み合わせで座標計算が行われたか否かを判定する。全ての組み合わせで座標計算が終了していない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、ステップＳ１１５に戻る。一方、全ての組み合わせで座標計算が終了した場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップＳ１２１に進む。
【０１０５】
ステップＳ１２１で、重複領域であるか否かを判定する。重複領域である場合（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、ステップＳ１２２に進み、重複領域の処理が行われる。尚、これは、複数の座標値が計算された場合に後述する所定の手順に基づいて、座標値の平均等の処理を行う。一方、重複領域ではない場合（ステップＳ１２１でＮＯ）、ステップＳ１２３に進む。
【０１０６】
次に、これまでの処理で出力された座標について、ステップＳ１２３で、座標入力領域４がタッチされたか否かを判定する。これは、例えば、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態のような近接入力状態と、左ボタンを押した状態であるタッチダウン状態の判定を行っている。実際には、先に得られた比の最大値が、ある所定値（例えば、０.５）を超えていればダウンと判定し、それ以下なら近接入力状態と判定する。この結果に従って、ステップＳ１２４でダウンフラグのセット、あるいはステップＳ１２４５でダウンフラグの解除を行う。
【０１０７】
ステップＳ１２６で、座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストＰＣへ出力する。この出力は、シリアル通信で送信しても良いし、任意のインタフェースで送信しても良い。データを受信したホストＰＣ側では、ドライバが受信データを解釈して、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を、座標値、フラグ等のデータを参照して行うことで、ＰＣ画面の操作が可能になる。
【０１０８】
尚、ステップＳ１２６の処理が終了したら、ステップＳ１１１に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、もしくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、上記の処理を繰り返すことになる。
【０１０９】
ここで、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、座標入力装置は１００回／秒の周期で指あるいは指示具による指示座標を外部機器等に出力することが可能となる。
【０１１０】
＜重複領域の検出に関する説明＞
図８は本発明の実施形態１の座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法について説明するための図である。
【０１１１】
図８（ａ）において、８７は上センサバーユニットであり、この上センサバーユニット８７はセンサユニット１Ａと１Ｄ、再帰反射部３、制御・演算ユニット２Ａで構成されている。この上センサバーユニット８７は、ホワイトボード等に、磁石等で取り付け、取り外しが可能な構成になっている。８８は下センサバーユニットであり、上センサバーユニット８７と同様の構成となっている。
【０１１２】
いま、ホワイトボード（不図示）に、図のように上センサバーユニット８７と下センサバーユニット８８を取り付けたとすると、座標入力装置の入力範囲は座標入力領域４となる。この入力範囲に、ユーザーは、例えば、フロントプロジェクタにて画像を投影表示することになる。ここでは、座標入力領域４を規定するための投影表示領域である投影画像８１が示されている。この投影画像は、例えば、座標入力装置が接続されているＰＣから出力される。
【０１１３】
そして、投影画像８１には、重複領域を検出するためにユーザーが操作するための投影画像である重複領域検出用画像８２〜８５が表示されている。この重複領域検出用画像８２〜８５を図の（１）〜（４）の順番に矢印の方向に線をなぞる操作をユーザーが行う。尚、投影画像には、ユーザーに操作手順等を促すメッセージが出力されていてもよい。
【０１１４】
いま、図のように、センサユニット１Ａ〜１Ｄが配置されたとき、重複領域は、斜線で示す領域８６となる。各センサユニット１Ａ〜１Ｄの検出可能範囲は、各センサユニット１Ａ〜１Ｄから引き出されている２本の線の内側となる（再帰反射部から光が戻ってくる領域）。重複領域８６は、座標入力領域４において、検出不能領域ができないように、各センサユニット１Ａ〜１Ｄの検出可能範囲が重なるようにセンサバーユニットの各構成要素が配置されて形成されることになる。
【０１１５】
図８（ｂ）に、各重複領域検出用画像８２〜８５をユーザーがなぞったとき、検出される座標値について表形式で示す。いま、重複領域検出用画像８２が記載されているセルに注目し、ユーザーが重複領域検出用画像８２をなぞる操作をした場合の検出について説明する。図において、重複領域の境界を点線で示している。このとき、重複領域検出用画像の線分画像を操作したときに、ペン等の指示具がこの重複領域との境界から境界までの範囲（図の黒丸の位置から黒丸の位置）においては、３つのセンサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄにおいて遮光が検出される。つまり、３つのセンサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄにいおて、線分画像への入力の有無が検出される。
【０１１６】
上述のように検出した座標値をメモリ４４に記憶するタイミングは、線分画像の範囲のうち、変化点でのみ行われる。すなわち、センサユニット１Ａと１Ｄで検出される状態から、センサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄで検出される状態になった変化点において、座標値をメモリ４４に記憶する。この場合、座標値Ｐ１．ＡＤ（センサユニット１Ａと１Ｄで計算した座標値）をメモリ４４に記憶する。また、センサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄで検出される状態からセンサユニット１Ａと１Ｂで検出される状態になった変化点においても、先述の変化点と同様に座標値をメモリ４４に記憶する。この場合、座標値Ｐ１．ＢＡ（センサユニット１Ａと１Ｂで計算した座標値）をメモリ４４に記憶する。同様の処理を重複領域検出用画像８３、８４、８５についても行う。
【０１１７】
こうして、図８（ｂ）に示す全ての座標値の検出が終了したら、重複領域の処理に用いるための重複領域判定式が算出される。この重複領域判定式は、４つの直線から構成される。尚、各直線は、先に検出した座標値の２点づつの組み合わせで算出される。各直線を算出する組合わせは、座標値Ｐ１．ＢＡとＰ３．ＢＣ、座標値Ｐ１．ＡＤとＰ３．ＣＤ、座標値Ｐ２．ＡＢとＰ４．ＡＤ、座標値Ｐ２．ＢＣとＰ４．ＤＣという組合わせになる。
【０１１８】
図９は本発明の実施形態１の重複領域検出処理を示すフローチャートである。
【０１１９】
この重複領域検出処理は、先述したセンサバーユニットを取り付けた後に、直ちに行われる。例えば、先述した重複領域検出用画像を表示するアプリケーションをＰＣにインストールすることにより動作する。また、このアプリケーションは、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂと双方にコマンドを送受信可能な構成となっている。制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ側では、アプリケーションの起動や終了、先述した指示具の検出座標値、重複領域検出用画像の表示切替タイミング等のやりとりが、シリアルインタフェース４８を介して、ＣＰＵ４１で処理される。
【０１２０】
先述したように、重複領域検出用画像を表示するアプリケーションをＰＣで起動すると、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂにおいては、重複領域検出処理を開始する。
【０１２１】
ステップＳ９０２で、変数のクリア等の初期設定を実行する。ステップＳ９０３で、重複領域検出用画像を表示するアプリケーションからのコマンドを受信する。このコマンドは、先述した重複領域検出用画像８２〜８５のうち、どの重複領域検出用画像を対象としているかを示している。そして、どのセンサユニットの重複領域を検出するか、対象となるセンサユニットが決定される。
【０１２２】
ステップＳ９０４で、遮光検出状態でかつダウン状態であるか否かを判定する。ダウン状態でない場合（ステップＳ９０４でＮＯ）、ダウン状態になるまで処理を繰り返す。一方、ダウン状態である場合（ステップＳ９０４でＹＥＳ）、ステップＳ９０５に進み、上述のように座標値を算出する。
【０１２３】
ステップＳ９０６で、ステップＳ９０５で算出された座標値が、ステップＳ９０３で設定された対象となるセンサユニットの変化点であるか否かを判定する。すなわち、遮光が検出されるセンサユニットの数が、２つから３つまたは３つから２つに変化した場合かどうかを判定する。変化点である場合（ステップＳ９０６でＹＥＳ）、ステップ９０７で、算出された座標値をメモリ４４に記憶する。一方、変化点でない場合（ステップＳ９０６でＹＥＳ）、メモリ４４に記憶せずにステップ９０８に進む。
【０１２４】
ステップＳ９０８で、変化点の座標値として所定数の座標値が検出されたか否かを判定する。この場合、遮光を検出するセンサユニットの数が２つから３つに変化した点と３つから２つに変化した２点の座標値を検出したかどうかを判定することになる。座標値が所定数でない（例えば、１点のみである）場合（ステップＳ９０８でＮＯ）、ステップＳ９０４に戻る。一方、座標値が所定数（例えば、２点である）場合は、ステップＳ９０９に進む。
【０１２５】
ステップＳ９０９で、全ての重複領域検出用画像において、座標値の検出が終了したか否かを判定する。重複領域検出用画像の検出が終了していない場合（ステップＳ９０９でＮＯ）、ステップＳ９０３に戻り、コマンドを受信して、対象となるセンサユニットを切り替える。一方、重複領域検出用画像の検出が終了した場合（ステップＳ９０９でＹＥＳ）、ステップＳ９１０に進み、各座標値の組合わせで重複領域判定式を算出する。そして、重複領域検出処理を終了する。
【０１２６】
以上説明した重複領域検出処理は、実施形態１のセンサバーユニットをホワイトボードに設置した直後に行われ、この処理により、重複領域判定式を算出し、この重複領域判定式がメモリ４４に記憶される。そして、通常の使用時には、検出された座標値が重複領域であるか否か、また、重複領域で検出された複数の座標値の処理（図７のステップＳ１２１及びステップＳ１２２）が、該重複領域判定式との関係で決定する所定の手順に基づいて行われることになる。
【０１２７】
次に、上述した判定において、重複領域であると判定された場合の座標補正処理について図１０を用いて説明する。先述したように重複領域検出後に算出される重複領域判定式により、検出された座標値が、図１０（ａ）の斜線の領域の重複領域と判定された場合には、重複領域の座標補正処理が行われる。尚、この処理は、図７のステップＳ１２２に対応する。
【０１２８】
図１０（ａ）に示すように、ユーザーが軌跡１０００のように右斜め上から左斜め下に向かって入力を行ったとすると、この軌跡１０００は、重複領域を経由して入力がなされたことになる。すなわち、この場合、センサユニット１Ａ及び１Ｄで検出される領域から、センサユニット１Ｃ及び１Ｄで検出される領域に向かって軌跡１０００が入力された場合を示している。
【０１２９】
このときの、座標補正処理について、図１０（ｂ）を用いて説明する。図１０（ｂ）において、重複領域と非重複領域との境界を１００４と１００５で示している。また、センサユニット１Ａ及び１Ｄで検出される座標値の軌跡は１００１で示し、センサユニット１Ｃ、１Ｄで検出される座標値の軌跡は１００２で示している。また、重複領域の幅は１００６で示されていて、この距離をＤａとする。
【０１３０】
実施形態１における重複領域の座標補正処理は、検出された複数の座標値の平均値に対して、重複領域判定式からなる境界からの垂線方向の距離に応じて各座標値に対して重み付けが設定される加重平均にて処理を行う。重複領域において、上記処理を施した結果の軌跡が１００３で示した軌跡となる。重複領域における座標算出式は、以下の通りである。
【０１３１】
PA = (P1*k1 + P2*k2) / (k1+k2) （１０）
ここで、ＰＡは、加重平均処理後の座標値であり、軌跡１００３を形成する座標値に相当する。また、Ｐ１は軌跡１００１を形成する座標値、Ｐ２は軌跡１００２を形成する座標値に相当する。尚、ｋ１とｋ２は加重平均の重み付け係数である。
【０１３２】
この重み付け係数ｋ１とｋ２の算出について説明する。検出された座標値が、図１０（ｂ）に示すＰ１ａとＰ２ａであるとすると、その座標値の平均値として、Ｐ１２ａを算出する。そして、この座標値Ｐ１２ａから、境界１００４までの距離Ｄｐ１２を算出する。いま、この距離Ｄｐ１２と幅に相当する距離Ｄａに対する割合が、上記重み付け係数に相当する。従って、ｋ１とｋ２は以下の式から算出される。
【０１３３】
k1 = 1 - ( Dp12 / Da ) （１１）
k2 = Dp12 / Da （１２）
従って、座標補正処理を施した座標ＰＡａは、上記算出式（１０）に、Ｐ１＝Ｐ１ａ、Ｐ２＝Ｐ２ａと上記ｋ１、ｋ２を代入することによって算出できる。
【０１３４】
ここで、座標入力領域の中心部分の重複領域においては、すべてのセンサユニットで、遮光が検出されることになる。この場合は、上述した重複領域毎に算出された座標値をさらに平均処理すればよい。
【０１３５】
以上説明したように、実施形態１によれば、センサユニットを設置した状態において重複領域を検出する。そして、通常の座標検出状態において、重複領域での座標補正処理を行うことで、センサユニットが切り替わる場合であっても、スムーズな軌跡となって、描画することが可能となる。
【０１３６】
＜実施形態２＞
実施形態１では、座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法において、所定の画像（Ｌ字（及びその鏡像、点対称））の重複領域検出用画像が入力領域の４隅に表示される構成について説明した。実施形態２では、重複領域検出用画像が、連続した線分画像の１ストロークで構成されており、ユーザーがより簡便な操作で重複領域が検出できる例について説明する。
【０１３７】
図１１は本発明の実施形態２を説明するための図である。
【０１３８】
図１１（ａ）において、１１１は重複領域検出用画像である。ユーザーは矢印の方向に１ストロークで線分画像をなぞることになる。尚、実施形態１では、重複領域検出用画像毎にＰＣからコマンドを受信して、対象となるセンサユニットを切り替えているが、実施形態２の重複領域検出用画像は、１ストロークなので、順次対象となるセンサユニットを切り替えて重複領域を検出すればよい。
【０１３９】
また、実施形態２の重複領域検出用画像１１１は、投影画像８１の領域を概ねカバーするように投影画像８１の外周に表示しているため、座標入力領域４内に収まるように投影画像８１が表示されていれば、重複領域は必ず検出することができる。
【０１４０】
図１１（ｂ）において、１１６は重複領域検出用画像である。重複領域検出用画像１１６は、楕円形状で角部が無いので、ユーザーによっては、上記より、さらに操作がしやすい形状である。尚、この重複領域検出用画像１１６の場合でも、センサバーユニットや投影画像が回転して設置されていても、全ての重複領域を検出可能である。
【０１４１】
尚、上述した両者の重複領域検出用画像の入力開始点は、重複領域が生じにくい領域に設定している。これは、入力と非入力の過渡状態を避け、安定した入力をしている状態で、重複領域を検出できるという効果がある。
【０１４２】
しかしながら、センサバーユニットの設置位置と投影画像との位置関係によっては、重複領域検出時の入力開始点において、いきなり重複領域と判定してしまう可能性がある。この状態の一例を図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）に示すように、座標入力領域４に対して、投影画像８１が図のように表示されている場合、重複領域検出用画像１２１の入力開始点１２２が重複領域８６の範囲内となっている
この場合は、上述したように非安定状態の検出となる可能性があるとともに、実施形態１で説明したようなセンサユニットの検出変化点を検出できない。従って、この場合は、重複領域検出用画像１２１の入力開始点を変更して表示を更新する。この状態の一例を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示すように、重複領域検出用画像１２３の入力開始点１２４が、重複領域８６の範囲外となっている。尚、更新後も重複領域と検出された場合には、重複領域と判定されない入力開始点となるまで、繰り返し重複領域検出用画像１２３を更新する。
【０１４３】
尚、センサバーユニットの設置位置と投影画像との位置関係、さらには重複領域検出用画像の線分画像によっては、入力終了点において、重複領域と判定される場合も想定される。この場合も、上述したの同様に、重複領域と判定されない入力終了点となるまで、繰り返し重複領域検出用画像を更新すればよい。
【０１４４】
ここで、この種の座標入力装置は、ＰＣの投影画像と座標入力装置が出力する座標値とを合わせる（指示位置とカーソル表示とを一致させる）作業が必要である。この作業を画面位置合わせ（キャリブレーション）と一般的に呼んでいる。
【０１４５】
このキャリブレーション処理を、先述した重複領域検出時に、同時に行ってもよい。キャリブレーションは、座標入力領域において４点以上検出できれば、画面の座標系と合わせた座標入力装置の座標系を形成し、精度よく座標補正することができる。
【０１４６】
図１１（ａ）においては、キャリブレーションポイントを１１２〜１１５で示している。すなわち、重複領域検出作業中に、４隅の４点を経由した場合に、キャリブレーションポイントとして、メモリ４４に記憶する。
【０１４７】
また、図１１（ｂ）では、キャリブレーションポイントを１１７〜１２０で示している。図１１（ａ）で説明したのと同様に、これらの点を経由したとき、キャリブレーションポイントとして、メモリに記憶する。尚、図１１（ｂ）の例では、分割された座標入力領域の各領域の中央付近にキャリブレーションポイントを設定しているので、分割された全ての座標入力領域に対して、キャリブレーションポイントを取得できる。従って、各センサユニットのバラツキが平均化してキャリブレーションの補正に反映されるという効果がある。
【０１４８】
重複領域検出用画像は、上述したものに限定されるわけではない。重複領域を検出できるように線分画像が形成されていればよく、例えば、重複領域を跨ぐように４隅に直線の線分画像を表示するなどでもよい。
【０１４９】
尚、重複領域検出用画像とする線分画像が短いと、センサバーユニットの設置の仕方によっては、線分画像の間に重複領域が検出されない場合が生じることが考えられる。その場合には、重複領域が検出できなかった旨をユーザーに報知して、センサバーユニットを取り付けし直すメッセージを表示するなどしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、実施形態２によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、ユーザーがより簡便な操作で重複領域が検出できる。
【０１５１】
＜実施形態３＞
センサバーユニットの設置の仕方、または投影画像の表示の仕方によっては、座標入力領域に対して、投影画像がはみ出すことが想定される。本実施形態では、重複領域検出処理において、この状態を検知して、ユーザーに報知する例について説明する。
【０１５２】
図１３は本発明の実施形態３を説明するための図である。
【０１５３】
図１３において、１３１は重複領域検出用画像である。この場合、座標入力領域４に対して、投影画像８１の右側の一部がはみ出している状態である。
【０１５４】
重複領域検出処理において、この状態を検出可能である。いま、重複領域検出用画像１３１が表示されているが、太線１３２の範囲で、座標入力領域４から外れているので、重複領域検出処理において、この範囲で検出不能となる。すなわち、重複領域検出処理において、重複領域検出用画像１３１の操作に対して、センサユニットで信号が検出されない時間が一定時間継続した場合に、ユーザーにその旨を報知するよう動作させることが可能である。さらに投影画像の表示位置の変更を促すメッセージを出力すればよい。
【０１５５】
以上説明したように、実施形態３によれば、実施形態１や２で説明した効果に加えて、重複領域検出処理を実行するための投影画像が座標入力領域からはみ出している場合であっても、その旨を報知することができる。これにより、投影画像の表示内容（表示位置や表示サイズ）を調整して、適確に重複領域検出処理を実行することができる。
【０１５６】
尚、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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置及びその制御方法、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で、接続されたコンピュータの制御をしたり、文字や図形等を書き込むために用いられる座標入力装置が存在する。
【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する。そして、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】
上述した座標入力装置のシステムとして、フロントプロジェクタ等の投影装置により座標入力装置の座標入力面であるスクリーン機能を有するボードに投影し、投影画像に対して、直接的に入力が可能な構成とする場合が考えられる。
【０００９】
このようなシステムは、比較的安価に画面を大型化することができるため、複数人で使用する会議や、ネットワークに接続されたビデオカメラ等の撮像装置を用いた複数人で行う遠隔会議などに利用されている。
【００１０】
但し、上述した用途においては、ユーザーの要求が満たされているわけではない。遠隔地にある会議室の人物映像があたかも同一空間の会議室に存在するかのような仮想会議室の臨場感をさらに高めたい、表示できる情報量を増やしたいといったような要求があることから、さらなる大画面化が望まれている。
【００１１】
しかしながら、上述した遮光方式の座標入力装置においては、座標入力領域を制限無く大きくできるわけではなく、受光部では、座標入力領域内の遮蔽物の指示位置を算出できる程度の光量分布を得る必要がある。光量は、光を照明する照明部の発光強度、再帰反射部材の再帰反射効率、受光部の受光感度等の各構成要素により決定される。従って、座標入力領域の１面のサイズは、これらの各構成要素の制限によって決まることになる。
【００１２】
従って、大画面化のための実用的なシステム構成として、１面の座標入力領域を有する座標入力装置のシステムを横に並べるように組み合わせて、画面を横長にする構成とすることが考えられる。
【００１３】
このような横長化の構成として、特許文献４には、複数台の光遮断検出装置を、互いの表示領域がほぼ連続するように連接し、その境界部を両面に再帰反射部材が設けられた仕切部材により仕切る構成が開示されている。
【００１４】
また、特許文献５には、座標入力領域に重なり領域があるように複数のセンサユニットが周囲に配置された横長タッチパネルの指示位置検出システムの構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４５０７５５７号公報
【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】特許登録第４１６７７８９号公報
【特許文献５】米国特許第７３５５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
１面の座標入力装置を有する座標入力装置を複数個並べて２面以上の横長のマルチ画面システムを構成する場合、従来の３辺に再帰反射部材がある構成（特許文献４）では、隣接させた繋ぎ目に再帰反射部材があるので座標入力面が断続的となる。そこで、２面の座標入力領域に跨って入力するときに操作性が低下しないように、隣接する部分には、再帰反射部材を構成せず、別の対向する辺の再帰反射部材のそれぞれの両端にセンサユニットを設ける構成が考えられる。
【００１７】
しかしながら、横長のマルチ画面システムに構成するときに、単に１面の座標領域を複数並べて２面に構成しただけでは、必然的に装置構成が大型化してしまう。上述したように、装置構成を横長に構成する一方で、この構成を小型化して可搬性を有する装置構成にしたいという要求があることも事実である。
【００１８】
ここで、座標入力装置をホワイトボード等に取り付け、取り外しが可能な着脱式とすることが考えられる。このように着脱式の装置構成においては、ユーザーがシステムを使用したいときにホワイトボード等に装置を取り付けて使用できる。しかしながら、このときの取り付け方法は、ユーザーにより様々で、工場で組み立てたように、座標入力装置を構成するセンサユニット等の構成部品が精度良く取り付けられるとは限らない。
【００１９】
尚、着脱式の装置構成とするために、センサユニットを再帰反射部材の両端に構成したバー状のセンサユニットを座標入力領域の上下に構成することが考えられる。このとき、各センサユニットが検出する座標入力領域は重なり領域を有するように構成されるのが一般的である。この重なり領域では、センサユニットの組み合わせで複数の座標値が検出される。しかしながら、各センサユニットのバラツキのため、この座標値の処理の仕方によっては、重なり領域の境界において、検出した座標値を連続して出力した場合の軌跡に段差が生じて不連続になることがある。
【００２０】
特許文献５には、再帰反射部材を用いない方式ではあるが、座標入力領域の重なり領域において、各センサユニットの組み合わせで複数の座標が検出された場合に、該座標値に対する補正方法に関しての記載がある。この補正方法は、既知の重なり領域の境界からの距離に応じて予め設定済の係数にて重み付け平均する内容である。しかしながら、上述したような着脱式の座標入力装置においては、ユーザーの取り付け方法で重なり領域が変わってしまうので、上記の補正が適用できない。
【００２１】
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る。その目的は、着脱式の座標入力装置を複数使用して、それらの座標入力領域の重複領域が可変する場合でも、全座標入力領域において、不連続な軌跡とならない描画を可能とする座標入力装置及び制御方法、プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
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、
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示手段と、
前記指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域において、前記複数のセンサ手段の内、少なくとも２つのセンサ手段の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示手段により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出手段と
を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、着脱式の座標入力装置であって、分割された入力領域の重複領域が可変する場合であっても、全入力領域において、不連続な軌跡とならない描画を可能とする座標入力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１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１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの構成及びその動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１の光量分布を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１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８】本発明の実施形態１の座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法について説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態１の重複領域検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態１の重複領域における座標補正処理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２を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態２を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態３を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜実施形態１＞
＜装置構成の概略説明＞
本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成について図１を用いて説明する。
【００２７】
図１中、１Ａ〜１Ｄは投光部及び受光部を有するセンサユニット（センサ部）であり、座標入力領域４に対して互いに所定の距離離されて設置されている。センサユニット１Ａと１Ｄ及び１Ｂと１Ｃはそれぞれ、制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに接続され、制御信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂから受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに送信する。
【００２８】
３Ａ及び３Ｂは、再帰反射部であって、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有し、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｄから投光された光を、センサユニット１Ａ〜１Ｄに向けて再帰的に反射する。反射された光は、集光光学系とラインＣＣＤ等の構成部品によって構成されたセンサユニットの受光部によって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂに送られる。
【００２９】
４は座標を入力する座標入力領域であり、座標入力領域４に対する指示入力が、センサユニット１Ａ〜１Ｄによって検出される。
【００３０】
実施形態１において、再帰反射部３Ａ及び３Ｂは、座標入力領域４の２辺に構成されており、センサユニット１Ａ及び１Ｄは、２辺の再帰反射部３Ａ及び３Ｂのうち一方の再帰反射部３Ｂに対して投光した光を受光する。同様に、センサユニット１Ｂ及び１Ｃは、もう一方である再帰反射部３Ａに対して投光した光を受光する。
【００３１】
尚、座標入力領域４における指等の指示具による入力指示の座標を算出するために用いるセンサユニット１Ａ〜１Ｄは、図示の如く座標入力領域４の外側に配置されている。そして、座標入力領域４をＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置（表示部）の表示画面で構成したり、フロントプロジェクタで画像を投影したりすることで、インタラクティブな座標入力装置として、利用可能となっている。
【００３２】
このような構成において、座標入力領域４に指等の指示具による入力指示がなされると、投光部から投光された光が遮られ、再帰反射による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ光量が得られなくなる。
【００３３】
各制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂは双方にデータを通信する無線通信部を有する。制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂは、センサユニット１Ａ〜１Ｄの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同遮光範囲内での検出点を特定して、それぞれの遮光範囲とセンサユニットとの間の角度を算出する。算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域上の指示具の指示位置の座標を算出し、表示装置に接続されているＰＣ等の情報処理装置に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して指示位置の座標値を出力する。
【００３４】
このようにして、指等の指示具によって、画面上に線を描画したり、アイコンの操作をする等の情報処理装置の操作が可能になる。
【００３５】
＜センサユニットの詳細説明＞
次に、センサユニット１Ａ〜１Ｄ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１Ａ〜１Ｄは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
【００３６】
図２は本発明の実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【００３７】
図２（ａ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの投光部１００を示している。１０１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、投光レンズ１０２によって、再帰反射部３に向けて所定範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ａ〜１Ｄ中のそれぞれの投光部１００は、この赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２によって実現される。
【００３８】
そして、投光部１００より投光された赤外光は、再帰反射部３により到来方向に再帰的に反射され、センサユニット１Ａ〜１Ｄ中の受光部２００によって、その光を検出する。
【００３９】
図２（ｂ）は、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの受光部２００を示している。受光部２００は、１次元のラインＣＣＤ１０３、集光光学系としての受光用レンズ１０４、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０５、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１０６からなる。
【００４０】
そして、再帰反射部３によって反射された光は、赤外フィルター１０６、絞り１０５を抜けて受光用レンズ１０４によって、ラインＣＣＤ１０３の検出素子面上に集光される。
【００４１】
図２（ｃ）は、図１のセンサユニット１Ａ及び１Ｂ側から見た断面図である。センサユニット１Ａの赤外ＬＥＤ１０１Ａからの光は、投光レンズ１０２Ａ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３Ｂに対して光が投光されるように構成されている。同様に、センサユニット１Ｂの赤外ＬＥＤ１０１Ｂからの光は、投光レンズ１０２Ｂにより、主に再帰反射部３Ａに対して光が投光されるように構成されている。
【００４２】
ここで、実施形態１の場合、投光部１００と受光部２００は、座標入力面である座標入力領域４の垂直方向に対し重ねた配置構成となっている。そして、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部１００の発光中心と受光部２００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、実施形態１にあっては絞り１０５の位置）が一致する構造となっている。
【００４３】
また、投光部１００により投光された座標入力面に略平行な光束であって、座標入力面内方向に所定角度方向に投光されている光は、再帰反射部３により光の到来方向に再帰反射される。そして、赤外フィルター１０６Ａ（１０６Ｂ）、絞り１０５Ａ（１０５Ｂ）、受光用レンズ１０４Ａ（１０４Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０３Ａ（１０３Ｂ）の検出素子面上に集光、結像することになる。
【００４４】
従って、ラインＣＣＤ１０３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ＣＣＤ１０３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。
【００４５】
尚、図２（ｃ）に示す投光部１００と受光部２００の距離Ｌは、投光部１００から再帰反射部３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２００で検出することが可能な構成となっている。
【００４６】
以上説明したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄは、投光部１００と、各々の投光部１００で投光された光を各々検出する受光部２００を有する構成である。
【００４７】
＜制御・演算ユニットの説明＞
図１の制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂとセンサユニット１Ａ〜１Ｄの間では、ＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号、及び、ＬＥＤ駆動信号がやり取りされている。尚、制御・演算ユニット２Ａは、センサユニット１Ａ及び１Ｄと接続されている。同様に、制御・演算ユニット２Ｂは、センサユニット１Ｂ及び１Ｃと接続されている。
【００４８】
図３（ａ）は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットのブロック図である。尚、図３（ａ）では、センサユニット１Ａと１Ｄに接続される制御・演算ユニット２Ａの構成を例に挙げて説明するが、制御・演算ユニット２Ｂも同様の回路構成となっている。
【００４９】
ＣＣＤ制御信号はワンチップマイコン等の構成部品で構成されるＣＰＵ４１から出力され、ＣＣＤのシャッタタイミングやデータの出力制御等を行っている。ＣＣＤ用クロック信号はクロック発生回路ＣＬＫ４２からセンサユニットに送信されるとともに、ＣＣＤとの同期をとって、各種制御を行うためにＣＰＵ４１にも入力されている。ＬＥＤ駆動信号はＣＰＵ４１から、センサユニット１Ａと１Ｄの赤外ＬＥＤ１０１に供給されている。
【００５０】
センサユニット１Ａと１Ｄの受光部２００からの検出信号は、制御・演算ユニット２ＡのＡ／Ｄコンバータ４３に入力され、ＣＰＵ４１からの制御によって、デジタル値に変換される。変換されたデジタル値はメモリ４４に記憶され、角度計算に用いられる。そして、計算された角度から、座標値が算出され、外部ＰＣ等の情報処理装置にシリアルインタフェース４８等の通信インタフェースを介して出力される。尚、シリアルインタフェース４８は、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂのいずれか１つがＰＣと接続される。
【００５１】
ここで、図１に示したように、実施形態１においては、センサユニット１Ａと１Ｄとそれに対する制御・演算ユニット２Ａと、センサユニット１Ｂと１Ｃとそれに対する制御・演算ユニット２Ｂが、上部と下部にそれぞれ分離して配置された構成となっている。
【００５２】
上部と下部の間の制御・演算ユニット２Ａと２Ｂの通信には、無線通信部が用いられる。実施形態１では、無線通信部の１つである赤外線通信インタフェース４６を介して、サブＣＰＵ４５で処理されたデータにより、制御・演算ユニット２Ａと２Ｂ間のやりとりが行われる。
【００５３】
尚、各制御・演算ユニット２Ａと２Ｂは、マスター・スレーブ制御にて動作する。実施形態１の場合は、制御・演算ユニット２Ａがマスターで、その他の制御・演算ユニット２Ｂがスレーブである。また、各制御・演算ユニット２Ａと２Ｂは、マスター・スレーブのどちらにもなりうるが、ディップスイッチ（不図示）等の切替部で、ＣＰＵ４１のポートに切替信号を入力することでマスター／スレーブを切り替えることが可能となっている。
【００５４】
マスターである制御・演算ユニット２Ａからは、各センサユニット１Ａ〜１Ｄの制御信号を送信するタイミングを制御する制御信号がスレーブの制御・演算ユニット２Ｂに赤外線通信インタフェース４６を介して送信される。そして、上述の手順に従って座標値が算出され、ＰＣ等の情報処理装置に送信される。
【００５５】
＜光量分布検出の説明＞
図３（ｂ）は制御信号のタイミングチャートである。
【００５６】
５１、５２、５３がＣＣＤ制御用のＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号（５１）の間隔で、ＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。５２、５３はそれぞれ上部センサユニット（センサユニット１Ａと１Ｄ）と下部センサユニット（センサユニット１Ｂと１Ｃ）へのゲート信号であり、ＣＣＤ内部の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。
【００５７】
５４、５５は赤外ＬＥＤの駆動信号であり、ＳＨ信号（５１）の最初の周期で上部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＵ信号（５４）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。そして、次の周期で下部センサユニットの赤外ＬＥＤを点灯するためにＬＥＤＤ信号（５５）がＬＥＤ駆動回路を経て赤外ＬＥＤに供給される。双方の赤外ＬＥＤの駆動が終了した後に、ラインＣＣＤの信号がセンサユニットから読み出される。従って、上部センサユニットと下部センサユニットとでは、異なるタイミングで投光（５６Ｕと５６Ｄの投光期間）されて、各センサユニットの各ラインＣＣＤが受光した複数のデータ（光量分布）が読み出されることになる。
【００５８】
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１Ｄからの出力として、図４（ａ）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３Ａ及び３Ｂの特性や赤外ＬＥＤ１０１の特性、また、経時変化（反射面の汚れ等）によって、光量分布は変化する。
【００５９】
同図においては、Ａレベルが最大光量のレベルであり、Ｂレベルが最低光量のレベルとなる。つまり、反射光のない状態では、得られるレベルがＢレベル付近になり、反射光量が増えるほどＡレベルの方向になっている。このように、ラインＣＣＤ１０３から出力されたデータは、逐次Ａ／Ｄ変換されＣＰＵ４１にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６０】
図４（ｂ）は指等の指示具で入力を行った場合、つまり、再帰反射光を遮った場合の出力の例である。Ｃ部分が指等の指示具で反射光が遮られたためその部分のみ、光量が低下している。検出は、この光量分布の変化から行う。
【００６１】
具体的には、図４（ａ）のような入力の無い初期状態を予め記憶しておいて、それぞれのサンプル期間に図４（ｂ）のような変化があるか初期状態との差分によって検出し、変化があったらその部分を入力点として入力角度を決定する演算を行う。
【００６２】
＜角度計算の説明＞
センサユニット１Ａ〜１Ｄ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。
【００６３】
上述したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ４４に記憶することが望ましい。そうすることで、例えば、再帰反射面がほこり等で汚れていても、全く反射しないような場合を除いて使用可能になる。
【００６４】
以下、一つのセンサユニット１Ａによる指示具の角度計算について説明するが、他のセンサユニット１Ｂ〜１Ｄでも同様の角度計算を行っていることは言うまでもない。
【００６５】
電源投入時、入力の無い（遮光部分がない）状態で、まず、センサユニット１Ａ内の投光部１００からの投光を停止している状態で、受光部２００のラインＣＣＤ１０３の出力をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿Ｄａｔａ［Ｎ］として、メモリ４４に記憶する。
【００６６】
尚、この値は、受光部２００（ラインＣＣＤ１０３）のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図４（ａ）のＢレベル付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ１０３を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。
【００６７】
次に、投光部１００からの投光を行っている状態で、受光部２００の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿Ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ４４に記憶する。この値は、例えば、図４（ａ）の実線で示されるデータである。
【００６８】
そして、このメモリ４４に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。ここで、センサユニット１Ａの出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿Ｄａｔａ［Ｎ］とする。
【００６９】
まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。
【００７０】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ１０３の各々の画素において、以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。
【００７１】
Norm_Data[N] = Norm_Data[N] - Ref_Data[N] （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿Ｄａtａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ１０３の各画素における絶対変化量である。
【００７２】
この処理は、ラインＣＣＤ１０３の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけである。従って、その処理時間をさほど必要とせず、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、特に、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具の入力があると判定する。
【００７３】
次に、より高精度に指示具による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う。
【００７４】
Norm_Data[N] = Norm_Data[N] / (Bas_Data[N] - Ref_Data[N]) （２）
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立下り部に対応する画素番号を取得する。そして、この両者の中央を指示具による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具の入力位置を決定することができる。
【００７５】
図４（ｃ）は、この比計算を終了した後の検出の例である。指示具による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素であるとする。
【００７６】
この場合、両者の画素の中心画素Ｎｐを
Np = Nr + (Nf - Nr) / 2 （３）
のように計算してもよいが、そうすると、ラインＣＣＤ１０３の画素間隔が最小の分解能になってしまう。より高分解能に検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。
【００７７】
ここで、Ｎｒ板面の画素のデータレベルをＬr、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とする。この場合、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖは、
Nrv = Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) （４）
Nfv = Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) （５）
と計算できる。そして、これの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、
Npv = Nrv + ( Nfv - Nrv ) / 2 （６）
で決定される。
【００７８】
このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。
【００７９】
このようにして得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、実際の指示具の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。
【００８０】
後述する実際の座標計算では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎθ）の値を算出するほうが都合がよい。尚、画素番号から、tａnθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。この変換式は、例えば、高次多項式を用いると精度を確保できるが次数等は計算能力及び精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【００８１】
ここで、５次多項式を用いる場合の例を示すと、５次多項式を用いる場合には係数が６個必要になるので、出荷時等にこのデータをメモリ４４に記憶しておけばよい。５次多項式の係数をＬ５、Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１、Ｌ０としたとき、tａnθは、
tanθ = (L5* Npr + L4) * Npr + L3) * Npr + L2) * Npr + L1) * Npr + L0 （７）
であらわすことができる。
【００８２】
同様なことを、各々のセンサユニットに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。もちろん、上記例では、tａnθを算出しているが、角度そのものを算出し、その後tａnθを算出しても構わない。
【００８３】
＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）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。
【００８４】
図５は本発明の実施形態１の各センサユニットの組み合わせで座標計算可能な座標入力領域の座標検出範囲を示す図である。
【００８５】
図５に示すように、各センサユニットの投光及び受光範囲が交わる領域が座標計算可能な領域となる。従って、センサユニット１Ｃと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図５（ａ）の斜線の範囲９１である。同様に、センサユニット１Ｂと１Ｃで座標計算可能な範囲は、図５（ｂ）の斜線の範囲９２である。センサユニット１Ａと１Ｂで座標計算可能な範囲は、図５（ｃ）の斜線の範囲９３である。センサユニット１Ａと１Ｄで座標計算可能な範囲は、図５（ｄ）の斜線の範囲９４となる。
【００８６】
図６は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標のセンサユニットとの位置関係を示す図である。
【００８７】
図６では、座標入力領域４の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力領域４の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力領域４の座標入力範囲の上辺及び下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ａ〜１ＤをＹ軸に対称に取り付けてある。点Ｐの位置に入力があった場合、このときセンサユニット１Ｂと１Ｃにて遮光データが検出される。
【００８８】
尚、そのセンサユニット１Ｂと１Ｃ間の距離はＤhであらわされており、また、画面中央が画面の原点位置であり、Ｐ０（０，Ｐ０Ｙ）は、センサユニット１Ｂと１Ｃの角度０の交点である。それぞれの角度をθL、θRとして、それぞれｔａｎθL、ｔａｎθRを上記多項式を用いて算出する。このとき点Ｐの（ｘ、ｙ）座標は、
x = Dh * (tanθL + tanθR) / ( 1 + (tanθL * tanθR) （８）
y = - Dh * (tanθR - tanθL - ( 2 * tanθL * tanθR) )
/ ( 1+ ( tanθL * tanθR) ) + P0Y （９）
で計算される。
【００８９】
尚、座標入力領域４によって、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせが変更になることは先述した通りであるが、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせで、座標算出式のパラメータが変更になる。
【００９０】
例えば、センサユニット１Ｃと１Ｄで検出された遮光データで計算する場合は、計算式（８）、（９）において、図６に示した値を用いて、Ｄｈ→Ｄｖ、Ｐ０Ｙ→Ｐ１Ｘの変換を行い、さらに計算されたｘ及びｙは、相互に変換される。
【００９１】
同様に、センサユニット１Ａと１Ｂの組み合わせ、センサユニット１Ａと１Ｄの組み合わせで遮光データが検出された場合も、パラメータを変更し、上記の計算式（８）、（９）にて計算することができる。
【００９２】
尚、各センサユニットの組み合わせによる座標検出可能な座標入力領域は、座標検出範囲が重なる座標入力領域があるため、複数の座標が検出されることがあるが、この処理については、後で説明する。
【００９３】
＜座標算出処理の説明＞
図７は本発明の実施形態１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。
【００９４】
まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ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。ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ１０３のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ４４に予め記憶されている設定値から設定する。また、ラインＣＣＤ１０３の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【００９５】
尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ１０３の不要電荷除去を行うための動作である。ラインＣＣＤ１０３では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１０４で、投光部１００による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行する。これにより、不要電荷の除去を行う。
【００９６】
ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【００９７】
ステップＳ１０６で、ベースデータとして、投光部１００による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、ベースデータをメモリ４４に記憶する。次に、ステップＳ１０８で、リファレンスデータとして、投光部１００からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ１０３の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、リファレンスデータをメモリ４４に記憶する。
【００９８】
尚、この投光したときのデータは、上部のセンサユニットの組と下部のセンサユニットの組で異なるタイミングで投光してデータを取り込む。これは、上部のセンサユニットと下部のセンサユニットが対向する配置であるため、同時に投光してしまうと、互いの投光を互いの受光部にて検出してしまうことを避けるためである。
【００９９】
そして、ステップＳ１１０で、全てのセンサユニットにおいて、リファレンスデータの取込が終了したか否かを判定する。終了していない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０８に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニットにおいてリファレンスデータの取込が終了した場合、ステップＳ１１１に進む。
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言うまでも無い。この初期設定動作を経て、通常の座標入力動作状態に移行することになる。
【０１００】
ステップＳ１１１で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ１０３の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１２で、全てのセンサユニットにおいて取込が終了したかどうかを判定する。終了していない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、つまり、全てのセンサユニットにおいて取込が終了した場合、ステップＳ１１３に進む。
【０１０１】
ステップＳ１１３で、全てのセンサユニットにおいて、リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１４で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具による入力（遮光部分）の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５に進み、画素データの変化の比を、式（２）用いて計算する。
【０１０２】
ステップＳ１１６で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具による遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち下がりと立ち上がりの検出を行う。そして、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、（４）、（５）及び（６）式を用いて、遮光範囲の中心となる仮想的な中心画素番号を決定する。そして、ステップＳ１１７で得られた中心画素番号から近似多項式よりＴａｎθを計算する。
【０１０３】
ステップＳ１１８で、遮光領域が有りと判定されたセンサユニットの組み合わせから、式（８）、（９）においてセンサ間距離等のＴａｎθ以外のパラメータが選択されて、計算式が変更される。そして、ステップＳ１１９で、センサユニットでのＴａｎθ値から指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、（８）及び（９）式を用いて算出する。
【０１０４】
ステップＳ１２０で、ステップＳ１１４で「入力有り」と判定されたセンサユニットの全ての組み合わせで座標計算が行われたか否かを判定する。全ての組み合わせで座標計算が終了していない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、ステップＳ１１５に戻る。一方、全ての組み合わせで座標計算が終了した場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップＳ１２１に進む。
【０１０５】
ステップＳ１２１で、重複領域であるか否かを判定する。重複領域である場合（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、ステップＳ１２２に進み、重複領域の処理が行われる。尚、これは、複数の座標値が計算された場合に後述する所定の手順に基づいて、座標値の平均等の処理を行う。一方、重複領域ではない場合（ステップＳ１２１でＮＯ）、ステップＳ１２３に進む。
【０１０６】
次に、これまでの処理で出力された座標について、ステップＳ１２３で、座標入力領域４がタッチされたか否かを判定する。これは、例えば、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態のような近接入力状態と、左ボタンを押した状態であるタッチダウン状態の判定を行っている。実際には、先に得られた比の最大値が、ある所定値（例えば、０.５）を超えていればダウンと判定し、それ以下なら近接入力状態と判定する。この結果に従って、ステップＳ１２４でダウンフラグのセット、あるいはステップＳ１２４５でダウンフラグの解除を行う。
【０１０７】
ステップＳ１２６で、座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストＰＣへ出力する。この出力は、シリアル通信で送信しても良いし、任意のインタフェースで送信しても良い。データを受信したホストＰＣ側では、ドライバが受信データを解釈して、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を、座標値、フラグ等のデータを参照して行うことで、ＰＣ画面の操作が可能になる。
【０１０８】
尚、ステップＳ１２６の処理が終了したら、ステップＳ１１１に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、もしくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、上記の処理を繰り返すことになる。
【０１０９】
ここで、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、座標入力装置は１００回／秒の周期で指あるいは指示具による指示座標を外部機器等に出力することが可能となる。
【０１１０】
＜重複領域の検出に関する説明＞
図８は本発明の実施形態１の座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法について説明するための図である。
【０１１１】
図８（ａ）において、８７は上センサバーユニットであり、この上センサバーユニット８７はセンサユニット１Ａと１Ｄ、再帰反射部３、制御・演算ユニット２Ａで構成されている。この上センサバーユニット８７は、ホワイトボード等に、磁石等で取り付け、取り外しが可能な構成になっている。８８は下センサバーユニットであり、上センサバーユニット８７と同様の構成となっている。
【０１１２】
いま、ホワイトボード（不図示）に、図のように上センサバーユニット８７と下センサバーユニット８８を取り付けたとすると、座標入力装置の入力範囲は座標入力領域４となる。この入力範囲に、ユーザーは、例えば、フロントプロジェクタにて画像を投影表示することになる。ここでは、座標入力領域４を規定するための投影表示領域である投影画像８１が示されている。この投影画像は、例えば、座標入力装置が接続されているＰＣから出力される。
【０１１３】
そして、投影画像８１には、重複領域を検出するためにユーザーが操作するための投影画像である重複領域検出用画像８２〜８５が表示されている。この重複領域検出用画像８２〜８５を図の（１）〜（４）の順番に矢印の方向に線をなぞる操作をユーザーが行う。尚、投影画像には、ユーザーに操作手順等を促すメッセージが出力されていてもよい。
【０１１４】
いま、図のように、センサユニット１Ａ〜１Ｄが配置されたとき、重複領域は、斜線で示す領域８６となる。各センサユニット１Ａ〜１Ｄの検出可能範囲は、各センサユニット１Ａ〜１Ｄから引き出されている２本の線の内側となる（再帰反射部から光が戻ってくる領域）。重複領域８６は、座標入力領域４において、検出不能領域ができないように、各センサユニット１Ａ〜１Ｄの検出可能範囲が重なるようにセンサバーユニットの各構成要素が配置されて形成されることになる。
【０１１５】
図８（ｂ）に、各重複領域検出用画像８２〜８５をユーザーがなぞったとき、検出される座標値について表形式で示す。いま、重複領域検出用画像８２が記載されているセルに注目し、ユーザーが重複領域検出用画像８２をなぞる操作をした場合の検出について説明する。図において、重複領域の境界を点線で示している。このとき、重複領域検出用画像の線分画像を操作したときに、ペン等の指示具がこの重複領域との境界から境界までの範囲（図の黒丸の位置から黒丸の位置）においては、３つのセンサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄにおいて遮光が検出される。つまり、３つのセンサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄにいおて、線分画像への入力の有無が検出される。
【０１１６】
上述のように検出した座標値をメモリ４４に記憶するタイミングは、線分画像の範囲のうち、変化点でのみ行われる。すなわち、センサユニット１Ａと１Ｄで検出される状態から、センサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄで検出される状態になった変化点において、座標値をメモリ４４に記憶する。この場合、座標値Ｐ１．ＡＤ（センサユニット１Ａと１Ｄで計算した座標値）をメモリ４４に記憶する。また、センサユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄで検出される状態からセンサユニット１Ａと１Ｂで検出される状態になった変化点においても、先述の変化点と同様に座標値をメモリ４４に記憶する。この場合、座標値Ｐ１．ＢＡ（センサユニット１Ａと１Ｂで計算した座標値）をメモリ４４に記憶する。同様の処理を重複領域検出用画像８３、８４、８５についても行う。
【０１１７】
こうして、図８（ｂ）に示す全ての座標値の検出が終了したら、重複領域の処理に用いるための重複領域判定式が算出される。この重複領域判定式は、４つの直線から構成される。尚、各直線は、先に検出した座標値の２点づつの組み合わせで算出される。各直線を算出する組合わせは、座標値Ｐ１．ＢＡとＰ３．ＢＣ、座標値Ｐ１．ＡＤとＰ３．ＣＤ、座標値Ｐ２．ＡＢとＰ４．ＡＤ、座標値Ｐ２．ＢＣとＰ４．ＤＣという組合わせになる。
【０１１８】
図９は本発明の実施形態１の重複領域検出処理を示すフローチャートである。
【０１１９】
この重複領域検出処理は、先述したセンサバーユニットを取り付けた後に、直ちに行われる。例えば、先述した重複領域検出用画像を表示するアプリケーションをＰＣにインストールすることにより動作する。また、このアプリケーションは、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂと双方にコマンドを送受信可能な構成となっている。制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂ側では、アプリケーションの起動や終了、先述した指示具の検出座標値、重複領域検出用画像の表示切替タイミング等のやりとりが、シリアルインタフェース４８を介して、ＣＰＵ４１で処理される。
【０１２０】
先述したように、重複領域検出用画像を表示するアプリケーションをＰＣで起動すると、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂにおいては、重複領域検出処理を開始する。
【０１２１】
ステップＳ９０２で、変数のクリア等の初期設定を実行する。ステップＳ９０３で、重複領域検出用画像を表示するアプリケーションからのコマンドを受信する。このコマンドは、先述した重複領域検出用画像８２〜８５のうち、どの重複領域検出用画像を対象としているかを示している。そして、どのセンサユニットの重複領域を検出するか、対象となるセンサユニットが決定される。
【０１２２】
ステップＳ９０４で、遮光検出状態でかつダウン状態であるか否かを判定する。ダウン状態でない場合（ステップＳ９０４でＮＯ）、ダウン状態になるまで処理を繰り返す。一方、ダウン状態である場合（ステップＳ９０４でＹＥＳ）、ステップＳ９０５に進み、上述のように座標値を算出する。
【０１２３】
ステップＳ９０６で、ステップＳ９０５で算出された座標値が、ステップＳ９０３で設定された対象となるセンサユニットの変化点であるか否かを判定する。すなわち、遮光が検出されるセンサユニットの数が、２つから３つまたは３つから２つに変化した場合かどうかを判定する。変化点である場合（ステップＳ９０６でＹＥＳ）、ステップ９０７で、算出された座標値をメモリ４４に記憶する。一方、変化点でない場合（ステップＳ９０６でＹＥＳ）、メモリ４４に記憶せずにステップ９０８に進む。
【０１２４】
ステップＳ９０８で、変化点の座標値として所定数の座標値が検出されたか否かを判定する。この場合、遮光を検出するセンサユニットの数が２つから３つに変化した点と３つから２つに変化した２点の座標値を検出したかどうかを判定することになる。座標値が所定数でない（例えば、１点のみである）場合（ステップＳ９０８でＮＯ）、ステップＳ９０４に戻る。一方、座標値が所定数（例えば、２点である）場合は、ステップＳ９０９に進む。
【０１２５】
ステップＳ９０９で、全ての重複領域検出用画像において、座標値の検出が終了したか否かを判定する。重複領域検出用画像の検出が終了していない場合（ステップＳ９０９でＮＯ）、ステップＳ９０３に戻り、コマンドを受信して、対象となるセンサユニットを切り替える。一方、重複領域検出用画像の検出が終了した場合（ステップＳ９０９でＹＥＳ）、ステップＳ９１０に進み、各座標値の組合わせで重複領域判定式を算出する。そして、重複領域検出処理を終了する。
【０１２６】
以上説明した重複領域検出処理は、実施形態１のセンサバーユニットをホワイトボードに設置した直後に行われ、この処理により、重複領域判定式を算出し、この重複領域判定式がメモリ４４に記憶される。そして、通常の使用時には、検出された座標値が重複領域であるか否か、また、重複領域で検出された複数の座標値の処理（図７のステップＳ１２１及びステップＳ１２２）が、該重複領域判定式との関係で決定する所定の手順に基づいて行われることになる。
【０１２７】
次に、上述した判定において、重複領域であると判定された場合の座標補正処理について図１０を用いて説明する。先述したように重複領域検出後に算出される重複領域判定式により、検出された座標値が、図１０（ａ）の斜線の領域の重複領域と判定された場合には、重複領域の座標補正処理が行われる。尚、この処理は、図７のステップＳ１２２に対応する。
【０１２８】
図１０（ａ）に示すように、ユーザーが軌跡１０００のように右斜め上から左斜め下に向かって入力を行ったとすると、この軌跡１０００は、重複領域を経由して入力がなされたことになる。すなわち、この場合、センサユニット１Ａ及び１Ｄで検出される領域から、センサユニット１Ｃ及び１Ｄで検出される領域に向かって軌跡１０００が入力された場合を示している。
【０１２９】
このときの、座標補正処理について、図１０（ｂ）を用いて説明する。図１０（ｂ）において、重複領域と非重複領域との境界を１００４と１００５で示している。また、センサユニット１Ａ及び１Ｄで検出される座標値の軌跡は１００１で示し、センサユニット１Ｃ、１Ｄで検出される座標値の軌跡は１００２で示している。また、重複領域の幅は１００６で示されていて、この距離をＤａとする。
【０１３０】
実施形態１における重複領域の座標補正処理は、検出された複数の座標値の平均値に対して、重複領域判定式からなる境界からの垂線方向の距離に応じて各座標値に対して重み付けが設定される加重平均にて処理を行う。重複領域において、上記処理を施した結果の軌跡が１００３で示した軌跡となる。重複領域における座標算出式は、以下の通りである。
【０１３１】
PA = (P1*k1 + P2*k2) / (k1+k2) （１０）
ここで、ＰＡは、加重平均処理後の座標値であり、軌跡１００３を形成する座標値に相当する。また、Ｐ１は軌跡１００１を形成する座標値、Ｐ２は軌跡１００２を形成する座標値に相当する。尚、ｋ１とｋ２は加重平均の重み付け係数である。
【０１３２】
この重み付け係数ｋ１とｋ２の算出について説明する。検出された座標値が、図１０（ｂ）に示すＰ１ａとＰ２ａであるとすると、その座標値の平均値として、Ｐ１２ａを算出する。そして、この座標値Ｐ１２ａから、境界１００４までの距離Ｄｐ１２を算出する。いま、この距離Ｄｐ１２と幅に相当する距離Ｄａに対する割合が、上記重み付け係数に相当する。従って、ｋ１とｋ２は以下の式から算出される。
【０１３３】
k1 = 1 - ( Dp12 / Da ) （１１）
k2 = Dp12 / Da （１２）
従って、座標補正処理を施した座標ＰＡａは、上記算出式（１０）に、Ｐ１＝Ｐ１ａ、Ｐ２＝Ｐ２ａと上記ｋ１、ｋ２を代入することによって算出できる。
【０１３４】
ここで、座標入力領域の中心部分の重複領域においては、すべてのセンサユニットで、遮光が検出されることになる。この場合は、上述した重複領域毎に算出された座標値をさらに平均処理すればよい。
【０１３５】
以上説明したように、実施形態１によれば、センサユニットを設置した状態において重複領域を検出する。そして、通常の座標検出状態において、重複領域での座標補正処理を行うことで、センサユニットが切り替わる場合であっても、スムーズな軌跡となって、描画することが可能となる。
【０１３６】
＜実施形態２＞
実施形態１では、座標入力領域において各センサユニットが検出する範囲が重複する重複領域の検出方法において、所定の画像（Ｌ字（及びその鏡像、点対称））の重複領域検出用画像が入力領域の４隅に表示される構成について説明した。実施形態２では、重複領域検出用画像が、連続した線分画像の１ストロークで構成されており、ユーザーがより簡便な操作で重複領域が検出できる例について説明する。
【０１３７】
図１１は本発明の実施形態２を説明するための図である。
【０１３８】
図１１（ａ）において、１１１は重複領域検出用画像である。ユーザーは矢印の方向に１ストロークで線分画像をなぞることになる。尚、実施形態１では、重複領域検出用画像毎にＰＣからコマンドを受信して、対象となるセンサユニットを切り替えているが、実施形態２の重複領域検出用画像は、１ストロークなので、順次対象となるセンサユニットを切り替えて重複領域を検出すればよい。
【０１３９】
また、実施形態２の重複領域検出用画像１１１は、投影画像８１の領域を概ねカバーするように投影画像８１の外周に表示しているため、座標入力領域４内に収まるように投影画像８１が表示されていれば、重複領域は必ず検出することができる。
【０１４０】
図１１（ｂ）において、１１６は重複領域検出用画像である。重複領域検出用画像１１６は、楕円形状で角部が無いので、ユーザーによっては、上記より、さらに操作がしやすい形状である。尚、この重複領域検出用画像１１６の場合でも、センサバーユニットや投影画像が回転して設置されていても、全ての重複領域を検出可能である。
【０１４１】
尚、上述した両者の重複領域検出用画像の入力開始点は、重複領域が生じにくい領域に設定している。これは、入力と非入力の過渡状態を避け、安定した入力をしている状態で、重複領域を検出できるという効果がある。
【０１４２】
しかしながら、センサバーユニットの設置位置と投影画像との位置関係によっては、重複領域検出時の入力開始点において、いきなり重複領域と判定してしまう可能性がある。この状態の一例を図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）に示すように、座標入力領域４に対して、投影画像８１が図のように表示されている場合、重複領域検出用画像１２１の入力開始点１２２が重複領域８６の範囲内となっている
この場合は、上述したように非安定状態の検出となる可能性があるとともに、実施形態１で説明したようなセンサユニットの検出変化点を検出できない。従って、この場合は、重複領域検出用画像１２１の入力開始点を変更して表示を更新する。この状態の一例を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）に示すように、重複領域検出用画像１２３の入力開始点１２４が、重複領域８６の範囲外となっている。尚、更新後も重複領域と検出された場合には、重複領域と判定されない入力開始点となるまで、繰り返し重複領域検出用画像１２３を更新する。
【０１４３】
尚、センサバーユニットの設置位置と投影画像との位置関係、さらには重複領域検出用画像の線分画像によっては、入力終了点において、重複領域と判定される場合も想定される。この場合も、上述したの同様に、重複領域と判定されない入力終了点となるまで、繰り返し重複領域検出用画像を更新すればよい。
【０１４４】
ここで、この種の座標入力装置は、ＰＣの投影画像と座標入力装置が出力する座標値とを合わせる（指示位置とカーソル表示とを一致させる）作業が必要である。この作業を画面位置合わせ（キャリブレーション）と一般的に呼んでいる。
【０１４５】
このキャリブレーション処理を、先述した重複領域検出時に、同時に行ってもよい。キャリブレーションは、座標入力領域において４点以上検出できれば、画面の座標系と合わせた座標入力装置の座標系を形成し、精度よく座標補正することができる。
【０１４６】
図１１（ａ）においては、キャリブレーションポイントを１１２〜１１５で示している。すなわち、重複領域検出作業中に、４隅の４点を経由した場合に、キャリブレーションポイントとして、メモリ４４に記憶する。
【０１４７】
また、図１１（ｂ）では、キャリブレーションポイントを１１７〜１２０で示している。図１１（ａ）で説明したのと同様に、これらの点を経由したとき、キャリブレーションポイントとして、メモリに記憶する。尚、図１１（ｂ）の例では、分割された座標入力領域の各領域の中央付近にキャリブレーションポイントを設定しているので、分割された全ての座標入力領域に対して、キャリブレーションポイントを取得できる。従って、各センサユニットのバラツキが平均化してキャリブレーションの補正に反映されるという効果がある。
【０１４８】
重複領域検出用画像は、上述したものに限定されるわけではない。重複領域を検出できるように線分画像が形成されていればよく、例えば、重複領域を跨ぐように４隅に直線の線分画像を表示するなどでもよい。
【０１４９】
尚、重複領域検出用画像とする線分画像が短いと、センサバーユニットの設置の仕方によっては、線分画像の間に重複領域が検出されない場合が生じることが考えられる。その場合には、重複領域が検出できなかった旨をユーザーに報知して、センサバーユニットを取り付けし直すメッセージを表示するなどしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、実施形態２によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、ユーザーがより簡便な操作で重複領域が検出できる。
【０１５１】
＜実施形態３＞
センサバーユニットの設置の仕方、または投影画像の表示の仕方によっては、座標入力領域に対して、投影画像がはみ出すことが想定される。本実施形態では、重複領域検出処理において、この状態を検知して、ユーザーに報知する例について説明する。
【０１５２】
図１３は本発明の実施形態３を説明するための図である。
【０１５３】
図１３において、１３１は重複領域検出用画像である。この場合、座標入力領域４に対して、投影画像８１の右側の一部がはみ出している状態である。
【０１５４】
重複領域検出処理において、この状態を検出可能である。いま、重複領域検出用画像１３１が表示されているが、太線１３２の範囲で、座標入力領域４から外れているので、重複領域検出処理において、この範囲で検出不能となる。すなわち、重複領域検出処理において、重複領域検出用画像１３１の操作に対して、センサユニットで信号が検出されない時間が一定時間継続した場合に、ユーザーにその旨を報知するよう動作させることが可能である。さらに投影画像の表示位置の変更を促すメッセージを出力すればよい。
【０１５５】
以上説明したように、実施形態３によれば、実施形態１や２で説明した効果に加えて、重複領域検出処理を実行するための投影画像が座標入力領域からはみ出している場合であっても、その旨を報知することができる。これにより、投影画像の表示内容（表示位置や表示サイズ）を調整して、適確に重複領域検出処理を実行することができる。
【０１５６】
尚、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示手段と、
前記指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域において、前記複数のセンサ手段の内、少なくとも２つのセンサ手段の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示手段により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記センサ手段によって検出された座標値が、前記検出手段により検出された重複領域の範囲内である場合に、前記座標値に補正を施す補正手段を更に備える
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】
前記重複領域検出用画像は、前記表示手段が表示する線分画像であり、
前記検出手段は、前記指示具による前記線分画像に対する入力の有無を検出することによって、前記重複領域を検出する
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】
前記重複領域検出用画像の入力開始点または入力終了点において、前記検出手段が前記重複領域を検出した場合には、前記表示手段による前記重複領域検出用画像の表示内容を調整するためのメッセージを出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記重複領域検出用画像は、前記表示手段が表示する前記座標入力領域を規定するための画像の外周に表示される
ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記検出手段は、更に、前記座標入力領域に対して入力された座標値と前記表示手段が表示する対応する座標値とを位置合わせするためのキャリブレーション処理を実行する
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７】
前記検出手段によって、一定時間の間に前記重複領域が検出されない場合、前記表示手段が表示する前記座標入力領域を規定するための画像の表示位置の変更を促すメッセージを出力する出力手段を更に備える
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８】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示工程と、
前記座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示工程により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項９】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示工程と、
前記座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示工程により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出工程と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示手段と、
前記指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域において、前記複数のセンサ手段の内、少なくとも２つのセンサ手段の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示手段により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記センサ手段によって検出された座標値が、前記検出手段により検出された重複領域の範囲内である場合に、前記座標値に補正を施す補正手段を更に備える
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】
前記重複領域検出用画像は、前記表示手段が表示する線分画像であり、
前記検出手段は、前記指示具による前記線分画像に対する入力の有無を検出することによって、前記重複領域を検出する
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】
前記重複領域検出用画像の入力開始点または入力終了点において、前記検出手段が前記重複領域を検出した場合には、前記表示手段による前記重複領域検出用画像の表示内容を調整するためのメッセージを出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記重複領域検出用画像は、前記表示手段が表示する前記座標入力領域を規定するための画像の外周に表示される
ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記検出手段は、更に、前記座標入力領域に対して入力された座標値と前記表示手段が表示する対応する座標値とを位置合わせするためのキャリブレーション処理を実行する
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７】
前記検出手段によって、一定時間の間に前記重複領域が検出されない場合、前記表示手段が表示する前記座標入力領域を規定するための画像の表示位置の変更を促すメッセージを出力する出力手段を更に備える
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８】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示工程と、
前記座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示工程により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項９】
座標入力領域に対して指示具により入力された座標値を検出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記座標入力領域に画像を表示する表示工程と、
前記座標入力領域において、指示具により入力された座標値を検出する複数のセンサ部の内、少なくとも２つのセンサ部の異なる組それぞれよって座標値を検出する範囲が重複領域を有するように配置されている場合に、前記表示工程により前記重複領域を検出するための重複領域検出用画像を表示し、前記重複領域検出用画像に対して、前記指示具により入力された座標値を検出することによって、前記重複領域を検出する検出工程と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−４８４０３（Ｐ２０１２−４８４０３Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８７５８（Ｐ２０１０−１８８７５８）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【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２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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