座標入力装置
【課題】 着脱式のセンサユニットを備える座標入力装置において、ユーザーが座標入力領域周囲の任意の位置に装着したセンサユニットの位置情報を自動的に得ることを目的とする。
【解決手段】 第１センサユニットの発光部からの発光によって、第２センサユニットの受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、第１センサユニットと第２センサユニットの位置情報を算出する。第１センサユニットと第２センサユニットの位置情報と、受光部で検出される座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する。ここで、複数のセンサユニットそれぞれの発光部は、受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている。
【解決手段】 第１センサユニットの発光部からの発光によって、第２センサユニットの受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、第１センサユニットと第２センサユニットの位置情報を算出する。第１センサユニットと第２センサユニットの位置情報と、受光部で検出される座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する。ここで、複数のセンサユニットそれぞれの発光部は、受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の入力や選択をするために指等の指示具によって座標入力面に入力された座標位置を光学的に検出する座標入力装置に関するものである。特に、着脱可能で、可搬性を有する座標入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の座標入力装置として、各種方式の座標入力装置（タッチパネルやデジタイザ）が提案、または製品化されている。例えば、特殊な器具等を用いずに、指で画面上をタッチすることで、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の操作を簡単に行うことがきるタッチパネル等が広く用いられている。
【０００３】
その方式としては、抵抗膜を用いたもの、または、超音波を用いたもの等、種々のものがある。光を用いたものとして、座標入力面外側に再帰性反射部材を設け、発光部からの光を再帰反射部材で反射し、その光量分布を受光部により検出することにより、座標入力領域内の指等の指示具（遮蔽物）で遮光された遮光領域の方向を検出する。そして、遮光位置、つまり、座標入力位置の座標を決定する光学式遮光方式座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の構成を一般化した例として、図１４の構成を示す。図１４は、座標入力面の両端に配置されたセンサユニット９０１と、座標を入力する際に使用する座標入力面９０２と、座標入力面９０２の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する再帰反射部材９０３とを有している。
【０００５】
センサユニット９０１は、発光部及び受光部（不図示）を有している。発光部は、座標入力面９０２にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、再帰反射部材９０３で反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置は、２つのセンサユニット９０１でそれぞれ検知された光の遮蔽角度θＬ、θＲとセンサユニット９０１間の距離に基づいて、座標入力面９０２に入力された座標の位置９０４を算出することができる。
【０００６】
これらの光学式遮光方式座標入力装置において、正確な座標入力位置を算出するためには、受光部を備えるセンサユニット９０１が予め定められた位置に配置されていることが必要である。しかし、実際にこのセンサユニット９０１を正確に配置するためにも精度上の限界があり、また、取り付け後にずれることも考えられた。このセンサユニット９０１の位置ずれに対する補正方法として、特許文献２で示す様に、座標入力領域の予め定められた既定の複数の位置に入力を行う基準点設定、所謂、キャリブレーションを行う技術が開示されている。
【０００７】
また、一旦既定の位置に配置されたセンサユニット間で、他方のセンサユニットの発光を一方のセンサユニットで受光し、それをもとに、受光側のセンサユニットのずれを検出する技術が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許ＵＳＰ４５０７５５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６５４１７号公報
【特許文献３】特登録３９６４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の先行技術に於いては、基準点設定を行う方法は、ユーザーに複数点を指示させるという付加的な操作をさせる必要があり、操作性に問題がある。また、特許文献３の技術に於いては、最初に既定の位置に２つのセンサユニットを配置した場合のずれを検出することができるのみである。つまり、センサユニットをユーザーが任意の位置に配置する場合にはそのセンサユニットの位置を求めることはできない。
【００１０】
一方、オフィスや教育現場では、移動先で大画面の電子ホワイトボードとして使用したり、既存の黒板やホワイトボードに装着したり、大画面ディスプレイに装着して座標入力を行う用途も考えられる。つまり、ユーザーはセンサユニット部とその付属部分のみを収納して運搬し、所定の使用領域の平面に対してそのセンサユニット等を装着する用途である。その際の装置形態は、可搬性、更に、着脱容易性を有する構成となる。その場合、ユーザーは、座標入力領域の周囲に一定以上の精度を持って正確にセンサユニットを配置することは困難である。つまり、従来型の予め定められた位置にセンサユニットを固定して配置する装置形態では生じない特有の課題が存在する。
【００１１】
着脱性、可搬性、コンパクト性を有する座標入力装置においては、ユーザーが任意の位置に装着したセンサユニットの位置の座標情報を最初に取得することが必要となる。
【００１２】
特許文献３の技術は、既知・規定の距離及び位置に、最初にセンサを配置しておくことが前提で、初期状態との差分を補正量として検知するものである。従って、その構成では、任意の位置にセンサユニットを配置した場合の位置、向きを算出することはできない。また、特許文献２の技術では、入力領域の基準マークといった、センサユニット以外の場所の構成要素が必要となり、更に、ユーザーによる付加的な操作が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、
座標入力領域に向けて発光する発光部と、座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化を検出する受光部とにより構成されるセンサユニットを用いて、指示の位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の周囲の任意の位置に複数配置された前記センサユニットの内、第１センサユニットの前記発光部からの発光によって、前記第１センサユニットとは異なる第２センサユニットの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する算出手段と、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する演算手段とを備え、
前記複数のセンサユニットそれぞれの前記発光部は、前記受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、着脱式のセンサユニットを備える座標入力装置において、ユーザーが座標入力領域周囲の任意の位置に装着したセンサユニットの位置情報を自動的に得ることができるという優れた効果が得られるようになる。これにより、高精度の入力座標検出が可能となる。更に、これをユーザーの付加的な複数のマークの指示といった操作無しに速やかに実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のセンサユニットを装着した状態における全体構成図である。
【図２】実施形態１の座標算出可能領域の説明図である。
【図３】実施形態１のセンサユニットの発光部及び受光部の構成を示す図である。
【図４】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５】実施形態１のセンサユニット１Ａの発光部から発光した際のセンサユニット１Ｄの受光部で検出した受光量分布を示す図である。
【図６】実施形態１のセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光の位置関係を説明するための図である。
【図７】実施形態１のセンサユニット１Ｄとセンサユニット１Ａ間の発光受光の位置関係を説明するための図である。
【図８】実施形態１のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図９】実施形態１のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図１０】実施形態２のセンサユニットにおける詳細構成、及び受光分布を示す図である。
【図１１】実施形態２のセンサユニットの装着状態における全体構成図である。
【図１２】実施形態３のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図１３】実施形態５のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図１４】従来の光学遮光方式の座標入力装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
＜実施形態１＞
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。
【００１８】
４は指示を行い座標を入力するための、例えば、矩形状の座標入力領域であり、後述のセンサユニット１Ａ〜１Ｄにより検出される領域である。座標入力領域４は、座標入力領域４を含む平板（不図示）により構成される。
【００１９】
１Ａ〜１Ｄはそれぞれ対応する、発光部６Ａ〜６Ｄ及び受光部７Ａ〜７Ｄを有するセンサユニットであり、座標入力領域４の周囲の外側のおおよそ四隅近辺の任意の位置にユーザーにより装着される。
【００２０】
座標入力領域４を含む平板が鋼板等の部材で構成されていれば、センサユニット１Ａ〜１Ｄの座標入力領域４周囲への装着時の保持方法は、例えば、マグネットを用いる。しかしながら、保持方法はこれに限定されるものではない。センサユニット１Ａ〜１Ｄは制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂに２箇所ずつそれぞれ接続され、制御信号をそれぞれ制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂから受信する。それと共に、検出した信号をそれぞれ制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂに送信する。
【００２１】
発光部６Ａ〜６Ｄは、図１に示した通り、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれに３個ずつ投光方向に対して垂直且つ座標入力領域４に平行方向に等間隔に並んで配置されている。このセンサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの各３個の発光部は、後述するセンサユニットの位置情報取得モード（第１発光モード）において作動するが、通常の指示座標検出モード（第２発光モード）時には、３個の中心に配置された発光部のみ作動する。この２つの発光モード形態に関しての詳細は後述する。
【００２２】
３Ａ、３Ｂ及び５Ａ〜５Ｄは、再帰反射部材であって、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、通常の指示座標検出モード時には、センサユニット１Ａ〜１Ｄの受光部７Ａ〜７Ｄ（集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成される）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、２Ｂに送信される。
【００２３】
実施形態１において、再帰反射部材は、座標入力領域４の対向する２辺に構成されており、それぞれ３個の再帰反射部材３Ａ、５Ａ、５Ｂ及び再帰反射部材３Ｂ、５Ｃ、５Ｄに分割される。再帰反射部材が分割された分割部分である楕円点線領域８Ａ〜８Ｄは対向するセンサユニット１Ａ〜１Ｄから見て、再帰反射面の隙間が生じないように図示が如く重なる部分を示す。つまり、センサユニット１Ｃもしくは１Ｄから見て、再帰反射光が連続して得られるように、楕円点線領域８Ｂ、８Ａで重なっている。楕円点線領域８Ｄ、８Ｃに関しても同様である。
【００２４】
そして、再帰反射部材３Ａ、３Ｂはセンサバー筐体１０Ａ、１０Ｂに取り付けられ、近傍の第１の再帰反射部材５Ａ〜５Ｄはセンサユニット１Ａ〜１Ｄに搭載されている。通常の指示座標検出モード時には、センサユニット１Ａ、１Ｂは、２辺における再帰反射部材のうち一方の再帰反射部材３Ｂ、５Ｃ及び５Ｄに対して投光した光を受光する。同様に、センサユニット１Ｃ、１Ｄは、もう一方である再帰反射部材３Ａ、５Ａ及び５Ｂに対して投光した光を受光する。
【００２５】
このように、再帰反射部材は、座標入力領域の周囲の外側の四隅の任意の位置に配置された４個のセンサユニット１Ａ〜１Ｄで形成される方形の２組の対向した辺、及びセンサユニット１Ａ〜１Ｄの位置に配置される。
【００２６】
尚、以下の説明では、複数のセンサユニット１Ａ〜１Ｄを総称する場合には、センサユニット１と示し、同様に、複数の発光部６Ａ〜６Ｄ及び受光部７Ａ〜７Ｄについても、それぞれ発光部６及び受光部７と示す場合がある。また、同様に、再帰反射部材３Ａ、３Ｂ、及び再帰反射部材５Ａ〜５Ｄについても、それぞれ再帰反射部材３及び再帰反射部材５と示す場合がある。更に、同様に、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂについても、制御・演算ユニット２と示す場合がある。
【００２７】
実施形態１において、センサユニット１Ａ及び１Ｂはセンサバー筐体１０Ａに、センサユニット１Ｃ及び１Ｄはセンサバー筐体１０Ｂにそれぞれ連結して装着されている。しかし、このセンサユニット１Ａ〜１Ｄとセンサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂが、予め一体的に組みつけられている場合には、センサユニット１Ａ、１Ｂ及びセンサユニット１Ｃ、１Ｄ間の位置関係は高精度で既定値の値となる。しかし、センサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂが長尺なため、例えば、折畳式、或いは、伸縮式にする場合には、センサユニット１Ａ、１Ｂ及びセンサユニット１Ｃ、１Ｄ間の位置関係は低精度な概略値となり、更には未知の値となる可能性が高い。
【００２８】
座標入力領域４を構成する座標入力面をＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置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入力装置として、利用可能となっている。
【００２９】
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、発光部６Ａ〜６Ｄ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。
【００３０】
制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂは双方に通信する通信部を有し、制御・演算ユニット２Ａ、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、その遮光範囲内での検出点を特定してそれぞれに対応する角度を算出する。算出された角度及び、後述する算出されたセンサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、位置関係等から、座標入力領域４の座標位置を算出し、ＰＣ等の情報処理装置に、ＵＳＢ等の通信インタフェースを経由して座標値を出力する。
【００３１】
また、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂは双方に、後述するセンサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、位置関係等の位置情報を記憶する記憶ユニットを有し、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂそれぞれの通信部を介して、互いに必要な位置情報を相互に送受信することが可能である。
【００３２】
このようにして、指等の指示具によって、表示画面上に線を描画したり、アイコンの操作をする等、情報処理装置の操作が可能になる。
【００３３】
図２は、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせで座標算出可能な座標入力領域４の座標検出範囲を示している。
【００３４】
図２に示すように、センサユニット１Ａ〜１Ｄの投光及び再帰反射光の受光範囲が重複する領域が座標算出可能な領域となる。従って、センサユニット１Ｂ及び１Ｄで座標算出可能な範囲は、図２（ａ）の斜線の範囲９１である。同様に、センサユニット１Ｃ及び１Ｄで座標算出可能な範囲は、図２（ｂ）の斜線の範囲９２、センサユニット１Ａ及び１Ｃで座標算出可能な範囲は、図２（ｃ）の斜線の範囲９３である。そして、センサユニット１Ａ及び１Ｂで座標算出可能な範囲は、図２（ｄ）の斜線の範囲９４となる。
【００３５】
センサユニット１Ａ〜１Ｄはそれぞれ、発光部６Ａ〜６Ｄと受光部７Ａ〜７Ｄから構成される。
【００３６】
図３（ａ）は、センサユニット１の発光部６を示している。図３（ａ）において、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、再帰反射部材３、５に向けて所定範囲に光を投光する。更に詳しくは、センサユニット１中の発光部６を構成する投光レンズ１０２はコリメータレンズとなっており、座標入力領域４の面に対して垂直方向には光線が広がらずに座標入力領域４の面に略平行に投光されるようになっている。
【００３７】
そして、通常の指示座標検出モード時には、発光部６より投光された赤外光は、再帰反射部材３、５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７によって、その反射光を検出する。センサユニット１の位置情報取得モードの場合には、発光部６より投光された赤外光は、対向するセンサユニット１Ａ〜１Ｄの受光部７によってその直接光を検出する。
【００３８】
図３（ｂ）において、受光部７は、１次元の主に赤外域に受光感度のあるラインＣＣＤ１０３、集光光学系の受光用レンズ１０４、入射光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。通常の指示座標検出モード時には、再帰反射部材３、５によって反射された光が赤外フィルター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、結像される。一方、センサユニット１の位置情報取得モード時には、直接光が、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、結像される。
【００３９】
図４は実施形態１の発光部６と受光部７より構成されるセンサユニット１における詳細構成を示す図である。図４（ａ）がセンサユニット１の投受光光軸方向からの正面図であり、図４（ｂ）がその断面図である。
【００４０】
図４における符号で、図３の符号と一致する部品は同一部品であり、その他、１０７は上フード部材、１０８は下フード部材である。上フード部材１０７と下フード部材１０８により、赤外フィルター１０６、受光用レンズ１０４が位置決めされ、両者で形成される隙間より光束が入射する。
【００４１】
ここで、実施形態１の場合、発光部６と受光部７は、座標入力面である座標入力領域４の垂直方向に重ねた配置構成となっている。第１の再帰反射部材５は、発光部６と受光部７との間に配置され、上フード部材１０７上部に取り付けられている。
【００４２】
図４（ａ）及び（ｂ）では、図１のセンサユニット１Ａの構成を示しているが、センサユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。図４（ｂ）からわかるように、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３は、投光方向に対して垂直方向且つ座標入力面に対して平行方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されている。中心に配置された発光部６Ａ−２の発光部である赤外ＬＥＤ１０１の位置は、図４（ａ）の補助線Ｓ１及び図４（ｂ）の補助線Ｓ２でわかる通り、受光部７Ａの基準位置である絞り１０５の位置と座標入力領域４に平行な平面座標系において同一位置に配置される。
【００４３】
通常の指示座標検出モード時の発光モード形態としては、中心に配置された発光部６Ａ−２のみが発光し、その両脇に配置された発光部６Ａ−１、６Ａ−３は発光しないように制御される。この制御は、制御・演算ユニット２Ａによりなされる。この発光部６Ａ−２からの光は、投光レンズ１０２により、座標入力面に略平行に制限された光束として、再帰反射部材３及び５に対して光が投光されるように構成されている。
【００４４】
また、発光部６により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に所定角度方向に投光されている光は、再帰反射部材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１０６、絞り１０５、受光用レンズ１０４を経て、ラインＣＣＤ１０３の検出素子面上に集光、結像することになる。
【００４５】
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。
【００４６】
尚、図４に示す発光部６と受光部７の距離は、発光部６から再帰反射部材３までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離を有していても十分な再帰反射光を受光部７で検出することが可能な構成となっている。
【００４７】
以上説明したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄは、発光部６Ａ〜６Ｄと、各々の発光部６Ａ〜６Ｄで投光された光を各々検出する受光部７Ａ〜７Ｄを有する構成である。
【００４８】
以上は、一部を除き通常の指示座標検出モードを中心とする説明であるが、以後は、センサユニット１の位置情報取得モードを中心とする説明を行う。
【００４９】
センサユニット１の位置情報取得モードの場合には、対向しているセンサユニット１の一方の発光部６から発光し、対向しているセンサユニット１の受光部７でその発光部６からの直接光を受光する。
【００５０】
例えば、センサユニット１Ａ（第１センサユニット）の発光部６Ａで発光した光は、対抗面に配置されたセンサユニット１Ｄ（第２センサユニット）の受光部７Ｄで検出する。ここで、対向位置のセンサユニットとは、座標入力領域４を挟んで略対角線上に配置されたセンサユニット１Ｄのみならず、センサユニット１Ａの発光部６Ａからの投光の受光範囲であるセンサユニット１Ｃ、及び、センサユニット１Ｂも含むものとする。
【００５１】
実施形態１においては、センサユニット１Ａの投光範囲がセンサユニット１Ｃとセンサユニット１Ｄの受光範囲となる場合に関して説明を行う。以下の説明では、センサユニット１Ｄでの受光に関して幾何学的な位置算出アルゴリズムに関する説明を行うが、センサユニット１Ｃに関しても同様である。また、実施形態１では説明を行わないが、センサユニット１Ａの発光部６Ａの投光範囲を広げ、更にセンサユニット１Ｂでセンサユニット１Ａからの直接光を受光する構成としても良い。また、以下のセンサユニット１Ａの投光に関する説明は、センサユニット１Ｂ〜１Ｄの投光に関しても同様である。
【００５２】
センサユニット１の位置情報取得モードの場合の発光モード形態に関し説明を行う。
【００５３】
センサユニット１Ａの発光部６Ａから投光する場合には、センサユニット１Ａ自体の受光部７Ａは、発光部６Ａからの再帰反射光を検出しないように、シャッター等を閉じて非検出の制御を行う。また、再帰反射光の検出の場合と異なり、発光部６Ａからの直接光を受光する際には、受光部７ＤのラインＣＣＤ１０３の受光飽和規格を超えないように、発光部６Ａの投光量を十分に抑制制御する必要がある。具体的には、センサユニット１Ａの位置情報取得モードの場合、発光部６Ａの赤外ＬＥＤ１０１の駆動電流のピーク電流、或いは、電流パルス幅、或いは両方を制御して、投光量を抑制する。この制御は制御・演算ユニット２Ａによりなされる。
【００５４】
このセンサユニット１の位置情報取得モードの場合、センサユニット１Ａの発光部６Ａは、中心の発光部６Ａ−２のみならず、その両脇に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置された発光部６Ａ−１、６Ａ−３を加えた３個の発光部６Ａで同時発光を行う。この制御も制御・演算ユニット２Ａによりなされる。
【００５５】
センサユニット１Ａの発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３から発光した際のセンサユニット１Ｄの受光部７ＤのラインＣＣＤ１０３による受光量分布を図５に示す。発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３それぞれの発光に対応した受光分布が得られ、制御・演算ユニット２で処理することによりそれぞれのピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３が検出される。更に、このピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度を算出することができる。
【００５６】
図６にこのセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光の位置関係を簡略化して示す。図中、Ａ１〜Ａ３は、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３の配置された位置を示す。Ａ１、Ａ２間距離、Ａ２、Ａ３間距離をａとする。同様に、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄの位置をＤ２で示す。前述の様に、センサユニット１Ｄの中央に配置された発光部６Ｄ−２と受光部７Ｄの位置は同位置である。もちろん、中央に配置された発光部６Ｄ−２と受光部７Ｄの位置関係が既知であれば、演算は若干複雑になるが、必ずしも同位置である必要は無い。
【００５７】
ここで、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の直接光受光により得られる情報によって、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の距離を算出する方法について説明する。
【００５８】
今、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄで、図５のようなピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度が算出されたとする。ここで、その角度を∠A1D2A2＝α、∠A3D2A2＝βとすると、幾何学の余弦定理により以下の関係が成り立つ。
【００５９】
cosα＝(A1D22 + A2D22 ‐ A1A22 )/ 2・ A1D2 ・ A2D2 （式１）
cosβ＝(A3D22 + A2D22 ‐ A2A32 )/ 2・ A3D2 ・ A2D2 （式２）
また、幾何学の中線定理より、
A1D22 + A3D22 ＝ 2 （ A1A22 + A2D22 ） （式３）
が成り立つ。
【００６０】
ここで、前述の通り
A1A2 ＝ A2A3 ＝ a（発光部等間隔配置）
であるから、式１〜式３とセンサユニット１Ｄの受光部７Ｄでの測定値α、βより、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の距離、A1D2、A2D2、A3D2が算出される。これらの演算処理は、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂにより行う。ここでは、センサユニット１Ａと１Ｄとの位置関係に係わる情報として、センサユニット１Ａと１Ｄとの距離にかかわる情報A1D2、A2D2、A3D2を算出する方法を用いて説明している。
【００６１】
しかし、この方法以外に、センサユニット１Ａ〜１Ｄを含む座標系を設定し、算出しても良い。つまり、センサユニット１Ａの発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄの位置をそれぞれ（ＸA1、ＹA1）、（ＸA2、ＹA2）、（ＸA3、ＹA3）、（ＸD2、ＹD2）として、それぞれの座標を算出しても良い。
【００６２】
次のタイミングで、このセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光を図６の場合と逆にして行う。つまり、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−１、６Ｄ−２、６Ｄ−３から発光した直接光をセンサユニット１Ａの受光部７Ａで受光する。これを図７に示す。図中、Ｄ１〜Ｄ３は、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−１、６Ｄ−２、６Ｄ−３の配置された位置を示す。センサユニット１Ａの場合と同様に、Ｄ１、Ｄ２間距離、Ｄ２、Ｄ３間距離はａで等間隔に配置されている。同様に、センサユニット１Ａの受光部７Ａの位置をＡ２で示す。これは、前述の様に、センサユニット１Ａの中央に配置された発光部６Ａ−２と受光部７Ａの位置は同位置であることによる。ここで、図６の場合と同様に、センサユニット１Ｄからの発光に対する、センサユニット１Ａの受光部７Ａでの直接光受光により、１Ａの受光部７Ａで得られるピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度が算出される。その角度を∠D1A2D2＝γ、∠D3A2D2＝δとする。
【００６３】
以下は、センサユニット１Ａの場合と同様にして、センサユニット１Ｄ−センサユニット１Ａ間距離D2A2、D1A2、D3A2が算出される。
【００６４】
以上で、センサユニット中心間の距離は、図６で説明したA2D2と、図７のD2A2の２通り算出されるので、この平均値を採用することにより、より算出距離精度を高めることができる。
【００６５】
更に、前述の様に、センサユニットの中心から一定距離ａ離れた両側の発光源（発光部６Ａ−１及び６Ａ−３）までの距離A1D2、A3D2、D1A2、D3A2が算出されている。この位置情報により、三角形の３辺既知により、各センサユニットのセンサユニット中心間を結ぶ線分に対する傾斜角度が算出される。
【００６６】
以上と同様のセンサユニットの各受発光中心ポイント間の距離の算出を、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行う。これにより、まず、図８に示す様に、各センサユニットの中心点基準位置であるＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２間距離が襷がけ状態で得られ、各センサユニット間の位置関係が一意的に定まる。もちろん、更に、前述の様に、センサユニットの視野角を広げた構成とすれば、センサユニット１Ａと１Ｂ間、１Ｃと１Ｄ間で投受光を行い、各受発光中心ポイント間の距離の算出を行ってもよい。その場合、更に、各センサユニット間の位置関係が高精度に算出される。
【００６７】
更に、図９に示す様に、センサユニットの中心から一定距離ａ離れた両側の発光源との間の距離の算出を、センサユニット１Ａと１Ｄ間の場合と同様に、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行う。この距離情報により、センサユニットの中心から一定距離離れた両側の発光源までの距離が算出されるので、各センサユニットのセンサユニット中心間を結ぶ線分に対する傾斜角度が算出される。
【００６８】
再帰反射光と直接光とが混在することによる直接光に対応するピーク画素の検出精度低下を避けるために以上のセンサユニット１Ａ〜１Ｄまでの発光及びそれに対応する受光のタイミングに関しては、センサ配置の組によりずらすように制御を行う。つまり、センサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂそれぞれに装着されるセンサユニット１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ、１Ｄの組ごとに交互に発光、及び、それに対応する受光を行う。
【００６９】
つまり、図１のセンサユニット１及びセンサバー筐体１０の組み合わせの場合には、センサユニット１Ａと１Ｂが発光する場合には、センサユニット１Ｃと１Ｄは発光しない。センサユニット１Ａと１Ｂの受光部７Ａ及び７Ｂに対しては、前述の通り、再帰反射光を検出しないように、シャッター等を閉じて非検出の制御を行う。センサユニット１Ａと１Ｂの受光部７Ａ及び７Ｂに対しては、再帰反射光を受光しても、それに対するピーク画素の検出処理を行わないようにしてもよい。
【００７０】
次のタイミングで、今度は、センサユニット１Ｃと１Ｄの発光を行い、そのタイミングでは、センサユニット１Ａと１Ｂは発光しない。その後の処理は、同様であるので省略する。
【００７１】
センサユニット１の位置情報取得モードで、各センサユニット１Ａ〜１Ｄ間の受発光動作、及びその受光角度情報に基づく各センサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、傾斜角度の算出結果を基に、以後の通常の指示座標検出モードで指示位置の座標の算出を行う。この指示位置の座標の算出アルゴリズムに関しては、従来の技術における指示位置算出アルゴリズムによるものとする。
【００７２】
以上説明したように、実施形態１によれば、ユーザーによって任意の位置に配置されたセンサユニット１Ａ〜１Ｄの位置及び傾きを、特段のユーザー操作を伴わず算出できる。従って、各センサユニット１がセンサバー筐体１０に装着された形態でも実質的に独立な座標入力面への着脱可能パーツとしてコンパクトな製品形態をとることが可能になる。
【００７３】
つまり、センサユニット１の位置関係をセンサバー筐体１０の取り付け精度に依存する必要性が無いため、センサバー筐体自体に折畳み等の収納機構を設ける自由度が増加する。センサユニット１をユーザーがセンサ間距離等の制限も無く未知の任意の位置に装着してもその後の本発明のセンサ位置自動検知により、その取得したセンサ位置情報に基づき正確な指示位置検出が可能となり、ユーザーの利便性が向上する。
【００７４】
実施形態１では、光学遮光方式を前提として、かつ、２つのセンサユニット１がセンサバー筐体１０により連結された構成に関して説明している。しかしながら、実施形態１は、このようなセンサバー筐体の形態に限定されるものではない。つまり、センサユニット１がそれぞれ完全に物理的に独立の形態として構成されても良い。センサユニット１を独立の形態とした場合、センサユニット１Ａと１Ｂ間、センサユニット１Ｃと１Ｄ間に再帰反射部材３のユニットを再帰反射部材ユニットとして独立に配置してもよい。
【００７５】
この再帰反射部材ユニットは、再帰反射部材３の光学特性により、多少の傾きに対しては、再帰反射特性は維持される。従って、センサユニット１に要求される設置の位置精度に比べて、再帰反射部材３のユニットの設置に位置精度は要求されない。この場合にも、実施形態１によれば、センサユニット１自体の位置は正確に算出されるので、それを基にしたその後の指示位置座標を高精度検出することができる。
【００７６】
実施形態１においては、遮光光学方式を前提として説明を行っているが、例えば、センサユニット１の受光部７をカメラとすることにより、カメラ方式として再帰反射部材３を不要とする構成としてもよい。このカメラ方式の場合には、センサユニット１の独立形態によるコンパクト性、収納容易性の特徴がより生かされる。
【００７７】
以上より、センサユニット１自体がユーザーにより任意の位置に配置された場合でも、そのセンサユニット１の位置関係を正確に把握できるので、その状況に基づく指示位置の高精度な座標検出が実現できる。従来、センサユニット位置の予め定められた位置に正確に装着された構成が前提の装置では、そのセンサユニットの高精度な配置のために大型化、重量化を招いていたが、本発明により、センサユニットのみの最小限での単位での装置構成が可能になる。従って、装置の軽量化、可搬性が向上するのみでなく、座標入力領域のサイズの柔軟性も同時に向上させることができ、用途の拡大に資することができる。
【００７８】
＜実施形態２＞
実施形態１に於いては、センサユニット１の発光部６として、図４に示したような赤外ＬＥＤ１０１と、投光レンズ１０２により構成される点光源を複数（３個以上）用いる構成を示している。もちろん、この点光源を複数用いる構成は、前述の様に、センサユニットの位置情報取得モードのためのものとなっている。通常の指示座標検出モードの際には、中央に配置された一つの点光源のみを発光させることで、指示座標検出を達成できるものである。しかしながら、この構成では、再帰反射部材を挟んで発光部と受光部を配置するため、センサユニットの厚みがある程度必要とされる。
【００７９】
そこで、実施形態２では、実施形態１の点光源（点発光）を複数用いる構成を通常の指示座標検出モードでも使用することにより、センサユニットでの再帰反射部材を不要とし、薄型を図る構成について説明する。実施形態２では、図１０に示す面状発光部を用いる。
【００８０】
図１０（ａ）に示す様に、実施形態１に於いては再帰反射部材５が配置されている位置に面発光部１１が設置される。この面発光部１１は、実施形態１と同様に、赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２に加え、投光側に光を拡散部としての拡散板２０１を配置する構成である。面発光部１１の赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２は、図１０（ｂ）に示す様に、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３として、３個投光方向に対して垂直方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されている。中心に配置された発光部６Ａ−２の赤外ＬＥＤ１０１の位置は、図４（ａ）のＳ１及び図４（ｂ）のＳ２で示されるように、受光部７Ａの基準位置である絞り１０５の位置と座標入力領域４に平行な平面座標系において同一位置に配置されている。これは、実施形態１と同様である。
【００８１】
拡散板２０１は、この赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの座標入力面に対して水平方向の投光範囲をカバーする、つまり、直接光が出ないように十分に幅を持って配置される。あるいは、フード状に囲い込み投光開口部は拡散板２０１のみという構成としても良い。この拡散板２０１は、赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの光線が十分に拡散され、且つ、投光量が十分となる様に曇価（ヘイズ）が設定される。同時に、点状発光部である赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの光源の輪郭が光量分布的に十分に平準化され、拡散板２０１からの投光が十分に均一化されるような距離に、拡散板２０１を配置する。
【００８２】
そして、拡散板２０１の拡散面において、その面が無数の点光源が連続的に座標入力面に平行方向に続いている面発光光源として機能するように、センサユニット１を構成する。このように拡散板２０１を配置して面発光を実現するセンサユニット１を構成する場合、対向するセンサユニット１の受光部７での受光分布は、図１０（ｄ）に示されるように、連続的で均一的な分布となる。また、この拡散板２０１を経て光量散乱により光量が減衰するので、モード切替により、その分発光量を増加する必要があり、赤外ＬＥＤ１０１に対する駆動電流の調整制御を制御・演算ユニット２で行う。
【００８３】
この拡散板２０１を含むセンサユニットの面発光部１１の投射範囲は、図１１に示す様に、実施形態１の場合と同様に、楕円点線領域８で再帰反射部材３と対向するセンサユニット１の受光範囲で重なっている。図１０（ａ）、（ｂ）に示す実施形態２におけるセンサユニット１Ａにおいて、絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２よりなる発光部６Ａ−４が配置される。これは、通常の指示座標検出モード時のみにこの発光部６Ａ−４から投光し、図１１の再帰反射部材３Ｂで再帰反射した反射光を、受光部７Ａで受光するため構成である。つまり、従来の遮光方式と同様の作用を目的とする構成要素である。図１１の再帰反射部材３Ａに対して投光する発光部は、対向するセンサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−４（不図示）である。この発光部６Ｄ−４も発光部６Ａ−４と同様にセンサユニット１Ｄの絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに配置されている。そして、図１１の再帰反射部材３Ａで再帰反射した反射光を、受光部７Ｄで受光することはセンサユニット１Ａの場合と同様である。センサユニット１Ｂ、Ｃに関しても同様である。
【００８４】
実施形態２におけるセンサユニットの構成は、センサユニットの位置情報取得モードの場合には、図１０（ｃ）に示す様に、拡散板２０１をスライド等して投光路から外し、実施形態１と同様にして、センサユニット１Ａ〜１Ｄ間で相互に直接光の投受光を行う。今、拡散板２０１をスライド等と記載したのは、センサユニットの位置情報取得モードでは拡散板２０１を外す構成とする際の一つの例を示したに過ぎず、他の手段により拡散板２０１、更には、拡散効果を制御して良いことはいうまでも無い。そして、図１０の受光分布（ｅ）を基に角度検出を行い、前述の通りセンサ位置、傾きを算出する。
【００８５】
一方、通常の指示座標検出モード時には、図１０（ｃ）に示す様に拡散板２０１をスライド等して投光路内に入るように設定して拡散光を面状に発光させる。この指示座標検出モードでは、センサユニット１の面発光部１１の範囲では、受光分布が図１０（ｄ）の様に周囲方向に連続的な面発光分布となり、図１１の楕円点線領域８Ａ〜８Ｄの部分で光量分布的に連続となって再帰反射部材３の再帰反射光分布に繋がる。再帰反射部材３の再帰反射光に係わり投光を行うのは、前述の通り、センサユニット１の絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに配置された発光部６Ａ−４〜Ｄ−４である。
【００８６】
以上は、センサユニット１Ａに関して説明を行っているが、センサユニット１Ｂ〜１Ｄに関しても同様である。
【００８７】
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、センサユニットの複数の光源の一部を再帰反射部材と同様の機能を果たすように面状発光する構成とする。これにより、光源としての機能と再帰反射の機能を兼ね備えることができ、結果的に、センサユニットを薄型にすることができる。
【００８８】
＜実施形態３＞
実施形態２においては、面発光部１１の拡散板２０１を、発光モードに応じて着脱する構成を示しているが、実施形態３として、拡散板２０１の着脱を行わない構成を図１２に示す。ここでは、実施形態２のセンサユニットの構成の発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３に加え、更にその間に発光部６Ａ−５、６Ａ−６を配置する構成としている。発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３として、３個投光方向に対して垂直方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されているのは、実施形態２と同様である。また、発光部６Ａ−２の受光部７Ａとの位置関係も同様である。
【００８９】
拡散板２０１は、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全ての投光範囲をカバーする、つまり、直接光が出ない様に十分に幅をもって配置される。拡散板２０１の拡散度も実施形態２と同様である。通常の指示座標検出モード時には、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全てを点灯させる。この制御は制御・演算ユニット２によりなされる。発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全点灯の場合、受光分布が、図１０（ｄ）の様に周囲方向に連続的な面発光分布となる様に、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６それぞれの配置、拡散板２０１の拡散度、発光部６と拡散板２０１との距離が設定される。以下の通常の指示座標検出モード時の作用は、実施形態２と同様である。
【００９０】
センサユニット１Ａの位置情報取得モードの場合には、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６の内、発光部６Ａ−５、６Ａ−６は非点灯となり、発光部６Ａ−１〜３のみ点灯なるように赤外ＬＥＤ１０１の駆動電流の制御を行う。この制御も制御・演算ユニット２によりなされる。この際、発光部６Ａ−１〜３の間隔は、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全点灯の場合と比べて間隔が開くので、発光部６の光軸サイド方向の投光量低下の影響が現れる。
【００９１】
従って、この投光を受光する受光部７での受光量分布は横軸の画素数の間隔は増えるが、光量分布の状況としてはやはり前述の図１０（ｅ）の様にピークが出現した状態となる。この受光量分布のピークからそれに対応する角度を検出し、センサユニット１の位置検出情報を算出するアルゴリズムは、実施形態２と同様である。
【００９２】
以上説明したように、実施形態３によれば、拡散板２０１に対して特段の物理的着脱作用を伴うことなく、電気的な制御のみでセンサユニットの位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードで面発光部１１からの投光分布を変化させることができる。従って、着脱式のセンサユニットをユーザーが任意の位置に配置した場合に、速やかにセンサユニットの位置算出とそれに引き続き通常の指示位置座標検出を行うことができる。
【００９３】
尚、実施形態３では、発光部６を各センサユニット１Ａ〜１Ｄに５個配置する構成を示しているが、発光部６の個数はこれに限定されることなく、これ以上の個数で構成し、発光モードによる点灯／非点灯の制御を実現しても良い。
【００９４】
＜実施形態４＞
上述の各実施形態では、センサユニット１の位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードに関してそれぞれの発光モード形態に係わる本発明の構成要素の意味、及び、その作用に関する説明している。この発光モードの切替は、センサユニット１に、モード切替選択部を設け、ユーザーが必要に応じて任意に切り替えても良いし、状況に応じて自動的に切り替わるモード自動切替部を設けても良い。
【００９５】
また、センサユニット１を座標入力領域４の属する平面へ装着した後に電源投入した際に、センサユニット１の位置情報取得モードになるように予め設定されていてもよい。その際、センサユニット１の位置情報を取得したタイミングで自動的に通常の指示座標検出モードに切り替わっても良いし、その旨を報知する構成を設けても良い。
【００９６】
上記各実施形態において、センサユニット１の位置情報取得を可能とする条件として、センサユニット１内の発光部６は、受光部７に対して相対的に既知の位置に配置されることが必須構成であると説明している。同時に、通常の指示座標検出において、より精度の良い座標検出を行うために、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致していることが求められる。
【００９７】
従って、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致していれば、センサユニット１の位置情報取得のためのセンサユニットの構成条件を満たしていることになる。つまり、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致する構成にすることにより、センサユニット１の位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードいずれでもそれぞれの発光モードに於いて十分の機能を果たすことができる。
【００９８】
センサユニット１の位置情報取得には、誤検出を避けるため、座標指示が行われていない状態であることが条件となる。従って、センサユニット１の位置情報取得モードの状態に於いては、指示を行わないよう警告表示を行う表示部を設けても良い。更には、使用後一定時間後には、何らかの不可抗力によりセンサユニット１の装着位置がずれてしまうことも想定される。その場合にも、再度、本発明のセンサユニット１の位置情報取得を行えば、センサユニットのずれによる問題は解決される。従って、一定時間指示が行われていないことを検出する検出部を設け、一定時間指示が行われていないことを検出した場合、自動的にセンサユニット１の位置情報取得モードに移行する構成としても良い。
【００９９】
以上説明したように、実施形態４によれば、装着後のセンサ位置のずれに対しても速やかに補正をすることができる。
【０１００】
＜実施形態５＞
上述の各実施形態では、センサユニット１の位置情報取得のための構成として発光部を複数配置する構成を示している。実施形態５として、発光部６は単数（１個）とし、受光部７を複数（２個以上）設ける構成としても良い。この構成を、図６の場合と同様に簡略化して図１３に示す。実施形態１の図６の場合と投光側と受光側が異なるが基本的な考え方は同様である。但し、受光部を複数設ける場合には、受光部７は各センサユニット１Ａ〜１Ｄに最低２つ設ければ足りる。これは、以下の幾何学的な理論による。
【０１０１】
もちろん、この受光部７は、発光部６との位置関係が既知である必要があるが、更に望ましくは、２つの受光部７の中点に平面上の位置関係で発光部６が配置されることが、算出式が簡略化され望ましい。今、図１３に示されるように、センサユニット１Ａにおいて、受光部７Ａが距離２ａを隔てて配置され、その位置をそれぞれＡ１、Ａ３とする。さらに、２つの受光部７Ａの中間位置に発光部６Ａが配置されその位置をＡ２とする。更に、投光側の対向するセンサユニット１Ｄも１Ａと同様な位置関係で構成されており、対応する発光部６Ｄの位置をＤ２とする。
【０１０２】
不図示であるが、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄからの投光に対し、対向するセンサユニット１Ａの２つの受光部７Ａで検出される受光分布でピーク画素を検出する。そして、それをもとに以下の角度がそれぞれ算出される。そのＡ１とＡ３の位置に配置された受光部７Ａのそれぞれの受光分布から算出される角度は、それぞれ∠A3A1D2＝α、∠A1A3D2＝βである。幾何学の定理により以下の関係が成り立つ。
【０１０３】
正弦定理より
A1D2／sinβ ＝ A3D2／sinα ＝ 2a／sin （π−α−β）
実測値α、β及び既知aより
上記関係式を算出することにより、A1D2、A3D2が算出され、更に、この二つの値と既知の値からセンサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離A2D2が算出される。
【０１０４】
更に、実施形態１と同様に、このセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光に於いて、図１３の場合と逆に、次のタイミングで、センサユニット１ＡのＡ２に位置する発光部６Ａ−２から発光し、センサユニット１Ｄの２つの受光部７で検出を行う。図１３の場合と同様に、センサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離が算出され、ここで得られる複数の値を平均することにより、センサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離精度がより高まる。
【０１０５】
更に、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行い、各センサユニット間距離が襷がけ状態で得られ、更に傾きが算出される原理は、実施形態１と同様である。
【０１０６】
このセンサユニット１に受光部７を２つ設ける構成は、指示座標検出用の発光部６を更に２つの受光部７の真上に設ける（不図示）必要はあるが、複数座標同時入力を実現するための先行技術における複眼センサユニット構成と組み合わせることができる。更には、この複眼センサユニット構成に実施形態５と実施形態１の算出アルゴリズムを組み合わせることにより、一つのセンサユニット間距離算出に於いて、常に複数の算出値が得られ、それを平均することにより、より距離の精度を高めることができる。
【０１０７】
以上説明したように、実施形態５によれば、発光部と受光部との数の関係が、実施形態１と逆の場合であっても、実施形態１と同等の効果を得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の入力や選択をするために指等の指示具によって座標入力面に入力された座標位置を光学的に検出する座標入力装置に関するものである。特に、着脱可能で、可搬性を有する座標入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の座標入力装置として、各種方式の座標入力装置（タッチパネルやデジタイザ）が提案、または製品化されている。例えば、特殊な器具等を用いずに、指で画面上をタッチすることで、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の操作を簡単に行うことがきるタッチパネル等が広く用いられている。
【０００３】
その方式としては、抵抗膜を用いたもの、または、超音波を用いたもの等、種々のものがある。光を用いたものとして、座標入力面外側に再帰性反射部材を設け、発光部からの光を再帰反射部材で反射し、その光量分布を受光部により検出することにより、座標入力領域内の指等の指示具（遮蔽物）で遮光された遮光領域の方向を検出する。そして、遮光位置、つまり、座標入力位置の座標を決定する光学式遮光方式座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の構成を一般化した例として、図１４の構成を示す。図１４は、座標入力面の両端に配置されたセンサユニット９０１と、座標を入力する際に使用する座標入力面９０２と、座標入力面９０２の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する再帰反射部材９０３とを有している。
【０００５】
センサユニット９０１は、発光部及び受光部（不図示）を有している。発光部は、座標入力面９０２にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、再帰反射部材９０３で反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置は、２つのセンサユニット９０１でそれぞれ検知された光の遮蔽角度θＬ、θＲとセンサユニット９０１間の距離に基づいて、座標入力面９０２に入力された座標の位置９０４を算出することができる。
【０００６】
これらの光学式遮光方式座標入力装置において、正確な座標入力位置を算出するためには、受光部を備えるセンサユニット９０１が予め定められた位置に配置されていることが必要である。しかし、実際にこのセンサユニット９０１を正確に配置するためにも精度上の限界があり、また、取り付け後にずれることも考えられた。このセンサユニット９０１の位置ずれに対する補正方法として、特許文献２で示す様に、座標入力領域の予め定められた既定の複数の位置に入力を行う基準点設定、所謂、キャリブレーションを行う技術が開示されている。
【０００７】
また、一旦既定の位置に配置されたセンサユニット間で、他方のセンサユニットの発光を一方のセンサユニットで受光し、それをもとに、受光側のセンサユニットのずれを検出する技術が特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許ＵＳＰ４５０７５５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６５４１７号公報
【特許文献３】特登録３９６４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の先行技術に於いては、基準点設定を行う方法は、ユーザーに複数点を指示させるという付加的な操作をさせる必要があり、操作性に問題がある。また、特許文献３の技術に於いては、最初に既定の位置に２つのセンサユニットを配置した場合のずれを検出することができるのみである。つまり、センサユニットをユーザーが任意の位置に配置する場合にはそのセンサユニットの位置を求めることはできない。
【００１０】
一方、オフィスや教育現場では、移動先で大画面の電子ホワイトボードとして使用したり、既存の黒板やホワイトボードに装着したり、大画面ディスプレイに装着して座標入力を行う用途も考えられる。つまり、ユーザーはセンサユニット部とその付属部分のみを収納して運搬し、所定の使用領域の平面に対してそのセンサユニット等を装着する用途である。その際の装置形態は、可搬性、更に、着脱容易性を有する構成となる。その場合、ユーザーは、座標入力領域の周囲に一定以上の精度を持って正確にセンサユニットを配置することは困難である。つまり、従来型の予め定められた位置にセンサユニットを固定して配置する装置形態では生じない特有の課題が存在する。
【００１１】
着脱性、可搬性、コンパクト性を有する座標入力装置においては、ユーザーが任意の位置に装着したセンサユニットの位置の座標情報を最初に取得することが必要となる。
【００１２】
特許文献３の技術は、既知・規定の距離及び位置に、最初にセンサを配置しておくことが前提で、初期状態との差分を補正量として検知するものである。従って、その構成では、任意の位置にセンサユニットを配置した場合の位置、向きを算出することはできない。また、特許文献２の技術では、入力領域の基準マークといった、センサユニット以外の場所の構成要素が必要となり、更に、ユーザーによる付加的な操作が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、
座標入力領域に向けて発光する発光部と、座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化を検出する受光部とにより構成されるセンサユニットを用いて、指示の位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の周囲の任意の位置に複数配置された前記センサユニットの内、第１センサユニットの前記発光部からの発光によって、前記第１センサユニットとは異なる第２センサユニットの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する算出手段と、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する演算手段とを備え、
前記複数のセンサユニットそれぞれの前記発光部は、前記受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、着脱式のセンサユニットを備える座標入力装置において、ユーザーが座標入力領域周囲の任意の位置に装着したセンサユニットの位置情報を自動的に得ることができるという優れた効果が得られるようになる。これにより、高精度の入力座標検出が可能となる。更に、これをユーザーの付加的な複数のマークの指示といった操作無しに速やかに実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のセンサユニットを装着した状態における全体構成図である。
【図２】実施形態１の座標算出可能領域の説明図である。
【図３】実施形態１のセンサユニットの発光部及び受光部の構成を示す図である。
【図４】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５】実施形態１のセンサユニット１Ａの発光部から発光した際のセンサユニット１Ｄの受光部で検出した受光量分布を示す図である。
【図６】実施形態１のセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光の位置関係を説明するための図である。
【図７】実施形態１のセンサユニット１Ｄとセンサユニット１Ａ間の発光受光の位置関係を説明するための図である。
【図８】実施形態１のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図９】実施形態１のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図１０】実施形態２のセンサユニットにおける詳細構成、及び受光分布を示す図である。
【図１１】実施形態２のセンサユニットの装着状態における全体構成図である。
【図１２】実施形態３のセンサユニットの詳細構成を示す図である。
【図１３】実施形態５のセンサユニット位置算出の説明図である。
【図１４】従来の光学遮光方式の座標入力装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
＜実施形態１＞
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。
【００１８】
４は指示を行い座標を入力するための、例えば、矩形状の座標入力領域であり、後述のセンサユニット１Ａ〜１Ｄにより検出される領域である。座標入力領域４は、座標入力領域４を含む平板（不図示）により構成される。
【００１９】
１Ａ〜１Ｄはそれぞれ対応する、発光部６Ａ〜６Ｄ及び受光部７Ａ〜７Ｄを有するセンサユニットであり、座標入力領域４の周囲の外側のおおよそ四隅近辺の任意の位置にユーザーにより装着される。
【００２０】
座標入力領域４を含む平板が鋼板等の部材で構成されていれば、センサユニット１Ａ〜１Ｄの座標入力領域４周囲への装着時の保持方法は、例えば、マグネットを用いる。しかしながら、保持方法はこれに限定されるものではない。センサユニット１Ａ〜１Ｄは制御・演算を行う制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂに２箇所ずつそれぞれ接続され、制御信号をそれぞれ制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂから受信する。それと共に、検出した信号をそれぞれ制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂに送信する。
【００２１】
発光部６Ａ〜６Ｄは、図１に示した通り、センサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれに３個ずつ投光方向に対して垂直且つ座標入力領域４に平行方向に等間隔に並んで配置されている。このセンサユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの各３個の発光部は、後述するセンサユニットの位置情報取得モード（第１発光モード）において作動するが、通常の指示座標検出モード（第２発光モード）時には、３個の中心に配置された発光部のみ作動する。この２つの発光モード形態に関しての詳細は後述する。
【００２２】
３Ａ、３Ｂ及び５Ａ〜５Ｄは、再帰反射部材であって、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、通常の指示座標検出モード時には、センサユニット１Ａ〜１Ｄの受光部７Ａ〜７Ｄ（集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成される）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、２Ｂに送信される。
【００２３】
実施形態１において、再帰反射部材は、座標入力領域４の対向する２辺に構成されており、それぞれ３個の再帰反射部材３Ａ、５Ａ、５Ｂ及び再帰反射部材３Ｂ、５Ｃ、５Ｄに分割される。再帰反射部材が分割された分割部分である楕円点線領域８Ａ〜８Ｄは対向するセンサユニット１Ａ〜１Ｄから見て、再帰反射面の隙間が生じないように図示が如く重なる部分を示す。つまり、センサユニット１Ｃもしくは１Ｄから見て、再帰反射光が連続して得られるように、楕円点線領域８Ｂ、８Ａで重なっている。楕円点線領域８Ｄ、８Ｃに関しても同様である。
【００２４】
そして、再帰反射部材３Ａ、３Ｂはセンサバー筐体１０Ａ、１０Ｂに取り付けられ、近傍の第１の再帰反射部材５Ａ〜５Ｄはセンサユニット１Ａ〜１Ｄに搭載されている。通常の指示座標検出モード時には、センサユニット１Ａ、１Ｂは、２辺における再帰反射部材のうち一方の再帰反射部材３Ｂ、５Ｃ及び５Ｄに対して投光した光を受光する。同様に、センサユニット１Ｃ、１Ｄは、もう一方である再帰反射部材３Ａ、５Ａ及び５Ｂに対して投光した光を受光する。
【００２５】
このように、再帰反射部材は、座標入力領域の周囲の外側の四隅の任意の位置に配置された４個のセンサユニット１Ａ〜１Ｄで形成される方形の２組の対向した辺、及びセンサユニット１Ａ〜１Ｄの位置に配置される。
【００２６】
尚、以下の説明では、複数のセンサユニット１Ａ〜１Ｄを総称する場合には、センサユニット１と示し、同様に、複数の発光部６Ａ〜６Ｄ及び受光部７Ａ〜７Ｄについても、それぞれ発光部６及び受光部７と示す場合がある。また、同様に、再帰反射部材３Ａ、３Ｂ、及び再帰反射部材５Ａ〜５Ｄについても、それぞれ再帰反射部材３及び再帰反射部材５と示す場合がある。更に、同様に、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂについても、制御・演算ユニット２と示す場合がある。
【００２７】
実施形態１において、センサユニット１Ａ及び１Ｂはセンサバー筐体１０Ａに、センサユニット１Ｃ及び１Ｄはセンサバー筐体１０Ｂにそれぞれ連結して装着されている。しかし、このセンサユニット１Ａ〜１Ｄとセンサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂが、予め一体的に組みつけられている場合には、センサユニット１Ａ、１Ｂ及びセンサユニット１Ｃ、１Ｄ間の位置関係は高精度で既定値の値となる。しかし、センサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂが長尺なため、例えば、折畳式、或いは、伸縮式にする場合には、センサユニット１Ａ、１Ｂ及びセンサユニット１Ｃ、１Ｄ間の位置関係は低精度な概略値となり、更には未知の値となる可能性が高い。
【００２８】
座標入力領域４を構成する座標入力面をＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネル等の表示装置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入力装置として、利用可能となっている。
【００２９】
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、発光部６Ａ〜６Ｄ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。
【００３０】
制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂは双方に通信する通信部を有し、制御・演算ユニット２Ａ、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、その遮光範囲内での検出点を特定してそれぞれに対応する角度を算出する。算出された角度及び、後述する算出されたセンサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、位置関係等から、座標入力領域４の座標位置を算出し、ＰＣ等の情報処理装置に、ＵＳＢ等の通信インタフェースを経由して座標値を出力する。
【００３１】
また、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂは双方に、後述するセンサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、位置関係等の位置情報を記憶する記憶ユニットを有し、制御・演算ユニット２Ａ、２Ｂそれぞれの通信部を介して、互いに必要な位置情報を相互に送受信することが可能である。
【００３２】
このようにして、指等の指示具によって、表示画面上に線を描画したり、アイコンの操作をする等、情報処理装置の操作が可能になる。
【００３３】
図２は、センサユニット１Ａ〜１Ｄの組み合わせで座標算出可能な座標入力領域４の座標検出範囲を示している。
【００３４】
図２に示すように、センサユニット１Ａ〜１Ｄの投光及び再帰反射光の受光範囲が重複する領域が座標算出可能な領域となる。従って、センサユニット１Ｂ及び１Ｄで座標算出可能な範囲は、図２（ａ）の斜線の範囲９１である。同様に、センサユニット１Ｃ及び１Ｄで座標算出可能な範囲は、図２（ｂ）の斜線の範囲９２、センサユニット１Ａ及び１Ｃで座標算出可能な範囲は、図２（ｃ）の斜線の範囲９３である。そして、センサユニット１Ａ及び１Ｂで座標算出可能な範囲は、図２（ｄ）の斜線の範囲９４となる。
【００３５】
センサユニット１Ａ〜１Ｄはそれぞれ、発光部６Ａ〜６Ｄと受光部７Ａ〜７Ｄから構成される。
【００３６】
図３（ａ）は、センサユニット１の発光部６を示している。図３（ａ）において、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、再帰反射部材３、５に向けて所定範囲に光を投光する。更に詳しくは、センサユニット１中の発光部６を構成する投光レンズ１０２はコリメータレンズとなっており、座標入力領域４の面に対して垂直方向には光線が広がらずに座標入力領域４の面に略平行に投光されるようになっている。
【００３７】
そして、通常の指示座標検出モード時には、発光部６より投光された赤外光は、再帰反射部材３、５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７によって、その反射光を検出する。センサユニット１の位置情報取得モードの場合には、発光部６より投光された赤外光は、対向するセンサユニット１Ａ〜１Ｄの受光部７によってその直接光を検出する。
【００３８】
図３（ｂ）において、受光部７は、１次元の主に赤外域に受光感度のあるラインＣＣＤ１０３、集光光学系の受光用レンズ１０４、入射光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。通常の指示座標検出モード時には、再帰反射部材３、５によって反射された光が赤外フィルター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、結像される。一方、センサユニット１の位置情報取得モード時には、直接光が、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、結像される。
【００３９】
図４は実施形態１の発光部６と受光部７より構成されるセンサユニット１における詳細構成を示す図である。図４（ａ）がセンサユニット１の投受光光軸方向からの正面図であり、図４（ｂ）がその断面図である。
【００４０】
図４における符号で、図３の符号と一致する部品は同一部品であり、その他、１０７は上フード部材、１０８は下フード部材である。上フード部材１０７と下フード部材１０８により、赤外フィルター１０６、受光用レンズ１０４が位置決めされ、両者で形成される隙間より光束が入射する。
【００４１】
ここで、実施形態１の場合、発光部６と受光部７は、座標入力面である座標入力領域４の垂直方向に重ねた配置構成となっている。第１の再帰反射部材５は、発光部６と受光部７との間に配置され、上フード部材１０７上部に取り付けられている。
【００４２】
図４（ａ）及び（ｂ）では、図１のセンサユニット１Ａの構成を示しているが、センサユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。図４（ｂ）からわかるように、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３は、投光方向に対して垂直方向且つ座標入力面に対して平行方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されている。中心に配置された発光部６Ａ−２の発光部である赤外ＬＥＤ１０１の位置は、図４（ａ）の補助線Ｓ１及び図４（ｂ）の補助線Ｓ２でわかる通り、受光部７Ａの基準位置である絞り１０５の位置と座標入力領域４に平行な平面座標系において同一位置に配置される。
【００４３】
通常の指示座標検出モード時の発光モード形態としては、中心に配置された発光部６Ａ−２のみが発光し、その両脇に配置された発光部６Ａ−１、６Ａ−３は発光しないように制御される。この制御は、制御・演算ユニット２Ａによりなされる。この発光部６Ａ−２からの光は、投光レンズ１０２により、座標入力面に略平行に制限された光束として、再帰反射部材３及び５に対して光が投光されるように構成されている。
【００４４】
また、発光部６により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に所定角度方向に投光されている光は、再帰反射部材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１０６、絞り１０５、受光用レンズ１０４を経て、ラインＣＣＤ１０３の検出素子面上に集光、結像することになる。
【００４５】
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。
【００４６】
尚、図４に示す発光部６と受光部７の距離は、発光部６から再帰反射部材３までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離を有していても十分な再帰反射光を受光部７で検出することが可能な構成となっている。
【００４７】
以上説明したように、センサユニット１Ａ〜１Ｄは、発光部６Ａ〜６Ｄと、各々の発光部６Ａ〜６Ｄで投光された光を各々検出する受光部７Ａ〜７Ｄを有する構成である。
【００４８】
以上は、一部を除き通常の指示座標検出モードを中心とする説明であるが、以後は、センサユニット１の位置情報取得モードを中心とする説明を行う。
【００４９】
センサユニット１の位置情報取得モードの場合には、対向しているセンサユニット１の一方の発光部６から発光し、対向しているセンサユニット１の受光部７でその発光部６からの直接光を受光する。
【００５０】
例えば、センサユニット１Ａ（第１センサユニット）の発光部６Ａで発光した光は、対抗面に配置されたセンサユニット１Ｄ（第２センサユニット）の受光部７Ｄで検出する。ここで、対向位置のセンサユニットとは、座標入力領域４を挟んで略対角線上に配置されたセンサユニット１Ｄのみならず、センサユニット１Ａの発光部６Ａからの投光の受光範囲であるセンサユニット１Ｃ、及び、センサユニット１Ｂも含むものとする。
【００５１】
実施形態１においては、センサユニット１Ａの投光範囲がセンサユニット１Ｃとセンサユニット１Ｄの受光範囲となる場合に関して説明を行う。以下の説明では、センサユニット１Ｄでの受光に関して幾何学的な位置算出アルゴリズムに関する説明を行うが、センサユニット１Ｃに関しても同様である。また、実施形態１では説明を行わないが、センサユニット１Ａの発光部６Ａの投光範囲を広げ、更にセンサユニット１Ｂでセンサユニット１Ａからの直接光を受光する構成としても良い。また、以下のセンサユニット１Ａの投光に関する説明は、センサユニット１Ｂ〜１Ｄの投光に関しても同様である。
【００５２】
センサユニット１の位置情報取得モードの場合の発光モード形態に関し説明を行う。
【００５３】
センサユニット１Ａの発光部６Ａから投光する場合には、センサユニット１Ａ自体の受光部７Ａは、発光部６Ａからの再帰反射光を検出しないように、シャッター等を閉じて非検出の制御を行う。また、再帰反射光の検出の場合と異なり、発光部６Ａからの直接光を受光する際には、受光部７ＤのラインＣＣＤ１０３の受光飽和規格を超えないように、発光部６Ａの投光量を十分に抑制制御する必要がある。具体的には、センサユニット１Ａの位置情報取得モードの場合、発光部６Ａの赤外ＬＥＤ１０１の駆動電流のピーク電流、或いは、電流パルス幅、或いは両方を制御して、投光量を抑制する。この制御は制御・演算ユニット２Ａによりなされる。
【００５４】
このセンサユニット１の位置情報取得モードの場合、センサユニット１Ａの発光部６Ａは、中心の発光部６Ａ−２のみならず、その両脇に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置された発光部６Ａ−１、６Ａ−３を加えた３個の発光部６Ａで同時発光を行う。この制御も制御・演算ユニット２Ａによりなされる。
【００５５】
センサユニット１Ａの発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３から発光した際のセンサユニット１Ｄの受光部７ＤのラインＣＣＤ１０３による受光量分布を図５に示す。発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３それぞれの発光に対応した受光分布が得られ、制御・演算ユニット２で処理することによりそれぞれのピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３が検出される。更に、このピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度を算出することができる。
【００５６】
図６にこのセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光の位置関係を簡略化して示す。図中、Ａ１〜Ａ３は、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３の配置された位置を示す。Ａ１、Ａ２間距離、Ａ２、Ａ３間距離をａとする。同様に、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄの位置をＤ２で示す。前述の様に、センサユニット１Ｄの中央に配置された発光部６Ｄ−２と受光部７Ｄの位置は同位置である。もちろん、中央に配置された発光部６Ｄ−２と受光部７Ｄの位置関係が既知であれば、演算は若干複雑になるが、必ずしも同位置である必要は無い。
【００５７】
ここで、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の直接光受光により得られる情報によって、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の距離を算出する方法について説明する。
【００５８】
今、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄで、図５のようなピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度が算出されたとする。ここで、その角度を∠A1D2A2＝α、∠A3D2A2＝βとすると、幾何学の余弦定理により以下の関係が成り立つ。
【００５９】
cosα＝(A1D22 + A2D22 ‐ A1A22 )/ 2・ A1D2 ・ A2D2 （式１）
cosβ＝(A3D22 + A2D22 ‐ A2A32 )/ 2・ A3D2 ・ A2D2 （式２）
また、幾何学の中線定理より、
A1D22 + A3D22 ＝ 2 （ A1A22 + A2D22 ） （式３）
が成り立つ。
【００６０】
ここで、前述の通り
A1A2 ＝ A2A3 ＝ a（発光部等間隔配置）
であるから、式１〜式３とセンサユニット１Ｄの受光部７Ｄでの測定値α、βより、センサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の距離、A1D2、A2D2、A3D2が算出される。これらの演算処理は、制御・演算ユニット２Ａ及び２Ｂにより行う。ここでは、センサユニット１Ａと１Ｄとの位置関係に係わる情報として、センサユニット１Ａと１Ｄとの距離にかかわる情報A1D2、A2D2、A3D2を算出する方法を用いて説明している。
【００６１】
しかし、この方法以外に、センサユニット１Ａ〜１Ｄを含む座標系を設定し、算出しても良い。つまり、センサユニット１Ａの発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３、センサユニット１Ｄの受光部７Ｄの位置をそれぞれ（ＸA1、ＹA1）、（ＸA2、ＹA2）、（ＸA3、ＹA3）、（ＸD2、ＹD2）として、それぞれの座標を算出しても良い。
【００６２】
次のタイミングで、このセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光を図６の場合と逆にして行う。つまり、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−１、６Ｄ−２、６Ｄ−３から発光した直接光をセンサユニット１Ａの受光部７Ａで受光する。これを図７に示す。図中、Ｄ１〜Ｄ３は、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−１、６Ｄ−２、６Ｄ−３の配置された位置を示す。センサユニット１Ａの場合と同様に、Ｄ１、Ｄ２間距離、Ｄ２、Ｄ３間距離はａで等間隔に配置されている。同様に、センサユニット１Ａの受光部７Ａの位置をＡ２で示す。これは、前述の様に、センサユニット１Ａの中央に配置された発光部６Ａ−２と受光部７Ａの位置は同位置であることによる。ここで、図６の場合と同様に、センサユニット１Ｄからの発光に対する、センサユニット１Ａの受光部７Ａでの直接光受光により、１Ａの受光部７Ａで得られるピーク画素ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応するｄ１とｄ２間、ｄ２とｄ３間の角度が算出される。その角度を∠D1A2D2＝γ、∠D3A2D2＝δとする。
【００６３】
以下は、センサユニット１Ａの場合と同様にして、センサユニット１Ｄ−センサユニット１Ａ間距離D2A2、D1A2、D3A2が算出される。
【００６４】
以上で、センサユニット中心間の距離は、図６で説明したA2D2と、図７のD2A2の２通り算出されるので、この平均値を採用することにより、より算出距離精度を高めることができる。
【００６５】
更に、前述の様に、センサユニットの中心から一定距離ａ離れた両側の発光源（発光部６Ａ−１及び６Ａ−３）までの距離A1D2、A3D2、D1A2、D3A2が算出されている。この位置情報により、三角形の３辺既知により、各センサユニットのセンサユニット中心間を結ぶ線分に対する傾斜角度が算出される。
【００６６】
以上と同様のセンサユニットの各受発光中心ポイント間の距離の算出を、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行う。これにより、まず、図８に示す様に、各センサユニットの中心点基準位置であるＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２間距離が襷がけ状態で得られ、各センサユニット間の位置関係が一意的に定まる。もちろん、更に、前述の様に、センサユニットの視野角を広げた構成とすれば、センサユニット１Ａと１Ｂ間、１Ｃと１Ｄ間で投受光を行い、各受発光中心ポイント間の距離の算出を行ってもよい。その場合、更に、各センサユニット間の位置関係が高精度に算出される。
【００６７】
更に、図９に示す様に、センサユニットの中心から一定距離ａ離れた両側の発光源との間の距離の算出を、センサユニット１Ａと１Ｄ間の場合と同様に、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行う。この距離情報により、センサユニットの中心から一定距離離れた両側の発光源までの距離が算出されるので、各センサユニットのセンサユニット中心間を結ぶ線分に対する傾斜角度が算出される。
【００６８】
再帰反射光と直接光とが混在することによる直接光に対応するピーク画素の検出精度低下を避けるために以上のセンサユニット１Ａ〜１Ｄまでの発光及びそれに対応する受光のタイミングに関しては、センサ配置の組によりずらすように制御を行う。つまり、センサバー筐体１０Ａ及び１０Ｂそれぞれに装着されるセンサユニット１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ、１Ｄの組ごとに交互に発光、及び、それに対応する受光を行う。
【００６９】
つまり、図１のセンサユニット１及びセンサバー筐体１０の組み合わせの場合には、センサユニット１Ａと１Ｂが発光する場合には、センサユニット１Ｃと１Ｄは発光しない。センサユニット１Ａと１Ｂの受光部７Ａ及び７Ｂに対しては、前述の通り、再帰反射光を検出しないように、シャッター等を閉じて非検出の制御を行う。センサユニット１Ａと１Ｂの受光部７Ａ及び７Ｂに対しては、再帰反射光を受光しても、それに対するピーク画素の検出処理を行わないようにしてもよい。
【００７０】
次のタイミングで、今度は、センサユニット１Ｃと１Ｄの発光を行い、そのタイミングでは、センサユニット１Ａと１Ｂは発光しない。その後の処理は、同様であるので省略する。
【００７１】
センサユニット１の位置情報取得モードで、各センサユニット１Ａ〜１Ｄ間の受発光動作、及びその受光角度情報に基づく各センサユニット１Ａ〜１Ｄ間の距離、傾斜角度の算出結果を基に、以後の通常の指示座標検出モードで指示位置の座標の算出を行う。この指示位置の座標の算出アルゴリズムに関しては、従来の技術における指示位置算出アルゴリズムによるものとする。
【００７２】
以上説明したように、実施形態１によれば、ユーザーによって任意の位置に配置されたセンサユニット１Ａ〜１Ｄの位置及び傾きを、特段のユーザー操作を伴わず算出できる。従って、各センサユニット１がセンサバー筐体１０に装着された形態でも実質的に独立な座標入力面への着脱可能パーツとしてコンパクトな製品形態をとることが可能になる。
【００７３】
つまり、センサユニット１の位置関係をセンサバー筐体１０の取り付け精度に依存する必要性が無いため、センサバー筐体自体に折畳み等の収納機構を設ける自由度が増加する。センサユニット１をユーザーがセンサ間距離等の制限も無く未知の任意の位置に装着してもその後の本発明のセンサ位置自動検知により、その取得したセンサ位置情報に基づき正確な指示位置検出が可能となり、ユーザーの利便性が向上する。
【００７４】
実施形態１では、光学遮光方式を前提として、かつ、２つのセンサユニット１がセンサバー筐体１０により連結された構成に関して説明している。しかしながら、実施形態１は、このようなセンサバー筐体の形態に限定されるものではない。つまり、センサユニット１がそれぞれ完全に物理的に独立の形態として構成されても良い。センサユニット１を独立の形態とした場合、センサユニット１Ａと１Ｂ間、センサユニット１Ｃと１Ｄ間に再帰反射部材３のユニットを再帰反射部材ユニットとして独立に配置してもよい。
【００７５】
この再帰反射部材ユニットは、再帰反射部材３の光学特性により、多少の傾きに対しては、再帰反射特性は維持される。従って、センサユニット１に要求される設置の位置精度に比べて、再帰反射部材３のユニットの設置に位置精度は要求されない。この場合にも、実施形態１によれば、センサユニット１自体の位置は正確に算出されるので、それを基にしたその後の指示位置座標を高精度検出することができる。
【００７６】
実施形態１においては、遮光光学方式を前提として説明を行っているが、例えば、センサユニット１の受光部７をカメラとすることにより、カメラ方式として再帰反射部材３を不要とする構成としてもよい。このカメラ方式の場合には、センサユニット１の独立形態によるコンパクト性、収納容易性の特徴がより生かされる。
【００７７】
以上より、センサユニット１自体がユーザーにより任意の位置に配置された場合でも、そのセンサユニット１の位置関係を正確に把握できるので、その状況に基づく指示位置の高精度な座標検出が実現できる。従来、センサユニット位置の予め定められた位置に正確に装着された構成が前提の装置では、そのセンサユニットの高精度な配置のために大型化、重量化を招いていたが、本発明により、センサユニットのみの最小限での単位での装置構成が可能になる。従って、装置の軽量化、可搬性が向上するのみでなく、座標入力領域のサイズの柔軟性も同時に向上させることができ、用途の拡大に資することができる。
【００７８】
＜実施形態２＞
実施形態１に於いては、センサユニット１の発光部６として、図４に示したような赤外ＬＥＤ１０１と、投光レンズ１０２により構成される点光源を複数（３個以上）用いる構成を示している。もちろん、この点光源を複数用いる構成は、前述の様に、センサユニットの位置情報取得モードのためのものとなっている。通常の指示座標検出モードの際には、中央に配置された一つの点光源のみを発光させることで、指示座標検出を達成できるものである。しかしながら、この構成では、再帰反射部材を挟んで発光部と受光部を配置するため、センサユニットの厚みがある程度必要とされる。
【００７９】
そこで、実施形態２では、実施形態１の点光源（点発光）を複数用いる構成を通常の指示座標検出モードでも使用することにより、センサユニットでの再帰反射部材を不要とし、薄型を図る構成について説明する。実施形態２では、図１０に示す面状発光部を用いる。
【００８０】
図１０（ａ）に示す様に、実施形態１に於いては再帰反射部材５が配置されている位置に面発光部１１が設置される。この面発光部１１は、実施形態１と同様に、赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２に加え、投光側に光を拡散部としての拡散板２０１を配置する構成である。面発光部１１の赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２は、図１０（ｂ）に示す様に、発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３として、３個投光方向に対して垂直方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されている。中心に配置された発光部６Ａ−２の赤外ＬＥＤ１０１の位置は、図４（ａ）のＳ１及び図４（ｂ）のＳ２で示されるように、受光部７Ａの基準位置である絞り１０５の位置と座標入力領域４に平行な平面座標系において同一位置に配置されている。これは、実施形態１と同様である。
【００８１】
拡散板２０１は、この赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの座標入力面に対して水平方向の投光範囲をカバーする、つまり、直接光が出ないように十分に幅を持って配置される。あるいは、フード状に囲い込み投光開口部は拡散板２０１のみという構成としても良い。この拡散板２０１は、赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの光線が十分に拡散され、且つ、投光量が十分となる様に曇価（ヘイズ）が設定される。同時に、点状発光部である赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２からの光源の輪郭が光量分布的に十分に平準化され、拡散板２０１からの投光が十分に均一化されるような距離に、拡散板２０１を配置する。
【００８２】
そして、拡散板２０１の拡散面において、その面が無数の点光源が連続的に座標入力面に平行方向に続いている面発光光源として機能するように、センサユニット１を構成する。このように拡散板２０１を配置して面発光を実現するセンサユニット１を構成する場合、対向するセンサユニット１の受光部７での受光分布は、図１０（ｄ）に示されるように、連続的で均一的な分布となる。また、この拡散板２０１を経て光量散乱により光量が減衰するので、モード切替により、その分発光量を増加する必要があり、赤外ＬＥＤ１０１に対する駆動電流の調整制御を制御・演算ユニット２で行う。
【００８３】
この拡散板２０１を含むセンサユニットの面発光部１１の投射範囲は、図１１に示す様に、実施形態１の場合と同様に、楕円点線領域８で再帰反射部材３と対向するセンサユニット１の受光範囲で重なっている。図１０（ａ）、（ｂ）に示す実施形態２におけるセンサユニット１Ａにおいて、絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに赤外ＬＥＤ１０１と投光レンズ１０２よりなる発光部６Ａ−４が配置される。これは、通常の指示座標検出モード時のみにこの発光部６Ａ−４から投光し、図１１の再帰反射部材３Ｂで再帰反射した反射光を、受光部７Ａで受光するため構成である。つまり、従来の遮光方式と同様の作用を目的とする構成要素である。図１１の再帰反射部材３Ａに対して投光する発光部は、対向するセンサユニット１Ｄの発光部６Ｄ−４（不図示）である。この発光部６Ｄ−４も発光部６Ａ−４と同様にセンサユニット１Ｄの絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに配置されている。そして、図１１の再帰反射部材３Ａで再帰反射した反射光を、受光部７Ｄで受光することはセンサユニット１Ａの場合と同様である。センサユニット１Ｂ、Ｃに関しても同様である。
【００８４】
実施形態２におけるセンサユニットの構成は、センサユニットの位置情報取得モードの場合には、図１０（ｃ）に示す様に、拡散板２０１をスライド等して投光路から外し、実施形態１と同様にして、センサユニット１Ａ〜１Ｄ間で相互に直接光の投受光を行う。今、拡散板２０１をスライド等と記載したのは、センサユニットの位置情報取得モードでは拡散板２０１を外す構成とする際の一つの例を示したに過ぎず、他の手段により拡散板２０１、更には、拡散効果を制御して良いことはいうまでも無い。そして、図１０の受光分布（ｅ）を基に角度検出を行い、前述の通りセンサ位置、傾きを算出する。
【００８５】
一方、通常の指示座標検出モード時には、図１０（ｃ）に示す様に拡散板２０１をスライド等して投光路内に入るように設定して拡散光を面状に発光させる。この指示座標検出モードでは、センサユニット１の面発光部１１の範囲では、受光分布が図１０（ｄ）の様に周囲方向に連続的な面発光分布となり、図１１の楕円点線領域８Ａ〜８Ｄの部分で光量分布的に連続となって再帰反射部材３の再帰反射光分布に繋がる。再帰反射部材３の再帰反射光に係わり投光を行うのは、前述の通り、センサユニット１の絞り１０５の座標入力面法線方向の座標入力面寄りに配置された発光部６Ａ−４〜Ｄ−４である。
【００８６】
以上は、センサユニット１Ａに関して説明を行っているが、センサユニット１Ｂ〜１Ｄに関しても同様である。
【００８７】
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、センサユニットの複数の光源の一部を再帰反射部材と同様の機能を果たすように面状発光する構成とする。これにより、光源としての機能と再帰反射の機能を兼ね備えることができ、結果的に、センサユニットを薄型にすることができる。
【００８８】
＜実施形態３＞
実施形態２においては、面発光部１１の拡散板２０１を、発光モードに応じて着脱する構成を示しているが、実施形態３として、拡散板２０１の着脱を行わない構成を図１２に示す。ここでは、実施形態２のセンサユニットの構成の発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３に加え、更にその間に発光部６Ａ−５、６Ａ−６を配置する構成としている。発光部６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３として、３個投光方向に対して垂直方向に等間隔の距離ａを隔てて並んで配置されているのは、実施形態２と同様である。また、発光部６Ａ−２の受光部７Ａとの位置関係も同様である。
【００８９】
拡散板２０１は、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全ての投光範囲をカバーする、つまり、直接光が出ない様に十分に幅をもって配置される。拡散板２０１の拡散度も実施形態２と同様である。通常の指示座標検出モード時には、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全てを点灯させる。この制御は制御・演算ユニット２によりなされる。発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全点灯の場合、受光分布が、図１０（ｄ）の様に周囲方向に連続的な面発光分布となる様に、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６それぞれの配置、拡散板２０１の拡散度、発光部６と拡散板２０１との距離が設定される。以下の通常の指示座標検出モード時の作用は、実施形態２と同様である。
【００９０】
センサユニット１Ａの位置情報取得モードの場合には、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６の内、発光部６Ａ−５、６Ａ−６は非点灯となり、発光部６Ａ−１〜３のみ点灯なるように赤外ＬＥＤ１０１の駆動電流の制御を行う。この制御も制御・演算ユニット２によりなされる。この際、発光部６Ａ−１〜３の間隔は、発光部６Ａ−１〜３、６Ａ−５〜６全点灯の場合と比べて間隔が開くので、発光部６の光軸サイド方向の投光量低下の影響が現れる。
【００９１】
従って、この投光を受光する受光部７での受光量分布は横軸の画素数の間隔は増えるが、光量分布の状況としてはやはり前述の図１０（ｅ）の様にピークが出現した状態となる。この受光量分布のピークからそれに対応する角度を検出し、センサユニット１の位置検出情報を算出するアルゴリズムは、実施形態２と同様である。
【００９２】
以上説明したように、実施形態３によれば、拡散板２０１に対して特段の物理的着脱作用を伴うことなく、電気的な制御のみでセンサユニットの位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードで面発光部１１からの投光分布を変化させることができる。従って、着脱式のセンサユニットをユーザーが任意の位置に配置した場合に、速やかにセンサユニットの位置算出とそれに引き続き通常の指示位置座標検出を行うことができる。
【００９３】
尚、実施形態３では、発光部６を各センサユニット１Ａ〜１Ｄに５個配置する構成を示しているが、発光部６の個数はこれに限定されることなく、これ以上の個数で構成し、発光モードによる点灯／非点灯の制御を実現しても良い。
【００９４】
＜実施形態４＞
上述の各実施形態では、センサユニット１の位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードに関してそれぞれの発光モード形態に係わる本発明の構成要素の意味、及び、その作用に関する説明している。この発光モードの切替は、センサユニット１に、モード切替選択部を設け、ユーザーが必要に応じて任意に切り替えても良いし、状況に応じて自動的に切り替わるモード自動切替部を設けても良い。
【００９５】
また、センサユニット１を座標入力領域４の属する平面へ装着した後に電源投入した際に、センサユニット１の位置情報取得モードになるように予め設定されていてもよい。その際、センサユニット１の位置情報を取得したタイミングで自動的に通常の指示座標検出モードに切り替わっても良いし、その旨を報知する構成を設けても良い。
【００９６】
上記各実施形態において、センサユニット１の位置情報取得を可能とする条件として、センサユニット１内の発光部６は、受光部７に対して相対的に既知の位置に配置されることが必須構成であると説明している。同時に、通常の指示座標検出において、より精度の良い座標検出を行うために、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致していることが求められる。
【００９７】
従って、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致していれば、センサユニット１の位置情報取得のためのセンサユニットの構成条件を満たしていることになる。つまり、センサユニット１の少なくとも一つの発光部は受光部と平面座標上の位置が一致する構成にすることにより、センサユニット１の位置情報取得モードと通常の指示座標検出モードいずれでもそれぞれの発光モードに於いて十分の機能を果たすことができる。
【００９８】
センサユニット１の位置情報取得には、誤検出を避けるため、座標指示が行われていない状態であることが条件となる。従って、センサユニット１の位置情報取得モードの状態に於いては、指示を行わないよう警告表示を行う表示部を設けても良い。更には、使用後一定時間後には、何らかの不可抗力によりセンサユニット１の装着位置がずれてしまうことも想定される。その場合にも、再度、本発明のセンサユニット１の位置情報取得を行えば、センサユニットのずれによる問題は解決される。従って、一定時間指示が行われていないことを検出する検出部を設け、一定時間指示が行われていないことを検出した場合、自動的にセンサユニット１の位置情報取得モードに移行する構成としても良い。
【００９９】
以上説明したように、実施形態４によれば、装着後のセンサ位置のずれに対しても速やかに補正をすることができる。
【０１００】
＜実施形態５＞
上述の各実施形態では、センサユニット１の位置情報取得のための構成として発光部を複数配置する構成を示している。実施形態５として、発光部６は単数（１個）とし、受光部７を複数（２個以上）設ける構成としても良い。この構成を、図６の場合と同様に簡略化して図１３に示す。実施形態１の図６の場合と投光側と受光側が異なるが基本的な考え方は同様である。但し、受光部を複数設ける場合には、受光部７は各センサユニット１Ａ〜１Ｄに最低２つ設ければ足りる。これは、以下の幾何学的な理論による。
【０１０１】
もちろん、この受光部７は、発光部６との位置関係が既知である必要があるが、更に望ましくは、２つの受光部７の中点に平面上の位置関係で発光部６が配置されることが、算出式が簡略化され望ましい。今、図１３に示されるように、センサユニット１Ａにおいて、受光部７Ａが距離２ａを隔てて配置され、その位置をそれぞれＡ１、Ａ３とする。さらに、２つの受光部７Ａの中間位置に発光部６Ａが配置されその位置をＡ２とする。更に、投光側の対向するセンサユニット１Ｄも１Ａと同様な位置関係で構成されており、対応する発光部６Ｄの位置をＤ２とする。
【０１０２】
不図示であるが、センサユニット１Ｄの発光部６Ｄからの投光に対し、対向するセンサユニット１Ａの２つの受光部７Ａで検出される受光分布でピーク画素を検出する。そして、それをもとに以下の角度がそれぞれ算出される。そのＡ１とＡ３の位置に配置された受光部７Ａのそれぞれの受光分布から算出される角度は、それぞれ∠A3A1D2＝α、∠A1A3D2＝βである。幾何学の定理により以下の関係が成り立つ。
【０１０３】
正弦定理より
A1D2／sinβ ＝ A3D2／sinα ＝ 2a／sin （π−α−β）
実測値α、β及び既知aより
上記関係式を算出することにより、A1D2、A3D2が算出され、更に、この二つの値と既知の値からセンサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離A2D2が算出される。
【０１０４】
更に、実施形態１と同様に、このセンサユニット１Ａとセンサユニット１Ｄ間の発光受光に於いて、図１３の場合と逆に、次のタイミングで、センサユニット１ＡのＡ２に位置する発光部６Ａ−２から発光し、センサユニット１Ｄの２つの受光部７で検出を行う。図１３の場合と同様に、センサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離が算出され、ここで得られる複数の値を平均することにより、センサユニット１Ａ、１Ｄ間の距離精度がより高まる。
【０１０５】
更に、センサユニット１Ｂと１Ｃ間、センサユニット１Ａと１Ｃ間、センサユニット１Ｂと１Ｄ間において行い、各センサユニット間距離が襷がけ状態で得られ、更に傾きが算出される原理は、実施形態１と同様である。
【０１０６】
このセンサユニット１に受光部７を２つ設ける構成は、指示座標検出用の発光部６を更に２つの受光部７の真上に設ける（不図示）必要はあるが、複数座標同時入力を実現するための先行技術における複眼センサユニット構成と組み合わせることができる。更には、この複眼センサユニット構成に実施形態５と実施形態１の算出アルゴリズムを組み合わせることにより、一つのセンサユニット間距離算出に於いて、常に複数の算出値が得られ、それを平均することにより、より距離の精度を高めることができる。
【０１０７】
以上説明したように、実施形態５によれば、発光部と受光部との数の関係が、実施形態１と逆の場合であっても、実施形態１と同等の効果を得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力領域に向けて発光する発光部と、座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化を検出する受光部とにより構成されるセンサユニットを用いて、指示の位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の周囲の任意の位置に複数配置された前記センサユニットの内、第１センサユニットの前記発光部からの発光によって、前記第１センサユニットとは異なる第２センサユニットの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する算出手段と、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する演算手段とを備え、
前記複数のセンサユニットそれぞれの前記発光部は、前記受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記複数のセンサユニットそれぞれにおいて、投光方向に対して垂直方向且つ前記座標入力領域に対して平行方向に等間隔で３個以上の前記発光部が配置され、
前記算出手段は、前記第１センサユニットの３個以上の前記発光部からの発光によって、前記第２センサユニットの少なくとも１つの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークに対応する角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記複数のセンサユニットそれぞれにおいて、２個以上の前記受光部が配置され、
前記算出手段は、前記第１センサユニットの１個の前記発光部からの発光によって、前記第２センサユニットの２個以上の前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークに対応する角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記センサユニットの少なくとも１つの前記発光部は、前記受光部と平面座標上の位置が一致し、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの前記位置情報を取得するための第１発光モードと、前記座標入力領域に対する前記指示位置座標を検出するための第２発光モードの２つの発光モードを有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
【請求項５】
座標入力領域の周囲の外側の四隅の任意の位置に配置された４個の前記センサユニットで形成される方形の２組の対向した辺、及び、前記４個のセンサユニットそれぞれに再帰反射部材が配置される場合、前記演算手段は、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化として、前記再帰反射部材による再帰反射光における遮光範囲を用いて指示位置を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記センサユニットの複数の発光部の投光方向で、且つ投光路に光を拡散する拡散部が配置され、
前記発光部の点発光と面発光を切り替える切替手段を更に備え、
前記切替手段は、前記第１発光モードで前記点発光に切り替え、前記第２発光モードで前記面発光に切り替える
ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項７】
座標入力領域への一定時間指示が行われていないことを検出する検出手段と、
前記検出手段が一定時間指示が行われていないことを検出したタイミングで、前記第２発光モードから前記第１発光モードへ切り替える切替手段を更に備え、
前記切替手段による切り替え後の前記第１発光モードにおいて、前記演算手段は、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項１】
座標入力領域に向けて発光する発光部と、座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化を検出する受光部とにより構成されるセンサユニットを用いて、指示の位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の周囲の任意の位置に複数配置された前記センサユニットの内、第１センサユニットの前記発光部からの発光によって、前記第１センサユニットとは異なる第２センサユニットの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークの角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する算出手段と、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する演算手段とを備え、
前記複数のセンサユニットそれぞれの前記発光部は、前記受光部に対して相対的に既知の位置に配置されている
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記複数のセンサユニットそれぞれにおいて、投光方向に対して垂直方向且つ前記座標入力領域に対して平行方向に等間隔で３個以上の前記発光部が配置され、
前記算出手段は、前記第１センサユニットの３個以上の前記発光部からの発光によって、前記第２センサユニットの少なくとも１つの前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークに対応する角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記複数のセンサユニットそれぞれにおいて、２個以上の前記受光部が配置され、
前記算出手段は、前記第１センサユニットの１個の前記発光部からの発光によって、前記第２センサユニットの２個以上の前記受光部で検出される複数のピークを有する光量分布から算出されるピークに対応する角度情報を用いて、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記センサユニットの少なくとも１つの前記発光部は、前記受光部と平面座標上の位置が一致し、
前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの前記位置情報を取得するための第１発光モードと、前記座標入力領域に対する前記指示位置座標を検出するための第２発光モードの２つの発光モードを有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
【請求項５】
座標入力領域の周囲の外側の四隅の任意の位置に配置された４個の前記センサユニットで形成される方形の２組の対向した辺、及び、前記４個のセンサユニットそれぞれに再帰反射部材が配置される場合、前記演算手段は、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化として、前記再帰反射部材による再帰反射光における遮光範囲を用いて指示位置を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記センサユニットの複数の発光部の投光方向で、且つ投光路に光を拡散する拡散部が配置され、
前記発光部の点発光と面発光を切り替える切替手段を更に備え、
前記切替手段は、前記第１発光モードで前記点発光に切り替え、前記第２発光モードで前記面発光に切り替える
ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項７】
座標入力領域への一定時間指示が行われていないことを検出する検出手段と、
前記検出手段が一定時間指示が行われていないことを検出したタイミングで、前記第２発光モードから前記第１発光モードへ切り替える切替手段を更に備え、
前記切替手段による切り替え後の前記第１発光モードにおいて、前記演算手段は、前記第１センサユニットと前記第２センサユニットの位置情報と、前記受光部で検出される前記座標入力領域への指示に伴う受光量分布の変化に基づき指示位置座標を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１２−５９２２８（Ｐ２０１２−５９２２８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４８６５（Ｐ２０１０−２０４８６５）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【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２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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