JP2002140164A - 座標入力装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度、高分解能であり、操作性に優れた座
標入力装置及びその制御方法、プログラムを安価に提供
する。 【解決手段】 指示具からの照射により座標入力面に生
成された光スポットを検出し、少なくとも３個所の既知
の第１乃至第３の位置における光スポットに対する検出
結果として得られる出力情報を記憶しておく。そして、
その記憶された第１乃至第３の位置における出力情報の
内、少なくとも２つを用いて、座標入力面に生成された
光スポットの座標値を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指示具からの光を
座標入力画面に照射して光スポットを生成し、前記光ス
ポットに対応した座標を生成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。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面ディスプレイの画面の明る
さが改善され、明るく照明された環境においても十分使
用できるようになってきており、需要が拡大されつつあ
る。そして、座標入力装置は、そのような大画面ディス
プレイと組み合わせた環境においても使用できるよう
に、外乱光に強いことがますます必要とされてきてい
る。

【０００３】また、近年、無線通信手段として、赤外線
を利用する機器が増加しており、赤外、可視光ともに外
乱光は増加傾向にあるため、外乱光に強いことは、装置
の重要な特性の一つである。

【０００４】しかしながら、特公平７−７６９０２号公
報、特開平６−２７４２６６号公報に開示されているよ
うに従来のＣＣＤセンサを用いるものは、光学フィルタ
でしか外乱光を抑制することができない。

【０００５】これに対して、特許第２５０３１８２号に
開示されているＰＳＤを用いる装置では、光強度を周波
数変調し、この変調波を同期検波することにより、外乱
光の影響を抑制できるため、光学フィルタと併用するこ
とによって、外乱光に対して強い特性を発揮する。

【０００６】一方、大画面ディスプレイは、明るさの改
善と同時に高解像度化も進められている。このため、座
標入力装置の分解能も向上させる必要があるが、外乱光
に強いＰＳＤを用いた装置ではこの点において問題があ
る。

【０００７】すなわち、センサ出力電圧のダイナミック
レンジが入力範囲にそのまま対応しているため、例えば
全体を１０００の座標に分解する場合には少なくとも６
０ｄＢ以上のＳ／Ｎ比が必要になり、さらに前記特許第
２５０３１８２号で述べられているように、直線性誤差
のデジタル補正が必須であるため、高精度なアナログ回
路と多ビットのＡＤ変換器と演算回路とが必要になる。
さらに、センサ出力信号のＳ／Ｎ比は光量と光スポット
のシャープさに依存するため、前述した外乱光の抑圧だ
けでは不十分であり、明るく高精度な光学系も必要にな
る。このようなことから、装置自体が非常に高価で、大
型なものになってしまう。

【０００８】ＣＣＤセンサを用い、分解能を高める手法
として、前記特公平７−７６９０２号公報では、ビデオ
カメラを複数台同時使用することが開示されているが、
これでは装置が大型化し、高価になる。また、一台で画
素数の多いビデオカメラの場合には、複数のカメラを用
いるよりもさらに大型化し、高価となる。また、画像処
理によって、画素数よりも高い分解能を達成するには、
膨大な画像データの高速処理が必要となり、リアルタイ
ム動作をさせるには非常に大型で、高価なものとなって
しまう。

【０００９】また、前記特開平６−２７４２６６号公報
では、特殊な光学マスクと信号処理とによって高分解能
が得られるようにしており、外乱光が小さく良好なＳ／
Ｎ比が確保できれば高分解能化が可能である。しかし、
実際には、リニアセンサでは結像が線状であり、点像と
なるエリアセンサに比べて面内で外乱光との分離ができ
ないため、外乱光の影響を受けやすく、外乱光の少ない
特殊な環境でしか実用にならないという問題がある。

【００１０】そこで、外乱光の影響を抑制し、安価な座
標入力装置を提供することを目的として、特開平１１−
２１９２５３号に開示されているように、筆記具に内蔵
された発光素子を点滅させ、点灯時の信号と非点灯時の
信号との差分信号をリニアセンサで検出することで外乱
光の影響を抑制し、リニアセンサのどの画素にその差分
信号が出力されているかによって、前記筆記具の位置を
検出する方式がある。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平１１−２１９２５３号に開示される座標入力装置に
おいては、次のような課題が存在する。図７には、２つ
のリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙの配置関係、結像光学系
としての円柱状レンズ９０Ｘ、９０Ｙの配置関係、及び
円柱状レンズ９０Ｘ、９０Ｙによって座標入力面１０上
の光スポット５の像が各リニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙの
感光部２１Ｘ、２１Ｙ上に線状に結像する様子（図中の
像９１Ｘ、９１Ｙ）を示す。

【００１１】これら２つのリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙ
を正確に直角に配置することによって、それぞれが光ス
ポット５のＸ座標、Ｙ座標を反映した画素に光出力が最
大となるようなセンサ出力信号が得られることになる。
光スポット５の像９１Ｘ、９１Ｙが各リニアセンサ２０
Ｘ、２０Ｙの画素の数倍の像幅となるように焦点調節を
行って適度にボケを生じさせ、複数の画素から光出力が
得られるように構成され、この複数画素の信号の重心位
置を求めることによって、光スポット５からのリニアセ
ンサ２０Ｘ、２０Ｙの出力画素番号α_X、α_Yを算出する
ことができる。

【００１２】ここで、この出力画素番号α_X、α_Yを用い
て座標値を演算する従来技術について説明する。

【００１３】出力データの重心（α_X、α_Y）から座標を
算出するためには、予め既知の所定位置における光スポ
ット５のリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙの出力画素番号を
記憶しておく必要がある。すなわち、第１の既知の点の
座標値（Ｘ₀、Ｙ₀）及び第２の既知の点の座標値
（Ｘ₁、Ｙ₁）における光スポット５のリニアセンサ２０
Ｘ、２０Ｙの出力画素番号を各々（α_X0、α_Y0）、（α
_X1、α_Y1）とすれば、検出すべき任意の位置の光スポッ
ト５の座標値（Ｘ、Ｙ）は、下記の式（１）、（２）で
与えられる。

【００１４】 Ｘ＝（α_X−α_X0）（Ｘ₁−Ｘ₀）／（α_X1−α_X0）＋Ｘ₀ （１） Ｙ＝（α_Y−α_Y0）（Ｙ₁−Ｙ₀）／（α_Y1−α_Y0）＋Ｙ₀ （２） このような演算で求められる座標入力装置の座標算出精
度について示したのが、図１７である。同図において、
Ｘ軸、Ｙ軸は座標入力面の座標値を示し、座標値（０、
０）が座標入力有効エリアの中央位置に相当し、この原
点に対しレンズ等の光学素子を幾何学的に対象に配置す
れば、各象現での光学的特性は原点を中心に対称とな
る。そこで、ある象現におけるこの座標入力装置の座標
算出精度について調べた結果が図１７に示されている。

【００１５】ここで、図１４はその光学的配置をＸ軸方
向のみ（Ｘ軸方向センサ２０Ｘ、及び円柱状レンズ９０
Ｘ）示したものであり、図１７のＸ軸、Ｙ軸は座標入力
面の座標値軸であって、図１４のＸ軸、Ｙ軸と同等であ
る。また、図１７のＺ軸は、本来算出すべき座標値と、
得られる座標入力装置の算出座標値の差、つまり、この
座標入力装置の座標算出精度について示したものであ
る。

【００１６】この解析結果は、式（１）、（２）に示さ
れる既知の点（Ｘ₀、Ｙ₀）、（Ｘ₁、Ｙ₁）を、図１４に
示されるように、第１の既知の点（Ｘ₀、Ｙ₀）を原点
（座標入力有効エリアの中央位置）、第２の既知の点
（Ｘ₁、Ｙ₁）をその象現における座標入力有効エリアの
中央位置とした場合のものである。これによれば、Ｘ軸
の値が大きく、かつ、Ｙ軸の値が大きくなる領域におい
て、徐々に精度が悪くなる様子が見て取れる（グラフよ
りこの座標入力装置の精度は約１１ｍｍ程度と言え
る）。尚、図１７は、Ｘ方向の座標算出精度について調
べたものであるが、Ｙ軸方向の座標算出精度も同様の結
果となった。

【００１７】つまり、従来例における座標算出精度は、
Ｘ軸の値が大きく、かつ、Ｙ軸の値が大きくなる領域
で、座標算出精度が低下する問題が発生している。本現
象は、数値シミュレーションによる解析の結果、円柱状
レンズを用いたことにより発生するものであることが分
かった。この歪みを解決するためには、前記円柱状レン
ズの軸に垂直な方向ばかりでなく、軸に平行な方向の断
面形状も例えば非球面状としなければならず、たとえそ
のようなレンズの光学的な設計が可能であったとして
も、プラスチックレンズの型制作が容易でなく、非常に
高価なレンズとなってしまう。

【００１８】本発明は上記のような問題に鑑みてなされ
たものであり、高精度、高分解能であり、操作性に優れ
た座標入力装置及びその制御方法、プログラムを安価に
提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】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、指示具からの光を座標入力画面に照射して光スポ
ットを生成し、前記光スポットに対応した座標を生成す
る座標入力装置であって、指示具からの照射により座標
入力面に生成された光スポットを検出する検出手段と、
少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位置における
光スポットによる前記検出手段の出力情報を記憶する記
憶手段と、前記記憶手段に記憶された第１乃至第３の位
置における出力情報の内、少なくとも２つを用いて、前
記座標入力面に生成された光スポットの座標値を演算す
る演算手段とを備える。

【００２０】また、好ましくは、前記演算手段は、前記
第１及び第２の位置における出力情報を用いて、前記座
標入力面に生成された光スポットの座標値を演算する第
１の演算と、前記第１の演算結果に対して前記第３の位
置における出力情報を用いて前記座標入力面に生成され
た光スポットの座標値の補正演算を行う第２の演算とを
実行可能である。

【００２１】また、好ましくは、前記第１の演算結果で
ある座標値が（Ｘ’、Ｙ’）であり、前記第２の演算結
果である座標値が（Ｘ、Ｙ）である場合に、ＸをＸ’及
びＹ’の従属関数とし、ＹをＸ’及びＹ’の従属関数と
する。

【００２２】また、好ましくは、前記第１の演算結果に
基づいて、前記第２の演算の実行の有無を判定する判定
手段を更に備える。

【００２３】また、好ましくは、前記第３の位置は、前
記座標入力面の座標入力有効エリアの４隅部の少なくと
も１つである。

【００２４】また、好ましくは、前記検出手段は、感光
部がＸ軸方向に直線状に配列されたＸ軸用センサと、感
光部がＹ軸方向に直線状に配列されたＹ軸用センサとか
らなり、前記Ｘ軸用センサにはＹ軸方向に軸を有する円
柱状レンズを介して光スポットの光が結像され、前記Ｙ
軸用センサにはＸ軸方向に軸を有する円柱状レンズを介
して光スポットの光が結像される。

【００２５】また、好ましくは、前記第３の位置は、前
記座標入力有効エリア内において、前記円柱状レンズに
入射するその位置からの光線と、前記検出手段の前記感
光部の垂線との間の角度が最大となる位置に設定され
る。

【００２６】また、好ましくは、前記検出手段は、感光
部がＸ軸方向に直線状に配列されたＸ軸用センサを少な
くとも２つと、感光部がＹ軸方向に直線状に配列された
Ｙ軸用センサを少なくとも２つ有し、各軸方向のセンサ
群それぞれの前記入力画面上の検出領域の一部は互いに
重複している。

【００２７】また、好ましくは、前記演算手段は、前記
検出手段からの出力情報に基づいて、前記座標入力画面
上の原点を決定する。

【００２８】また、好ましくは、前記演算手段は、前記
検出手段からの出力情報に基づいて、前記座標入力画面
上に生成された光スポットの座標値を演算するための倍
率を決定する。

【００２９】また、好ましくは、前記演算手段は、前記
検出手段からの出力情報に基づいて、前記座標入力画面
上の固定入力点を決定する。

【００３０】また、好ましくは、外部装置に対し、前記
座標入力画面上の所定位置の座標情報を出力する出力手
段とを更に備える。

【００３１】上記の目的を達成するための本発明による
座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
指示具からの光を座標入力画面に照射して光スポットを
生成し、前記光スポットに対応した座標を生成する座標
入力装置の制御方法であって、指示具からの照射により
座標入力面に生成された光スポットを検出する検出工程
と、少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位置にお
ける光スポットによる前記検出工程の出力情報の内、少
なくとも２つを用いて、前記座標入力面に生成された光
スポットの座標値を演算する演算工程とを備える。

【００３２】上記の目的を達成するための本発明による
コンピュータ可読メモリは以下の構成を備える。即ち、
指示具からの光を座標入力画面に照射して光スポットを
生成し、前記光スポットに対応した座標を生成する座標
入力装置の制御をコンピュータに機能させるためのプロ
グラムであって、指示具からの照射により座標入力面に
生成された光スポットを検出する検出工程のプログラム
コードと、少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位
置における光スポットによる前記検出工程の出力情報の
内、少なくとも２つを用いて、前記座標入力面に生成さ
れた光スポットの座標値を演算する演算工程のプログラ
ムコードとを備える。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００３４】まず、本発明に係る光学式座標入力装置の
概略構成について、図１を用いて説明する。 ＜実施形態１＞図１は実施形態１の座標入力装置の概略
構成を示す図である。

【００３５】本座標入力装置は大別して、座標入力面で
あるスクリーン１０に対して光スポット５を形成する指
示具４と、光スポット５のスクリーン１０上の座標値等
を検出する座標検出器１とからなる。図１には、それら
の構成と合わせて、出力装置としてスクリーン１０に、
画像あるいは座標値等を表示する投射型表示装置８を示
している。

【００３６】座標検出器１は、座標検出センサ部２と、
この座標検出センサ部２の制御および座標演算などを行
うコントローラ３、受光素子６、信号処理部７、各種設
定値を記憶するＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発メモリ９
とから構成されている。光スポット５のスクリーン１０
上の座標位置及び指示具４の後述する各スイッチの状態
に対応する制御信号とを検出して、コントローラ３によ
って外部接続装置（不図示）にその情報を通信するよう
にしている。

【００３７】投射型表示装置８は、ホストコンピュータ
（不図示）などの外部接続装置である表示信号源からの
画像信号が入力される画像信号処理部８１と、これによ
り制御される液晶パネル８２、ランプ８３、ミラー８
４、コンデンサーレンズ８５からなる照明光学系と、液
晶パネル８２の像をスクリーン１０上に投影する投影レ
ンズ８６とからなり、所望の画像情報をスクリーン１０
に表示することができる。スクリーン１０は、投射画像
の観察範囲を広くするために適度な光拡散性を持たせて
あるので、指示具４から発射された光ビームも光スポッ
ト５の位置で拡散され、画面上の位置や光ビームの方向
によらず、光スポット５の位置で拡散された光の一部が
座標検出器１に入射するように構成されている。

【００３８】このように構成することで、指示具４によ
りスクリーン１０上で文字情報や線画情報を入力し、そ
の情報を投射型表示装置８で表示することにより、あた
かも『紙と鉛筆』のような関係で情報の入出力を可能と
する他、ボタン操作やアイコンの選択決定などの入力操
作を自由に行うことが可能となる。 ＜指示具４の詳細説明＞図２は実施形態１の指示具の詳
細構成を示す図である。

【００３９】指示具４は、光ビームを発射する半導体レ
ーザ、あるいは赤外光を発射するＬＥＤ等の発光素子４
１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、電源部
４４、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄと、電池等の電源
部４４、さらに発光素子４１を覆う脱着可能な透光性部
材よりなるキャップ４６とを内蔵している。発光制御部
４２は、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄの状態により、
発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、後述する変調
方法とによって、制御信号を重畳した発光制御を行う。

【００４０】図３は実施形態１の指示具の動作モードを
示す図である。

【００４１】スイッチＡ〜Ｄは、図２のスイッチ４３Ａ
〜４３Ｄに対応している。尚、図３中、「発光」とは発
光信号（座標信号）に対応し、「ペンダウン」、「ペン
ボタン」とは制御信号に対応する。

【００４２】操作者は、指示具４を握ってスクリーン１
０にその先端を向ける。このとき、スイッチ４３Ａは親
指が自然に触れる位置に配置されており、これを押すこ
とによって光ビーム４５が発射される。これにより、ス
クリーン１０上に光スポット５が生成され、所定の処理
によって座標信号が出力され始める。但し、この状態で
は、ペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状
態（例えば、図３の２段目の状態）である。このため、
スクリーン１０上では、カーソルの動きやボタンのハイ
ライト切替などによる操作者への指示位置の明示のみが
行われる。

【００４３】また、人差し指及び中指が自然に触れる位
置に配置されたスイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押すことによ
って、図３に示すようにペンダウン及びペンボタンの制
御信号が、発光信号に重畳された信号となる。すなわ
ち、スイッチ４３Ｃを押すことによってペンダウンの状
態となり、文字や線画の入力を開始したり、ボタンを選
択決定するなどの画面制御が実行できる。スイッチ４３
Ｄを押すことによって、ペンボタンの状態（例えば、図
３の３、５段目の状態）となり、メニューの呼び出しな
どの別機能に対応させることができる。これにより、操
作者は、片手でスクリーン１０上の任意の位置で、片手
で、すばやく正確に文字や図形を描いたり、ボタンやメ
ニューを選択したりすることによって、軽快に操作する
ことができる。

【００４４】また、指示具４の先端部には、スイッチ４
３Ｂが設けられていて、スクリーン１０に指示具４を押
し付けることによって動作する。操作者が、指示具４を
握り、その先端部をスクリーン１０に押し付けることで
ペンダウン状態（（図３の最下段の状態）となるので、
余分なボタン操作を行うことなしに自然なペン入力操作
を行うことができる。

【００４５】また、スイッチ４３Ａはペンボタンの役割
を持つ。もちろん、画面に押し付けないでスイッチ４３
Ａを押せば、カーソルのみを動かすこともできる。実際
上、文字や図形の入力は画面から離れて行うより、直接
画面に触れた方が遥かに操作性、正確性が良い。

【００４６】実施形態１では、このように４個のスイッ
チを用いて画面から離れていても、また、直前にいて
も、自然で快適な操作が可能であり、場合によって使い
分けることができるように構成されている。さらには、
直接入力専用（ポインタとして使用しない）ならば、光
ビームでなく拡散光源でよいので、半導体レーザよりも
安価で長寿命のＬＥＤを用いることも可能である。

【００４７】また、このように近接用、遠隔用の２種類
の指示具４を用いたり、同時に２人以上で操作する、あ
るいは色や太さなど属性の異なる複数の指示具４を用い
る場合のために、発光制御部４２は、固有のＩＤ番号を
制御信号と共に送信するように設定されている。送信さ
れたＩＤ番号に対応して、描かれる線の太さや色などの
属性を外部接続機器側のソフトウェアなどで決定するよ
うになっており、スクリーン１０上のボタンやメニュー
などで設定変更することができる。この操作は、指示具
４に別途操作ボタン等を設けて変更指示信号送信するよ
うにしてもよく、これらの設定については、指示具４内
部あるいは座標検出器１内に状態を保持するようにして
ＩＤ番号ではなく、属性情報を外部接続機器へ送信する
ように構成することも可能である。

【００４８】また、このような追加の操作ボタンは、他
の機能、例えば、表示装置の点滅や信号源の切換、録画
装置などの操作などを行えるようにも設定可能である。
さらに、スイッチ４３Ａ、４３Ｂのいずれか一方または
両方に圧力検出手段を設けることによって筆圧検出を行
い、この筆圧データを制御信号と共に送信するなど各種
の有用な信号を送信することが可能である。

【００４９】指示具４のスイッチ４３Ａまたはスイッチ
４３ＢがＯＮになると発光が開始され、その発光信号は
比較的長い連続するパルス列からなるリーダ部と、これ
に続くコード（メーカーＩＤなど）とからなるヘッダ部
をまず出力し、その後、ペンＩＤや制御信号などからな
る送信データ列が予め定義された順序と形式に従ってそ
の情報を順次出力する（図５、ＬＳＧ信号参照）。

【００５０】尚、実施形態１では、各データビットにお
いて、“１”ビットは“０”ビットに対して２倍の間隔
をもつような変調形式で形成しているが、データの符号
化方式については種々のものが使用可能である。しかし
ながら、後述するように座標検出のためには、平均光量
が一定していること、また、ＰＬＬの同調を行うにはク
ロック成分が十分大きいこと等が望ましく、送信すべき
データ量から見て冗長度を比較的高くしても支障はない
等を勘案して、実施形態１においては、６ビット（６４
個）のデータを１０ビット長のコードのうち、１と０が
同数で、かつ、１あるいは０の連続数が３以下の１０８
個のコードに割り付ける方法で符号化している。このよ
うな符号化方式をとることによって、平均電力が一定に
なり、また十分なクロック成分が含まれるので、復調時
に容易に安定した同期信号を生成することができる。

【００５１】また、前述したように、ペンダウンおよび
ペンボタンの制御信号は、２ビットであるがＩＤなどそ
の他の長いデータも送信しなければならない。そこで、
実施形態１では、２４ビットを１ブロックとして、先頭
の２ビットは制御信号、次の２ビットは内容識別コード
（例えば、筆圧信号は００、ＩＤは１１等）、次の２ビ
ットはこれらのパリティ、その後に、１６ビットのデー
タと２ビットのパリティとを並べて、１ブロックのデー
タとして構成する。このようなデータを前述したような
方式により符号化すると、４０ビット長の信号になる。
その先頭に１０ビット長のシンクコードを付加する。こ
のシンクコードは０が４個、１が５個連続する、あるい
はその反転パターン（直前のブロックの終わりが、１か
０かで切り替える）という特殊なコードを使用して、デ
ータワードとの識別が容易で、データ列の途中において
も確実にその位置を識別してデータの復元ができるよう
になっている。従って、１ブロックで５０ビット長の伝
送信号となり、制御信号と１６ビットのＩＤまたは筆圧
等のデータを送信していることになる。

【００５２】実施形態１では、第１の周波数６０ｋＨｚ
の１／８の７．５ｋＨｚを第２の周波数としているが、
前述のような符号化方式を採用しているため、平均伝送
ビットレートは、この２／３の５ｋＨｚとなる。さら
に、１ブロックが５０ビットなので、１００Ｈｚでは１
ブロック２４ビットのデータを送信していることにな
る。従って、パリティを除いた実効ビットレートは、２
０００ビット／秒である。このように冗長性は高いが、
誤検出を防止し、同期を容易にすることが非常に簡単な
構成で実現できる方式となっている。また、後述のセン
サ制御のための位相同期信号と、シンクコードの繰り返
し周期のチェックとを併用することによって、信号に短
いドロップアウトが発生した場合でも追従ができ、逆に
実際に、ペンアップやダブルタップのような素早い操作
を行った場合との識別は、ヘッダ信号の有無によって確
実に行えるようにもなっている。 ＜座標検出器１の詳細説明＞図４は実施形態１の座標検
出器の詳細構成を示す図である。

【００５３】この座標検出器１には、集光光学系によっ
て高感度に光量検出を行う受光素子６と、結像光学系に
よって光の到来方向を検出する２つのリニアセンサ２０
Ｘ，２０Ｙとが設けられている。そして、指示具４に内
蔵された発光素子４１からの光ビームにより、スクリー
ン１０上に生成された光スポット５からの拡散光をそれ
ぞれ受光する。 ＜集光光学系の動作説明＞受光素子６には、集光光学系
としての集光レンズ６ａが装着されており、スクリーン
１０上の全範囲から高感度で所定波長の光量を検知す
る。この検知出力は、周波数検波部７１によって検波さ
れた後、制御信号検出部７２において制御信号（指示具
４の発光制御部４２によって重畳された信号）などのデ
ータを含むデジタル信号に復調される。

【００５４】この制御信号の復元動作におけるタイミン
グチャートについて、図５を用いて説明する。

【００５５】図５は実施形態１の制御信号の復元動作に
おけるタイミングチャートである。

【００５６】上述したようなビット列からなるデータ信
号は、受光素子６で光出力信号ＬＳＧとして検出され、
周波数検波部７１で検波される。周波数検波部７１は、
光出力信号ＬＳＧの中で最も高い第１の周波数のパルス
周期に同調するように構成され、光学的なフィルタと併
用することによって、外乱光の影響を受けることなく、
変調信号ＣＭＤを復調する。この検波方法は広く実用さ
れている赤外線リモートコントローラと同様であり、信
頼性の高い無線通信方式である。

【００５７】実施形態１では、この第１の周波数として
は、一般に使用されている赤外線リモートコントローラ
より高い帯域である６０ＫＨｚを用い、同時に使用して
も誤動作することの無いように構成したが、この第１の
周波数を一般に使用されている赤外線リモートコントロ
ーラと同じ帯域にすることも可能であり、このような場
合にはＩＤなどで識別することによって誤動作を防止す
る。

【００５８】さて、周波数検波部７１により検波された
変調信号ＣＭＤは、制御信号検出部７２によってデジタ
ルデータとして解釈され、前述したペンダウンやペンボ
タンなどの制御信号が復元される。この復元された制御
信号は、通信制御部３３に送られる。また、変調信号Ｃ
ＭＤに含まれる第２の周波数であるコード変調の周期
は、センサ制御部３１によって検出され、この信号によ
ってリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙを制御することにな
る。すなわち、センサ制御部３１では、図５に示したヘ
ッダ部（ＨＥＡＤＥＲ）のタイミングでリセットし、そ
の後、変調信号ＣＭＤの立ち下がりに位相同期した信号
ＬＣＫを生成する。

【００５９】従って、この生成された信号ＬＣＫは、指
示具４の発光の有無に同期した一定周波数の信号とな
る。また、変調信号ＣＭＤからは、光入力の有無を示す
信号ＬＯＮと、この信号ＬＯＮによって起動されるセン
サリセット信号ＲＣＬとが生成される。このセンサリセ
ット信号ＲＣＬがハイレベルの間に２つのリニアセンサ
２０Ｘ、２０Ｙはリセットされ、信号ＬＣＫの立ち上が
りに同期したセンサリセット信号ＲＣＬの立ち下がりの
タイミングによって後述する同期積分動作が開始され
る。

【００６０】一方、制御信号検出部７２はヘッダ部を検
出し、他の機器やノイズではなく、指示具４からの入力
が開始されたことを確認すると、この確認を示す信号が
通信制御部３３からセンサ制御部３１に伝達され、リニ
アセンサ２０Ｘ，２０Ｙの動作有効を示す信号ＣＯＮが
ハイレベルにセットされ、座標演算部３２の動作が開始
される。

【００６１】図６は、光出力信号ＬＳＧが無くなり、一
連動作の終了時におけるタイミングチャートを示す。光
出力信号ＬＳＧから検波された変調信号ＣＭＤがローレ
ベルを一定時間以上続けると、光入力の有無を示す信号
ＬＯＮがローレベルになり、さらに、センサ動作有効を
示す信号ＣＯＮもローレベルとなり、その結果、リニア
センサ２０Ｘ，２０Ｙによる座標の出力動作を終了す
る。 ＜結像光学系の動作説明＞図７はリニアセンサ２０Ｘ，
２０Ｙの配置関係を示す図である。

【００６２】図７では、２つのリニアセンサ２０Ｘ，２
０Ｙの配置関係を示すと共に、結像光学系としての円柱
状レンズ９０Ｘ，９０Ｙによって光スポット５の像が、
リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの各センサの感光部２１
Ｘ、２１Ｙに線状に像９１Ｘ、９１Ｙを結像する。これ
らリニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙを正確に直角に配置する
ことによって、それぞれがＸ座標、Ｙ座標を反映した画
素にピークを持つ出力が得られる。

【００６３】そして、これらリニアセンサ２０Ｘ，２０
Ｙは、センサ制御部３１によって制御され、出力信号は
センサ制御部３１に接続されたＡＤ変換部３１Ａによっ
てデジタル信号として座標演算部３２に送られる。座標
演算部３２は、入力されたデジタル信号より出力座標値
を計算し、その計算結果を制御信号検出部７２からの制
御信号などのデータと共に通信制御部３３を介して、所
定の通信方法で外部制御装置（不図示）に送出する。ま
た、調整時など通常と異なる動作（例えば、ユーザ校正
値の設定）を行わせる場合は、通信制御部３３からセン
サ制御部３１、座標演算部３２へモード切換信号が送ら
れる。

【００６４】本例では、光スポット５の像がリニアセン
サ２０Ｘ，２０Ｙの各センサの画素の数倍の像幅となる
ように焦点調節あるいは拡散フィルム等を用いて故意に
ボケを生じさせている。直径１．５ｍｍのプラスチック
製の円柱状レンズと画素ピッチ約１５μｍ、有効６４画
素のリニアＣＣＤ、赤外線ＬＥＤを用いた実験によれ
ば、最もシャープな結像をさせると、約４０度の画角全
面にわたって１５μｍ以下の像幅となる。このような状
態では、画素間分割演算結果が階段状に歪んでしまうこ
とがわかった。

【００６５】そこで、像幅が３０から６０μｍ程度とな
るように、レンズの位置を調節すると、非常に滑らかな
座標データが得られた。もちろん、大きくぼけさせる
と、ピークレベルが小さくなってしまうので、数画素程
度の像幅が最適である。画素数の少ないＣＣＤと、適度
にボケた光学系を用いることが、本発明のポイントの一
つであり、このような組み合わせを用いることによっ
て、演算データ量が少なく、小さなセンサと光学系で非
常に高分解能、高精度、高速でかつ低コストな座標入力
装置を実現できる。

【００６６】アレイ状に配置されたＸ座標検出用リニア
センサ２０Ｘ，Ｙ座標検出用リニアセンサ２０Ｙは同一
の構成であり、その詳細構成について、図８を用いて説
明する。

【００６７】図８は実施形態１のリニアセンサの詳細構
成を示す図である。

【００６８】受光部であるセンサアレイ２１はＮ個の画
素（例えば、光電変換素子が６４個、直線状に配列され
たセンサアレイであって、この場合、６４画素と定義す
る）からなり、受光量に応じた電荷が積分部２２に貯え
られる。積分部２２は、Ｎ個からなり、ゲートＩＣＧに
電圧を加えることによってリセットできるため、電子シ
ャッタ動作が可能である。この積分部２２に貯えられた
電荷は、電極ＳＴにパルス電圧を加えることによって蓄
積部２３に転送される。この蓄積部２３は、２Ｎ個から
なり、指示具４の発光タイミングに同期したＩＲＣＬＫ
信号のＨ（ハイレベル）とＬ（ローレベル）とにそれぞ
れ対応して別々に電荷が蓄積される。その後、光の点滅
に同期して各々別々に蓄積された電荷は、転送クロック
を簡単にするために設けられた２Ｎ個からなるシフト部
２４を介して、２Ｎ個からなるリニアＣＣＤ部２５に転
送される。

【００６９】これにより、リニアＣＣＤ部２５には、Ｎ
画素のセンサ出力の光の点滅に各々対応した電荷が隣接
して並んで記憶されることになる。これらリニアＣＣＤ
部２５に並べられた電荷は、２Ｎ個からなるリングＣＣ
Ｄ部２６に順次転送される。このリングＣＣＤ２６は、
ＣＬＲ信号によってＣＬＲ部２７で空にされた後、リニ
アＣＣＤ部２５からの電荷を順次蓄積していく。

【００７０】このようにして蓄積された電荷は、アンプ
２９によって読み出される。このアンプ２９は、非破壊
で蓄積電荷量に比例した電圧を出力するものであり、実
際には、隣接した電荷量の差分、すなわち、発光素子４
１の点灯時の電荷量から非点灯時の電荷量を差し引いた
分の値を増幅して出力する。

【００７１】この時、得られるリニアセンサ２０Ｘ，２
０Ｙの出力波形の一例について、図９（横軸がＣＣＤ画
素番号、縦軸が出力レベル）を用いて説明する。

【００７２】図９中、Ｂの波形は発光素子４１の点灯時
の信号のみを読み出したときの波形であり、Ａの波形は
非点灯時の波形、すなわち、外乱光のみの波形である
（図８に示したように、リングＣＣＤ部２６には、これ
らＡ，Ｂの波形に対応する画素の電荷が隣接して並んで
いる）。アンプ２９は、その隣接する電荷量の差分値
（Ｂ−Ａの波形）を非破壊増幅して出力することになる
が、これにより、指示具４からの光のみの像の信号を得
ることができ、外乱光（ノイズ）の影響を受けることな
く安定した座標入力が可能となる。

【００７３】また、図９に示したＢ−Ａの波形の最大値
をＰＥＡＫ値と定義すれば、光に対してリニアセンサ２
０Ｘ，２０Ｙの各リニアセンサが機能する蓄積時間を増
大させれば、その時間に応じてＰＥＡＫ値は増大する。
換言すれば、ＩＲＣＬＫ信号の１周期分の時間を単位蓄
積時間とし、それを単位として蓄積回数ｎを定義すれ
ば、蓄積回数ｎを増大させることでＰＥＡＫ値は増大す
る。そして、このＰＥＡＫ値が所定の大ささＴＨ１に達
したことを検出することで、常に一定した品位の出力波
形を得ることができる。

【００７４】一方、外乱光が非常に強い場合、差分波形
Ｂ−Ａのピークが十分な大きさになる前に、リングＣＣ
Ｄ部２６の転送電荷が飽和してしまう恐れがある。この
ような場合を考慮して、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの
各リニアセンサにはスキム機能を有するＳＫＩＭ部２８
が付設されている。ＳＫＩＭ部２８は、非点灯信号のレ
ベルを監視し、図１０において、ｎ回目のＡｎで信号レ
ベルが所定の値を超えている場合（図中、一点鎖線）、
一定量の電荷をＡ，Ｂの各画素から抜き取るようにす
る。これにより、次のｎ＋１回目には、Ａｎ＋１に示す
ような波形となり、これを繰り返すことによって、非常
に強い外乱光があっても飽和することなく、信号電荷の
蓄積を続けることができる。

【００７５】従って、指示具４からの点滅光の光量が微
弱であっても、多数回積分動作を継続することによっ
て、十分な大きさの信号波形を得ることが可能になる。
特に、指示具４に可視光域の発光源を用いる場合、表示
画像の信号が重畳するので、前述したスキム機能と差分
出力を用いることによって、非常にノイズの少ないシャ
ープな波形を得ることが可能となる。

【００７６】また、非常に強い外乱光が入射された場合
には、ＰＥＡＫ値を監視し、そのＰＥＡＫ値が所定レベ
ルに達した時に蓄積動作を停止させても良い。つまり、
このような場合には、蓄積回数を増大させなくても十分
な品位の出力波形が得られるので、信頼性の高い座標演
算が可能となる。それとともに、蓄積回数が比較的少な
くて済むことから、入射光が弱い場合に比べて、単位時
間あたりの座標サンプリングレートが向上する（例え
ば、２０点／秒で座標算出としていたものが４０点／秒
とより高速で座標演算が可能という意味）という利点が
得られる。

【００７７】次に、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの動作
制御について、図１１を用いて説明する。

【００７８】図１１は実施形態１のリニアセンサの動作
制御を示すフローチャートである。

【００７９】センサ制御部３１がセンサ制御動作を開始
すると、ステップＳ１０２において、信号ＣＯＮを監視
する。そして、信号ＣＯＮがハイレベルである場合（ス
テップＳ１０２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、
フラグｐｏｎが１にセットされ、蓄積回数ｎを０にリセ
ットする。そして、ステップＳ１０４において、センサ
出力のＰＥＡＫ値（ピークレベル）が所定値ＴＨ１より
大きいか否かを判定する。

【００８０】ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１未満である場合
（ステップＳ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０５におい
て、蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０より大きいか否かを
判定する。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０未満である場
合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０６に進
み、蓄積回数ｎを１インクリメントして、ステップＳ１
０４に戻る。一方、ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１より大き
い場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、あるいは蓄積回
数ｎが第１所定回数ｎ０より大きい場合（ステップＳ１
０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進み、積分停止信
号ＲＯＮがハイレベル（ＨＩ）になって積分動作が停止
される。そして、座標演算部３２による座標値演算の処
理が開始される。

【００８１】その後、ステップＳ１０８において、蓄積
回数ｎが第２所定回数ｎ１より大きいか否かを判定す
る。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ１未満である場合（ス
テップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０９に進み、蓄
積回数ｎを１インクリメントして、ステップＳ１０８に
戻る。一方、蓄積回数ｎが第２所定回数ｎ１より大きい
場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ステップＳ１１０
に進み、積分停止信号ＲＯＮがローレベルになり、同時
に、信号ＬＣＫの周期の数倍（図６では２倍）の間、セ
ンサリセット信号ＲＣＬがハイレベルになる。次に、ス
テップＳ１１２において、信号ＣＯＮを監視する。信号
ＣＯＮがハイレベルである場合（ステップＳ１１２でＹ
ＥＳ）、ステップＳ１０３に進む。一方、信号ＣＯＮが
ローレベルである場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ス
テップＳ１１１に進み、処理１周期分待機する。

【００８２】つまり、信号ＣＯＮがハイレベルである間
はこの動作が繰り返され、所定回数ｎ１で決まる周期ご
とに座標値演算が行われる。また、ごみなどの影響で、
信号ＣＯＮがドロップしても、１回のみは状態を保持す
るように、ステップＳ１１１が設けられている。もし、
連続して２周期の間、信号ＣＯＮがローレベルである場
合（ステップＳ１０２でＮＯ）、ステップＳ１１３に進
み、フラグｐｏｎが０にリセットされ、シンク信号待ち
の状態になって、初期状態に戻る。

【００８３】このドロップアウト対策部分は、１周期で
なくもっと長くすることも可能であり、外乱が少なけれ
ば、逆に短くしてしまってもよいことは言うまでもな
い。尚、ここの１周期を前述のデータブロックの周期の
自然数倍として、シンクコードのタイミングと一致さ
せ、信号ＣＯＮの代りにシンクコード検出信号を用いて
も同様の動作を行える。

【００８４】また、座標検出器に到達する指示具４の光
は、指示具４に内蔵された電源（電池）４４の消耗によ
り変動する他、指示具４の姿勢によっても変動する。特
に、スクリーン１０の光拡散性が小さい場合、表示画像
の正面輝度は向上するが、この指示具４の姿勢によるリ
ニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙへの入力光量の変動が大きく
なってしまう。しかしながら、実施形態１では、このよ
うな場合であっても、積分回数が自動的に追従して常に
安定した出力信号を得ることができるので、安定した座
標検出が可能となる優れた効果が得られる。また、ポイ
ンタとして光があまり散乱されずにリニアセンサ２０
Ｘ、２０Ｙに入射した場合は、かなり強い光が入ること
になるが、このような場合であっても安定した座標検出
ができることは明らかである。

【００８５】また、画面に直接接触させて使用するＬＥ
Ｄを用いたペンとポインタを併用する場合、ＬＥＤはよ
り大きな光量のものが使用可能であるので、図１１に示
した積分回数である第１所定回数ｎ０，第２所定回数ｎ
１をＩＤ信号によってペンかポインタかを判別して切替
を行い、ペンの場合は座標サンプリングレートを高速
に、ポインタの場合は低速にすることも可能である。実
際、文字入力のように繊細な描画作業はポインタでは不
可能であり、むしろ低速な座標サンプリングレートによ
って滑らかな線を描けるほうが使い勝手がよく、このよ
うな切替を設けることも有効である。

【００８６】以上説明したように、点滅光に高周波数の
キャリアを加え、そのキャリアを周波数検波して得た所
定周期の復調信号によって積分動作のタイミング制御を
行うようにしたので、指示具と搬像部とをコードレスで
同期させることができ、使い勝手の良い座標入力装置を
実現することができる。また、レーザービームを用いる
ことによって画面から離れた位置で容易に繰作すること
が可能となる優れた利点も得られる。また、積分部から
の差分信号中のピークレベルが所定レベルを超えことを
検出し、積分動作を停止させる積分制御手段を設けたの
で、光量が変化してもほぼ一定レベルの光スポット像の
信号を作成でき、これにより、常に安定した高分解能な
座標演算結果を得ることができる。 ＜座標値演算＞座標演算部３２における座標演算処理に
ついて説明する。

【００８７】上述したように、上記の座標入力装置で
は、リニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙに入射する光量の多少
にかかわらず信号の品位を一定に保つ方法を説明した
が、ここで一つ課題が発生する。前述の光量は、先に説
明したように、指示具４に内蔵された電源部（電池）４
４の消耗により変動する他、指示具４の姿勢（座標入力
を行う通常の筆記動作により指示具４が傾く）、あるい
は、リニアセンサや発光素子の変換効率の個体間差等に
よって変動することが想定される。

【００８８】リニアセンサ２０Ｘ、２９Ｙに到達する光
が減少した場合、それ相応に積分時間を長くする、すな
わち、第１所定回数ｎ０、第２所定回数ｎ１の値を大き
くし、積分回数を増大させることで品位の良い信号波形
を得ることはできるが、積分時間の増大は、座標サンプ
リングレート、つまり、単位時間に算出できる座標点数
の減少を意味し、操作者の筆跡を忠実に再現するにはお
のずと限界がある。例えば、その筆跡を忠実に再現する
ために、２５点／秒の座標サンプリングレートが必要で
あると仮定すれば、１回の座標算出動作時間は少なくと
も４０ｍｓｅｃ以下であることが必要であり、その時間
内の積分時間で信号波形が所定のピークレベルに到達す
ることが求められる。

【００８９】しかしながら、所定レベルのピークレベル
が得られなかった場合でも、信頼性の高い座標を算出す
ることが可能となれば、操作者にとって筆記性の良い指
示具（例えば、指示具の傾きをより大きくできる）が実
現可能であり、また電池寿命を延ばすことも可能となる
メリットが生まれる。

【００９０】そこで、実施形態１の座標演算部３２で
は、図１２に示すような座標演算処理を行う。

【００９１】上述したようにして得られた２つのリニア
センサ２０Ｘ，２０Ｙの出力信号（アンプ２９からの差
分信号）は、センサ制御部３１に設けられたＡＤ変換部
３１Ａでデジタル信号として座標演算部３２に送られ、
座標値が演算される。座標値の演算は、まず、Ｘ座標、
Ｙ座標の各方向の出力に対して、リニアセンサ２０Ｘ，
２０Ｙの座標値（Ｘ１，Ｙ１）を求める。尚、演算処理
は、Ｘ座標、Ｙ座標同様であるので、Ｘ座標値の演算に
ついてのみ説明する。

【００９２】次に、実施形態１の座標演算処理の処理フ
ローについて、図１２を用いて説明する。

【００９３】図１２は実施形態１の座標演算処理の処理
フローを示すフローチャートである。

【００９４】まず、処理の開始時には、処理回数をカウ
ントするカウンタｃｏｎｔ＝０にセットする。

【００９５】次に、ステップＳ２０２において、任意の
座標入力点での各画素の差分信号である差分データＤｘ
（ｎ）（例えば、画素数ｎ＝６４）を読み込む。次に、
ステップＳ２０３において、各画素（６４画素）の出力
値の平均値を導出し、所定のオフセット量Ｖoffを加え
たＶth1を定義する。このＶth1を、出力信号の有効性を
判定する第１の閾値として用いる（図１３（ａ）参
照）。つまり、Ｖth1はリニアセンサに入力される光
量、つまり、信号レベルに応じて可変するとともに、前
述の光量が全く入射されていない状態での出力電圧にも
依存することになるので、リニアセンサ個体間の部品公
差を吸収し、最適な閾値レベルを自動的に設定できる。

【００９６】次に、ステップＳ２０４において、差分デ
ータＤｘ（ｎ）の最大値を有するピーク画素ｎ_peakを検
出する。ステップＳ２０５において、ピーク画素ｎ_peak
の前後ｍ番目の画素の出力値、Ｄｘ（ｎ_peak−ｍ）、Ｄ
ｘ（ｎ_peak＋ｍ）を各々求め、その値を比較する。次
に、ステップＳ２０６、Ｓ２０７において、比較結果に
応じて第２の閾値Ｖth2をＤｘ（ｎ_peak−ｍ）、Ｄｘ
（ｎ_peak＋ｍ）のいずれかに設定する。実施形態１の場
合、信号レベルがより小さい値を閾値レベルとしている
が、ｍ＝３とした場合のその様子を図１３（ｂ）に示
し、閾値がＤｘ（ｎ_{pe ak}−ｍ）に設定されていることが
理解される。実施形態１の場合、両者の信号レベルで、
値がより小さい値を閾値レベルとして採用しているが、
ｍの値をより大きくし、信号レベルの高い値を閾値レベ
ルとして採用しても同等の効果が得られる。

【００９７】次に、ステップＳ２０８において、第１の
閾値Ｖth1と第２の閾値Ｖth2を比較する。第２の閾値Ｖ
th2が第１の閾値Ｖth1以上である場合（ステップＳ２０
８でＹＥＳ）、有効な光が十分に入射されたものとし
て、ステップＳ２０９以降の座標演算を実行する。一
方、第２の閾値Ｖth2が第１の閾値Ｖth1未満である場合
（ステップＳ２０８でＮＯ）、有効な光が十分に得られ
ていないので、処理を中止する。

【００９８】ステップＳ２０９において、第２の閾値Ｖ
th２と各画素の差分データＤｘ（ｎ）との差分であるＥ
ｘ（ｎ）を不揮発メモリ９に記憶する。次に、ステップ
Ｓ２１０において、座標算出のための有効画素を判定す
る。この有効画素は、その出力値が第２の閾値Ｖth2を
越えるピーク画素ｎ_peakを含む連続した画素のことであ
り、ピーク画素ｎ_peakの前の画素群の出力値が連続して
第２の閾値Ｖth2を越える画素の最小値ｎ_minから、ピー
ク画素ｎ_peakの後の画素群の出力値が連続して第２の閾
値Ｖth2を越える画素の最大値ｎ_maxまでが有効画素とな
る。例として、図１３（ｃ）では、最小値ｎ_minはｎ
_peak−ｍでその差分データはＤｘ（ｎ_{pea k}−ｍ）であ
り、最大値ｎ_maxはｎ_peak＋ｍ＋１でその差分データは
Ｄx(ｎ_peak＋ｍ＋１）となる。この場合、ｎ_peak＋ｍよ
り大きいｎ_peak＋ｍ＋１の画素の出力値も座標算出の際
に有効なデータとして使用されることになる。尚、図１
３（ｃ）中、第２の閾値Ｖth2を超える画素が他にも存
在するが、連続の条件を満たさないため、有効画素とは
ならない。

【００９９】有効画素の出力値を用いて、ステップＳ２
１１において、リニアセンサ２０Ｘ上の重心値である画
素座標α_Xを算出する。実施形態１では、重心法により
出力データの重心を算出している。但し、この画素座標
α_Xを求める数学的手法は、例えば、出力データＥｘ
（ｎ）のピーク値を求める方法（例えば、微分法によ
る）等が有り、計算の方法によって限定されるものでは
ない。

【０１００】以上の構成により、低光量時においても、
求めるべき画素番号を安定して精度良く算出することが
可能となる。

【０１０１】次に、算出された重心値である画素座標α
_Xから、指示具４の座標値を求める方法について説明す
るが、その前に、実施形態１の結像光学系の構成につい
て、図１４を用いて説明する。尚、図１４では、Ｘ軸方
向のみについて説明するが、Ｙ軸方向も同様の構成とな
る。

【０１０２】図１４は実施形態１の結像光学系の構成例
を示す図である。

【０１０３】図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、座標
入力有効エリアの中央部（原点：ｃｏｎｔ＝０）での光
スポット５の光線が、円柱状レンズ９０Ｘを介して、座
標入力面と平行に配置されたリニアセンサ２０Ｘのほぼ
中央部分に集光するように配置されている。

【０１０４】尚、円柱状レンズ９０Ｘは、レンズ軸に垂
直な断面が単純な円のものと、非球面のものとの２種類
であって、レンズ軸に平行な断面は同一形状となる比較
的制作が容易で安価なプラスチックレンズを採用してい
る。上記の定義は、本座標入力装置で必要とするレンズ
としての有効面のみがその定義を満足していれば良く、
設置のための支持部材等をそれ以外の領域に設けてレン
ズ取り付けを容易にすること等はプラスチックレンズの
一体成形で容易であり、機能上問題がない。またガラス
等の他の部材によるレンズであっても良いことは言うま
でもない。

【０１０５】さて課題の項でも説明したように、実施形
態１の座標入力装置の結像光学系の光学的配置及び円柱
状レンズ等の光学特性の影響で座標算出精度が大きく劣
化する位置は、座標入力有効エリアの４隅部となるが、
高精度に座標を導出するために、図１５を用いてその演
算、補正方法について説明する。

【０１０６】図１５は実施形態１の座標演算処理の詳細
な処理フローを示すフローチャートである。

【０１０７】まず、上述の図１２で算出した画素座標α
_Xから座標を算出するためには、初期動作時には基準点
を設定するための所定値を算出しておく必要が有り、ス
テップＳ００３において、その所定値を算出するルーチ
ンなのか（基準点設定モード）、その所定値に基づいて
通常の座標値を算出するモード（座標算出モード）なの
かを判定する。

【０１０８】尚、基準点設定モードは、通常、工場出荷
時に行われ、座標入力装置本体に用意された所定スイッ
チあるいは指示具４からの指示に基づいて実行される。

【０１０９】基準点設定モードである場合は、実施形態
１では、従来技術に対して、スクリーン１０上の少なく
とも３つの既知の点の座標値（Ｘ_cont，Ｙ_cont）及びそ
の各々における重心値α_Xcont、α_Ycontを算出する。こ
の算出された３つの既知の点の座標値及びその重心値に
基づいて、より高精度な座標演算を実現する。

【０１１０】具体的には、まず、ステップＳ００２にお
いて、カウンタｃｏｎｔ＝０の時のスクリーン１０上の
１つ目の既知の点の座標値（Ｘ₀，Ｙ₀）を指示して、上
述のステップＳ２０２〜ステップＳ２１１の処理を実行
することで、その座標値と重心値α_X0、α_Y0を算出す
る。次に、ステップＳ００３において、基準点設定モー
ドであるか否かを判定する。基準点設定モードでない場
合（ステップＳ００３でＮＯ）、ステップＳ００４に進
む。一方、基準点設定モードである場合（ステップＳ０
０３でＹＥＳ）、ステップＳ００９に進む。

【０１１１】ステップＳ００９において、算出した座標
値及び重心値α_X0を不揮発メモリ９に記憶する。ステッ
プＳ０１０において、カウンタｃｏｎｔを１インクリメ
ントする。そして、ステップＳ０１１において、カウン
タｃｏｎｔのカウンタ値が２より大きいか否かを判定す
る。２より小さい場合（この場合、ｃｏｎｔ＝１であ
り、ステップＳ０１１でＮＯ）、ステップＳ００２に進
み、２つ目の既知の点の座標値（Ｘ₁，Ｙ₁）を指示し
て、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２１２の処理
を実行することにより、ステップＳ００９において、そ
の座標値と重心値α _X1、α_Y1を不揮発メモリ９に記憶す
る。そして、ステップＳ０１０で、カウンタｃｏｎｔが
１インクリメントされ、そのカウンタ値が２となる。こ
の場合、カウンタ値は２より大きくないので、再度、ス
テップＳ００２に戻り、３つ目の既知の点の座標値（Ｘ
₂，Ｙ₂）を指示して、上述のステップＳ２０２〜ステッ
プＳ２１２の処理を実行することにより、ステップＳ０
０９において、その座標値と重心値α_X2、α_Y2を不揮発
メモリ９に記憶する。そして、ステップＳ０１０で、カ
ウンタｃｏｎｔが１インクリメントされ、そのカウンタ
値が３となる。これにより、ステップＳ０１１におい
て、カウンタｃｏｎｔのカウンタ値が２より大きくな
り、ステップＳ０１２に進む。

【０１１２】以上の処理により、既知の点の座標値（Ｘ
₀、Ｙ₀）〜（Ｘ₂、Ｙ₂）、その重心値α_X0〜α_X2、α_Y0
〜α_Y2が、基準点として不揮発メモリ９に記憶される。

【０１１３】尚、本実施の形態においては、第１の既知
の点（Ｘ₀、Ｙ₀）を座標入力有効エリアの中央位置、第
２の既知の点（Ｘ₁、Ｙ₁）を各象現（図１４（ａ）にお
ける座標入力有効エリアの１／４領域）における座標入
力有効エリアの中央位置（ｃｏｎｔ＝１）、第３の既知
の点（Ｘ₂、Ｙ₂）を座標入力有効エリアの４隅部の少な
くとも１つとしている。

【０１１４】尚、第３の既知の点は、図１４（ａ）に示
すとおり、座標入力有効エリア内において光スポット５
からの光線とＺ軸との間の角度θが最大となる点であ
る。

【０１１５】上述したように、円柱状レンズ９０Ｘを結
像光学系に有するこの種の座標入力装置においては、円
柱状レンズ９０Ｘの軸と光スポット５からの光線が成す
角度が最大となる位置において、レンズ等の光学的特性
により座標算出精度が劣化する。また、その劣化の発生
割合は、座標入力位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両者）
に依存しＸ軸の値が増大するにつれ、かつＹ軸の値が増
大していくことで、非線型的に劣化する（図１６参
照）。

【０１１６】そして、この非線型的に座標算出精度が劣
化する現象を抑制し、高精度な座標算出を可能とするた
めに、実施形態１では、３つの既知の点の座標値及びそ
の重心値を用いて、高精度な座標算出を実現する。この
座標算出方法を示したのが、ステップＳ００４以降の処
理及びステップＳ０１２の処理である。

【０１１７】ステップＳ００４では、ステップＳ００９
で不揮発メモリ９に記憶された重心値α_X0、α_X1及びそ
の座標値（Ｘ₀、Ｙ₀）及び（Ｘ₁、Ｙ₁）を用いて、下記
の式（３ａ）により任意の点の光スポット５の位置Ｘ’
を概略演算が可能となる（第１の演算）。

【０１１８】 Ｘ’＝（Ｘ₁−Ｘ₀）（α_X−α_X0）／（α_X1−α_X0）＋Ｘ₀ （３ａ） ここで、上記式（３ａ）により、座標算出精度が最も悪
くなる第３の既知の点の座標値（Ｘ₂、Ｙ₂）におけるセ
ンサの出力重心値α_X2を用いてＸ’を算出すれば、既知
の座標Ｘ₂とこの値の差が、座標算出測定誤差ΔＸとな
る（ステップＳ０１２）。

【０１１９】この誤差ΔＸを補正係数として用いること
で、出力座標値を校正することになるが、この補正係数
ΔＸを、前述既知の位置における出力画素を記憶する際
に、この値を演算して不揮発メモリ９あるいは信号処理
部７に記憶しても良いことは言うまでもない。尚、ｙ方
向に関しても式（３ａ）に対応する式（３ｂ）を用い
て、Ｙ’を算出することができる。このＹ’とＹ₂との
差ΔＹも補正係数として不揮発メモリ９に記憶してお
く。

【０１２０】 Ｙ’＝（Ｙ₁−Ｙ₀）（α_Y−α_Y0）／（α_Y1−α_Y0）＋Ｙ₀ （３ｂ） 図１７に示されるように、Ｘの値が大きく、かつＹの値
が大きくなるにつれて、光学的特性により座標算出精度
が劣化する（図１４（ａ）、座標入力有効エリアのハッ
チング部分であって、特に、ｃｏｎｔ＝２の部分）。従
って、式（３ａ）及び式（３ｂ）による第１の演算によ
る出力座標値（Ｘ’、Ｙ’）を用いて、この出力座標値
がハッチング部分の判定領域に相当するかの判定を行
い、ステップＳ００５において、座標校正の必要の有無
を判定する。判定領域外（ハッチング部以外）である場
合、座標校正の必要がないとして、ステップＳ００６に
進み、第１の演算による座標値（Ｘ’、Ｙ’）を確定値
とし、ステップＳ００８において、座標値を出力する。

【０１２１】一方、判定領域内である場合、座標校正の
必要があるとして、ステップＳ００７に進み、第１の演
算により出力された座標値（Ｘ’、Ｙ’）と補正係数Δ
Ｘを用いて、下記の式（４）により座標値を補正（第２
の演算）し、ステップＳ００８において、その補正した
座標値を出力する。

【０１２２】 Ｘ＝Ｘ’＋ΔＸ（Ｘ’−Ｘ₁）（Ｙ’−Ｙ₁）／（Ｘ₂−Ｘ₁）（Ｙ₂−Ｙ₁） （４） 上記式（４）は、第１の演算による座標値（Ｘ’、
Ｙ’）の両方を用いて確定座標Ｘを算出（ＸはＸ’及び
Ｙ’の従属関数）することで、座標入力位置による非線
形的な座標算出誤差発生に対応すると共に、第１の演算
のみによる座標算出（ステップＳ００４、Ｓ００６）に
よるか、第２の演算による座標算出（ステップＳ００
４、Ｓ００７）によるか、その判定領域境界部分に座標
入力が行われた場合であっても、同一の座標値が算出で
きるように構成されている。つまり、判定領域の境界上
の座標入力であっても、演算方法による差による座標値
の差が発生しない、座標入力装置の分解能を低下させる
ことがない優れた利点が得られるように構成されてい
る。

【０１２３】尚、（４）式に対応するｙ方向に関する式
（第１項のＸ’をＹ’に、第２項のΔＸをΔＹに置き換
える）を用いて、補正されたＹを算出することができ
る。

【０１２４】また、上記演算はステップＳ００５にて領
域判定を行っているが、誤差の発生の非線形性（Ｘ軸の
値が大きく、かつＹ軸の値が大きくなるにつれて、より
座標算出精度が低下する）を考慮して、次式に示すよう
な高次の補正式を用いて、ステップＳ００５における判
定を行わずに、常に、第２の演算を実行するようにして
も良く、上述した方法と同等の座標算出性能を得ること
が可能となる。さらには、この演算式を用いることによ
り、判定条件式がなくなるので、処理の高速化を図るこ
とが可能であり、どちらの演算式を用いるかは、ＣＰ
Ｕ、あるいはメモリ等の構成仕様により、適宜選択すれ
ば良い。

【０１２５】 Ｘ＝Ｘ’＋ΔＸ（Ｘ’／Ｘ₂）²（Ｙ’／Ｙ₂）² 以上の処理により、従来方法による座標演算結果である
座標算出精度（図１７）に比べ、実施形態１による座標
演算結果でる座標算出精度（図１６）から明らかなよう
に、座標算出精度が大幅に改善されていることが分か
る。

【０１２６】以上説明したように、実施形態１によれ
ば、スクリーン１０上の既知の位置の座標値及び重心値
を記憶すると共に、算出した座標値に領域判定による演
算方法の改良を計ることによって、分解能を低下させる
ことなく座標算出精度を大幅に改善すると共に、単純な
形状の円柱状レンズを用いて実施が可能なので、低コス
トで、高精度、高分解能に座標を出力する座標入力装置
を実現することができる。

【０１２７】尚、上記実施形態によって確定した座標値
をそのままリアルタイムで出力することも可能である
し、目的に応じてデータを間引く（例えば、確定座標１
０個毎で１個のデータのみ出力）等も可能であることは
言うまでもないが、以下の仕様を想定する場合には、重
要である。

【０１２８】指示具４をペンのように使う場合と、ポイ
ンタとして画面から離れて使う場合とでは、使用者の手
の安定性が異なる。ポインタとして使う場合には、画面
上のカーソルが細かく震えてしまうので、このような細
かい動きを抑制したほうが使いやすい。一方、ペンのよ
うに使う場合には、できるだけ忠実に速く追従すること
が求められる。特に、文字を書く場合などには小さな素
早い操作ができないと、正しく入力できなくなってしま
う。

【０１２９】実施形態１では、制御信号によりＩＤを送
信しているため、ポインタタイプか否かを、先端のスイ
ッチが押されているか否かで判定可能なので、これによ
り、ポインタとして、あるいはペンとして使っているか
どうかを判定できる。ポインタである場合は、例えば、
前回及び前々回の座標値（Ｘ−１，Ｙ−１）、（Ｘ−
２，Ｙ−２）を用いて移動平均を算出して、今回の出力
座標値（Ｘ，Ｙ）を算出するようにすれば、ぶれの少な
い操作性の良い構成となる。

【０１３０】実施形態１では、ポインタとして使用して
いる場合における座標算出は、単純な移動平均を用いて
いるが、このような移動平均を算出するための平滑化処
理に用いる関数としては、他にも差分絶対値を大きさに
より非線型圧縮したり、移動平均による予測値を用い
て、これとの差分を非線型圧縮するなどの各種方式が使
用可能である。つまり、ポインタとして使用している場
合は、平滑化を強目にし、ペンとして使用している場合
は弱めに切り替えることが、制御信号により可能であ
る。そのため、それぞれ使い勝手のよい状態を実現可能
であり、この点でも本発明の効果は大きい。

【０１３１】尚、これらの座標演算処理は、前述したよ
うに座標サンプリングレートが１００Ｈｚの場合には１
０ｍｓｅｃの間に終了すればよく、データは６４画素×
２（Ｘ座標およびＹ座標）×ＡＤ変換回路の８ビットと
非常に少ない上、収束演算も必要ないので低速の８ビッ
ト１チップマイクロプロセッサで十分処理が可能であ
る。このようなことは、コスト的に有利なだけでなく、
仕様変更が容易で、開発期間の短縮や様々な派生商品の
間発が容易になる利点もある。特に、エリアセンサを用
いる場合のように、高速の画像データ処理を行う専用の
ＬＳＩの開発などは不要であり、開発費用、開発期間な
どの優位性は非常に大きなものである。

【０１３２】また、上述したような演算処理によって算
出した座標値（Ｘ，Ｙ）を示すデータ信号は、座標演算
部３２から通信制御部３３に送られる。この通信制御部
３３には、そのデータ信号と、制御信号検出部７２から
の制御信号とが入力される。そして、これらデータ信号
および制御信号は、ともに所定の形式の通信信号に変換
され、外部の表示制御装置に送出される。これにより、
スクリーン１０上のカーソルやメニュー、文字や線画の
入力などの各種操作を行うことができる。前述したよう
に、６４画素のセンサアレイを使った場合でも、１００
０超の分解能と十分な精度とが得られ、リニアセンサ、
光学系ともに小型、低コストな構成でよく、また、演算
回路も非常に小規模な構成とすることが可能な座標入力
装置を得ることができる。 ＜実施形態２＞図１８は実施形態２の座標検出器の詳細
構成を示す図である。

【０１３３】尚、実施形態２の座標検出器は、実施形態
１の座標検出器の変形例であり、同一の構成要素につい
ては、同一の参照番号を付加し、その詳細については省
略する。

【０１３４】実施形態２の座標検出器１は、結像光学系
によって光の到来方向を検出する４つのリニアセンサ２
０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂとが設けられて
いる。そして、指示具４に内蔵された発光素子４１から
の光ビームにより、スクリーン１０上に生成された光ス
ポット５からの拡散光をそれぞれ受光する。

【０１３５】実施形態１でも説明したように、受光素子
６には、集光光学系としての集光レンズ６ａが装着され
ており、スクリーン１０上の全範囲から高感度で所定波
長の光量を検知する。この検知出力は、周波数検波部７
１によって検波された後、制御信号検出部７２において
制御信号（指示具４の発光制御部４２によって重畳され
た信号）などのデータを含むデジタル信号に復調され
る。

【０１３６】また、実施形態２では、タイミング信号を
送信するコード等の手段を有しないため、変調信号によ
ってリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０
Ｙｂを制御することになる。また、後述するが、信号検
出は、発光時と非発光時時の差分によって行う。そし
て、そのシャッタタイミングと発光タイミングをあわせ
るために、上記変調信号のタイミングを用いて、リニア
センサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂのリセ
ット信号を発生させている。

【０１３７】ここで、周波数検波部７１で扱われる信号
のタイミングチャートについて、図１９を用いて説明す
る。

【０１３８】図１９は本実施形態で扱われる信号のタイ
ミングチャートである。

【０１３９】図１９において、８−１がペンダウン時の
変調信号を周波数検波部７１で検波した後の信号ＩＲで
ある。このＩＲ信号は、いわば、発光している期間をあ
らわしているため、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，
２０Ｙａ，２０Ｙｂのシャッタタイミングをこの信号に
同期させる必要がある。

【０１４０】一方、８−２が、リニアセンサ２０Ｘａ，
２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂのシャッタ周期をあらわ
すもので、Ｌ（ローレベル）の時に発光時の検出を行
い、Ｈ（ハイレベル）の時に非発光時の検出を行うタイ
ミングを示す信号ＩＲＣＬＫである。このＩＲＣＬＫ信
号は、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２
０Ｙｂに供給されているクロックによって、リニアセン
サ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂから出力さ
れる。このＩＲＣＬＫ信号と、発光期間を同期させるた
めに、８−１で示すＩＲ信号が検出されたら、ＩＲ信号
とＩＲＣＬＫ信号が同期する程度の一定量の遅延時間を
もって、８ー３で示すリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂにクリア（ＣＬＲ）信号を出力
する。

【０１４１】このクリア動作によって、同期が可能にな
る。遅延量は、ＣＬＲ信号が終了後、ＩＲＣＬＫ信号が
ＬＯＷになる時間によって、決定すればよい。 ＜結像光学系の動作説明＞図２０はリニアセンサ２０Ｘ
ａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの配置関係を示す図
である。

【０１４２】図２０において、結像光学系としての円柱
状レンズ９０Ｘａ，９０Ｘｂ、９０Ｙａ，９０Ｙｂによ
って光スポット５の像が、リニアセンサ２０Ｘａ，２０
Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの各センサの感光部２１Ｘ
ａ、２１Ｘｂ、２１Ｙａ、２１Ｙｂに線状に結像する。
これらリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２
０Ｙｂを正確に直角に配置することによって、それぞれ
がＸ座標、Ｙ座標を反映した画素にピークを持つ出力が
得られる。

【０１４３】そして、これらリニアセンサ２０Ｘａ，２
０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂは、センサ制御部３１によ
って制御され、出力信号はセンサ制御部３１に接続され
たＡＤ変換部３１Ａによってデジタル信号として座標演
算部３２に送られる。座標演算部３２は、入力されたデ
ジタル信号より出力座標値を計算し、その計算結果を制
御信号検出部７２からの制御信号などのデータと共に通
信制御部３３を介して、所定の通信方法で外部制御装置
（不図示）に送出する。また、調整時など通常と異なる
動作（例えば、ユーザ校正値の設定）を行わせる場合
は、通信制御部３３からセンサ制御部３１、座標演算部
３２へモード切換信号が送られる。

【０１４４】尚、光スポット５の像に関するリニアセン
サ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの構成は、
実施形態１のリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙと同様であ
る。また、各リニアセンサの詳細構成及び出力波形にお
ける説明は、実施形態１の図８〜図１０と同様である。

【０１４５】次に、リングＣＣＤ部２６の出力制御にお
けるタイミングチャートについて、図２１を用いて説明
する。

【０１４６】図２１は実施形態２のリングＣＣＤの出力
制御におけるタイミングチャートである。

【０１４７】まず、ＩＲ信号から一定遅延時間後のＣＬ
Ｒ信号によりすべての動作がクリアされる。このあと、
指示具４による入力があると、ＣＣＤＯＵＴ信号のよう
な検出信号が、積分動作によって大きくなる。そして、
一定レベル（ＶＴＨ）を超えると、コンパレータの出力
ＣＭＰＯＵＴ信号が立ち下がりリングＣＣＤ２６の積分
動作を停止させる。センサ制御部３１は、このＣＭＰＯ
ＵＴ信号が下がるとＡＤ変換を開始する。ＡＤ変換期間
は、ＡＤＳＭＰＬ信号で示したように、リングＣＣＤ２
６の画素出力すべてに対して行われる。

【０１４８】上述のように、リングＣＣＤ２６の出力
が、一定レベルを超えない場合には、センサ制御部３１
は、クリアからの経過時間をカウントし、あらかじめ定
めた一定時間を過ぎているような場合には、強制的にＡ
Ｄ変換動作を行う。このようにしておけば、入力が小さ
い場合でも、一定サンプリング時間内に必ずサンプリン
グが行われるようになる。

【０１４９】ＡＤ変換は、図２２に示すようなタイミン
グで行われる。つまり、リングＣＣＤ２６の出力である
ＣＣＤＯＵＴ信号は時間軸を拡大すると、図２２のよう
に画素単位の検出光レベルに応じた電圧で出力される。
この信号を、サンプリングパルスＳＰのタイミングで画
素毎にＡＤ変換し、センサ制御部３１は、そのレベルを
メモリなどに記憶する。

【０１５０】上記のような動作を、各座標軸に対応した
リングＣＣＤ部２６のすべてに対して行い、後述の座標
計算を行う。

【０１５１】また、座標検出器１に到達する指示具４の
光は、指示具４に内蔵された電源部（電池）４４の消耗
により変動する他、指示具４の姿勢によっても変動す
る。特に、スクリーン１０の光拡散性が小さい楊合、表
示画像の正面輝度は向上するが、この指示具４の姿勢に
よる座標検出器１への入力光量の変動が大きくなってし
まう。しかしながら、実施形態２では、このような場合
であっても、積分回数が自動的に追従して常に安定した
出力信号を得ることができるので、安定した座標検出が
可能となる。

【０１５２】以上説明したように、点滅光に高周波数の
キャリアを加え、そのキャリアを周波数検波して得た所
定周期の復調信号によって積分動作のタイミング制御を
行うようにしたので、指示具と搬像部とをコードレスで
同期させることができ、使い勝手の良い座標入力装置を
実現することができる。また、積分部からの差分信号中
のピークレベルを関しし、積分動作を停止させる積分制
御手段を設けたので、光量が変化してもほぼ一定レベル
の光スポット像の信号を作成でき、これにより、常に安
定した高分解能な座標演算結果を得ることができる。 ＜座標値演算＞座標演算部３２における座標演算処理に
ついて説明する。

【０１５３】上述したようにして得られた４つのリニア
センサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの出力
信号（アンプ２９からの差分信号）は、センサ制御部３
１に設けられたＡＤ変換部３１Ａでデジタル信号として
座標演算部３２に送られ、座標値が演算される。座標値
の演算は、まず、Ｘ座標、Ｙ座標の各方向の出力に対し
て求める。尚、演算処理は、Ｘ座標、Ｙ座標同様である
ので、Ｘ座標値の演算についてのみ説明する。

【０１５４】リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂはそれぞ
れ、図２３に示すように、スクリーン１０の縦半分の検
出領域として構成されており、その中央付近では、検出
領域が重複している。

【０１５５】リニアセンサ２０Ｘａは、スクリーン１０
のＳＸａ領域に光スポットがある場合に光を検出し、リ
ニアセンサ２０Ｘｂはスクリーン１０のＳＸｂ領域に光
スポットがある場合に光を検出する。重複領城では、両
センサで検出が行われる。その時のリニアセンサ２０Ｘ
ａ，２０Ｘｂの出力について、図２４を用いて説明す
る。

【０１５６】図２４はリニアセンサの出力を模式的に示
す図である。

【０１５７】中央の重なりの部分に光スポットがある場
合には、１５−１に示すように、リニアセンサ２０Ｘ
ａ，２０Ｘｂともに出力が現れる。一方、ＳＸｂ領域に
光スポットがある場合には、１５−２に示すように、リ
ニアセンサ２０Ｘｂのみに出力が現れる。このように理
想的に重複部分以外では、一方の出力がある場合には、
例えば、一方の座標値を元に、その値が、基準点を超え
たか否かで、切り換えの判定を行い、座標値を連結す
る。

【０１５８】しかしながら、ノイズ、あるいは漏れ光、
外乱光などによって、１５−３に示すような本来の光ス
ポット以外の所に、出力が生じる場合がある。

【０１５９】このような時に、一方の座標値で判定を行
っていると、間違った判定をしてしまい表示画面上で、
いきなり違う点にカーソルなどが表示され、例えば、描
画中であると、不要な線が引かれてしまうことになる。
そこで、本発明では、得られたリニアセンサ２０Ｘａ，
２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの出力のピーク値に基づ
いて、座標値の判定を行う。

【０１６０】次に、実施形態２の座標演算処理の処理フ
ローについて、図２５を用いて説明する。

【０１６１】図２５は実施形態２の座標演算処理の処理
フローを示すフローチャートである。

【０１６２】尚、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂの各
リングＣＣＤ２６の出力をＤＸａ、ＤＸｂとする。この
値は、先に説明したように、ＡＤ変換された値であるか
ら、リングＣＣＤ２６の各画素ごとの光検出量に応じた
電圧値である。そこで、各データの最大値をもって、ピ
ークレベルを決定することができる。

【０１６３】また、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂで
検出される座標を、それぞれＣＣＤＸａ、ＣＣＤＸｂと
する。

【０１６４】まず、ステップＳ３０１で、任意の座標入
力点での各画素の差分信号である差分データＤＸａ
（ｎ）（実施形態２の場合、画素数ｎ＝６４）が読み込
まれ、バッファメモリ（不図示）に貯えられる。ステッ
プＳ３０２で、このデータのピークレベルを求め、Ｘａ
ｐとして記憶する。次に、ステップＳ３０３で、あらか
じめ設定しておいた閾値Ｖと比較し、閾値以上のデータ
値Ｅｘａ（ｎ）を算出する。このデータ値Ｅｘａ（ｎ）
を用いて、ステップＳ３０４で、リニアセンサ２０Ｘａ
上の座標ＣＣＤＸａを算出する。実施形態２では、重心
法により出力データの重心を算出しているが、出力デー
タＥｘａ（ｎ）のピーク値を求める方法（例えば、微分
法による）等、計算の方法はこれに限定されないことは
言うまでもない。

【０１６５】同様にして、リニアセンサ２０Ｘｂ上の座
標ＣＣＤＸｂも算出する。

【０１６６】これら算出された座標値は、リニアセンサ
２０Ｘａ，２０ＸｂのそれぞれのリニアＣＣＤ２６上で
の画素に対応した座標である。そのため、これらの座標
値を連結することで一つのリニアセンサ２０Ｘａ，２０
Ｘｂ上での座標値として扱えるようになる。

【０１６７】そこで、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ
のそれぞれのリニアＣＣＤ２６上での画素に対応した座
標値を連結するための基準座標を定義する。

【０１６８】この基準座標の定義について、図２６を用
いて説明する。

【０１６９】図２６は実施形態２の基準座標の定義を説
明するための図である。

【０１７０】図２６は、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂのそれぞれのリニアＣＣＤ２６の座標を概念的に配置
した構成を示している。リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂの検出領域は、先に説明したように重複部分を有して
いるため、その座標位置を重ねると、同図のようにな
る。

【０１７１】この時、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ
のそれぞれのリニアＣＣＤ２６が共に測定可能な領域
で、基準点をあらかじめ定義する。つまり、スクリーン
１０上の重複部分に入力を行い、座標ＣＣＤＸａ，ＣＣ
ＤＸｂ（ＣＣＤＸａ＿ｏｒｇ，ＣＣＤＸｂ＿ｏｒｇ）と
して読み込む。これらの値を、基準点データ（基準座
標）として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ（不図
示）に記憶しておき、通常の使用時にはこの値を読み出
して、座標値演算を行う。

【０１７２】以下、これらの基準点データを用いて、リ
ニアセンサ２０Ｘａ，２０ＸｂのそれぞれのリニアＣＣ
Ｄ２６上での画素に対応した座標値を連結した連結座標
ＣＣＤＸの算出処理について、図２７を用いて説明す
る。

【０１７３】図２７は実施形態２の連結座標ＣＣＤＸの
算出処理の処理フローを示すフローチャートである。

【０１７４】まず、ステップＳ３０７で、リニアセンサ
２０Ｘａ，２０ＸｂのそれぞれのリニアＣＣＤ２６の基
準点データ（ＣＣＤＸａ＿ｏｒｇ，ＣＣＤＸｂ＿ｏｒ
ｇ）をメモリから読み込む。ステップＳ３０８で、指示
具４からの入力がなされた時に計算されるＣＣＤＸａ、
ＣＣＤＸｂの値と、基準点データの差分を算出する。こ
れにより、図２６の中央付近にある直線Ｌ１の点を原点
としたリニアＣＣＤ上の座標に変換される。

【０１７５】次に、ステップＳ３０９で、先に記憶して
おいたリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ各々のピークレ
ベルＸａＰ、ＸｂＰを比較する。通常、外乱光などによ
る信号は、正規の光スポットによる信号よりかなり小さ
いため、ピーク値の大きい方を正規の座標として採用す
る。このようにして、Ｌ１を境にリニアセンサ２０Ｘ
ａ，２０ＸｂのそれぞれのリニアＣＣＤ２６の両リニア
ＣＣＤの座標値を連結できる。

【０１７６】具体的には、ピークレベルＸａＰがピーク
レベルＸｂＰより大きい場合（ステップＳ３０９でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ３１０に進み、ＣＣＤＸ＝ＣＣＤＸａ
として、ステップＳ３１２に進む。一方、ピークレベル
ＸａＰがピークレベルＸｂＰ未満である場合（ステップ
Ｓ３０９でＮＯ）、ステップＳ３１１に進み、ＣＣＤＸ
＝ＣＣＤＸｂとして、ステップＳ３１２に進む。

【０１７７】そして、ステップＳ３１２で、スクリーン
１０上の座標値を一致させるために、上記の処理で得ら
れたＣＣＤＸからスクリーン１０上の座標値Ｘへの変換
であるスクリーン座標計算を行う。尚、この処理の詳細
については、後述する。

【０１７８】以上の処理は、Ｘ座標について説明を行っ
たが、同様にして、Ｙ座標についても行う。

【０１７９】そして、上述のような演算処理によって算
出した座標値（Ｘ，Ｙ）を示すデータ信号は、座標演算
部３２から通信制御部３３に送られる。この通信制御部
３３には、そのデータ信号と、制御信号検出部７２から
の制御信号とが入力される。そして、これらデータ信号
および制御信号は、ともに所定の形式の通信信号に変換
され、外部の表示制御装置に送出される。これにより、
スクリーン１０上のカーソルやメニュー、文字や線画の
入力などの各種操作を行うことができる。 ＜基準点設定＞ＣＣＤ座標値とスクリーン１０上の座標
値と一致させるためには、ＣＣＤ座標値をスクリーン１
０上の座標値へ変換するための倍率、原点の座標値など
の情報をあらかじめ、決定しておく必要がある。そのた
めに、既知の複数の座標位置（基準点）のＣＣＤ座標を
取得し、不揮発メモリ等に記憶する。

【０１８０】図２８は実施形態２の基準点の座標位置例
を示す図である。

【０１８１】まず、基準となる原点を設定する。その際
には、同図Ｐ０位置に入力を行い、その時のＣＣＤ座標
値を記憶する。この時、リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの重複部分を、この位置に設定
しておけば、上述のようなリニアセンサ２０Ｘａ，２０
Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの座標値を連結するための基
準点入力を兼ねることも可能である。

【０１８２】次に、原点にたいして、倍率決定のための
入力を行う。実際には原点から既知の点一点の情報があ
れば倍率は計算可能である。

【０１８３】しかしながら、レンズの収差、ばらつき等
によって、入力位置（基準点）によって、倍率にばらつ
きが生じる。

【０１８４】図２９は実施形態２の基準点による倍率の
ばらつき例を示す図である。

【０１８５】この図は、基準点のＣＣＤ座標値の出力を
示している。

【０１８６】例として、図２８の基準点Ｐ０からＰ７間
のＣＣＤ座標値の理論値は線形性のある直線状のデータ
列となる。これに対し、基準点Ｐ０からＰ３間のＣＣＤ
座標値の実測値は、理論値と同様、線形性にＣＣＤ座標
値の出力が得られるが、基準点Ｐ７付近では、ＣＣＤ座
標値は線形性でなくなり、ＣＣＤ座標値の理論値の直線
状のデータ列からずれてしまうことがある。このような
場合に、例えば、基準点Ｐ７で、倍率のためのデータを
取得し、それを元に座標計算を行うと、全体的に誤差を
生じてしまうことになる。

【０１８７】そこで、倍率決定のためには、Ｐ３点など
の、比較的、ＣＣＤ座標値の理論値に近いＣＣＤ座標値
の実測値を得ることができる基準点でのＣＣＤ座標値を
用いる。

【０１８８】上述してきたように、複数のリニアセンサ
２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂを用いて連結
して座標値を得るので、図２８のように、各々リニアセ
ンサ２０Ｘａ，２０Ｘｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの用いら
れる範囲は、図中Ｘａ，Ｙａ，Ｘｂ，Ｙｂで示される領
域になる。

【０１８９】円柱状レンズ９０Ｘａ，９０Ｘｂ，９０Ｙ
ａ，９０Ｙｂ自体は、各リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂに対して用意してあるので、結
局、Ｘａ，ｂ、Ｙａｂそれぞれがばらつきを有すること
になる。

【０１９０】そこで、各リニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂに対応した倍率を求める必要が
あり、そのために、基準点Ｐ３以外にも、基準点Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ４の各点でのリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０Ｙｂの出力を記憶する。

【０１９１】基準点Ｐ０が図２８のように重複部分に存
在するとすると、この点ではＸａｂ，Ｙａｂの各々の値
が取得される。この時のリニアセンサ２０Ｘａ，２０Ｘ
ｂ，２０Ｙａ，２０ＹｂのＣＣＤデータをＰ０Ｘａ、Ｐ
０Ｙａ、Ｐ０Ｘｂ、Ｐ０Ｙｂとする。基準点Ｐ０は原点
であるので、この場合には、スクリーン１０上の座標値
は（Ｘ＿Ｐ０，Ｙ＿Ｐ０）＝（０，０）である。

【０１９２】倍率の決定は、基準点Ｐ３を例にとり、基
準点Ｐ３でのＣＣＤ座標をＰ３Ｘａ、Ｐ３Ｙａとし、ス
クリーン１０上の座標値をＸ＿Ｐ３、Ｙ＿Ｐ３とした場
合、倍率α３ｘ、α３ｙは α３ｘ＝（Ｘ＿Ｐ３−Ｘ＿Ｐ０）／（Ｐ３Ｘａ−Ｐ０Ｘａ） （５） α３ｙ＝（Ｙ＿Ｐ３−Ｙ＿Ｐ０）／（Ｐ３Ｙａ−Ｐ０Ｙａ） （６） で計算される。

【０１９３】このように、各基準点に対して計算された
倍率をもって、ＣＣＤＸ座標値に掛け合わせることでス
クリーン１０上の座標値を計算することができる。

【０１９４】実際の計算では、まず、得られたＣＣＤ
Ｘ、ＣＣＤＹ座標値から、領域判定を行い、各領域に対
応した倍率α１、２、３、４を用いて計算を行う。

【０１９５】このようにして、線形性の良い基準点での
倍率を決定したが、図２８のように、基準点Ｐ７付近
（スクリーン１０周辺部）では線形性が低下しているの
で、スクリーン１０周辺部では誤差を生じることにな
る。

【０１９６】実際の機器では、スクリーン１０の有効投
影範囲以外に余白となる部分が設定されるが、この領域
が小さい場合には、入力がその部分で制限され、実際の
投影範囲に入力できない部分が発生する可能性がある。

【０１９７】通常のＰＣ使用環境では、メニューバー等
を画像周辺部へカーソルを移動することで、表示するよ
うな場合があり、このように、誤差が発生していると、
その操作を阻害する可能性がある。

【０１９８】そこで、倍率は、そのままに、スクリーン
１０周辺部への入力を可能とするために、基準点Ｐ５か
らＰ８までのＣＣＤ座標値を取得、記憶しておき、固定
入力点のデータとする。ここで言う固定入力点とは、入
力がその位置になされた場合、必ず、あらかじめ設定さ
れた点の座標を出力する点である。

【０１９９】つまり、その固定入力点でのＣＣＤ座標が
得られた場合には、倍率に関わらずスクリーン１０上の
固定の座標値を出力する。

【０２００】そのさい、その点だけを強制的に固定座標
値にすると、急に座標値がかわってしまい、使用感を低
下させるので、適当な点（例えば、基準点Ｐ７に対して
基準点Ｐ３）のような点から、徐々に変化させる必要が
ある。

【０２０１】ここで、座標系を図２８の基準点Ｐ０から
右をＸプラス方向、基準点Ｐ０より下をＹプラス方向と
した場合に、得られたＣＣＤ座標値に倍率を乗じたもの
がＸ＿Ｐ３より大きく、Ｙ＿Ｐ３より小さい場合、以下
の式で重みを変えて、座標計算を行う。

【０２０２】 Ｘ＝（ＣＣＤＸ*α３ｘ）＋（Ｘ−Ｘ＿Ｐ３）／（Ｘ＿Ｐ７−Ｘ＿Ｐ３） ） *（（Ｙ−Ｙ＿Ｐ３）／（Ｙ＿Ｐ３−Ｙ＿Ｐ７）） *（Ｘ＿Ｐ７−（ｐ７ｘ*α３ｘ）） （７） Ｙ＝（ＣＣＤＹ*α３ｙ）＋（Ｘ−Ｘ＿Ｐ３）／（Ｘ＿Ｐ７−Ｘ＿Ｐ３） ） *（（Ｙ−Ｙ＿Ｐ３）／（Ｙ＿Ｐ３−Ｙ＿Ｐ７）） *（Ｙ＿Ｐ７−（ｐ７ｙ*α３ｙ）） （８） 他の領域についても、各々基準点Ｐ１と基準点Ｐ５、基
準点Ｐ４と基準点Ｐ６、基準点Ｐ２と基準点Ｐ８の組み
合わせで同様の計算を行えば良い。

【０２０３】また、上記式は、一例であり、より高次の
式を用いても良い。

【０２０４】以上のようにして、スクリーン１０上の座
標値と一致するＣＣＤ座標値を計算することができる。
これは、図２７のステップＳ３１２のスクリーン座標の
計算処理に相当する。

【０２０５】以下、図２７のステップＳ３１２の処理の
詳細について、図３０を用いて説明する。

【０２０６】図３０は実施形態２のステップＳ３１２の
処理の詳細を示すフローチャートである。

【０２０７】まず、ステップＳ４０２で、不揮発メモリ
等に記憶された基準点Ｐ０〜Ｐ８でのＣＣＤ座標値を読
み出す。このＣＣＤ座標値と、スクリーン１０上の基準
点Ｐ０〜Ｐ８に対応する既知の座標値を用いて、式
（５）、（６）を用いて倍率を計算する。

【０２０８】ステップＳ４０４で、入力された各リニア
センサのＣＣＤ座標値を読み出す。次に、ステップＳ４
０５で、読み出したＣＣＤ座標値を連結する。

【０２０９】次に、ステップＳ４０６で、連結されたＣ
ＣＤ座標値から、その座標値がスクリーン１０上のどの
象現に入るか判定する。これは、原点座標との比較で行
えば良く、例えば、図２８に示すように、第１象現をＳ
１、以下各象現毎にＳ２，Ｓ３，Ｓ４とする。

【０２１０】判定された象現によって、各々の象現の計
算に振り分けられる。

【０２１１】例えば、第１象限Ｓ１について説明すれ
ば、ステップＳ４１１で、第１象限Ｓ１の倍率と連結さ
れたＣＣＤ座標値を乗じて、スクリーン座標を計算す
る。次に、ステップＳ４１５で、計算されたスクリーン
座標が固定入力点となる固定エリアであるか否か判定す
る。この判定は、第１象限Ｓ１の場合では、上述したよ
うに、基準点Ｐ３の座標値で判定すれば良い。他の象現
も同様にして判定すれば良い。

【０２１２】ステップＳ４１５において、固定エリアで
ない場合（ステップＳ４１５でＮＯ）、ステップＳ４２
３に進み、その計算されたスクリーン座標を出力する。
一方、固定エリアである場合（ステップＳ４１５でＹＥ
Ｓ）、式（７）、（８）を用いて固定エリアに対するス
クリーン座標を計算する。そして、ステップＳ４２３に
進み、その計算されたスクリーン座標を出力する。座標
送出後は、すでに倍率等は計算されてメモリに貯えられ
ているので、再度、ステップＳ４０４に戻る。

【０２１３】ここでは、第１象限Ｓ１について説明した
が、他の象現でも用いる基準点の座標値が異なるだけ
で、演算方法は同様である。

【０２１４】以上のように、既知の基準点のＣＣＤ座標
値を取得し、不揮発性メモリに記憶しておく。そして、
記憶されたＣＣＤ座標値を用いて、原点、倍率、固定入
力点を計算し座標計算を行うことで、より高精度の座標
入力装置を提供可能になる。

【０２１５】尚、複数の基準点のＣＣＤ座標値の取得
は、既知の入力位置に入力できる治具を用いてもよい
し、また、画面上で出荷時に設定することもできる。

【０２１６】例えば、通信制御部３３に対して、スクリ
ーン１０上の基準点の座標値を送信すると、ホストコン
ピュータ側のドライバがスクリーン１０上のその位置に
カーソルを表示する。そして、そのカーソル位置に対し
て、入力を行えば基準点のＣＣＤ座標値が得られる。順
次、送出する座標値を変更して繰り返しこの処理を行え
ば、図３１に示すごとく、９点の基準点のＣＣＤ座標値
をホストコンピュータ等の外部接続装置側で入力するこ
とができる。

【０２１７】図３１は実施形態２の９点の基準点の座標
値を入力する場合の処理を示すフローチャートである。

【０２１８】外部接続装置では、基準点取得モードに入
ると、ステップＳ５０２で、ＣＣＤ座標値を取得する基
準点Ｐｎ（ここでは、ｎ：１，２，…，８，９）に基準
…Ｐ０のスクリーン１０の座標値をセットする（ここで
は説明を簡単にするため、Ｘ，Ｙに細かく分けて説明し
ていないが、Ｘ，Ｙ共にセットされている）。

【０２１９】次に、ステップＳ５０３で、基準点Ｐｎに
おけるＣＣＤ座標値の取得回数を計測するためのカウン
タをクリアする。これは、基準点のＣＣＤ座標値をより
精度良くするために、同一の基準点のＣＣＤ座標値を複
数回取得し、その取得された複数のＣＣＤ座標値の平均
値をその基準点のＣＣＤ座標値とするためである。ま
た、この取得回数は、装置のノイズ等の状態に応じて、
要求される精度に基づいて決定すればよい。

【０２２０】次に、ステップＳ５０４で、先にセットし
た基準点の座標値を送出する。ステップＳ５０５で、そ
の基準点に対するＣＣＤ座標を取得し、メモリに記憶す
る。ステップＳ５０７で、取得回数のカウンタをインク
リメントする。ステップＳ５０８で、規定回数取得した
か否かを判定する。

【０２２１】規定回数に達していない場合（ステップＳ
５０８でＮＯ）、ステップＳ５０５に戻る。規定回数に
達している場合（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、ステッ
プＳ５０９に進み、同一の基準点に対して取得した複数
のＣＣＤ座標値の平均を計算し、この平均のＣＣＤ座標
値を各基準点毎に用意されたメモリに格納する。

【０２２２】ステップＳ５１０で、処理対象が最後の基
準点Ｐｎであるか否かを判定する。最後の基準点Ｐｎで
ない場合（ステップＳ５１０でＮＯ）、ステップＳ５１
１に進み、処理対象の基準点Ｐｎを１インクリメントし
て、ステップＳ５０３に戻る。一方、最後の基準点Ｐｎ
である場合（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、ステップＳ
５１２で、得られた各基準点のＣＣＤ座標値を不揮発メ
モリ９に格納する。

【０２２３】このような作業は、毎回電源投入時に行っ
てもよいが、一般的に出荷時に行えば良い。

【０２２４】以上説明したように、実施形態２によれ
ば、複数の基準点のＣＣＤ座標値を不揮発性メモリに記
憶しておき、これらのＣＣＤ座標値から最終的なスクリ
ーン１０上の座標値を得るための原点、倍率、固定点を
算出し、座標演算を行うことで、高精度な座標入力装置
を提供可能になる。

【０２２５】また、本発明中の基準点の数は、これに限
定するものでは無く、各システムの構成により決定すれ
ばよい。

【０２２６】また、基準点の数は、上記９点に限定せず
とも、システムに合わせて決定すれば良い。

【０２２７】尚、本発明の目的は、前述した実施形態の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録
した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、その
システムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵや
ＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読
出し実行することによっても、達成されることは言うま
でもない。

【０２２８】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０２２９】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０２３０】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０２３１】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードや
コンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメ
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる
ＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。

【０２３２】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードが格納されることになる。

【０２３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度、高分解能であり、操作性に優れた座標入力装置
及びその制御方法、プログラムを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】実施形態１の指示具の詳細構成を示す図であ
る。

【図３】実施形態１の指示具の動作モードを示す図であ
る。

【図４】実施形態１の座標検出器の詳細構成を示す図で
ある。

【図５】実施形態１の制御信号の復元動作におけるタイ
ミングチャートである。

【図６】実施形態１で扱われる信号のタイミングチャー
トである。

【図７】実施形態１のリニアセンサの配置関係を示す図
である。

【図８】実施形態１のリニアセンサの詳細構成を示す図
である。

【図９】実施形態１のリニアセンサの出力波形の一例を
示す図である。

【図１０】実施形態１のリニアセンサのスキム動作を説
明するための出力波形の一例を示す図である。

【図１１】実施形態１のリニアセンサの動作制御を示す
フローチャートである。

【図１２】実施形態１の座標演算処理の処理フローを示
すフローチャートである。

【図１３】実施形態１の座標演算に関する説明図であ
る。

【図１４】実施形態１の結像光学系の構成例を示す図で
ある。

【図１５】実施形態１の座標演算処理の詳細な処理フロ
ーを示すフローチャートである。

【図１６】実施形態１の座標入力装置の座標算出精度の
分布を示す図である。

【図１７】従来の座標入力装置の座標算出精度の分布を
示す図である。

【図１８】実施形態２の座標検出器の詳細構成を示す図
である。

【図１９】実施形態２で扱われる信号のタイミングチャ
ートである。

【図２０】実施形態２のリニアセンサの配置関係を示す
図である。

【図２１】実施形態２のリングＣＣＤの出力制御におけ
るタイミングチャートである。

【図２２】実施形態２のＡＤ変換のタイミングチャート
である。

【図２３】実施形態２のリニアセンサの構成を示す図で
ある。

【図２４】実施形態２のリニアセンサの出力を模式的に
示す図である。

【図２５】実施形態２の座標演算処理の処理フローを示
すフローチャートである。

【図２６】実施形態２の基準座標の定義を説明するため
の図である。

【図２７】実施形態２の連結座標ＣＣＤＸの算出処理の
処理フローを示すフローチャートである。

【図２８】実施形態２の基準点の座標位置例を示す図で
ある。

【図２９】実施形態２の基準点による倍率のばらつき例
を示す図である。

【図３０】実施形態２のステップＳ３１２の処理の詳細
を示すフローチャートである。

【図３１】実施形態２の９点の基準点の座標値を入力す
る場合の処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 座標検出器 ２ 座標検出センサ部 ３ コントローラ ４ 指示具 ５ 光スポット ６ 受光素子 ６ａ 集光レンズ ７ 信号処理部 ８ 投射型表示装置 ９ 不揮発メモリ ８１ 画像信号処理部 ８２ 液晶パネル ８３ ランプ ８４ ミラー ８５ コンデンサーレンズ ８６ 投影レンズ ２０Ｘ、２０Ｙ、２０Ｘａ、２０Ｘｂ、２０Ｙａ、２０
Ｙｂ リニアセンサ ２１ センサアレイ ２２ 積分部 ２３ シフト部 ２４ 蓄積部 ２５ リニアＣＣＤ ２６ リングＣＣＤ ２７ クリア部 ２８ スキム部 ２９ アンプ ３１ センサ制御部 ３１Ａ ＡＤ変換部 ３２ 座標演算部 ３３ 通信制御部 ７１ 周波数検波部 ７２ 制御信号検出部

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指示具からの光を座標入力画面に照射し
   て光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座標
   を生成する座標入力装置であって、 指示具からの照射により座標入力面に生成された光スポ
   ットを検出する検出手段と、 少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位置における
   光スポットによる前記検出手段の出力情報を記憶する記
   憶手段と、 前記記憶手段に記憶された第１乃至第３の位置における
   出力情報の内、少なくとも２つを用いて、前記座標入力
   面に生成された光スポットの座標値を演算する演算手段
   とを備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、前記第１及び第２の位
   置における出力情報を用いて、前記座標入力面に生成さ
   れた光スポットの座標値を演算する第１の演算と、前記
   第１の演算結果に対して前記第３の位置における出力情
   報を用いて前記座標入力面に生成された光スポットの座
   標値の補正演算を行う第２の演算とを実行可能であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記第１の演算結果である座標値が
   （Ｘ’、Ｙ’）であり、前記第２の演算結果である座標
   値が（Ｘ、Ｙ）である場合に、ＸをＸ’及びＹ’の従属
   関数とし、ＹをＸ’及びＹ’の従属関数とすることを特
   徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記第１の演算結果に基づいて、前記第
   ２の演算の実行の有無を判定する判定手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】 前記第３の位置は、前記座標入力面の座
   標入力有効エリアの４隅部の少なくとも１つであること
   を特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段は、感光部がＸ軸方向に直
   線状に配列されたＸ軸用センサと、感光部がＹ軸方向に
   直線状に配列されたＹ軸用センサとからなり、前記Ｘ軸
   用センサにはＹ軸方向に軸を有する円柱状レンズを介し
   て光スポットの光が結像され、前記Ｙ軸用センサにはＸ
   軸方向に軸を有する円柱状レンズを介して光スポットの
   光が結像されることを特徴とする請求項１に記載の座標
   入力装置。
7. 【請求項７】 前記第３の位置は、前記座標入力有効エ
   リア内において、前記円柱状レンズに入射するその位置
   からの光線と、前記検出手段の前記感光部の垂線との間
   の角度が最大となる位置に設定されることを特徴とする
   請求項６に記載の座標入力装置。
8. 【請求項８】 前記検出手段は、感光部がＸ軸方向に直
   線状に配列されたＸ軸用センサを少なくとも２つと、感
   光部がＹ軸方向に直線状に配列されたＹ軸用センサを少
   なくとも２つ有し、各軸方向のセンサ群それぞれの前記
   入力画面上の検出領域の一部は互いに重複していること
   を特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
9. 【請求項９】 前記演算手段は、前記検出手段からの出
   力情報に基づいて、前記座標入力画面上の原点を決定す
   ることを特徴とする請求項８に記載の座標入力装置。
10. 【請求項１０】 前記演算手段は、前記検出手段からの
    出力情報に基づいて、前記座標入力画面上に生成された
    光スポットの座標値を演算するための倍率を決定するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の座標入力装置。
11. 【請求項１１】 前記演算手段は、前記検出手段からの
    出力情報に基づいて、前記座標入力画面上の固定入力点
    を決定することを特徴とする請求項８に記載の座標入力
    装置。
12. 【請求項１２】 外部装置に対し、前記座標入力画面上
    の所定位置の座標情報を出力する出力手段とを更に備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
13. 【請求項１３】 指示具からの光を座標入力画面に照射
    して光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座
    標を生成する座標入力装置の制御方法であって、 指示具からの照射により座標入力面に生成された光スポ
    ットを検出する検出工程と、 少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位置における
    光スポットによる前記検出工程の出力情報の内、少なく
    とも２つを用いて、前記座標入力面に生成された光スポ
    ットの座標値を演算する演算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。
14. 【請求項１４】 前記演算工程は、前記第１及び第２の
    位置における出力情報を用いて、前記座標入力面に生成
    された光スポットの座標値を演算する第１の演算と、前
    記第１の演算結果に対して前記第３の位置における出力
    情報を用いて前記座標入力面に生成された光スポットの
    座標値の補正演算を行う第２の演算とを実行可能である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の座標入力装置の制
    御方法。
15. 【請求項１５】 前記第１の演算結果である座標値が
    （Ｘ’、Ｙ’）であり、前記第２の演算結果である座標
    値が（Ｘ、Ｙ）である場合に、ＸをＸ’及びＹ’の従属
    関数とし、ＹをＸ’及びＹ’の従属関数とすることを特
    徴とする請求項１４に記載の座標入力装置の制御方法。
16. 【請求項１６】 前記第１の演算結果に基づいて、前記
    第２の演算の実行の有無を判定する判定工程を更に備え
    ることを特徴とする請求項１４に記載の座標入力装置の
    制御方法。
17. 【請求項１７】 前記第３の位置は、前記座標入力面の
    座標入力有効エリアの４隅部の少なくとも１つであるこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の座標入力装置の制御
    方法。
18. 【請求項１８】 前記検出工程による検出を行う検出部
    は、感光部がＸ軸方向に直線状に配列されたＸ軸用セン
    サと、感光部がＹ軸方向に直線状に配列されたＹ軸用セ
    ンサとからなり、前記Ｘ軸用センサにはＹ軸方向に軸を
    有する円柱状レンズを介して光スポットの光が結像さ
    れ、前記Ｙ軸用センサにはＸ軸方向に軸を有する円柱状
    レンズを介して光スポットの光が結像されることを特徴
    とする請求項１３に記載の座標入力装置の制御方法。
19. 【請求項１９】 前記第３の位置は、前記座標入力有効
    エリア内において、前記円柱状レンズに入射するその位
    置からの光線と、前記検出部の前記感光部の垂線との間
    の角度が最大となる位置に設定されることを特徴とする
    請求項１８に記載の座標入力装置の制御方法。
20. 【請求項２０】 前記検出工程による検出を行う検出部
    は、感光部がＸ軸方向に直線状に配列されたＸ軸用セン
    サを少なくとも２つと、感光部がＹ軸方向に直線状に配
    列されたＹ軸用センサを少なくとも２つ有し、各軸方向
    のセンサ群それぞれの前記入力画面上の検出領域の一部
    は互いに重複していることを特徴とする請求項１３に記
    載の座標入力装置の制御方法。
21. 【請求項２１】 前記演算工程は、前記検出工程からの
    出力情報に基づいて、前記座標入力画面上の原点を決定
    することを特徴とする請求項２０に記載の座標入力装置
    の制御方法。
22. 【請求項２２】 前記演算工程は、前記検出工程からの
    出力情報に基づいて、前記座標入力画面上に生成された
    光スポットの座標値を演算するための倍率を決定するこ
    とを特徴とする請求項２０に記載の座標入力装置の制御
    方法。
23. 【請求項２３】 前記演算工程は、前記検出工程からの
    出力情報に基づいて、前記座標入力画面上の固定入力点
    を決定することを特徴とする請求項２０に記載の座標入
    力装置の制御方法。
24. 【請求項２４】 外部装置に対し、前記座標入力画面上
    の所定位置の座標情報を出力する出力工程とを更に備え
    ることを特徴とする請求項１３に記載の座標入力装置の
    制御方法。
25. 【請求項２５】 指示具からの光を座標入力画面に照射
    して光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座
    標を生成する座標入力装置の制御をコンピュータに機能
    させるためのプログラムであって、 指示具からの照射により座標入力面に生成された光スポ
    ットを検出する検出工程のプログラムコードと、 少なくとも３個所の既知の第１乃至第３の位置における
    光スポットによる前記検出工程の出力情報の内、少なく
    とも２つを用いて、前記座標入力面に生成された光スポ
    ットの座標値を演算する演算工程のプログラムコードと
    を備えることを特徴とするプログラム。