JP2002244808A

JP2002244808A - 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータ可読メモリ、プログラム

Info

Publication number: JP2002244808A
Application number: JP2001040785A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも操作者の手による座標入力を効率
的に実行することができる座標入力装置及びその制御方
法、コンピュータ可読メモリ、プログラムを提供でき
る。【解決手段】表示装置７の表示画面に対して設けられ
た座標入力領域３Ａと、座標入力領域３Ａから垂直方向
に隔てられて設けられた座標入力領域３Ｂとを備え、座
標入力領域３Ａ、３Ｂ上それぞれでの操作者の手等の検
出対象物の第１及び第２座標値を算出する。そして、そ
の第１及び第２座標値に基づいて、第１座標値に対応づ
けられた所定の処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示画面に対して
設けられた座標入力領域の任意の位置に存在する検出対
象物の座標値を検出する座標入力装置及びその制御方
法、コンピュータ可読メモリ、プログラムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、平板状の入力面に指示具や指
によって指示して座標を入力することにより、接続され
たコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込
むために用いられる座標入力装置が存在する。この種の
座標入力装置の１つであるタッチパネルでも、各種方式
が提案、または製品化されており、特殊な器具などを用
いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の外部機器
の操作が簡単にできるため、広く用いられている。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、中でも、光を用い
たものとしては、１９７９年３月１３に登録された米国
特許４１４４４４９号の「POSITION DETECTION APPARAT
US」（発明者Funk等）や、１９８５年３月２６日に登録
された米国特許第４５０７５５７号の「NON-CONTACT X,
Y DIGITIZER USING TWO DYNAMIC RAM IMAGERS」（発明
者Tsikos）等がある。

【０００３】この種の装置は光の到来方向を、入力面の
上または下辺両端部に２個一組の角度検出器を設置して
検出し、三角測量の原理により、入力位置を検出するも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、大型ディスプレ
ィ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り、また、コンピュー
タの普及が進んだため、会議室などで使用する大型のコ
ンピュータ用ディスプレィの需要が拡大されつつある。
このような用途において、コンピュータ画面を用いたプ
レゼンテーションや会議を行なう場合、画面を直接操作
できる座標入力装置は非常に便利なものである。

【０００５】特に、上記従来の座標入力装置のように角
度検出器を入力面の上辺両端部に設けるものは、入力面
は平面であればよく、大型化してもコストが高くならな
い利点がある。

【０００６】しかしながら、タッチパネルを用いたシス
テムでは、指で入力できるなど操作が簡単な反面、例え
ば、マウスの右ボタンに対応する操作は、スイッチ工程
を別に設けるなどの必要があり、操作上困難なものがあ
った。

【０００７】また、タッチパネルの性格上、どの指で入
力を行っても、例えば、マウスの左ボタンに対応する等
の同様の処理しか実行できず、その情報量は少ないもの
になっていた。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、少なくとも操作者の手による座標入力
を効率的に実行することができる座標入力装置及びその
制御方法、コンピュータ可読メモリ、プログラムを提供
することを目的とする。

【０００９】

【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、表示画面に対して設けられた座標入力領域の任意
の位置に存在する検出対象物の座標値を検出する座標入
力装置であって、前記表示画面に対して設けられた第１
座標入力領域と、前記第１座標入力領域から垂直方向に
隔てられて設けられた第２座標入力領域と、前記第１及
び第２座標入力領域上それぞれでの前記検出対象物の第
１及び第２座標値を算出する算出手段と、前記第１及び
第２座標値に基づいて、前記第１座標値に対応づけられ
た所定の処理を実行する実行手段とを備える。

【００１０】また、好ましくは、前記第１座標入力領域
と前記第２座標入力領域間に第３座標有力領域を更に備
え、前記算出手段は、前記第１乃至第３座標入力領域上
それぞれでの前記検出対象物の第１乃至第３座標値を算
出し、前記第１乃至第３座標値に基づいて、前記第１座
標値に対応づけられた所定の処理を実行する。

【００１１】また、好ましくは、前記算出手段は、前記
第１及び第３座標値に基づいて、前記検出対象物の前記
表示画面に対する方向ベクトルを算出する第１算出手段
と、前記方向ベクトルと前記第２座標値に基づいて、該
第２座標値を前記第１座標入力領域へ投影した第４座標
値を算出する第２算出手段とを備え、前記第１及び第４
座標値に基づいて、前記第１座標値に対応づけられた所
定の処理を実行する。

【００１２】また、好ましくは、前記検出対象物が前記
第１及び第２座標入力領域に存在位置を検出する検出手
段を更に備え、前記実行手段は、前記検出手段から出力
される前記第１及び第２座標入力領域に対応する第１及
び第２検出信号分布の第１及び第２ピークの幅と前記第
１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に対応づ
けられた所定の処理を実行する。

【００１３】また、好ましくは、前記検出手段は、前記
第１及び第２座標入力領域の任意の位置に存在する前記
検出対象物からの光の到来方向／不到来方向を検出する
少なくとも２個一組の検出器である。

【００１４】また、好ましくは、前記２個１組の検出器
それぞれは、複数の検出範囲を定義した１つのラインセ
ンサからなり、前記複数の検出範囲のそれぞれは前記第
１及び第２座標入力領域の任意の位置に存在する前記検
出対象物からの光の到来方向／不到来方向を検出するよ
うに構成されている。

【００１５】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、
表示画面に対して設けられた座標入力領域の任意の位置
に存在する検出対象物の座標値を検出する座標入力装置
の制御方法であって、前記表示画面に対して設けられた
第１座標入力領域と、前記第１座標入力領域から垂直方
向に隔てられて設けられた第２座標入力領域において、
前記第１及び第２座標入力領域上それぞれでの前記検出
対象物の第１及び第２座標値を算出する算出工程と、前
記第１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に対
応づけられた所定の処理を実行する実行工程とを備え
る。

【００１６】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、
表示画面に対して設けられた座標入力領域の任意の位置
に存在する検出対象物の座標値を検出する座標入力装置
の制御のプログラムコードが格納されたコンピュータ可
読メモリであって、前記表示画面に対して設けられた第
１座標入力領域と、前記第１座標入力領域から垂直方向
に隔てられて設けられた第２座標入力領域において、前
記第１及び第２座標入力領域上それぞれでの前記検出対
象物の第１及び第２座標値を算出する算出工程のプログ
ラムコードと、前記第１及び第２座標値に基づいて、前
記第１座標値に対応づけられた所定の処理を実行する実
行工程のプログラムコードとを備える。上記の目的を達
成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備
える。即ち、表示画面に対して設けられた座標入力領域
の任意の位置に存在する検出対象物の座標値を検出する
座標入力装置の制御のプログラムコードであって、前記
表示画面に対して設けられた第１座標入力領域と、前記
第１座標入力領域から垂直方向に隔てられて設けられた
第２座標入力領域において、前記第１及び第２座標入力
領域上それぞれでの前記検出対象物の第１及び第２座標
値を算出する算出工程のプログラムコードと、前記第１
及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に対応づけ
られた所定の処理を実行する実行工程のプログラムコー
ドとを備える。

【００１７】

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

【００１８】尚、実施形態１では、説明を簡単にするた
めに、座標入力領域がひとつの場合について説明を行
う。

【００１９】本座標入力装置は大別して、拡散光を発生
する発光部４（４Ｌ1、４Ｌ2、４Ｒ1、４Ｒ2）と、この
発光部４の光を再帰的に反射する反射部材６を矩形の平
面である座標入力可能領域３外周に設置し、その反射部
材６からの反射光を検出し、指や指示具等の検出対象物
の位置座標等を検出する座標検出ユニット１とからな
る。

【００２０】図１にはこれらの構成と合わせて、座標検
出ユニット１と接続されたコンピュータ５及びその出力
装置として座標入力可能領域３を表示領域として、画像
あるいは前述の位置情報等を表示する平面状の表示装置
７が記載されている。

【００２１】尚、コンピュータ５は、放送受信機やビデ
オテープレコーダ、ＧＰＳ装置等の画像情報を発生する
ものであれば、いずれでもよく、それらの機器に内蔵さ
れている制御回路が同様の機能を果たすようになってい
ればよい。また、表示装置７は画像を表示するものであ
れば、液晶モニタやプラズマディスプレイのような平板
状でなくても、ＣＲＴモニタ、プロジェクタ等の任意の
表示装置でも本発明は適用できることはいうまでもな
い。座標入力可能領域３は、平面状であるので、表示面
は平面状のものが望ましいが、多少湾曲していても適用
可能である。

【００２２】発光部４は、座標検出ユニット１脇に設置
されており、ここから、座標入力可能領域３全面に対し
て、光が放出される。

【００２３】座標検出ユニット１は、２つの角度検出器
２Ａ、２Ｂ（図２で後述）と、これらの制御および出力
される角度検出信号からＸＹ座標を算出する座標演算等
を行うコントローラ１１（図２で後述）とから構成され
ている。そして、指や指示具の座標入力可能領域３上の
座標位置を示す座標情報及び後述する入力の状態に対応
する制御信号を検出して、コントローラ１１からコンピ
ュータ５にその情報を送信する。

【００２４】コンピュータ５は受信した座標情報と制御
信号に基いて情報処理を行なって表示画像信号を生成
し、これが表示装置７に送出されて画像が表示されるよ
うに構成されている。

【００２５】このように構成することで、座標入力可能
領域３上で文字情報や線画情報を入力し、その情報を表
示装置７が表示することにより、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
作を自由に行えるようになっている。＜座標検出ユニット１の詳細説明＞図２は実施形態１の
座標検出ユニットの内部構成を示す図である。

【００２６】尚、図２では、内部が見えるように外装部
材を取り去った状態を示している。

【００２７】この座標検出ユニット１には、２つの角度
検出器２Ａ、２Ｂと、コントローラ１１とが設けられて
いる。角度検出器２Ａ、２Ｂは座標入力可能領域３の中
心を原点とするＸＹ座標で各々（−Ａ，Ｂ）、（Ａ，
Ｂ）を基準点２５Ａ、２５Ｂとし、Ｘ軸に対して４５度
の基準軸からの反時計回りの角度θ₁、θ₂の正接（タン
ジェント）を検出するように配置されている。

【００２８】コントローラ１１は、角度検出器２Ａ、２
Ｂの中間に各検出器の光路を妨害しないよう上方に寄せ
て配置されている。このコントローラ１１の位置は、角
度検出器２Ａ、２Ｂの中間に各角度検出器の光路を妨害
しないよう上方に寄せて配置されている。＜角度検出器の詳細説明＞図３、図４はそれぞれ実施形
態１の角度検出器の斜視図、側面図である。

【００２９】尚、図３、図４では、内部が見えるように
支持部材や遮光部材を取り去って示している。また、角
度検出器２Ｂも同様の構成であるので、説明は、角度検
出器２Ａのみについて行なう。

【００３０】角度検出器２Ａは、３つの主たる要素から
なっている。２０Ａはスリット２０１が設けられた薄い
金属板からなるスリット板である。２１Ａは多数の光電
変換素子が直線状に並べられ、順次読み出すことができ
るＣＣＤリニアセンサである。２３Ａは側面からみた形
状が放物線であるミラー面２４Ａを有する集光ミラーで
ある。

【００３１】指が入力面近傍にあるときに受ける光は、
入力面にほぼ平行な光束となって集光ミラー２３Ａに入
射する。ミラー面２４Ａは放物線状であるため、これら
の光束はその焦点に集光され、線状の像を形成する。こ
の焦点の位置にリニアセンサ２１Ａのセンサ部２１１が
置かれている。このため、入力面近傍の高さｗ分の平行
光が有効にセンサ部２１１に入射させられ、非常に高い
感度が得られる。実際には、センサ部２１１も幅を有す
るので、多少焦点位置からずれていても十分集光効果は
得られる。

【００３２】この光路内に設けられたスリット板２０Ａ
は、リニアセンサ２１Ａのセンサ部２１１の長手方向の
長さで必要な画角９０度弱を検出できる距離に設けられ
ている。実施形態１の場合、センサ部２１１は、１画素
が幅１５μｍ、１２８画素で全長１．９２ｍｍであり、
センサ部２１１から０．９ｍｍの位置にスリット板２０
Ａが設置されている。この場合、画角９０度は０．９×
２／０．０１５＝１２０画素の範囲となる。スリット２
０１の幅は、実施形態１では、５０μｍ、板厚１０μｍ
である。この板厚は、スリット幅以上あると４５度方向
の光が透過せず、薄いほど左右４５度方向の特性がよく
なるのはいうまでもないが、薄すぎると剛性が不足す
る。スリット幅の０．５倍以下のとき、正面の７０%以
上の開口幅が確保されるので、これが目安となる。

【００３３】尚、厚い板を使って、４５度以上の角度で
面取りを施し、スリットの両サイド部分のみ薄くしても
同様であることはいうまでもない。但し、このような特
殊な形状は加工が面倒である。

【００３４】さて、スリット板２０Ａの位置では、入射
光は集光しきらず、ある幅を持った像２５０となり、こ
のうちスリット２０１を通過した光がセンサ部２１１上
に像２５１を結ぶ。スリットの長さは像２５０より、多
少長くなっていればよく、実施形態１では、４ｍｍであ
る。

【００３５】像２５１は赤外光の波長が０．８μｍの場
合、スリット２０１の幅５０μｍではレーリー距離は
３．１２５ｍｍである。距離０．９ｍｍの位置はフレネ
ル回折領域であるため、ミラー面２４Ａが理想的な鏡面
であれば、全体の幅が約５０μｍで両端近傍にフレネル
回折特有の細かい明暗の縞を有する像となってしまう。
レーリー距離を０．９ｍｍ以下として滑らかな像とする
には、スリット２０１の幅を２６．８μｍ以下にする必
要があるが、その場合に得られる像２５１の幅が３０μ
ｍ以下となってしまう。いずれの場合においても、画素
ピッチ１５μｍのセンサで検出するとその計算上の重心
位置が滑らかに変化せず、従って、画素間を分割して分
解能を高めることができなくなってしまう。

【００３６】そこで、実施形態１では、ミラー面２４Ａ
がスリットの幅方向に若干の光拡散性を持つよう、Ｒａ
０．２程度の仕上げとしている。具体的には、アルミ材
をバフ研磨して適度な光拡散性を得ることができたが、
材料と必要な粗さに応じて適当な加工法をえらべばよ
い。電解研摩やラッピング、あるいは粗さが大きい場合
はぺーバー仕上げや化学研摩などでもよい。

【００３７】ミラー面２４Ａが光拡散性を持つ場合に
は、光学的なローパスフィルターとして働き、拡散特性
に応じて像が広がり、両端部は滑らかなスロープとな
る。実施形態１の場合、像２５１の半値幅が約７５μ
ｍ、約１００μｍの位置でほぼ光量がゼロになる滑らか
な像が得られた。この像の重心位置は光の到来方向を忠
実に反映し、画素ピッチの７倍程度の幅を有する滑らか
な形状のため、重心計算により画素間を分割して画素数
より高い分解能が得られる。

【００３８】このようにして得られる角度検出器２Ａの
出力は、スリット２０１の虚像２０Ａ'の位置２５Ａを
基準点として、入力面に平行な面内で、センサ部２１１
の虚像２１Ａ'の長手方向に直角な直線を基準線とする
角度θ₁の正接となる。同様に、角度検出器２Ｂの出力
は点２５Ｂを基準点とする角度θ₂の正接となる。＜コントローラ１１の動作説明＞コントローラ１１は、
前述の２つのリニアセンサ２１Ａ、２１Ｂの駆動制御
部、およびその出力から後述のように座標演算を行なう
座標演算部、外部接続装置（例えば、コンピュータ５）
に座標およびスイッチ情報を通信する通信制御部からな
っている。

【００３９】指示具４から光が発光されると、制御信号
が検出され、リニアセンサ２１Ａ、２１Ｂからθ₁、θ₂
の正接に相当する信号が出力されるので、これらから座
標を算出してスイッチの状態とともに外部接続装置（例
えば、コンピュータ５）に通信することで一連の動作が
完了する。これを繰り返すことで、所望の機能が達成さ
れる。

【００４０】発光部４から光が発光されるとその光は、
反射部材６で、直線的に反射され、角度検出器２Ａまた
は２Ｂにて検出される。

【００４１】検出においては、あらかじめ何も入力がな
い状態で、この反射状況を記憶する。このときの角度検
出器２Ａまたは２Ｂの検出結果（検出信号分布）の一例
を、図５の５−１に示す。図５において、左右方向は角
度検出器２Ａあるいは２Ｂのリニアセンサ２１Ａあるい
は２１Ｂの画素に対応し、縦方向が光強度をあらわす。
そして、この５−１で示される検出信号（以下、基準検
出信号とも言う）分布は、出荷時に不揮発性メモリ等の
記憶媒体に記憶しておいても良いし、装置立ち上げ時に
毎回ＲＡＭ等の記憶媒体に記憶しておいても良い。

【００４２】入力が行われた場合、発光部４からの光
は、その入力部材（指等の検出対象物）により反射光が
さえぎられるため、図５の５−２のような検出信号分布
が得られる。

【００４３】そして、基準検出信号分布と得られた検出
信号分布からの差分検出信号分布を計算すると、図５の
５−３のように、入力位置に対応する部分に差分検出信
号分布のピークあるいは重心位置が現れる。このピーク
あるいは重心位置を計算することにより、θ₁、θ₂の正
接に相当する信号が算出できる。＜座標計算方法の説明＞図２において、座標入力可能領
域３の中心を原点とするＸＹ座標系を定義する。入力位
置をＰ（ｘ，ｙ）、角度検出器２Ａ、２Ｂの基準点２５
Ａ（−Ａ，Ｂ）、２５Ｂ（Ａ，Ｂ）、これらの中点２５
Ｃ（０，Ｂ）とし、画面の幅を２×ａ、高さを２×ｂと
する。また、各角度検出器の基準線を座標軸Ｕ，Ｖとし
て、点Ｐ（ｕ，ｖ）は tanθ₁＝−ｖ／（√２×Ａ＋ｕ）， tanθ₂＝ｕ／（√
２×Ａ＋ｖ）を満足する。

【００４４】即ち、ｕ＝√２×Ａ×tanθ₂×（１−tanθ₁）／（１＋tanθ₁
×tanθ₂）ｖ＝−√２×Ａ×tanθ₁×（１＋tanθ₂）／（１＋tan
θ₁×tanθ₂）である。

【００４５】一方、ｘ＝（ｕ−ｖ）／√２，ｙ＝−
（ｕ＋ｖ）／√２−Ｙ0であるからｘ＝Ａ×（tanθ₁＋tanθ₂）／（１＋ tanθ₁× tanθ₂），ｙ＝Ａ×（tanθ₁−tanθ₂＋２×tanθ₁×tanθ₂）／（１＋tanθ₁×tanθ₂） −Ｙ0 （１）となり、この式（１）に検出されたtanθ₁，tanθ₂を代
入すれば、ｘ，ｙが算出される。

【００４６】上述のようにして、得られた座標値を外部
装置に出力することで、指や任意の指示具による入力に
より、機器の制御等が可能になる。

【００４７】通常のタッチパネルの場合、上述のよう
に、ひとつの座標入力可能領域３を有し、その指示位置
の座標が検出されると、マウスの左ボタンを押したと同
じスイッチ情報を生成し、コンピュータ５に送信する動
作を行う。

【００４８】しかしながら、その場合、マウスの右スイ
ッチあるいは中央スイッチの相当するスイッチ情報を送
信するためには、他のスイッチ手段などが必要になり、
操作が煩雑になる。

【００４９】そこで、実施形態１では、図６に示すよう
に、表示装置７の表示画面に対し複数の座標入力可能領
域３Ａ、３Ｂを垂直方向（Ｚ軸方向）に重ねた構成を設
定する。

【００５０】このように設定するには、先に説明した２
個一組の角度検出器２Ａ、２Ｂを各座標入力可能領域毎
に配置し、一定距離離して重ねることで実現できる。ま
た、表示装置７の表示画面に対する座標入力可能領域３
Ａ、３Ｂ間の配置位置は、例えば、一般的な操作者の手
の中指の先端を表示画面に垂直（Ｚ軸方向と平行）に指
示していることを想定した場合の中指の長さの半分の位
置に座標入力可能領域Ａを、中指と手の甲の長さの半分
の位置に座標入力可能領域Ｂを配置するのが好ましい。

【００５１】このような座標入力可能領域３Ａ、３Ｂを
設定して、指等で入力を行うと、図７に示すように、指
の先端部分と、手の甲の部分が各々の座標入力可能領域
３Ａ、３Ｂによって検出されることになる。

【００５２】これらの入力に対して、得られた差分検出
信号は、図８に示すように、それぞれ光を遮断した幅の
ピークを有する差分検出信号分布が得られることにな
る。つまり、図８の８−１が指の先端部分の位置、図８
の８−２が手の甲の部分の位置に対応する。それぞれの
差分検出信号分布の各ピークの重心位置を求め、上述の
ように座標値を計算すると、図９に示すようなＯ点、Ｐ
点の２つの座標値が得られることになる。

【００５３】図９において、点が手の甲の重心位置を示
し、Ｐ点が指の先端の位置を示している。そして、手の
重心位置Ｏ点を基準に、図９のように、領域ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅを設定して、Ｐ点がどの領域にあるかを判定
することができる。この領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、そ
れぞれ操作者の手の親指、人差し指、中指、薬指、小指
に対応させており、判定された領域によって手のどの指
による入力であるかを特定することができる。つまり、
手の甲に対して、どの指で入力が行われたかの判定が可
能になる。指の判定ができれば、あとはどの指の入力に
対して、どのような処理を割り付けるかは任意である。

【００５４】例えば、領域ｂに入力があると判定する
と、人差し指による入力として、通常のマウスの左ボタ
ンに対応するスイッチ情報とＰ点の座標値をコンピュー
タ５に送信する。また、例えば、領域ｃに入力があると
判定すると、中指による入力として、通常のマウスの右
ボタンに対応するスイッチ情報とＰ点の座標値をコンピ
ュータ５に送信する。

【００５５】また、このような操作者の手の各指の入力
をマウスのボタンに割り付けるだけでなく、アプリケー
ションと連携すれば、表示画面上に表示される画像やフ
ァイルの消去に用いたり、ダブルクリック、あるいは文
字認識等の各種処理に割り付けることが可能である。つ
まり、システムで必要とされる処理を各指の入力に割り
付けることが可能になる。

【００５６】また、図９で示した領域ａ〜ｅに加えて、
図１０に示すように、Ｏ点を基準として、上下方向に領
域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを設定し、より細かいＰ点の位置判定
を行うように構成しても良い。このように構成すること
で、例えば、各指の位置にテンキーを割り付けることが
できる。

【００５７】また、上記例では、１つの指の入力に対し
１つの動作を割り付ける構成としたが、指の複数入力が
可能であるため、それらの組み合わせにより、必要とさ
れる処理を割り付けることも可能となる。

【００５８】次に、上述の図９に示した領域ａ〜ｅにお
いて、Ｐ点がどの領域にあるかを判定する領域判定処理
について、図１１を用いて説明する。

【００５９】図１１は実施形態１の領域判定処理を示す
フローチャートである。

【００６０】尚、図１１では、説明を簡単にするため、
領域判定は領域ｂとその他という構成で説明するが、実
際には、その他の領域、あるいは複数種類の領域の組み
合わせ等の様々な領域判定に拡張することが可能であ
る。また、領域ｂにはマウスの左クリックが割り付けら
れているとする。

【００６１】電源投入から、本フローチャートの開始動
作となる。

【００６２】まず、ステップＳ１０２で、基準となる入
力のないときの角度検出器２Ａ、２Ｂの検出データ（基
準データ：基準検出信号）をメモリから読み込む。ここ
で、新規に基準データを取り込んでもかまわないこと
は、前述したとおりである。

【００６３】ステップＳ１０３で、各座標入力可能領域
３Ａ、３Ｂに対応する角度検出器２Ａ、２Ｂからの検出
データを読み込む。ステップＳ１０４で、読み込まれた
検出データと基準データとの差分データを計算する。ス
テップＳ１０５で、差分データをあらかじめ設定した閾
値と比較し、その比較結果に基づいて、操作者からの入
力の有無を判定する。具体的には、閾値を超えている場
合に入力があると判定し、閾値を越えていない場合に入
力がないと判定する。

【００６４】尚、閾値はあらかじめ設定した値でよく、
差分データのノイズ成分等の誤差成分を鑑みて決定すれ
ばよい。

【００６５】ステップＳ１０５で、入力がない場合（ス
テップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。一
方、入力がある場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）。ス
テップＳ１０６に進む。

【００６６】ステップＳ１０６で、上述したように、各
座標入力可能領域３Ａ、３Ｂに対応する差分データに基
づいて決定されるＰ点及びＯ点それぞれに対し、左右の
各角度検出器２Ａ、２Ｂに対する角度θ₁及びθ₂を計算
する。この計算は、上述したように、差分データのピー
クの重心位置等から行えばよい。

【００６７】ステップＳ１０７で、Ｐ点及びＯ点に対し
計算されたθ₁及びθ₂から、Ｐ点及びＯ点それぞれの座
標値を計算する。この計算は、上述した通りである。

【００６８】ステップＳ１０８で、計算されたＰ点及び
Ｏ点それぞれの座標値に基づいて、Ｐ点が領域ｂにある
か否かを判定する。領域ｂ（人差し指）にある場合（ス
テップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０９に進み、
コンピュータ５に送信するスイッチ情報をマウスの左ク
リックに設定する。そして、ステップＳ１１１で、Ｐ点
の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出力する。
一方、領域ｂにない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、
ステップＳ１１０に進み、スイッチ情報をマウスの右ク
リックに設定する。そして、ステップＳ１１１で、Ｐ点
の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出力する。

【００６９】コンピュータ５への出力後は、ステップＳ
１０３に戻り、以降、電源断まで、この動作をくりかえ
す。

【００７０】以上説明したように、実施形態１によれ
ば、複数の座標入力可能領域３Ａ、３ｂを設定しておく
ことで、その各座標入力可能領域で検出される検出信号
に基づいて操作者の手の重心位置と指の位置の座標値を
算出することができる。また、この重心位置に基づい
て、入力に用いられた操作者の手の指を判定することが
できる。更に、各指の入力それぞれに、システムで実行
可能な所望の処理を割り付けることができるので、余分
なスイッチ手段などを用いることなく、高機能な操作が
可能になる。

【００７１】また、入力が指によるものか、他の指示具
などによるかの判定も可能になるので、それぞれに応じ
た処理や動作ができ、より操作感のよい入力環境を提供
することができる。＜＜実施形態２＞＞実施形態１では、比較的小さな表示
装置に対して用いる場合はそうでもないが、より大きな
座標入力可能領域を必要とする場合等では、操作者の手
が座標入力可能領域に対してかなり傾いた状態で入力操
作が行われる可能性がある。このような場合は、手の角
度によって、実施形態１で定義される手の甲の重心位置
が大きくずれ、座標の誤検出が発生する可能性がある。

【００７２】そこで、手の角度による誤検出を防止する
ために、座標入力可能領域３Ａ、３Ｂの間に第３の座標
入力可能領域３Ｃを設ける。

【００７３】図１２は実施形態２の座標入力可能領域の
構成を示すである。

【００７４】図１２において、座標入力可能３Ａ、３Ｂ
は、実施形態１と同様に手の甲の重心位置Ｏ及び指の先
端の位置Ｐ１を検出する。また、座標入力可能領域３Ｃ
では、指の先端から手の甲方向へ少し上の位置Ｐ２を検
出する。このＰ１点とＰ２点から、２点を通る方向ベク
トルを算出することが可能になる。このときの方向ベク
トルとＯ点により、座標入力可能領域３Ａ上にＯ点を投
影したＯ’点の座標値を求める。

【００７５】このＯ’点とＰ１点を用いて、上述の実施
形態１の図１１の処理を行えば、例えば、座標入力可能
領域に対し操作者の手がかなり傾いた状態で入力操作が
行われても、その傾きの影響を受けずに入力に用いられ
た指の判定が可能になり、より操作性のよい座標入力装
置が提供可能になる。

【００７６】次に、実施形態２の領域判定処理につい
て、図１３を用いて説明する。

【００７７】図１３は実施形態２の領域判定処理を示す
フローチャートである。

【００７８】尚、図１３のフローチャートのステップＳ
３０２〜ステップＳ３０５は、実施形態１の図１１のス
テップＳ１０２〜ステップＳ１０５に対応し、その説明
については省略する。また、領域判定対象等のその他の
条件は、実施形態１の図１１のフローチャートの説明に
準ずる。

【００７９】ステップＳ３０６で、各座標入力可能領域
３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対応する差分データに基づいて決定
されるＰ１点及びＯ点及びＰ２点それぞれに対し、左右
の各角度検出器２Ａ、２Ｂに対する角度θ₁及びθ₂を計
算する。

【００８０】ステップＳ３０７で、Ｐ１点及びＯ点及び
Ｐ２点に対し計算されたθ₁及びθ₂から、Ｐ１点及びＯ
点及びＰ２それぞれの座標値を計算する。

【００８１】ステップＳ３０８で、計算されたＰ１点及
びＰ２点の座標値（ＸＹ座標値）と各点の既知のＺ座標
値（つまり、座標入力可能領域３Ａ、３Ｂ、３Ｃはそれ
ぞれ、予め表示装置７の表示画面から既知の位置に定義
されるので、Ｐ１点及びＰ２点のＺ軸方向のＺ座標値は
既知である）とから、Ｐ１点及びＰ２点の方向ベクトル
を計算する。

【００８２】ステップＳ３０９で、計算された方向ベク
トルとＯ点の座標値を用いて、座標入力可能領域３Ａ上
へのＯ点の投影点Ｏ'の座標を計算する。

【００８３】ステップＳ３１０で、計算されたＰ１点及
びＯ’点それぞれの座標値に基づいて、Ｐ１点が領域ｂ
にあるか否かを判定する。領域ｂ（人差し指）にある場
合（ステップＳ３１０でＹＥＳ）、ステップＳ３１１に
進み、コンピュータ５に送信するスイッチ情報をマウス
の左クリックに設定する。そして、ステップＳ１１１
で、Ｐ点の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出
力する。一方、領域ｂにない場合（ステップＳ１０８で
ＮＯ）、ステップＳ１１０に進み、スイッチ情報をマウ
スの右クリックに設定する。そして、ステップＳ１１１
で、Ｐ点の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出
力する。

【００８４】以上説明したように、実施形態２によれ
ば、実施形態１で説明した構成に座標入力可能領域３Ｃ
を設けることで、表示装置７の表示画面に対する操作者
の手の傾きを検出することができ、その検出された傾き
に基づく操作者の手の甲の重心位置を決定し、これに基
づいて、入力に用いられた操作者の手の指を判定する。
これにより、操作者の手の傾きに影響されずに、入力に
用いられた操作者の手の指を判定することができる。＜＜実施形態３＞＞上記構成において、操作者の手によ
る入力とペン等の指示具による入力とで、動作を変える
ことが可能である。これを実現するためには、例えば、
図８で示した８−１、８−２の検出信号分布を利用す
る。つまり、操作者の手による入力の場合には、図８の
８−２のように、ピークが広範囲な検出信号分布が得ら
れるのに対し、ペン等の指示具による入力の場合には、
図８の８−１と同様なピークの検出信号分布が得られる
ことになる。そこで、この検出信号分布のピークの幅を
検出し、そのピークの幅が所定幅以上の場合に操作者の
手による入力と判定し、それ以外はペンと判定すること
ができる。

【００８５】このように構成することで、例えば、操作
者の手による入力の場合には、マウスのボタン動作を割
り付け、ペン等の指示具による入力の場合には、出力の
分解能を上げる等の処理を行うことで、検出対象物の種
類毎に、それぞれ特有の処理を行わせることが可能にな
る。

【００８６】次に、実施形態３の領域判定処理につい
て、図１４を用いて説明する。

【００８７】図１４は実施形態３の領域判定処理を示す
フローチャートである。

【００８８】尚、図１４のフローチャートのステップＳ
２０２〜ステップＳ２０５は、実施形態１の図１１のス
テップＳ１０２〜ステップＳ１０５に対応し、その説明
については省略する。また、領域判定対象等のその他の
条件は、実施形態１の図１１のフローチャートの説明に
準ずる。

【００８９】ステップＳ２０６で、座標入力可能領域３
Ｂから得られる検出信号分布の幅が閾値以下であるか否
かを判定する。閾値以下である場合（ステップＳ２０６
でＹＥＳ）、ステップＳ２０７に進む。一方、閾値以下
でない場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、ステップＳ２
０８に進む。

【００９０】尚、この閾値は、あらかじめ、操作者の一
般的な手の甲の幅等から換算し決定しておけばよい。ま
た、ステップＳ２０６における判定は、角度検出器２
Ａ、２Ｂそれぞれから得られる検出信号分布のピークの
幅がそれぞれ閾値以下であるかを判定しても良いし、い
ずれか一方のピークの幅が閾値以下であるか否かを判定
しても良い。あるいは、各ピークの幅の内、より広いピ
ークの幅が閾値以下であるか否かを判定しても良い。こ
の場合、手の甲の傾きの影響を低減することができる。

【００９１】ステップＳ２０６において、ピークの幅が
閾値以下である場合、操作者の手の指による座標入力で
ない、つまり、指示具による座標入力であると判断し、
ステップＳ２０７で、座標入力可能領域３Ａに対応する
差分データに基づいて決定されるＰ点に対し、左右の各
角度検出器２Ａ、２Ｂに対する角度θ₁及びθ₂を計算す
る。

【００９２】尚、図１４のフローチャートでは、指示具
による入力の場合は、図９で説明した領域判定は行わ
ず、かつスイッチ情報としてマウスの左ボタンを設定す
るものとする（もちろん、ここで、スイッチ情報だけで
なく、座標計算の分解能を変更して出力する等の他の設
定も可能である）。そのため、上述のＯ点に対し、左右
の各角度検出器２Ａ、２Ｂに対する角度θ₁及びθ₂を計
算する必要はない。これにより、計算時間を短縮するこ
とができる。

【００９３】一方、ピークの幅が閾値以下でない場合、
操作者の手の指による座標入力であると判断し、ステッ
プＳ２０８で、各座標入力可能領域３Ａ、３Ｂに対応す
る差分データに基づいて決定されるＰ点及びＯ点それぞ
れに対し、左右の各角度検出器２Ａ、２Ｂに対する角度
θ₁及びθ₂を計算する。ステップＳ２０９で、Ｐ点及び
Ｏ点に対し計算されたθ₁及びθ₂から、Ｐ点及びＯ点そ
れぞれの座標値を計算する。

【００９４】そして、ステップＳ２１０で、計算された
Ｐ点及びＯ点それぞれの座標値に基づいて、Ｐ点が領域
ｂにあるか否かを判定する。領域ｂ（人差し指）にある
場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ステップＳ２１１
に進み、コンピュータ５に送信するスイッチ情報をマウ
スの左クリックに設定する。そして、ステップＳ２１１
で、Ｐ点の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出
力する。一方、領域ｂにない場合（ステップＳ２１０で
ＮＯ）、ステップＳ２１２に進み、スイッチ情報をマウ
スの右クリックに設定する。そして、ステップＳ２１３
で、Ｐ点の座標値とスイッチ情報をコンピュータ５に出
力する。

【００９５】以上説明したように、実施形態３によれ
ば、角度検出器２Ａ、２Ｂから得られる検出信号分布の
ピークの幅に基づいて、検出対象物（操作者の手あるい
は指示具）の種類を判定することができる。そして、こ
の判定結果に基づいて、検出対象物の種類に応じた処理
を実行することができる。＜＜実施形態４＞＞上記実施形態のように複数の座標入
力可能領域を構成する場合には、各座標入力可能領域で
入力される座標を検出するために各座標入力可能領域
に、２個一組の角度検出器２Ａ、２Ｂを含む座標検出系
を必要とする。但し、このように各座標入力可能領域に
座標検出系を構成することは、コストアップにつながる
のも事実である。

【００９６】そこで、角度検出器の分解能が高い、つま
り、画素数が十分にある場合には、その角度検出器の画
素を分割して、複数の座標入力可能領域から得られる座
標情報を２個一組の角度検出器だけで取得する構成も可
能である。この構成について、図１５を用いて説明す
る。

【００９７】図１５は実施形態４の角度検出器の構成を
示す模式図である。

【００９８】図１１（ａ）は、角度検出器内のラインセ
ンサ２１とその上に設けられたスリット板２０の配置関
係を示しており、スリット板２０には、ラインセンサ２
１の半分の領域それぞれに線状の像を形成するためのス
リット２５０Ａ、２５０Ｂが設けられている。

【００９９】図１１（ｂ）は、角度検出器の側面図及び
正面図であり、各スリット２５０Ａ、２５０Ｂの上に、
放物線ミラー２３０Ａ、２３０Ｂが設置されており、各
々の取付け高さ及び正面方向に対する取付け位置は異な
っている。

【０１００】このように構成することによって、例え
ば、異なる２つの座標入力可能領域から得られる座標情
報を２個一組の角度検出器だけで検出することが可能に
なる。

【０１０１】以上説明したように、実施形態４によれ
ば、角度検出器の構成要素として分解能が高いラインセ
ンサを用い、かつラインセンサ上の検出領域を複数に分
割して各検出領域で、複数の座標入力可能領域から得ら
れる座標情報のそれぞれを検出できるように構成するこ
とで、２個１組の角度検出器だけで、複数の座標入力可
能領域から得られる座標情報を検出することができる。
これにより、コストの低減、装置の小型化を図ることが
できる。

【０１０２】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自体あ
るいはそれ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。

【０１０３】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。

【０１０４】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／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも操作者の手による座標入力を効率的に実行す
ることができる座標入力装置及びその制御方法、コンピ
ュータ可読メモリ、プログラムを提供できる。

【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の座標検出ユニットの内部構成を示
す図である。

【図３】実施形態１の角度検出器の斜視図である。

【図４】実施形態１の角度検出器の側面図である。

【図５】実施形態１の角度検出器の検出信号分布を示す
図である。

【図６】実施形態１の座標入力可能領域の構成を示す図
である。

【図７】実施形態１の座標入力装置の入力操作例を示す
図である。

【図８】実施形態１の複数の座標入力可能領域それぞれ
に対応する差分検出信号分布を示す図である。

【図９】実施形態１の判定領域を説明するための図であ
る。

【図１０】実施形態１の判定領域の応用例を説明するた
めの図である。

【図１１】実施形態１の領域判定処理を示すフローチャ
ートである。

【図１２】実施形態２の座標入力可能領域の構成を示す
である。

【図１３】実施形態２の領域判定処理を示すフローチャ
ートである。

【図１４】実施形態３の領域判定処理を示すフローチャ
ートである。

【図１５】実施形態４の角度検出器の構成を示す模式図
である。

【符号の説明】

１座標検出ユニット２Ａ、２Ｂ角度検出器３座標入力可能領域４指示具５コンピュータ６反射部材７表示装置１１コントローラ２５Ａ、２５Ｂ基準点２５Ｃ中点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画面に対して設けられた座標入力領
域の任意の位置に存在する検出対象物の座標値を検出す
る座標入力装置であって、前記表示画面に対して設けられた第１座標入力領域と、前記第１座標入力領域から垂直方向に隔てられて設けら
れた第２座標入力領域と、前記第１及び第２座標入力領域上それぞれでの前記検出
対象物の第１及び第２座標値を算出する算出手段と、前記第１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行する実行手段とを備え
ることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記第１座標入力領域と前記第２座標入
力領域間に第３座標有力領域を更に備え、前記算出手段は、前記第１乃至第３座標入力領域上それ
ぞれでの前記検出対象物の第１乃至第３座標値を算出
し、前記第１乃至第３座標値に基づいて、前記第１座標
値に対応づけられた所定の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３】前記算出手段は、前記第１及び第３座標
値に基づいて、前記検出対象物の前記表示画面に対する
方向ベクトルを算出する第１算出手段と、前記方向ベクトルと前記第２座標値に基づいて、該第２
座標値を前記第１座標入力領域へ投影した第４座標値を
算出する第２算出手段とを備え、前記第１及び第４座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行することを特徴とする
請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】前記検出対象物が前記第１及び第２座標
入力領域に存在位置を検出する検出手段を更に備え、前記実行手段は、前記検出手段から出力される前記第１
及び第２座標入力領域に対応する第１及び第２検出信号
分布の第１及び第２ピークの幅と前記第１及び第２座標
値に基づいて、前記第１座標値に対応づけられた所定の
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５】前記検出手段は、前記第１及び第２座標
入力領域の任意の位置に存在する前記検出対象物からの
光の到来方向／不到来方向を検出する少なくとも２個一
組の検出器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。
【請求項６】前記２個１組の検出器それぞれは、複数
の検出範囲を定義した１つのラインセンサからなり、前
記複数の検出範囲のそれぞれは前記第１及び第２座標入
力領域の任意の位置に存在する前記検出対象物からの光
の到来方向／不到来方向を検出するように構成されてい
ることを特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項７】表示画面に対して設けられた座標入力領
域の任意の位置に存在する検出対象物の座標値を検出す
る座標入力装置の制御方法であって、前記表示画面に対して設けられた第１座標入力領域と、
前記第１座標入力領域から垂直方向に隔てられて設けら
れた第２座標入力領域において、前記第１及び第２座標
入力領域上それぞれでの前記検出対象物の第１及び第２
座標値を算出する算出工程と、前記第１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行する実行工程とを備え
ることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項８】前記座標入力装置は、前記第１座標入力
領域と前記第２座標入力領域間に第３座標有力領域を更
に備え、前記算出工程は、前記第１乃至第３座標入力領域上それ
ぞれでの前記検出対象物の第１乃至第３座標値を算出
し、前記第１乃至第３座標値に基づいて、前記第１座標
値に対応づけられた所定の処理を実行することを特徴と
する請求項７に記載の座標入力装置の制御方法。
【請求項９】前記算出工程は、前記第１及び第３座標
値に基づいて、前記検出対象物の前記表示画面に対する
方向ベクトルを算出する第１算出工程と、前記方向ベクトルと前記第２座標値に基づいて、該第２
座標値を前記第１座標入力領域へ投影した第４座標値を
算出する第２算出工程とを備え、前記第１及び第４座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行することを特徴とする
請求項８に記載の座標入力装置の制御方法。
【請求項１０】前記検出対象物が前記第１及び第２座
標入力領域に存在位置を検出する検出工程を更に備え、前記実行工程は、前記検出工程から出力される前記第１
及び第２座標入力領域に対応する第１及び第２検出信号
分布の第１及び第２ピークの幅と前記第１及び第２座標
値に基づいて、前記第１座標値に対応づけられた所定の
処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の座標
入力装置の制御方法。
【請求項１１】表示画面に対して設けられた座標入力
領域の任意の位置に存在する検出対象物の座標値を検出
する座標入力装置の制御のプログラムコードが格納され
たコンピュータ可読メモリであって、前記表示画面に対して設けられた第１座標入力領域と、
前記第１座標入力領域から垂直方向に隔てられて設けら
れた第２座標入力領域において、前記第１及び第２座標
入力領域上それぞれでの前記検出対象物の第１及び第２
座標値を算出する算出工程のプログラムコードと、前記第１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行する実行工程のプログ
ラムコードとを備えることを特徴とするコンピュータ可
読メモリ。
【請求項１２】表示画面に対して設けられた座標入力
領域の任意の位置に存在する検出対象物の座標値を検出
する座標入力装置の制御のプログラムであって、前記表示画面に対して設けられた第１座標入力領域と、
前記第１座標入力領域から垂直方向に隔てられて設けら
れた第２座標入力領域において、前記第１及び第２座標
入力領域上それぞれでの前記検出対象物の第１及び第２
座標値を算出する算出工程のプログラムコードと、前記第１及び第２座標値に基づいて、前記第１座標値に
対応づけられた所定の処理を実行する実行工程のプログ
ラムコードとを備えることを特徴とするプログラム。