JP2005025455A - 座標入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】座標入力に係る操作性を向上することができる座標入力技術を提供する。
【解決手段】制御・演算ユニット２は、指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する。その算出された座標の属する座標入力領域上の領域を判定する。そして、判定された座標の属する領域に基づいて、その指示位置に伴うペンダウン情報を生成する。
【選択図】 図１
【解決手段】制御・演算ユニット２は、指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する。その算出された座標の属する座標入力領域上の領域を判定する。そして、判定された座標の属する領域に基づいて、その指示位置に伴うペンダウン情報を生成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
従来より、この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００４】
座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、さまざまなものがあるが、光を用いたものとして、例えば、特許文献１に見られるように、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とにより、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定するものが知られている。
【０００５】
また、特許文献２や３等にあるように、再帰性反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４５０７５５７号
【特許文献２】
特開２０００−１０５６７１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１４２６４２号公報
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置において、例えば、特許文献２では、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。また、特許文献３では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出し、それらの座標の中心を検出する構成が示されている。
【０００７】
また、特許文献１においては、受光部であるＲＡＭイメージャーの各画素を読み出し、コンパレータで比較することで、遮光部分を検出し、一定幅以上の遮光部分がある場合に、その両端の画素の中心（１／２位置）を検出し、その検出結果に基づいて遮蔽物の座標を算出する方式が示されている。
【０００８】
しかしがら、上記の遮蔽物による遮光部分を検出する方式（再帰性反射光遮光部分検出方式）においては、遮光される光線は、座標入力面に垂直方向に再帰反射部材の幅に略等しい一定の幅を持っており、指等によるスイッチ入力を行う場合にはそれほど問題とはならないが、指示具により文字等の軌跡を入力する場合、入力の開始となるペンダウン操作と入力の終了となるペンアップ操作の検出タイミングが鈍感になるという問題が生じる。これを解決するために、指示具の先端部に入力面との接触により敏感にスイッチ動作するペン先スイッチ手段を設け、このペン先スイッチ手段から得られるペン先スイッチ信号に基づきペンアップとペンダウンの検出タイミングをとることが考えられる。但し、このような構成を実現する場合、指示具以外の指入力によるペンダウンが不可能となる。
【０００９】
この点に関し、従来例としては、特開平９−１１４５９２では、切換手段を設けて、指示具によるペン入力（ペンアップ・ペンダウン信号の入力）とマウス入力とを組み合わせる機能を割り付ける構成が示されている。しかしながら、この場合、切換手段が必要であり、操作性の点で問題が残る。
【００１０】
また、特登録２９８６２３４では、座標入力領域に応じて相対座標表示と絶対座標表示とを切り替えているが、再帰性反射光遮光部分検出方式におけるペンアップ・ペンダウンの検出タイミングによる操作性の解決にはなっていない。
【００１１】
また、更に、特開２００１−１１７６８５では、ウインドウ領域の内外を判定してモード切替を行う構成が示されているが、これは、手書き入力モードとマウス入力モードの切替であり、ペンアップ・ペンダウンの検出タイミングの切り替えではないので、再帰性反射光遮光部分検出方式においての操作性の向上は期待できない。
【００１２】
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、座標入力に係る操作性を向上することができる座標入力技術に関するものである。
【００１３】
【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、
座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
＜＜実施形態１＞＞
図１は本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１において、１Ｌ及び１Ｒは、投光部３０及び検出部４０（図５参照）を有するセンサユニットであり、両者は互いに所定距離離されて設置されている。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、制御・演算を行う制御・演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２に送信する。
【００１７】
３は、図２に示すように、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰性反射部材であり、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。反射された光は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２に送信される。
【００１８】
５は座標入力領域であり、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面４で構成されることで、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。
【００１９】
尚、実施形態１においては、座標入力領域５は、図１に示すように、主に指示具６により描画、文字、カーソル指示入力するペン入力領域５−１（表示画面４上に軌跡を描画するあるいは表示画面４上のカーソルを移動操作する入力が可能な入力領域）と、スイッチ機能を有する指示具６のみならず指によりスイッチ情報をタッチ入力するスイッチ入力領域５−２とにより構成される。このスイッチ入力領域５−２は、その入力領域がペン入力領域５−１と区別できるように、印刷等でパターンが形成されている。また、このスイッチ入力領域５−２には、複数種類のスイッチ機能を実現するために、複数のサブスイッチ入力領域５−２−１が構成されている。
【００２０】
このように、実施形態１では、座標入力領域５に対して座標を入力する指示手段としては、指、ペン、専用指示具等が挙げられるが、以下の説明では、必要でない限り、これらの指示手段の総称を指示具６として説明する。
【００２１】
このような構成において、座標入力領域５に指示具６による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０から投光された光が遮られ、再帰性反射部材３による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ反射光量が得られなくなる。
【００２２】
制御・演算ユニット２は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量変化から、指示具６によって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、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する指示具６の角度を算出する。そして、算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域５上の指示具６の指示位置を算出し、それを座標情報として出力する。
【００２３】
ここで、指示具６は、座標入力領域５との接触によりスイッチ動作するペン先スイッチ手段が設けられた先端部６−１と、ペン先スイッチ手段からのスイッチ情報を電気信号から赤外線等の光パルス信号として一定の周期で送出する発光部６−２が備えられている。
【００２４】
この発光部６−２からの光パルス信号は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒとは別個に設けられた受光センサ部１０で検出され、その検出信号は制御・演算ユニット２に送信される。
【００２５】
尚、実施形態１では、この検出信号の制御・演算ユニット２への送信は、赤外信号に限らず他の波長域の光信号でも良く、更には、光伝送手段以外にも、電波手段、超音波手段等を用いても良い。また、発光部６−２からの光パルス信号は、特定のパルス列によりコード化して送信しても良い。また、この指示具６の先端部６−１は、ペン先スイッチ手段として機能すると同時に、座標入力を行う場合の再帰性反射部材３による反射光を遮光する遮光部分にもなるので、充分な遮光範囲が確保されるような形状（太さ、長さ等）が規定されている。
【００２６】
実施形態１の座標入力装置においては、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する指示具６に対する角度から得られる座標情報の他に、ペンダウン・ペンアップに関するペン情報も合わせて出力することが可能である。このペン情報は、例えば、マウスから出力される座標コマンドを受信するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末で広く適応されているデータフォーマットに相当し、特に、ペンダウンは、マウスの左ボタンスイッチに対応する信号である。つまり、座標情報のみの場合、ペンアップの状態であるとカーソルは移動するが、そのカーソル位置に対応するコマンドは選択されず、ペンダウン状態になって初めてコマンドが選択されるのは、周知の事実である。これが、指示具６で文字等の軌跡を描画する場合には、ペンダウン状態でその軌跡の描画が可能となる。
【００２７】
尚、実施形態１においては、指示具６による座標入力が行われた場合の指示位置が属する座標入力領域上の領域に応じて異なる判定基準により、座標入力指示に伴うペン情報（特に、ペンダウン情報）を生成することを特徴とするが、この詳細については、後述する。
【００２８】
そして、生成された座標情報及びペン情報は、表示装置４に接続されているパーソナルコンピュータ等の外部端末に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して座標値を出力する。但し、外部端末に出力する場合に留まらず、制御・演算ユニット２からは、座標情報及びペン情報、更に、後述する近接情報（プロキシミティ情報）等の各種情報の処理を行うとともに、これらを表示装置４の制御を行う表示制御装置に出力し、この表示制御装置で座標情報が属する座標入力領域上の領域に応じて異なる判定基準により、座標入力指示に伴うペン情報を生成する構成であっても良い。
【００２９】
尚、この外部端末は、汎用コンピュータに搭載される標準的な構成要素（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、外部記憶装置、ネットワークインタフェース、ディスプレイ、キーボード、マウス等）を有している。
【００３０】
このようにして、指示具６によって、画面上に線を描画したり、表示装置４に表示されるカーソルを用いて、アイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。
【００３１】
＜センサユニットの詳細説明＞
まず、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の投光部３０の構成について、図３を用いて説明する。
【００３２】
図３は本発明の実施形態１のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。
【００３３】
図３（ａ）は投光部３０を上（座標入力領域５の入力面に対し垂直方向）から見た場合を示している。３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、赤外ＬＥＤ３１から発光した光は投光レンズ３２によって略９０°範囲に光が投光される。
【００３４】
図３（ｂ）は投光部３０を横（座標入力領域５の入力面に対し水平方向）から見た場合を示している。この方向では、赤外ＬＥＤ３１からの光は上下方向に制限された光束として投光され、主に、再帰性反射部材３に対して光が投光されるように構成されている。
【００３５】
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０の構成について、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４は本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。
【００３７】
図４では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０を座標入力領域５の入力面に対して垂直方向から見た場合を示している。
【００３８】
検出部４０は、複数の受光素子（画素）からなる１次元のラインＣＣＤ４１及び集光光学系としての集光用レンズ４２及び４３、入射光の入射方向を制限する絞り４４、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４５から構成されている。
【００３９】
投光部３０からの光は、再帰性反射部材３によって反射され、赤外フィルタ４５、絞り４４を抜けて、集光用レンズ４２及び４３によって入力面の略９０°範囲の光がラインＣＣＤ４１の検出面にその入射角に依存した画素上に結像される。これにより、入射角の角度毎の光量分布が得られる。つまり、ラインＣＣＤ４１を構成する各画素の画素番号が角度情報を表すことになる。
【００４０】
次に、図３の投光部３０及び図４の検出部４０を有するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの構成について、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５は本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。
【００４２】
図５では、入力面と水平方向からの見たときの、図３（ａ）の投光部３０と図４の検出部４０を重ねて、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）を構成した場合を示している。ここで、投光部３０と検出部４０の光軸間の距離は、再帰性反射部材３の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。
【００４３】
＜反射部材について＞
再帰性反射部材３は、入射角度に対する反射特性を有してる。この反射特性としては、例えば、再帰性反射部材３がテープ状に平坦に構成された場合には、図６に示すように、再帰性反射部材３への入射光の入射角度が４５度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、指示具６がある場合にはその変化が充分に取れないことになる。
【００４４】
反射光量は、光量分布（照明強度および距離）、再帰性反射部材３の反射率（入射角度、反射部材の幅）、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の結像系照度（ｃｏｓｉｎｅ４乗則）によって決まる。
【００４５】
反射光量が不足する場合に、その不足を解決する方法としては、投光部３０の照明強度を上げることが考えられる。しかしながら、反射光量分布が均一で無い場合で、高光量部分の光をセンサユニットが受光したときには、センサユニット内のラインＣＣＤ４１でその部分が蝕和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。裏返せば、再帰性反射部材３の反射光量分布をなるべく均一にすることで低光量部分への反射光量の増大も望むことができる。
【００４６】
そこで、実施形態１では、再帰性反射部材３への入射光の入射角度方向に対する反射光量の均一化を計るために、図７に示すような複数の三角柱からなる再帰性反射部材を構成する。このようにすることで、入射角度に対する反射特性を改善することができる。
【００４７】
尚、各三角柱の角度は、再帰性反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチは、センサユニット内のラインＣＣＤ４１の検出分解能以下に設定することが望ましい。
【００４８】
＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの間では、主に、検出部４０内のラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号及び発光部３０の赤外ＬＥＤ３１の駆動信号がやり取りされている。
【００４９】
ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図８を用いて説明する。
【００５０】
図８は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【００５１】
ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等で構成される演算制御回路（ＣＰＵ）８３から出力され、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングやデータの出力制御等が行われる。尚、この演算制御回路８３は、メインクロック発生回路８６からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路（ＣＬＫ）８７からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路８３にも入力されている。
【００５２】
投光部３０の赤外ＬＥＤ３１を駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ及び８４Ｒを介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０の赤外ＬＥＤ３１に供給されている。
【００５３】
センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１からの検出信号は、制御・演算ユニット２の対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒに入力され、演算制御回路２からの制御によって、デジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、メモリ８２に記憶され、指示具６に対する角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にシリアルインタフェース８８（例えば、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。
【００５４】
＜光量分布検出の説明＞
図９は本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。
【００５５】
図９において、９１〜９３はＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号９１の間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。ＩＣＧＬ信号９２及びＩＣＧＲ信号９３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットへのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ４１の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。
【００５６】
９４、９５はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの投光部３０の駆動信号である。ここで、ＳＨ信号９１の最初の周期で、センサユニット１Ｌの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｌ）するために、ＬＥＤＬ信号９４がＬＥＤ駆動回路８４Ｌを経て投光部３０に供給される。また、ＳＨ信号９１の次の周期で、センサユニット１Ｒの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｒ）するために、ＬＥＤＲ信号９５がＬＥＤ駆動回路８４Ｒを経て投光部３０に供給される。
【００５７】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部３０の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の検出部（ラインＣＣＤ４１）の検出信号が読み出される。
【００５８】
ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力領域５への指示具６による入力がない場合には、それぞれのセンサユニットからの出力として、図１０のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰性反射部材３の特性や投光部３０の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。
【００５９】
図１０においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。
【００６０】
つまり、再帰性反射部材３からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲでＡ／Ｄ変換され、演算制御回路８３にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６１】
これに対し、座標入力領域５への指示具６による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒからの出力として、図１１のような光量分布が得られる。
【００６２】
この光量分布のＣ部分では、指示具６によって再帰性反射部材３からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。
【００６３】
そして、実施形態１では、指示具６による入力がない場合の図１０の光量分布と、指示具６による入力がある場合の図１１の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具６の角度を算出する。
【００６４】
具体的には、図１０の光量分布を初期状態として予めメモリ８２に記憶しておき、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図１１のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と初期状態の光量分布との差分によって検出する。そして、光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示６具の入力点としてその入力角度を決定する演算を行う。
【００６５】
＜角度計算の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具６の角度計算にあたっては、まず、指示具６による遮光範囲を検出する必要がある。
【００６６】
上述したように、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ８２に記憶することが望ましい。これにより、例えば、再帰性反射部材３の再帰反射面がほこりなどで汚れていて完全に光を反射できないような場合を除いて、常に、座標入力装置の最新の初期状態の光量分布をメモリ８２に管理することが可能になる。
【００６７】
以下、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具６の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。
【００６８】
電源投入時、入力のない状態で、まず、センサユニット１Ｌ内の投光部３０からの投光を停止している状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。
【００６９】
尚、この値は、検出部（ラインＣＣＤ４１）のバイアスのばらつき等を含んだデータであり、図１０のレベルＢ付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ４１を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。
【００７０】
次に、投光部３０からの投光を行っている状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。
【００７１】
尚、この値は、例えば、図１０の実線で示されるデータとなる。
【００７２】
そして、このメモリ８２に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具６による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。
【００７３】
ここで、センサユニット１Ｌ（ラインＣＣＤ４１）の出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］とする。
【００７４】
まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。
【００７５】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ４１の各々の画素において以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。
【００７６】
ここで、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ４１の各画素における絶対変化量である。
【００７７】
この処理は、ラインＣＣＤ４１の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけなので、その処理時間をさほど必要とせず、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、特に、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具６の入力があると判定する。
【００７８】
この判定により、後でも述べるが、座標入力領域５と指示具６とが近接しているか否かを示す近接情報（プロキシミティ情報）を決定することができる。ここで、図１２において、１２１を再帰反射部材３の再帰反射面とすると、この再帰反射面１２１の幅Ｄは、ほぼ指示具６による遮光の対象となる光線領域である。
【００７９】
従って、指示具６の先端が座標入力領域５に近づくにつれ、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は大きくなり、指示具６の先端と座標入力領域５の間の距離が所定距離以下になると閾値Ｖｔｈａを越えて、入力があると判定される。この時点を、指示具６が座標入力領域５に近接して入力されている近接状態であるとし、プロキシミティ情報を近接状態（プロキシミティ）であることを示すＩＮに設定する。
【００８０】
ここで、閾値Ｖｔｈａを越える指示具６の先端と座標入力領域５の間の最短距離がプロキシミティ距離であり、閾値Ｖｔｈａを小さくすれば、プロキシミティ距離は大きくなり、近接入力範囲は広くなるがノイズに弱くなる。厳密には、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］の値は、指示具６による遮光面積に影響するので、指示具６の先端と座標入力領域５の入力面との距離だけでなく、指示具６の形状、寸法、太さにも影響するが、指示具６は形状が既定値であるので（指示具６が指の場合でも、その指の個人差もある一定の範囲に納まるので）、同一条件では、閾値Ｖｔｈａとプロキシミティ距離との関係は成り立つ。
【００８１】
また、近接入力範囲が広いと言うことは、指示具６による入力操作時に座標入力領域５の入力面から少し離した程度では、そのまま入力状態が維持されることになる。そのため、例えば、文字等の軌跡を描く場合のペンダウンを示すペン情報としてこのプロキシミティ情報を使用すると、座標入力領域５の入力面からの高さ方向の距離に鈍感となり、座標入力操作に不都合が生じる場合がある。
【００８２】
従って、以下に説明するように、座標入力面からの高さ方向の距離に敏感なペン情報を生成する基準を別途設ける必要がある。ここで、閾値Ｖｔｈａを大きくすれば、対ノイズ特性は向上するが、それだけ、プロキシミティ距離が小さくなり、指のみを入力対象としたスイッチ操作には適するが、従来のマウス操作によるカーソル移動操作ができなくなり、操作性が低下する。
【００８３】
従って、実施形態１では、座標算出開始基準となるペン入力判定に、閾値Ｖｔｈａを設け、この値を、ノイズを考慮した上で、プロキシミティ距離が操作上不都合を生じないような十分な大きさに設定する。そして、この閾値Ｖｔｈａによる判定結果を、ペンダウンを示すペン情報とするかどうかは、入力座標が属する座標入力領域５上の領域に基づいて決定する。
【００８４】
次に、より高精度に指示具６による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う方法について、図１２を用いて説明する。
【００８５】
図１２において、１２１は再帰性反射部材３の再帰反射面とする。ここで、Ａ領域が汚れなどにより、その反射率が低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図１３の１３−１のように、Ａ領域に対応する部分の反射光量が少なくなる。この状態で、図１２のように、指示具６が挿入され、ほぼ再帰性反射面１２１の上半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１３の１３−２の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。
【００８６】
この状態に対して、（１）式を適用すると、その画素データ分布は、図１４の１４−１のようになる。ここで、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。
【００８７】
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈａを適用すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合がある。もちろん、閾値Ｖｔｈａの値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。
【００８８】
そこで、画素データの変化の比を計算することとすると、Ａ領域及びＢ領域とも反射光量は最初の半分であるので、次式で比を計算することができる。
【００８９】
この計算結果を示すと、図１４の１４−２のように、画素データの変化が比であらわされるため、再帰性反射部材３の反射率が異なる場合でも、等しく扱うことが可能になり、高精度に検出が可能になる。
【００９０】
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立ち下がり部に対応する画素番号を取得し、この両者の中央を指示具６による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具６の入力位置を決定することができる。
【００９１】
尚、図１４の１４−２は、説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素毎に異なるデータレベルを示している。
【００９２】
以下、式（２）を画素データに適用した場合の検出結果の詳細について、図１５を用いて説明する。
【００９３】
図１５は本発明の実施形態１の検出結果の詳細を示す図である。
【００９４】
図１５において、指示具６による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素である場合、両者の画素の中心画素Ｎｐは、
と計算することが可能である。但し、この計算では、画素間隔が最小の分解能になってしまう。
【００９５】
そこで、より細かく検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。
【００９６】
ここで、Ｎｒ番目の画素のデータレベルをＬｒ、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とすれば、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖは、
と計算できる。そして、これらの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、
で決定される。
【００９７】
このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。
【００９８】
尚、この閾値Ｖｔｈｒは、後述するペンダウンの有無の判定に用いても良い。
【００９９】
以上のようにして得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、実際の指示具６の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。
【０１００】
後述する実際の座標算出処理では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎｇｅｎｔ）の値を求めるほうが都合がよい。
【０１０１】
ここで、画素番号からｔａｎθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。特に、検出部４０内の光学系の収差がない場合は、一次変換などで可能であるが、収差などがある場合は高次の多項式を用いることで、収差の誤差を取り除くことができる。
【０１０２】
ここで、画素番号とｔａｎθとの関係について、図１６を用いて説明する。
【０１０３】
図１６は本発明の実施形態１の画素番号に対するｔａｎθ値の関係を示す図である。
【０１０４】
この図１６に基づいて、画素番号からｔａｎθを求めるための近似式を定義し、その近似式（変換式）を用いて画素番号からｔａｎθへの変換を行うことが可能となる。
【０１０５】
ここで、変換式はより高次の多項式を用いると精度を確保できるが、この多項式の次数などは、座標入力装置の計算能力および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【０１０６】
例えば、５次多項式を用いる場合には、係数が６個必要になるので、出荷時などに、この係数データをメモリ８２に記憶しておけばよい。
【０１０７】
ここで、５次多項式の係数をＬ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ０とすると、ｔａｎθは
で示すことができる。
【０１０８】
これをセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１で検出する画素番号に対して行えば、それぞれから対応する角度データ（ｔａｎθ）を決定できる。もちろん、上記例では、画素番号から直接ｔａｎθを求めるように構成しているが、画素番号から角度そのものを求め、その後、ｔａｎθを求めるような構成であっても良い。
【０１０９】
＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）から、指示具６の位置座標を算出する。
【０１１０】
ここで、座標入力領域５上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係について、図１７を用いて説明する。
【０１１１】
図１７は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【０１１２】
図２１では、座標入力領域５の座標入力範囲の下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤｓで示されている。
【０１１３】
座標入力領域５の中央が原点位置であり、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットの角度０の交点である。
【０１１４】
それぞれの角度をθＬ、θＲとして、それぞれｔａｎθＬ、ｔａｎθＲを上記（７）式を用いて算出する。
【０１１５】
このとき点Ｐ（ｘ，ｙ）座標は
で計算される。
【０１１６】
以上の計算に基づく座標入力装置の座標算出処理について、図１８を用いて説明する。
【０１１７】
図１８は本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。
【０１１９】
ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【０１２０】
尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ４１の不要電荷除去を行うのための動作である。ラインＣＣＤ４１では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１０３では、投光部３０による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行し、これにより、不要電荷の除去を行う。
【０１２１】
ステップＳ１０４で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【０１２２】
ステップＳ１０６で、第１リファレンスデータとして、投光部３０による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、その第１リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。
【０１２３】
次に、ステップＳ１０８で、第２リファレンスデータとして、投光部３０からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、その第２リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。
【０１２４】
ここまでの処理が、電源投入時の初期動作になり、以降の処理から指示具６による入力における動作になる。
【０１２５】
ステップＳ１１０で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常読込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１１で、第２リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１２で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具６による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３に進む。
【０１２６】
尚、このときの繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、１００回／秒のサンプリングになる。
【０１２７】
ステップＳ１１３で、式（２）により、画素データの変化の比を計算する。
【０１２８】
尚、ステップＳ１１２において、入力があると判定された場合は、この判定結果は、上述のように実質的にプロキシミティ（近接）であることを意味する。従って、この段階以降で座標算出は開始され、少なくともペンダウンがない場合でも、算出される座標値に基づくカーソル移動が発生することになる。
【０１２９】
ステップＳ１１４で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具６による遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち下がりと立ち上がりの検出を行い、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、（４）、（５）、（６）式を用いて、遮光範囲の中心となる仮想的な中心画素番号を決定する。
【０１３０】
ステップＳ１１５で、決定された中心画素番号と（７）式よりＴａｎθを計算する。ステップＳ１１６で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対するＴａｎθ値から、指示具６の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を（８）、（９）式を用いて算出する。
【０１３１】
次に、ステップＳ１１７で、算出した入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１であるか否かを判定する。この判定は、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）が、図１のペン入力領域５−１あるいはスイッチ入力領域５−２のどちらに属しているかの判定である。入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１でない場合（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。一方、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１である場合（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進む。
【０１３２】
次に、ステップＳ１１８で、指示具６による入力がタッチダウン入力であるか否かを判定する。
【０１３３】
この判定は、指示具６による入力機能として、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させる状態に相当する近接（プロキシミティ）状態と、マウスの左ボタンを押下した状態に相当するペン（タッチ）ダウン状態を設定している場合に、その指示具６による入力状態がどちらの状態であるかを判定する。
【０１３４】
特に、実施形態１においては、指示具６の先端部６−１と座標入力領域５との接触によって発生するスイッチ情報を受光センサ部１０で検出することで、この判定を行う。あるいは、ステップＳ１１３で算出した画素データの変化の比の最大値が、所定値（例えば、０．５）以上である場合にはタッチダウン状態とし、所定値未満である場合には近接状態と判定しても良い。
【０１３５】
このような判定方法に基づいて、ステップＳ１１８で、指示具６による入力がタッチダウン入力である場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、ステップＳ１１９に進み、タッチダウン入力であることを示すダウンフラグをセットする。一方、指示具６による入力がタッチダウン入力でない場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、ステップＳ１２０に進み、ダウンフラグを解除する。
【０１３６】
ステップＳ１１７〜ステップＳ１２０の処理によれば、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域が指示具６による入力を前提とするペン入力領域５−１である場合において、指示具６の先端部６−１のスイッチが動作していない（座標入力領域５にタッチしてない）状態ではプロキシミティ状態になり、指示具６の先端部６−１のスイッチが動作している（座標入力領域５にタッチしている）状態ではペンダウン状態になる。
【０１３７】
一方、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がスイッチ（アイコン）へのタッチ入力を前提とするスイッチ入力領域５−２である場合には、そのスイッチ入力領域５−２を指示してプロキシミティ状態になった時にそのままペンダウン状態となり、指によってもスイッチ操作が可能となる。
【０１３８】
また、スイッチ入力領域５−２への指示が指示具６である場合には、指示具６の先端部６−１のスイッチによるタッチの有無に関わらず、スイッチ入力領域５−２への操作が可能となり、同一の指示具でペン入力領域５−１によるペン入力とスイッチ入力領域５−２によるスイッチ操作の両方を実現することができる。
【０１３９】
そして、ステップＳ１２１で、ダウンフラグの状態（ペン情報（ペンダウンあるいはペンアップ））と算出した座標値を外部端末へ出力する。そして、外部端末では、受信した座標値とダウンフラグの状態に基づいて、例えば、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を行う。
【０１４０】
尚、ステップＳ１２１の処理が終了したら、ステップＳ１１０に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、上記の処理を繰り返す。
【０１４１】
また、ステップＳ１１２において、指示具６による入力がある場合に、プロキシミティ情報をＩＮとし、制御・演算ユニット２からそのプロキシミティ情報と座標情報を表示装置４の表示制御装置に出力し、ここで、座標情報が属する領域を判定し、かつプロキシミティ情報により、ペンダウンであるか否かを判定するようにしても良い。
【０１４２】
更に、図１のスイッチ入力領域５−２においては、複数種類のスイッチ機能が割り当てられたサブスイッチ入力領域５−２−１が存在するので、ステップＳ１１７において、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）がスイッチ入力領域５−２に属している場合には、更に、どのサブスイッチ入力領域５−２−１に属しているかを判定し、判定されたサブスイッチ入力領域５−２−１毎に、各サブスイッチ入力領域５−２−１の目的や用途に応じて、ペンダウンとするか否かを判定するようにしても良い。
【０１４３】
以上説明したように、実施形態１によれば、切替スイッチ等の切替手段によって、指示具６によるペン入力モードと、指示具６あるいは指等によるタッチ（スイッチ）入力モードとを切り替えることなく、各入力モードが割り当てられた領域毎にその領域に適した座標入力操作を実現することができる。
【０１４４】
このように、再帰性反射光遮光部分検出方式で特有のペン入力時のペンアップとペンダウンのタイミングが鈍感になるという問題を解決しつつ、スイッチ手段を持たない指等の指示具でもスイッチ操作を実行できるという利便性を兼ね備えた座標入力装置を実現することができる。
【０１４５】
＜＜実施形態２＞＞
図１の座標入力装置の構成は、図１９に示すように、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の間を跨って、指示具６で指示する機会が頻繁に発生する。その場合、スイッチ入力領域５−２からペン入力領域５−１に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま）に移動する場合は、特に問題は発生しないが、逆の移動、つまり、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））に移動する場合は、ペン入力領域５−１ではペンダウン状態でないにもかかわらず、スイッチ入力領域５−２に入ると急にペンダウン状態となる場合が想定される。このような動作は、通常、操作者の意図と異なる場合が多く、操作上混乱をきたすことが予想される。
【０１４６】
そこで、実施形態２では、上記のような動作が行われても、適切な座標出力動作を行うことが可能な座標算出処理について説明する。
【０１４７】
図２０は本発明の実施形態２の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１４８】
尚、図２０では、図１８の実施形態１のフローチャートと同様の処理については、同一のステップ番号を付加し、その処理の説明については省略する。
【０１４９】
まず、ペン入力領域５−１に対し指示具６による入力がある場合には、ステップＳ１１２で、ペン入力があると判定されるとともに、プロキシミティ情報をＩＮに設定する。次に、ステップＳ１１３〜ステップＳ１１６の処理を経て、ステップＳ１１７では、ペン入力による入力座標がペン入力領域５−１に属するので、ステップＳ１２２に進む。
【０１５０】
ステップＳ１２２で、入力座標がペン入力領域５−１に属することを示すペンペン入力領域フラグをセットする。続くステップＳ１１８では、ペン入力がなされているので、ステップＳ１１９に進んで、ダウンフラグをセットし、ステップＳ１２１の処理を実行する。その後、ステップ１１０に戻る。
【０１５１】
ステップＳ１１０に戻ってから、ペン入力の入力位置が、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））に移動した場合は、同様にして、ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５の処理を実行するが、ステップＳ１１７では、ペン入力による入力座標がスイッチ入力領域５−２（あるいは、サブスイッチ入力領域５−２−１）に属するので、ステップＳ１２３に進むことになる。
【０１５２】
ステップＳ１２３で、ペン入力領域フラグがセットされているか否かを判定する。前回の処理では、ステップＳ１２２で、ペン入力領域フラグがセットされており、そのままプロキシミティが保たれているので、この場合は、ステップＳ１２４に進む。
【０１５３】
そして、ステップＳ１２４で、プロキシミティが保たれていることを示す領域移動フラグをセットし、同時にペン入力領域フラグをリセットする。その後、ステップＳ１２０に進み、ダウンフラグを解除する。これにより、スイッチ入力領域５−２では、ペンダウンとはならない。更に、連続してスイッチ入力領域５−２内に留まる場合には、ステップＳ１２１からステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１１〜ステプＳ１１６の処理を実行する。
【０１５４】
次に、ステップＳ１１７では、入力座標はスイッチ入力領域５−２に属しているので、ステップＳ１２３に進む。また、ステップＳ１２３で、ペン入力領域フラグがリセットされているので、ステップＳ１２５に進む。
【０１５５】
次に、ステップＳ１２５で、領域移動フラグがセットされているか否かを判定する。この場合、前回のステップ１２４で領域移動フラグがセットされているので、ステップＳ１２０に進む。
【０１５６】
つまり、現在の入力座標がスイッチ入力領域５−２に属している場合でも、その動作がペン入力領域５−１からの連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））にスイッチ入力領域５−２に移動してその状態を保っている場合には、必ず、領域移動フラグがセットされるので、常にペンアップとなる。
【０１５７】
このペンアップ状態は、一旦、指示具６を座標入力面から一定距離以上離して、プロキシミティ（近接状態）を解除することにより、ステップＳ１２６で、ペン入力領域フラグ及び領域移動フラグがリセットされるので、その後の動作において、ペンダウンが可能となる。つまり、ステップＳ１１７で、入力座標の属する領域がスイッチ入力領域５−１と判定され、その後、ステップＳ１２３及びステップＳ１２５を経て、ステップＳ１１９に進み、ダウンフラグがセットされ、ペンダウンとなる。
【０１５８】
以上説明したように、実施形態２によれば、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま）に移動する場合は、ペン入力領域５−１ではペンダウン状態でないにもかかわらず、スイッチ入力領域５−２に入ると急にペンダウンすることを禁止して、常にペンアップの状態を保つので、操作者が意図しない動作を防止することができる。これにより、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の間を跨る操作における操作性を向上することができる。
【０１５９】
＜＜実施形態３＞＞
実施形態１や２では、座標入力領域５をペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の２つの領域に分割し、入力座標がこれらの領域のどちらに属するかを判定し、それぞれの領域に応じたペン（ペンダウン）情報の生成の制御を行うように構成しているが、これに限定されない。
【０１６０】
例えば、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２に加えて、スイッチ入力領域５−２に含まれる複数種類のサブスイッチ入力領域５−２−１に対し、それぞれの領域に応じたペン（ペンダウン）情報の生成の制御を行うように構成しても良い。
【０１６１】
この構成の場合では、例えば、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２そしてサブスイッチ入力領域５−２−１の３領域に跨がる動作の場合にはペンダウン情報の生成を禁止するが、スイッチ入力領域５−２からサブスイッチ入力領域５−２−１の２領域に跨がる場合にはペンダウン情報の生成を実行するようにしても良い。
【０１６２】
また、それ以外にも、スイッチ入力領域５−２を中間領域として設定し、ペンダウンの生成の制御に反映しても良い。このように構成することにより、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に間違って入った場合に誤ってスイッチ入力が実行されることを防止するとともに、サブスイッチ入力領域５−２−１付近の入力に関しては、そのサブスイッチ入力領域５−２−１からの連続入力によるスイッチ入力が可能となり、操作性をより向上することができる。
【０１６３】
上記実施形態１乃至３に係る実施態様を列挙すると、次の通りである。すなわち、座標入力装置及びその制御方法、プログラムは、次のようになる。
【０１６４】
＜実施態様１＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【０１６５】
＜実施態様２＞ 前記座標入力領域は、画面上に軌跡を描画するあるいは画面上のカーソルを移動操作する入力が可能なペン入力領域と、スイッチ情報の入力が可能なスイッチ入力領域とからなる
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０１６６】
＜実施態様３＞ 前記座標入力領域の角部に設けられた受光手段と、
前記座標入力領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
前記座標入力領域に光を照明する発光手段とを更に備え、
前記算出手段は、前記受光手段から得られる光量分布において、所定レベルを横切る点に対応する角度情報を算出し、その角度情報に基づいて、前記指示位置の座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０１６７】
＜実施態様４＞ 初期状態で前記受光手段から得られる光量分布と座標入力サンプリング状態で前記受光手段から得られる光量分布との変化量に基づいて、検出される指示状態が前記座標入力領域に対して近接しているか否かを示す近接情報を生成する近接情報生成手段と
を更に備えることを特徴とする実施態様３に記載の座標入力装置。
【０１６８】
＜実施態様５＞ 前記座標入力領域は、前記近接情報を第１判定基準として前記ペンダウン情報を生成する第１領域と、前記第１判定基準とは異なる第２判定基準でペンダウン情報を生成する第２領域からなる
ことを特徴とする実施態様４に記載の座標入力装置。
【０１６９】
＜実施態様６＞ スイッチ機能を有する指示具からのスイッチ情報を検出するスイッチ情報検出手段を更に備え、
前記第２判定基準は、前記スイッチ情報である
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７０】
＜実施態様７＞ 前記第２判定基準は、初期状態で前記受光手段から得られる光量分布と座標入力サンプリング状態で前記受光手段から得られる光量分布との変化の比である
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７１】
＜実施態様８＞ 前記座標入力領域は、画面上に軌跡を描画するあるいは画面上のカーソルを移動操作する入力が可能なペン入力領域と、スイッチ情報の入力が可能なスイッチ入力領域とからなり、前記ペン入力領域は前記第２領域に対応し、前記スイッチ入力領域は前記第１領域に対応する
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７２】
＜実施態様９＞ 前記ペン入力領域から連続的に前記スイッチ入力領域に指示入力が行われる場合には、前記スイッチ入力領域を前記第２領域として機能させる
ことを特徴とする実施態様８に記載の座標入力装置。
【０１７３】
＜実施態様１０＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力部と、該座標入力部と一体的に構成された表示部と、該座標入力部から出力される情報を含む各種情報の処理を行うとともに該表示部の制御を行う表示制御部を有する情報処理装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【０１７４】
＜実施態様１１＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置の制御方法であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【０１７５】
＜実施態様１２＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードと、
前記算出工程で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定工程のプログラムコードと、
前記判定工程で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成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。
【０１７６】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１７７】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１７８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１７９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０１８０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１８１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１８２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１８３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１８４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標入力に係る操作性を向上することができる座標入力技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１の再帰反射部材の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１の再帰反射部材への入射角度に対する再帰反射特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１の再帰反射部材の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態１の入力がなされた場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態１の入力例を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布の光量変化を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布における光量変化量と光量変化比を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態１の遮光範囲の検出例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態１の画素番号に対するｔａｎθ値の関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施形態２の座標入力操作を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施形態２の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 制御・演算ユニット
３ 再帰性反射部材
４ 表示装置
５ 座標入力領域
５−１ ペン入力領域
５−２ スイッチ入力領域
５−２−１ サブスイッチ入力領域
１０ 受光センサ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
従来より、この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
【０００４】
座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、さまざまなものがあるが、光を用いたものとして、例えば、特許文献１に見られるように、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とにより、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定するものが知られている。
【０００５】
また、特許文献２や３等にあるように、再帰性反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４５０７５５７号
【特許文献２】
特開２０００−１０５６７１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１４２６４２号公報
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置において、例えば、特許文献２では、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。また、特許文献３では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出し、それらの座標の中心を検出する構成が示されている。
【０００７】
また、特許文献１においては、受光部であるＲＡＭイメージャーの各画素を読み出し、コンパレータで比較することで、遮光部分を検出し、一定幅以上の遮光部分がある場合に、その両端の画素の中心（１／２位置）を検出し、その検出結果に基づいて遮蔽物の座標を算出する方式が示されている。
【０００８】
しかしがら、上記の遮蔽物による遮光部分を検出する方式（再帰性反射光遮光部分検出方式）においては、遮光される光線は、座標入力面に垂直方向に再帰反射部材の幅に略等しい一定の幅を持っており、指等によるスイッチ入力を行う場合にはそれほど問題とはならないが、指示具により文字等の軌跡を入力する場合、入力の開始となるペンダウン操作と入力の終了となるペンアップ操作の検出タイミングが鈍感になるという問題が生じる。これを解決するために、指示具の先端部に入力面との接触により敏感にスイッチ動作するペン先スイッチ手段を設け、このペン先スイッチ手段から得られるペン先スイッチ信号に基づきペンアップとペンダウンの検出タイミングをとることが考えられる。但し、このような構成を実現する場合、指示具以外の指入力によるペンダウンが不可能となる。
【０００９】
この点に関し、従来例としては、特開平９−１１４５９２では、切換手段を設けて、指示具によるペン入力（ペンアップ・ペンダウン信号の入力）とマウス入力とを組み合わせる機能を割り付ける構成が示されている。しかしながら、この場合、切換手段が必要であり、操作性の点で問題が残る。
【００１０】
また、特登録２９８６２３４では、座標入力領域に応じて相対座標表示と絶対座標表示とを切り替えているが、再帰性反射光遮光部分検出方式におけるペンアップ・ペンダウンの検出タイミングによる操作性の解決にはなっていない。
【００１１】
また、更に、特開２００１−１１７６８５では、ウインドウ領域の内外を判定してモード切替を行う構成が示されているが、これは、手書き入力モードとマウス入力モードの切替であり、ペンアップ・ペンダウンの検出タイミングの切り替えではないので、再帰性反射光遮光部分検出方式においての操作性の向上は期待できない。
【００１２】
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、座標入力に係る操作性を向上することができる座標入力技術に関するものである。
【００１３】
【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、
座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
＜＜実施形態１＞＞
図１は本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１において、１Ｌ及び１Ｒは、投光部３０及び検出部４０（図５参照）を有するセンサユニットであり、両者は互いに所定距離離されて設置されている。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、制御・演算を行う制御・演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２に送信する。
【００１７】
３は、図２に示すように、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰性反射部材であり、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。反射された光は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２に送信される。
【００１８】
５は座標入力領域であり、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面４で構成されることで、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。
【００１９】
尚、実施形態１においては、座標入力領域５は、図１に示すように、主に指示具６により描画、文字、カーソル指示入力するペン入力領域５−１（表示画面４上に軌跡を描画するあるいは表示画面４上のカーソルを移動操作する入力が可能な入力領域）と、スイッチ機能を有する指示具６のみならず指によりスイッチ情報をタッチ入力するスイッチ入力領域５−２とにより構成される。このスイッチ入力領域５−２は、その入力領域がペン入力領域５−１と区別できるように、印刷等でパターンが形成されている。また、このスイッチ入力領域５−２には、複数種類のスイッチ機能を実現するために、複数のサブスイッチ入力領域５−２−１が構成されている。
【００２０】
このように、実施形態１では、座標入力領域５に対して座標を入力する指示手段としては、指、ペン、専用指示具等が挙げられるが、以下の説明では、必要でない限り、これらの指示手段の総称を指示具６として説明する。
【００２１】
このような構成において、座標入力領域５に指示具６による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０から投光された光が遮られ、再帰性反射部材３による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ反射光量が得られなくなる。
【００２２】
制御・演算ユニット２は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量変化から、指示具６によって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、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する指示具６の角度を算出する。そして、算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域５上の指示具６の指示位置を算出し、それを座標情報として出力する。
【００２３】
ここで、指示具６は、座標入力領域５との接触によりスイッチ動作するペン先スイッチ手段が設けられた先端部６−１と、ペン先スイッチ手段からのスイッチ情報を電気信号から赤外線等の光パルス信号として一定の周期で送出する発光部６−２が備えられている。
【００２４】
この発光部６−２からの光パルス信号は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒとは別個に設けられた受光センサ部１０で検出され、その検出信号は制御・演算ユニット２に送信される。
【００２５】
尚、実施形態１では、この検出信号の制御・演算ユニット２への送信は、赤外信号に限らず他の波長域の光信号でも良く、更には、光伝送手段以外にも、電波手段、超音波手段等を用いても良い。また、発光部６−２からの光パルス信号は、特定のパルス列によりコード化して送信しても良い。また、この指示具６の先端部６−１は、ペン先スイッチ手段として機能すると同時に、座標入力を行う場合の再帰性反射部材３による反射光を遮光する遮光部分にもなるので、充分な遮光範囲が確保されるような形状（太さ、長さ等）が規定されている。
【００２６】
実施形態１の座標入力装置においては、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する指示具６に対する角度から得られる座標情報の他に、ペンダウン・ペンアップに関するペン情報も合わせて出力することが可能である。このペン情報は、例えば、マウスから出力される座標コマンドを受信するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末で広く適応されているデータフォーマットに相当し、特に、ペンダウンは、マウスの左ボタンスイッチに対応する信号である。つまり、座標情報のみの場合、ペンアップの状態であるとカーソルは移動するが、そのカーソル位置に対応するコマンドは選択されず、ペンダウン状態になって初めてコマンドが選択されるのは、周知の事実である。これが、指示具６で文字等の軌跡を描画する場合には、ペンダウン状態でその軌跡の描画が可能となる。
【００２７】
尚、実施形態１においては、指示具６による座標入力が行われた場合の指示位置が属する座標入力領域上の領域に応じて異なる判定基準により、座標入力指示に伴うペン情報（特に、ペンダウン情報）を生成することを特徴とするが、この詳細については、後述する。
【００２８】
そして、生成された座標情報及びペン情報は、表示装置４に接続されているパーソナルコンピュータ等の外部端末に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して座標値を出力する。但し、外部端末に出力する場合に留まらず、制御・演算ユニット２からは、座標情報及びペン情報、更に、後述する近接情報（プロキシミティ情報）等の各種情報の処理を行うとともに、これらを表示装置４の制御を行う表示制御装置に出力し、この表示制御装置で座標情報が属する座標入力領域上の領域に応じて異なる判定基準により、座標入力指示に伴うペン情報を生成する構成であっても良い。
【００２９】
尚、この外部端末は、汎用コンピュータに搭載される標準的な構成要素（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、外部記憶装置、ネットワークインタフェース、ディスプレイ、キーボード、マウス等）を有している。
【００３０】
このようにして、指示具６によって、画面上に線を描画したり、表示装置４に表示されるカーソルを用いて、アイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。
【００３１】
＜センサユニットの詳細説明＞
まず、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の投光部３０の構成について、図３を用いて説明する。
【００３２】
図３は本発明の実施形態１のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。
【００３３】
図３（ａ）は投光部３０を上（座標入力領域５の入力面に対し垂直方向）から見た場合を示している。３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、赤外ＬＥＤ３１から発光した光は投光レンズ３２によって略９０°範囲に光が投光される。
【００３４】
図３（ｂ）は投光部３０を横（座標入力領域５の入力面に対し水平方向）から見た場合を示している。この方向では、赤外ＬＥＤ３１からの光は上下方向に制限された光束として投光され、主に、再帰性反射部材３に対して光が投光されるように構成されている。
【００３５】
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０の構成について、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４は本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。
【００３７】
図４では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０を座標入力領域５の入力面に対して垂直方向から見た場合を示している。
【００３８】
検出部４０は、複数の受光素子（画素）からなる１次元のラインＣＣＤ４１及び集光光学系としての集光用レンズ４２及び４３、入射光の入射方向を制限する絞り４４、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４５から構成されている。
【００３９】
投光部３０からの光は、再帰性反射部材３によって反射され、赤外フィルタ４５、絞り４４を抜けて、集光用レンズ４２及び４３によって入力面の略９０°範囲の光がラインＣＣＤ４１の検出面にその入射角に依存した画素上に結像される。これにより、入射角の角度毎の光量分布が得られる。つまり、ラインＣＣＤ４１を構成する各画素の画素番号が角度情報を表すことになる。
【００４０】
次に、図３の投光部３０及び図４の検出部４０を有するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの構成について、図５を用いて説明する。
【００４１】
図５は本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。
【００４２】
図５では、入力面と水平方向からの見たときの、図３（ａ）の投光部３０と図４の検出部４０を重ねて、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）を構成した場合を示している。ここで、投光部３０と検出部４０の光軸間の距離は、再帰性反射部材３の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。
【００４３】
＜反射部材について＞
再帰性反射部材３は、入射角度に対する反射特性を有してる。この反射特性としては、例えば、再帰性反射部材３がテープ状に平坦に構成された場合には、図６に示すように、再帰性反射部材３への入射光の入射角度が４５度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、指示具６がある場合にはその変化が充分に取れないことになる。
【００４４】
反射光量は、光量分布（照明強度および距離）、再帰性反射部材３の反射率（入射角度、反射部材の幅）、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の結像系照度（ｃｏｓｉｎｅ４乗則）によって決まる。
【００４５】
反射光量が不足する場合に、その不足を解決する方法としては、投光部３０の照明強度を上げることが考えられる。しかしながら、反射光量分布が均一で無い場合で、高光量部分の光をセンサユニットが受光したときには、センサユニット内のラインＣＣＤ４１でその部分が蝕和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。裏返せば、再帰性反射部材３の反射光量分布をなるべく均一にすることで低光量部分への反射光量の増大も望むことができる。
【００４６】
そこで、実施形態１では、再帰性反射部材３への入射光の入射角度方向に対する反射光量の均一化を計るために、図７に示すような複数の三角柱からなる再帰性反射部材を構成する。このようにすることで、入射角度に対する反射特性を改善することができる。
【００４７】
尚、各三角柱の角度は、再帰性反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチは、センサユニット内のラインＣＣＤ４１の検出分解能以下に設定することが望ましい。
【００４８】
＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの間では、主に、検出部４０内のラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号及び発光部３０の赤外ＬＥＤ３１の駆動信号がやり取りされている。
【００４９】
ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図８を用いて説明する。
【００５０】
図８は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【００５１】
ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等で構成される演算制御回路（ＣＰＵ）８３から出力され、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングやデータの出力制御等が行われる。尚、この演算制御回路８３は、メインクロック発生回路８６からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路（ＣＬＫ）８７からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路８３にも入力されている。
【００５２】
投光部３０の赤外ＬＥＤ３１を駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ及び８４Ｒを介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０の赤外ＬＥＤ３１に供給されている。
【００５３】
センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１からの検出信号は、制御・演算ユニット２の対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒに入力され、演算制御回路２からの制御によって、デジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、メモリ８２に記憶され、指示具６に対する角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にシリアルインタフェース８８（例えば、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。
【００５４】
＜光量分布検出の説明＞
図９は本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。
【００５５】
図９において、９１〜９３はＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号９１の間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。ＩＣＧＬ信号９２及びＩＣＧＲ信号９３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットへのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ４１の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。
【００５６】
９４、９５はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの投光部３０の駆動信号である。ここで、ＳＨ信号９１の最初の周期で、センサユニット１Ｌの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｌ）するために、ＬＥＤＬ信号９４がＬＥＤ駆動回路８４Ｌを経て投光部３０に供給される。また、ＳＨ信号９１の次の周期で、センサユニット１Ｒの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｒ）するために、ＬＥＤＲ信号９５がＬＥＤ駆動回路８４Ｒを経て投光部３０に供給される。
【００５７】
そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部３０の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の検出部（ラインＣＣＤ４１）の検出信号が読み出される。
【００５８】
ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力領域５への指示具６による入力がない場合には、それぞれのセンサユニットからの出力として、図１０のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰性反射部材３の特性や投光部３０の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。
【００５９】
図１０においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。
【００６０】
つまり、再帰性反射部材３からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲでＡ／Ｄ変換され、演算制御回路８３にデジタルデータとして取り込まれる。
【００６１】
これに対し、座標入力領域５への指示具６による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒからの出力として、図１１のような光量分布が得られる。
【００６２】
この光量分布のＣ部分では、指示具６によって再帰性反射部材３からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。
【００６３】
そして、実施形態１では、指示具６による入力がない場合の図１０の光量分布と、指示具６による入力がある場合の図１１の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具６の角度を算出する。
【００６４】
具体的には、図１０の光量分布を初期状態として予めメモリ８２に記憶しておき、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図１１のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と初期状態の光量分布との差分によって検出する。そして、光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示６具の入力点としてその入力角度を決定する演算を行う。
【００６５】
＜角度計算の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具６の角度計算にあたっては、まず、指示具６による遮光範囲を検出する必要がある。
【００６６】
上述したように、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ８２に記憶することが望ましい。これにより、例えば、再帰性反射部材３の再帰反射面がほこりなどで汚れていて完全に光を反射できないような場合を除いて、常に、座標入力装置の最新の初期状態の光量分布をメモリ８２に管理することが可能になる。
【００６７】
以下、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具６の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。
【００６８】
電源投入時、入力のない状態で、まず、センサユニット１Ｌ内の投光部３０からの投光を停止している状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。
【００６９】
尚、この値は、検出部（ラインＣＣＤ４１）のバイアスのばらつき等を含んだデータであり、図１０のレベルＢ付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ４１を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。
【００７０】
次に、投光部３０からの投光を行っている状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。
【００７１】
尚、この値は、例えば、図１０の実線で示されるデータとなる。
【００７２】
そして、このメモリ８２に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具６による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。
【００７３】
ここで、センサユニット１Ｌ（ラインＣＣＤ４１）の出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］とする。
【００７４】
まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。
【００７５】
具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ４１の各々の画素において以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。
【００７６】
【００７７】
この処理は、ラインＣＣＤ４１の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけなので、その処理時間をさほど必要とせず、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、特に、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具６の入力があると判定する。
【００７８】
この判定により、後でも述べるが、座標入力領域５と指示具６とが近接しているか否かを示す近接情報（プロキシミティ情報）を決定することができる。ここで、図１２において、１２１を再帰反射部材３の再帰反射面とすると、この再帰反射面１２１の幅Ｄは、ほぼ指示具６による遮光の対象となる光線領域である。
【００７９】
従って、指示具６の先端が座標入力領域５に近づくにつれ、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は大きくなり、指示具６の先端と座標入力領域５の間の距離が所定距離以下になると閾値Ｖｔｈａを越えて、入力があると判定される。この時点を、指示具６が座標入力領域５に近接して入力されている近接状態であるとし、プロキシミティ情報を近接状態（プロキシミティ）であることを示すＩＮに設定する。
【００８０】
ここで、閾値Ｖｔｈａを越える指示具６の先端と座標入力領域５の間の最短距離がプロキシミティ距離であり、閾値Ｖｔｈａを小さくすれば、プロキシミティ距離は大きくなり、近接入力範囲は広くなるがノイズに弱くなる。厳密には、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］の値は、指示具６による遮光面積に影響するので、指示具６の先端と座標入力領域５の入力面との距離だけでなく、指示具６の形状、寸法、太さにも影響するが、指示具６は形状が既定値であるので（指示具６が指の場合でも、その指の個人差もある一定の範囲に納まるので）、同一条件では、閾値Ｖｔｈａとプロキシミティ距離との関係は成り立つ。
【００８１】
また、近接入力範囲が広いと言うことは、指示具６による入力操作時に座標入力領域５の入力面から少し離した程度では、そのまま入力状態が維持されることになる。そのため、例えば、文字等の軌跡を描く場合のペンダウンを示すペン情報としてこのプロキシミティ情報を使用すると、座標入力領域５の入力面からの高さ方向の距離に鈍感となり、座標入力操作に不都合が生じる場合がある。
【００８２】
従って、以下に説明するように、座標入力面からの高さ方向の距離に敏感なペン情報を生成する基準を別途設ける必要がある。ここで、閾値Ｖｔｈａを大きくすれば、対ノイズ特性は向上するが、それだけ、プロキシミティ距離が小さくなり、指のみを入力対象としたスイッチ操作には適するが、従来のマウス操作によるカーソル移動操作ができなくなり、操作性が低下する。
【００８３】
従って、実施形態１では、座標算出開始基準となるペン入力判定に、閾値Ｖｔｈａを設け、この値を、ノイズを考慮した上で、プロキシミティ距離が操作上不都合を生じないような十分な大きさに設定する。そして、この閾値Ｖｔｈａによる判定結果を、ペンダウンを示すペン情報とするかどうかは、入力座標が属する座標入力領域５上の領域に基づいて決定する。
【００８４】
次に、より高精度に指示具６による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う方法について、図１２を用いて説明する。
【００８５】
図１２において、１２１は再帰性反射部材３の再帰反射面とする。ここで、Ａ領域が汚れなどにより、その反射率が低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図１３の１３−１のように、Ａ領域に対応する部分の反射光量が少なくなる。この状態で、図１２のように、指示具６が挿入され、ほぼ再帰性反射面１２１の上半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１３の１３−２の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。
【００８６】
この状態に対して、（１）式を適用すると、その画素データ分布は、図１４の１４−１のようになる。ここで、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。
【００８７】
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈａを適用すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合がある。もちろん、閾値Ｖｔｈａの値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。
【００８８】
そこで、画素データの変化の比を計算することとすると、Ａ領域及びＢ領域とも反射光量は最初の半分であるので、次式で比を計算することができる。
【００８９】
【００９０】
この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立ち下がり部に対応する画素番号を取得し、この両者の中央を指示具６による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具６の入力位置を決定することができる。
【００９１】
尚、図１４の１４−２は、説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素毎に異なるデータレベルを示している。
【００９２】
以下、式（２）を画素データに適用した場合の検出結果の詳細について、図１５を用いて説明する。
【００９３】
図１５は本発明の実施形態１の検出結果の詳細を示す図である。
【００９４】
図１５において、指示具６による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素である場合、両者の画素の中心画素Ｎｐは、
【００９５】
そこで、より細かく検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。
【００９６】
ここで、Ｎｒ番目の画素のデータレベルをＬｒ、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とすれば、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖは、
【００９７】
このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。
【００９８】
尚、この閾値Ｖｔｈｒは、後述するペンダウンの有無の判定に用いても良い。
【００９９】
以上のようにして得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、実際の指示具６の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。
【０１００】
後述する実際の座標算出処理では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎｇｅｎｔ）の値を求めるほうが都合がよい。
【０１０１】
ここで、画素番号からｔａｎθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。特に、検出部４０内の光学系の収差がない場合は、一次変換などで可能であるが、収差などがある場合は高次の多項式を用いることで、収差の誤差を取り除くことができる。
【０１０２】
ここで、画素番号とｔａｎθとの関係について、図１６を用いて説明する。
【０１０３】
図１６は本発明の実施形態１の画素番号に対するｔａｎθ値の関係を示す図である。
【０１０４】
この図１６に基づいて、画素番号からｔａｎθを求めるための近似式を定義し、その近似式（変換式）を用いて画素番号からｔａｎθへの変換を行うことが可能となる。
【０１０５】
ここで、変換式はより高次の多項式を用いると精度を確保できるが、この多項式の次数などは、座標入力装置の計算能力および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
【０１０６】
例えば、５次多項式を用いる場合には、係数が６個必要になるので、出荷時などに、この係数データをメモリ８２に記憶しておけばよい。
【０１０７】
ここで、５次多項式の係数をＬ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ０とすると、ｔａｎθは
【０１０８】
これをセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１で検出する画素番号に対して行えば、それぞれから対応する角度データ（ｔａｎθ）を決定できる。もちろん、上記例では、画素番号から直接ｔａｎθを求めるように構成しているが、画素番号から角度そのものを求め、その後、ｔａｎθを求めるような構成であっても良い。
【０１０９】
＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）から、指示具６の位置座標を算出する。
【０１１０】
ここで、座標入力領域５上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係について、図１７を用いて説明する。
【０１１１】
図１７は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【０１１２】
図２１では、座標入力領域５の座標入力範囲の下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤｓで示されている。
【０１１３】
座標入力領域５の中央が原点位置であり、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットの角度０の交点である。
【０１１４】
それぞれの角度をθＬ、θＲとして、それぞれｔａｎθＬ、ｔａｎθＲを上記（７）式を用いて算出する。
【０１１５】
このとき点Ｐ（ｘ，ｙ）座標は
【０１１６】
以上の計算に基づく座標入力装置の座標算出処理について、図１８を用いて説明する。
【０１１７】
図１８は本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。
【０１１９】
ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。
【０１２０】
尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ４１の不要電荷除去を行うのための動作である。ラインＣＣＤ４１では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１０３では、投光部３０による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行し、これにより、不要電荷の除去を行う。
【０１２１】
ステップＳ１０４で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。
【０１２２】
ステップＳ１０６で、第１リファレンスデータとして、投光部３０による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、その第１リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。
【０１２３】
次に、ステップＳ１０８で、第２リファレンスデータとして、投光部３０からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、その第２リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。
【０１２４】
ここまでの処理が、電源投入時の初期動作になり、以降の処理から指示具６による入力における動作になる。
【０１２５】
ステップＳ１１０で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常読込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１１で、第２リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１２で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具６による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３に進む。
【０１２６】
尚、このときの繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、１００回／秒のサンプリングになる。
【０１２７】
ステップＳ１１３で、式（２）により、画素データの変化の比を計算する。
【０１２８】
尚、ステップＳ１１２において、入力があると判定された場合は、この判定結果は、上述のように実質的にプロキシミティ（近接）であることを意味する。従って、この段階以降で座標算出は開始され、少なくともペンダウンがない場合でも、算出される座標値に基づくカーソル移動が発生することになる。
【０１２９】
ステップＳ１１４で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具６による遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち下がりと立ち上がりの検出を行い、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、（４）、（５）、（６）式を用いて、遮光範囲の中心となる仮想的な中心画素番号を決定する。
【０１３０】
ステップＳ１１５で、決定された中心画素番号と（７）式よりＴａｎθを計算する。ステップＳ１１６で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対するＴａｎθ値から、指示具６の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を（８）、（９）式を用いて算出する。
【０１３１】
次に、ステップＳ１１７で、算出した入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１であるか否かを判定する。この判定は、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）が、図１のペン入力領域５−１あるいはスイッチ入力領域５−２のどちらに属しているかの判定である。入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１でない場合（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。一方、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がペン入力領域５−１である場合（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進む。
【０１３２】
次に、ステップＳ１１８で、指示具６による入力がタッチダウン入力であるか否かを判定する。
【０１３３】
この判定は、指示具６による入力機能として、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させる状態に相当する近接（プロキシミティ）状態と、マウスの左ボタンを押下した状態に相当するペン（タッチ）ダウン状態を設定している場合に、その指示具６による入力状態がどちらの状態であるかを判定する。
【０１３４】
特に、実施形態１においては、指示具６の先端部６−１と座標入力領域５との接触によって発生するスイッチ情報を受光センサ部１０で検出することで、この判定を行う。あるいは、ステップＳ１１３で算出した画素データの変化の比の最大値が、所定値（例えば、０．５）以上である場合にはタッチダウン状態とし、所定値未満である場合には近接状態と判定しても良い。
【０１３５】
このような判定方法に基づいて、ステップＳ１１８で、指示具６による入力がタッチダウン入力である場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、ステップＳ１１９に進み、タッチダウン入力であることを示すダウンフラグをセットする。一方、指示具６による入力がタッチダウン入力でない場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、ステップＳ１２０に進み、ダウンフラグを解除する。
【０１３６】
ステップＳ１１７〜ステップＳ１２０の処理によれば、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域が指示具６による入力を前提とするペン入力領域５−１である場合において、指示具６の先端部６−１のスイッチが動作していない（座標入力領域５にタッチしてない）状態ではプロキシミティ状態になり、指示具６の先端部６−１のスイッチが動作している（座標入力領域５にタッチしている）状態ではペンダウン状態になる。
【０１３７】
一方、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）の属する領域がスイッチ（アイコン）へのタッチ入力を前提とするスイッチ入力領域５−２である場合には、そのスイッチ入力領域５−２を指示してプロキシミティ状態になった時にそのままペンダウン状態となり、指によってもスイッチ操作が可能となる。
【０１３８】
また、スイッチ入力領域５−２への指示が指示具６である場合には、指示具６の先端部６−１のスイッチによるタッチの有無に関わらず、スイッチ入力領域５−２への操作が可能となり、同一の指示具でペン入力領域５−１によるペン入力とスイッチ入力領域５−２によるスイッチ操作の両方を実現することができる。
【０１３９】
そして、ステップＳ１２１で、ダウンフラグの状態（ペン情報（ペンダウンあるいはペンアップ））と算出した座標値を外部端末へ出力する。そして、外部端末では、受信した座標値とダウンフラグの状態に基づいて、例えば、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を行う。
【０１４０】
尚、ステップＳ１２１の処理が終了したら、ステップＳ１１０に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、上記の処理を繰り返す。
【０１４１】
また、ステップＳ１１２において、指示具６による入力がある場合に、プロキシミティ情報をＩＮとし、制御・演算ユニット２からそのプロキシミティ情報と座標情報を表示装置４の表示制御装置に出力し、ここで、座標情報が属する領域を判定し、かつプロキシミティ情報により、ペンダウンであるか否かを判定するようにしても良い。
【０１４２】
更に、図１のスイッチ入力領域５−２においては、複数種類のスイッチ機能が割り当てられたサブスイッチ入力領域５−２−１が存在するので、ステップＳ１１７において、入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）がスイッチ入力領域５−２に属している場合には、更に、どのサブスイッチ入力領域５−２−１に属しているかを判定し、判定されたサブスイッチ入力領域５−２−１毎に、各サブスイッチ入力領域５−２−１の目的や用途に応じて、ペンダウンとするか否かを判定するようにしても良い。
【０１４３】
以上説明したように、実施形態１によれば、切替スイッチ等の切替手段によって、指示具６によるペン入力モードと、指示具６あるいは指等によるタッチ（スイッチ）入力モードとを切り替えることなく、各入力モードが割り当てられた領域毎にその領域に適した座標入力操作を実現することができる。
【０１４４】
このように、再帰性反射光遮光部分検出方式で特有のペン入力時のペンアップとペンダウンのタイミングが鈍感になるという問題を解決しつつ、スイッチ手段を持たない指等の指示具でもスイッチ操作を実行できるという利便性を兼ね備えた座標入力装置を実現することができる。
【０１４５】
＜＜実施形態２＞＞
図１の座標入力装置の構成は、図１９に示すように、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の間を跨って、指示具６で指示する機会が頻繁に発生する。その場合、スイッチ入力領域５−２からペン入力領域５−１に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま）に移動する場合は、特に問題は発生しないが、逆の移動、つまり、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））に移動する場合は、ペン入力領域５−１ではペンダウン状態でないにもかかわらず、スイッチ入力領域５−２に入ると急にペンダウン状態となる場合が想定される。このような動作は、通常、操作者の意図と異なる場合が多く、操作上混乱をきたすことが予想される。
【０１４６】
そこで、実施形態２では、上記のような動作が行われても、適切な座標出力動作を行うことが可能な座標算出処理について説明する。
【０１４７】
図２０は本発明の実施形態２の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【０１４８】
尚、図２０では、図１８の実施形態１のフローチャートと同様の処理については、同一のステップ番号を付加し、その処理の説明については省略する。
【０１４９】
まず、ペン入力領域５−１に対し指示具６による入力がある場合には、ステップＳ１１２で、ペン入力があると判定されるとともに、プロキシミティ情報をＩＮに設定する。次に、ステップＳ１１３〜ステップＳ１１６の処理を経て、ステップＳ１１７では、ペン入力による入力座標がペン入力領域５−１に属するので、ステップＳ１２２に進む。
【０１５０】
ステップＳ１２２で、入力座標がペン入力領域５−１に属することを示すペンペン入力領域フラグをセットする。続くステップＳ１１８では、ペン入力がなされているので、ステップＳ１１９に進んで、ダウンフラグをセットし、ステップＳ１２１の処理を実行する。その後、ステップ１１０に戻る。
【０１５１】
ステップＳ１１０に戻ってから、ペン入力の入力位置が、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））に移動した場合は、同様にして、ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５の処理を実行するが、ステップＳ１１７では、ペン入力による入力座標がスイッチ入力領域５−２（あるいは、サブスイッチ入力領域５−２−１）に属するので、ステップＳ１２３に進むことになる。
【０１５２】
ステップＳ１２３で、ペン入力領域フラグがセットされているか否かを判定する。前回の処理では、ステップＳ１２２で、ペン入力領域フラグがセットされており、そのままプロキシミティが保たれているので、この場合は、ステップＳ１２４に進む。
【０１５３】
そして、ステップＳ１２４で、プロキシミティが保たれていることを示す領域移動フラグをセットし、同時にペン入力領域フラグをリセットする。その後、ステップＳ１２０に進み、ダウンフラグを解除する。これにより、スイッチ入力領域５−２では、ペンダウンとはならない。更に、連続してスイッチ入力領域５−２内に留まる場合には、ステップＳ１２１からステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１１〜ステプＳ１１６の処理を実行する。
【０１５４】
次に、ステップＳ１１７では、入力座標はスイッチ入力領域５−２に属しているので、ステップＳ１２３に進む。また、ステップＳ１２３で、ペン入力領域フラグがリセットされているので、ステップＳ１２５に進む。
【０１５５】
次に、ステップＳ１２５で、領域移動フラグがセットされているか否かを判定する。この場合、前回のステップ１２４で領域移動フラグがセットされているので、ステップＳ１２０に進む。
【０１５６】
つまり、現在の入力座標がスイッチ入力領域５−２に属している場合でも、その動作がペン入力領域５−１からの連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま（ペンダウン状態を保った場合も含む））にスイッチ入力領域５−２に移動してその状態を保っている場合には、必ず、領域移動フラグがセットされるので、常にペンアップとなる。
【０１５７】
このペンアップ状態は、一旦、指示具６を座標入力面から一定距離以上離して、プロキシミティ（近接状態）を解除することにより、ステップＳ１２６で、ペン入力領域フラグ及び領域移動フラグがリセットされるので、その後の動作において、ペンダウンが可能となる。つまり、ステップＳ１１７で、入力座標の属する領域がスイッチ入力領域５−１と判定され、その後、ステップＳ１２３及びステップＳ１２５を経て、ステップＳ１１９に進み、ダウンフラグがセットされ、ペンダウンとなる。
【０１５８】
以上説明したように、実施形態２によれば、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に連続的（プロキシミティ（近接状態）を保ったまま）に移動する場合は、ペン入力領域５−１ではペンダウン状態でないにもかかわらず、スイッチ入力領域５−２に入ると急にペンダウンすることを禁止して、常にペンアップの状態を保つので、操作者が意図しない動作を防止することができる。これにより、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の間を跨る操作における操作性を向上することができる。
【０１５９】
＜＜実施形態３＞＞
実施形態１や２では、座標入力領域５をペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２の２つの領域に分割し、入力座標がこれらの領域のどちらに属するかを判定し、それぞれの領域に応じたペン（ペンダウン）情報の生成の制御を行うように構成しているが、これに限定されない。
【０１６０】
例えば、ペン入力領域５−１とスイッチ入力領域５−２に加えて、スイッチ入力領域５−２に含まれる複数種類のサブスイッチ入力領域５−２−１に対し、それぞれの領域に応じたペン（ペンダウン）情報の生成の制御を行うように構成しても良い。
【０１６１】
この構成の場合では、例えば、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２そしてサブスイッチ入力領域５−２−１の３領域に跨がる動作の場合にはペンダウン情報の生成を禁止するが、スイッチ入力領域５−２からサブスイッチ入力領域５−２−１の２領域に跨がる場合にはペンダウン情報の生成を実行するようにしても良い。
【０１６２】
また、それ以外にも、スイッチ入力領域５−２を中間領域として設定し、ペンダウンの生成の制御に反映しても良い。このように構成することにより、ペン入力領域５−１からスイッチ入力領域５−２に間違って入った場合に誤ってスイッチ入力が実行されることを防止するとともに、サブスイッチ入力領域５−２−１付近の入力に関しては、そのサブスイッチ入力領域５−２−１からの連続入力によるスイッチ入力が可能となり、操作性をより向上することができる。
【０１６３】
上記実施形態１乃至３に係る実施態様を列挙すると、次の通りである。すなわち、座標入力装置及びその制御方法、プログラムは、次のようになる。
【０１６４】
＜実施態様１＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
【０１６５】
＜実施態様２＞ 前記座標入力領域は、画面上に軌跡を描画するあるいは画面上のカーソルを移動操作する入力が可能なペン入力領域と、スイッチ情報の入力が可能なスイッチ入力領域とからなる
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０１６６】
＜実施態様３＞ 前記座標入力領域の角部に設けられた受光手段と、
前記座標入力領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
前記座標入力領域に光を照明する発光手段とを更に備え、
前記算出手段は、前記受光手段から得られる光量分布において、所定レベルを横切る点に対応する角度情報を算出し、その角度情報に基づいて、前記指示位置の座標を算出する
ことを特徴とする実施態様１に記載の座標入力装置。
【０１６７】
＜実施態様４＞ 初期状態で前記受光手段から得られる光量分布と座標入力サンプリング状態で前記受光手段から得られる光量分布との変化量に基づいて、検出される指示状態が前記座標入力領域に対して近接しているか否かを示す近接情報を生成する近接情報生成手段と
を更に備えることを特徴とする実施態様３に記載の座標入力装置。
【０１６８】
＜実施態様５＞ 前記座標入力領域は、前記近接情報を第１判定基準として前記ペンダウン情報を生成する第１領域と、前記第１判定基準とは異なる第２判定基準でペンダウン情報を生成する第２領域からなる
ことを特徴とする実施態様４に記載の座標入力装置。
【０１６９】
＜実施態様６＞ スイッチ機能を有する指示具からのスイッチ情報を検出するスイッチ情報検出手段を更に備え、
前記第２判定基準は、前記スイッチ情報である
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７０】
＜実施態様７＞ 前記第２判定基準は、初期状態で前記受光手段から得られる光量分布と座標入力サンプリング状態で前記受光手段から得られる光量分布との変化の比である
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７１】
＜実施態様８＞ 前記座標入力領域は、画面上に軌跡を描画するあるいは画面上のカーソルを移動操作する入力が可能なペン入力領域と、スイッチ情報の入力が可能なスイッチ入力領域とからなり、前記ペン入力領域は前記第２領域に対応し、前記スイッチ入力領域は前記第１領域に対応する
ことを特徴とする実施態様５に記載の座標入力装置。
【０１７２】
＜実施態様９＞ 前記ペン入力領域から連続的に前記スイッチ入力領域に指示入力が行われる場合には、前記スイッチ入力領域を前記第２領域として機能させる
ことを特徴とする実施態様８に記載の座標入力装置。
【０１７３】
＜実施態様１０＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力部と、該座標入力部と一体的に構成された表示部と、該座標入力部から出力される情報を含む各種情報の処理を行うとともに該表示部の制御を行う表示制御部を有する情報処理装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【０１７４】
＜実施態様１１＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置の制御方法であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定工程と、
前記判定工程で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
【０１７５】
＜実施態様１２＞ 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出工程のプログラムコードと、
前記算出工程で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定工程のプログラムコードと、
前記判定工程で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成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。
【０１７６】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１７７】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１７８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１７９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【０１８０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１８１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１８２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１８３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１８４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標入力に係る操作性を向上することができる座標入力技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１の再帰反射部材の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１の再帰反射部材への入射角度に対する再帰反射特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１の再帰反射部材の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態１の入力がなされた場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態１の入力例を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布の光量変化を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施形態１のセンサユニットによって得られる光量分布における光量変化量と光量変化比を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態１の遮光範囲の検出例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態１の画素番号に対するｔａｎθ値の関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施形態２の座標入力操作を説明するための図である。
【図２０】本発明の実施形態２の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 制御・演算ユニット
３ 再帰性反射部材
４ 表示装置
５ 座標入力領域
５−１ ペン入力領域
５−２ スイッチ入力領域
５−２−１ サブスイッチ入力領域
１０ 受光センサ部
Claims (1)
- 座標入力領域上の指示位置を算出する座標入力装置であって、
前記指示位置を検出し、該指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された座標の属する前記座標入力領域上の領域を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された前記座標の属する領域に基づいて、前記指示位置に伴うペンダウン情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。
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