JP2006031549A

JP2006031549A - 座標入力装置および描画処理装置

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Publication number: JP2006031549A
Application number: JP2004211966A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanaka; 淳田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP4356989B2

Abstract

【課題】各座標位置に関する座標データに対して描画属性を好適に付与しやすくする。
【解決手段】センサユニット１Ｌ等により検出された座標位置について、制御・演算ユニット２は、一連の座標位置の連続性と、座標位置の入力に使用された指示手段を認識する。これにより、各座標位置に関する座標データに対して描画属性を好適に付与しやすくなる。たとえば、複数の指示具についてペンダウンおよびペンアップを繰り返したとしても、指示具と描画属性との関係を維持しやすくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に係り、とりわけ、指示具等により指示された位置の座標情報を入力する技術に関する。

最近、リアプロジェクタ（リアプロジェクションモニタ／テレビ）やプラズマディスプレイパネルが急速に普及しているが、これらをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と接続してプレゼンテーション等を行なうことがある。このよう場合には、何らかの手段でＰＣを操作できることが望まれる。もし、ディスプレイの表面に座標入力装置を実装することができれば、指や指示具などでＰＣを操作したり、手書きの軌跡を入力したりすることが可能となり、大型のインタラクティブディスプレイを提供できるだろう。

従来の座標入力装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。この発明によれば、光を反射する再帰性反射シートを入力パネルの辺に沿って配設し、当該再帰性反射シートに対して下側２箇所の隅から光を照射する。続いて、再帰反射シートにより反射された光を受光手段により受光することで光量分布を検出する。この検出された光量分布から、指や指示具などで光が遮蔽された領域の角度を検出することで、遮蔽位置つまり入力位置の座標を決定することができる。

しかしながら、この発明では、同時に２人の人間が座標入力装置を操作することができない。可能であれば、会議やプレゼンテーション等では、質疑応答などを円滑に進めるために同時に２人の操作者が座標入力装置に対して書き込めることが望ましい。一方、特許文献２によれば、同時に２点に対して入力があると、過去の入力に対して最も近い点を選択することで、過去の点と今回選択された点とが同一の操作者により入力された点であると推定している。また、指示具が検出されている間は各指示具に対してそれぞれ異なる識別子を付し、さらに、指示具がペンアップされると識別子を破棄することで、２人の操作者（または指示具）を区別できるようにしている。また、これにより、２人の操作者により別々に入力された点が、同一の操作者によるものと誤解されて双方の点を線で結んでしまうといった課題も解決できよう。
米国特許第４５０７５５７号明細書。特開２００１−８４１０７号公報。

ところで、各入力に対して、線分の色や表示形態を異ならしめるなど、各種の描画属性を持たせて描画できれば、座標入力装置の応用範囲が広がり、好ましいだろう。

たとえば、第１の指示具によるものと思われる入力に対しては赤で描画させ、第２の指示具によるものと思われる入力に対しては青で描画させる座標入力装置を検討してみる。この座標入力装置では、まず、ある指示具により座標位置が指示されたときに、その位置を表す座標データに対して識別子ＩＤ＝１（赤）を設定する。一方で、他の指示具と思われる指示具により座標位置が指示されると、その座標データに対してＩＤ＝２（青）を設定する。
これにより、指示具ごとに異なる色で描画を実行できるようになる。

とりあえず座標入力が継続している間は、夫々ＩＤが継承されるので、夫々の描画属性にしたがって連続した描画が実行される。しかしながら、いったん両方の指示具がペンアップされると、夫々のＩＤは破棄されてしまうので、その後、第２の指示具が先にペンダウンしてしまうと、今度は第２の指示具にＩＤ＝１が付与されてしまい、第２の指示具による描画が赤い線となってしまう。

したがって、座標入力の近隣性や連続性にのみ着目して識別子を付与する従来の方法では、各指示具を正確に認識することができないため、上記のような不都合が生じる。すなわち、一筆で描画されている間は連続性が確保されるものの、指示具のペンアップおよびペンダウンごとに識別子が変更されてしまうため、描画属性を継承できなかった。よって、実質的に描画属性を付与して描画することは実現が困難であり、使い勝手が悪いという課題があった。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも一つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

上記課題を解決すべく、本発明は、複数の指示手段によりそれぞれ並行して指示される座標位置を検出し、検出された複数の前記座標位置について、指示される座標位置の連続性と、指示に際して使用された前記指示手段とを認識する。そして、認識された前記座標位置の連続性に関する第１の識別情報と認識された前記指示具に関する第２の識別情報とのすくなくとも一方を、検出された前記座標位置に関するデータと対応付けて出力する。

以上説明したように、本発明によれば、検出された座標位置について、一連の座標位置の連続性と、座標位置の入力に使用された指示手段を認識するようにしたので、各座標位置に関する座標データに対して描画属性を好適に付与しやすくなる。たとえば、複数の指示具についてペンダウンおよびペンアップを繰り返したとしても、指示具と描画属性との関係を維持しやすくなる。

以下に本発明の上位概念、中位概念および下位概念の理解に役立つ一実施形態を示す。なお、以下の実施形態に含まれる概念について、そのすべてが特許請求の範囲に記載されているとは限らない。ただし、これは特許発明の技術的範囲から意識的に除外したのではなく、特許発明と均等の関係にあるため特許請求の範囲には記載していない場合があることを理解していただきたい。

［第１の実施形態］
本実施形態では、複数の指示手段によりそれぞれ並行して入力される座標位置を検出し、検出された複数の座標位置について、入力の連続性と、入力に使用された指示手段とを認識し、さらに認識された入力の連続性に関する識別情報、認識された指示手段の識別情報、および座標位置を表す座標データを出力する座標データ出力方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る座標入力装置の概略構成を示す図である。図中１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲは、投光ユニットおよび検出ユニットを含むセンサユニットであり、それぞれ所定の距離だけ離されて設置されている。センサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲは、制御・演算を行なう制御・演算ユニット２に接続されている。センサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲは、制御・演算ユニット２から制御信号を受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２に送信する。受光ＩＣ５は、指示具の一例である発光ペン６から指示具の識別情報等を受信する受信回路である。インタフェース７は、本座標入力装置を外部にあるホスト（描画処理装置としてのパーソナルコンピュータ）と接続して通信を行なう通信回路と通信ケーブルである。通信回路の部分は制御・演算ユニット２に内蔵してもよい。

図２は、本実施形態に係る反射ユニットの再帰反射特性を説明する図である。反射ユニット３は、再帰反射面有する再帰反射部材を含んでいる。図２に示すように投光ユニットからの入力パネルに沿って投光された光は、この再帰反射面によって到来方向へと反射される。このようにして反射ユニット３は、それぞれのセンサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲから略９０°の範囲に投光された光を、それぞれ対応するセンサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲに向けて再帰反射する。入力領域を最大限に確保するためには、入力パネルの周縁に反射ユニット３を配設することが望ましい。

反射された光は、センサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲにそれぞれ含まれる検出ユニットによって検出される。各検出ユニットは、結像光学系と光検知素子（たとえばラインＣＣＤなど）等によって構成されている。検出ユニットによって１次元的に検出された反射光は、光量分布のデータとして制御・演算ユニット２に送信される。

４は入力領域を構成するパネルである。当該パネルを、ＰＤＰ、リアプロジェクタ、またはＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成すれば、インタラクティブな入力装置を提供できよう。

このような構成において、入力領域に対して、指や指示具などを用いて座標位置が指示されると、上記投光ユニットから投光された光が指示具等により遮られるので、検出ユニットでは、遮られた部分からの反射光が得られなくなる。すなわち、反射光量分布のうち、入力座標位置に対応する角度のみ、光量が相対的に落ち込むことになる。この角度の方向に入力座標位置が存在することになる。

この原理に従い、制御演算ユニット２は、複数のセンサユニットのそれぞれからの反射光量分布のうち光量レベルが相対的に落ち込んだ部分を入力座標位置として決定する。制御・演算ユニット２は、たとえば、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、遮光範囲内での検出点を特定することで、検出点の角度を算出する。検出点は、たとえば、遮光範囲の中央を選択すればよいだろう。そして、制御・演算ユニット２は、算出された角度および、センサユニット間の距離データ等から、入力領域における座標位置を算出する。制御・演算ユニット２は、表示装置に接続されているＰＣなどに、ＵＳＢなどのインタフェース７を経由して座標値のデータを出力する。

なお、指などの指示手段ではなく、ペンダウン検出スイッチを有するような専用の入力指示具を用いると、尾引きなどのない座標入力や描画を行なうことができる。発光ペン６は、専用指示具の一例であり、ペン先スイッチあるいはペンサイドに設けられたスイッチが押下されると、ペン６に内蔵された赤外ＬＥＤが発光して、スイッチ情報や自身のＩＤ情報などを送信する。送信された光信号は、集光光学系を有する受信ユニットである受光ＩＣ５によって検出される。受光ＩＣ５によって検出された信号は、制御・演算ユニット２に送信される。制御・演算ユニット２は、受信したペンダウンなどの情報や指示具の識別情報（ＰＩＤ）に加え、入力の連続性を表す識別情報（ＣＩＤ）などを判別し、座標値のデータとともに出力する。これらのデータを、ＰＣなどの描画処理装置が受信し、描画データを作成して表示装置に出力することで、表示装置の画面上に線や文字を描画したり、アイコンの操作などＰＣを操したりすることが可能となる。以降では、ユニットごとに詳細な説明を行なう。

＜センサユニットの詳細説明＞
図３は、本実施形態に係るセンサユニットに含まれる投光ユニットの構成例を示す図である。（ａ）は、投光ユニットを上から（入力面に対し垂直方向）から見た上面図である。赤外ＬＥＤ３１は赤外光を発する発光素子であり、発光した光は投光レンズ３２によって、略９０°範囲に光を投光する。一方、（ｂ）は投光ユニットを横から見た断面図である。すなわち、入力面に対し水平方向では、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、再帰反射ユニット３に対して光が投光されるようになっている。要するに、投光ユニットからの光は入力パネルに沿って投光されることになる。

図４は、本実施形態に係るセンサユニットの検出ユニットを入力パネルに対して垂直方向から見た上面図である。検出ユニットは、１次元のラインＣＣＤ４１および結像光学系としてのレンズ４２および、入射光の入射方向を制限する絞り４３、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルター４４を有している。

投光ユニットからの光は再帰反射ユニット３によって反射され、赤外フィルター４４、絞り４３を透過する。そして、結像用レンズ４２によって入力面の略９０°範囲にある光がＣＣＤ４１の検出面に入射する。入射角に対応した画素上に入射光が結像され、角度ごとの光量分布に関するデータとして出力される。つまり画素番号が角度情報を表すことになる。

図５は、入力面に対して水平方向から見たときのセンサユニットを示す上面図である。投光ユニットと検出ユニットの光軸間の距離は、再帰反射ユニット３の角度特性を考慮し反射光を充分に検出できるような値に設定されればよい。

＜制御・演算ユニットの説明＞
図１に示した制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ、１Ｒ、１ＣＬ、１ＣＲとの間では、ＣＣＤの制御信号、ＣＣＤ用クロック信号、ＣＣＤの出力信号、およびＬＥＤの駆動信号が送受されている。

図６は、本実施形態に係る制御・演算ユニットのブロック図である。ワンチップマイコンなどで構成される演算制御回路（ＣＰＵ）２１は、ＣＣＤ制御信号を出力することで、ＣＣＤのシャッタタイミングや、データの出力制御などをおこなっている。ＣＣＤ用のクロックはクロック発生回路２２から各センサユニットに送出される。

検出ユニットとして機能するＣＣＤからの検出信号は、制御・演算ユニット２のＡＤコンバータ２３に入力され、演算制御回路２１からの制御によってデジタル値に変換される。変換されたデジタル値はＲＡＭ２５に記憶され、角度計算に用いられる。

演算制御回路２１は、ＲＡＭ２５からデジタル値を読み出して角度を算出し、さらに当該角度に基づいて座標値を算出する。演算制御回路２１は、外部ＰＣなどにシリアルインタフェース７などを介して算出した座標値のデータを出力する。

受光ＩＣ５は、発光ペン６からの光信号を受信し復調してデジタル信号を出力する。この出力信号は、ペンスイッチ信号検出回路として機能するサブＣＰＵ２４に入力される。サブＣＰＵ２４は、当該信号を解析し、発光ペン６の識別情報などの解析結果を演算制御回路２１に出力する。

＜光量分布検出の説明＞
図７は、制御信号のタイミングチャートである。７１、７２および７３は、それぞれＣＣＤ制御用の制御信号であり、とりわけ、ＳＨ信号７１の間隔で、ＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。７２，７３はそれぞれのセンサユニットへのゲート信号であり、ＣＣＤ内部に含まれる光電変換部の電荷を読み出し部へ転送する信号である。

７４，７５は左右のＬＥＤの駆動信号である。ＳＨ信号７１の最初の周期に同期して、駆動信号７４が一方のＬＥＤ（ＬとＣＬ）に供給され、当該ＬＥＤが点灯する。次の周期で、駆動信号７５が他方のＬＥＤ（ＲとＣＲ）に供給され、当該ＬＥＤが点灯する。双方のＬＥＤの駆動が終了すると、読み出し期間に移行してＣＣＤの信号が夫々読み出される。

４つあるセンサユニットについて、上述の例では、Ｌ，ＣＬを一つの組として同時に点灯し、次にＲ，ＣＲを一つの組として点灯しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。処理時間に余裕があれば、４つのセンサユニットをそれぞれ別々に駆動してもよい。センサユニット間で発光が相互に影響しないように各センサユニットを配置するのであれば、これらを同時に駆動してもよい。

図８は、実施形態における光量分布の一例を示す図である。とりわけ、この例は、指示具による座標入力が無い場合を示している。この図では、横軸が検出角度に相当し、縦軸が光量（上が光量小、下が光量大）を表している。８１は、無投光時の反射光量分布（背景光の光量分布）を示しており、８２は、遮蔽物の無い投光時の反射光量分布を示している。同図においては、Ａのレベルが最大光量であり、Ｂのレベルが最低光量である。つまり反射光のない状態では、得られるレベルがＢ付近になり、反射光量が増えるほどＡのレベルに近づいてゆく。このようにＣＣＤから出力されたデータは、逐次ＡＤ変換され、ＣＰＵ１２にデジタルデータとして取り込まれる。

図９は、２つの指示具などで反射光を遮ったときのセンサ出力の例を示す図である。Ｃ１、Ｃ２の部分は、複数の指示具などで反射光が遮られたことにより、相対的に光量が低下していることがわかる。指示具等により指示された座標位置は、この光量分布の変化から検出する。

たとえば、図８で示したように無入力状態での光量分布を予めＲＡＭ２５に記憶しておき、この無入力状態の光量分布から、サンプル期間に得られた光量分布との差分を算出する。そして、相対的に光量が低下している部分（Ｃ１，Ｃ２）があると、その部分が指示具により指示された座標位置と判別され、対応する入力角度を算出する。

＜角度計算出の説明＞
角度計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。以降では、一つのセンサのデータについて説明するが、他のセンサでも同様の処理を行っている。

電源投入時の光量分布を示すデータ（図８）をＲＡＭ２５に記憶しておき、その分布との比較から入力範囲を検出する。

ＣＰＵ２１は、Ｃ１，Ｃ２の部分で指示入力がなされた光量分布（図９）と、予め記憶しておいた初期時の光量分布との差を算出する。この差、と初期時の光量分布における各画素のレベルとの比から、光量分布の変化率を算出する。このような変化率を計算することによって、部分的な光量分布の不均一などの影響を除去できる。

図１０は、算出された光量分布の変化率の一例を示す図である。このように計算された変化率に対して閾値などを用い、ＣＰＵ２１は、変化した部分に相当するＣＣＤ画素の番号（画素番号）を特定する。変化している画素が複数特定された場合には、複数ある画素のうち中央の画素を、入力座標位置に対応する画素として決定できる。

得られた中央画素の画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報に変換する必要がある。角度情報への変換は、たとえば、多項式を用いればよい。画素番号をｅ、次数をｎ、各次数の係数をＴ_ｎとすれば、算出式は次のとおりである。
θ＝Ｔ_ｎ・ｅ^ｎ＋Ｔ_{（ｎ−１）}・ｅ^{（ｎ−１）}＋Ｔ_{（ｎ−２）}・ｅ^{（ｎ−２）}＋・・・＋Ｔ_０（１）
各次数の係数は、実測や設計値などから決定できる。また、次数は必要とされる座標精度を考慮して決定すればよい。なお、後述する座標計算では、角度θ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。また、ｔａｎθへの変換には、テーブルを参照して変換したり、変換式を用いて変換したりすればよい。

ここで、センサユニットの取り付け誤差などを補正するため基準データを用いる。センサの中心方向への入力などを行なうことによって、基準の角度データθ_ｏｒｇをあらかじめＲＡＭ２５に記憶しておく。この値と入力の中心の角度θから、基準角度からの角度θ_ｃは
θ_ｃ＝ θ−θ_ｏｒｇ（２）
となる。この値のＴａｎθへの変換には、たとえば次に示すようなマクローリン展開などの級数展開式を用いることができる。
Ｔａｎθ_ｃ＝θ_ｃ＋１／３・θ_ｃ３＋２／１５・θ_ｃ５＋１７／３１５・θ_ｃ７＋６２／２８３５・θ_ｃ９・・・（３）
＜座標計算方法の説明＞
次に、得られた角度データから座標値を算出する。図１１は、入力座標位置と各センサとの関係を示す図である。この例では、入力座標位置は一点であり、センサユニットとしてＬセンサとＲセンサだけを考慮している。入力パネルの上辺左右にセンサユニット１Ｌ，１Ｒがそれぞれ取り付けられており、その間の距離はＤＬＲである。

画面（入力パネル）中央が画面の原点位置であり、Ｐ０は、各センサユニットから角度０となる各直線の交点である。すなわち、基準角度の交点である。それぞれの角度をθ_Ｌ、θ_Ｒとして、それぞれｔａｎθ_Ｌ，ｔａｎθ_Ｒを上記多項式を用いて算出する。
このとき点Ｐのｘ、ｙ座標は次の式から算出できる。
ｘ＝ＤＬＲ／２＊（ｔａｎθ_Ｌ＋ｔａｎθ_Ｒ）／（１＋（ｔａｎθ_Ｌ＊ｔａｎθ_Ｒ））（４）
ｙ＝ＤＬＲ／２＊（ｔａｎθ_Ｒ − ｔａｎθ_Ｌ −（２＊ｔａｎθ_Ｌ＊ｔａｎθ_Ｒ））／（１＋（ｔａｎθ_Ｌ＊ｔａｎθ_Ｒ））＋Ｐ０Ｙ（５）
図１２は、複数の入力座標位置Ｐ１，Ｐ２がある場合の各センサとの関係を示す図である。本実施形態では、Ｐ１，Ｐ２ともにＬ，Ｒセンサの組で計算することができる。ただし、２つの座標位置が並行して指示されると、Ｌ，Ｒセンサはそれぞれ２つの角度を検出してしまうので、計算され得る座標値は４個所になる（図１２参照）。このうち２つＰ１，Ｐ２が実際の入力座標であり、残り二つＰ３，Ｐ４は虚像の座標値となる。この虚実を判定するために、中央のセンサＣＲまたはＣＬを用いる。

たとえば、図１２においては、ＣＲセンサの角度情報θ_ｃｒ１、θ_ｃｒ２が得られているものとする。ＣＲから見て、計算された座標値がこの角度情報θ_ｃｒ１、θ_ｃｒ２の方向にあるか否かを判定することによって、Ｐ１およびＰ２の座標位置が実像と判定できる。そして残りのＰ３とＰ４を虚像と判定できる。このように本発明によれば、３以上の検出ユニットを設けることで、同時並行的に複数の座標入力がなされたとしても、それぞれ正確に座標位置を決定することが可能となる。

図１２によれば、ＣＲセンサの座標値をＸ_ｃｒ，Ｙ_ｃｒとすると、Ｐ１（Ｘ_１，Ｙ_１）との角度の間には次の関係が成り立つ。

（Ｙ_１−Ｙ_ｃｒ）／（Ｘ_１−Ｘ_ｃｒ）＝ｔａｎθ_ｃｒ１（Ｘ_１ ≠ Ｘ_ｃｒ１）（６）
よって、上の式の座標値から算出される正接の値と、ＣＲセンサからの角度情報から算出した正接とを比較することによって実像か虚像かを判定できる。Ｘ座標が等しい場合には、ＣＬなどの他のセンサからのデータを用いて判定したり、あるいはＣＲセンサと同一のＸ座標であることを利用して判定したりすればよい。

図１３は、複数の入力座標位置があるにかかわらず、あるセンサからは一つの入力座標位置しか検出できない場合の一例を示す。この例では、Ｒセンサからは、Ｐ１おおびＰ２とも同一の角度に位置しているため、複数の座標位置が入力されていることを認識できない。そこで、このような場合にはセンサの組を変更して計算すればよい。たとえば、ＬセンサとＣＲセンサとを新たな組として座標値を計算し、ＣＬセンサまたはＲセンサのデータで虚実判定を行えばよい。

中央のセンサＣＬまたはＣＲを用いた場合も座標値は上記ＬとＲの場合と同様に計算可能である。また、使用されるセンサの組み合わせに応じて、ＣＰＵ２１は、ＤＬＣＲ、ＤＲＣＬなど、好適なセンサ間距離をＲＡＭ２５または不図示のＲＯＭから読み出して使用する。

また、座標値については、選択した２つのセンサの基準角度の交点が０となるので、入力エリア原点からこの点までの距離をオフセット分として勘案する必要がある。

座標計算に用いられるセンサ組は、たとえば検出された影の数などを判別して、決定すればよい。たとえば図１２の場合であれば、各センサともに２つずつの影が検出されるので、どの組み合わせでもかまわないが、図１３の場合のように、あるセンサでは１つの影しか検出できないが、他のセンサでは複数の影を検出できる場合は、より多くの影を検出できるセンサ同士を組と決定すればよい。角度やセンサ間の距離などによって、より精度の有利な組み合わせを用いればよい。センサユニットの組み合わせは、ＣＰＵ２１が決定する。

たとえば、Ｒセンサから見ると、図１３のように入力座標位置が重なってしまうようなときは、Ｌ、ＣＲ、ＣＬセンサについては、二つの影が検出されているが、Ｒセンサについては影が一つしか検出されていない。よって、ＣＰＵ２１は、より多くの影を検出しているＬセンサ、ＣＲセンサおよびＣＬセンサから適宜の２つを選択し、座標計算に使用すればよい。選択ルールとしては、たとえば、できる限り外側のセンサ（例：Ｌセンサ）や、最初に選択された外側センサの反対側に存在するセンサ（例：ＣＲセンサ）を選択する方法が考えられる。なおこれらは一例であり、内側の２つのセンサ（例：ＣＬセンサとＣＲセンサ）を組み合わせてもよいし、同一の側にある２つのセンサ（例：ＬセンサとＣＬセンサなど）を組み合わせてもよい。組み合わせを選択する際には、より精度を確保しやすい組を選択するようにすれば好ましいだろう。このように検出された影の数などを用いて組み合わせを決定すればよい。

＜座標の連続性の判定＞
上述したように複数のセンサの組み合わせを用い、また、座標の虚実の判定を行なうことで複数の入力座標位置の座標データを決定できる。しかしながら、このまま座標データを出力しただけでは、受け取った側のホストで二つの座標データの区別がつかず、両データを一連のデータとして繋ぎ合わせてしまうおそれもある。そこで、このような課題を解決するために、入力座標位置の連続性を表す識別子を、各座標データに付与することにする。

ある検出タイミングにおいて、複数の座標データが検出された場合には、直前の座標データとの差分を計算することで、直前の座標データにより近い今回の座標データとの間に連続性があると判定できる。

また、座標位置の入力の連続性を識別するために識別情報としては、影が検出された順番にしたがってＩＤ番号を付与すればよい。そして、連続性がある座標データには常に同一のＩＤ番号を付すようにする。

図１４は、２つの座標値と前回の座標値との連続性を説明するための図である。このように２つの座標値Ｐ１（Ｘ１_ｎ，Ｙ１_ｎ）、Ｐ２（Ｘ２_ｎ，Ｙ２_ｎ）が得られたとする。前回、サンプリングされた座標値がＩＤ０：Ｘ１_ｎ−１，Ｙ１_ｎ−１、ＩＤ１：Ｘ２_ｎ−１，Ｙ２_ｎ−１であったとすると、ＣＰＵ２１は、Ｐ１，Ｐ２のそれぞれについてこれらとの差分を算出し、より差が小さい方を連続性のあるものと判別する。このように連続性の判別がなされたら、連続性のある複数の座標データには、同一のＩＤを付与して出力する。この例では、Ｐ１にＩＤ０を付与し、Ｐ２にＩＤ１付与して、インタフェース７へと出力される。

図１５は、本実施形態に係る座標データの送信フォーマットの一例を示す図である。この場合５ｂｙｔｅのデータで一つの座標データを表現している。最初に位置するｂｙｔｅ０は、座標データのヘッダ情報であり、最も左にあるｂｉｔ７が１となっているので、ヘッダであることを表している。残りの４ｂｙｔｅ（ｂｙｔｅ１からｂｙｔｅ４）には、それぞれＸ座標、Ｙ座標が格納される。この例では、各座標の値が、１４ビットで表現されている。

ヘッダとなるｂｙｔｅ０には、指示具などを用いた場合のスイッチ情報Ｓ１，Ｓ０を格納する部分と、座標データの識別情報を格納する部分ＩＤ４、ＩＤ３、ＩＤ２、ＩＤ１、ＩＤ０が用意されている。本実施形態では、識別情報として、入力座標の連続性を表す識別情報（ＣＩＤ）と、後述する指示具の種別を表す識別情報（ＰＩＤ）とが含まれる。たとえば、ＣＩＤを下位２ビットに割り当て、ＰＩＤを上位３ビットに割り当てるものとする。

ＰＩＤが未検出の場合は、ＰＩＤ＝０００とする。この場合、ＣＰＵ２１は、ＩＤ４、ＩＤ３、ＩＤ２に夫々０を設定し、ＩＤ１、ＩＤ０に連続性を表すＣＩＤを設定する。この例示的なフォーマットによれば、同時入力可能な数は４点であり、ＰＩＤは７個まで区別可能となる。

ＣＰＵ２１は、連続性の判定が行われた座標データを、このフォーマットにしたがって代入することで、送信用のデータを作成する。このとき、ヘッダ情報のＩＤは、先のＰ１であれば［１，Ｓ１，Ｓ０，０００，００］で表現でき、Ｐ２の場合には［１，Ｓ１，Ｓ０，０００，０１］と表現できる。各点の座標データは、このヘッダを含め５ｂｙｔｅのデータとして出力される。

指などの入力を許容するような使用環境下など、夫々の座標入力に対して異なる描画属性を付与しない場合は、ホスト側で座標データの連続性識別情報を参照し、この識別情報を使用して描画処理を実行する。すなわち、指示具の識別情報は利用せずに描画処理を実行する。

＜ペン信号の検出＞
指示具として、たとえば、先端にスイッチなどを設けたペンを用いることで、文字入力等において尾引きなどのない、スムーズな入力が可能になる。

ＰＣなどのホスト側に送信される情報には、上述のように座標データだけでなく、マウスの左ボタンに相当するようなアップダウン情報Ｓ０、マウスの右ボタンに相当するペンサイドスイッチ情報Ｓ１、または上記のような連続性を表す識別情報などが有る。それ以外にもペンなど指示具固有の識別情報などがある。これらの情報は、電波、音波、光などを用いて送信することができるが、本実施形態では、干渉や反射などの問題が比較的すくない、光を用いたペンについて説明する。

図１６は、本実施形態に係る指示具の構成例を示す図である。この指示具は、発光ペン６であり、その外形はペンの形をなしている。ペン先チップ６０が入力面に接触すると、ペンダウンとして検知され、発光窓６７から赤外線が投光され、受光ＩＣ５にて信号が検出される。

図１７は、本実施形態に係る発光ペンの内部構成を示した図である。発光ペン６は、電池６６、電池電圧を昇圧するためのコンバータ６５、スイッチ信号を検出して光のＯＮ／ＯＦＦを制御するペン制御回路６４、ペン先に設けられたスイッチ６１、ペンサイドに設けられたスイッチ６２、および複数の赤外発光ＬＥＤ６３を含んでいる。スイッチ６１およびスイッチ６２がＯＮ、ＯＦＦされると、ペン制御回路６４は、その状態に応じた信号列に応じてＬＥＤを駆動し、光信号を外部に出力させる。

図１８は、本実施形態に係る発光ペンからの光信号の一例を示す図である。この例では、外乱などの影響を受けにくいようにするために、ペン制御回路６４およびＬＥＤ６３は、所定の周波数ｆで光信号を変調している。光信号には、スタートビット、ペンダウンスイッチ信号Ｓ０、サイドスイッチ信号Ｓ１、ペン固有のＩＤを示すＩＤ１とＩＤ０、および信号の終わりを示すストップ信号が含まれている。

図１９は、本実施形態において復調された信号の一例を示す図である。図１８に示されたような変調光を、受光ＩＣ５が受信すると、当該変調光を電気信号に変換するとともにローパスフィルタなどを用いて検波する。受光ＩＣ５は、このようにして復調したビット列をサブＣＰＵ２４へと出力する。

この例では、ＳＷ情報やＩＤビットは２ビット構成になっているが、本発明はこれに限定されることはなく、それぞれ必要な長さに応じて設定することができる。

サブＣＰＵ２４は、先頭のスタートビットを検出すると、一定周期でサンプリングを行い、各ビット位置の１，０を判定する。また、そして、ストップビットを検出すると、スイッチの状況、指示具ＩＤなどの情報ＣＰＵ２１へと出力する。

指示具の識別情報を検出すると、ＣＰＵ２１は、上述した座標データの送信フォーマットにおける上位３ビットに、このＩＤを設定する。なお、指示具ＩＤが０の場合はそのまま使用してしまうと不都合がある。なぜなら、上述の送信フォーマットについては、ＩＤ不明のときにＰＩＤ＝０００と設定することにしているからである。そこで、指示具ＩＤに１を足した値などを用いるようにしてもよい。この場合は、連続性識別情報（ＣＩＤ）＝１、指示具識別情報（ＰＩＤ）＝０という入力が成されたら、ＣＰＵ２１は、ヘッダ情報を、［１，Ｓ１，Ｓ０，００１，０１］と設定する。

ホスト側などでは、このヘッダに含まれるＰＩＤ部分（ＩＤ４，ＩＤ３，ＩＤ２）を参照して、このＩＤに対応付けて、線種や色などの描画属性を割り当てることができる。これによって、複数点に対して同時並行的に座標入力がなされても、夫々の描画属性に応じた描画を行なうことができる。なお、ホストは、ＣＩＤとＰＩＤの双方を考慮して描画属性を付与してもよいし、いずれか一方だけ考慮して描画属性を付与してもよいことはいうまでもない。

ペン先やサイドのスイッチが押下されたときをペン制御回路６４が検出したときにのみ光出力を行なうように制御すれば、電池寿命などの観点から好ましいだろう。この省電力モードにおいては、ペン先が入力面に接しない限り、そのＩＤ情報などが座標入力装置やホスト側に送信されないことになる。

本実施形態によれば、反射ユニット３の再帰反射部材が幅を有しているため、ペン先などが入力パネルに接触していない状態であっても、影を検出（座標の検出）できる。この状態を近接入力と呼ぶ。近接入力時には、カーソルを移動させるように制御するだけで、線を引くなどの描画動作を行なわないように制御することができる。しかしながら、一部の文字認識などのソフトウエアでは、近接入力状態での座標データを利用する可能性がある。そこで、このようなときにはペンＩＤが不明であっても、ＩＤ０、１の連続性ＩＤを参酌して座標データを連続的に取り扱うことにする。

一方、近接入力時に連続性に関する情報を特に必要としないような場合には、ＣＩＤは不要となる。そこで、上述のＣＩＤとＰＩＤを入れ替えたり、あるいはすべてのビットをＰＩＤに割り当てるようにフォーマットを変更したりしてもよい。この場合、ＩＤの数をより多く設定できるようになるだけでなく、ＩＤを有する指示具と、ＩＤを持たない指示具や指などの指示手段を併用することも可能になる。

図２０は、指示具の動きと各識別情報との関連性を説明するための図である。ステップＳ２００１において、検出可能高内に発光ペン６が進入すると、上述のセンサユニットによって座標位置が検出される。しかしながら、この状態では発光ペン６から指示具識別情報が送信されないので、ＰＩＤは不明（０００）のままである。よって、このときは、ＣＰＵ２１が、連続性の判定に基づいてＣＩＤ（０１）を座標データに付与する。

ステップＳ２００２において、発光ペン６の先端に配置されているスイッチ６０がＯＮにされると、スイッチ情報とともにＰＩＤが送信されるので、ＣＰＵ２１は、ＰＩＤを検出して、座標データのＰＩＤを「０００」から「００１」へと更新する。これらのＩＤは、ＰＩＤの送信が検出されている間は維持されるが、その後、ステップＳ２００２において、スイッチ６０がＯＦＦになると、ＰＩＤはクリアされる。なお、ステップＳ２００２からステップＳ２００３までは、近接入力に相当するが、この間も入力座標の連続性が検出されているならば、ＣＩＤだけでなく、ＰＩＤを維持するようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ２１は、一度ＰＩＤが検出されると、ＣＩＤがクリアされるまでは、そのＰＩＤを維持するように制御することになる。これにより、その後の近接入力状態においてもＰＩＤを維持できるようになる。
あるいは、ＩＤビットを同一として扱い、ステップＳ２００１にて付加されたＣＩＤに対して、ステップＳ２００２において、ＰＩＤが検出された段階で、前記ＣＩＤに変えてＰＩＤを付加して、座標出力するように構成してもよい。また、ステップＳ２００３の期間、もう一度ＣＩＤに切り替えても良いし、ＰＩＤのまま継続してもよい。このように、連続性を表す、第１の識別情報、認識された前記指示手段に関する第２の識別情報、のどちらかあるいは双方を付加して、座標出力することで、座標の連続性や、属性の連続性を保つことが出来る。

図２１は、本実施形態に係るペン信号を受信する受信ユニットの構成例を示す図である。この例によれば、受信ユニットの主要部となる受信ＩＣ５には、複数の受光ユニットＩＣ１とＩＣ２が含まれている。仮に、複数の発光ペンからの発光信号を一箇所で受けると、どの入力領域に位置するペンからの発光信号であるかを判別できなくない。これは、各発光ペンが自己の識別情報を送信する場合であっても、同様である。そこで、それぞれ異なるかまたは一部重複する受信領域を担当する複数の検出ユニットを設けることで、このような課題を解決するものとする。

たとえば、図２１において、入力パネルのＡ領域を受光ＩＣ１が担当し、Ｂ領域を受光ＩＣ２が担当し、Ｃ領域を受光ＩＣ１と受光ＩＣ２とで担当する。この場合、Ｐ１の点とＰ２の点に座標入力があると、Ｐ１については、受光ＩＣ１により検出されることになる。よって、得られた複数の座標データのうちＡ領域に属するＰ１の座標データには、受光ＩＣ１により検出されたスイッチ情報とＰＩＤ情報とを、ＣＰＵ１２は付与する。Ｐ２については、Ｂ領域を担当する受光ＩＣ２により検出されたＰＩＤ等を付与する。一方。受光ＩＣ１、および受光ＩＣ２の両方により検出されたときは、Ｃ領域に属する座標データにＰＩＤ等を付与する。なお、受光ＩＣごとの担当領域を分割する方法はこの例に限定されるものではない。

図２２は、本実施形態に係るペン信号を受信する受信ユニットの他の構成例を示す図である。この変形例では、入力領域をさらに細かく分割するとともに、各領域ごとに対応する受信ユニットを配置している。これにより、同時に並行して座標入力可能な指示具の数を増やすことができる。５１は反射集光ミラーであり、担当する領域内の光を、受光ＩＣ５に集光する。

本発明によれば、他の構成を採用してもよい。たとえば、入力パネル４の領域全体にわたって光を受光できる受光用ＩＣを配置するとともに、どの部分で発光が発生したかを検出する撮像素子を別途配置することで、領域全体を細かく分離して、複数の指示具からの光信号を区別して受信できるようにしてもよい。

＜制御フローの説明＞
図２３は、本実施形態に関する座標入出力処理に関する例示的なフローチャートである。本フローチャートは、座標入力装置に電源が投入される開始される。

ステップＳ２３０１において、ＣＰＵ２１は、ポート設定、タイマ設定などさまざまな初期化を実行するとともに、ＲＯＭ２６などの不揮発メモリから基準データやデータ補正用のパラメータをそれぞれ読みだしＲＡＭ２５に格納する。また、各センサユニットごとに、図８に示したように、ＣＰＵ２１は、投光無しのときの光量分布データ８１と、座標入力が無いときの光量分布データ８２とを取得し、ＲＡＭ２５に記憶する。

ステップＳ２３０２において、ＣＰＵ２１は、各センサユニットのＬＥＤ３１を点灯させ、ＣＣＤ４１などの検出ユニットから光量分布データを取得する。

ステップＳ２３０３において、ＣＰＵ２１は、取得された光量分布のデータと、ＲＡＭ２５に記憶されている初期時のデータとに基づいて差分演算を行なうとともに、変化率を算出する。

ステップＳ２３０４において、ＣＰＵ２１は、算出された変化率が所定の閾値を越えるかどうかを判定基準として、座標入力の有無を判定する。座標入力が無いと判定されたときにはステップＳ２３１６に進み、連続性を表すフラグやＰＩＤなどのデータをクリアし、Ｓ２３０２へ戻り、データ取得動作を繰り返す。このとき、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、１００回／秒のサンプリング周期となる。

一方、ステップＳ２３０４において遮光領域が有り（すなわち座標入力あり）と判定されると、ステップＳ２３０５に進み、ＣＰＵ２１は、各センサユニットの遮光領域の数を計測し、計測された数に応じて座標計算に用いるセンサの組を決定する。決定のアルゴリズムは上述したとおりである。

ステップＳ２３０６において、ＣＰＵ２１は、決定されたセンサ組となる各センサからの出力データから、影に対応するＣＣＤ画素番号を読み出し、初期時に読み込んだ補正データを用いてθを算出する。さらに、計算されたθと基準データとから正接（ｔａｎθ）を算出する。ＣＰＵ２１は、正接の値から座標値を算出する。なお、このとき算出に使用するＣＣＤの画素番号に関して、ＣＰＵ１２は、検出レベル等による補間処理を用いて精細化などの処理を行ってもよい。この補間処理により、実際の画素と画素との間に仮想の画素を設けることができ、解像度が増加することになる。

上述したように、並行して同時に複数の座標入力が実行されると、実際に入力された位置（実像）と虚の位置（虚像）とについて座標データが算出される。そこで、ステップＳ２３０７において虚実判定を行なう。

Ｓ２３０７において、ＣＰＵ２１は、座標データの算出に使用されなかった残りのセンサユニットからの角度データを用いて、算出された複数の座標データについて虚実判定を行なう。

ステップＳ２３０８において、ＣＰＵ２１は、実像と判定された座標データについて、連続的に入力されている座標データであるかどうかを判定する。上述したように、ＣＰＵ２１は、今回取得された各座標データと直前の座標データとの差分演算を行い、所定の閾値以内の差であったり、または最も小さい差となったりする座標データを直前の座標データに対して連続性があるものと判別する。すなわち、ＣＰＵ１２は、直前に入力された入力座標位置に対して相対的に近い入力座標位置を入力の連続性があると判別する。

ステップＳ２３０９において、ＣＰＵ２１は、連続性がある判別された座標データに対しては、直前の座標データと同一のＣＩＤを発生して付与する。一方、連続性が無いと判別された座標データには、未使用のＣＩＤを付与する。

ステップＳ２３１０において、ＣＰＵ２１は、受光ＩＣ５からのデータをＲＡＭ２５から読み出す。もし、座標入力の際に発光ペン６などの指示具が用いられていれば、ペンダウンのときに指示具の識別情報などが受光ＩＣ５により受信されているはずなので、サブＣＰＵ２４は、受信された指示具の識別情報に、当該識別情報を受信した受光ユニットのＩＤを付加してＲＡＭ２５に記憶する。なお、指示具の識別情報が検出されなければ、ＰＩＤ＝０００を記憶する。なお、近接入力に関して説明したように、ＰＩＤ＝０００とすべき場合であっても、ＣＩＤが維持されていることを条件として、ＰＩＤの内容を維持してもよい。

ステップＳ２３１１において、ＣＰＵ２１は、読み出された指示具の識別情報等のデータに基づいて、どの領域で使用された指示具かを特定する。たとえば、受光ユニットのＩＤと受信担当領域を表すデータ（座標範囲を表すデータ）と対応付けて記憶しているテーブルがＲＯＭ２６に記憶されていれば、受光ユニットのＩＤから受信担当領域を特定できる。

ステップＳ２３１２において、ＣＰＵ２１は、読み出した指示具の識別情報が０００ではないかどうかを判定する。指示具の識別情報が０００であれば、ステップＳ２３１４に進み、０００以外であればステップＳ２３１３に進む。

ステップＳ２３１３において、ＣＰＵ２１は、指示具の検出された領域の座標範囲内に、ステップＳ２３０６において算出された座標データが含まれる場合には、当該座標データに指示具の識別情報を付与する。

ステップＳ２３１４において、ＣＰＵ２１は、座標データに対してさらにスイッチ情報などの付加情報を付与して、送信データ（図１５）を作成し、インタフェース７から外部装置等に出力する。

ステップＳ２３１５において、連続性判定などのために、送信した座標データ、各種のＩＤ情報、連続入力を表すフラグ等をＲＡＭ２６に記憶する。その後、データ取得動作Ｓ２３０２に戻り、以降電源ＯＦＦまでループを繰り返すことになる。

以上説明したように本実施形態によれば、検出された座標データに、座標入力の連続性に関する識別情報と、座標入力に使用された指示手段（指示具や指など）の識別情報を対応付けて出力するようにしたので、これらの情報を受信した描画処理装置は、描画属性を付した描画処理を実現できるようになる。

また、指示具等により指示入力された座標位置を検出する検出ユニットを３以上配置することで、２以上の指示具により同時に並行して座標入力がなされても、各座標入力を適確に認識することができる。

また、入力パネル４において、それぞれ異なる担当受信領域または一部重複する担当受信領域を割り当てられるとともに、指示具から送信される指示具の識別情報を受信する複数の検出ユニットを設け、さらに、当該検出ユニットの担当受信領域内において検出された入力座標位置を、当該指示具識別情報に対応付けられた指示具により入力されたものと決定することで、各指示具の存在位置を適切に推定することができる。そして、座標データへの指示具の識別情報の対応付けも好適に実行されることが期待できる。

［他の実施形態］
上述の実施形態によれば、指示具がペンダウンした後ペンアップし、さらに近接入力領域からも逸脱したとしても、再びペンダウンしたときには同一のＰＩＤが維持されるものであった。なぜなら、指示具からは固有の識別情報が送信されるからである。しかしながら、近接入力領域から逸脱してしまうと、座標入力の連続性は途絶えるので、ＣＩＤはクリアされてしまう。すなわち、座標入力の連続性を表すＣＩＤに関しては未使用のＩＤが使用される。

たとえば、ホワイトボードなどでは、複数人が同時並行して入力を行なうが、夫々左右に分かれて座標入力（描画）する場合が多い。このような状況では、ある座標位置において近接入力が終了し、再びその近傍に座標入力された場合、両者は同一のユーザによる座標入力である可能性が高いと推察される。このような使用形態を鑑みて、入力領域ごとにＣＩＤのデフォルト値をＲＯＭ２６に記憶しておき、当該入力領域に含まれる座標データには、対応するデフォルトのＣＩＤを付与するようにしてもよい。

たとえば、図２１に示したようにＡ，Ｂ，Ｃの各領域に入力領域を分割する場合には、ＣＩＤ０，１，２のようにデフォルト値を記憶しておき、座標データが属する領域のデフォルトＣＩＤを付与する。これにより、たとえば、近接入力時の連続性を利用しているようなアプリケーションに対しても、ＣＩＤの継続性が維持されるので好適である。また、指示具を用いない座標入力に対しても連続性を持たせることができる。

図２４は、本実施形態に係る動的な領域分割の一例を示す図である。上述の実施形態では入力用域を固定的に分割していたが、図２４に示すＰ１とＰ２のように、同時並行して複数の座標入力が実行されると、ＣＰＵ２１は、その中間点を算出し、そこからたとえば２領域ＡＢに分割してもよい。たとえば、Ｐ１，Ｐ２がペンアップされた後に、再びペンダウンされたときも入力順番に依存することなく、Ｐ２と同一の領域に属するＰ４にはＣＩＤ＝２が付与し、Ｐ１と同一の領域に属するＰ３にはＣＩＤ＝１を付与する。

あるいは、上記Ａ，Ｂのような大きな領域に分けることなく、図中のＰ５の周りに破線で示したように、前回の近接入力ＯＵＴの点から所定の距離内に再び座標入力が行なわれたときは、同一のＩＤを付与するようにしてもよい。このような構成であれば、所定距離以内の近接領域への座標入力に対しては、同一のＩＤを付与することができるので、使い勝手の向上につながろう。このようなＯＵＴ点からの所定距離の範囲は、ＯＵＴ時点から一定時間経過後に記憶から削除してもよい。

上述実施形態においては、座標入力が連続しているときの座標データの連続性判別は、前回検出された座標データと今回検出された座標データ間の距離に応じて判別していた。上述したように複数人が同時に入力を行なうときは、それぞれ離れた位置に座標入力がなされるので問題は無いが、両者が接近して入力を行なう場合には、連続性の判定を間違え、ＩＤがすりかわってしまうおそれがある。

図２５は、複数の座標入力が並行して、かつ、近接して入力される場合の一例を説明する図である。たとえば、一方の入力がＰ０で、もう一方がＰ１とし、それぞれ次の入力位置がＰ２、Ｐ３であったとする。この場合、距離だけで連続性を判別すると、Ｐ０、Ｐ１ともにＰ２よりもＰ３のほうが近いため、Ｐ３に対して連続していると判別されるおそれがある。そこで、前回の座標データからつぎの入力領域をＣＰＵ２１が予測し、予測された領域内に座標入力された座標データを連続性があるものと認識する。たとえば、前回算出された座標データから接線ベクトルを算出することで予測領域を求める。

図２６は、本実施形態に係る座標入力の予測領域を説明するための図である。この例では、点Ｐ０での接線ベクトルＶ０、点Ｐ１での接線ベクトルＶ１から、次の座標データの取り得る方向が図中破線でしめしたように予測可能となる。すなわち算出された接線ベクトルの方向に対して、ある角度内を予測領域とする。この予測領域の範囲内に含まれる座標データを連続性があると判定する。

接線ベクトルに相当する情報としては、たとえば、通常のサンプリング周期によりサンプリングされた座標値と、通常のサンプリング周期に比べ短い時間でサンプリングした座標値との差分を用いることができる。たとえば、通常のサンプリング周期を１０［ｍｓｅｃ］とすると、ある座標データをサンプルした後、１［ｍｓｅｃ］経過すると、もう一度座標データをサンプルし、この両者の差分をそれぞれ計算する。このときの時間差と移動量を接線ベクトル情報とすることができよう。

以上説明したように、直前に入力された１以上の入力座標位置から次の描画領域を予測し、さらに、予測された描画領域に含まれる入力座標位置を入力の連続性があると判別するようにすることで、座標入力の連続性を好適に判別できるようになる。

図２７は、本実施形態に係る描画処理装置の一例を示す図である。描画処理装置２７００は、上述の座標入力装置２７２０から座標データを受信して、表示装置２７１０に対して、描画属性をともなう描画処理を実行する。描画処理装置２７００は、たとえば、本実施形態に係る描画処理プログラムをインストールされたパーソナルコンピュータである。

ＣＰＵ２７０１は、ＲＯＭ２７０３に格納されているコンピュータプログラムに基づいて制御を実行する中央演算処理装置である。ＲＡＭ２７０２は、データなどを記憶する揮発性の記憶装置である。ＲＯＭ２７０３は、書き換え不能のマスクＲＯＭや書き換え可能なＥＥＰＲＯＭなどの記憶装置である。ハードディスクドライブ２７０４は、大容量の記憶装置であり、ＲＯＭ２７０２には記憶できない大規模なコンピュータプログラムを記憶する。表示制御回路２７０５は、いわゆるビデオカードであり、表示装置２７１０に対して表示信号を出力する。操作部２７０６は、テンキー、ポインティングデバイス、マイクなどの情報入力装置である。通信インタフェース２７０７は、座標入力装置２７２０と各種データを送受信するための通信回路である。表示装置２７１０は、ＰＤＰやＬＣＤディスプレイなどである。

２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力可能な座標入力装置２７２０から、入力の連続性を表すＣＩＤと、入力の際に使用された指示具を識別するためのＰＩＤと、入力座標位置を表す座標データが通信ＩＦ２７０７を経由して入力されると、ＣＰＵ２７０１は、ＣＩＤとＰＩＤとがそれぞれ同一である座標データには、同一の描画属性を付与してＲＡＭ２７０３に記憶する。ＣＰＵ２７０１は、座標データと描画属性を読み出し、読み出したデータに応じて描画データ作成し、表示制御回路２７０５から表示装置２７１０へと出力する。これにより、２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力される場合にも、それぞれ区別して描画属性を付与することが可能となる。

なお、上述したように、座標入力装置２７２０を表示装置２７１０の表示面に対して設けることで、インタラクティブな入力装置を提供できる。さらに、描画処理装置２７００もこれらと一体化して提供してもよい。

以上、様々な実施形態を詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。たとえば、座標入力装置を単体で提供してもよいし、座標入力装置と表示装置を一体化したシステムとして提供したり、座標入力装置、表示装置および描画処理装置を一体化したシステムとして提供してもよい。

なお、本発明は、前述した実施形態の各機能を実現するソフトウェアプログラム（本実施形態では図２３に示すフローチャートや、図２７に関して説明した一連の描画処理に対応したプログラム）を、システム若しくは装置に対して直接または遠隔から供給し、そのシステム若しくは装置に含まれる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。

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、上記機能・処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明の一つである。

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、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、たとえば、フレキシブルディスク、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。

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、本発明の構成要件となる場合がある。

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。

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。

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。

図１は、本実施形態に係る座標入力装置の概略構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る反射ユニットの再帰反射特性を説明する図である。図３は、本実施形態に係るセンサユニットに含まれる投光ユニットの構成例を示す図である。図４は、本実施形態に係るセンサユニットの検出ユニットを入力パネルに対して垂直方向から見た上面図である。図５は、入力面に対して水平方向から見たときのセンサユニットを示す上面図である。図６は、本実施形態に係る制御・演算ユニットのブロック図である。図７は、制御信号のタイミングチャートである。図８は、実施形態における光量分布の一例を示す図である。図９は、２つの指示具などで反射光を遮ったときのセンサ出力の例を示す図である。図１０は、算出された光量分布の変化率の一例を示す図である。図１１は、入力座標位置と各センサとの関係を示す図である。図１２は、複数の入力座標位置Ｐ１，Ｐ２がある場合の各センサとの関係を示す図である。図１３は、複数の入力座標位置があるにかかわらず、あるセンサからは一つの入力座標位置しか検出できない場合の一例を示す図である。図１４は、２つの座標値と前回の座標値との連続性を説明するための図である。図１５は、本実施形態に係る座標データの送信フォーマットの一例を示す図である。図１６は、本実施形態に係る指示具の構成例を示す図である。図１７は、本実施形態に係る発光ペンの内部構成を示した図である。図１８は、本実施形態に係る発光ペンからの光信号の一例を示す図である。図１９は、本実施形態において復調された信号の一例を示す図である。図２０は、指示具の動きとＩＤとの関連性を説明するための図である。図２１は、本実施形態に係るペン信号を受信する受信ユニットの構成例を示す図である。図２２は、本実施形態に係るペン信号を受信する受信ユニットの他の構成例を示す図である。図２３は、本実施形態に関する座標入出力処理に関する例示的なフローチャートである。図２４は、本実施形態に係る動的な領域分割の一例を示す図である。図２５は、複数の座標入力が並行して、かつ、近接して入力される場合の一例を説明する図である。図２６は、本実施形態に係る座標入力の予測領域を説明するための図である。図２７は、本実施形態に係る描画処理装置の一例を示す図である。

Claims

複数の指示手段によりそれぞれ並行して指示される座標位置を検出する検出手段と、
検出された複数の前記座標位置について、指示される座標位置の連続性と、指示に際して使用された前記指示手段とを認識する認識手段と、
認識された前記座標位置の連続性に関する第１の識別情報および認識された前記指示手段に関する第２の識別情報の少なくとも一方と、検出された前記座標位置に関するデータとを対応付けて出力する出力手段と
を含む座標入力装置。
前記出力手段は、前記認識手段により前記指示手段を認識できず、かつ、該指示手段を認識できなかった第１の座標位置に対して連続性を有する第２の座標位置がすでに検出されている場合には、該第２の座標位置に対応付けられている指示手段の識別情報を、該第１の座標位置に関するデータにも対応付けることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力可能な座標入力装置であって、
入力領域を形成するパネルと、
前記パネルの面に沿って光を投光する複数の投光ユニットと、
前記パネルの周縁に配設され、前記投光ユニットからの光を反射する反射ユニットと、
前記投光ユニット対応して設けられ、前記反射ユニットからの反射光を検出する複数の検出ユニットと、
複数の前記検出ユニットにより得られた反射光量分布のうち光量レベルが相対的に落ち込んだ部分を入力座標位置として決定する決定ユニットと、
決定された前記入力座標位置に関して、入力の連続性と、入力に使用された指示具とを判別する判別ユニットと、
判別された入力の連続性を表す連続性識別情報と、入力に使用された前記指示具を識別するための指示具識別情報との少なくと一方を、前記入力座標位置を表す座標データとともに出力するデータ出力手段と
を含む座標入力装置。
連続して入力された複数の前記入力座標位置について同一の前記連続性識別情報を発生する発生手段をさらに含む請求項３に記載の座標入力装置。
前記判別ユニットは、
直前に入力された入力座標位置に対して相対的に近い入力座標位置を入力の連続性があると判別する連続性判別手段を含む請求項４に記載の座標入力装置。
前記判別ユニットは、
直前に入力された複数の入力座標位置から次の描画領域を予測する予測手段と、
予測された前記描画領域に含まれる入力座標位置を入力の連続性があると判別する連続性判別手段と
を含む請求項４に記載の座標入力装置。
前記予測手段は、
直前に入力された１以上の入力座標位置から接線ベクトル成分を算出し、算出された該接線ベクトル成分と所定の関係を有する領域を次の描画領域として予測することを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
前記判別ユニットは、
前記指示具に含まれ、該指示具の指示具識別情報を送信する送信手段と、
前記パネル面において、それぞれ異なる担当受信領域または一部重複する担当受信領域を割り当てられるとともに、前記指示具から送信される前記指示具識別情報を受信する複数の受信手段と、
前記指示具識別情報を受信した前記受信手段の担当受信領域内において検出された前記入力座標位置を、該指示具識別情報に対応付けられた前記指示具により入力されたものと決定する決定手段と
をさらに含む請求項３乃至７の何れかに記載の座標入力装置。
２以上の指示具を用いて並行して座標位置を入力可能な座標入力装置であって、
入力領域を形成するパネルと
前記パネルの面に沿って光を投光する３以上の投光ユニットと、
前記パネルの周縁に配設され、前記投光ユニットからの光を反射する反射ユニットと、
前記投光ユニットに対応して設けられ、かつ、前記反射ユニットからの反射光を検出する３以上の検出ユニットと、
３以上の前記検出ユニットのそれぞれからの反射光量分布において相対的に光量レベルが落ち込んだ部分の角度を算出することで、少なくとも２点の入力座標位置を決定する決定ユニットと
を含むことを特徴とする座標入力装置。
前記決定ユニットは、
少なくとも２つの前記検出ユニットに係るそれぞれの反射光量分布において相対的に光量レベルが落ち込んだ部分の角度を算出することで、少なくとも４点の入力座標位置を算出する算出手段と、
残りの１以上の前記検出ユニットにより求められた角度のデータに応じて、少なくとも４点の前記入力座標位置から虚像位置を除き、少なくとも２点の前記入力座標位置を表す座標データを出力する出力手段と
を含む請求項９に記載の座標入力装置。
２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力可能な座標入力装置から出力される、入力の連続性を表す連続性識別情報と、入力の際に使用された指示具を識別するための指示具識別情報との少なくとも一方と、入力座標位置を表す座標データとを入力する入力ユニットと、
複数の前記座標データが入力された場合に、前記連続性識別情報と前記指示具識別情報とがそれぞれ同一である座標データには、同一の描画属性を付与する付与ユニットと、
前記座標データと前記描画属性とに応じて描画データを出力する出力ユニットと
を含む描画処理装置。
出力された前記描画データに応じて表示を行なうとともに、前記座標入力装置が配設された表示装置をさらに含む請求項１１に記載の描画処理装置。
複数の指示手段によりそれぞれ並行して入力される座標位置を検出する検出ステップと、
検出された複数の前記座標位置について、入力の連続性と、入力に使用された指示手段とを認識する認識ステップと、
認識された前記入力の連続性に関する識別情報および認識された前記指示手段の識別情報の少なくとも一方と、前記座標位置を表す座標データを出力する出力ステップと
を含む座標データ出力方法。
２以上の指示具を用いて並行して入力される複数の座標位置に係る座標データを出力する座標データ出力方法であって、
入力領域を形成するパネルの面に沿って複数の光を投光する投光ステップと、
前記パネルの周縁に配設された反射面からの複数の反射光を検出する検出ステップと、
検出された複数の前記反射光についての反射光量分布のうち相対的に光量レベルが落ち込んだ部分を入力座標位置として決定する決定ステップと、
決定された前記入力座標位置に関して、入力の連続性と、入力に使用された指示具とを判別する判別ステップと、
判別された入力の連続性を表す連続性識別情報と、入力に使用された指示具を識別するための指示具識別情報との少なくとも一方を、前記入力座標位置を表す座標データとともに出力するデータ出力ステップと
を含む座標データ出力方法。
２以上の指示具を用いて並行して入力される複数の座標位置に係る座標データを出力する座標データ出力方法であって、
入力領域を形成するパネルの面に沿って３以上の光を投光する投光ステップと、
前記パネルの周縁に配設された反射面からの３以上の反射光を検出する検出ステップと、
検出された３以上の前記反射光に係る各反射光量分布において相対的に光量レベルが落ち込んだ部分の角度を算出する算出ステップと、
算出された３以上の前記角度により、少なくとも２点の入力座標位置を決定する決定ステップと、
決定された前記２点の入力座標位置に係る座標データを出力する出力ステップと
を含むことを特徴とする座標データ出力方法。
２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力可能な座標入力装置から出力される、入力の連続性を表す連続性識別情報と、入力に使用された指示具を識別するための指示具識別情報との少なくとも一方と、入力座標位置を表す座標データとを入力する入力ステップと、
複数の前記座標データが入力された場合に、前記連続性識別情報と前記指示具識別情報とがそれぞれ同一である座標データには、同一の描画属性を付与する付与ステップと、
前記座標データと前記描画属性とに応じて描画データを出力する出力ステップと
を含む描画処理方法。
制御部と記憶部とを有するコンピュータに対し、
２以上の指示具を用いて並行して複数の座標位置を入力可能な座標入力装置から送信される、入力の連続性を表す連続性識別情報、入力に使用された指示具を識別するための指示具識別情報および入力座標位置を表す座標データを受信するステップと、
受信された前記連続性識別情報、前記指示具識別情報、および前記座標データとを前記制御部により対応付け、前記記憶部に記憶するステップと、
複数の前記座標データが入力された場合に、前記連続性識別情報と前記指示具識別情報とがそれぞれ同一である座標データには、前記制御部により同一の描画属性を付与し、該描画属性も前記記憶部に記憶するステップと
前記記憶部から前記座標データと前記描画属性とを読み出し、読み出した該座標データと該描画属性とに応じた描画データを前記制御部により作成して出力するステップと
を実行させるコンピュータプログラム。