JP2006251877A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の指示入力を行う座標入力装置においては、複数の座標入力時に発生する、虚の座標と実の座標との判定が必要であった。
【解決手段】 複数の検出手段を有する座標検出ユニットを複数配し、複数入力時に、一つのセンサユニット内の複数の検出手段のデータを用いて、虚実判定を実施することなく、座標を決定。あるいは、他の座標算出方法に付随して、これらのデータを用いて、虚実判定や、座標値の連続性の判定を行う。
【選択図】 図１９

Description

本発明は、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置に関するものである。

座標入力面に、指示具（例えば、専用入力ペン、指等）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。

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。

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がある。この特許文献１では、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構成が開示されている。

また、特許文献２や３等にあるように、再帰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（遮光部分）の座標を検出する座標入力装置が開示されている。

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。

ここで、特許文献１乃至３のような、遮光位置を検出して座標を算出する方式を、以下、遮光方式と称する。

また、更に、このような遮光方式の座標入力装置においては、特に、その座標入力領域のサイズが大きい場合には、複数の操作者が同時に入力することを許容して、利便性を向上し、より効率的な会議等の用途での要求がある。そのため、複数の同時入力に対応する座標入力装置が考案されている。

複数の操作者が同時に入力する場合に、懸念される課題の一つとして、遮光部の重なりに対するものがある。たとえば、図２５にあるように、一方の受光検出手段から見た場合に、両者の影が重なってしまい、遮光部分の中心地からは、正確な座標値が得られないような場合がある。

これらに対して、特許文献４において、複数の指示具による遮光部分が重なったような場合にも、一つの受光検出手段に、一対の受光手段を設けることで、一方の指示具の影にもう一方の影が隠れるような状況を排し、さらに、遮光部分の一方の端部情報を用いて、入力指示具の座標値を算出することで、遮光重なりの場合でも高精度に座標入力が可能な座標入力装置の提案が成されている。

複数の座標を同時に入力するために、特許文献５〜特許文献７では、一つの受光センサで複数の遮光部分の角度を検出し、各センサの角度の組み合わせから数点の入力座標候補を算出し、更に、その入力座標候補から実際に入力した座標を判別する技術が開示されている。

もう一つの課題として、例えば、２点入力の場合には、入力座標候補として最大４点の座標を算出し、この４点の内、実際に入力した座標２点を判定し、出力する。つまり、この判定は、複数の入力座標候補の中から、実際の入力座標と虚偽の入力座標を選別して、最終的な入力座標を判定する。そして、この判定を、ここでは虚実判定と呼ぶことにする。

この虚実判定の具体的な方法としては、特許文献５や特許文献６では、従来の座標入力領域の一辺の両端に、座標入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて設置される第１及び第２センサの他に、これも、第１及び第２センサから入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて第１及び第２センサの間の位置に設置される第３センサを設ける。そして、この第３センサにおける第１及び第２センサの角度情報とは異なる角度情報に基づいて、第１及び第２センサで検出された複数の角度情報に対し、この虚実判定を行う技術が開示されている。
米国特許第４５０７５５７号明細書 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特願２００４−０６９４８３号 特開２００２−０５５７７０号公報 特開２００３−３０３０４６号公報 特許第２８９６１８３号公報

上記説明のように、各受光手段において、複数の遮光部分が検出されると、その組み合わせによって、虚実判定が必要になる。

図１８のように、座標入力エリアに、複数の入力Ｐ１，Ｐ２が成された場合に、各々の受光検出手段であるセンサユニットでは、実線で示したような二つの角度が得られることになる。

双方のセンサで得られた、二つの角度の組み合わせかたによっては、Ｐ１，Ｐ２以外に、Ｐ３，Ｐ４の４点の座標候補点が発生する。

このうち２点Ｐ１，Ｐ２が実の入力座標であり、のこりＰ３，Ｐ４は虚の座標となる。この虚の座標を出力してしまうと、実際に指示した位置と異なる位置の座標が表示されてしまい、座標入力装置として問題となる。

従来例では、これらの座標点に対して異なる位置の第３の検出手段としての、ミラーやセンサユニット等を配置し、４座標候補点に対して、異なる位置からの角度情報を用いて、更なる座標計算を実施して、虚実判定のステップを実施して、実際の入力点位置を特定していた。

このような虚実判定のための座標計算などは、ＣＰＵの計算時間の増加を招き、座標のサンプリングレートの低下などを招くなどの問題があった。

更には、一つの受光系しか有さないセンサを、入力範囲の角部に設けているような構成で、一方の入力の遮光範囲が、もう一方の入力の遮光範囲に、完全に重なってしまうような場合には、そのセンサのデータを用いて座標計算できず、第３の位置に設けたセンサデータを用いて計算せざるを得ず、このような構成においては、座標計算精度を高くすることが出来ない。

また、第３の位置にセンサを設けるような場合には、座標入力装置と一体的に構成される表示器の構造・仕様によっては、従来の上記座標入力領域の上辺か下辺の左右両端の受光部の中央部分に遮光重なり時の切り替え用の受光部を配置するためのスペースの確保が困難となる場合がある。

また、その中央部に設ける受光部は、角部に設ける受光部に比べて検出範囲が広く無ければならず、単独の受光部で光学的に１８０°に近い視野角を確保するためには、ミラー構成等により座標入力領域との実質的な光路長を長くするか、複数の受光部に分割して視野範囲を分担する必要がある。そして、このミラー構成の場合、複数の受光部の場合のいずれの場合も、更に表示器周囲の設置スペースを必要とし、いわゆる額縁が大きくなる等の課題がある。

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、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を簡便に算出することができる座標入力装置を提供することを目的とする。

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、
座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組から、
前記指または指示具等が指示した位置座標を算出する手段を有する。

また、座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
前記複数の受光検出手段のうち異なるの受光検出手段で得られた角度情報の組と、
前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組とから、
前記指または指示具等が指示した位置座標を算出する手段を有する。

更には、座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
前記複数の受光検出手段のうち異なるの受光検出手段で得られた角度情報の組から、
前記指または指示具等が指示した位置座標を算出し、
前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組とから、算出した位置座標の連続性を判定する判定手段を有する。

本発明によれば、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する複数の位置座標を高速に算出することができる座標入力装置を提供できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（第１の実施形態）
＜装置構成の概略説明＞
まず、図１を用いて、座標入力装置全体の概略構成を説明する。

図１は本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。

図１において、１Ｌ、１Ｒは投光部および受光部を有するセンサユニットであり、本実施形態の場合、図示の如く座標入力面であるところの座標入力有効領域３のＸ軸に平行に、かつＹ軸に対称な位置に、所定距離離れて配置されている。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、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。

４は入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰反射部であり、座標入力有効領域３の外側３辺に図示が如く配置され、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。

尚、再帰反射部４は、ミクロ的に見て３次元的な構造を有し、現在では、主にビーズタイプの再帰反射テープ、或いはコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰現象を起こす再帰反射テープが知られている。

再帰反射部４で再帰反射された光は、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。

座標入力有効領域３は、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で構成することで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。

このような構成において、座標入力有効領域３に指等の指示具による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部から投光された光が遮られる（遮光部分）と、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの受光部ではその遮光部分の光（再帰反射による反射光）を検出しないので、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを判別することが可能となる。

そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量変化から、指示具によって入力指示された部分の複数の遮光範囲を検出し、その遮光範囲の端部情報から、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する遮光範囲の端部の方向（角度）をそれぞれ算出する。

そして、検出された遮光範囲の数に基づいて、座標算出に用いる遮光範囲から得られるデータを決定し、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ及び１Ｒ間の距離情報等から、座標入力有効領域３上の指示具の遮光位置を幾何学的に算出し、表示装置に接続されているホストコンピュータ等の外部端末に、インタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等）を経由してその座標値を出力する。

このようにして、指示具によって、画面上に線を描画したり、表示装置に表示されるアイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。

＜センサユニット１の詳細説明＞
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の構成について、図２を用いて説明する。尚、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。

図２は本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。

図２において、１０１Ａ及び１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、再帰反射部４に向けて略９０°範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。

そして、投光部より投光された赤外光は、再帰反射部４により到来方向に再帰反射され、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の受光部によって、その光を検出する。

受光部は、光線の視野を制限すると共に電気的なシールドをになうシールド部材１０５を設けた１次元のラインＣＣＤ１０４、集光光学系としての受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂ、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０８Ａ及び１０８Ｂ、及び可視光等の余分な光（外乱光）の入射を防止する赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂからなる。

そして、再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂ、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの受光部が構成されることになる。

部材１０３及び部材１０９は、投光部及び受光部を構成する光学部品を配置するとともに、投光部で投光した光が直接受光部に入射することを防ぐ、あるいは外来光をカットするための上フード１０３、下フード１０９として機能する。

尚、本実施形態においては、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂは下フード１０９に一体で成型されているが、別部品であってもよいことはいうまでもなく、さらには、上フード１０３側に、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂと受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂの位置決め部を設けることで、投光部の発光中心に対する受光部の位置決めを容易にする構成（つまり、上フード１０３のみで、すべての主要な光学部品が配置される構成）に実現することも可能である。

図３Ａは、図２の状態のセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）を組み上げた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。図３Ａに示すように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の２つの投光部は、所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向が略平行となるように配置され、各々の投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、それぞれ略９０°範囲に光を投光するように構成している。

図３Ｂは、図３Ａの太矢印で示される部分の断面図であり、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）からの光は、投光レンズ１０２Ａ（１０２Ｂ）により、座標入力面に略平行に制限された光束として、主に再帰反射部４に対して光が投光されるように構成している。

一方、図３Ｃは、図３Ａにおける赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂ、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂ、上フード１０３を取り除いた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。

ここで、本実施形態の場合、投光部と受光部は、座標入力面である座標入力有効領域３の垂直方向に対し重ねた配置構成（図３Ｂ参照）となっており、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部の発光中心と受光部の基準位置（つまり、角度を計測するための基準点位置に相当し、本実施形態にあっては絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）の位置であって、図中の光線が交差する点となる）が一致する構造となっている。

従って、前述した通り、２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向略平行となるように配置されているので、２つの受光部も同様に所定距離ｄ離れた状態で、かつ各々の光軸（光学的な対称軸）が略平行となるように構成されている。

また、投光部により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に略９０°方向に投光されている光は、再帰反射部４により光の到来方向に再帰反射され、赤外フィルター１０７Ａ（１０７Ｂ）、絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）、集光レンズ１０６Ａ（１０６Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光、結像することになる。

従って、ラインＣＣＤ１０４の出力信号は、反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ１０４を構成する各画素の画素番号が角度情報を示すことになる。

尚、図３Ｂに示す投光部と受光部の距離Ｌは、投光部から再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を受光部で検出することが可能な構成となっている。

以上説明したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）は、少なくとも２つの投光部と、各々の投光部で投光された光を各々検出する２つの受光部（本実施形態の場合、投光部が２組、受光部が２組）を有する構成である。

また、本実施形態にあっては、受光部の一部であるラインＣＣＤ１０４におけるライン状に配置された検出素子１１０の左側部分を第１受光部の集光領域、右側部分を第２受光部の集光領域とすることで、部品の共通化を図っているが、これに限定されるものでなく、各受光部毎に個別にラインＣＣＤを設けてもよいことは言うまでもない。

＜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、受光部内のラインＣＣＤ１０４用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号、及び投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。

ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図４を用いて説明する。

図４は本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。

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）２１から出力され、ラインＣＣＤ１０４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２１は、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２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）２２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ＣＣＤ１０４との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路２１にも入力されている。

投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂを駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路２１からＬＥＤ駆動回路（不図示）を介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂに供給されている。

センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光部内のラインＣＣＤ１０４からの検出信号は、Ａ／Ｄ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。この変換されたデジタル値は、メモリ１３２に記憶され、指示具の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７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。

また、指示具としてペンを用いる場合、ペンからのペン信号を受信するペン信号受信部５からは、ペン信号を復調したデジタル信号が出力され、ペン信号検出回路としてのサブＣＰＵ２４に入力され、ペン信号が解析された後、その解析結果が演算制御回路２１に出力される。

＜光量分布検出の説明＞
図５は本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。

特に、図５では、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の一つの受光部およびそれに対応する照明としての赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）への制御信号のタイミングチャートを示している。

７１、７２はＣＣＤ制御用の制御信号であり、ＳＨ信号７１の間隔で、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間が決定される。ＩＣＧ信号７２はセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）へのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ１０４の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。

７３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）の駆動信号であり、ここで、ＳＨ信号７１の周期で、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）を点灯するために、ＬＥＤ信号７３が赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）に供給される。

そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０１）の検出信号が読み出される。

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、座標入力有効領域３への指示具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６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、再帰反射部４の再帰反射特性や投光部の特性、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。

図６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。

つまり、再帰反射部４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２３でＡ／Ｄ変換され、演算制御回路２１にデジタルデータとして取り込まれる。

これに対し、座標入力有効領域３への指示具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７のような光量分布が得られる。

この光量分布のＣ１及びＣ２部分では、指示具によって再帰反射部４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。特に、図７では、複数の指示具によって、指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、複数の遮光範囲が検出される。

そして、本実施形態では、指示具による入力がない場合の図６の光量分布と、指示具による入力がある場合の図７の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。

具体的には、図６の光量分布として、投光部による投光（照明）がない状態の光量分布８１と、投光（照明）中で指示具による入力がない（遮蔽物がない状態）状態の光量分布８２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。

そして、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７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、メモリ１３２に記憶されている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具の入力点として、その入力角度を決定する（遮光範囲の端部を決定する）演算を行う。

上述したように、本願発明では、１つのラインＣＣＤ１０４に対して、複数の受光部が設けられ、その各々に対して投光部が設けられている。従って、各々の受光部（もしくは投光部）を別のタイミングで駆動する場合には、各々を上記のような信号タイミングで駆動すればよい。

図８はその信号のタイミングチャート例であり、まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤ１０４の読出先頭側で、センサユニット１Ｌ中の一方の受光部による検出を行うために、信号ＳＨ６１に対して、信号６３のようなタイミングで、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ａ）が駆動される。信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４の信号が読み出されるが、このときは、ラインＣＣＤの先頭側の受光範囲の画素データが読み出される（信号６５中のＡ部分）。

次に、同じ、ラインＣＣＤ１０４に対して、ＳＨ信号６１が与えられ、センサユニット１Ｌ中の他方の受光部により検出を行うために、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ｂ）に駆動信号６４が供給される。この出力は、信号６５のＢ部分のように、先に検出した先頭部分の信号（破線部）と重ならない領域に、受光された信号が出力される。

別のタイミングで、もう一方のセンサユニット１Ｒを同様に駆動することで、ＣＣＤの信号が各々のセンサから読み出され、本願発明では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。

尚、本実施形態では、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで合わせて４つの受光部に対して、別々のタイミングで駆動しているが、これに限定されるものではなく、お互いの発光が影響しないのであれば、同時に駆動してもかまわないし、各々の任意の組み合わせで駆動してもかまわない。

＜角度計算出の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。

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。

電源投入時の光量分布として、図６の信号８１及び信号８２をメモリ１３２に記憶しておき、その信号と、実際の指示具による入力によって得られる光量分布との比較から、指示具の入力範囲（遮光範囲）を検出する。

図７のように、Ｃ１、Ｃ２を有する光量分布からなる入力がある場合は、その光量分布と、メモリ１３２に記憶されている光量分布８２との差を計算し、その計算結果と、光量分布８２と光量分布８１の光量差を用いて、遮光（入力）がない場合との光量変化率を計算する。このように、光量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等の影響を除去できる。

計算された光量変化率に対して、閾値を用いて、光量が変化しているラインＣＣＤ１０４上の画素番号を特定する。この時、検出信号レベルの情報等を用いることで、画素番号より細かい画素情報が特定可能になる。これらの画素番号から、遮光範囲の端部を決定でき、例えば、その遮光範囲の中央値（ラインＣＣＤ１０４の画素番号）を指示具の角度情報として導出する。

得られた画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報（θ）に変換する必要がある。角度情報への変換は、例えば、多項式を用いて実現することができる。例えば、ＣＣＤ画素番号をｅ、次数をｎ、各次数の係数をＴｎとすると、角度θは、
θ＝Ｔｎ・ｅ^ｎ＋Ｔ（ｎ−１）・ｅ^{（ｎ−１）}＋Ｔ^{（ｎ−２）}・ｅ^{（ｎ−２）}＋、・・・、＋Ｔ０ （１）
のようにして、算出することができる。

尚、各次数の係数は、実測値や設計値等から決定できる。また、次数は必要とされる座標精度等を鑑みて決定すれば良い。

＜座標算出方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度情報（θ）から、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。

図１９は、一つのセンサユニット１Ｌのみで座標計算する例の説明図である。

上記、説明したように、センサユニットは複数の投光手段と受光検出手段から，なっている。今、複数の入力Ｐ１、Ｐ２が有ったときに、１Ｌのセンサユニットの夫々の受光手段では、図中実線で示される角度に遮光範囲が観測される。

Ｐ１，Ｐ２が一定の角度以上はなれている場合、夫々の交点は、有効入力領域内には、３点のみが現れ、Ｐ４の点は領域外に存在せざるを得ない。

このことから、夫々の受光手段で検出される、角度の組み合わせが自動的に決定されることになり、虚実判定が不要になる。

図２０に有るようにＬ１にて検出された遮光分布と、Ｌ２で検出された遮光分布において、構成にもよるが、例えば、画素番号の若い方同士から組み合わせを決定し、座標を算出すれば、虚実判定なしに、複数の座標が算出可能になる。

上記条件が成り立つためには、それぞれの入力点の角度が一定角度以上離れている必要がある。

二つの点が近接しているような場合について、図２１に示す。

同図においてはＰ１，Ｐ２の２点間の角度がＬ１，Ｌ２の受光検出手段間の距離により決定される角度より近づいた場合をしめしてある。受光検出手段間の距離ｄと、センサユニットと入力位置関係から決定される角度よりも近づいた場合、例えば図中点線で示された中に両方の入力点がある場合は、座標候補が有効エリア上に４点存在することになり、虚実判定が必要になる。

この範囲は、センサユニットの正面方向を０度とした場合に、センサユニットとのなす角度のＣＯＳに受光手段間の距離ｄを乗じた範囲となる。

しかしながら、このような範囲に入ったとした場合にも、多くの場合、逆側のセンサＲ側のセンサユニットからみれば、所定範囲以上はなれた条件であるので、虚実判定無しに座標が確定できることになる。

どちらのセンサユニットから見ても、一定の範囲以下にあるばあいには、お互いの入力点が、受光検出手段間の距離ｄよりも近い場合であるので、その場合は、一点の入力として扱うなどすれば良い。

図２２が一つのセンサユニットを用いた座標計算のための位置関係を示した図である。

同図において、センサユニットの複数の受光手段の瞳位置がＬ１，Ｌ２、それぞれのひとみ位置間の距離がＸＳ，ＹＳ、入力点Ｐ（Ｘ，Ｙ）までの、夫々の受光手段からの距離をｌｅｎ１，ｌｅｎ２、Ｌ１から、座標原点Ｏまでの各軸の距離をＤＸ、ＤＹとする。

いま、Ｌ１，Ｌ２で検出された角度をθＬ１、θＬ２とすれば、夫々に関係は、
ＤＸ＋ｘ＝ｌｅｎ１ ｃｏｓθＬ１ （２）
ＤＹ＋ｙ＝ｌｅｎ１ ｓｉｎθＬ１ （３）
ＤＸ−ｘｓ＋ｘ＝ｌｅｎ２ ｃｏｓθＬ２ （４）
ＤＹ＋ｙｓ＋ｙ＝ｌｅｎ２ ｓｉｎθＬ２ （５）
とおけるので、
ｌｅｎ１＝（ｘｓ ｓｉｎθＬ２＋ｙｓ ｃｏｓθＬ２）／ｓｉｎ（θＬ２−θＬ１） （６）
ｌｅｎ２＝（ｘｓ ｓｉｎθＬ１＋ｙｓ ｃｏｓθＬ１）／ｓｉｎ（θＬ２−θＬ１） （７）
となる。

上記式から、Ｐ点のｘｙ座標を算出することが出来る。

実際の座標検出に際しては、まず、Ｌ，Ｒ双方の受光データから、入力の有無を判定し、単数入力の場合には、あらかじめ決めておいたセンサデータを用いて座標計算を行う。

このとき、より近いセンサユニットを用いることで、座標計算精度的に有利である。

複数の入力があると判定されたときには、どちらのセンサで計算するか判断を行う。

各センサユニットの受光手段での遮光範囲間の角度を算出し、所定以上の角度にあるほうのユニットを選択する。

このとき双方のユニットともに、所定以下であれば、一点入力として処理するか、あるいは、計算を行わず、ＮＧとして処理する。

また、双方ともに所定角度以上であれば、どちらで算出してもよいし、双方で計算し平均を取るなどのことも考えられる。

センサユニットが決定されれば、遮光範囲の組み合わせを順番などから決定して、上記式に基づいて座標計算を行う。

図２３は座標計算のフローチャートである。

ステップ２０１で処理が開始されると、まず、初期光量分布の測定、記憶などの準備動作を行う（Ｓ２０２）。次に、光量分の取得動作を行う。これは、上記説明のように、各受光手段ごとの照明手段などを順じ点灯させるなどして、取得する（ｓ２０３）。

次に、得られた光量分布と初期時に記憶した光量分布から、入力の有無の判定を行う（Ｓ２０４）。

入力が無い場合には、Ｓ２０３の取得動作を繰り返すループに入る。ここでは、単に繰り返しループになっているが、実際には、所定のサンプリング時間ごとの動作となっている。

入力が確認されたら、夫々のデータを上述の補正式を用いて、角度情報に変換する（Ｓ２０５）。これによって、所定角度判定などを正確に行うことができる。

次に単数入力か、複数入力かの判定を行うＳ２０６。これは、遮光範囲の数から判定する。

ここで、単数と判定されたら、ｓ２０７のステップに進む。

単数のときには、どちらのセンサユニットを用いてもかまわないが、より距離の近いセンサユニットを用いたほうが、座標の計算精度を高くできる。

ここでは、得られた遮光範囲の幅情報に着目して、幅情報の比較を行い（Ｓ２０７）、幅の大きな方が、距離が近いのは自明であるので、幅の広い遮光範囲を有する方のセンサユニットを選択する（Ｓ２０８）。

選択されたセンサユニットをもちいて、上記式に基づいて座標計算を行う。

Ｓ２０６で複数入力が確認されたら、複数入力の処理に移行する。

まず、センサユニットの選択をするために、一方のセンサユニットでの遮光範囲間の角度を調べる。同フローチャートでは、Ｌセンサから、判定を行い、Ｌセンサにて、所定角度以上であることが確認されたら、そのままＬセンサユニットを選択し、Ｌ１，Ｌ２での遮光範囲の組み合わせを、決定して座標算出を行う（Ｓ２１１、Ｓ２１２）。

Ｌセンサが、所定角度範囲を越えていなければ、Ｒセンサの判定を行う。

Ｒセンサが所定角度以上であれば同様に組み合わせを決定し、座標計算を行う（Ｓ２１４，Ｓ２１５）。

ここで、所定角度を越えていなければ、ＮＧフラグを設定する。

各状態で計算された座標値は、ホスト装置などにシリアル通信などを介して、出力される（Ｓ２１７）。

ＮＧなどの場合には、ＮＧを出力するか、あるいはその時点での入力が無かったものとして処理する。

本実施例ではある距離以上２点が近づいた場合にはＮＧとしているが、複数の遮光範囲の端部情報から、一つの座標値として出力するような構成でもかまわない。

また、本フローチャートでは、後述するような座標連続性を表す付帯情報を付すステップは記述していないが、もちろんそのような処理を、座標出力の際に付してもかまわない。

以上説明したように、一つのセンサユニットにおける複数の受光手段でえられた、遮光範囲の組み合わせから、複数の座標算出を行うことで、虚実判定などの処理を必要とせず、簡便に座標を算出することが出来るので、高速な処理が可能になる。

（第２の実施形態）
上記例では、一つのセンサユニットにおける複数の受光手段でえられた、遮光範囲の組み合わせから、複数の座標算出を行う構成を述べた。

実際上記構成での座標算出精度は、受光手段間の距離によって左右される。
より高精度な座標算出を必要とするときには、座標算出には、両側のセンサユニットのデータを用い、虚実判定に上記のような１つのセンサユニットのデータを用いることも可能である。

＜座標算出方法の説明＞
次に、両側のセンサユニットを用いた場合の、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。

ここで、座標入力有効領域３上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係及び座標系について、図９を用いて説明する。

図９は本発明の実施形態の座標入力有効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９では、座標入力有効領域３の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力有効領域３の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力有効領域３の座標入力範囲の上辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１ＲをＹ軸に対称に取り付け、その間の距離はＤＬＲである。

また、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光面は、その法線方向がＸ軸と４５度の角度を成すように配置され、その法線方向を０度と定義している。

この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義している。

さらには、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの法線方向の交点位置、つまり、基準角度の交点となる。また、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の位置から原点までのＹ座標距離をＤＹとする。この時、基準角度から、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られた角度をθＬ、θＲとすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、ｔａｎθＬ、ｔａｎθＲを用いて、
ｘ＝ＤＬＲ／２＊（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ）） （８）
ｙ＝ＤＬＲ／２＊（（１＋ｔａｎθＬ）（１＋ｔａｎθＲ））／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））−ＤＹ （９）
で計算される。

ここでの、角度データのとり方は、基準角度からの角度としている。これは、このように角度を設定することで、ｔａｎθのとる値が±π／４の範囲にあるため、座標算出が不安定にならないという効果がある。他の算出において、θの値がπ／２値をとっても、不安定ならないようであれば、同一高さ（同一レベル）にある、受光部を結ぶラインに対する角度を用いて、算出を行っても良い。例えば、以下に示す補正計算に関しては、そのような角度定義で計算することができる。

ここで、各センサユニット１Ｌ（Ｒ）の２つの受光部は、実際には座標入力領域に対して同一ライン上には設けられていない。そのため、座標算出時に、異なる位置の受光部のデータを用いる場合には、この位置のずれ分の補正を行う必要がある。

図１０に示すように、センサユニット１Ｌの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＲ１、Ｒ２とする。また、Ｌ１とＬ２とのｘ軸方向の差であるｘ軸方向距離Δｘｓ、Ｌ１とＬ２とのｙ軸方向の差であるｙ軸方向距離Δｙｓとする。

Ｌ２で検出されたデータがθＬ２である場合、Ｘ軸方向にＲ１と同一高さで見ると、仮想的にＶＬ２の位置にセンサユニット１Ｌがあるとして、ΔｖｘｓをθＬ２を用いて算出することができる。

そして、Ｒ１と同一高さに換算するには、高さ方向の距離Δｙｓと得られた角度θＬ２とから、
Δｖｘｓ＝Δｙｓ／ｔａｎθＬ２
となる。

よって、式（８）、（９）のセンサユニット間距離ＤＬＲを、受光部の瞳位置Ｌ１及びＬ２間のＸ方向距離Δｘｓと、算出されたΔｖｘｓで補正し、仮の座標値を計算することが可能となる。計算されたこの仮の座標値におけるｘ座標は、ＶＬ２とＲ１の中間を原点として計算されるので、そのＸ座標から（Δｘｓ＋Δｖｘｓ）／２をさらに補正すれば、異なる位置にある受光部のデータを用いて座標算出が可能になる。

以上のように、両側のセンサユニットの複数の検出手段によるデータの組み合わせ、具体的には、Ｌ１−Ｒ１，Ｌ１−Ｒ２，Ｌ２−Ｒ１，Ｌ２−Ｒ２のどの組み合わせを用いても、高精度に座標算出が可能である。

このときも、複数の入力時には、虚実の判定が必要になる。

たとえば、座標計算をＬ１−Ｒ１で行ったときの虚実含めた４点と、Ｌ２−Ｒ２で計算した４点の座標のうち、実の座標値は一致するはずである。

この座標値の一致の度合いを判定して、一番近いもの同士を実の座標として採用することも出来る。

こように、複数の受光手段による組み合わせにて座標の虚実を判定しても良いが、この場合複数の組み合わせにおいて、４座標すべてを計算し、夫々を比較しなくてはならない。

これに対し、先の実施例で説明したように、片側のセンサユニットで計算する座標値は、上記計算式にくらべて、精度的には劣るものの、虚実判定の必要がなく、実の２つの座標値がそのまま求められる。

これを利用し、実際の座標値の算出は、虚実含めて、両側のセンサデータの組み合わせで４座標の計算を行い、虚実の判定に関しては、一方のセンサユニットにおける複数の受光検出手段のデータを用い２つの座標値を算出して、それに対する比較で、先の４座標のうち、実の座標値を決定することが出来る。

このように構成することで、演算時間の短縮を図ることができ、サンプリングレート向上など、使用感の向上を図ることができる。

また、座標値でなくとも、センサからの距離で判定できるような場合には式のみを用いて、距離だけで虚実判定しても良い。

このように構成すれば、更に演算時間を短縮することが出来る。

図１１の上部のように、複数の指示具からの入力があり、受光部と複数の指示具の位置関係が、センサユニット１Ｌ中の２つの受光部での検出信号（光量分布（遮光範囲））が共に重なってしまうような場合には、上記のような座標算出方法では計算できない。

例えば、図１１の上部での状態では、センサユニット１Ｌ中の図面左側の受光部Ｌ１では、指示具Ｂは指示具Ａの影に完全に隠れてしまっており、またもう一方の受光部Ｌ２では、指示具Ｂと指示具Ａの遮光範囲が連続してしまっている。

そして、図１１の下部はその時の出力信号であり、受光部Ｌ１での出力信号は指示具Ａの遮光範囲（Ａ）のみで構成され、受光部Ｌ２での出力信号は、指示具Ａと指示具Ｂの遮光範囲（Ａ＋Ｂ）がつながった状態として出力される。このような場合には、遮光範囲の中央を用いた計算では正確な入力座標は計算できない。

このような場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの夫々のセンサユニットで検出された遮光範囲の端部の角度情報を用いて座標算出を行う。

まず、指示具の入力形状を略円形とし、図１２のように、センサユニット１Ｌ中の１つの受光部Ｌ１に対して、指示具Ａと指示具Ｂが一部重なった状態にあるとする。つまり、この受光部Ｌ１では、θＬ１とθＬ２で規定される遮光範囲が観測されている状態であるとする。

一方、センサユニット１Ｒ中の、例えば、受光部Ｒ１で観測される角度は、夫々の指示具の遮光範囲で形成される遮光範囲の端部であり、θＲ１１からθＲ２２までの４つの角度が観測される。

図１３はこのような遮光範囲の端部を用いた場合の座標算出を説明するための図である。

今、例えば、Ｐ点に入力がなされたとした場合、θＬ１とθＲ１、θＲ２の交点を夫々Ｐ１（ｘ１，ｘ１）、Ｐ２（ｘ２，ｘ２）とすると、入力位置の座標Ｐは、夫々の交点における角度２θ１、２θ２の２等分線の交点として計算可能となる。

Ｐ１及びＰ２の座標値は、上述のそれぞれの角度の交点の座標を計算するのと同様の式（２）及び（３）によって計算可能であるので、この座標値と角度情報を用いることにより入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を算出することができる。

このように、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで検出される遮光範囲の端部情報を用いることで、遮光範囲の中央値を用いることなく、入力に対する入力座標の算出が可能となる。

図１４はその算出手順の一例を説明するための図である。

図のように、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＰ２（ｘ２，ｙ２）の間の距離をＬ、夫々の点における角の２等分線の角度をθ１、θ２とすれば、
Ｌ＝（（ｘ２−ｘ１）^２＋（ｙ２−ｙ１）^２）^０．５ （１０）
θ１＝（π−（θＬ＋θＲ１））／２ （１１）
θ２＝（θＬ＋θＲ２）／２ （１２）

ここで、
Ｌ１・ｔａｎθ１＝Ｌ２・ｔａｎθ２ （１３）
である。よって、
Ｌ２＝Ｌ・ｔａｎθ１／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） （但し、ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２≠０） （１４）
Ｌａ＝Ｌ２／ｃｏｓθ２ （但し、ｃｏｓθ２≠０） （１５）

これから、Δｘ、Δｙとして、
Δｘ＝Ｌａ・ｃｏｓ（θＬ−θ２） （１６）
Δｙ＝Ｌａ・ｓｉｎ（θＬ−θ２） （１７）

入力座標として、Ｐ（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｘ２−Δｘ （１８）
ｙ＝ｙ２−Δｙ （１９）
と計算できる。

ここで、図１２のように、例えば、センサユニット１Ｌからみて後ろ側の入力点が、完全に影に隠れてしまう、いわゆる、皆既食状態でない状態、つまり、部分食状態である場合には、影が分離して入力された場合と同様に、虚実の点が計算される。

その実の入力点は、Ｐａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’のどちらかの組み合わせになる。

４つの点は、θＬ１、θＬ２、θＲ１１、θＲ１２、θＲ２１そしてθＲ２２の組み合わせについて、上記のような２等分線の交点に相当する計算を行い求められる。

かかる、虚実判定においては、例えば、図１５のように、もう一方の受光部のデータθＬ２１及びθＬ２２と、θＲ１１及びθＲ１２による座標算出結果と、先の受光部での座標算出結果を比較し、Ｐａと重なるのか、あるいはＰａ’と重るのかを双方の距離等から判定して、ＰａかＰａ’のどちらが正しいかの判定を行うことができる。ここで、Ｐａが採用されれば、その組み合わせとして、Ｐｂが自動的に採用されることになる。

更に、計算時間を短縮するのであれば、先と同じように、同一センサユニット中のもう一方のデータを用いて虚実判定することが出来る。

前記実施例中においては、複数の受光部間の距離をとセンサユニットとの角度から決まる、所定角度以内の座標値は算出できない。

ただし、虚実判定の場合、４点座標のうちどちらの組み合わせが、正しいかが判ればよいので、このような場合には、用いることが出来る。

図２４にあるように、一方の受光手段、例えばＬ１からは、「皆既食」状態となり、Ｌ２に対しては、「部分食」状態にあるとする。

このような場合、たとえば、Ｒ１のデータとの遮光端を用いた計算結果は、図中のＰａ，ＰｂとＰｚ’，Ｐｂ’となる。

これに対して、Ｌ１とＬ２データのうち、互いに外側同士の遮光端の交点を求めると、Ｐ１とＰ２が得られる。

図からも判るように、このＰ１，Ｐ２は、一方の端部についての計算は正しく、実の座標に関して関連つけられているが、もう一方の座標値については、まったく、違った点を示すことになる。

これを用いて、先に求められている、Ｐａ，ＰｂとＰａ’，Ｐｂ’のうち一番近い物を選択することで、実際に入力された点の特定が可能になり、一方の実の点がもとまれば、もう一方の座標値はその対角にあるものとして決定することが可能になる。

このように、座標計算そのものに用いられなくとも、虚実判定には、用いることが可能であり、計算時間の短縮などを図ることが出来る。

このように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）で検出される２つの遮光範囲が部分的に隠れてしまう「部分食」状態をいつでも得られるように構成してあれば、夫々の遮光範囲の端部の角度を検出し、その交点における２等分線に相当する情報を得ることで、複数の入力指示位置を特定することが可能になる。

「皆既食」状態を回避し、どちらかの受光手段において、部分食状態をするには、入力指示具の大きさに対して、各センサユニット１Ｌ（１Ｒ）における複数の受光部間の距離を最適値に決定することによって、どちらかの光学系では領域が部分的に重なった「部分食」状態とすることが可能となる。

従って、本願発明では、複数の指示具がどの領域にあっても、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中に設けられた２組の受光部の内、少なくとも一方の受光部では、必ず「部分食」の状態、あるいは２つの遮光範囲が分離した状態で検出できるように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の受光部の光学的配置を設定している。

座標計算は、上述説明したように、各々受光部からの光量分布データの取得を行う。

得られた各光量分布データから、遮光範囲の数を閾値等を用いて算出する。遮光範囲の数により、「入力無し」、「単一点入力」、「複数点入力」の入力状態を判定することができる。各センサユニットで検出される遮光範囲が、一つしかない単一点入力の場合には、遮光範囲の端部情報を用いた座標算出方法で座標算出を行ってもよいし、あるいは、遮光範囲の中央を計算して、座標算出を行ってもかまわない。

また、この場合には、虚実判定が不要であることは、言うまでも無い。

複数点入力の場合、入力が各々独立に検出できている遮光範囲が２つのものと、センサユニットに対して入力位置の関係が「食」状態にあるような、１つの場合とが混在することになる。

このような場合に、どの遮光範囲の組み合わせで座標算出を行うかについては、夫々の遮光範囲の数から決定すればよい。

夫々のセンサユニットの複数の検出手段において、すべてが複数の範囲を有するような場合には、どのような組み合わせでも計算可能である。

そのような場合には、あらかじめ優先順位をつけた組み合わせで、虚実含めた座標値を算出し、上記に記したような虚実判定を行って、座標を決定すればよい。

また、一方のセンサユニットにおいて、食状態と複数範囲が検出されたばあいには、複数範囲を優先し、同様に計算可能である。

一方のセンサユニットで、二つの検出手段からの出力が、双方とも食状態であると判断された場合には、皆既食でない側のデータを用いて、上記遮光端部を用いた座標計算を行うようにする。計算された座標値にたいして、上述の虚実判定を行って座標確定する。

皆既食、部分食の状態判定は両側の遮光端で計算した、座標値の比較から行っても良いし、より簡便な方法を用いてもかまわない。

得られた複数の座標値については、このまま座標値を出力しただけでは、受信側の外部端末で、２つの座標値の区別がつかず両者をつないでしまうようなことになりかねない。

そこで、２つの座標値を区別するために、座標の連続性を表す識別子を座標値の出力の際には付加する。

複数の座標値の、その連続性は、各サンプリング毎に前回の座標値との差分を計算して、夫々をその近いものを当てはめることで可能である。

遮光範囲が最初に検出された時には、例えば、検出された順にＩＤ番号（フラグ）を付加する。

図１６のように、２つの座標値Ｐ１（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ）、Ｐ２（Ｘ２ｎ，Ｙ２ｎ）が得られたときに、前回サンプリング時の座標値がＩＤ０：Ｘ１ｎ−１，Ｙ１ｎ−１、ＩＤ１：Ｘ２ｎ−１，Ｙ２ｎ−１であれば、Ｐ１，Ｐ２ともども、夫々に対する差分を計算して、近い方を採用し、Ｐ１をＩＤ０、Ｐ２をＩＤ１とする。このように、座標値の連続性の判定を行い、夫々の座標値に対して、このＩＤを割り振って座標値を出力する。

そして、外部端末側で、このＩＤを参照することで、座標値の連続性を判定し、線で連結する等の描画の処理を行うようにすればよい。

このような座標値の連続性を判定する際に、詳細な座標値を用いなくとも、片側のセンサユニットだけで検出した遮光位置を用いることによって、虚実の判定など無しに、高速に決定することが出来る。

高速に判定できるので、例えば、通常のサンプリング以上のサンプリングを行い、虚実判定の無い、片側のセンサユニットによる座標計算を行い、座標値の連続性をずっと追いかけておき、正規のサンプリングで得られた座標値に対して、その連続性判定の結果を当てはめる。このように通常のサンプリングより高速に行うことで、入力された指示位置の移動距離も小さいので、より正確な判定が可能になる。

＜座標算出処理フローの説明＞
図１７は本発明の実施形態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１７では、センサユニットでのデータ取得から座標算出までの手順を示している。

電源が投入されると、ステップＳ１０１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。その後に、不揮発メモリ等から基準データや補正用の定数等の初期データをそれぞれ読み出し、演算・制御ユニット２のメモリ１３２に格納する。

また、各センサユニット毎に、図６のような、照明無しの時の光量分布データ８１と、初期入力が無いときの光量分布データ８２を、初期データとして取り込み、メモリ１３２に記憶する。

ここまでの処理が、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことはいうまでも無く、この初期設定動作を経て、通常の指示具による座標入力動作状態に移行することになる。

ステップＳ１０２で、座標入力が連続して行われているか否かを示すフラグを初期化（クリア）する。ステップＳ１０３で、各センサユニットの投光部を点灯させ、光量分布データを受光部より取得する。

取得した光量分布データは、先の初期データに対して差分及び比を計算し、ステップＳ１０４で、例えば、閾値を越えるものがあるか否かの判定などによって、遮光範囲の検出を実行する。

ステップＳ１０５で、遮光範囲の検出結果に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０２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。

ステップＳ１０６で、遮光範囲の検出結果に基づいて、センサユニットの各受光部毎の遮光範囲の数を検出する。ステップＳ１０７で、遮光範囲の数の検出結果に基づいて、指示具による入力が複数点入力であるか否かを判定する。複数点入力でない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、つまり、単一点入力である場合、ステップＳ１０８に進み、単一点入力における座標算出を実行する。このときの座標算出は、遮光範囲の端部情報を用いた計算でも良いし、遮光範囲の中央を用いたものでもかまわない。

一方、複数点入力である場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０９に進み、その遮光範囲の数に従って、座標計算に用いるデータをあらかじめ決めておいた優先順位や、テーブルなどを参照して決定する。これらのデータをメモリ１３２に記憶する。

各データを決定したら、ステップＳ１１０で、夫々の遮光範囲の端部データを算出し、その端部データから虚実含めた４座標の算出を行う。

ステップＳ１１１で、虚実判定に用いるセンサユニットを決定する。

この決定は、座標算出にどのデータを用いるかによって、決定すればよく、例えば、皆既、部分食と判定されたような場合には、そちらのユニットを用い、食状態にない場合には、遮光範囲同士の角度条件が大きいほうを採用するなどする。

上記決定されたセンサユニットを用いて、ステップＳ１１２で、虚実判定を実行する。

虚実判定によって、実座標が判定されたら、ステップＳ１１３で、連続入力の有無を判定する。尚、この判定は、連続入力の有無を示すフラグに基づいて実行する。

連続入力がない場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１５に進む。一方、連続入力がある場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４で、それ以前に記憶されている座標値（前回の座標値等）との差分などから、連続性判定を実行する。

連続性判定がなされたら、連続入力フラグをセットし、また、今の座標値を次の連続性判定のためにメモリ１３２に記憶する（Ｓ１１５）。

次に、ステップＳ１１６で、ＩＤ等の付帯情報を座標値に付加する。特に、連続していると判定された座標値には、前回と同じＩＤを付加し、新規に検出された座標値に対しては、未使用のＩＤを付加することになる。また、スイッチ情報などがある場合には、その情報も付加する。

このように、付帯情報を有する座標値を、ステップＳ１１７で、外部端末に出力する。その後、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。

また、上記実施形態では、再帰反射部４に投光し、その反射光をさえぎる遮光範囲を検出する構成であるが、再帰反射部は必須ではなく、座標入力領域の周囲に連続する発光部があっても、同様に本願発明を適用することができる。

あるいは、指示具自体が発光する指示具でも、指示具の太さ方向において均一に発光する構成であれば、同様に本願発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、遮光方式の座標入力装置を例に挙げて説明しているが、遮光方式以外の座標入力方式においても、同様に本願発明を適用することができる。

また、座標入力装置の座標入力有効領域３を、例えば、大画面の表示装置で構成して、指示具の座標値を表示画面上に表示する構成とすれば、複数人による同時入力が可能な、電子ホワイトボードの応用が構成可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の指示具により、複数の座標を同時に入力した場合であっても、高精度で複数の指示具の位置を各々検出することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施形態の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態のセンサユニットの詳細構成を示す図である。 本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の制御信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。 本発明の実施形態のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。 本発明の実施形態の信号読出のタイミングチャートである。 本発明の実施形態の座標入力有効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。 本発明の実施形態の受光部を複数有するセンサユニットにおける座標算出を説明するための図である。 本発明の実施形態の複数の指示具からの入力動作における位置関係及び検出信号の一例を示す図である。 本発明の実施形態の虚実判定を説明するための図である。 本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報（角度）の重なり部分の２等分線と座標値の関係を説明するための図である。 本発明の実施形態の遮光範囲の端部情報による座標算出の詳細を説明するための図である。 本発明の実施形態の座標連続性の判定を説明するための図である。 本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理および虚実判定を示すフローチャートである。 従来技術における虚実判定の例の説明図である。 本発明の実施形態の座標座標算出の為の説明図である。 本発明の実施形態の座標算出時の光量分布の説明図である。 本発明の実施形態のセンサユニットにおける座標算出不可領域の説明図である。 本発明の実施形態の座標算出のための座標と検出手段の位置関係の説明図である。 本発明の実施例の座標入力装置が実行する座標算出のためのフローチャートの例の説明図である。 本発明の実施形態における、遮光範囲重なり時の虚実判定の説明図である。 従来技術における遮光範囲の重なり時の説明図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 演算・制御ユニット
３ 座標入力有効領域
４ 再帰反射部
５ ペン信号受信部

Claims (3)

1. 座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
   前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
   前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
   該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
   前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組から、
   前記指または指示具等が指示した位置座標を算出することを特徴とする座標入力装置。
2. 座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
   前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
   前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
   該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
   前記複数の受光検出手段のうち異なる受光検出手段で得られた角度情報の組から算出される座標値と、
   前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組から算出される座標値とを比較する手段を有し、
   該比較手段の比較結果に基づいて、前記指または指示具等が指示した位置座標を決定することを特徴とする座標入力装置。
3. 座標入力領域上への指や、指示具による入力位置を、検出する座標入力装置であって、
   前記座標入力領域の角部に設けられた複数の受光検出手段と、
   前記複数の受光検出手段各々が一対の受光手段を有し、
   該一対の受光手段によって検出される光量分布の変化から、それぞれに角度情報を検出する角度検出手段と、
   前記複数の受光検出手段のうち異なる受光検出手段で得られた角度情報の組から、
   前記指または指示具等が指示した位置座標を算出し、
   前記複数の受光検出手段のうち、同一の受光検出手段における一対の角度情報の組から、前記位置座標の連続性を判定する判定手段を有することを特徴とする座標入力装置。

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