JP2009026227A - 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 誤動作が起こりえる設置環境の改善、あるいは誤動作解消方法を操作者に示すことで、安定した操作環境を操作者に提供することができる座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】 座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、座標入力有効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、座標入力有効領域に光を投光する投光手段とを備える。そして、投光手段による投光を停止している状態で受光手段から得られる光量分布を示すベースデータと、投光手段による投光を行っている状態で受光手段から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶する。ベースデータとリファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラム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。例えば、特許文献１では、専用の筆記具であるところの指示具の先端部に光発光部を設け、その指示具によるタッチ入力操作により、指示具の光源からの光を放射し、座標入力有効領域の周囲角部に設けられた受光部によりその光を検出する。これによって、筆記具のタッチ入力位置を演算する座標入力装置を提案している。

また、光を用いたものとして、例えば、特許文献２がある。この特許文献２では、座標入力有効領域の外側に再帰性反射シートを設け、座標入力有効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、座標入力有効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する。そして、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３や４等にあるように、再帰反射部材を座標入力有効領域周辺に構成し、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３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４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２乃至４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、特許文献５では、この種の座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、光を照明する照明部からの光を再帰反射シートで反射し、受光部により光量分布を検出してその遮光位置を検出する座標入力装置を開示している。この座標入力装置には、座標検出有効領域内のゴミ、あるいは再帰性反射シートの汚れを検知する検知部を備え、この検知部がごみや汚れを検出すると、入力エラー信号を出力して誤動作を防止する構成が示されている。

また、特許文献６では、座標検出が正常であるか否かを診断する演算部を有し、この演算部は自己診断に使用される基準データを記憶する記憶部を備え、基準データと反射光に基づく自己診断データとを比較することによって自己診断を行う構成も知られている。
特開２００５−０７８４３３号公報 米国特許第４５０７５５７号公報 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特開２０００−３４７７９８号公報 特開２００１−０４３０１９号公報

上述の遮光方式の座標入力装置においては、照明部の照明無しの状態でのベースデータ、照明部で照明有りの状態での初期光量分布に相当するリファレンスデータを取得してメモリに記憶する。そして、遮光位置を検出するための光量分布を取り込み、先に記憶されているベースデータとリファレンスデータの３つのデータより、遮光位置を算出する構成である。ここで、電源投入時にベースデータとリファレンスデータを取得して、これを利用して遮光位置を算出することにより、受光部を構成するＣＣＤ画素の個体間差を吸収する効果や、設置環境の周囲光の影響を排除する効果が得られる。これに加えて、座標入力装置の経年変化による特性変化を吸収する効果や、経年変化による受光部へのゴミの付着による影響を排除する効果が得られる。

しかしながら、電源投入時のベースデータとリファレンスデータ取得後の使用中に、この信号が何らかの影響で変化するようなことが起こると、座標入力装置は誤動作を起こすことになる。例えば、装置の設置環境下の白熱球やスポットライト等の周囲光が含まれる環境で、使用中にその周囲光である光源を消灯あるいは光源の位置を変更すると、電源投入時の環境と異なる状態となる。つまり、電源投入時の環境と、使用中の環境とが異なることになる。そのため、電源投入時に取得したベースデータとリファレンスデータを用いて、使用中で取得する遮光位置を算出するとなると、その検出位置座標に誤差が含まれたり、あるいは誤動作する等の大きな障害が発生することになる。

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る。その目的は、誤動作が起こりえる設置環境の改善、あるいは誤動作解消方法を操作者に示すことで、安定した操作環境を操作者に提供することができる座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラムを提供することにある。

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、
座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、
前記座標入力有効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、
前記座標入力有効領域に光を投光する投光手段と、
前記投光手段による投光を停止している状態で前記受光手段から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光手段による投光を行っている状態で前記受光手段から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶する記憶手段と、
前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。

また、好ましくは、前記判定手段の判定の結果、前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが有効である場合に移行する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に基づいて、前記座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する算出手段を更に備える。

また、好ましくは、前記記憶手段は、前記ベースデータ及び前記リファレンスデータとして、暗環境における第１ベースデータ及び第１リファレンスデータと、当該装置の設置環境における第２ベースデータ及び第２リファレンスデータとを記憶し、
前記判定手段は、前記第１ベースデータ及び前記第１リファレンスデータそれぞれと、前記第２ベースデータ及び前記第２リファレンスデータとを比較することによって、該第２ベースデータ及び該第２リファレンスデータそれぞれの有効性を判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記第１ベースデータと前記第２ベースデータとを比較することによって、前記座標入力有効領域内外のいずれかに前記投光手段とは異なる発光源が存在するか否かを判定し、前記発光源が存在すると判定する場合には、前記第２ベースデータは有効でないと判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記第１ベースデータと前記第２ベースデータとを比較することによって、前記発光源が前記座標入力有効領域外に存在すると判定する場合、更に、その光源方向を判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記第１リファレンスデータと前記第２リファレンスデータとを比較することによって、前記座標入力有効領域内外のいずれかに遮光物体が存在するか否かを判定し、前記遮光物体が存在すると判定する場合には、前記リファレンスデータは有効でないと判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記第１リファレンスデータと前記第２リファレンスデータとを比較することによって、前記遮光物体が前記座標入力有効領域外に存在すると判定する場合、更に、その遮光方向を判定する。

また、好ましくは、前記判定手段の判定の結果、前記ベースデータあるいは前記リファレンスデータが有効でないと判定する場合、その要因を示す表示画面を表示装置に報知する報知手段を更に備える。

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の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光工程と、
前記座標入力有効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工程と、
前記座標入力有効領域に光を投光する投光工程と、
前記投光工程による投光を停止している状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光工程による投光を行っている状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶媒体に記憶する記憶工程と、
前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定工程と
を備える。

上記の目的を達成するための本発明によるコンピュータプログラムは以下の構成を備える。即ち、
座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光工程と、
前記座標入力有効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工程と、
前記座標入力有効領域に光を投光する投光工程と、
前記投光工程による投光を停止している状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光工程による投光を行っている状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶媒体に記憶する記憶工程と、
前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定工程と
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、誤動作が起こりえる設置環境の改善、あるいは誤動作解消方法を操作者に示すことで、安定した操作環境を操作者に提供することができる座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラムを提供できる。

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。

＜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は投光部及び検出部（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再帰的に反射する再帰反射面を有する再帰反射部材であり、座標入力有効領域３の周辺部（周囲３辺）に配置されている。そして、再帰反射部材４は、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、再帰反射部材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。

８は特定の波長のみの光を透過することができる光透過部材であって、不要光の光透過を防止すると共に、再帰反射部材４が直接外観に露出することを防止し、製品外観の一部を構成する。このように構成すると、製品として使われている際に、光透過部材８に堆積する『ほこり』、『ゴミ』の類は、その光透過部材８をユーザが『拭く』等の動作により簡単に除去できる。そのため、再帰反射部材４の光学特性を半永久的に維持することが容易となり、信頼性の高い装置を実現することが可能となる。

再帰反射部材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１０（座標出力先の外部端末に接続される）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に指や指示具５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）。その結果、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部ではその遮光部分の光（再帰反射による反射光）を検出できないので、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５によって入力指示された部分の遮光範囲を検出する。そして、その遮光範囲の情報から、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する遮光位置の方向（指示具角度）をそれぞれ算出する。

そして、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（指示位置）を幾何学的に算出する。この算出した遮光位置に対応する座標値を、表示装置に接続されている表示制御部１１に出力する、あるいは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）を経由して出力する。

表示制御部１１は、得られた座標値に基づき所定の動作（情報の加工）をして、その結果を表示できるように動作する。さらには、作業領域を設定した時の画像を表示するための制御や、検出した座標値を変換するための制御を行うが、外部のコンピュータがこの制御を行うように構成しても良い。

このようにして、指示具５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。

＜センサユニットの詳細説明＞
まず、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の投光部の構成について、図２を用いて説明する。

図２は本発明の実施形態のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。

図２（ａ）は投光部３０を上（座標入力有効領域３の入力面に対し垂直方向）から見た場合を示している。３１は座標検出用の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。

図２（ｂ）は投光部３０を横（座標入力有効領域３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、再帰反射部材４に対して光が投光されるように構成されている。

次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部の構成について、図３を用いて説明する。

図３は本発明の実施形態のセンサユニットの検出部及びセンサユニットの構成例を示す図である。

図３（ａ）では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０を座標入力有効領域３の入力面に対して垂直方向から見た場合を示している。また、図３（ｂ）では、入力面と水平方向からの見たときの、図２（ｂ）の投光部３０と図３（ａ）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。

尚、図３（ａ）中の破線部分２０３は、図３（ｂ）に示される投光部の配置を示すものである。本実施形態の場合、投光部３０と検出部４０を重ねて配置している。また、両者の光軸間の距離Ｌは、投光部３０から再帰反射部材４までの距離に比べて十分に小さな値である。これにより、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を検出部４０で検知することが可能な構成となっている。

検出部４０は、複数の画素（受光素子／光電変換素子）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。

投光部３０からの光は、再帰反射部材４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。

＜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投光部３０の赤外ＬＥＤ３１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）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。

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。

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８３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、指示具の角度算出に用いられる。そして、この算出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。

＜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。

図５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。

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。

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。

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（ａ）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、再帰反射部材４の特性（例えば、再帰反射部材４の入射角による再帰反射特性）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。

図６（ａ）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、再帰反射部材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。

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６（ｂ）のような光量分布が得られる。

この光量分布のＣ部分では、指示具によって再帰反射部材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。

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（ａ）の光量分布と、指示具による入力がある場合の図６（ｂ）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（ａ）の光量分布を初期状態として予めメモリ８２に記憶しておく。次に、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６（ｂ）の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（初期状態で得られたデータを初期データと称する）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演算を行う。

＜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。

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。

つまり、工場等の出荷時に初期データを設定し、その初期データの更新が、逐次行われなければ、例えば、所定の位置の再帰反射面にゴミが付着した場合、その部分での再帰反射効率が低下する。この場合、あたかもその位置（センサユニットから見た方向）で座標入力動作が行われた、即ち、誤検出してしまうという重大な結果を引き起こす。

従って、システムの起動時等に、初期データを記憶することで、再帰反射面が経時的にほこり等で汚れて再帰反射効率が落ちていても、その状態を初期状態として設定しなおすことができる。これにより、誤動作をすることが無くなるという優れた利点が得られるようになる。

無論、光透過部材８あるいは再帰反射部材４上のゴミ等による影響で、光透過部材８を介する再帰反射部材４からの光信号がその付着した部分で全く受け取ることができなくなれば、座標検出不能の事態となる。この場合、何らかの方法で、そのゴミ等を除去しなければならない。また、再帰反射部材４からの光信号が大幅に減っている状態にあっては、Ｓ／Ｎ比の関係で信号の信頼性が低下（例えば、同一地点を指示しているのみ関わらず座標が揺らぐ現象が発生し、座標算出分解能を低下させてしまう）する。従って、このような場合であっても、光透過部材８あるいは再帰反射部材４に付着したゴミ等は除去するのが好ましい。

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、入力のない（遮光部分がない）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。

尚、この値は、検出部４０（ラインＣＣＤ４１）のバイアスのばらつき等を含んだデータでり、図６（ａ）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。

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。

尚、この値は、例えば、図６（ａ）の実線で示されるデータとなる。

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、指示具による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。

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。

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。

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。

Norm_data_a[N] ＝ Norm_data[N] − Ref_data[N] （１）
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。

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と比較するだけである。従って、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、指示具の入力があると判定する。

次に、より高精度に指示具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７を用いて説明する。

図７において、９１０は再帰反射部材４の再帰反射面とする。ここで、α領域が汚れ等により、その反射率が低下していたとする。このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図８（ａ）のように、α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７のように、指示具５が挿入され、ほぼ再帰性反射面９１０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８（ｂ）の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。

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９（ａ）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。

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（図９（ａ）の破線領域）。もちろん、閾値Ｖｔｈａの値をより小さな値に設定することで、ある程度検出可能となるが、ノイズ等の影響を受ける可能性が大きくなり、座標算出性能を劣化させる恐れがある。

そこで、指示具によって遮られる光量は、画素データの変化の比を計算することとすると、α領域及びβ領域とも反射光量は最初の半分（α領域ではレベルＶ１相当、β領域ではレベルＶ２相当）であるので、次式で比を計算することができる。

Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] - Ref_data[N]) （２）
この計算結果を示すと、図９（ｂ）のように、画素データの変化が比であらわされるため、再帰反射部材４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。

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する。そして、この両者の中央を指示具による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具の入力位置を決定することができる。

尚、図９（ｂ）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。その詳細を示すと、図１０のようになる。

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１０を用いて説明する。

図１０は本発明の実施形態の検出結果の詳細を示す図である。

図１０において、指示具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番目の画素であるとする。この場合、両者の画素の中心画素Ｎｐは、
Np = Nr + (Nf-Nr)/2 （３）
と計算することが可能である。但し、この計算では、ラインＣＣＤ４１の画素間隔が出力画素番号の分解能になってしまう。

そこで、より高分解能に検出するために、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。

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とする。この場合、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖは、
Nrv ＝ Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) （４）
Nfv ＝ Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) （５）
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、
Npv = Nrv + (Nfv-Nrv)/2 （６）
で決定される。

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。

＜画素番号から角度情報への変換＞
次に、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（θ）に変換する必要がある。

ここで、画素番号とθとの関係について、図１１を用いて説明する。

図１１は本発明の実施形態の画素番号に対するθ値の関係を示す図である。

この図１１に基づいて、画素番号からθを求めるための近似式を定義すると、
θ＝ｆ（Ｎ） （７）
となり、その近似式（変換式）を用いて画素番号からθへの変換を行うことが可能となる。

本実施形態では、１次近似式を用いて近似できるように、先に説明したセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の検出部４０のレンズ群を構成する。但し、レンズの光学的収差等により、より高次な近似式を用いたほうが、より高精度に角度情報を得ることが可能となる場合がある。

ここで、どのようなレンズ群を採用するかは、製造コストと密接に関連する。特に、レンズ群の製造原価を下げることによって一般的に発生する光学的な歪を、より高次の近似式を用いて補正する場合には、それなりの演算能力（演算速度）を要求される。従って、目的とする製品に要求される座標算出精度を鑑みながら、その両者を適宜設定すれば良い。

＜座標算出方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）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。

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との位置関係について、図１２を用いて説明する。

図１２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１２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ており、その間の距離はＤｓ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（基準方向）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、Ｐｏはセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの法線方向の交点位置である。また、Ｙ軸方向の原点からの距離をＰｏｙと定義する。この時、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、
x = Ds/2 * (tanθR - tanθL) / (1 - (tanθR * tanθL)) （８）
y = Ds/2 * (tanθR + tanθL + (2 * tanθR * tanθL)) /
(1 - (tanθR * tanθL)) + P0y （９）
で計算される。

以上の構成に基づく座標入力装置の座標算出処理について、図１３を用いて説明する。

図１３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。

まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ２０２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。

ステップＳ２０３で、ラインＣＣＤ４１のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ８２に予め記憶されている設定値から設定する。

ステップＳ２０４で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。

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Ｓ２０５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する。これにより、不要電荷の除去を行う。

ステップＳ２０５で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ２０６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Ｓ２０６でＮＯ）、ステップＳ２０５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Ｓ２０６でＹＥＳ）、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７で、ベースデータとして、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。次に、ステップＳ２０８で、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Ｓ２０９で、ベースデータ及びリファレンスデータをメモリ８２に記憶する。

ステップＳ２１０で、ベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）及びリファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の有効性を判定する。尚、この有効性の判定の詳細については、後述する。判定の結果、有効である、つまり、正常（ＯＫ）である場合、通常の座標算出を行うために、ステップＳ２１１以降に進む。この場合、その旨を示すフラグとしてＦｌａｇ＝０を設定する。

一方、有効でない、つまり、異常（ＮＧ）がある場合、所定の処理を実行した後、ステップＳ２０５に戻り、再度、ベースデータ及びリファレンスデータの取込を実行する。この場合、その旨を示すフラグとしてＦｌａｇ＝１を設定する。

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言うまでも無い。この初期設定動作を経て、指示具５による通常の座標入力動作状態に移行することになる。

ステップＳ２１１で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。

ステップＳ２１２で、リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ２１３で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｒに基づいて、指示具５による入力（遮光部分）の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ２１３でＮＯ）、ステップＳ２１１に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ２１３でＹＥＳ）、ステップＳ２１４に進み、画素データの変化の比を、（２）式を用いて計算する。

ステップＳ２１５で、計算された画素データの変化の比に対して、指示具５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う。そして、検出された立ち下がり及び立ち上がりと、（４）、（６）及び（７）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。

ステップＳ２１６で、決定された中心画素番号と近似多項式よりＴａｎθを計算する。ステップＳ２１７で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対するＴａｎθ値から、指示具５の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、（８）及び（９）式を用いて算出する。

そして、ステップＳ２１８で、算出した座標値を外部端末へ出力する。この出力は、ＵＳＢインタフェースやＲＳ２３２Ｃインタフェース等のシリアル通信で送っても良いし、無線ＬＡＮやブルートゥース等の無線通信で送信しても良い。

外部端末では、座標入力装置を制御するデバイスドライバが受信データを解釈して、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を行うことで、表示画面の操作を実現する。

尚、ステップＳ２１８の処理が終了したら、ステップＳ２１１に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、もしくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、上記の処理を繰り返すことになる。

ここで、この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、座標入力装置は１００回／秒の周期で指あるいは指示具５による指示座標を外部機器等に出力することが可能となる。

＜有効性判定の説明＞
ベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）、リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の有効性判定を行うためには、工場に於ける製造時に、例えば、装置周囲の環境光を完全に遮断、即ち、例えば、暗室等の暗環境でデータの取得を行う必要がある。

これを実現する処理について、図１４を用いて説明する。

図１４は本発明の実施形態のベースデータ及びリファレンスデータの取得処理を示すフローチャートである。

ステップＳ３０２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。

ステップＳ３０３で、ラインＣＣＤ４１のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ８２に予め記憶されている設定値から設定する。

ステップＳ３０４で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。

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Ｓ３０５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する。これにより、不要電荷の除去を行う。

ステップＳ３０５で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ３０６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Ｓ３０６でＮＯ）、ステップＳ３０５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Ｓ３０６でＹＥＳ）、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７で、ベースデータとして、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＿ｄａｔａ０［Ｎ］）を取り込む。ここでは、周囲環境光も無い状態で測定されるので、検出される信号はラインＣＣＤ４１に光が全く入射してない状態での出力特性となり、例えば、図１５（ａ）に示すような信号レベルの信号Ｂ０となる。この信号Ｂ０の値は、光電変換素子であるところのラインＣＣＤ４１の個体間差により異なる値となるが、その信号レベルは各画素に渡ってほぼ均一な値となる。

ステップＳ３０８で、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＿ｄａｔａ０［Ｎ］）を取り込む。これは、周囲環境光が全く無い状態で、投光部３０から投光した場合の光量分布に相当するリファレンスデータの取り込みであり、例えば、図１５（ｂ）に示すように、出力レベルＲ０から出力レベルＡ０の範囲の信号となる。

ここで、検出すべき有効画素範囲内で出力レベルが出力レベルＲ０から出力レベルＡ０の範囲で一定とならないのは、様々な要因がある。例えば、この要因には、座標入力有効領域３の形状、大きさによって配置される再帰反射部材４の位置とセンサユニット１の距離がセンサユニット１から見てその角度に応じて異なっていることがある。また、別の要因には、再帰反射部材４に入射する光の入射角に依存する再帰反射部材４の再帰反射効率、あるいは投光部３０の投光分布や検出部（受光部）４０の集光特性がある。

従って、図１５（ｂ）に示されるように、有効画素範囲内では、信号レベルが最も弱くなる部分と、信号レベルが最も大きくなる部分が存在する。そして、信号レベルが最も弱くなる部分で安定した信号検出が行われる様に、信号レベルが最も大きくなる部分で信号が飽和しない範囲で、例えば、投光部３０の発光源である素子に流す電流を増大させることで、良好な検出信号を得ることができるようになる。

ステップ３０９で、取得したベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ０［Ｎ］）及びリファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ０［Ｎ］）をメモリ８２に記憶することで、半永久的に、ベースデータ及びリファレンスデータを保持することができる。尚、このベースデータ及びリファレンスデータは、メモリ８２とは別の不揮発性メモリ上に記憶しても良い。

以上の処理によって、工場出荷時のベースデータ（第１ベースデータ）及びリファレンスデータ（第１リファレンスデータ）を取得して、メモリに記憶することができる。

尚、ここで暗環境とは、装置周囲の光が全く無い状態である環境であることを意味するものとして説明しているが、これに限定されない。例えば、装置周囲の光環境が、装置に対して等方的に光が入射するような環境（スポットライトの様な光源が局所的に入射するような環境で無ければ良い）であれば良い。つまり、等方的であれば、ベースデータの信号レベルＢ０の値は、ラインＣＣＤ４１の個体間差に、その光のエネルギーが加算された形で出力される。この場合、周囲光が全く無い状態で取得したデータと等方的な周囲光の有る状態で取得したデータはオフセットした状態の関係になり、座標算出時にはこのオフセット量を考慮しれば良いからである。

ここで、暗環境で測定されたデータを保持した座標入力装置が、実際に市場で使用される場合を考える。設置環境における周囲光が一様（装置の近くに光源が存在せず、例えば、蛍光灯下のような環境を想定する）であるとする。

この場合、ラインＣＣＤ（光電変換素子）４１は僅かであるが、周囲光の影響を受けることになる。そのため、図１３のステップＳ２０７で検出する第２ベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］（＝Ｂ１（Ｎ））は、工場出荷時の第１ベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ０［Ｎ］（＝Ｂ０（Ｎ））に対し、平行移動（オフセット）したような信号として観測される。そして、その出力されるレベルは、例えば、図１５（ｃ）に示すような信号Ｂ１となる。

一方、図１３のステップＳ２０８で検出する第２リファンレスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］（＝Ｒ１（Ｎ）））は、ベースデータの場合と同様に周囲光の影響を受けることになる。そのため、第２リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］（＝Ｒ１（Ｎ）））は、工場出荷時の第１リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ０［Ｎ］（＝Ｒ０（Ｎ））とは平行移動（オフセット）の関係にある。そして、出力されるレベルは、例えば、図１５（ｄ）に示すような信号Ｒ１となる。

しかしながら、投光部３０による投光が無い状態で検出されるベースデータ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）が、図１５（ｅ）の矢印部分で示すような異常光を検出したと仮定する。ここで、図１に示すように、センサユニット１Ｌとセンサユニット１Ｒは、座標入力有効領域３の角部に設けられている。そして、センサユニット１Ｌとセンサユニット１Ｒの両者の検出信号が、図１５（ｅ）のような異常光を検出したとすると、その異常光は座標入力有効領域３の領域内で、その異常光（投光部３０以外）の発光源が存在して発光したものと判断できる。

具体的には、電源投入時のデータ取得時に、操作者が、発光部を有する指示具を座標入力有効領域３内で操作をして指示具を発光させ、その光を検出したものと想定される。この様な場合には、取得する初期データの値には誤差が含まれ、以後の座標算出に大きな影響を及ぼす結果となる。従って、この異常な状態を操作者に報知し、正しい初期データが取得できるように構成しなければならない。

また、異常光の発光源位置によって、センサユニット１Ｌとセンサユニット１Ｒで検出される異常光の位置（ＣＣＤの画素番号＝角度情報）は異なる。そのため、センサユニット１Ｌとセンサユニット１Ｒで各々得られる角度情報から発光源の概略位置を特定することも可能であり、その位置を報知することで、操作者のトラブル回避をより容易にさせることが可能となる。

一方、センサユニット１Ｌとセンサユニット１Ｒのいずれか一方で、図１５（ｅ）に示す異常光を検出した場合、その異常光は座標入力有効領域外の領域から入射されているものと判断できる。

つまり、一方のセンサユニットで異常光を検出し、他方のセンサユニットで異常光を検出しないということは、前者の測定視野内に光源があって、他方の測定視野内に光源が無いということと等価であるからである。従って、異常光が座標入力有効領域３の領域内か領域外（座標入力有効領域内外のいずれか）から発生しているかを判断できる。さらには、異常光を検出したセンサユニットで検出される異常光の角度情報より、その異常光の光源方向を操作者に報知することが可能となる。

この時、異常光の光源としては、白熱電球、或いはスポットライト、太陽光の類が想定され、操作者に報知した方向にある光源を操作者が消灯、あるいは遮光するように指示、報知することで、トラブル回避を容易に操作者が行うことができるようになる。

次に、投光部３０による投光が有る状態のリファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）が、図１５（ｆ）の矢印部分で示すような光を検出できない状態を検出したと仮定する。この状態は、センサユニット１からみて異常が発生した方向に光を遮る物体（遮光物体）の存在を示している。

この場合、初期データの取得が完了し、図１３のステップＳ２０２〜ステップＳ２０８における高精度な角度算出、位置座標算出はできないが、異常が発生した画素番号より概略の角度算出は可能である。また、仮に、両者のセンサユニットで異常が検出されるなら、光を遮る遮光物体の概略位置を算出することが可能である。その場合には、その位置に遮光物体が存在することを報知して、操作者によるトラブル解消を容易に行えるようにする。

一方で、この異常がどちらか一方のセンサユニットのみで検出されたと仮定する。その場合、遮光物体が存在する位置は、座標入力有効領域３外であって、異常が検出されたセンサユニットに対向するＹ軸に平行な光透過部材８近傍の位置に限られる。なぜならば、異常が検出されたセンサユニットに対向するＸ軸に平行な光透過部材８近傍の位置に遮光物体が存在すれば、その位置は両者のセンサユニット１の測定視野内にあるからである。また、一方で、異常が検出できれば、他方でも必ず異常が検出でき、その概略位置を算出することができるからである。

従って、片方のみのセンサユニットで遮光影が検出された場合には、そのセンサユニットによって導出される方向と、座標入力有効領域３外の光透過部材８近傍であると言う条件から、遮光物体の概略位置を検出、その情報を操作者に報知することが可能となる。

以下、上述の異常状態を報知するための異常報知処理を含む有効性判定処理（図１３のステップＳ２１０）の詳細について、図１６を用いて説明する。

図１６は本発明の実施形態の有効性判定処理の詳細を示すフローチャートである。

この処理を実行するにあたり、図１４のフローチャートに従って、工場出荷時等の初期データＢ０（Ｎ）、Ｒ０（Ｎ）がメモリ８２の第１記憶領域に記憶されているとする。また、図１３のフローチャートのステップＳ２０２〜ステップＳ２０９に従って、設置環境下で電源投入時の初期データＢ１（Ｎ）、Ｒ１（Ｎ）の取得が完了し、そのデータがメモリ８２の第２記憶領域に記憶されているものとする。

まず、ステップＳ１０２で、工場出荷時初期データＢ０（Ｎ）と電源投入時（或いはシステムリセット時）初期データＢ１（Ｎ）を比較する。ステップＳ１０３で、比較結果に基づいて、図１５（ｃ）で説明したような両データがオフセット状態にあるか否かを判定する。オフセット状態にある場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）は正常と判定し、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに正常であることを示す０（Ｆｌａｇ＝０）を設定し、ステップＳ１０４に進む。一方、オフセット状態にない場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）は異常（異常光が存在する）と判定し、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７で、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに異常であることを示す１（Ｆｌａｇ＝１）を設定する。ステップＳ１０８で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの両者の検出信号を比較することで、異常光が座標入力有効領域内に有るか否かを判定する。異常光が座標入力有効領域内にある場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９で、表示装置にその異常光の位置（光源位置）を報知するための表示画面を表示する（例えば、図１７（ａ））。この表示装置には、例えば、座標入力装置に重ねて配置した表示装置１０、あるいは座標入力装置に接続されているパーソナルコンピュータの表示装置がある。

一方、座標入力有効領域外に異常光がある場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０で、表示装置にその異常光の方向（光源方向）を示す表示画面を表示する（例えば、図１７（ｂ））。

そして、ステップＳ１１１で、表示した表示画面に基づく対処が完了したか否かを判定する。完了した場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに正常であることを示す０（Ｆｌａｇ＝０）を設定し、処理を終了する。一方、完了していない場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、完了するまで待機する。

ここでの対処とは、例えば、表示画面の表示内容に基づいて、操作者がその異常光の原因を取り除くことであり、対処が完了した後、操作者によって表示画面上のＯＫボタン５０が操作された場合に、対処が完了と判定する。

一方、オフセット状態にない場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１０４で、工場出荷時初期データＲ０（Ｎ）と電源投入時初期データＲ１（Ｎ）を比較する。ステップＳ１０５で、比較結果に基づいて、図１５（ｄ）で説明したような両データがオフセット状態にあるか否かを判定する。オフセット状態にある場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）は正常と判定し、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに正常であることを示す０（Ｆｌａｇ＝０）を設定し、処理を終了する。一方、オフセット状態にない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）は異常（遮光物体が存在する）と判定し、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１１２で、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに異常であることを示す１（Ｆｌａｇ＝１）を設定する。ステップＳ１１３で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの両者の検出信号を比較することで、遮光物体が座標入力有効領域内に有るか否かを判定する。

尚、ここでの判定方法は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒのいずれか一方のセンサユニットの出力に異常がある場合に、座標入力有効領域外に遮光物体があると判定する。一方、両方のセンサユニットの出力に異常がある場合に、その出力より位置情報を算出し、その位置情報と座標入力有効領域の位置関係から、座標入力有効領域内外に遮光物体があるか否かを判定する。

座標入力有効領域内に遮光物体がある場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４で、表示装置にその遮光物体の位置（遮光位置）を報知するための表示画面を表示する（例えば、図１７（ｃ））。

一方、座標入力有効領域外に遮光物体がある場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５で、表示装置にその遮光物体の方向（遮光方向）を示す表示画面を表示する（例えば、図１７（ｄ））。ここで、座標入力有効領域外に遮光物体がある場合には、例えば、再帰反射部材４を保護するための光透過部材８の表面にゴミが付着、堆積している場合が想定される。

そして、ステップＳ１１６で、表示した表示画面に基づく対処が完了したか否かを判定する。完了した場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）の状態を示すＦｌａｇに正常であることを示す０（Ｆｌａｇ＝０）を設定し、処理を終了する。一方、完了していない場合（ステップＳ１１６でＮＯ）、完了するまで待機する。

ここでの対処とは、例えば、表示画面の表示内容に基づいて、操作者がその遮光物体の原因を取り除くことであり、対処が完了した後、操作者によって表示画面上のＯＫボタン５０が操作された場合に、対処が完了と判定する。

以上の処理によって、図２のステップＳ２１０では、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）、Ｒ１（Ｎ）それぞれに対して、Ｆｌａｇ＝０あるいはＦｌａｇ＝１が得られることになる。これにより、電源投入時初期データＢ１（Ｎ）、Ｒ１（Ｎ）の異常の有無を判定でき、Ｆｌａｇ＝１の場合には、異常の原因を取り除いた後、ステップＳ２０５に戻り、再度、初期データＢ１（Ｎ）、Ｒ１（Ｎ）を取得することになる。

従って、異常が検出されている状態にあっては、その状態を判定して原因を操作者に報知し、改善を促してから再度、判定を実施する。そして、異常がないことを確認した上で、ステップＳ２１１〜ステップＳ２１８の処理に遷移するので、高精度で信頼性の高い座標位置を算出することが可能となる。

また、図１６（ｅ）に示す信号Ｂ１（Ｎ）の異常光のレベルが小さく、投光部３０による信号Ｒ１（Ｎ）が飽和すること無ければ、以下の条件を満たせば、高精度の座標算出が可能である。

つまり、その異常光が白熱球やスポットライトであれば、使用中にその光源の状態を変化させなければ良い。しかしながら、使用中にそれらを消灯すれば、座標入力装置は誤動作することになり、使用することができなくなる。従って、予めそのような状態が起こらないように、設置環境を操作者に設定できるように構成し、信頼性の高い環境を提供できるようにすることが可能である。

また、その異常光が太陽光である場合には、時間の経過と共に太陽の位置が変わるので、これも誤動作の原因となる。従って、操作開始時には、そのような環境を事前に排除できるのが好ましい。

このように、操作者は、座標入力動作を行うにあたり、その誤動作の要因を容易に排除することができる。

また、別の実施形態として、使用中に障害となる光源が点灯された場合について考えてみる。

本願発明の遮光方式の座標入力装置は、光を遮ることによってその遮光位置を算出する構成である。ここで、図１３のステップＳ２１１〜ステップＳ２１８の処理における座標サンプリング時において、ステップＳ２１１の通常取込動作で得られるデータに着目してみる。

使用中に障害となるスポットライトを点灯した場合、得られる信号は、図１８（ａ）のような信号となり、スポットライト光が入射する部分（図中矢印部分）でその光量が増大する。従って、このデータと初期データＲ１を比較すれば、光量が増大した部分を検出でき、仮に、投光部３０による投光がない状態のベースデータを取得すれば、図１８（ｂ）のような信号が得られるはずである（図１５（ｅ）と同等の信号）。

従って、通常の座標サンプリング時において得られる信号が、電源投入時初期データＲ１（Ｎ）に比べて、局所的に増大するような場合は、その状態を検出することができる。そして、図１８（ｃ）に示す表示画面を表示装置に表示することで、異常を報知して、操作者に作業の中断を促し、その原因となるスポットライトの消灯を促すように構成することができる。

以上説明した本願発明の座標入力装置は表示装置と重ねて配置することによって、例えば、操作者の操作によって座標が入力されると、その軌跡を表示装置に表示することができる。これにより、操作者に対して、あたかもホワイトボードにマーカーで文字や図形を描いた様な環境を提供することができる。即ち、座標入力装置が検出して出力した座標を、例えば、表示装置の表示制御を行っているパーソナルコンピュータが受け取り、その座標位置に点を表示するように構成すればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、投光部の投光が無い状態及び有る状態でのそれぞれの光量分布と、実際に装置が設置されて電源を投入した時（或いは装置のリセット時）の投光部の投光が無い状態及び有る状態それぞれの光量分布とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、設置環境による異常光の有無、或いはその方向、位置、もしくは障害物（遮光物体）の有無、或いはその位置等の異常状態を検出できる。

これにより、その異常状態を、例えば、パーソナルコンピュータに出力することによって、パーソナルコンピュータはその情報に基づき、操作者が理解しやすい表示形態（例えば、図１７参照）の表示画面で異常を操作者に報知することができる。これにより、操作者がその異常状態を容易に排除することを促すことができる。

また、この報知方法は、これに限定されるのものでなく、外乱不要光、もしくは障害物が検知された場合には、その状態を示す発光ＬＥＤ等のインジケータを座標入力装置に構成しても良い。

このように、本実施形態では、異常外乱光の有無、またその光源位置を報知する、あるいは異常遮光物体の有無、またはその位置を報知することで、誤動作が発生する原因を操作者に報知することできる。これにより、操作者が容易にその設置環境の改善や、障害物の除去を行えることができ、操作者は、使用中、安定した操作環境で、信頼性の高い座標入力を行うことができる。

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る。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する。そして、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、光ディスクがある。また、更に、記録媒体としては、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する。そして、その接続先の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る。そして、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。また、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。

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る。その後、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。

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投光部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態のセンサユニットの検出部及びセンサユニットの構成例を示す図である。 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によって得られる光量分布の一例を示す図である。 本発明の実施形態の入力例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。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態の検出結果の詳細を示す図である。 本発明の実施形態の画素番号に対するθ値の関係を示す図である。 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。 本発明の実施形態のベースデータ及びリファレンスデータの取得処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の初期データと異常信号を説明するための図である。 本発明の実施形態の有効性判定処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の異常状態を報知するための報知画面例を示す図である。 本発明の実施形態の異常状態の検出方法及び、それを報知するため報知画面例を示す図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 制御・演算ユニット
３ 座標入力有効領域
４ 再帰反射部材
５ 指示具
８ 光透過部材
１０ 表示装置
１１ 表示制御部

Claims (10)

1. 座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置であって、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、
   前記座標入力有効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、
   前記座標入力有効領域に光を投光する投光手段と、
   前記投光手段による投光を停止している状態で前記受光手段から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光手段による投光を行っている状態で前記受光手段から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶する記憶手段と、
   前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 前記判定手段の判定の結果、前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが有効である場合に移行する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に基づいて、前記座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する算出手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記記憶手段は、前記ベースデータ及び前記リファレンスデータとして、暗環境における第１ベースデータ及び第１リファレンスデータと、当該装置の設置環境における第２ベースデータ及び第２リファレンスデータとを記憶し、
   前記判定手段は、前記第１ベースデータ及び前記第１リファレンスデータそれぞれと、前記第２ベースデータ及び前記第２リファレンスデータとを比較することによって、該第２ベースデータ及び該第２リファレンスデータそれぞれの有効性を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
4. 前記判定手段は、前記第１ベースデータと前記第２ベースデータとを比較することによって、前記座標入力有効領域内外のいずれかに前記投光手段とは異なる発光源が存在するか否かを判定し、前記発光源が存在すると判定する場合には、前記第２ベースデータは有効でないと判定する
   ことを請求項３に記載の座標入力装置。
5. 前記判定手段は、前記第１ベースデータと前記第２ベースデータとを比較することによって、前記発光源が前記座標入力有効領域外に存在すると判定する場合、更に、その光源方向を判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
6. 前記判定手段は、前記第１リファレンスデータと前記第２リファレンスデータとを比較することによって、前記座標入力有効領域内外のいずれかに遮光物体が存在するか否かを判定し、前記遮光物体が存在すると判定する場合には、前記リファレンスデータは有効でないと判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の座標入力装置。
7. 前記判定手段は、前記第１リファレンスデータと前記第２リファレンスデータとを比較することによって、前記遮光物体が前記座標入力有効領域外に存在すると判定する場合、更に、その遮光方向を判定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
8. 前記判定手段の判定の結果、前記ベースデータあるいは前記リファレンスデータが有効でないと判定する場合、その要因を示す表示画面を表示装置に報知する報知手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
9. 座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置の制御方法であって、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光工程と、
   前記座標入力有効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工程と、
   前記座標入力有効領域に光を投光する投光工程と、
   前記投光工程による投光を停止している状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光工程による投光を行っている状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶媒体に記憶する記憶工程と、
   前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定工程と
   を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。
10. 座標入力有効領域上の指示位置の座標値を算出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
    前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光工程と、
    前記座標入力有効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工程と、
    前記座標入力有効領域に光を投光する投光工程と、
    前記投光工程による投光を停止している状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すベースデータと、前記投光工程による投光を行っている状態で前記受光工程から得られる光量分布を示すリファレンスデータとを記憶媒体に記憶する記憶工程と、
    前記ベースデータと前記リファレンスデータそれぞれが示す光量分布に基づいて、それぞれのデータの有効性を判定する判定工程と
    をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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