JP2015127888A - 座標入力装置及びその製造方法、制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 座標入力装置の構成部品の取り付け誤差を吸収して、精度良く座標入力を行う。【解決手段】 受光部に入射する到来光の角度を到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、基準方向に対応する受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報を記憶する第１の記憶部を備えるセンサユニットから、第１の基準角度情報を読み出す。センサユニットを当該座標入力装置に組み込んだ際の座標入力装置の基準方向に対応する受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を記憶する第２の記憶部を備える、センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御部から、第２の基準角度情報を読み出す。サンプリング状態でセンサユニットによって検出される角度情報と、第１の基準角度情報、及び第２の基準角度情報を用いて、角度情報に対応する指示位置の座標を算出する。【選択図】図１３

Description

本発明は、座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力技術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、文字や図形等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、各種方式の座標入力装置（タッチパネルやデジタイザ）が提案、または製品化されている。例えば、特殊な器具等を用いずに、指での操作が可能なタッチパネル装置は、携帯電話に代表される様に、直感的操作が可能なため、近年広く普及している。

座標入力方式としては、例えば、特許文献１のように、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角度検出センサを設けた方式が知られている。角度検出センサは、光を再帰性反射シートに向かって投光する投光部と、再帰性反射シートで再帰反射された光を受光する受光部とを有する。座標入力有効領域内において、指等の光を遮蔽する物体で光路を遮ると、角度検出センサは遮られた方向（角度）を検出して、その光路が遮られた位置を決定する。

また、特許文献２には、座標入力有効領域の周辺に配置する角度検出センサの取り付けずれを補正するために、位置合わせ用のマークを備え、その検出位置を基準として取り付けずれを補正する構成が開示されている。

また、特許文献３には、座標入力有効領域の周辺に角度検出センサを取り付ける場合の位置ずれを補正するために、ＰＤＰの表示光を用いて、位置合わせを行う構成が開示されている。さらには、特許文献４には、取り付け角度の誤差を測定するために、互いの角度検出センサの発光位置を検出することで、ずれ角度を算出する構成が開示されている。

以上は、角度検出センサの取り付けのずれに着目した技術であるが、角度検出センサを構成する光学系の構成ばらつき（固体間差）も、位置算出性能の劣化要因となる。特許文献５には、角度へ変換する変換式に係る補正係数群としての角度補正情報と座標入力有効領域の中心点の入力に対応する画素を示す基準情報とを記憶する記憶部が開示されている。

米国特許第４５０７５５７号明細書 特開２０００−２２２１１１号公報 特開２００１−６７１７６号公報 特開２００１−０８４０９３号公報 特開２００５−１０８１０６号公報

しかしながら、特許文献２乃至４の座標入力装置は、取付ずれ角度を補正するために、基準マークを精度良く設けたり、他の角度検出センサの発光を検出する構成が必要不可欠であり、コスト増を避けられない。

その一方で、特許文献５の受光部は、座標入力装置本体に対して着脱可能に構成されるものの、受光部を取り付ける座標入力装置本体側の取付面の固体間差については、特許文献２乃至４と同等の基準方向を定める工程を必須としている。

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、座標入力装置の構成部品の取り付け誤差を吸収して、精度良く座標入力を行う座標入力技術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、
座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力装置であって、
複数の画素から構成される受光部と、前記受光部に入射する到来光の角度を前記到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、基準方向に対応する前記受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報を記憶する第１の記憶部とを備えるセンサユニットと、
前記センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御手段であって、前記センサユニットを当該座標入力装置に組み込んだ際の前記座標入力装置の基準方向に対応する前記受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を記憶する第２の記憶部を備える制御手段とを備え、
前記制御手段は、サンプリング状態で前記センサユニットによって検出される角度情報、前記角度変換情報、前記第１の基準角度情報、及び前記第２の基準角度情報を用いて、前記角度情報に対応する指示位置の座標を算出する。

本発明によれば、座標入力装置の構成部品の取り付け誤差を吸収して、精度良く座標入力を行う座標入力技術を提供できる。

実施形態１の光学式の座標入力装置の概略構成を示す図である。 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。 実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。 実施形態１の制御・演算ユニットの構成を示すブロック図である。 実施形態１の制御信号のタイミングチャートを示すブロック図である。 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。 実施形態１の入力例を説明するための図である。 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。 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の比を説明するための図である。 実施形態１の受光部の光学系を説明するための図である。 実施形態１の角度変換式ｆの導出を説明するための図である。 実施形態１の初期化工程及び遮光画素算出工程を示すフローチャートである。 実施形態１のセンサユニット組立工程及び基準方向設定工程を示すフローチャートである。 実施形態１の座標入力装置の座標系を説明するための図である。 実施形態１の座標算出処理を示すフローチャートである。 実施形態２の実行する処理を示すフローチャートである。 実施形態３を説明する斜視図である。 実施形態３を説明する斜視図である。 実施形態３を説明する斜視図である。

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。

＜実施形態１＞
図１は実施形態１の光学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、投光部及び受光部（図２及び図３）を有するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが、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（角部）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（両者を総称する場合は、センサユニット１とも表記する）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。このように、実施形態１では、少なくとも２個のセンサユニットが座標入力有効領域３の周辺部に設けられている。

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、ある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パネル等の表示装置（座標出力先の外部端末に接続される）の表示領域と略一致するように、表示装置と重ねて配置することで、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。また、プロジェクタの投影画面領域を、座標入力有効領域３と略一致するように投影することで、同様の操作性を実現することが可能となる。

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、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ホストコンピュータ等の外部端末にインタフェース（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等）を経由して出力する。

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＞
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２（ａ）は投光部３０を上（座標入力有効領域３の座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。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。３３は接着層であり、赤外ＬＥＤ３１の光を効率良く投光レンズ３２のレンズ面から投光できるように構成されている。

一方、図２（ｂ）は投光部３０を横（座標入力有効領域３の座標入力面に対し水平方向）から見た側面図である。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る。従って、投光された主な光は、再帰反射部材４に対して光が投光できるように構成されている。

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

図３は実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。

図３（ａ）は受光部４０を正面方向（座標入力有効領域３の座標入力面に対して垂直方向）から見た図である。また、図３（ｂ）はその側面図である。尚、図３（ａ）中の破線部分は、図３（ｂ）に示されるセンサユニット１の投光部３０の配置を示すものである。実施形態１の場合、投光部３０と受光部４０を重ねて配置しており、その距離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となっている。従って、距離Ｌを有していても再帰反射部材４からの再帰反射光を受光部４０で検知することが可能な構成となっている。

また、図３（ｂ）において、受光部４０は、受光素子であるところのラインＣＣＤ４１、及び集光光学系としての受光レンズ４２、及び入射光の入射方向を概略制限する絞り４３、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４４を有する。

図３（ａ）において、略９０°方向に投光された投光部３０の光は、再帰反射部材４によって再帰反射され、赤外フィルタ４４、絞り４３を抜けて、受光レンズ４２によって、光の入射角に応じてラインＣＣＤ４１の画素上に結像する。従って、ラインＣＣＤ４１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ＣＣＤ４１を構成する複数の画素の各画素の画素番号は角度情報を示すことになる。ここで、受光部４０の受光レンズ４２は、ｆ−θ特性を有する。この様に構成することで、式（１）で示す角度変換式ｆを用いて、ラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎから角度情報θを算出することが可能となる
θ＝ｆ（N） （１）
この式（１）で示す角度変換式ｆの導出方法等についっては、その詳細を別途、後述する。

尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）には、図２の投光部３０も併せて記載している。図から理解できるように、投光部３０の投光位置と受光部４０の視野絞り４３の位置が、正面方向から見て略一致するように、両者を重ねて配置している。両者を重ねることで生じる両者間の距離Ｌ（図３（ｂ）参照）は、投光部３０から再帰反射部材４までの距離に比べ十分に小さく、この距離Ｌが存在していても、再帰反射光を十分な強度で受光することができる。

＜制御・演算ユニット２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４０内のラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの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は実施形態１の制御・演算ユニット２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、ラインＣＣＤ４１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それぞれの受光部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、第２の記憶部８２に記憶され、指示具の角度算出に用いられる。また、各々のセンサユニット１Ｌ、及び１Ｒはそれぞれ、後述する角度算出に必要なパラメータを記憶する第１の記憶部８５Ｌ及び８５Ｒ（総称する場合は、第１の記憶部８５と表記する）を有し、第２の記憶部８２に記憶されているパラメータと合わせて、角度算出のために使われる。

そして、これらのパラメータは、電源投入時、あるいはシステムのリセット時に、第１の記憶部８５及び第２の記憶部８２から、制御部である制御・演算ユニット２に読み込まれるように構成される。そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの出力信号であるデジタル値と、角度補正情報となるパラメータを使用して得られる角度θから、指示位置の座標値が算出される。その結果は、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。

また、第２の記憶部８２には、後述するフローチャートで示す処理を含む、座標入力装置の各種動作を実行するためのプログラムを記憶していて、演算制御回路８３がこれを読み出し実行することで、各種処理を実現することができる。

また、第１の記憶部８５Ｌ及び８５Ｒ、第２の記憶部８２は、例えば、不揮発性メモリで構成される。

＜光量分布検出の説明＞
図５は実施形態１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。そして、略同一期間の間、センサユニット１ＬのラインＣＣＤ４１のシャッタが解放され、再帰反射部材４で再帰反射したセンサユニット１Ｌの投光部３０が投光した光を蓄積する。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。同様に、略同一期間の間、センサユニット１ＲのラインＣＣＤ４１のシャッタが解放され、再帰反射部材４で再帰反射したセンサユニット１Ｒの投光部３０が投光した光を蓄積する。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の双方の受光部４０（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の特性や投光部３０の特性、座標入力有効領域３の大きさやアスペクト比によって、光量分布の形態は異なる。更には、使用中に装置の設置環境にかかわる環境光（例えば、太陽光や照明光等）の変化や、光学系に付着したごみ等による影響、つまり、経時的、経年的な要因も関与する。

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はレベル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。また、ラインＣＣＤ４１は、光強度に応じて電荷に変換することができるが、その光強度の範囲は特定の範囲に限定される。その特定の範囲をラインＣＣＤ４１のダイナミックレンジとすれば、その範囲外の強い光を受光すると、その出力は誤差を含むことになる。従って、受光部４０が出力する検出信号（図６（ａ））は、そのダイナミックレンジの範囲内としなければならない。このように、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、実施形態１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に対する指示具の方向（角度θ）を算出する。

具体的には、図６（ａ）の光量分布を初期状態（初期状態で得られたデータを初期データと称する）として予め第２の記憶部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、経年変化、あるいは設置環境における周囲環境の経時変化等の要因で一定とはならないため、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第２の記憶部８２に記憶する。

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、あるいはシステムのリセット時、あるいは入力操作が行われていない（遮光部分がない）状態を装置自身が判断して、初期状態の光量分布を取得する。具体的には、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、受光部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をベースデータＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］として第２の記憶部８２に記憶する。

尚、この値は、受光部４０（ラインＣＣＤ４１）のバイアスのばらつき等を含んだデータであり、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、受光部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をリファレンスデータＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］として第２の記憶部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。

以上で、初期化を終了して、通常のサンプリング状態へと遷移する。

通常のサンプリング状態とは、投光部３０からの投光を行っている状態で、受光部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をサンプリング値とするものであって、その値をサンプリングデータＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］とする。そして、第２の記憶部８２に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とこのサンプリングデータＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］を用いて、演算が開始される。

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の各々の画素毎において、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] （２）
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画素数を超えて連続して検出された場合に、指示部の入力があると判定する。

次に、より高精度に指示部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〜図９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、式（２）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]) （３）
このように、図７におけるα領域、及びβ領域とも反射光量は最初の半分となっているので、変化の比Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］は、図９（ｂ）の実線のような画素データの変化の比となって、閾値Ｖｔｈｒを使って、遮光範囲を正確に特定することが可能となる。言い換えると、ラインＣＣＤ４１の画素毎の出力レベルが異なっていても、その変化を比で計算することによって、単純な閾値との比較で、遮光範囲を精度よく算出することが可能となる。

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。

ここで、閾値Ｖｔｈａを用いる画素データＮｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］による比較は、遮光部位が存在するか否かを判定するためだけに使用されている。その一方で、閾値Ｖｔｈｒを用いた変化の比Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］による比較は、遮光部位の中心方向を高精度で検出するために使用される。

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、立ち下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。この部分を拡大すると、図９（ｃ）のような信号波形になっている。

図９（ｃ）は、画素番号Ｎｒ−１の出力レベルＬｒ−１と画素番号Ｎｒの出力信号レベルＬｒで閾値Ｖｔｈｒを超え、画素番号Ｎｆ−１の出力信号レベルＬｆ−１と画素番号Ｎｆの出力信号レベルＬｆで閾値Ｖｔｈｒより低くなることを示している。そこで、これらの画素番号と各々の画素番号の出力レベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒと同等のレベルとなる仮想画素番号Ｎｒ０、Ｎｆ０を算出する。

Nr0 ＝ Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) （４）
Nf0 ＝ Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) （５）
次に、これらの仮想画素番号Ｎｒ０、Ｎｆ０に対し、その中心の仮想画素番号Ｎｐｖ（図９（ｃ）参照）を算出して、式（１）を用いて角度情報に変換する。このように構成することで、ラインＣＣＤ４１の有効画素数と視野範囲で決まる角度検出分解能（例えば、視野範囲９０°、有効画素数１０００画素とすれば、角度検出分解能は０.０９°）よりもより高分解能で、角度を算出できるようになる。

＜角度変換式ｆの導出と角度補正＞
受光部４０は、図３で説明したとおり、ラインＣＣＤ４１、受光レンズ４２を有する。投光部３０で略９０°の範囲で、座標入力有効領域３に沿って投光した光が再帰反射部材４で再帰反射され、その光を受光レンズ４２は、ラインＣＣＤ４１の光電変換部に結像する。従って、略９０°の範囲から戻ってくる光を、ラインＣＣＤ４１のライン状に配置された光電変換部に結像するためには、高精度の位置決め精度が要求され、その位置決めには調整作業が発生するのが通例である。

図１０はその調整について説明する図である。同図において、ｘ軸はラインＣＣＤ４１の受光面の法線方向であって、受光部４０の光軸中心である。また、ｚ軸はｘ軸に垂直であって、座標入力面の法線方向と一致し、ｙ軸はラインＣＣＤ４１の光電変換部４６がライン状に並んだ方向と一致しているものとする。図１０（ａ）において、再帰反射部材４で再帰反射してきた光の光束４５は、受光レンズ４２を通過することで、ライン状に光電変換素子（画素）が配置された光電変換部４６に集光されることを示している。

このように、光をライン状に配列された光電変換素子（画素）に集光するためには、位置調整による組み付けを行う。実施形態１にあっては、ライン状に配置された画素に入射させるために、ｚ軸方向の位置調整とｘ軸周りの回転調整を行う。更には、光学系のピント調整を行うために、ｘ軸方向の位置調整とｚ軸周りの回転調整を行って、受光部４０を組み立てる。実施形態１では、ｙ軸方向の位置調整とｙ軸周りの回転調整を行っていないが、後述する角度変換式ｆを導出することで、Ｙ軸方向のずれはキャンセルされるので、その調整は不要となっている。また、ｙ軸周りの回転調整は、メカ的な位置決め精度の程度で組み付けても、その影響は軽微であり、無視している。

図１０（ｂ）において、ｘ軸方向が光軸中心であって、ｘ軸方向から入射した光は、光電変換部４６のＰ５０の位置のｎ（０）番目の画素に結像していることが示される。同様に、−４５°の方向からの到来光は、Ｐ４８の位置のｎ（−４５）番目の画素に、＋４５°の方向からの到来光は、Ｐ４９の位置のｎ（＋４５）番目の画素に入射している。つまり、受光部４０の視野範囲（図１０（ｂ）の場合は±４５°の範囲）において、到来方向の光が、どの画素番号に入射しているかを計測することによって、角度変換式ｆを導出することが可能となる。ここでは、光軸方向、及び視野範囲の最外角方向の３点で、角度変換式ｆを導出しているが、これに限るものではない。例えば、到来方向をより細分化して、その各々で入射する画素番号を計測することで、レンズひずみ等を吸収できる程度の高精度な角度変換式ｆの算出が可能となる。

これらの角度変換式ｆの導出、あるいは光軸上の基準方向に対する画素番号（図１０（ｂ）のＰ５０の位置に相当する画素番号）の決定は、製造工場において、高精度な第１の冶工具を使って設定される。投光部３０、受光部４０、及びセンサ基板を有するセンサユニット１は、取り付け部を介して、第１の冶工具に精度よく装着されるので、基準方向の画素番号は信頼性の高い数値となっている。

実施形態１の座標入力装置は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサ基板に設けられた第１の記憶部８５Ｌ及び８５Ｒに、この第１の冶工具上で計測された角度変換式ｆの係数群、及び基準方向に対するラインＣＣＤ４１の画素番号を記憶できるように構成している。

さて、このように調整、組み立てられたセンサユニット１Ｌ及び１Ｒを座標入力装置本体に組み込むことを考える。第１の冶工具に取り付けた取り付け部をそのまま介して、座標入力装置本体にセンサユニット１Ｌ及び１Ｒを組み付けた場合、座標入力装置本体側のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの装着面には、部品公差によって、個体間差が発生する。

図１において、センサユニット１Ｌを本体筺体に組み込んだ場合の基準方向が５つであるとすると、部品公差もなく、正確に取り付けられているものとすれば、５方向から入射する光は、第１の冶工具の場合と同様に、ｎ（０）番目の画素に結像するはずである。しかしながら、通常は、部品公差が存在していて、本体筺体に取り付けた状態の５つの基準方向から入射する光が結像する位置がｎ’（０）番目の画素と計測されるのが通例である。実施形態１では、この計測を製造工場の第２の冶工具を使って高精度に行う。そして、高精度に計測される画素番号ｎ（０）、及び画素番号ｎ’（０）、もしくはその両者の差分値を、本体筺体に組みつけられた制御・演算ユニット２の第２の記憶部８２に記憶する。

ここで、画素番号ｎ（０）、及び画素番号ｎ’（０）とから算出される差分値は、センサユニット１が本来あるべき位置からその差分量だけ回転して、本体筺体に装着されたことを意味する。そして、その筺体にセンサユニット１を組み込む場合は、センサユニット１の個体によらず、どのセンサユニット１も同様な量だけ回転して装着されることになる。

図１１はラインＣＣＤ４１の画素番号と検出角度の関係を示すものであり、大局的には両者が線形関係にあることを示しており、角度変換式ｆは一次式で近似される。第１の冶工具上で設定される基準方向（実施形態１の場合、０°方向）の画素番号はｎ（０）であって、算出される角度は、角度変換式ｆを用いて、
θ０＝ｆ（ｎ（０）） （６）
同様に、第２の冶工具上で設定される基準方向（実施形態１の場合、０°方向）の画素番号はｎ’（０）であって、算出される角度は、角度変換式ｆを用いて、
θ’０＝ｆ（ｎ’（０）） （７）
従って、本体筺体に組み込まれた状態で計測された画素番号Ｎから、算出すべき補正される角度θは、第１の記憶部８５Ｌ及び８５Ｒ、及び第２の記憶部８２に記憶されている値を用いて、式（８）で得られる。

θ ＝ f(N)-(θ'0-θ0)
＝ f(N)-[f(n'(0))-f(n(0))] （８）
以上の説明にあっては、角度変換式ｆが線形であるとしているが、この場合には、以下の式（９）によって得られる、第１の冶工具、及び第２の冶工具上で計測された両者の値の差分量を用いても、補正量は正確に算出することができる。

θ ＝ f(N)-f[(n'(0)-(n(0))] （９）
＜初期工程、遮光画素算出工程の説明＞
まず、第１の冶工具、及び第２の冶工具を用いて、必要な値を得るために、センサユニット１及び制御・演算ユニット２の初期化を行う。図１２（ａ）はその初期化工程Ｓ１００を示すフローチャートである。

まず、座標入力装置の電源投入が行われると、Ｓ１０２で、演算制御回路８３は、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定、センサユニット１のラインＣＣＤ４１の有効画素範囲の設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。この初期化におけるラインＣＣＤ４１の有効画素範囲の設定は、例えば、第２の記憶部８２に予め記憶されている設定値から読み出して設定する。また、これに加えて、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の所定回数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、Ｓ１０３で、演算制御回路８３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。

Ｓ１０４で、演算制御回路８３は、読込回数が所定回数に達しているか否かを判定する。そして、読込回数が所定回数に達していない場合（Ｓ１０４でＮＯ）、Ｓ１０３へ戻る。一方、読込回数が所定回数に達している場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５で、演算制御回路８３は、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］）の取込を行う。Ｓ１０６で、演算制御回路８３は、そのベースデータを第２の記憶部８２に記憶する。Ｓ１０７で、演算制御回路８３は、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（初期光量分布に相当する：Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。Ｓ１０８で、演算制御回路８３は、そのリファレンスデータを第２の記憶部８２に記憶する。

以上の処理が、電源投入時の初期設定動作となるが、この初期設定動作は、リセットスイッチ等により必要に応じて動作するように構成しても良いことは言うまでもない。

図１２（ｂ）は、初期化工程Ｓ１００が完了している状態において、ラインＣＣＤ４１が出力する光量分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］から、遮光位置（画素番号）を算出するための遮光画素算出工程Ｓ２００を示すフローチャートである。この遮光画素算出工程は、指示具による座標入力を行うための通常取込動作状態である。

Ｓ２０１で、演算制御回路８３は、座標入力サンプリング状態（投光部３０からの投光を行っている状態）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］）の取込を行う。次に、Ｓ２０２で、演算制御回路８３は、第２の記憶部８２に記憶されているメモリデータ（リファレンスデータＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）との差分値を計算する。Ｓ２０３で、演算制御回路８３は、その差分値と所定の閾値Ｖｔｈａとを比較することで、遮光部分の有無、つまり、座標入力が有るか否かを判定する。座標入力が無いと判定された場合（Ｓ２０３でＮＯ）、Ｓ２０１へ戻り、再度、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。

一方、座標入力が有ると判定された場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、Ｓ２０４で、演算制御回路８３は、画素データの変化の比Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］を式（３）を用いて計算する。次に、Ｓ２０５で、演算制御回路８３は、計算された画素データの変化の比に対して、閾値Ｖｔｈｒを用いて、指示具による遮光部分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、式（４）及び（５）を用いて、遮光部分の中心となる仮想的な中心画素番号を計算する。

＜工場出荷時における角度情報の取得＞
図１３（ａ）は、センサユニット１の組み立て、及び光学系を調整し、角度変換式ｆを導出するための第１の冶工具にセンサユニットを装着した時のセンサユニット組立工程Ｓ３００を示すフローチャートである。

まずは、Ｓ３０２で、センユニット１の組立が完了し、第１の冶工具にセンサユニット１を取り付けて光学系の光軸調整を開始する。Ｓ３０３で、演算制御回路８３は、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（初期光量分布に相当する：Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。Ｓ３０４で、演算制御回路８３は、所望の波形が得られているか否かを判定する。所望の波形が得られていない場合（Ｓ３０４でＮＯ）、Ｓ３０２に戻り、所望の波形が得られるように、ラインＣＣＤ４１の位置を調整する。

尚、所望の波形とは、ラインＣＣＤ４１の有効画素範囲内で再帰反射部材４から再帰反射した光が所定のレベル出力として得られる状態、あるいはピントが調整されている状態を言う。

一方、所望の波形が得られている場合（Ｓ３０４でＹＥＳ）、つまり、光軸調整が完了すると、演算制御回路８３は、図１２（ａ）の初期化工程Ｓ１００を実行する。Ｓ３０６で、第１の冶工具を用いて第１の既知の方向のみの光を遮断して、第１の既知の方向に遮光部分を生成する。そして、演算制御回路８３は、遮光画素算出工程Ｓ２００を実行して、その第１の既知の方向のラインＣＣＤ４１上の画素番号を算出する。再度、Ｓ３０６に戻り、第２の既知の方向のみの光を遮断して、第２の既知の方向の遮光部分を生成して、同様に遮光画素算出工程Ｓ２００を経て、その第２の既知の方向のラインＣＣＤ４１上の画素番号を算出する。この工程を、必要な回数、繰り返すことによって、図１１に示すラインＣＣＤ４１の画素番号と検出角度の関係を得ることが可能となる。

Ｓ３０８で、演算制御回路８３は、遮光画素の算出数が所定数に達しているか否かを判定する。そして、算出数が所定回数に達していない場合（Ｓ３０８でＮＯ）、Ｓ３０６へ戻る。一方、算出数が所定回数に達している場合（Ｓ３０８でＹＥＳ）、Ｓ３０９へ進む。

Ｓ３０９で、演算制御回路８３は、ラインＣＣＤ４１の画素番号と検出角度の関係より、角度変換式ｆと、第１の冶工具上で設定される基準方向の画素番号ｎ（０）を算出する。Ｓ３１０で、演算制御回路８３は、第１の冶工具上の基準方向に対する画素番号ｎ（０）（第１の基準角度情報）とともに角度変換式ｆの係数（角度変換情報）を第１の記憶部８５に記憶する。

次に、図１３（ｂ）及び図１４を用いて、センユニット１を座標入力装置に組み込んだ状態で、座標入力装置本体の基準角度情報ｎ’（０）を取得する基準方向設定工程を説明する。

図１４は座標入力装置の座標系を示すものである。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、そして、座標入力有効領域３の中央を原点位置に配置するものとする。そして、座標入力有効領域３の角部近傍の２箇所（ここでは、上辺左右）にセンサユニット１Ｌ及び１ＲがＹ軸に対称に設けられており、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの距離はＤｓである。

座標入力装置のＸ軸方向に対して４５°傾いた状態で、センサユニット１が装着される。センサユニット１を装着する際に、メカ公差によるずれが発生しないものとすると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの基準方向の交点Ｐｏを指示すれば、両者のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒからは、第１の冶工具上で計測された基準方向の画素番号ｎ（０）が検出されるはずである。しかしながら、取り付け時のメカ公差によって、実際に計測される基準方向の画素番号はｎ’（０）であって、メカ公差の影響を受ける。実施形態１にかかわる第２の冶工具は、座標入力装置に対して、図１４におけるＰｏの位置を正確に指示することが可能な冶工具であって、座標入力装置の基準方向に対する各センサユニット１の画素番号を計測できるようにしたものである。

図１３（ｂ）を用いて、第２の冶工具を用いた座標入力装置の基準方向設定工程Ｓ４００について説明する。

Ｓ４０２で、センサユニット組立工程Ｓ３００を経て、センサユニット１Ｌ及び１Ｒを座標入力装置本体に組み込み、第２の冶工具に取り付ける。初期化工程Ｓ１００を実行した後、Ｓ４０３で、第２の冶工具を用いて座標入力有効領域３内に位置する座標入力装置の基準方向Ｐｏの位置を指示具で指示する。遮光画素算出工程Ｓ２００を経て、Ｓ４０４で、演算制御回路８３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれで算出される画素番号として、座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）を算出する。

一方、センサユニット１単体の基準方向にかかわる画素番号はｎ（０）であって、センサユニット１の第１の記憶部８５に記憶されているので、Ｓ４０５で、演算制御回路８３は、その画素番号ｎ（０）を第１の記憶部８５から読み出す。その後、Ｓ４０６で、演算制御回路８３は、センサユニット１の基準方向にかかわる画素番号ｎ（０）（第１の基準方向）と座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）（第２の基準角度情報）の両者を、制御・演算ユニット２の第２の記憶部８２に記憶する。

＜座標算出処理＞
図１５は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する角度情報、及び両者間の距離Ｄｓを用いて、三角測量の原理で指示位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）を算出する座標算出処理を示すフローチャートである。ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する角度情報は、座標入力装置への組込の際にメカ的な要因によって、回転誤差が含まれるので、その回転誤差を吸収する（例えば、式（６）、式（７）、式（８）、式（９））ための処理を実行する。

座標入力装置の電源を投入すると、初期化工程Ｓ１００を経て、Ｓ５０１で、演算制御回路８３は、センサユニット１の第１の記憶部８５より、そのセンサユニット１固有の角度変換式ｆに係る係数群を読み込む。続いて、Ｓ５０２で、演算制御回路８３は、第２の記憶部８２に記憶されているセンサユニット１の基準角度情報としての画素番号ｎ（０）を読み込む。さらには、演算制御回路８３は、第２の記憶部８２に記憶されているセンサユニット１を座標入力装置に組み込んだ際の座標入力装置の基準角度情報としての画素番号ｎ’（０）を読み込む。

続いて、遮光画素算出工程Ｓ２００で、座標入力有効領域３に対する指示操作（タッチ操作）による遮光の有無、及び遮光が有る場合には、その遮光の位置に係る画素番号を計測、算出する。Ｓ５０３で、演算制御回路８３は、角度変換式ｆ、及び２つの基準角度情報ｎ（０）及びｎ’（０）、及びセンサユニット１が算出した画素番号から、式（８）によって、指示位置に対応する角度情報を補正する。Ｓ５０４で、演算制御回路８３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれから得られる補正された角度情報を用いて、三角測量の原理で指示位置の座標を算出する。その後、Ｓ２００に戻り、新たな指示位置の計測のためのサンプリングを開始する。

以上説明したように、実施形態１によれば、センサユニットの基準方向と座標入力装置の基準方向が、メカ公差によってずれた場合を想定して、そのずれ量を補正できる。従来は、そのずれ量を計測するために、高精度な位置計測を可能とする高価、大がかりな冶工具が必要となっているが、市場で製品として使用され、市場においてセンサユニットが故障した場合を想定し、これらの冶工具を使用しなくても、市場で簡単に修理交換できる仕組みを提供することができる。

市場でセンサユニットが故障した場合、各国のサービス拠点にこのような冶工具を備えることは、コスト的に莫大な投資が必要となる。さらには、計測のための熟練した保守要員を配置することも、非効率である。これらを回避するために、故障した製品を生産拠点にまで戻して、生産拠点で対応することも考えられるが、修理日数がかかることによるユーザの不利益、あるいは輸送コスト負担等の問題が発生する。そこで、実施形態１によれば、市場においてセンサユニットを交換する場合に、交換作業が完了すると自動的に設定を完了する仕組みを提供する、優れた効果を実現することができる。

尚、実施形態１では、角度補正のために基準角度方向の画素番号を記憶する構成としているが、これに限定されない。例えば、該画素番号から計算される角度情報を第１の記憶部８５に記憶して、角度補正を実現する構成であっても良い。具体的には、式（８）におけるθ’０、及びθ０を第１の記憶部８５に記憶することである。

また、実施形態１では、センサユニット１から投光し、再帰反射部材４からの反射光強度の変化から入力位置を算出する座標算出方式の座標入力装置について説明しているが、これに限定されるものではない。角度を検出する光学系を有する構成、例えば、指示具に再帰反射部材４を設け、その再帰反射部材からの光を検出して座標を算出する座標算出方式、また、指示具自体が備える発光部が発光し、その光強度から入力位置を算出する座標算出方式を、実施形態１に適用することも可能である。

また、実施形態１では、角度変換式ｆの情報をセンサユニット１の第１の記憶部８５に記憶している。しかしながら、光学系のばらつきがある程度、抑えられ、いくつかの補正係数に分類できる場合、その分類の識別番号を角度補正情報として第１の記憶部８５に記憶しておき、その識別番号に基づいて角度補正を行うようにしても良い。

＜実施形態２＞
実施形態１では、市場においてセンサユニット１が故障して、交換の必要が生じた場合に、交換作業完了後の設定を自動的に行う構成を説明している。実施形態２では、本体の制御・演算ユニット２が故障した場合、その交換作業を完了後に、設定を自動的に行う構成について説明する。

図１６（ａ）、図１６（ｂ）を用いて、実施形態２が実行する処理について説明する。図１６（ａ）は、実施形態２における第２の冶工具と同一の冶工具を用いて実行する座標入力装置の基準方向設定工程Ｓ６００を示すフローチャートである。

Ｓ６０２で、センサユニット組立工程Ｓ３００を経て、センサユニット１Ｌ及び１Ｒを座標入力装置本体に組み込み、第２の冶工具に取り付ける。初期化工程Ｓ１００を実行した後、Ｓ６０３で、第２の冶工具を用いて座標入力有効領域３内に位置する座標入力装置の基準方向Ｐｏの位置を指示具で指示する。遮光画素算出工程Ｓ２００を経て、Ｓ６０４で、演算制御回路８３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれで算出される画素番号として、座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）を算出する。

一方、センサユニット１単体の基準方向にかかわる画素番号はｎ（０）であって、センサユニット１の第１の記憶部８５に記憶されているので、Ｓ６０５で、演算制御回路８３は、その画素番号ｎ（０）を第１の記憶部８５から読み出す。その後、Ｓ６０６で、演算制御回路８３は、センサユニット１の基準方向にかかわる画素番号ｎ（０）と座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）の両者が、制御・演算ユニット２の第２の記憶部８２に記憶する。そして、Ｓ６０７で、演算制御回路８３は、第２の記憶部８２に記憶されている座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）をセンサユニット１の第１の記憶部８５に記憶する。

以上の処理を経ることによって、センサユニット１の第１の記憶部８５には、角度変換式ｆに係る情報、センサユニット１の基準方向に係る画素番号ｎ（０）、座標入力装置の基準方向にかかわる画素番号ｎ’（０）が記憶されることになる。

ここで、座標入力装置の制御・演算ユニット２が故障して、市場において新品と交換して、初めて電源を投入する場合を想定する。この場合の座標算出処理を、図１６（ｂ）を用いて説明する。

座標入力装置の電源を投入すると、初期化工程Ｓ１００を経て、Ｓ７０１で、演算制御回路８３は、センサユニット１の第１の記憶部８５より、そのセンサユニット１固有の角度変換式ｆに係る係数群を読み込む。続いて、Ｓ７０２で、演算制御回路８３は、第２の記憶部８２に、座標入力装置の基準角度情報としての画素番号ｎ（０）あるいは画素番号ｎ’（０）が記憶されているか否かを判定する。座標入力装置の基準角度情報としての画素番号ｎ（０）あるいは画素番号ｎ’（０）が記憶されている場合（Ｓ７０３でＹＥＳ）、Ｓ７０４へ進む。

一方、制御・演算ユニット２の故障による交換を実施したばかりで、初めて電源を投入した状態では、当然のことながら、第２の記憶部８２には画素番号ｎ（０）及び画素番号ｎ’（０）は記憶されていない。この場合（Ｓ７０２でＮＯ）、Ｓ７０３で、演算制御回路８３は、センサユニット１の第１の記憶部８５より、画素番号ｎ（０）及び画素番号ｎ’（０）を読み出し、第２の記憶部８２に書き込む。

そして、Ｓ７０４、Ｓ２００、Ｓ、７０５、及びＳ７０６の処理によって、座標算出のための通常のサンプリング工程を実行する。この処理は、図１５のＳ５０２、Ｓ２００、Ｓ５０３、及びＳ５０４に対応するので、その詳細説明は省略する。

以上説明したように、実施形態２によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、制御・演算ユニット２が故障して交換した場合であっても、その交換後の座標入力環境においても、メカ公差を補正して、容易に従前と同等の環境で座標入力を精度よく行うことができる。

＜実施形態３＞
実施形態３について説明する。図１７のセンサユニット１Ｒは、工場出荷前の調整において、第１の冶工具の取り付け調整の後、基準方向に対する画素番号ｎ（０）とともに角度変換式ｆの係数が第１の記憶部８５に記憶された状態である。図１７において、センサユニット１Ｒは筺体１００の中に収納、組み立てられた状態であり、図１７の状態において、第２の冶工具によって基準方向の画素番号ｎ’（０）を測定し、第２の記憶部８２に記憶する。

図１８、及び図１９は、センサユニット１Ｒが筺体１００から分離された状態を示している図である。図中、センサユニット１Ｒは、センサユニット位置決めピン１０１ａ及び１０１ｂを、センサユニット固定板１０９の一部、センサユニット位置決め穴１０５ａ及び１０５ｂに挿入し位置が決められるようになっている。そして、センサユニット取付板１０８の一部、センサユニット固定ビス穴１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、及び１０３ｄとセンサユニット固定板１０９の一部、センサユニット固定穴１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、及び１０６ｄがビス固定される。この時、ビス（不図示）は筺体１００の外側から、センサユニット１Ｒを筺体１００にビス固定するためのドライバー穴１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、及び１０７ｄを通り、センサユニット１Ｒとセンサユニット固定板１０９を固定する。

更に、センサユニット固定板１０９の一部の筺体取付用ビス穴１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、及び１１１ｄと筺体固定穴１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０ｄをビス（不図示）で固定組立する。センサユニット１Ｒのセンサユニット取付板１０８の一部のセンサユニット固定基準面１０２は、センサユニット１Ｒを単体で組立、調整する時に基準とした基準面である。筺体１００の組立時もセンサユニット固定基準面１０２をセンサユニット固定板１０９の一部の筺体側センサユニット固定基準面１０４に合わせて固定されるようになっている。

センサユニット固定板１０９の一部の筺体側センサユニット固定基準面１０４は、センサユニット１Ｒを故障交換する際においても、変化することなく固定されている。つまり、筺体毎に公差が存在して筺体固有の誤差が生じたとしても、同一筺体に対してセンサユニット１Ｒの部品交換する分には、筺体側センサユニット固定基準面１０４は不動である。従って、第１の基準角度情報（ｎ（０））と第２の基準角度情報（ｎ’（０））の差分を認識しておけば、センサユニット１Ｒの交換においても、第１の基準角度情報に差分を補正することによって対応することができる。

尚、図１７では、センサユニット１Ｒに着目して説明しているが、センサユニット１Ｌについても同様の構成を備える。このように、センサユニット１Ｒ及び１Ｌは、座標入力装置の本体筺体に対して着脱可能な構成を備える。

以上説明したように、実施形態３によれば、同一筺体に対してセンサユニットの部品交換する場合でも、その交換後の座標入力環境において、メカ公差を補正して、容易に従前と同等の環境で座標入力を精度よく行うことができる。

＜実施形態４＞
上記の実施形態の構成をまとめると、座標入力装置本体側の取付面にも固体間差が存在することを前提として、構成要素のばらつきによる座標算出誤差を補正して、座標を精度良く検出することができるようにしたものである。

上記実施形態の座標入力装置は、その特徴的な構成として、基準方向の角度情報を正確に求めておく必要があり、通常、その基準方向は、工場出荷時に、高精度な冶工具や測定機を用いて計測、設定される。言い換えれば、角度検出センサであるセンサユニットを、座標入力装置本体筺体に組み込んだ際の座標入力装置の基準角度方向に対応する各々の角度検出センサの画素番号を設定する。

製造上、このような設定行程を必須とする装置において、例えば、市場において角度検出センサが故障して、交換するような場合、市場で高精度に調整することは容易でない。つまり、各地域のサービス拠点毎に、このような冶工具を配布することは、相応のコストを必要とし、さらには、この工具を使って修理、調整することができる高度な熟練者を各拠点で確保する必要がある。その代替としては、各拠点の保守センターから製造工場へ戻し、製造工場にて修理する方法も考えられる。しかし、この方法は、輸送コストのみならず、修理期間の間、ユーザが使用できない等のことを考えると、良い方法とは言えない。

そこで、本発明では、角度検出センサが故障して交換する必要が生じた場合、交換して新たに装着された角度検出センサ（センサユニット１）の第１の記憶部に記憶された第１の基準角度情報を、座標入力装置の演算制御回路（制御・演算ユニット２）に読み込む。演算制御回路は、第１の基準角度情報と第２の基準角度情報を用いて、角度検出センサが出力する角度情報を補正して、指示位置を算出する。従って、角度補正を自動的に行うことが可能であって、角度検出センサの故障が発生して交換する必要が生じた場合であっても、角度情報を得るための冶工具類を不要とし、保守性を極めて高めることが可能となる。

尚、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (10)

1. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力装置であって、
   複数の画素から構成される受光部と、前記受光部に入射する到来光の角度を前記到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、基準方向に対応する前記受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報を記憶する第１の記憶部を備えるセンサユニットと、
   前記センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御手段であって、前記センサユニットを当該座標入力装置に組み込んだ際の前記座標入力装置の基準方向に対応する前記受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を記憶する第２の記憶部を備える制御手段とを備え、
   前記制御手段は、サンプリング状態で前記センサユニットによって検出される角度情報、前記角度変換情報、前記第１の基準角度情報、及び前記第２の基準角度情報を用いて、前記角度情報に対応する指示位置の座標を算出する
   ことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記第２の基準角度情報は、前記第２の画素の画素番号、あるいは前記第１の画素の画素番号と前記第２の画素の画素番号との差分値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記センサユニットは、前記座標入力装置に対して着脱可能な着脱手段を更に有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
4. 前記制御手段は、前記センサユニットを前記座標入力装置に組み込んだ後に、前記第２の記憶手段に記憶されている前記第２の基準角度情報を、前記第１の記憶手段へ更に記憶する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
5. 前記センサユニットは、更に、光を投光する投光部を備え、
   前記センサユニットは、前記座標入力有効領域の周辺部に設けられた、入射光を再帰的に反射する反射部材からの光を前記受光部によって受光する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
6. 前記センサユニットは、入射光を再帰的に反射する反射部材を有する指示具からの光を前記受光部によって受光する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
7. 前記センサユニットは、発光部を備える指示具からの光を前記受光部によって受光する ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の座標入力装置。
8. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力装置の製造方法であって、
   複数の画素から構成される受光部と第１の記憶部を有するセンサユニットであって、前記受光部に入射する到来光の角度を前記到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、前記センサユニットの基準方向に対応する前記受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報とを記憶する第１の記憶工程と、
   前記第１の記憶工程による前記第１の基準角度情報を前記第１の記憶部に記憶した後の前記センサユニットの少なくとも２個を、前記座標入力有効領域の周辺部へ組み込む組込工程と、
   前記組込工程によって前記座標入力装置に組み込んだ際の前記座標入力装置の基準方向に対応する前記受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を、前記センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御部の第２の記憶部に記憶する第２の記憶工程と、
   サンプリング状態で前記センサユニットによって検出される角度情報、前記角度変換情報、前記第１の基準角度情報、及び前記第２の基準角度情報を用いて、前記角度情報に対応する指示位置の座標を算出する算出工程と
   を備えることを特徴とする座標入力装置の製造方法。
9. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力装置の制御方法であって、
   前記コンピュータを、
   複数の画素から構成される受光部と、前記受光部に入射する到来光の角度を前記到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、基準方向に対応する前記受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報を記憶する第１の記憶部とを備えるセンサユニットから、前記角度変換情報と前記第１の基準角度情報を読み出す第１の読出工程と、
   前記センサユニットを当該座標入力装置に組み込んだ際の前記座標入力装置の基準方向に対応する前記受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を記憶する第２の記憶部を備える、前記センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御部から、前記第２の基準角度情報を読み出す第２の読出工程と、
   サンプリング状態で前記センサユニットによって検出される角度情報、前記角度変換情報、前記第１の基準角度情報、及び前記第２の基準角度情報を用いて、前記角度情報に対応する指示位置の座標を算出する算出工程と
   を備えることを特徴とする制御方法。
10. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を算出する座標入力装置の制御をコンピュータに機能させるためのプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    複数の画素から構成される受光部と、前記受光部に入射する到来光の角度を前記到来光を受光する画素の画素番号から導出するための角度変換式に関する角度変換情報と、基準方向に対応する前記受光部の第１の画素の画素番号に関する第１の基準角度情報を記憶する第１の記憶部とを備えるセンサユニットから、前記角度変換情報と前記第１の基準角度情報を読み出す第１の読出手段と、
    前記センサユニットを当該座標入力装置に組み込んだ際の前記座標入力装置の基準方向に対応する前記受光部の第２の画素の画素番号に関する第２の基準角度情報を記憶する第２の記憶部を備える、前記センサユニットからの出力に応じて指示位置の座標を算出する制御部から、前記第２の基準角度情報を読み出す第２の読出手段と、
    サンプリング状態で前記センサユニットによって検出される角度情報、前記角度変換情報、前記第１の基準角度情報、及び前記第２の基準角度情報を用いて、前記角度情報に対応する指示位置の座標を算出する算出手段と
    して機能させることを特徴とするプログラム。

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