JP3905670B2 - 座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力検出装置に関し、特に、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して利用され、或いは、パーソナルコンピュータ等において、情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等によって指示された座標位置を光学的に検出するいわゆる光学的タッチパネル方式の座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の座標入力／検出装置としては、ペンで座標入力面を押さえた時、或いはペンが座標入力面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を検出するものがある。
【０００３】
また、他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報等に示されるような超音波方式のタッチパネル座標入力／検出装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検出するものである。
【０００４】
しかし、静電又は電磁誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を必要とするため製造コストが高く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点がある。
【０００５】
また、超音波方式のものでは、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う材質）でペン入力を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れてしまう。かといって、十分な接触を得るために、ペンを必要以上の力で押し付けてしまうと、ペンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため、一旦、ペン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得られず、入力が途絶えたと判断されてしまう。このためにペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【０００６】
しかしながら、このような従来技術が有する問題点については、先に本出願人が特願平１０−１２７０３５号として出願したものや、特開平５−１７３６９９号公報に開示されているもの、或いは、特開平９−３１９５０１号公報に開示されているもの、さらには先に本出願人が特願平１０−２３０９６０号として出願したもの等、に代表される光学式の座標入力／検出装置によって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型の座標入力／検出装置が実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、このような光学的な座標入力／検出装置は、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、情報の入力や選択をするための有力なツールとして位置付けられ、上述の出願で提案されたものや公開公報に開示されたもの以外にもさらに検討されているが、まだ、完全とはいえず、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならない課題が多々存在する。
【０００８】
例えば、これらの光学的なタッチパネル型座標入力／検出装置の場合、超音波方式等による場合と異なり、座標入力／検出領域面（タッチパネル）自体が検出機能を有さず、座標入力／検出領域面から表面側に少し離れた位置に光学的な検出領域が設定されているため、座標入力／検出領域面上における指などによる実際の描画動作（文字の筆記等）とその描画座標位置の検出動作との間に空間的なずれを生じてしまい、描画する人の意図した描画画像に対してディスプレイ等を通じて再現される描画画像上に尾引き等の不具合が生じてしまう。即ち、「尾引き」とは、光学的なタッチパネルの特徴として、タッチパネルから指などが離れた瞬間にデタッチ（非挿入）が検出されるのではなく、タッチパネルから或る距離以上に離れる時点で検出されるため、この時点までの間は、指などをタッチパネルから離し所望の文字等の描画を終えているにもかかわらず、依然として、タッチパネルに触れていると見倣され（タッチ＝挿入状態と見倣され）、再現画像において意図しない部分に線分が描画される現象をいう。
【０００９】
例えば、図３３に示すように、表面側に検出光による座標入力／検出領域２００が設定されたタッチパネル２０１面に沿って指２０２などにより描画するとき、Ｐ点でその描画が終わり、指２０２をタッチパネル２０１面から離そうとする場合、座標入力／検出領域２００を抜け出るＰ′点までは指２０２が検出光により検出され、指２０２がタッチパネル２０１に触れていると見倣され、Ｐ′点で初めてデタッチとされる。これによりディスプレイを通じてタッチパネル２０１面に表示される描画線２０３はＰ点で終わらず、Ｐ′点まで伸び、このＰ〜Ｐ′点部分が尾引き２０４として表示されてしまう。この結果、現実的な描画を考えた場合、例えば、図３４（ａ）に示すような漢字「二」の描画において、▲１▼〜▲２▼と描画し、▲２▼部分で指を離し、▲３▼〜▲４▼と描画し、▲４▼で指を離すこととなるが、漢字描画における▲２▼４の「止め」部分２０５で指を離す際に、上記の尾引き現象が生じ、再現描画像には図３４（ｂ）に示すようなひげ状の尾引き２０４が生じてしまい、見にくくなる。これにより、描画後に消しゴムツールなどを用いてこの尾引き２０４部分を消す等の面倒な操作が必要となる。
【００１０】
さらに、面倒なことに、日本語における漢字やひらがなには、例えば図３４（ｃ）に示す漢字「寸」のような「跳ね」部分２０６や図３４（ｅ）に示すひらがな「つ」のような「はらい」部分２０７が存在し、これらの「はらい」や「跳ね」は必要な描画であるため、「止め」部分２０５における尾引きとは区別する必要がある。なお、図３４（ｄ）、図３４（ｆ）は漢字「寸」、ひらがな「つ」の描画に基づく再現描画像の例を示し、「止め」部分２０５に尾引き２０４が現れているとともに、「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７の先端にも尾引き２０４が現れていることを示している。
【００１１】
結局、指などの指示手段の指示状態、特に、挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）の判断ないしは認識が現実の指示状態に対してずれがあり、必ずしも適正に行われていないものである。
【００１２】
そこで、本発明は、描画位置を指示する指示手段の座標入力検出領域における指示状態をより正確に認識でき、より適正な座標入力検出処理が可能で、再現画像における尾引き等を軽減し得る座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらには、漢字等の文字が有する「跳ね」「止め」部分等の特殊性を考慮した座標入力検出処理が可能な座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の割合を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、を備える。
【００１５】
従って、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出することで、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の指示状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の割合を予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現できる。
【００１６】
このような請求項１記載の発明の作用・効果は、請求項６記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項６記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の割合を演算する演算機能と、前記演算機能により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００１７】
また、請求項１記載の発明の作用・効果は、請求項１１記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１１記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出工程と、前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の割合を演算する演算工程と、前記演算工程により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、を含む。
【００１８】
請求項２記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の傾きを演算する演算手段と、前記演算手段により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、を備える。
【００１９】
従って、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出することで、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の指示状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の傾きを予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現できる。
【００２０】
このような請求項２記載の発明の作用・効果は、請求項７記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項７記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、前記距離検出機能により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の傾きを演算する演算機能と、前記演算機能により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００２１】
また、請求項２記載の発明の作用・効果は、請求項１２記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１２記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出工程と、前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の傾きを演算する演算工程と、前記演算工程により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、を含む。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の座標入力検出装置において、前記状態割当手段は、前記比較手段による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断手段よりなる。
【００２３】
従って、基本的には請求項１又は２記載の発明の場合と同様であるが、より実際的に、「跳ね」部分や「止め」部分での指などの指示手段の自然かつ異なる動き（「跳ね」部分では緩やかに座標入力検出領域面から離れるのに対し、「止め」部分では急峻に座標入力検出領域面から離れる）に着目し、座標変化に対する距離変化の割合又は傾きを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断することで、より適正に入力状態を認識でき、「跳ね」部分や「止め」部分に対する尾引き等を低減させた再現画像処理が可能となる。
【００２４】
このような請求項３記載の発明の作用・効果は、請求項８記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項８記載の発明の情報記憶媒体は、請求項６又は７記載の情報記憶媒体において、前記状態割当機能は、前記比較機能による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断機能よりなる。
【００２５】
また、請求項３記載の発明の作用・効果は、請求項１３記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１３記載の発明の座標入力検出方法は、請求項１１又は１２記載の座標入力検出方法において、前記状態割当工程は、前記比較工程による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断工程よりなる。
【００２６】
請求項４記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理手段と、を備える。
【００２７】
従って、より実際的に漢字等における「跳ね」部分では指などの指示手段が座標入力検出領域から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、跳ね部分に引き続いて尾引きが発生し、跳ね部分が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。
【００２８】
このような請求項４記載の発明の作用・効果は、請求項９記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項９記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００２９】
また、請求項４記載の発明の作用・効果は、請求項１４記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１４記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理工程と、を含む。
【００３０】
請求項５記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理手段と、この止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出手段により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理手段と、を備える。
【００３１】
従って、請求項４記載の発明を実現する上で、指などの指示手段が座標入力検出領域面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出手段により算出し、跳ね処理手段での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【００３２】
このような請求項５記載の発明の作用・効果は、請求項１０記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項１０記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能と、前記止め尾引き処理機能において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出機能により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００３３】
また、請求項５記載の発明の作用・効果は、請求項１５記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１５記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理工程と、前記止め尾引き処理工程において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出工程により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理工程と、を含む。
【００５１】
【発明の実施の形態】
＜前提的構成例＞
本発明の特徴的構成例の説明に先立ち、本発明が適用される座標入力／検出装置の数例をその前提的構成例として挙げ、その構成及び原理等について説明する。
【００５２】
Ａ．第一の前提的構成例
第一の前提的構成例を図１ないし図５に基づいて説明する。この前提的構成例は、いわゆる再帰光遮断方式の座標入力／検出装置１に関する。まず、その原理について正面概略構成を示す図１を参照して説明する。四角形状の筐体構造の座標入力／検出部材２の内部空間である座標入力／検出領域３は平面（若しくは、ほぼ平面）をなす２次元形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力／検出領域３上を光学的に不透明な材質からなる操作者の指先やペン、指示棒など光遮断手段として機能する指示手段４で触った場合を考える。このときの指示手段４の座標を検出することがこのような光学式の座標入力／検出装置１の目的である。
【００５３】
座標入力／検出領域３の上方両端（又は、下方両端）に受発光手段５が装着されている。受発光手段５からは座標入力／検出領域３に向けて、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎの光ビームの束（プローブ光）が照射されている。実際には点光源６から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。
【００５４】
座標入力／検出領域３の周辺部分には、再帰性反射部材（再帰性反射手段）７が再帰反射面を座標入力／検出領域３の中央に向けて装着されている。
【００５５】
再帰性反射部材７は入射した光を、入射角度に依らずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば、受発光手段５から発した扇形板状の光波のうちある一つのビーム８に注目すると、ビーム８は再帰性反射部材７によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光９として受発光手段５に向かって戻るように進行する。受発光手段５には、後述する受光手段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎの各々に対して、その再帰光が受光手段に再帰したかどうかを判断することができる。
【００５６】
いま、操作者が指（指示手段４）で位置Ｐを触った場合を考える。このときプローブ光１０は位置Ｐで指に遮られて再帰性反射部材７には到達しない。従って、プローブ光１０の再帰光は受発光手段５には到達せず、プローブ光１０に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１０の延長線（直線Ｌ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。同様に、図１の右上方に設置された受発光手段５からもプローブ光１１を照射し、プローブ光１１に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１１の延長線（直線Ｒ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。直線Ｌ及び直線Ｒを求めることができれば、このＰ点の交点座標を演算により算出することにより、指示手段２が挿入された座標を得ることができる。
【００５７】
次に、受発光手段５の構成とプローブ光Ｌ１からＬｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。受発光手段５の内部の構造の概略を図２に示す。図２は図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段５を、座標入力／検出領域３に垂直な方向から見た図である。ここでは、簡単のため、座標入力／検出領域３に平行な２次元平面で説明を行う。
【００５８】
概略構成としては、点光源６、集光レンズ１２及び受光手段としての受光素子１３から構成される。点光源６は発光手段である光源（図示せず）から見て受光素子１３と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源６から射出された扇形の光は矢印１４，１５、その他の方向に進行するビームの集合であると考える。矢印１４方向に進行したビームは再帰性反射部材７で矢印１６方向に反射されて、集光レンズ１２を通り、受光素子１３上の位置１７に到達する。また、矢印１５方向に進行したビームは再帰性反射部材７で矢印１８方向に反射されて、集光レンズ１２を通り、受光素子１３上の位置１９に到達する。このように点光源６から発し、再帰性反射部材７で反射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ１２の作用によって、各々受光素子１３上の各々異なる位置に到達する。従って、座標入力／検出領域３中の或る位置に指示手段４が挿入されあるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子１３上の点に光が到達しなくなる。よって、受光素子１３上の光強度分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００５９】
図３で前述の動作を詳しく説明する。図３で受光素子１３は集光レンズ１２の焦点面（焦点距離ｆ）に設置されているものとする。点光源６から図３の右側に向けて発した光は再帰性反射部材７によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って、点光源６の位置に再び集光する。集光レンズ１２中心は点光源位置と一致するように設置する。再帰性反射部材７から戻った再帰光は集光レンズ１２の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）に対称の経路で進行する。
【００６０】
このとき受光素子１３上の光強度分布を考える。指示手段４が挿入されていなければ、受光素子１３上の光強度分布はほぼ一定であるが、図３に示すように位置Ｐに光を遮る指示手段４が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子１３上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θｎと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを知ることができる。即ち、θｎはＤｎの関数として
θｎ＝arctan (Ｄｎ／ｆ) ………………………………（１）
と表すことができる。ここで、図１左上方の受発光手段５におけるθｎをθｎＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換える。
【００６１】
さらに、図４において、受発光手段５と座標入力／検出領域３との幾何学的な相対位置関係の変換係数ｇにより、指示手段４と座標入力／検出領域３とのなす角θＬは、(１)式で求められるＤｎＬの関数として、
θＬ＝ｇ(θｎＬ) ………………………………（２）
ただし、θｎＬ＝arctan(ＤｎＬ／ｆ)
と表すことができる。
【００６２】
同様に、図１右上方の受発光手段５についても、上述の（１）（２）式中の記号Ｌを記号Ｒに置き換えて、右側の受発光手段５と座標入力／検出領域３との幾何学的な相対位置関係の変換係数ｈにより、
θＲ＝ｈ(θｎＲ) ………………………………（３）
ただし、θｎＲ＝arctan(ＤｎＲ／ｆ)
と表すことができる。
【００６３】
ここで、座標入力／検出領域３上の受発光手段５の取付間隔を図４に示すｗとし、原点座標を図４に示すようにとれば、座標入力／検出領域３上の指示手段４で指示した点Ｐの２次元座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｗ・tanθｎＲ／（tanθｎＬ＋tanθｎＲ） ………………（４）
ｙ＝ｗ・tanθｎＬ・tanθｎＲ／（tanθＬ＋tanθｎＲ） ……（５）
このように、ｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として表すことができる。即ち、左右の受発光手段５上の受光素子１３上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出し、受発光手段５の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段４で指示した点Ｐの２次元座標を検出することができる。
【００６４】
次に座標入力／検出領域３、例えば、ディスプレイの表面などに前で説明した光学系を設置する例を示す。図５は、図１、図２で述べた左右の受発光手段５のうち一方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の例である。
【００６５】
図５中の２０はディスプレイ面の断面を示しており、図２で示したｙ軸の負から正に向かう方向に見たものである。即ち、図５はｘ−ｚ方向を主体に示しているが、二点鎖線で囲んだ部分は同一物を別方向（ｘ−ｙ方向、ｙ−ｚ方向）から見た構成を併せて示している。
【００６６】
受発光手段５のうち発光手段について説明する。発光手段である光源２１としてレーザーダイオード、ピンポイントＬＥＤなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。
【００６７】
光源２１からディスプレイ面２０に垂直に発した光はシリンドリカルレンズ２２によってｘ方向にのみコリメートされる。このコリメートは、後でハーフミラー２３で折り返された後、ディスプレイ面２０と垂直な方向には平行光として配光するためである。シリンドリカルレンズ２２を出た後、このシリンドリカルレンズ２２とは曲率の分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ２４，２５で同図ｙ方向に対して集光される。
【００６８】
これらのシリンドリカルレンズ群（レンズ２１，２４，２５）の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ２５の後方に形成される。ここに、ｙ方向に狭くｘ方向に細長いスリット２６を挿入する。即ち、スリット位置に線状の二次光源６を形成する。二次光源６から発した光はハーフミラー２３で折り返され、ディスプレイ面２０の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面２０と平行方向には二次光源６を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ面２０に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材７で反射されて、同様の経路でハーフミラー２３方向（矢印Ｃ）に戻る。ハーフミラー２３を透過した光は、ディスプレイ面２０に平行に進みシリンドリカルレンズ１２を通り受光素子１３に入射する。
【００６９】
このとき、二次光源６とシリンドリカルレンズ１２はハーフミラー２３に対して共に距離Ｄの位置に配設され共役な位置関係にある。従って、二次光源６は図３の点光源６に対応し、シリンドリカルレンズ１２は図３のレンズ１２に対応する。
【００７０】
図６に、光源（ＬＤ）２１及び受光素子（ＰＤ）１３の制御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はＬＤ２１の発光制御と、ＰＤ１３からの出力の演算を行うものである。同図に示すように、制御回路は、ＣＰＵ３１を中心として、プログラム及びデータを記憶するＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、インタフェースドライバ３４、Ａ／Ｄコンバータ３５及びＬＥＤドライバ３６がバス接続された構成からなる。ここに、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３によりコンピュータとしてのマイクロコンピュータが構成されている。このようなマイクロコンピュータには、ＦＤ３７が装填されるＦＤＤ（ＦＤドライバ）３８、ＣＤ−ＲＯＭ３９が装填されるＣＤ−ＲＯＭドライバ４０等が接続されている。
【００７１】
ＰＤ１３からの出力を演算する回路として、ＰＤ１３の出力端子に、アンプ４１、アナログ演算回路４２等が図のように接続される。ＰＤ１３からの出力（光強度分布信号）はアンプ４１に入力され、増幅される。増幅された信号は、アナログ演算回路４２で処理がされ、さらにＡ／Ｄコンバータ３５によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ３１に渡される。この後、ＣＰＵ３１によってＰＤ１３の受光角度及び指示手段４の２次元座標の演算が行われる。
【００７２】
なお、この制御回路は、一方の受発光手段５と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として座標入力／検出領域３の一部分に組み込んでもよい。また、インタフェースドライバ３４を介してパソコン等に演算された座標データを出力するために出力端子を設けることが好ましい。
【００７３】
Ｂ．第二の前提的構成例
第二の前提的構成例を図７に基づいて説明する。この前提的構成例は、いわゆるＬＥＤアレイ方式の座標入力／検出装置５１の例であり、特開平５−１７３６９９号公報等で周知な、より代表的な例を示す。
【００７４】
この座標入力／検出装置５１は、図７に示す如く水平方向にＸｍ個配置された発光手段としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）５２と、これに１対１に対応して対向配置された受光手段としてのＸｍ個の例えばフォトトランジスタ５３と、垂直方向にＹｎ個配置された発光手段としてのＬＥＤ５４と、これに１対１に対応して対向配置された受光手段としてのＹｎ個のフォトトランジスタ５５とにより、四角形状の筐体構造の座標入力／検出部材５６の内部空間として座標入力／検出領域５７を形成する。
【００７５】
この座標入力／検出領域５７内の例えば指示手段として機能する遮光性を有する指５８等によりタッチ入力が行なわれると、指５８のタッチ部分を通る光路が遮ぎられるため、その遮断光路にあるフォトトランジスタ５３，５５の受光光量が低下する。そこで、受光光量が低下したフォトトランジスタ５３，５５の位置を平均し、指５８のタッチ部分の２次元座標５９を算出する。
【００７６】
Ｃ．第三の前提的構成例
第三の前提的構成例を図８ないし図１０に基づいて説明する。この前提的構成例は、画像入力手段を利用したいわゆるカメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１に関する。図８はこのような座標入力／検出装置６１の構成を示すブロック図である。６２は赤外線位置検出部、６３ａ，６３ｂは赤外線位置検出部６２内に配列されて画像入力手段として機能する２つの赤外線ＣＣＤカメラであり、水平方向に距離Ｌの間隔をあけて配列されている。６４は赤外線ＬＥＤ、６５は赤外線ＬＥＤ６４からの赤外線を上方に向けて放射するようにその先端に赤外線ＬＥＤ６４を配置してなり指示手段となるペン型の座標入力部である。ここに、赤外線位置検出部６２による撮影範囲が２次元的な座標入力／検出領域６６として設定され、座標入力／検出部材６７
により平面的に形成されている。
【００７７】
６８はコントロール部、６９はコントロール部６８において生成され赤外線位置検出部６２の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力されるリセット信号、７０はコントロール部６８において生成され赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力され垂直走査のための垂直クロック信号、７１はコントロール部６８において生成され赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力される水平走査のための水平クロック信号で、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂはリセット信号６９、垂直クロック信号７０、水平クロック信号７１の入力に応じてＸ−Ｙ方向の走査を開始する。
【００７８】
７２ａ，７２ｂは赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂより出力される映像信号である。７３はリセット信号６９を発生するリセット信号回路、７４は垂直クロック信号７０を発生する垂直クロック回路、７５は水平クロック信号７１を発生する水平クロック回路である。７６ａ，７６ｂは映像信号７２ａ，７２ｂを基に波形のピークを検出し水平クロック信号７１の周期に合せてピーク信号を発生するピーク検出回路である。また、７７ａ，７７ｂは、ピーク検出回路７４ａ，７４ｂから得られたピーク検出信号である。
【００７９】
７８は座標位置を算出する演算回路である。７９は演算回路７８により算出された座標位置をコンピュータ（図示せず）に送信するインターフェース回路である。また、８０は演算回路７８により算出された座標位置を表示する表示回路である。また、図示していないが、赤外線位置検出部６２の撮影範囲（座標入力／検出領域６７）以外にペン型の座標入力部６５が位置すると、警告音等を発生する音声回路部を備えることにより、操作性を向上させることができる。また、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにレンズ倍率調整回路部又は焦点距離調整回路部を設けることにより、原稿サイズの大きさ、入力精度の要求又は作業スペースに応じて解像度、検出範囲を設定でき、操作性を向上させることができる。
【００８０】
なお、この座標入力／検出装置７１ではコントロール部７８を赤外線位置検出部７２と別体に構成したが、前述の各回路を小型化することにより、コントロール部７８を赤外線位置検出部７２に一体化することも可能である。
【００８１】
以上のように構成された座標入力／検出装置６１について、図９を用いてその動作を説明する。図９は座標入力／検出装置６１の信号波形を示すタイミングチャートである。
【００８２】
まず、リセット信号６９、垂直クロック信号７０、水平クロック信号７１が同時に２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力される。これらの入力信号により、赤外線位置検出部６２は、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂからの映像信号７２ａ，７２ｂをコントロール部６８に入力する。通常の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂでこのペン型の座標入力部６５を撮影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂで撮影すると、赤外線ＬＥＤ６４の発光部のみが撮影され、他の物は撮影されず黒色となる。
【００８３】
従って、各々の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの映像信号７２ａ，７２ｂには赤外線ＬＥＤ６４の位置に相当するところに、強いピーク信号７９ａ，７９ｂが現れる。そこで、各々のピーク信号７９ａ，７９ｂはピーク検出回路７４ａ，７４ｂで検出され、ピーク検出信号７５ａ，７５ｂとして演算回路７８に送信される。また、演算回路７８では、コントロール部６８のＲＯＭ（図示せず）に予め計算された変換テーブル（図示せず）により、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにピーク信号７９ａ，７９ｂが現れたところが赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの基準となる原点から何度の角度の位置にあるかが判るので、その２つの角度情報と２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの距離Ｌによりペン型の座標入力部６５の２次元座標位置を計算することができる。ここに、演算回路７８により変換手段の機能が実行される。この得られた２次元座標位置をインターフェース回路７７を介してコンピュータ等にデータを送信し、表示画面（図示せず）等に表示される。
【００８４】
以上のように動作する座標入力／検出装置６１について、図１０を用いて２次元座標位置の算出方法を説明する。２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにより、赤外線ＬＥＤ６４を備えたペン型の座標入力部６５の位置を示すピーク検出信号７５ａ，７５ｂが検出され、リセット信号６９からの垂直クロック信号７０の位置と、水平クロック信号７１の位置により赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにおける２次元座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）が求められる。
【００８５】
ここで、各座標の原点は適宜決定されるが、ここでは各赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの撮影範囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにおける赤外線ＬＥＤ６４の原点からの角度α，βは以下の（６）式より求められる。
【００８６】
α＝tan-1（ｙ１／ｘ１）
β＝tan-1（ｙ２／ｘ２） ……………………………（６）
これらの数式から２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂからの赤外線ＬＥＤ６４のペンの角度α，βが算出できる。ここで、１つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａの位置を原点にとり、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの距離をＬとすると、図１０に示すように、直線（ａ）（ｂ）の式は以下の（７）式で表される。
【００８７】
（ａ）ｙ＝（tanα）×ｘ
（ｂ）ｙ＝（tan（π−β））×（ｘ−Ｌ）………………（７）
これらの２つの連立一次方程式を解くことにより赤外線ＬＥＤ６４のペン型の座標入力部６５の座標位置を算出できる。ここで、演算回路７８の演算速度を上げるために、角度α，βによる座標位置の算出のための変換テーブルを設けることにより、即座に座標位置を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができる。
【００８８】
以上のようにこのような電子カメラの如き画像入力手段を利用したカメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１によれば、タブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台のある空間を利用して図形等の入力において正確に２次元座標位置を検出することができるので、作業台等の有効活用ができる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形等の位置入力作業を行うことができる。また、原稿に図面等が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等により原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解像度の設定ができるので、操作性、利便性を向上させることができる。
【００８９】
Ｄ．第四の前提的構成例
第四の前提的構成例を図１１ないし図１５に基づいて説明する。この前提的構成例は、レーザスキャンを利用したいわゆる回転走査＋反射板装着ペン方式の座標入力／検出装置９１に関する。図１１はこのような座標入力／検出装置９１の基本的構成を示す模式図である。図示するように、２次元の座標入力／検出領域９２を規定する平面部材９３を備えている。座標入力／検出領域９２面上には指示手段として機能するカーソル９４が移動可能に配設されており、座標入力／検出領域９２面に平行な走査光線を再帰的に反射する機能を備えている。カーソル９４の中心点Ｐを所望の位置に合わせることにより、入力したい２次元座標を指定する。
【００９０】
また、一対の光学ユニット９５，９６が座標入力／検出領域９２面の上側において互いに離間して配置されている。ここに、右側の光学ニット９５には、レーザ発振器等からなる発光手段としての固定光源９７が収納されている。さらに、所定の回転軸Ｍ１を中心として定速回転する反射鏡９８を備えており、固定光源９７から放射された光源光線を連続的に反射させて座標入力／検出領域９２面上に回転走査光線を生成する。加えて、カーソル９４により反射され逆進する再帰光線を受光するための受光素子（図示せず）を含んでいる。
【００９１】
このような構成により、光学ユニット９５は再帰光線の偏角θ1を測定する。左側の光学ユニット９６も同様の構成を有しており、固定光源９９から放射した光源光線は回転軸Ｍ２を中心として回転する反射鏡１００により連続的に反射され、前述の第１の走査光線と交差する第２の走査光線を生成する。カーソル９４によって反射逆進された再帰光線の偏角θ2を測定する。
【００９２】
一対の光学ユニット９５，９６にはコンピュータ等からなる計算部１０１が接続されており、一対の偏角θ1，θ2の測定値に基き所定の２次元座標計算式を用いて入力座標Ｐ(ｘ，ｙ)の２次元座標値を計算する。ただし、ｗは回転軸Ｍ１，Ｍ２の回転中心間の距離である。
【００９３】
ｘ = ｗ tanθ1 ／ ( tanθ2 + tanθ1)
ｙ = ｗ tanθ2・tanθ1／ ( tanθ2 + tanθ1 )………………（８）
ここで、第四の前提的構成例に用いられる光学ユニット及びカーソルの具体例を簡潔に説明する。図１２は右側の光学ユニット９５の構成例を示す模式図である。なお、左側の光学ユニット９６も同様の構成を有する。光学ユニット９５は、固定光源９７と回転軸Ｍ１を中心として一定角速度で回転する反射鏡９８と、カーソル９４から反射されて戻ってくる再帰光を受光し、検出信号を発生するための受光素子１０３とを有する。固定光源９７から発した光源光線はハーフミラー１０４を通過して反射鏡９８の回転軸Ｍ１近傍に向う。ここで、光源光線は一定角速度で走査され、カーソル９４の中心軸を横切った時、再帰的に反射され逆進して反射鏡９８に戻る。ここでさらに反射されハーフミラー１０４を介してフィルタ１０５を通過した後、フォトダイオード等からなる受光素子１０３により受光される。受光素子１０３は受光タイミングに同期して検出信号を出力する。
【００９４】
反射鏡９８は駆動回路１０６によって一定角速度で回転される。駆動回路１０６は反射鏡９８の１回転周期毎にタイミングパルスを出力する。駆動回路１０６により出力されたタイミングパルス及び受光素子１０３により出力された検出パルスは波形処理回路１０７に入力され、波形処理を施された後出力端子から出力される。出力信号は、タイミングパルスを基準にして検出パルスが発生した時間間隔に合わせて出力されるので、反射鏡９８が一定角速度で回転している点から、結局、再帰光線の偏角を含むθ0＋θ1を表わすものである。
【００９５】
図１３は座標入力用のカーソル９４の一例を示す斜視図である。カーソル９４は中心軸を有する円筒状の光反射部材１０８と支持部材１０９から構成されている。また、図示しないが円筒状の光反射部材１０８の内部には、交点が円筒の軸と一致したヘアクロスマークを有する照準部材が装着されている。与えられた座標面に対して支持部材１０９の底面が接した状態でカーソル９４を配置すると、円筒の中心軸は座標面（座標入力／検出領域９２面）に対して垂直に配置される。この状態で支持部材１０９を把持し照準部材を用いて入力すべき座標点を指定するのである。座標平面に平行でかつ反射部材１０８の中心軸に向かって進行してくる走査光線は反射面に対して垂直に入射するので、同一光路を逆方向に向って反射され、再帰光線は固定光源９７に向って戻って行く。このようなカーソル９４は走査光線が及ぶ範囲内であれば、任意の座標面に対して用いることができる。
【００９６】
図１４はこのような座標入力／検出装置９１の電気回路構成の一例を示すブロック図である。前述したように、この座標入力／検出装置９１は一対の光学ユニット９５，９６と計算部１０１及び設定部１０２を含むコンピュータ１１０とから構成されている。光学ユニット９５，９６とコンピュータ１１０とは互いにケーブルで電気的に接続されている。光学ユニット９５は、反射鏡９８を一定角速度で回転するための駆動回路１０６及びこれに接続したタイミング検出回路１１１を含んでいる。タイミング検出回路１１１は反射鏡９８が所定の周期Ｔで１回転する毎に所定のタイミング、例えば、反射鏡９８の法線が固定光源９７からの光源光線に平行となるタイミングで、タイミングパルスＡ１を出力する（図１５参照）。また、受光素子１０３は増幅回路１１２に接続されており、検出信号は増幅された後、検出パルスＢ１として出力される。波形処理回路１０７がタイミング検出回路１１１及び増幅回路１１２に接続されており、受け入れたタイミングパルスＡ１及び検出パルスＢ１を波形処理して、出力パルスＣ１を出力する。出力パルスＣ１はカーソル９４からくる再帰光線の受光に同期して発生するので、再帰光線の偏角と光学ユニット９５の取付角度θ0＋θ1に関係している。なお、他方の光学ユニット９６も同様な電気的構成を有するのでその説明を省略する。
【００９７】
コンピュータ１１０は第１の計数回路１１３を有し、右側の光学ユニット９５からの出力パルスＣ１のパルス間隔を計数し、角度データθ1を算出する。また、第２の計数回路１１４を有し、左側の光学ユニット９６からの出力パルスＣ２のパルス間隔を計数し、角度データθ2を算出する。計算部１０１がインターフェース１１５，１１６を介してこれら計数回路１１３，１１４に接続している。計算部１０１は実際に測定された一対の角度データθ1，θ2に基づき所定の座標計算式を用いて入力座標の２次元座標値を計算する。
【００９８】
図１５に示すタイミングチャートを参照して偏角の測定方法について簡潔に説明する。まず、右側の光学ユニット９５において、反射鏡９８を周期Ｔで回転させると、タイミング検出回路１１１は周期ＴでタイミングパルスＡ１を出力する。この時、増幅回路１１２は受光素子１０３の受光時点に同期して検出パルスＢ１を出力する。検出パルスＢ１は大ピークと続く小ピークを有する。大ピークは反射鏡９８が光源光線に対して垂直に位置した状態で発生し、タイミングパルスＡ１と同期しているとともに、カーソル９４からの再帰光線とは無関係である。続く小ピークはカーソル９４からの再帰光線が受光されたタイミングに同期しており、大ピークからｔ１時間後に発生したとすると、時間ｔ１は求める角度データθ0＋θ1に比例的に関係している。波形処理回路１０７はこれらタイミングパルスＡ１及び検出パルスＢ１を波形処理して、出力パルスＣ１を出力する。
【００９９】
左側の光学ユニット９６においても同様の動作が行なわれる。この場合において、反射鏡１００の回転周期及び位相は右側の光学ユニット９５のそれに一致しており、従って、同一のタイミングパルスＡ２が得られる。また、検出パルスＢ２は大ピークからｔ２時間後に小ピークが続き、この時点でカーソル９４からの再帰光線が受光される。これらタイミングパルスＡ２及び検出パルスＢ２に基いて出力パルスＣ２が得られ、隣り合う大小ピークの時間間隔ｔ２は求める角度データθ0＋θ2に比例的に関係している。
【０１００】
続いて、第１の計数回路１１３は出力パルスＣ１のパルス時間間隔ｔ１を計数し、既知の取付角度θ0を差し引いて角度データθ1を得る。また、第２の計数回路１１４は出力パルスＣ２のパルス時間間隔ｔ２を計数し、既知の取付角度θ0を差し引いて角度データθ2を得る。
【０１０１】
以上、光学式の座標入力／検出装置に関して、再帰光遮断方式の座標入力／検出装置１、カメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１、回転走査＋反射板装着ペン方式の座標入力／検出装置９１、ＬＥＤアレイ方式の座標入力／検出装置５１について、その原理を説明したが、これらは座標入力／検出装置に関する一例であって、本発明はこれらの方式に限定されるものではなく、本発明はタッチパネル面の前面を座標入力／検出領域とする光学式の座標入力／検出装置全般について適用されることはいうまでもない。
【０１０２】
＜特徴的構成例＞
Ａ．第一の特徴的構成例
本発明の第一の特徴的構成例を図１６及び図１７に基づいて説明する。図１６はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１２１を機能的に示すブロック図である。この座標入力／検出装置１２１としては前述した座標入力／検出装置１，５１，６１，９１等の何れにも適用し得るものである。図におい、タッチパネル１２２は座標入力／検出領域３，３７，７６，９２等に相当し、その表面近傍に指などの指示手段（例えば、指示手段４）が挿入されたときに、指示手段のタッチパネル１２２上での２次元座標を検出する座標検出部（座標検出手段）１２３と、指示手段のタッチパネル１２２表面からの距離を検出する距離検出部（距離検出手段）１２４とを有する。
【０１０３】
ここに、座標検出部１２３は、座標入力／検出装置１の場合であれば、光源２１と受光素子１３と再帰性反射部材７とを備え、再帰性反射部材７を介して座標入力／検出領域３中に形成された発光／受光光路内の遮光性を有する指示手段４の有無によりこの指示手段４の座標入力／検出領域３における２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、受光素子１３により受光される光ビームの光強度に基づき指示手段４の座標入力／検出領域３面からの距離を検出するように構成される。この場合、指示手段４が座標入力／検出領域３面に近づくほど、遮光量が多くなるため、光強度のディップが深くなる。
【０１０４】
また、座標入力／検出装置５１の場合であれば、座標検出部１２３は、多数のＬＥＤ５２，５４と多数のフォトトランジスタ５３，５５とを備え、座標入力／検出領域５７中に形成された発光／受光光路内の遮光性を有する指示手段５９の有無によりこの指示手段５９の座標入力／検出領域５７における２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、フォトトランジスタ５３，５５により受光される光ビームの光強度に基づき指示手段５９の座標入力／検出領域５７面からの距離を検出するように構成される。この場合も、指示手段５９が座標入力／検出領域５７面に近づくほど、遮光量が多くなるため、光強度のディップが深くなる。
【０１０５】
座標入力／検出装置６１の場合であれば、座標検出部１２３は、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂと変換手段として機能する演算回路７８とよりなり、距離検出部１２４は、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにより取り込まれた画像の濃度情報に基づき指示手段としてのペン型の座標入力部６５の座標入力／検出領域６６面からの距離を検出するように構成される。この場合、座標入力部６５が座標入力／検出領域６６面に近づくほど、反射光量が多くなるため、その部分の光強度が大きくなり、濃度が薄くなる。
【０１０６】
座標入力／検出装置９１の場合であれば、座標検出部１２３は、固定光源９７，９９と受光素子１０３，１０３′とを備え、光反射部材１０８を有するカーソル９４の座標入力／検出領域９２に対する挿入位置に応じた光強度分布によりその２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、受光素子１０３，１０３′により受光される光ビームの光強度に基づきカーソル９４の座標入力／検出領域９２面からの距離を検出するように構成される。この場合、カーソル９４が座標入力／検出領域９２面に近づくほど、カーソル９４からの反射光量が多くなるため、光強度のディップが高くなる（遮光方式の場合と逆になる）。
【０１０７】
座標検出部１２３、距離検出部１２４からは、例えば、時刻ｔ０でのタッチパネル１２２近傍に位置する指の座標（ｘ０，ｙ０）、タッチパネル１２２面からの指の距離Ｄ０が出力され、記憶部（記憶手段）１２５によりメモリ（図示せず）に（ｘ０，ｙ０，Ｄ０）が同じ時刻ｔ０で検出された情報として関連付けられて記憶される。同様にして、これ以降の所定の時間間隔のサンプリング時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔｎと時系列に座標検出部１２３、距離検出部１２４により検出された２次元座標と距離との組情報（ｘ１，ｙ１，Ｄ１），（ｘ２，ｙ２，Ｄ２），（ｘ３，ｙ３，Ｄ３），…，（ｘｎ，ｙｎ，Ｄｎ）が所定の数ｎ個分だけ順次記憶される。２次元座標と距離との組情報は座標検出部１２３、距離検出部１２４から順次出力されるので、新たな２次元座標と距離との組情報が検出されると、メモリに記憶され、最も古い過去のデータが順次消去される。従って、定常状態では、常にｎ組の２次元座標と距離との組情報がメモリに記憶される。
【０１０８】
記憶部１２５の後段には、座標変化検出／記憶部（座標変化検出／記憶手段）１２６、距離変化検出／記憶部（距離変化検出／記憶手段）１２７が設けられている。座標変化検出／記憶部１２６は記憶部１２５においてメモリに記憶された２次元座標値の時系列データの微分或いは差分をとることで、座標値の変化分を算出してメモリ（図示せず）に記憶する。微分は隣り合う座標値列の差分をとる単純な方法或いは記憶されたｎ個の時系列データに関して平滑化微分をとるなどの方法を用いればよい。距離変化検出／記憶部１２７は、同様に、記憶部１２５においてメモリに記憶された距離情報値の時系列データの微分或いは差分をとることで、距離情報値の変化分を算出してメモリ（図示せず）に記憶する。微分は隣り合う距離情報値列の差分をとる単純な方法或いは記憶されたｎ個の時系列データに関して平滑化微分をとるなどの方法を用いればよい。
【０１０９】
これらの座標変化検出／記憶部１２６、距離変化検出／記憶部１２７の後段には、状態判断部（状態割当手段）１２８が設けられている。この状態判断部１２８は、座標変化検出／記憶部１２６及び距離変化検出／記憶部１２７において算出されてメモリに記憶された座標変化情報、距離変化情報に基づき、メモリ（図示せず）等に予め設定記憶されている指示手段の指示状態に関するｎ個の状態（状態１，状態２，…，状態ｎ）のうちから１つ（例えば、状態１）を選択し、現在の指示状態として出力する。ここに、指示状態としては、指示手段の挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）状態の区別を代表例とする他、例えば、指示手段の接近／離反中等の状態情報等であってもよく、用途・目的等に応じて適宜設定すればよい。
【０１１０】
従って、第一の特徴的構成例によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、タッチパネル１２２面に対する距離情報も検出するようにしているので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力／検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。
【０１１１】
なお、この第一の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。例えば、図６に示した例を参照すると、予め記憶されたソフトウエア（プログラム）をコンピュータ、特にＣＰＵ３１に提供できる情報記憶媒体として、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等の他に、ＦＤ３７、ＣＤ−ＲＯＭ３９等を有しており、ＣＰＵ３１に各種の処理動作、特にこの第一の特徴的構成例に示した作用に対応する処理機能を実行させるための制御プログラムがソフトウエアとして予め設定されており、このような制御プログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭ３９に予め格納されている。そして、このようなソフトウエアはＲＯＭ３２等に予めインストールされており、ＣＰＵ３１の起動時にＲＡＭ３３に複写されて動作時にＣＰＵ３１に読取られる。このようにＣＰＵ３１が各種のプログラムを読取って対応する処理を実行することにより、各種の処理機能が実現されるので、当該コンピュータが前述したような座標入力／検出処理を実行することになる。
【０１１２】
ここに、この第一の特徴的構成例の場合には、図１７に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標ｘi，ｙiを検出する座標検出機能（ステップＳ１）と、指示手段がタッチパネル１２２上（若しくはその近傍）に位置するときのタッチパネル１２２面からの距離Ｄiを検出する距離検出機能（Ｓ２）と、座標検出機能により検出された２次元座標情報と距離検出機能により検出された距離情報とをｘi，ｙi，Ｄiの如く関連付けてメモリに記憶する記憶機能（Ｓ３）と、この記憶機能によりメモリに記憶された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝により検出してメモリに記憶する座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）と、記憶機能（Ｓ３）によりメモリに記憶された距離情報の所定の時間間隔での変化を（Ｄi−Ｄi-1）により検出してメモリに記憶する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）と、座標変化検出／記憶機能により検出されてメモリに記憶された座標変化情報と距離変化検出／記憶機能により検出されてメモリに記憶された距離変化情報とに基づき、予め記憶された１つ以上の指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能（Ｓ６）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい。
【０１１３】
Ｂ．第二の特徴的構成例
本発明の第二の特徴的構成例を図１８及び図１９に基づいて説明する。図１８はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１３１を機能的に示すブロック図である（請求項１記載の発明に相当する）。なお、第一の特徴的構成例で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の特徴的構成例でも同様とする）。
【０１１４】
この特徴的構成例では、座標変化検出／記憶部１２６、距離変化検出／記憶部１２７の後段には、比演算部（演算手段）１３２、比較部１３３を介して状態判断部（状態割当手段）１３４が設けられている。比演算部１３２では、座標変化検出／記憶部１２６により検出された座標変化に対する距離変化検出／記憶部１２７により検出された距離変化の割合、即ち、距離変化／座標変化を算出する。このような割合に対して、予め設定された少なくとも１つ以上の閾値を閾値記憶手段により格納した閾値格納部１３５が比較部１３３に接続して設けられている。比較部１３３では比演算部１３２により算出された割合と閾値格納部１３５に格納されている所定の閾値とを比較し、比較結果を状態判断部１３４に出力する。
【０１１５】
状態判断部１３４は、比較部１３３による比較結果に基づき、メモリ（図示せず）等に予め設定記憶されている指示手段の指示状態に関するｎ個の状態（状態１，状態２，…，状態ｎ）のうちから１つ（例えば、状態１）を選択し、現在の指示状態として出力する。ここに、指示状態としては、指示手段の挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）状態の区別を代表例とする他、適宜閾値を用いて判断することより、例えば、指示手段の接近／離反中等の状態情報等であってもよく、用途・目的等に応じて適宜設定すればよい。
【０１１６】
従って、第二の特徴的構成例によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標、及び、タッチパネル１２２面に対する距離情報だけでなく、両者間の変化の割合も検出して所定の閾値と比較するようにしているので、２次元座標及び距離情報だけでは識別できなかった指示手段の入力状態をその動きを含めてより詳細に識別することができ、座標入力／検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。
【０１１７】
なお、この第二の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第二の特徴的構成例の場合には、図１９に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標ｘi，ｙiを検出する座標検出機能（ステップＳ１）と、指示手段がタッチパネル１２２上（若しくはその近傍）に位置するときのタッチパネル１２２面からの距離Ｄiを検出する距離検出機能（Ｓ２）と、座標検出機能により検出された２次元座標情報と距離検出機能により検出された距離情報とをｘi，ｙi，Ｄiの如く関連付けてメモリに記憶する記憶機能（Ｓ３）と、この記憶機能によりメモリに記憶された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝により検出してメモリに記憶する座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）と、記憶機能（Ｓ３）によりメモリに記憶された距離情報の所定の時間間隔での変化を（Ｄi−Ｄi-1）により検出してメモリに記憶する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）と、座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）により検出された座標変化に対する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）により検出された距離変化の比（割合）を（Ｄi−Ｄi-1）／√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝として演算する演算機能（Ｓ９）と、演算機能（Ｓ９）により演算された比（割合）と予めメモリに記憶された割合に関する所定の閾値ｔｈと比較する比較機能及びこの比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能（Ｓ１０，Ｓ１１）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項９記載の発明に相当する）。
【０１１８】
Ｃ．第三の特徴的構成例
本発明の第三の特徴的構成例を図２０ないし図２８に基づいて説明する。図２０はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１３１を機能的に示すブロック図である（請求項３記載の発明に相当する）。
【０１１９】
この第三の特徴的構成例の座標入力／検出装置１３１は、第二の特徴的構成例の座標入力／検出装置１２１をより具体化したもので、比較部１３３による比較の結果、座標変化に対する距離変化の比（割合）が所定の閾値を超える場合には指などの指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して非挿入状態（デタッチ）にあり、座標変化に対する距離変化の比（割合）が所定の閾値以下の場合には指などの指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して挿入状態（タッチ）にあると判断するように状態割当手段１４２を構成したものである。
【０１２０】
ここで、前述した第一の前提的構成例の場合を例にとり、図２１ないし図２５を参照して入力／検出動作を詳細に説明する。図２１は図５の場合と同様に例えばディスプレイ面２０の前面に設定された座標入力／検出領域３面に平行な方向から見た断面図、図２２はその各場合の光強度分布の特性図である。なお、図２１では光源や受光素子等は省略してある。また、検出光１４３は図中、左側から右側に向かって伝播し、再帰性反射部材７により再帰的に反射されて検出光１４３と同じ経路を逆方向に再帰光１４４として進行するものとする。
【０１２１】
まず、図２１（ａ）は指などの指示手段４が座標入力／検出領域３においてディスプレイ面２０からの距離ｈ＝ｈ１に位置するときの状態を示している。このとき、指示手段４が再帰光１４４を少量だけ遮光する状態にあるので、受光素子１３により検出される再帰光の強度分布は図２２（ａ）に示すようにｄ＝ｄ１だけ減少するディップを生ずる。図２１（ｂ）（ｃ）は各々、座標入力／検出領域３においてディスプレイ面２０からの指示手段４の距離がｈ＝ｈ２，ｈ＝ｈ３の状態を示している。このとき、再帰光１４４が遮光される量が、指示手段４の距離ｈに依存して変化する。図２３はディスプレイ面２０からの指の距離（位置）に応じて光強度分布におけるディップ量が変化する様子を示す特性図である。結果として、指示手段４のディスプレイ面２０からの距離ｈは受光素子１３により検出される光強度分布のディップ量ｄの大きさに現れてくる。この再帰光の強度分布におけるディップ位置から指示手段４が位置する２次元座標が求められる原理は第一の前提的構成例で説明した通りであるが、さらにこのようなディップ量ｄを検出することにより、指示手段４のディスプレイ面２０からの距離ｈを検出できることがわかる。
【０１２２】
つぎに、このような指示手段４に関する距離情報を用いて指示手段４が挿入状態（ディスプレイ面２０に対してタッチ状態）にあるか非挿入状態（ディスプレイ面２０に対してデタッチ状態）にあるかの識別方法について説明する。図２４は座標入力／検出領域３を通して指などの指示手段４によりディスプレイ面２０上に文字を描く場合の指先の軌跡と、ディスプレイ面２０を断面的に見た指先とディスプレイ面２０表面との距離ｈの関係を併せて示している。具体例として、図２４（ａ）はひらがな「つ」、図２４（ｂ）は漢字「二」を各々描いた場合を示す模式図である。
【０１２３】
まず、ひらがな「つ」を描いた場合、図２４（ａ）に示すように、指先は▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼の順に示す経路を辿る。このときの指先のディスプレイ面２０からの距離ｈは、▲１▼▲２▼▲３▼まではゼロであり、ディスプレイ面２０に接触している。しかし、▲３▼から▲４▼にかけては、「つ」の文字の終端の「はらい」部分２０７の描画動作に従い、ディスプレイ面２０からの距離が緩やかに離れていく動作をする。このとき、描く文字「つ」を構成する座標の最後の「はらい」部分２０７を良好に検出するためには、受光素子１３上のディップ検出の閾値をｈ＝ｈ２が検出できる値、即ち、閾値Ａに設定し、ディップ深さがこの閾値Ａを超えたときにはペンダウン（指先がタッチ状態＝挿入状態にある）と判断し、入力座標として出力させる。
【０１２４】
一方、漢字「二」を描いた場合、図２４（ｂ）に示すように、▲１▼から▲２▼までを描き終わって▲３▼に指先が移る動作に注目する。すると、指先のディスプレイ面２０からの距離は、図２４(ｂ)中の下図に示すようになる。即ち、指先が▲２▼に移動して漢字「二」の第１のストロークを描き終えて「止め」部分２０５になると、指先が急峻にディスプレイ面２０から離れ、点線で示すような空中軌跡に従って移動し、▲３▼に至る。このとき、図２４（ａ）の場合と同じ閾値Ａを用いて挿入／非挿入を検出しようとする場合を想定する。すると、▲２▼までストロークを描き終えた近傍で指先の距離がｈ＝ｈ３を超えても、ｈ＜ｈ２であれば、ディップ深さは閾値Ａを超えているので、挿入（タッチ）状態と見倣され、結果として、▲２▼でストロークが良好に切れず、図３４（ｂ）に示した場合のように「止め」部分２０５にひげ状の尾引き２０４が出てしまう。従って、このような「止め」部分２０５近傍の状態を良好に検出するためには、閾値を閾値Ａから閾値Ｂに変更する等の処理が必要になるが、これを自動的に判断するのは極めて困難である。
【０１２５】
この点、この第三の特徴的構成例では、座標変化に対する距離変化の割合（比）に着目してこれを解決している。この点について、図２５を参照して説明する。図２３は図２４に示した指先の軌跡の断面図を拡大して模式的に示す説明図である。図中、○印部分は、所定の時間間隔でサンプリングされた座標のサンプリング点を示してている。図２４（ａ）に示した「はらい」部分２０７と図２４（ｂ）に示した「止め」部分２０５とでは、指先の軌跡が、図２５に示すように明らかに異なる。即ち、「はらい」部分２０７では「はらい」部分２０７の描画に続いて連続的に動くため指先は緩やかにディスプレイ面２０を離れるが、「止め」部分２０５では指先がディスプレイ面２０から急峻に離れる。このような動きの違いを検出することで、「はらい」部分２０７（「跳ね」部分２０６でも同様）と「止め」部分２０５とを明確に区別することができる。
【０１２６】
具体的には、座標変化に対する距離変化の割合の大小に応じて判断される。前述したように、座標変化検出／記憶部１２６ではサンプリング毎の座標変化Δｓが検出され、距離変化検出／記憶部１２７ではサンプリング毎の距離変化Δｈが検出される。そして、比演算部１２８において座標変化Δｓに対する距離変化Δｈの割合、即ち、Δｈ／Δｓが算出される。比較部１３３では閾値格納部１３５に格納された所定の閾値とこの割合Δｈ／Δｓとの大小関係を比較する。比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値よりも大きければ、図２５（ｂ）に示すように指先の軌跡が急峻にディスプレイ面２０から離れる動きであると判断し、「止め」部分２０５を描き終えたときのストロークと見倣し、即座に指先が非挿入状態（デタッチ状態）に移行したものとして処理する。一方、比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値以下の場合には、指先がディスプレイ面２０に接しながら移動しているか或いは図２５（ａ）に示すように「はらい」部分２０７等に続き指先の軌跡が緩やかにディスプレイ面２０から離れる動きであると判断し、指先が挿入状態（タッチ状態）にあるものとして処理する。
【０１２７】
なお、図２５では▲２▼から▲１▼までの変化分として示しているが、実際の処理動作では、○で示すサンプリング点のサンプリング間隔を十分短くとり、各々のサンプリング点間の差分を逐次とることで、指先の軌跡の座標変化及び距離変化の情報を取得することにより、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６と「止め」部分２０５とを適正に判断できる。
【０１２８】
このように、この第三の特徴的構成例によれば、より実際的に、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６や「止め」部分２０５での指などの指示手段の自然かつ異なる動き（「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６では緩やかにディスプレイ面２０から離れるのに対し、「止め」部分２０５では急峻にディスプレイ面２０から離れる）に着目し、座標変化に対する距離変化の割合Δｈ／Δｓを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断することで、より適正に入力状態を認識でき、それに応じた適正な処理が可能となる。
【０１２９】
なお、この第三の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第三の特徴的構成例の場合には、図２６に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、第二の特徴的構成例の場合のプログラムに加えて、その状態割当機能は、比較機能による比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値ｔｈを超える場合には指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して非挿入状態であり、割合Δｈ／Δｓが閾値以下の場合には指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して挿入状態であると判断する判断機能（Ｓ１１′）をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項８記載の発明に相当する）。
【０１３０】
なお、これらの第二、第三の特徴的構成例では、座標変化に対する距離変化の割合（比）を用いたが、これに代えて、座標変化に対する距離変化の角度（＝tanθ＝Δｈ／Δｓ）を用いるようにしてもよい（請求項２記載の発明に相当する）。この角度が図２７に示すように予め設定された所定の閾値θth（例えば、４０°程度）よりも大きければ、描画文字が跳ねていないと認識し（即ち、「止め」部分２０５であると認識し）、所定の閾値θth以下であれば、描画文字が跳ねていると認識する（即ち、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６であると認識する）ようにしてもよい。
【０１３１】
この場合、座標変化に対する距離変化の角度を直接的に算出してもよいが、検出される光強度におけるディップ量の変化の様子に基づいて判断するようにしても良い。即ち、所定の閾値θthよりも大きくなるような描画時には、ディップ量の変化が図２８（ａ）中にｔ＝ｔ３からｔ＝ｔ４に示すように急峻にディップ量が減るように変化するのに対して、所定の閾値θth以下となるような描画時には、ディップ量の変化が図２８（ｂ）中にｔ＝ｔ３，ｔ＝ｔ４，ｔ＝ｔ５に示すようにディップ量が緩やかに減るように変化するので、その変化の緩急さを比較するようにしてもよい。
【０１３２】
なお、このような角度情報を用いる場合の作用に関しても、前述した場合と同様に、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。
【０１３３】
Ｄ．第四の特徴的構成例
本発明の第四の特徴的構成例を図２９ないし図３１に基づいて説明する。図２９はこの第四の特徴的構成例による座標入力／検出装置１５１を機能的に示すブロック図である（請求項４記載の発明に相当する）。
【０１３４】
この第四の特徴的構成例においても、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６と、「止め」部分２０５とでは指先などの指示手段の動きが異なる点に着目したものであるが、その判断に指示座標の変化する方向情報と長さ情報とを併せ持つベクトル座標値を利用するようにしたものである。
【０１３５】
まず、タッチパネル１２２部分に対しては、座標検出部１２３とともに、挿入／非挿入検出部（挿入／非挿入検出手段）１５２が設けられている。座標検出部１２３は前述したように、タッチパネル１２２の表面近傍に指などの指示手段（例えば、指示手段４）が挿入されたときに、指示手段のタッチパネル１２２上での２次元座標を所定の時間間隔で時系列的に検出する。また、挿入／非挿入検出部１５２は指先などの指示手段が実際にタッチパネル１２２面に接しているか否かに関係なく受光手段等により検出光に干渉する位置に指示手段があるか否かを単純に検出するものであればよい。例えば、第一の前提的構成例の場合であれば、受光素子１３の光強度分布においてディップを生じているか否かを検出する手段でよい。
【０１３６】
座標検出部１２３の後段にはベクトル化部（ベクトル化手段）１５３が設けられている。このベクトル化部１５３は、指示手段の挿入状態検出下で座標検出部１２３により時系列的に順次得られる２次元座標間の変化する方向とその変化分を示す長さを予めベクトルテーブル１５４に設定格納されているベクトルデータを用いてベクトル座標化してメモリ等に記憶させる処理を行う。
【０１３７】
ここで、座標ベクトル値の算出方法について図３０を参照して説明する。図３０において、前回検出された２次元座標を（Ｘ１，Ｙ１）、今回得られた２次元座標を（Ｘ２，Ｙ２）とする。Ｘ座標方向の変化量ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、Ｙ座標方向の変化量ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１から、座標ベクトル値をΔＹ／ΔＸにより算出する。この場合の座標ベクトル値は表１に示すようにＸ軸方向から１０度間隔で数値化されて予めベクトルテーブル１５４に格納されているが、この間隔（１０度）は任意に設定すれぱよい。また、座標ベクトル値は、算出結果の近似値を用いるものとする。例えば、−ΔＹ，−ΔＸでΔＹ／ΔＸ＝０．９００の場合であれば、座標ベクトル値＝２４となる。
【０１３８】
【表１】
【０１３９】
また、図３１に示す指先などの動きを参照すると、タッチパネル１２２に対して挿入状態が検出されているときに、２次元座標が（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）の如く同一の時間間隔でサンプリングされ、検出領域から指先などが抜け出ると、挿入／非挿入検出部１５２から非挿入検出（デタッチ検出）信号が出るものとする。このような動きの中で、各サンプリングにおける座標間の座標ベクトル値は上述のように算出され、各座標間の長さＬは、例えば、座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）間の長さＬ１であれば、
Ｌ１＝√｛（Ｙ２−Ｙ１）2＋（Ｘ２−Ｘ１）2｝
により算出される。このようにして、サンプリングされた座標毎にその座標ベクトル値とその長さ情報とが算出され、記憶される。表２は図２８に示すような動きを示す場合にベクトル座標化されたデータ例を示す。
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
ベクトル化部１５３の後段にはベクトル情報判断部１５５が設けられている。このベクトル情報判断部１５５は挿入／非挿入検出部１５２により指示手段の非挿入状態（デタッチ状態）への変化が検出された場合に、その時点でのベクトル情報（座標ベクトル値、長さ）の変化の大きさを判断する。ベクトル情報判断部１５５の後段には、その判断結果に応じて異なる処理を行わせるため、跳ね処理部（跳ね処理手段）１５６と止め尾引き処理部（止め尾引き処理手段）１５７とが設けられている。
【０１４２】
跳ね処理部１５６は、挿入／非挿入検出部１５２による指示手段の非挿入検出時にベクトル化部１５３によるベクトル座標値に所定値（例えば、ベクトル座標値で“４”）以上の大きな変化がない場合には、「はらい」部分や「跳ね」部分における尾引きが生じているものと見做し、非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短くする処理を行う。これは、図３４（ｃ）（ｄ）に示した「跳ね」部分２０６や図３４（ｅ）（ｆ）に示した「はらい」部分２０７の場合には、指などがタッチパネル１２２を離れる際に同一又はほぼ同一方向に進むのが一般的である。これは、ベクトル座標値でみれば、大きく変化しないことからわかるので、このような場合には、「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７に引き続いて尾引き２０４が生じて意図した長さよりも「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７が長く描画されてしまうので、尾引き２０４による冗長部分を描画させないように処理するものである。
【０１４３】
例えば、図３１を参照すれば、デタッチ状態検出時に、前々回の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）と前回の検出座標（Ｘ５，Ｙ５）（Ａ側）とから算出される座標ベクトル値が表２中に“６”，“（６）”で示すように大きく変化していない場合には、検出座標（Ｘ４，Ｙ４），（Ｘ５，Ｙ５）（Ａ側）間は、「跳ね」部分２０６等における尾引きによるものと見做し、デタッチ検出直前部分を予め設定された固定長さ分だけ短くして「跳ね」部分２０６等を描画させる。これにより、図３４（ｄ）（ｆ）における尾引き２０４のない状態で「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７が描画される（即ち、図３４（ｃ）（ｅ）に示すような冗長のない本来の状態で描画される）。
【０１４４】
一方、止め尾引き処理部１５７は、挿入／非挿入検出部１５２による指示手段の非挿入検出時にベクトル化部１５３によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化があった場合には、「止め」部分における尾引きが生じているものと見做し、その変化点から非挿入点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にして描画させない処理を行う。これは、図３４（ａ）（ｂ）に示した「止め」部分２０５の場合には、指などがタッチパネル１２２を離れる際に、一旦止めてから離すため、それまでの移動方向とは大きく異なる方向に急峻に進むのが一般的である。これを、ベクトル座標値及びその長さでみれば、方向が大きく変化し長さも極端に短めとなることからわかる。このような場合には、「止め」部分２０５でひげ状の尾引き２０４が生じて描画されてしまうので、このような尾引き２０４を全て描画させないように処理するものである。
【０１４５】
例えば、図３１を参照すれば、デタッチ状態検出時に、前々回の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）と前回の検出座標（Ｘ５，Ｙ５）（Ｂ側）とから算出される座標ベクトル値が表２中に“６”，“１６”で示すように大きく変化している場合には、直前の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）以降は尾引きによるものと見做し、検出座標（Ｘ４，Ｙ４）以降の描画線は無効とし、「止め」部分２０５で終わるように描画させる。これにより、図３４（ｂ）における尾引き２０４のない状態で「止め」部分２０５が描画される（即ち、図３４（ａ）に示すような本来の状態で描画される）。
【０１４６】
従って、この第四の特徴的構成例によれば、より実際的に漢字等における「跳ね」部分２０６等では指などの指示手段がタッチパネル１２２から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、「跳ね」部分２０６等に引き続いて尾引き２０４が発生し、「跳ね」部分２０６が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分２０６に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分２０６に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。同様に、より実際的に漢字等における「止め」部分２０５では指などの指示手段がタッチパネル１２２から離れる際にはそれ以前の描画方向とは大きく異なる方向に急峻に短く移動するのが一般的である点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化があった場合には、このような「止め」部分２０５で発生した尾引きと認識し、その描画線を描画させないように処理を行うことで、「止め」部分２０５に尾引き描画線２０４が付加されてしまうことがない。よって、何れの場合も後で消しゴムモードで尾引き部分を消すと言うような処理を必要としない。
【０１４７】
なお、この第四の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第四の特徴的構成例の場合には、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項１２記載の発明に相当する）。或いは、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい。
【０１４８】
Ｅ．第五の特徴的構成例
本発明の第五の特徴的構成例を図３２に基づいて説明する。図３２はこの第五の特徴的構成例による座標入力／検出装置１５１を機能的に示すブロック図である（請求項５記載の発明に相当する）。
【０１４９】
第五の特徴的構成例では、第四の特徴的構成例における跳ね処理部１５６の処理を実施する上で、止め尾引き処理部１５７の処理により得られる尾引き長さ情報を利用して、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さを学習させ、短縮すべき長さ分に反映させるうにしたものである。このため、止め尾引き処理部１５７に対しては尾引き長さ算出部（尾引き長さ算出手段）１５８が設けられ、その出力が跳ね処理部１５６に与えられている。尾引き長さ算出部１５８は止め尾引き処理部１５７において無効にするベクトル座標値の変化点からデタッチ検出点までの分の描画線の長さ＝尾引き描画線２０４の長さの平均値を算出し跳ね処理部１５６に出力する。
【０１５０】
即ち、前述した第四の特徴的構成例の場合には、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さとしては実験的に得られた固定値が用いられ、その分の長さを短縮させて描画させているものであり、個人差が特に考慮されていないが、この第五の特徴的構成例によれば、特に実験を行うことなく、実使用において「止め」部分２０５の描画で得られる個人差のある尾引き長さ情報を用いて「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さ分を学習により推定しているので、個人差を反映させたより適正な尾引き分の短縮処理が可能となる。なお、「止め」部分２０５の尾引きによる長さのサンプリングが完了していない段階では、実験等による固定値を用いればよい。
【０１５１】
従って、指などの指示手段がタッチパネル１２２面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、この第五の特徴的構成例によれば、止め尾引き処理部１５７において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出部１５８により算出し、跳ね処理部１５６での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【０１５２】
なお、この第五の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第五の特徴的構成例の場合には、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能と、この止め尾引き処理機能において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を尾引き長さ算出機能により算出された平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項１０記載の発明に相当する）。
【０１５３】
【発明の効果】
請求項１、６及び１１記載の発明によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出するようにしたので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現させることができる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の割合を予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより詳細かつ正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現させることができる。
【０１５４】
請求項２、７及び１２記載の発明によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出するようにしたので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現させることができる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の傾きを予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現させることができる。
【０１５５】
請求項３、８及び１３記載の発明によれば、基本的には請求項１又は２記載の発明の場合と同様な効果が得られるが、より実際的に、「跳ね」部分や「止め」部分での指などの指示手段の自然かつ異なる動きに着目し、座標変化に対する距離変化の割合又は傾きを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断するようにしたので、より適正に入力状態を認識でき、「跳ね」部分や「止め」部分に対する尾引き等を低減させた再現画像処理が可能となる。
【０１５６】
請求項４、９及び１４記載の発明によれば、より実際的に漢字等における「跳ね」部分では指などの指示手段が座標入力検出領域から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、跳ね部分に引き続いて尾引きが発生し、跳ね部分が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。
【０１５７】
請求項５、１０及び１５記載の発明によれば、請求項４、９及び１４記載の発明を実現する上で、指などの指示手段が座標入力検出領域面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出手段により算出し、跳ね処理手段での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の前提的構成例を原理的に示す概略正面図である。
【図２】その受発光手段の内部構造の構成例を示す概略正面図である。
【図３】その検出動作を説明するための概略正面図である。
【図４】受発光手段の取付間隔等を示す概略正面図である。
【図５】ディスプレイ前面等への設置例を示す断面図である。
【図６】その制御系の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第二の前提的構成例を示す概略正面図である。
【図８】本発明の第三の前提的構成例を示す説明図である。
【図９】その動作を説明するための信号波形を示すタイミングチャートである。
【図１０】座標位置の算出方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の第四の前提的構成例を示す平面的な構成図である。
【図１２】その光学ユニットの構成を示す模式図である。
【図１３】そのカーソルを示す斜視図である。
【図１４】その電気回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】その動作波形例を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第一の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図１７】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第二の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図１９】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第三の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図２１】入力操作例を示す座標入力／検出領域面に平行な方向から見た断面図である。
【図２２】その各場合の光強度分布を示す特性図である。
【図２３】指先の距離の変化に伴うディップ深さが変化する様子を示す特性図である。
【図２４】実際的な描画動作に伴う指先の軌跡や距離との関係を併せて示す説明図である。
【図２５】その指先の軌跡の断面図を拡大して模式的に示す説明図である。
【図２６】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図２７】変形例を示す距離−深さ関係の特性図である。
【図２８】指先の動きに応じた光強度のディップ量の変化の様子を示す出力波形図である。
【図２９】本発明の第四の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図３０】座標ベクトル値の算出方法を説明するためのベクトル図である。
【図３１】指先の動きに伴う変遷の様子を示すベクトル図である。
【図３２】本発明の第五の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図３３】指等による描画動作を示す説明図である。
【図３４】特徴的な文字の構成例及びその筆記に伴う描画例を誇張して示す説明図である。
【符号の説明】
３ 座標入力／検出領域
４ 指示手段
１３ 受光手段
２１ 発光手段
３２，３７，３９ 情報記憶媒体
５２ 発光手段
５３ 受光手段
５４ 発光手段
５５ 受光手段
５７ 座標入力／検出領域
５９ 指示手段
６３ａ，６３ｂ 画像入力手段
６６ 座標入力／検出領域
９２ 座標入力／検出領域
９４ 指示手段
９７，９８ 発光手段
１０３ 受光手段
１２２ 座標入力／検出領域
１２３ 座標検出手段
１２４ 距離検出手段
１２５ 記憶手段
１２６ 座標変化検出／記憶手段
１２７ 距離変化検出／記憶手段
１２８ 状態割当手段
１３２ 演算手段
１３３ 比較手段
１３４ 状態割当手段
１４２ 状態割当手段
１５２ 挿入／非挿入検出手段
１５３ ベクトル化手段
１５６ 跳ね処理手段
１５７ 止め尾引き処理手段
１５８ 尾引き長さ算出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力検出装置に関し、特に、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して利用され、或いは、パーソナルコンピュータ等において、情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等によって指示された座標位置を光学的に検出するいわゆる光学的タッチパネル方式の座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の座標入力／検出装置としては、ペンで座標入力面を押さえた時、或いはペンが座標入力面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を検出するものがある。
【０００３】
また、他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報等に示されるような超音波方式のタッチパネル座標入力／検出装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検出するものである。
【０００４】
しかし、静電又は電磁誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を必要とするため製造コストが高く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点がある。
【０００５】
また、超音波方式のものでは、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う材質）でペン入力を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れてしまう。かといって、十分な接触を得るために、ペンを必要以上の力で押し付けてしまうと、ペンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため、一旦、ペン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得られず、入力が途絶えたと判断されてしまう。このためにペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【０００６】
しかしながら、このような従来技術が有する問題点については、先に本出願人が特願平１０−１２７０３５号として出願したものや、特開平５−１７３６９９号公報に開示されているもの、或いは、特開平９−３１９５０１号公報に開示されているもの、さらには先に本出願人が特願平１０−２３０９６０号として出願したもの等、に代表される光学式の座標入力／検出装置によって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型の座標入力／検出装置が実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、このような光学的な座標入力／検出装置は、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、情報の入力や選択をするための有力なツールとして位置付けられ、上述の出願で提案されたものや公開公報に開示されたもの以外にもさらに検討されているが、まだ、完全とはいえず、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならない課題が多々存在する。
【０００８】
例えば、これらの光学的なタッチパネル型座標入力／検出装置の場合、超音波方式等による場合と異なり、座標入力／検出領域面（タッチパネル）自体が検出機能を有さず、座標入力／検出領域面から表面側に少し離れた位置に光学的な検出領域が設定されているため、座標入力／検出領域面上における指などによる実際の描画動作（文字の筆記等）とその描画座標位置の検出動作との間に空間的なずれを生じてしまい、描画する人の意図した描画画像に対してディスプレイ等を通じて再現される描画画像上に尾引き等の不具合が生じてしまう。即ち、「尾引き」とは、光学的なタッチパネルの特徴として、タッチパネルから指などが離れた瞬間にデタッチ（非挿入）が検出されるのではなく、タッチパネルから或る距離以上に離れる時点で検出されるため、この時点までの間は、指などをタッチパネルから離し所望の文字等の描画を終えているにもかかわらず、依然として、タッチパネルに触れていると見倣され（タッチ＝挿入状態と見倣され）、再現画像において意図しない部分に線分が描画される現象をいう。
【０００９】
例えば、図３３に示すように、表面側に検出光による座標入力／検出領域２００が設定されたタッチパネル２０１面に沿って指２０２などにより描画するとき、Ｐ点でその描画が終わり、指２０２をタッチパネル２０１面から離そうとする場合、座標入力／検出領域２００を抜け出るＰ′点までは指２０２が検出光により検出され、指２０２がタッチパネル２０１に触れていると見倣され、Ｐ′点で初めてデタッチとされる。これによりディスプレイを通じてタッチパネル２０１面に表示される描画線２０３はＰ点で終わらず、Ｐ′点まで伸び、このＰ〜Ｐ′点部分が尾引き２０４として表示されてしまう。この結果、現実的な描画を考えた場合、例えば、図３４（ａ）に示すような漢字「二」の描画において、▲１▼〜▲２▼と描画し、▲２▼部分で指を離し、▲３▼〜▲４▼と描画し、▲４▼で指を離すこととなるが、漢字描画における▲２▼４の「止め」部分２０５で指を離す際に、上記の尾引き現象が生じ、再現描画像には図３４（ｂ）に示すようなひげ状の尾引き２０４が生じてしまい、見にくくなる。これにより、描画後に消しゴムツールなどを用いてこの尾引き２０４部分を消す等の面倒な操作が必要となる。
【００１０】
さらに、面倒なことに、日本語における漢字やひらがなには、例えば図３４（ｃ）に示す漢字「寸」のような「跳ね」部分２０６や図３４（ｅ）に示すひらがな「つ」のような「はらい」部分２０７が存在し、これらの「はらい」や「跳ね」は必要な描画であるため、「止め」部分２０５における尾引きとは区別する必要がある。なお、図３４（ｄ）、図３４（ｆ）は漢字「寸」、ひらがな「つ」の描画に基づく再現描画像の例を示し、「止め」部分２０５に尾引き２０４が現れているとともに、「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７の先端にも尾引き２０４が現れていることを示している。
【００１１】
結局、指などの指示手段の指示状態、特に、挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）の判断ないしは認識が現実の指示状態に対してずれがあり、必ずしも適正に行われていないものである。
【００１２】
そこで、本発明は、描画位置を指示する指示手段の座標入力検出領域における指示状態をより正確に認識でき、より適正な座標入力検出処理が可能で、再現画像における尾引き等を軽減し得る座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらには、漢字等の文字が有する「跳ね」「止め」部分等の特殊性を考慮した座標入力検出処理が可能な座標入力検出装置、情報記憶媒体及び座標入力検出方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の割合を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、を備える。
【００１５】
従って、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出することで、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の指示状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の割合を予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現できる。
【００１６】
このような請求項１記載の発明の作用・効果は、請求項６記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項６記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の割合を演算する演算機能と、前記演算機能により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００１７】
また、請求項１記載の発明の作用・効果は、請求項１１記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１１記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出工程と、前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の割合を演算する演算工程と、前記演算工程により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、を含む。
【００１８】
請求項２記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の傾きを演算する演算手段と、前記演算手段により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、を備える。
【００１９】
従って、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出することで、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の指示状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の傾きを予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現できる。
【００２０】
このような請求項２記載の発明の作用・効果は、請求項７記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項７記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、前記距離検出機能により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の傾きを演算する演算機能と、前記演算機能により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００２１】
また、請求項２記載の発明の作用・効果は、請求項１２記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１２記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出工程と、前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の傾きを演算する演算工程と、前記演算工程により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較工程と、前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、を含む。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の座標入力検出装置において、前記状態割当手段は、前記比較手段による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断手段よりなる。
【００２３】
従って、基本的には請求項１又は２記載の発明の場合と同様であるが、より実際的に、「跳ね」部分や「止め」部分での指などの指示手段の自然かつ異なる動き（「跳ね」部分では緩やかに座標入力検出領域面から離れるのに対し、「止め」部分では急峻に座標入力検出領域面から離れる）に着目し、座標変化に対する距離変化の割合又は傾きを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断することで、より適正に入力状態を認識でき、「跳ね」部分や「止め」部分に対する尾引き等を低減させた再現画像処理が可能となる。
【００２４】
このような請求項３記載の発明の作用・効果は、請求項８記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項８記載の発明の情報記憶媒体は、請求項６又は７記載の情報記憶媒体において、前記状態割当機能は、前記比較機能による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断機能よりなる。
【００２５】
また、請求項３記載の発明の作用・効果は、請求項１３記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１３記載の発明の座標入力検出方法は、請求項１１又は１２記載の座標入力検出方法において、前記状態割当工程は、前記比較工程による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断工程よりなる。
【００２６】
請求項４記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理手段と、を備える。
【００２７】
従って、より実際的に漢字等における「跳ね」部分では指などの指示手段が座標入力検出領域から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、跳ね部分に引き続いて尾引きが発生し、跳ね部分が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。
【００２８】
このような請求項４記載の発明の作用・効果は、請求項９記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項９記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００２９】
また、請求項４記載の発明の作用・効果は、請求項１４記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１４記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理工程と、を含む。
【００３０】
請求項５記載の発明の座標入力検出装置は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理手段と、この止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出手段と、前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出手段により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理手段と、を備える。
【００３１】
従って、請求項４記載の発明を実現する上で、指などの指示手段が座標入力検出領域面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出手段により算出し、跳ね処理手段での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【００３２】
このような請求項５記載の発明の作用・効果は、請求項１０記載の情報記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行される。即ち、請求項１０記載の発明の情報記憶媒体は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能と、前記止め尾引き処理機能において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出機能と、前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出機能により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理機能と、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている。
【００３３】
また、請求項５記載の発明の作用・効果は、請求項１５記載の座標入力検出方法によっても実行される。即ち、請求項１５記載の発明の座標入力検出方法は、平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理工程と、前記止め尾引き処理工程において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出工程と、前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出工程により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理工程と、を含む。
【００５１】
【発明の実施の形態】
＜前提的構成例＞
本発明の特徴的構成例の説明に先立ち、本発明が適用される座標入力／検出装置の数例をその前提的構成例として挙げ、その構成及び原理等について説明する。
【００５２】
Ａ．第一の前提的構成例
第一の前提的構成例を図１ないし図５に基づいて説明する。この前提的構成例は、いわゆる再帰光遮断方式の座標入力／検出装置１に関する。まず、その原理について正面概略構成を示す図１を参照して説明する。四角形状の筐体構造の座標入力／検出部材２の内部空間である座標入力／検出領域３は平面（若しくは、ほぼ平面）をなす２次元形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力／検出領域３上を光学的に不透明な材質からなる操作者の指先やペン、指示棒など光遮断手段として機能する指示手段４で触った場合を考える。このときの指示手段４の座標を検出することがこのような光学式の座標入力／検出装置１の目的である。
【００５３】
座標入力／検出領域３の上方両端（又は、下方両端）に受発光手段５が装着されている。受発光手段５からは座標入力／検出領域３に向けて、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎの光ビームの束（プローブ光）が照射されている。実際には点光源６から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。
【００５４】
座標入力／検出領域３の周辺部分には、再帰性反射部材（再帰性反射手段）７が再帰反射面を座標入力／検出領域３の中央に向けて装着されている。
【００５５】
再帰性反射部材７は入射した光を、入射角度に依らずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば、受発光手段５から発した扇形板状の光波のうちある一つのビーム８に注目すると、ビーム８は再帰性反射部材７によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光９として受発光手段５に向かって戻るように進行する。受発光手段５には、後述する受光手段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎの各々に対して、その再帰光が受光手段に再帰したかどうかを判断することができる。
【００５６】
いま、操作者が指（指示手段４）で位置Ｐを触った場合を考える。このときプローブ光１０は位置Ｐで指に遮られて再帰性反射部材７には到達しない。従って、プローブ光１０の再帰光は受発光手段５には到達せず、プローブ光１０に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１０の延長線（直線Ｌ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。同様に、図１の右上方に設置された受発光手段５からもプローブ光１１を照射し、プローブ光１１に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１１の延長線（直線Ｒ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。直線Ｌ及び直線Ｒを求めることができれば、このＰ点の交点座標を演算により算出することにより、指示手段２が挿入された座標を得ることができる。
【００５７】
次に、受発光手段５の構成とプローブ光Ｌ１からＬｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。受発光手段５の内部の構造の概略を図２に示す。図２は図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段５を、座標入力／検出領域３に垂直な方向から見た図である。ここでは、簡単のため、座標入力／検出領域３に平行な２次元平面で説明を行う。
【００５８】
概略構成としては、点光源６、集光レンズ１２及び受光手段としての受光素子１３から構成される。点光源６は発光手段である光源（図示せず）から見て受光素子１３と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源６から射出された扇形の光は矢印１４，１５、その他の方向に進行するビームの集合であると考える。矢印１４方向に進行したビームは再帰性反射部材７で矢印１６方向に反射されて、集光レンズ１２を通り、受光素子１３上の位置１７に到達する。また、矢印１５方向に進行したビームは再帰性反射部材７で矢印１８方向に反射されて、集光レンズ１２を通り、受光素子１３上の位置１９に到達する。このように点光源６から発し、再帰性反射部材７で反射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ１２の作用によって、各々受光素子１３上の各々異なる位置に到達する。従って、座標入力／検出領域３中の或る位置に指示手段４が挿入されあるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子１３上の点に光が到達しなくなる。よって、受光素子１３上の光強度分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００５９】
図３で前述の動作を詳しく説明する。図３で受光素子１３は集光レンズ１２の焦点面（焦点距離ｆ）に設置されているものとする。点光源６から図３の右側に向けて発した光は再帰性反射部材７によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って、点光源６の位置に再び集光する。集光レンズ１２中心は点光源位置と一致するように設置する。再帰性反射部材７から戻った再帰光は集光レンズ１２の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）に対称の経路で進行する。
【００６０】
このとき受光素子１３上の光強度分布を考える。指示手段４が挿入されていなければ、受光素子１３上の光強度分布はほぼ一定であるが、図３に示すように位置Ｐに光を遮る指示手段４が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子１３上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θｎと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを知ることができる。即ち、θｎはＤｎの関数として
θｎ＝arctan (Ｄｎ／ｆ) ………………………………（１）
と表すことができる。ここで、図１左上方の受発光手段５におけるθｎをθｎＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換える。
【００６１】
さらに、図４において、受発光手段５と座標入力／検出領域３との幾何学的な相対位置関係の変換係数ｇにより、指示手段４と座標入力／検出領域３とのなす角θＬは、(１)式で求められるＤｎＬの関数として、
θＬ＝ｇ(θｎＬ) ………………………………（２）
ただし、θｎＬ＝arctan(ＤｎＬ／ｆ)
と表すことができる。
【００６２】
同様に、図１右上方の受発光手段５についても、上述の（１）（２）式中の記号Ｌを記号Ｒに置き換えて、右側の受発光手段５と座標入力／検出領域３との幾何学的な相対位置関係の変換係数ｈにより、
θＲ＝ｈ(θｎＲ) ………………………………（３）
ただし、θｎＲ＝arctan(ＤｎＲ／ｆ)
と表すことができる。
【００６３】
ここで、座標入力／検出領域３上の受発光手段５の取付間隔を図４に示すｗとし、原点座標を図４に示すようにとれば、座標入力／検出領域３上の指示手段４で指示した点Ｐの２次元座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｗ・tanθｎＲ／（tanθｎＬ＋tanθｎＲ） ………………（４）
ｙ＝ｗ・tanθｎＬ・tanθｎＲ／（tanθＬ＋tanθｎＲ） ……（５）
このように、ｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として表すことができる。即ち、左右の受発光手段５上の受光素子１３上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出し、受発光手段５の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段４で指示した点Ｐの２次元座標を検出することができる。
【００６４】
次に座標入力／検出領域３、例えば、ディスプレイの表面などに前で説明した光学系を設置する例を示す。図５は、図１、図２で述べた左右の受発光手段５のうち一方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の例である。
【００６５】
図５中の２０はディスプレイ面の断面を示しており、図２で示したｙ軸の負から正に向かう方向に見たものである。即ち、図５はｘ−ｚ方向を主体に示しているが、二点鎖線で囲んだ部分は同一物を別方向（ｘ−ｙ方向、ｙ−ｚ方向）から見た構成を併せて示している。
【００６６】
受発光手段５のうち発光手段について説明する。発光手段である光源２１としてレーザーダイオード、ピンポイントＬＥＤなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。
【００６７】
光源２１からディスプレイ面２０に垂直に発した光はシリンドリカルレンズ２２によってｘ方向にのみコリメートされる。このコリメートは、後でハーフミラー２３で折り返された後、ディスプレイ面２０と垂直な方向には平行光として配光するためである。シリンドリカルレンズ２２を出た後、このシリンドリカルレンズ２２とは曲率の分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ２４，２５で同図ｙ方向に対して集光される。
【００６８】
これらのシリンドリカルレンズ群（レンズ２１，２４，２５）の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ２５の後方に形成される。ここに、ｙ方向に狭くｘ方向に細長いスリット２６を挿入する。即ち、スリット位置に線状の二次光源６を形成する。二次光源６から発した光はハーフミラー２３で折り返され、ディスプレイ面２０の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面２０と平行方向には二次光源６を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ面２０に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材７で反射されて、同様の経路でハーフミラー２３方向（矢印Ｃ）に戻る。ハーフミラー２３を透過した光は、ディスプレイ面２０に平行に進みシリンドリカルレンズ１２を通り受光素子１３に入射する。
【００６９】
このとき、二次光源６とシリンドリカルレンズ１２はハーフミラー２３に対して共に距離Ｄの位置に配設され共役な位置関係にある。従って、二次光源６は図３の点光源６に対応し、シリンドリカルレンズ１２は図３のレンズ１２に対応する。
【００７０】
図６に、光源（ＬＤ）２１及び受光素子（ＰＤ）１３の制御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はＬＤ２１の発光制御と、ＰＤ１３からの出力の演算を行うものである。同図に示すように、制御回路は、ＣＰＵ３１を中心として、プログラム及びデータを記憶するＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、インタフェースドライバ３４、Ａ／Ｄコンバータ３５及びＬＥＤドライバ３６がバス接続された構成からなる。ここに、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３によりコンピュータとしてのマイクロコンピュータが構成されている。このようなマイクロコンピュータには、ＦＤ３７が装填されるＦＤＤ（ＦＤドライバ）３８、ＣＤ−ＲＯＭ３９が装填されるＣＤ−ＲＯＭドライバ４０等が接続されている。
【００７１】
ＰＤ１３からの出力を演算する回路として、ＰＤ１３の出力端子に、アンプ４１、アナログ演算回路４２等が図のように接続される。ＰＤ１３からの出力（光強度分布信号）はアンプ４１に入力され、増幅される。増幅された信号は、アナログ演算回路４２で処理がされ、さらにＡ／Ｄコンバータ３５によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ３１に渡される。この後、ＣＰＵ３１によってＰＤ１３の受光角度及び指示手段４の２次元座標の演算が行われる。
【００７２】
なお、この制御回路は、一方の受発光手段５と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として座標入力／検出領域３の一部分に組み込んでもよい。また、インタフェースドライバ３４を介してパソコン等に演算された座標データを出力するために出力端子を設けることが好ましい。
【００７３】
Ｂ．第二の前提的構成例
第二の前提的構成例を図７に基づいて説明する。この前提的構成例は、いわゆるＬＥＤアレイ方式の座標入力／検出装置５１の例であり、特開平５−１７３６９９号公報等で周知な、より代表的な例を示す。
【００７４】
この座標入力／検出装置５１は、図７に示す如く水平方向にＸｍ個配置された発光手段としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）５２と、これに１対１に対応して対向配置された受光手段としてのＸｍ個の例えばフォトトランジスタ５３と、垂直方向にＹｎ個配置された発光手段としてのＬＥＤ５４と、これに１対１に対応して対向配置された受光手段としてのＹｎ個のフォトトランジスタ５５とにより、四角形状の筐体構造の座標入力／検出部材５６の内部空間として座標入力／検出領域５７を形成する。
【００７５】
この座標入力／検出領域５７内の例えば指示手段として機能する遮光性を有する指５８等によりタッチ入力が行なわれると、指５８のタッチ部分を通る光路が遮ぎられるため、その遮断光路にあるフォトトランジスタ５３，５５の受光光量が低下する。そこで、受光光量が低下したフォトトランジスタ５３，５５の位置を平均し、指５８のタッチ部分の２次元座標５９を算出する。
【００７６】
Ｃ．第三の前提的構成例
第三の前提的構成例を図８ないし図１０に基づいて説明する。この前提的構成例は、画像入力手段を利用したいわゆるカメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１に関する。図８はこのような座標入力／検出装置６１の構成を示すブロック図である。６２は赤外線位置検出部、６３ａ，６３ｂは赤外線位置検出部６２内に配列されて画像入力手段として機能する２つの赤外線ＣＣＤカメラであり、水平方向に距離Ｌの間隔をあけて配列されている。６４は赤外線ＬＥＤ、６５は赤外線ＬＥＤ６４からの赤外線を上方に向けて放射するようにその先端に赤外線ＬＥＤ６４を配置してなり指示手段となるペン型の座標入力部である。ここに、赤外線位置検出部６２による撮影範囲が２次元的な座標入力／検出領域６６として設定され、座標入力／検出部材６７
により平面的に形成されている。
【００７７】
６８はコントロール部、６９はコントロール部６８において生成され赤外線位置検出部６２の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力されるリセット信号、７０はコントロール部６８において生成され赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力され垂直走査のための垂直クロック信号、７１はコントロール部６８において生成され赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力される水平走査のための水平クロック信号で、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂはリセット信号６９、垂直クロック信号７０、水平クロック信号７１の入力に応じてＸ−Ｙ方向の走査を開始する。
【００７８】
７２ａ，７２ｂは赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂより出力される映像信号である。７３はリセット信号６９を発生するリセット信号回路、７４は垂直クロック信号７０を発生する垂直クロック回路、７５は水平クロック信号７１を発生する水平クロック回路である。７６ａ，７６ｂは映像信号７２ａ，７２ｂを基に波形のピークを検出し水平クロック信号７１の周期に合せてピーク信号を発生するピーク検出回路である。また、７７ａ，７７ｂは、ピーク検出回路７４ａ，７４ｂから得られたピーク検出信号である。
【００７９】
７８は座標位置を算出する演算回路である。７９は演算回路７８により算出された座標位置をコンピュータ（図示せず）に送信するインターフェース回路である。また、８０は演算回路７８により算出された座標位置を表示する表示回路である。また、図示していないが、赤外線位置検出部６２の撮影範囲（座標入力／検出領域６７）以外にペン型の座標入力部６５が位置すると、警告音等を発生する音声回路部を備えることにより、操作性を向上させることができる。また、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにレンズ倍率調整回路部又は焦点距離調整回路部を設けることにより、原稿サイズの大きさ、入力精度の要求又は作業スペースに応じて解像度、検出範囲を設定でき、操作性を向上させることができる。
【００８０】
なお、この座標入力／検出装置７１ではコントロール部７８を赤外線位置検出部７２と別体に構成したが、前述の各回路を小型化することにより、コントロール部７８を赤外線位置検出部７２に一体化することも可能である。
【００８１】
以上のように構成された座標入力／検出装置６１について、図９を用いてその動作を説明する。図９は座標入力／検出装置６１の信号波形を示すタイミングチャートである。
【００８２】
まず、リセット信号６９、垂直クロック信号７０、水平クロック信号７１が同時に２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂに入力される。これらの入力信号により、赤外線位置検出部６２は、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂからの映像信号７２ａ，７２ｂをコントロール部６８に入力する。通常の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂでこのペン型の座標入力部６５を撮影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂで撮影すると、赤外線ＬＥＤ６４の発光部のみが撮影され、他の物は撮影されず黒色となる。
【００８３】
従って、各々の赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの映像信号７２ａ，７２ｂには赤外線ＬＥＤ６４の位置に相当するところに、強いピーク信号７９ａ，７９ｂが現れる。そこで、各々のピーク信号７９ａ，７９ｂはピーク検出回路７４ａ，７４ｂで検出され、ピーク検出信号７５ａ，７５ｂとして演算回路７８に送信される。また、演算回路７８では、コントロール部６８のＲＯＭ（図示せず）に予め計算された変換テーブル（図示せず）により、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにピーク信号７９ａ，７９ｂが現れたところが赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの基準となる原点から何度の角度の位置にあるかが判るので、その２つの角度情報と２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの距離Ｌによりペン型の座標入力部６５の２次元座標位置を計算することができる。ここに、演算回路７８により変換手段の機能が実行される。この得られた２次元座標位置をインターフェース回路７７を介してコンピュータ等にデータを送信し、表示画面（図示せず）等に表示される。
【００８４】
以上のように動作する座標入力／検出装置６１について、図１０を用いて２次元座標位置の算出方法を説明する。２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにより、赤外線ＬＥＤ６４を備えたペン型の座標入力部６５の位置を示すピーク検出信号７５ａ，７５ｂが検出され、リセット信号６９からの垂直クロック信号７０の位置と、水平クロック信号７１の位置により赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにおける２次元座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）が求められる。
【００８５】
ここで、各座標の原点は適宜決定されるが、ここでは各赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの撮影範囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにおける赤外線ＬＥＤ６４の原点からの角度α，βは以下の（６）式より求められる。
【００８６】
α＝tan-1（ｙ１／ｘ１）
β＝tan-1（ｙ２／ｘ２） ……………………………（６）
これらの数式から２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂからの赤外線ＬＥＤ６４のペンの角度α，βが算出できる。ここで、１つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａの位置を原点にとり、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂの距離をＬとすると、図１０に示すように、直線（ａ）（ｂ）の式は以下の（７）式で表される。
【００８７】
（ａ）ｙ＝（tanα）×ｘ
（ｂ）ｙ＝（tan（π−β））×（ｘ−Ｌ）………………（７）
これらの２つの連立一次方程式を解くことにより赤外線ＬＥＤ６４のペン型の座標入力部６５の座標位置を算出できる。ここで、演算回路７８の演算速度を上げるために、角度α，βによる座標位置の算出のための変換テーブルを設けることにより、即座に座標位置を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができる。
【００８８】
以上のようにこのような電子カメラの如き画像入力手段を利用したカメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１によれば、タブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台のある空間を利用して図形等の入力において正確に２次元座標位置を検出することができるので、作業台等の有効活用ができる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形等の位置入力作業を行うことができる。また、原稿に図面等が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等により原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解像度の設定ができるので、操作性、利便性を向上させることができる。
【００８９】
Ｄ．第四の前提的構成例
第四の前提的構成例を図１１ないし図１５に基づいて説明する。この前提的構成例は、レーザスキャンを利用したいわゆる回転走査＋反射板装着ペン方式の座標入力／検出装置９１に関する。図１１はこのような座標入力／検出装置９１の基本的構成を示す模式図である。図示するように、２次元の座標入力／検出領域９２を規定する平面部材９３を備えている。座標入力／検出領域９２面上には指示手段として機能するカーソル９４が移動可能に配設されており、座標入力／検出領域９２面に平行な走査光線を再帰的に反射する機能を備えている。カーソル９４の中心点Ｐを所望の位置に合わせることにより、入力したい２次元座標を指定する。
【００９０】
また、一対の光学ユニット９５，９６が座標入力／検出領域９２面の上側において互いに離間して配置されている。ここに、右側の光学ニット９５には、レーザ発振器等からなる発光手段としての固定光源９７が収納されている。さらに、所定の回転軸Ｍ１を中心として定速回転する反射鏡９８を備えており、固定光源９７から放射された光源光線を連続的に反射させて座標入力／検出領域９２面上に回転走査光線を生成する。加えて、カーソル９４により反射され逆進する再帰光線を受光するための受光素子（図示せず）を含んでいる。
【００９１】
このような構成により、光学ユニット９５は再帰光線の偏角θ1を測定する。左側の光学ユニット９６も同様の構成を有しており、固定光源９９から放射した光源光線は回転軸Ｍ２を中心として回転する反射鏡１００により連続的に反射され、前述の第１の走査光線と交差する第２の走査光線を生成する。カーソル９４によって反射逆進された再帰光線の偏角θ2を測定する。
【００９２】
一対の光学ユニット９５，９６にはコンピュータ等からなる計算部１０１が接続されており、一対の偏角θ1，θ2の測定値に基き所定の２次元座標計算式を用いて入力座標Ｐ(ｘ，ｙ)の２次元座標値を計算する。ただし、ｗは回転軸Ｍ１，Ｍ２の回転中心間の距離である。
【００９３】
ｘ = ｗ tanθ1 ／ ( tanθ2 + tanθ1)
ｙ = ｗ tanθ2・tanθ1／ ( tanθ2 + tanθ1 )………………（８）
ここで、第四の前提的構成例に用いられる光学ユニット及びカーソルの具体例を簡潔に説明する。図１２は右側の光学ユニット９５の構成例を示す模式図である。なお、左側の光学ユニット９６も同様の構成を有する。光学ユニット９５は、固定光源９７と回転軸Ｍ１を中心として一定角速度で回転する反射鏡９８と、カーソル９４から反射されて戻ってくる再帰光を受光し、検出信号を発生するための受光素子１０３とを有する。固定光源９７から発した光源光線はハーフミラー１０４を通過して反射鏡９８の回転軸Ｍ１近傍に向う。ここで、光源光線は一定角速度で走査され、カーソル９４の中心軸を横切った時、再帰的に反射され逆進して反射鏡９８に戻る。ここでさらに反射されハーフミラー１０４を介してフィルタ１０５を通過した後、フォトダイオード等からなる受光素子１０３により受光される。受光素子１０３は受光タイミングに同期して検出信号を出力する。
【００９４】
反射鏡９８は駆動回路１０６によって一定角速度で回転される。駆動回路１０６は反射鏡９８の１回転周期毎にタイミングパルスを出力する。駆動回路１０６により出力されたタイミングパルス及び受光素子１０３により出力された検出パルスは波形処理回路１０７に入力され、波形処理を施された後出力端子から出力される。出力信号は、タイミングパルスを基準にして検出パルスが発生した時間間隔に合わせて出力されるので、反射鏡９８が一定角速度で回転している点から、結局、再帰光線の偏角を含むθ0＋θ1を表わすものである。
【００９５】
図１３は座標入力用のカーソル９４の一例を示す斜視図である。カーソル９４は中心軸を有する円筒状の光反射部材１０８と支持部材１０９から構成されている。また、図示しないが円筒状の光反射部材１０８の内部には、交点が円筒の軸と一致したヘアクロスマークを有する照準部材が装着されている。与えられた座標面に対して支持部材１０９の底面が接した状態でカーソル９４を配置すると、円筒の中心軸は座標面（座標入力／検出領域９２面）に対して垂直に配置される。この状態で支持部材１０９を把持し照準部材を用いて入力すべき座標点を指定するのである。座標平面に平行でかつ反射部材１０８の中心軸に向かって進行してくる走査光線は反射面に対して垂直に入射するので、同一光路を逆方向に向って反射され、再帰光線は固定光源９７に向って戻って行く。このようなカーソル９４は走査光線が及ぶ範囲内であれば、任意の座標面に対して用いることができる。
【００９６】
図１４はこのような座標入力／検出装置９１の電気回路構成の一例を示すブロック図である。前述したように、この座標入力／検出装置９１は一対の光学ユニット９５，９６と計算部１０１及び設定部１０２を含むコンピュータ１１０とから構成されている。光学ユニット９５，９６とコンピュータ１１０とは互いにケーブルで電気的に接続されている。光学ユニット９５は、反射鏡９８を一定角速度で回転するための駆動回路１０６及びこれに接続したタイミング検出回路１１１を含んでいる。タイミング検出回路１１１は反射鏡９８が所定の周期Ｔで１回転する毎に所定のタイミング、例えば、反射鏡９８の法線が固定光源９７からの光源光線に平行となるタイミングで、タイミングパルスＡ１を出力する（図１５参照）。また、受光素子１０３は増幅回路１１２に接続されており、検出信号は増幅された後、検出パルスＢ１として出力される。波形処理回路１０７がタイミング検出回路１１１及び増幅回路１１２に接続されており、受け入れたタイミングパルスＡ１及び検出パルスＢ１を波形処理して、出力パルスＣ１を出力する。出力パルスＣ１はカーソル９４からくる再帰光線の受光に同期して発生するので、再帰光線の偏角と光学ユニット９５の取付角度θ0＋θ1に関係している。なお、他方の光学ユニット９６も同様な電気的構成を有するのでその説明を省略する。
【００９７】
コンピュータ１１０は第１の計数回路１１３を有し、右側の光学ユニット９５からの出力パルスＣ１のパルス間隔を計数し、角度データθ1を算出する。また、第２の計数回路１１４を有し、左側の光学ユニット９６からの出力パルスＣ２のパルス間隔を計数し、角度データθ2を算出する。計算部１０１がインターフェース１１５，１１６を介してこれら計数回路１１３，１１４に接続している。計算部１０１は実際に測定された一対の角度データθ1，θ2に基づき所定の座標計算式を用いて入力座標の２次元座標値を計算する。
【００９８】
図１５に示すタイミングチャートを参照して偏角の測定方法について簡潔に説明する。まず、右側の光学ユニット９５において、反射鏡９８を周期Ｔで回転させると、タイミング検出回路１１１は周期ＴでタイミングパルスＡ１を出力する。この時、増幅回路１１２は受光素子１０３の受光時点に同期して検出パルスＢ１を出力する。検出パルスＢ１は大ピークと続く小ピークを有する。大ピークは反射鏡９８が光源光線に対して垂直に位置した状態で発生し、タイミングパルスＡ１と同期しているとともに、カーソル９４からの再帰光線とは無関係である。続く小ピークはカーソル９４からの再帰光線が受光されたタイミングに同期しており、大ピークからｔ１時間後に発生したとすると、時間ｔ１は求める角度データθ0＋θ1に比例的に関係している。波形処理回路１０７はこれらタイミングパルスＡ１及び検出パルスＢ１を波形処理して、出力パルスＣ１を出力する。
【００９９】
左側の光学ユニット９６においても同様の動作が行なわれる。この場合において、反射鏡１００の回転周期及び位相は右側の光学ユニット９５のそれに一致しており、従って、同一のタイミングパルスＡ２が得られる。また、検出パルスＢ２は大ピークからｔ２時間後に小ピークが続き、この時点でカーソル９４からの再帰光線が受光される。これらタイミングパルスＡ２及び検出パルスＢ２に基いて出力パルスＣ２が得られ、隣り合う大小ピークの時間間隔ｔ２は求める角度データθ0＋θ2に比例的に関係している。
【０１００】
続いて、第１の計数回路１１３は出力パルスＣ１のパルス時間間隔ｔ１を計数し、既知の取付角度θ0を差し引いて角度データθ1を得る。また、第２の計数回路１１４は出力パルスＣ２のパルス時間間隔ｔ２を計数し、既知の取付角度θ0を差し引いて角度データθ2を得る。
【０１０１】
以上、光学式の座標入力／検出装置に関して、再帰光遮断方式の座標入力／検出装置１、カメラ撮像方式の座標入力／検出装置６１、回転走査＋反射板装着ペン方式の座標入力／検出装置９１、ＬＥＤアレイ方式の座標入力／検出装置５１について、その原理を説明したが、これらは座標入力／検出装置に関する一例であって、本発明はこれらの方式に限定されるものではなく、本発明はタッチパネル面の前面を座標入力／検出領域とする光学式の座標入力／検出装置全般について適用されることはいうまでもない。
【０１０２】
＜特徴的構成例＞
Ａ．第一の特徴的構成例
本発明の第一の特徴的構成例を図１６及び図１７に基づいて説明する。図１６はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１２１を機能的に示すブロック図である。この座標入力／検出装置１２１としては前述した座標入力／検出装置１，５１，６１，９１等の何れにも適用し得るものである。図におい、タッチパネル１２２は座標入力／検出領域３，３７，７６，９２等に相当し、その表面近傍に指などの指示手段（例えば、指示手段４）が挿入されたときに、指示手段のタッチパネル１２２上での２次元座標を検出する座標検出部（座標検出手段）１２３と、指示手段のタッチパネル１２２表面からの距離を検出する距離検出部（距離検出手段）１２４とを有する。
【０１０３】
ここに、座標検出部１２３は、座標入力／検出装置１の場合であれば、光源２１と受光素子１３と再帰性反射部材７とを備え、再帰性反射部材７を介して座標入力／検出領域３中に形成された発光／受光光路内の遮光性を有する指示手段４の有無によりこの指示手段４の座標入力／検出領域３における２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、受光素子１３により受光される光ビームの光強度に基づき指示手段４の座標入力／検出領域３面からの距離を検出するように構成される。この場合、指示手段４が座標入力／検出領域３面に近づくほど、遮光量が多くなるため、光強度のディップが深くなる。
【０１０４】
また、座標入力／検出装置５１の場合であれば、座標検出部１２３は、多数のＬＥＤ５２，５４と多数のフォトトランジスタ５３，５５とを備え、座標入力／検出領域５７中に形成された発光／受光光路内の遮光性を有する指示手段５９の有無によりこの指示手段５９の座標入力／検出領域５７における２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、フォトトランジスタ５３，５５により受光される光ビームの光強度に基づき指示手段５９の座標入力／検出領域５７面からの距離を検出するように構成される。この場合も、指示手段５９が座標入力／検出領域５７面に近づくほど、遮光量が多くなるため、光強度のディップが深くなる。
【０１０５】
座標入力／検出装置６１の場合であれば、座標検出部１２３は、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂと変換手段として機能する演算回路７８とよりなり、距離検出部１２４は、赤外線ＣＣＤカメラ６３ａ，６３ｂにより取り込まれた画像の濃度情報に基づき指示手段としてのペン型の座標入力部６５の座標入力／検出領域６６面からの距離を検出するように構成される。この場合、座標入力部６５が座標入力／検出領域６６面に近づくほど、反射光量が多くなるため、その部分の光強度が大きくなり、濃度が薄くなる。
【０１０６】
座標入力／検出装置９１の場合であれば、座標検出部１２３は、固定光源９７，９９と受光素子１０３，１０３′とを備え、光反射部材１０８を有するカーソル９４の座標入力／検出領域９２に対する挿入位置に応じた光強度分布によりその２次元座標を検出するように構成され、距離検出部１２４は、受光素子１０３，１０３′により受光される光ビームの光強度に基づきカーソル９４の座標入力／検出領域９２面からの距離を検出するように構成される。この場合、カーソル９４が座標入力／検出領域９２面に近づくほど、カーソル９４からの反射光量が多くなるため、光強度のディップが高くなる（遮光方式の場合と逆になる）。
【０１０７】
座標検出部１２３、距離検出部１２４からは、例えば、時刻ｔ０でのタッチパネル１２２近傍に位置する指の座標（ｘ０，ｙ０）、タッチパネル１２２面からの指の距離Ｄ０が出力され、記憶部（記憶手段）１２５によりメモリ（図示せず）に（ｘ０，ｙ０，Ｄ０）が同じ時刻ｔ０で検出された情報として関連付けられて記憶される。同様にして、これ以降の所定の時間間隔のサンプリング時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔｎと時系列に座標検出部１２３、距離検出部１２４により検出された２次元座標と距離との組情報（ｘ１，ｙ１，Ｄ１），（ｘ２，ｙ２，Ｄ２），（ｘ３，ｙ３，Ｄ３），…，（ｘｎ，ｙｎ，Ｄｎ）が所定の数ｎ個分だけ順次記憶される。２次元座標と距離との組情報は座標検出部１２３、距離検出部１２４から順次出力されるので、新たな２次元座標と距離との組情報が検出されると、メモリに記憶され、最も古い過去のデータが順次消去される。従って、定常状態では、常にｎ組の２次元座標と距離との組情報がメモリに記憶される。
【０１０８】
記憶部１２５の後段には、座標変化検出／記憶部（座標変化検出／記憶手段）１２６、距離変化検出／記憶部（距離変化検出／記憶手段）１２７が設けられている。座標変化検出／記憶部１２６は記憶部１２５においてメモリに記憶された２次元座標値の時系列データの微分或いは差分をとることで、座標値の変化分を算出してメモリ（図示せず）に記憶する。微分は隣り合う座標値列の差分をとる単純な方法或いは記憶されたｎ個の時系列データに関して平滑化微分をとるなどの方法を用いればよい。距離変化検出／記憶部１２７は、同様に、記憶部１２５においてメモリに記憶された距離情報値の時系列データの微分或いは差分をとることで、距離情報値の変化分を算出してメモリ（図示せず）に記憶する。微分は隣り合う距離情報値列の差分をとる単純な方法或いは記憶されたｎ個の時系列データに関して平滑化微分をとるなどの方法を用いればよい。
【０１０９】
これらの座標変化検出／記憶部１２６、距離変化検出／記憶部１２７の後段には、状態判断部（状態割当手段）１２８が設けられている。この状態判断部１２８は、座標変化検出／記憶部１２６及び距離変化検出／記憶部１２７において算出されてメモリに記憶された座標変化情報、距離変化情報に基づき、メモリ（図示せず）等に予め設定記憶されている指示手段の指示状態に関するｎ個の状態（状態１，状態２，…，状態ｎ）のうちから１つ（例えば、状態１）を選択し、現在の指示状態として出力する。ここに、指示状態としては、指示手段の挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）状態の区別を代表例とする他、例えば、指示手段の接近／離反中等の状態情報等であってもよく、用途・目的等に応じて適宜設定すればよい。
【０１１０】
従って、第一の特徴的構成例によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、タッチパネル１２２面に対する距離情報も検出するようにしているので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力／検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。
【０１１１】
なお、この第一の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。例えば、図６に示した例を参照すると、予め記憶されたソフトウエア（プログラム）をコンピュータ、特にＣＰＵ３１に提供できる情報記憶媒体として、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等の他に、ＦＤ３７、ＣＤ−ＲＯＭ３９等を有しており、ＣＰＵ３１に各種の処理動作、特にこの第一の特徴的構成例に示した作用に対応する処理機能を実行させるための制御プログラムがソフトウエアとして予め設定されており、このような制御プログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭ３９に予め格納されている。そして、このようなソフトウエアはＲＯＭ３２等に予めインストールされており、ＣＰＵ３１の起動時にＲＡＭ３３に複写されて動作時にＣＰＵ３１に読取られる。このようにＣＰＵ３１が各種のプログラムを読取って対応する処理を実行することにより、各種の処理機能が実現されるので、当該コンピュータが前述したような座標入力／検出処理を実行することになる。
【０１１２】
ここに、この第一の特徴的構成例の場合には、図１７に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標ｘi，ｙiを検出する座標検出機能（ステップＳ１）と、指示手段がタッチパネル１２２上（若しくはその近傍）に位置するときのタッチパネル１２２面からの距離Ｄiを検出する距離検出機能（Ｓ２）と、座標検出機能により検出された２次元座標情報と距離検出機能により検出された距離情報とをｘi，ｙi，Ｄiの如く関連付けてメモリに記憶する記憶機能（Ｓ３）と、この記憶機能によりメモリに記憶された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝により検出してメモリに記憶する座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）と、記憶機能（Ｓ３）によりメモリに記憶された距離情報の所定の時間間隔での変化を（Ｄi−Ｄi-1）により検出してメモリに記憶する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）と、座標変化検出／記憶機能により検出されてメモリに記憶された座標変化情報と距離変化検出／記憶機能により検出されてメモリに記憶された距離変化情報とに基づき、予め記憶された１つ以上の指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能（Ｓ６）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい。
【０１１３】
Ｂ．第二の特徴的構成例
本発明の第二の特徴的構成例を図１８及び図１９に基づいて説明する。図１８はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１３１を機能的に示すブロック図である（請求項１記載の発明に相当する）。なお、第一の特徴的構成例で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の特徴的構成例でも同様とする）。
【０１１４】
この特徴的構成例では、座標変化検出／記憶部１２６、距離変化検出／記憶部１２７の後段には、比演算部（演算手段）１３２、比較部１３３を介して状態判断部（状態割当手段）１３４が設けられている。比演算部１３２では、座標変化検出／記憶部１２６により検出された座標変化に対する距離変化検出／記憶部１２７により検出された距離変化の割合、即ち、距離変化／座標変化を算出する。このような割合に対して、予め設定された少なくとも１つ以上の閾値を閾値記憶手段により格納した閾値格納部１３５が比較部１３３に接続して設けられている。比較部１３３では比演算部１３２により算出された割合と閾値格納部１３５に格納されている所定の閾値とを比較し、比較結果を状態判断部１３４に出力する。
【０１１５】
状態判断部１３４は、比較部１３３による比較結果に基づき、メモリ（図示せず）等に予め設定記憶されている指示手段の指示状態に関するｎ個の状態（状態１，状態２，…，状態ｎ）のうちから１つ（例えば、状態１）を選択し、現在の指示状態として出力する。ここに、指示状態としては、指示手段の挿入／非挿入（タッチ／デタッチ）状態の区別を代表例とする他、適宜閾値を用いて判断することより、例えば、指示手段の接近／離反中等の状態情報等であってもよく、用途・目的等に応じて適宜設定すればよい。
【０１１６】
従って、第二の特徴的構成例によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標、及び、タッチパネル１２２面に対する距離情報だけでなく、両者間の変化の割合も検出して所定の閾値と比較するようにしているので、２次元座標及び距離情報だけでは識別できなかった指示手段の入力状態をその動きを含めてより詳細に識別することができ、座標入力／検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現できる。
【０１１７】
なお、この第二の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第二の特徴的構成例の場合には、図１９に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標ｘi，ｙiを検出する座標検出機能（ステップＳ１）と、指示手段がタッチパネル１２２上（若しくはその近傍）に位置するときのタッチパネル１２２面からの距離Ｄiを検出する距離検出機能（Ｓ２）と、座標検出機能により検出された２次元座標情報と距離検出機能により検出された距離情報とをｘi，ｙi，Ｄiの如く関連付けてメモリに記憶する記憶機能（Ｓ３）と、この記憶機能によりメモリに記憶された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝により検出してメモリに記憶する座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）と、記憶機能（Ｓ３）によりメモリに記憶された距離情報の所定の時間間隔での変化を（Ｄi−Ｄi-1）により検出してメモリに記憶する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）と、座標変化検出／記憶機能（Ｓ４）により検出された座標変化に対する距離変化検出／記憶機能（Ｓ５）により検出された距離変化の比（割合）を（Ｄi−Ｄi-1）／√｛（ｘi−ｘi-1）＋（ｙi−ｙi-1）｝として演算する演算機能（Ｓ９）と、演算機能（Ｓ９）により演算された比（割合）と予めメモリに記憶された割合に関する所定の閾値ｔｈと比較する比較機能及びこの比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能（Ｓ１０，Ｓ１１）と、をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項９記載の発明に相当する）。
【０１１８】
Ｃ．第三の特徴的構成例
本発明の第三の特徴的構成例を図２０ないし図２８に基づいて説明する。図２０はこの特徴的構成例による座標入力／検出装置１３１を機能的に示すブロック図である（請求項３記載の発明に相当する）。
【０１１９】
この第三の特徴的構成例の座標入力／検出装置１３１は、第二の特徴的構成例の座標入力／検出装置１２１をより具体化したもので、比較部１３３による比較の結果、座標変化に対する距離変化の比（割合）が所定の閾値を超える場合には指などの指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して非挿入状態（デタッチ）にあり、座標変化に対する距離変化の比（割合）が所定の閾値以下の場合には指などの指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して挿入状態（タッチ）にあると判断するように状態割当手段１４２を構成したものである。
【０１２０】
ここで、前述した第一の前提的構成例の場合を例にとり、図２１ないし図２５を参照して入力／検出動作を詳細に説明する。図２１は図５の場合と同様に例えばディスプレイ面２０の前面に設定された座標入力／検出領域３面に平行な方向から見た断面図、図２２はその各場合の光強度分布の特性図である。なお、図２１では光源や受光素子等は省略してある。また、検出光１４３は図中、左側から右側に向かって伝播し、再帰性反射部材７により再帰的に反射されて検出光１４３と同じ経路を逆方向に再帰光１４４として進行するものとする。
【０１２１】
まず、図２１（ａ）は指などの指示手段４が座標入力／検出領域３においてディスプレイ面２０からの距離ｈ＝ｈ１に位置するときの状態を示している。このとき、指示手段４が再帰光１４４を少量だけ遮光する状態にあるので、受光素子１３により検出される再帰光の強度分布は図２２（ａ）に示すようにｄ＝ｄ１だけ減少するディップを生ずる。図２１（ｂ）（ｃ）は各々、座標入力／検出領域３においてディスプレイ面２０からの指示手段４の距離がｈ＝ｈ２，ｈ＝ｈ３の状態を示している。このとき、再帰光１４４が遮光される量が、指示手段４の距離ｈに依存して変化する。図２３はディスプレイ面２０からの指の距離（位置）に応じて光強度分布におけるディップ量が変化する様子を示す特性図である。結果として、指示手段４のディスプレイ面２０からの距離ｈは受光素子１３により検出される光強度分布のディップ量ｄの大きさに現れてくる。この再帰光の強度分布におけるディップ位置から指示手段４が位置する２次元座標が求められる原理は第一の前提的構成例で説明した通りであるが、さらにこのようなディップ量ｄを検出することにより、指示手段４のディスプレイ面２０からの距離ｈを検出できることがわかる。
【０１２２】
つぎに、このような指示手段４に関する距離情報を用いて指示手段４が挿入状態（ディスプレイ面２０に対してタッチ状態）にあるか非挿入状態（ディスプレイ面２０に対してデタッチ状態）にあるかの識別方法について説明する。図２４は座標入力／検出領域３を通して指などの指示手段４によりディスプレイ面２０上に文字を描く場合の指先の軌跡と、ディスプレイ面２０を断面的に見た指先とディスプレイ面２０表面との距離ｈの関係を併せて示している。具体例として、図２４（ａ）はひらがな「つ」、図２４（ｂ）は漢字「二」を各々描いた場合を示す模式図である。
【０１２３】
まず、ひらがな「つ」を描いた場合、図２４（ａ）に示すように、指先は▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼の順に示す経路を辿る。このときの指先のディスプレイ面２０からの距離ｈは、▲１▼▲２▼▲３▼まではゼロであり、ディスプレイ面２０に接触している。しかし、▲３▼から▲４▼にかけては、「つ」の文字の終端の「はらい」部分２０７の描画動作に従い、ディスプレイ面２０からの距離が緩やかに離れていく動作をする。このとき、描く文字「つ」を構成する座標の最後の「はらい」部分２０７を良好に検出するためには、受光素子１３上のディップ検出の閾値をｈ＝ｈ２が検出できる値、即ち、閾値Ａに設定し、ディップ深さがこの閾値Ａを超えたときにはペンダウン（指先がタッチ状態＝挿入状態にある）と判断し、入力座標として出力させる。
【０１２４】
一方、漢字「二」を描いた場合、図２４（ｂ）に示すように、▲１▼から▲２▼までを描き終わって▲３▼に指先が移る動作に注目する。すると、指先のディスプレイ面２０からの距離は、図２４(ｂ)中の下図に示すようになる。即ち、指先が▲２▼に移動して漢字「二」の第１のストロークを描き終えて「止め」部分２０５になると、指先が急峻にディスプレイ面２０から離れ、点線で示すような空中軌跡に従って移動し、▲３▼に至る。このとき、図２４（ａ）の場合と同じ閾値Ａを用いて挿入／非挿入を検出しようとする場合を想定する。すると、▲２▼までストロークを描き終えた近傍で指先の距離がｈ＝ｈ３を超えても、ｈ＜ｈ２であれば、ディップ深さは閾値Ａを超えているので、挿入（タッチ）状態と見倣され、結果として、▲２▼でストロークが良好に切れず、図３４（ｂ）に示した場合のように「止め」部分２０５にひげ状の尾引き２０４が出てしまう。従って、このような「止め」部分２０５近傍の状態を良好に検出するためには、閾値を閾値Ａから閾値Ｂに変更する等の処理が必要になるが、これを自動的に判断するのは極めて困難である。
【０１２５】
この点、この第三の特徴的構成例では、座標変化に対する距離変化の割合（比）に着目してこれを解決している。この点について、図２５を参照して説明する。図２３は図２４に示した指先の軌跡の断面図を拡大して模式的に示す説明図である。図中、○印部分は、所定の時間間隔でサンプリングされた座標のサンプリング点を示してている。図２４（ａ）に示した「はらい」部分２０７と図２４（ｂ）に示した「止め」部分２０５とでは、指先の軌跡が、図２５に示すように明らかに異なる。即ち、「はらい」部分２０７では「はらい」部分２０７の描画に続いて連続的に動くため指先は緩やかにディスプレイ面２０を離れるが、「止め」部分２０５では指先がディスプレイ面２０から急峻に離れる。このような動きの違いを検出することで、「はらい」部分２０７（「跳ね」部分２０６でも同様）と「止め」部分２０５とを明確に区別することができる。
【０１２６】
具体的には、座標変化に対する距離変化の割合の大小に応じて判断される。前述したように、座標変化検出／記憶部１２６ではサンプリング毎の座標変化Δｓが検出され、距離変化検出／記憶部１２７ではサンプリング毎の距離変化Δｈが検出される。そして、比演算部１２８において座標変化Δｓに対する距離変化Δｈの割合、即ち、Δｈ／Δｓが算出される。比較部１３３では閾値格納部１３５に格納された所定の閾値とこの割合Δｈ／Δｓとの大小関係を比較する。比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値よりも大きければ、図２５（ｂ）に示すように指先の軌跡が急峻にディスプレイ面２０から離れる動きであると判断し、「止め」部分２０５を描き終えたときのストロークと見倣し、即座に指先が非挿入状態（デタッチ状態）に移行したものとして処理する。一方、比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値以下の場合には、指先がディスプレイ面２０に接しながら移動しているか或いは図２５（ａ）に示すように「はらい」部分２０７等に続き指先の軌跡が緩やかにディスプレイ面２０から離れる動きであると判断し、指先が挿入状態（タッチ状態）にあるものとして処理する。
【０１２７】
なお、図２５では▲２▼から▲１▼までの変化分として示しているが、実際の処理動作では、○で示すサンプリング点のサンプリング間隔を十分短くとり、各々のサンプリング点間の差分を逐次とることで、指先の軌跡の座標変化及び距離変化の情報を取得することにより、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６と「止め」部分２０５とを適正に判断できる。
【０１２８】
このように、この第三の特徴的構成例によれば、より実際的に、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６や「止め」部分２０５での指などの指示手段の自然かつ異なる動き（「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６では緩やかにディスプレイ面２０から離れるのに対し、「止め」部分２０５では急峻にディスプレイ面２０から離れる）に着目し、座標変化に対する距離変化の割合Δｈ／Δｓを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断することで、より適正に入力状態を認識でき、それに応じた適正な処理が可能となる。
【０１２９】
なお、この第三の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第三の特徴的構成例の場合には、図２６に示すフローチャートを参照すれば、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、第二の特徴的構成例の場合のプログラムに加えて、その状態割当機能は、比較機能による比較の結果、割合Δｈ／Δｓが閾値ｔｈを超える場合には指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して非挿入状態であり、割合Δｈ／Δｓが閾値以下の場合には指示手段の指示状態がタッチパネル１２２に対して挿入状態であると判断する判断機能（Ｓ１１′）をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項８記載の発明に相当する）。
【０１３０】
なお、これらの第二、第三の特徴的構成例では、座標変化に対する距離変化の割合（比）を用いたが、これに代えて、座標変化に対する距離変化の角度（＝tanθ＝Δｈ／Δｓ）を用いるようにしてもよい（請求項２記載の発明に相当する）。この角度が図２７に示すように予め設定された所定の閾値θth（例えば、４０°程度）よりも大きければ、描画文字が跳ねていないと認識し（即ち、「止め」部分２０５であると認識し）、所定の閾値θth以下であれば、描画文字が跳ねていると認識する（即ち、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６であると認識する）ようにしてもよい。
【０１３１】
この場合、座標変化に対する距離変化の角度を直接的に算出してもよいが、検出される光強度におけるディップ量の変化の様子に基づいて判断するようにしても良い。即ち、所定の閾値θthよりも大きくなるような描画時には、ディップ量の変化が図２８（ａ）中にｔ＝ｔ３からｔ＝ｔ４に示すように急峻にディップ量が減るように変化するのに対して、所定の閾値θth以下となるような描画時には、ディップ量の変化が図２８（ｂ）中にｔ＝ｔ３，ｔ＝ｔ４，ｔ＝ｔ５に示すようにディップ量が緩やかに減るように変化するので、その変化の緩急さを比較するようにしてもよい。
【０１３２】
なお、このような角度情報を用いる場合の作用に関しても、前述した場合と同様に、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。
【０１３３】
Ｄ．第四の特徴的構成例
本発明の第四の特徴的構成例を図２９ないし図３１に基づいて説明する。図２９はこの第四の特徴的構成例による座標入力／検出装置１５１を機能的に示すブロック図である（請求項４記載の発明に相当する）。
【０１３４】
この第四の特徴的構成例においても、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６と、「止め」部分２０５とでは指先などの指示手段の動きが異なる点に着目したものであるが、その判断に指示座標の変化する方向情報と長さ情報とを併せ持つベクトル座標値を利用するようにしたものである。
【０１３５】
まず、タッチパネル１２２部分に対しては、座標検出部１２３とともに、挿入／非挿入検出部（挿入／非挿入検出手段）１５２が設けられている。座標検出部１２３は前述したように、タッチパネル１２２の表面近傍に指などの指示手段（例えば、指示手段４）が挿入されたときに、指示手段のタッチパネル１２２上での２次元座標を所定の時間間隔で時系列的に検出する。また、挿入／非挿入検出部１５２は指先などの指示手段が実際にタッチパネル１２２面に接しているか否かに関係なく受光手段等により検出光に干渉する位置に指示手段があるか否かを単純に検出するものであればよい。例えば、第一の前提的構成例の場合であれば、受光素子１３の光強度分布においてディップを生じているか否かを検出する手段でよい。
【０１３６】
座標検出部１２３の後段にはベクトル化部（ベクトル化手段）１５３が設けられている。このベクトル化部１５３は、指示手段の挿入状態検出下で座標検出部１２３により時系列的に順次得られる２次元座標間の変化する方向とその変化分を示す長さを予めベクトルテーブル１５４に設定格納されているベクトルデータを用いてベクトル座標化してメモリ等に記憶させる処理を行う。
【０１３７】
ここで、座標ベクトル値の算出方法について図３０を参照して説明する。図３０において、前回検出された２次元座標を（Ｘ１，Ｙ１）、今回得られた２次元座標を（Ｘ２，Ｙ２）とする。Ｘ座標方向の変化量ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１、Ｙ座標方向の変化量ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１から、座標ベクトル値をΔＹ／ΔＸにより算出する。この場合の座標ベクトル値は表１に示すようにＸ軸方向から１０度間隔で数値化されて予めベクトルテーブル１５４に格納されているが、この間隔（１０度）は任意に設定すれぱよい。また、座標ベクトル値は、算出結果の近似値を用いるものとする。例えば、−ΔＹ，−ΔＸでΔＹ／ΔＸ＝０．９００の場合であれば、座標ベクトル値＝２４となる。
【０１３８】
【表１】
また、図３１に示す指先などの動きを参照すると、タッチパネル１２２に対して挿入状態が検出されているときに、２次元座標が（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）の如く同一の時間間隔でサンプリングされ、検出領域から指先などが抜け出ると、挿入／非挿入検出部１５２から非挿入検出（デタッチ検出）信号が出るものとする。このような動きの中で、各サンプリングにおける座標間の座標ベクトル値は上述のように算出され、各座標間の長さＬは、例えば、座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）間の長さＬ１であれば、
Ｌ１＝√｛（Ｙ２−Ｙ１）2＋（Ｘ２−Ｘ１）2｝
により算出される。このようにして、サンプリングされた座標毎にその座標ベクトル値とその長さ情報とが算出され、記憶される。表２は図２８に示すような動きを示す場合にベクトル座標化されたデータ例を示す。
【０１４０】
【表２】
ベクトル化部１５３の後段にはベクトル情報判断部１５５が設けられている。このベクトル情報判断部１５５は挿入／非挿入検出部１５２により指示手段の非挿入状態（デタッチ状態）への変化が検出された場合に、その時点でのベクトル情報（座標ベクトル値、長さ）の変化の大きさを判断する。ベクトル情報判断部１５５の後段には、その判断結果に応じて異なる処理を行わせるため、跳ね処理部（跳ね処理手段）１５６と止め尾引き処理部（止め尾引き処理手段）１５７とが設けられている。
【０１４２】
跳ね処理部１５６は、挿入／非挿入検出部１５２による指示手段の非挿入検出時にベクトル化部１５３によるベクトル座標値に所定値（例えば、ベクトル座標値で“４”）以上の大きな変化がない場合には、「はらい」部分や「跳ね」部分における尾引きが生じているものと見做し、非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短くする処理を行う。これは、図３４（ｃ）（ｄ）に示した「跳ね」部分２０６や図３４（ｅ）（ｆ）に示した「はらい」部分２０７の場合には、指などがタッチパネル１２２を離れる際に同一又はほぼ同一方向に進むのが一般的である。これは、ベクトル座標値でみれば、大きく変化しないことからわかるので、このような場合には、「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７に引き続いて尾引き２０４が生じて意図した長さよりも「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７が長く描画されてしまうので、尾引き２０４による冗長部分を描画させないように処理するものである。
【０１４３】
例えば、図３１を参照すれば、デタッチ状態検出時に、前々回の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）と前回の検出座標（Ｘ５，Ｙ５）（Ａ側）とから算出される座標ベクトル値が表２中に“６”，“（６）”で示すように大きく変化していない場合には、検出座標（Ｘ４，Ｙ４），（Ｘ５，Ｙ５）（Ａ側）間は、「跳ね」部分２０６等における尾引きによるものと見做し、デタッチ検出直前部分を予め設定された固定長さ分だけ短くして「跳ね」部分２０６等を描画させる。これにより、図３４（ｄ）（ｆ）における尾引き２０４のない状態で「跳ね」部分２０６や「はらい」部分２０７が描画される（即ち、図３４（ｃ）（ｅ）に示すような冗長のない本来の状態で描画される）。
【０１４４】
一方、止め尾引き処理部１５７は、挿入／非挿入検出部１５２による指示手段の非挿入検出時にベクトル化部１５３によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化があった場合には、「止め」部分における尾引きが生じているものと見做し、その変化点から非挿入点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にして描画させない処理を行う。これは、図３４（ａ）（ｂ）に示した「止め」部分２０５の場合には、指などがタッチパネル１２２を離れる際に、一旦止めてから離すため、それまでの移動方向とは大きく異なる方向に急峻に進むのが一般的である。これを、ベクトル座標値及びその長さでみれば、方向が大きく変化し長さも極端に短めとなることからわかる。このような場合には、「止め」部分２０５でひげ状の尾引き２０４が生じて描画されてしまうので、このような尾引き２０４を全て描画させないように処理するものである。
【０１４５】
例えば、図３１を参照すれば、デタッチ状態検出時に、前々回の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）と前回の検出座標（Ｘ５，Ｙ５）（Ｂ側）とから算出される座標ベクトル値が表２中に“６”，“１６”で示すように大きく変化している場合には、直前の検出座標（Ｘ４，Ｙ４）以降は尾引きによるものと見做し、検出座標（Ｘ４，Ｙ４）以降の描画線は無効とし、「止め」部分２０５で終わるように描画させる。これにより、図３４（ｂ）における尾引き２０４のない状態で「止め」部分２０５が描画される（即ち、図３４（ａ）に示すような本来の状態で描画される）。
【０１４６】
従って、この第四の特徴的構成例によれば、より実際的に漢字等における「跳ね」部分２０６等では指などの指示手段がタッチパネル１２２から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、「跳ね」部分２０６等に引き続いて尾引き２０４が発生し、「跳ね」部分２０６が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分２０６に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分２０６に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。同様に、より実際的に漢字等における「止め」部分２０５では指などの指示手段がタッチパネル１２２から離れる際にはそれ以前の描画方向とは大きく異なる方向に急峻に短く移動するのが一般的である点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化があった場合には、このような「止め」部分２０５で発生した尾引きと認識し、その描画線を描画させないように処理を行うことで、「止め」部分２０５に尾引き描画線２０４が付加されてしまうことがない。よって、何れの場合も後で消しゴムモードで尾引き部分を消すと言うような処理を必要としない。
【０１４７】
なお、この第四の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第四の特徴的構成例の場合には、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項１２記載の発明に相当する）。或いは、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい。
【０１４８】
Ｅ．第五の特徴的構成例
本発明の第五の特徴的構成例を図３２に基づいて説明する。図３２はこの第五の特徴的構成例による座標入力／検出装置１５１を機能的に示すブロック図である（請求項５記載の発明に相当する）。
【０１４９】
第五の特徴的構成例では、第四の特徴的構成例における跳ね処理部１５６の処理を実施する上で、止め尾引き処理部１５７の処理により得られる尾引き長さ情報を利用して、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さを学習させ、短縮すべき長さ分に反映させるうにしたものである。このため、止め尾引き処理部１５７に対しては尾引き長さ算出部（尾引き長さ算出手段）１５８が設けられ、その出力が跳ね処理部１５６に与えられている。尾引き長さ算出部１５８は止め尾引き処理部１５７において無効にするベクトル座標値の変化点からデタッチ検出点までの分の描画線の長さ＝尾引き描画線２０４の長さの平均値を算出し跳ね処理部１５６に出力する。
【０１５０】
即ち、前述した第四の特徴的構成例の場合には、「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さとしては実験的に得られた固定値が用いられ、その分の長さを短縮させて描画させているものであり、個人差が特に考慮されていないが、この第五の特徴的構成例によれば、特に実験を行うことなく、実使用において「止め」部分２０５の描画で得られる個人差のある尾引き長さ情報を用いて「はらい」部分２０７や「跳ね」部分２０６に続く尾引き長さ分を学習により推定しているので、個人差を反映させたより適正な尾引き分の短縮処理が可能となる。なお、「止め」部分２０５の尾引きによる長さのサンプリングが完了していない段階では、実験等による固定値を用いればよい。
【０１５１】
従って、指などの指示手段がタッチパネル１２２面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、この第五の特徴的構成例によれば、止め尾引き処理部１５７において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出部１５８により算出し、跳ね処理部１５６での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【０１５２】
なお、この第五の特徴的構成例の作用に関しては、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に予め記憶させたプログラムをコンピュータに読取らせることによっても実行させることができる。ここに、この第五の特徴的構成例の場合には、ＣＤ−ＲＯＭ３９等の情報記憶媒体に対して、指示手段のタッチパネル１２２における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、タッチパネル１２２に対する指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能と、この止め尾引き処理機能において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出機能と、挿入／非挿入検出機能による指示手段の非挿入検出時にベクトル化機能による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を尾引き長さ算出機能により算出された平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理機能とをコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されていればよい（請求項１０記載の発明に相当する）。
【０１５３】
【発明の効果】
請求項１、６及び１１記載の発明によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出するようにしたので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現させることができる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の割合を予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより詳細かつ正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現させることができる。
【０１５４】
請求項２、７及び１２記載の発明によれば、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、座標入力検出領域面に対する距離情報も検出するようにしたので、２次元座標だけでは識別できなかった指示手段の入力状態を識別することができ、座標入力検出システムの種々の動作状態に反映させることができ、スムーズな座標入力動作を実現させることができる。特に、座標情報と距離情報とを用い、かつ、座標変化に対する距離変化の傾きを予め設定された所定の閾値と比較するようにしたので、座標及び距離情報だけでは識別できなかった座標入力状態をより正確に識別でき、座標入力検出システムの種々の動作状態に適正に反映させることができ、より一層スムーズな座標入力動作を実現させることができる。
【０１５５】
請求項３、８及び１３記載の発明によれば、基本的には請求項１又は２記載の発明の場合と同様な効果が得られるが、より実際的に、「跳ね」部分や「止め」部分での指などの指示手段の自然かつ異なる動きに着目し、座標変化に対する距離変化の割合又は傾きを予め設定された所定の閾値と比較し、その大小に応じて指示手段の指示状態が挿入状態にあるか非挿入状態にあるかを判断するようにしたので、より適正に入力状態を認識でき、「跳ね」部分や「止め」部分に対する尾引き等を低減させた再現画像処理が可能となる。
【０１５６】
請求項４、９及び１４記載の発明によれば、より実際的に漢字等における「跳ね」部分では指などの指示手段が座標入力検出領域から離れる際にその跳ね方向に進むのが一般的であり、跳ね部分に引き続いて尾引きが発生し、跳ね部分が意図した長さよりも長くなってしまう冗長性を持つ点に着目し、指示手段の状態に関して、その２次元座標だけでなく、その２次元座標の変位に関して変化の方向及びその長さをベクトル座標化し、非挿入検出時にそのベクトル座標値の変化の程度を認識し、ベクトル座標値に大きな変化がない場合には、このような「跳ね」部分に引き続く尾引きと認識し、その描画線を所定長さ分短くする処理を行うことで、「跳ね」部分に尾引きによる冗長部分が描画されないようにすることができる。
【０１５７】
請求項５、１０及び１５記載の発明によれば、請求項４、９及び１４記載の発明を実現する上で、指などの指示手段が座標入力検出領域面から離れる尾引きの長さとして実験的に得られた値を固定情報として用いる場合には、個人差が考慮されないこととなってしまうが、止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を尾引き長さ算出手段により算出し、跳ね処理手段での尾引き長さに反映させることで、実験を行うことなく実用レベルで個人差を吸収し得るように学習させることができ、各利用者に応じたより適正な跳ね処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の前提的構成例を原理的に示す概略正面図である。
【図２】その受発光手段の内部構造の構成例を示す概略正面図である。
【図３】その検出動作を説明するための概略正面図である。
【図４】受発光手段の取付間隔等を示す概略正面図である。
【図５】ディスプレイ前面等への設置例を示す断面図である。
【図６】その制御系の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第二の前提的構成例を示す概略正面図である。
【図８】本発明の第三の前提的構成例を示す説明図である。
【図９】その動作を説明するための信号波形を示すタイミングチャートである。
【図１０】座標位置の算出方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の第四の前提的構成例を示す平面的な構成図である。
【図１２】その光学ユニットの構成を示す模式図である。
【図１３】そのカーソルを示す斜視図である。
【図１４】その電気回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】その動作波形例を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第一の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図１７】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第二の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図１９】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第三の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図２１】入力操作例を示す座標入力／検出領域面に平行な方向から見た断面図である。
【図２２】その各場合の光強度分布を示す特性図である。
【図２３】指先の距離の変化に伴うディップ深さが変化する様子を示す特性図である。
【図２４】実際的な描画動作に伴う指先の軌跡や距離との関係を併せて示す説明図である。
【図２５】その指先の軌跡の断面図を拡大して模式的に示す説明図である。
【図２６】その処理制御例を示すフローチャートである。
【図２７】変形例を示す距離−深さ関係の特性図である。
【図２８】指先の動きに応じた光強度のディップ量の変化の様子を示す出力波形図である。
【図２９】本発明の第四の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図３０】座標ベクトル値の算出方法を説明するためのベクトル図である。
【図３１】指先の動きに伴う変遷の様子を示すベクトル図である。
【図３２】本発明の第五の特徴的構成例を機能的に示すブロック図である。
【図３３】指等による描画動作を示す説明図である。
【図３４】特徴的な文字の構成例及びその筆記に伴う描画例を誇張して示す説明図である。
【符号の説明】
３ 座標入力／検出領域
４ 指示手段
１３ 受光手段
２１ 発光手段
３２，３７，３９ 情報記憶媒体
５２ 発光手段
５３ 受光手段
５４ 発光手段
５５ 受光手段
５７ 座標入力／検出領域
５９ 指示手段
６３ａ，６３ｂ 画像入力手段
６６ 座標入力／検出領域
９２ 座標入力／検出領域
９４ 指示手段
９７，９８ 発光手段
１０３ 受光手段
１２２ 座標入力／検出領域
１２３ 座標検出手段
１２４ 距離検出手段
１２５ 記憶手段
１２６ 座標変化検出／記憶手段
１２７ 距離変化検出／記憶手段
１２８ 状態割当手段
１３２ 演算手段
１３３ 比較手段
１３４ 状態割当手段
１４２ 状態割当手段
１５２ 挿入／非挿入検出手段
１５３ ベクトル化手段
１５６ 跳ね処理手段
１５７ 止め尾引き処理手段
１５８ 尾引き長さ算出手段
Claims (15)
- 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、
前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、
前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、
前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の割合を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、
を備えることを特徴とする座標入力検出装置。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出手段と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出手段と、
前記座標検出手段により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出手段と、
前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出手段と、
前記座標変化検出手段により検出された座標変化に対する前記距離変化検出手段により検出された距離変化の傾きを演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当手段と、
を備えることを特徴とする座標入力検出装置。 - 前記状態割当手段は、前記比較手段による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断手段よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の座標入力検出装置。
- 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、
前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、
前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理手段と、
を備えることを特徴とする座標入力検出装置。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出装置において、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出手段と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出手段と、
前記座標検出手段により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化手段と、
前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理手段と、
この止め尾引き処理手段において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出手段と、
前記挿入／非挿入検出手段による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化手段による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出手段により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理手段と、
を備えることを特徴とする座標入力検出装置。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、
前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、
前記距離検出手段により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、
前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の割合を演算する演算機能と、
前記演算機能により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較機能と、
前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている情報記憶媒体。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出機能と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出機能と、
前記座標検出機能により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出機能と、
前記距離検出機能により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出機能と、
前記座標変化検出機能により検出された座標変化に対する前記距離変化検出機能により検出された距離変化の傾きを演算する演算機能と、
前記演算機能により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較機能と、
前記比較機能による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当機能と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている情報記憶媒体。 - 前記状態割当機能は、前記比較機能による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断機能よりなることを特徴とする請求項６又は７記載の情報記憶媒体。
- 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された 指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、
前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、
前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理機能と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている情報記憶媒体。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出するためのプログラムを記憶してコンピュータで読取可能な情報記憶媒体であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出機能と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出機能と、
前記座標検出機能により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化機能と、
前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理機能と、
前記止め尾引き処理機能において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出機能と、
前記挿入／非挿入検出機能による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化機能による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出機能により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理機能と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されている情報記憶媒体。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、
前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出する座標変化検出工程と、
前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、
前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の割合を演算する演算工程と、
前記演算工程により演算された割合と所定の閾値とを比較する比較工程と、
前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、
を含むことを特徴とする座標入力検出方法。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を検出する座標検出工程と、
前記指示手段の前記座標入力検出領域面からの距離を検出する距離検出工程と、
前記座標検出工程により検出された２次元座標情報の所定の時間間隔での変化を検出す る座標変化検出工程と、
前記距離検出工程により検出された距離情報の所定の時間間隔での変化を検出する距離変化検出工程と、
前記座標変化検出工程により検出された座標変化に対する前記距離変化検出工程により検出された距離変化の傾きを演算する演算工程と、
前記演算工程により演算された傾きと所定の閾値とを比較する比較工程と、
前記比較工程による比較の結果に基づき、予め記憶された１つ以上の前記指示手段の指示状態のうちの少なくとも１つの指示状態を割り当てる状態割当工程と、
を含むことを特徴とする座標入力検出方法。 - 前記状態割当工程は、前記比較工程による比較の結果、前記割合又は傾きが前記閾値を超える場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して非挿入状態であり、前記割合又は傾きが前記閾値以下の場合には前記指示手段の指示状態が前記座標入力検出領域に対して挿入状態であると判断する判断工程よりなることを特徴とする請求項１１又は１２記載の座標入力検出方法。
- 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、
前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、
前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を所定長さ分短く処理する跳ね処理工程と、
を含むことを特徴とする座標入力検出方法。 - 平面若しくはほぼ平面をなす２次元の座標入力検出領域に挿入された指示手段の位置を光学的に検出する座標入力検出方法であって、
前記指示手段の前記座標入力検出領域における２次元座標を所定の時間間隔で検出する座標検出工程と、
前記座標入力検出領域に対する前記指示手段の挿入／非挿入状態を検出する挿入／非挿入検出工程と、
前記座標検出工程により所定の時間間隔で順次検出される前記２次元座標間の変化の方向及び長さをベクトル座標化するベクトル化工程と、
前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程によるベクトル座標値に所定値以上の大きな変化がある場合にはその変化点から非挿入検出点までの２次元座標間を結ぶ描画線を無効にする止め尾引き処理工程と、
前記止め尾引き処理工程において無効にする描画線の長さの平均値を算出する尾引き長さ算出工程と、
前記挿入／非挿入検出工程による前記指示手段の非挿入検出時に前記ベクトル化工程による座標ベクトル値に所定値以上の大きな変化がない場合には非挿入検出時直前の２次元座標とその直前の２次元座標とを結ぶ描画線を前記尾引き長さ算出工程により算出された前記平均値長さ分だけ短く処理する跳ね処理工程と、
を含むことを特徴とする座標入力検出方法。
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