JP4125200B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、座標入力領域上の指示位置の座標を算出する座標入力装置に関するものである。

入力面に指示具や指によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むために用いられる座標入力装置が存在する。

従来より、この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。

座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、さまざまなものがあるが、光を用いたものとして、例えば、特許文献１に見られるように、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とにより、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定するものが知られている。

また、特許文献２や３等にあるように、再帰性反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開示されている。
米国特許公報第４５０７５５７号 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報

これらの装置において、例えば、特許文献２では、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。また、特許文献３では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出し、それらの座標の中心を検出する構成が示されている。

また、特許文献１においては、受光部であるＲＡＭイメージャーの各画素を読み出し、コンパレータで比較することで、遮光部分を検出し、一定幅以上の遮光部分がある場合に、その両端の画素の中心（１/２位置）を検出し、その検出結果に基づいて遮蔽物の座標を算出する方式が示されている。

ここで、指示具（遮蔽物）としては、指以外のもの、例えば、指し棒やペン等の表面の反射率の高いものが使用される場合や、指であっても、その入力位置が受光部に近い場合や爪にマニキュア等の高反射率のものが塗布している場合の入力では、照明部からの照射光がその指示具の表面で直接反射した反射光が受光部で検出される場合がある。このような場合、受光部で本来検出する再帰性反射部材からの反射光以外に、指示具からの反射光も検出されてしまい、誤検出の要因や座標算出精度の劣化の要因となっていた。

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、座標を精度良く検出することができる座標入力装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の指示位置の座標を算出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に設けられた受光手段と、
前記座標入力領域の周辺部に設けられ、入射光を反射する反射手段と、
前記座標入力領域に光を照明する発光手段と、
前記受光手段から得られる光量分布において、予め定められたレベルを横切る点を検出する検出手段と、
前記受光手段から得られる光量分布において、前記座標入力領域上で位置が指示されていない時の光量から指示されている時の光量を減算した結果がマイナスになるか判断する判断手段と、
前記座標入力領域上で位置が指示されていない時の光量から指示されている時の光量を減算した結果がマイナスになったことを前記判断手段が判断した場合、前記検出手段により検出された前記予め定められたレベルを横切る点に基づいて、前記座標入力領域上の指示位置の座標を算出する算出手段と
を備える。

以上説明したように、本発明によれば、座標を精度良く検出することができる座標入力装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
図１は本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。

図１において、１Ｌ及び１Ｒは、投光部３０及び検出部４０（図５参照）を有するセンサユニットであり、両者は互いに所定距離離されて設置されている。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、制御・演算を行う制御・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。

３は、図２に示すように、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰性反射部材であり、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。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。

４は座標入力領域であり、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成されることで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。

このような構成において、座標入力領域４に指等の指示具による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０から投光された光が遮られ、再帰性反射部材３による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ反射光量が得られなくなる。

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し、その遮光範囲内での検出点を特定して、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する指示具の角度を算出する。そして、算出された角度及びセンサユニット間の距離等から、座標入力領域４上の指示具の指示位置を算出し、表示装置に接続されているパーソナルコンピュータ等の外部端末に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して座標値を出力する。

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

＜センサユニットの詳細説明＞
まず、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の投光部３０の構成について、図３を用いて説明する。

図３は本発明の実施形態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３（ａ）は投光部３０を上（座標入力領域４の入力面に対し垂直方向）から見た場合を示している。３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、赤外ＬＥＤ３１から発光した光は投光レンズ３２によって略９０°範囲に光が投光される。

図３（ｂ）は投光部３０を横（座標入力領域４の入力面に対し水平方向）から見た場合を示している。この方向では、赤外ＬＥＤ３１からの光は上下方向に制限された光束として投光され、主に、再帰性反射部材３に対して光が投光されるように構成されている。

次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０の構成について、図４を用いて説明する。

図４は本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。

図４では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの検出部４０を座標入力領域４の入力面に対して垂直方向から見た場合を示している。

検出部４０は、複数の受光素子（画素）からなる１次元のラインＣＣＤ４１及び集光光学系としての集光用レンズ４２及び４３、入射光の入射方向を制限する絞り４４、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４５から構成されている。

投光部３０からの光は、再帰性反射部材３によって反射され、赤外フィルタ４５、絞り４４を抜けて、集光用レンズ４２及び４３によって入力面の略９０°範囲の光がラインＣＣＤ４１の検出面にその入射角に依存した画素上に結像される。これにより、入射角の角度毎の光量分布が得られる。つまり、ラインＣＣＤ４１を構成する各画素の画素番号が角度情報を表すことになる。

次に、図３の投光部３０及び図４の検出部４０を有するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの構成について、図５を用いて説明する。

図５は本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。

図５では、入力面と水平方向からの見たときの、図３（ａ）の投光部３０と図４の検出部４０を重ねて、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）を構成した場合を示している。ここで、投光部３０と検出部４０の光軸間の距離は、再帰性反射部材３の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。

＜反射部材について＞
再帰性反射部材３は、入射角度に対する反射特性を有してる。この反射特性としては、例えば、再帰性反射部材３がテープ状に平坦に構成された場合には、図６に示すように、再帰性反射部材３への入射光の入射角度が４５度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、指示具がある場合にはその変化が充分に取れないことになる。

反射光量は、光量分布（照明強度および距離）、再帰性反射部材３の反射率（入射角度、反射部材の幅）、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の結像系照度（ｃｏｓｉｎｅ４乗則）によって決まる。

反射光量が不足する場合に、その不足を解決する方法としては、投光部３０の照明強度を上げることが考えられる。しかしながら、反射光量分布が均一で無い場合で、高光量部分の光をセンサユニットが受光したときには、センサユニット内のラインＣＣＤ４１でその部分が蝕和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。裏返せば、再帰性反射部材３の反射光量分布をなるべく均一にすることで低光量部分への反射光量の増大も望むことができる。

そこで、実施形態１では、再帰性反射部材３への入射光の入射角度方向に対する反射光量の均一化を計るために、図７に示すような複数の三角柱からなる再帰性反射部材を構成する。このようにすることで、入射角度に対する反射特性を改善することができる。

尚、各三角柱の角度は、再帰性反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチは、センサユニット内のラインＣＣＤ４１の検出分解能以下に設定することが望ましい。

＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの間では、主に、検出部４０内のラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号及び発光部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８を用いて説明する。

図８は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。

ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等で構成される演算制御回路（ＣＰＵ）８３から出力され、ラインＣＣＤ４１のシャッタタイミングやデータの出力制御等が行われる。尚、この演算制御回路８３は、メインクロック発生回路８６からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路（ＣＬＫ）８７からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路８３にも入力されている。

投光部３０の赤外ＬＥＤ３１を駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ及び８４Ｒを介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部３０の赤外ＬＥＤ３１に供給されている。

センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１からの検出信号は、制御・演算ユニット２の対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒに入力され、演算制御回路２からの制御によって、デジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、メモリ８２に記憶され、指示具の角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にシリアルインタフェース８８（例えば、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。

＜光量分布検出の説明＞
図９は本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。

図９において、９１〜９３はＣＣＤ制御信号であり、ＳＨ信号９１の間隔で、ラインＣＣＤ４１のシャッタ解放時間が決定される。ＩＣＧＬ信号９２及びＩＣＧＲ信号９３は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットへのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ４１の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。

９４、９５はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの投光部３０の駆動信号である。ここで、ＳＨ信号９１の最初の周期で、センサユニット１Ｌの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｌ）するために、ＬＥＤＬ信号９４がＬＥＤ駆動回路８４Ｌを経て投光部３０に供給される。また、ＳＨ信号９１の次の周期で、センサユニット１Ｒの投光部３０を点灯（投光期間９６Ｒ）するために、ＬＥＤＲ信号９５がＬＥＤ駆動回路８４Ｒを経て投光部３０に供給される。

そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部３０の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の検出部（ラインＣＣＤ４１）の検出信号が読み出される。

ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力領域４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１０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、再帰性反射部材３の特性や投光部３０の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。

図１０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、再帰性反射部材３からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲでＡ／Ｄ変換され、演算制御回路８３にデジタルデータとして取り込まれる。

これに対し、座標入力領域４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１１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性反射部材３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１０の光量分布と、指示具による入力がある場合の図１１の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。

具体的には、図１０の光量分布を初期状態として予めメモリ８２に記憶しておき、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１１のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と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、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ８２に記憶することが望ましい。これにより、例えば、再帰性反射部材３の再帰反射面がほこりなどで汚れていて完全に光を反射できないような場合を除いて、常に、座標入力装置の最新の初期状態の光量分布をメモリ８２に管理することが可能になる。

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、入力のない状態で、まず、センサユニット１Ｌ内の投光部３０からの投光を停止している状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。

尚、この値は、検出部（ラインＣＣＤ４１）のバイアスのばらつき等を含んだデータでり、図１０のレベルＢ付近のデータとなる。ここで、ＮはラインＣＣＤ４１を構成する画素の画素番号であり、有効な入力範囲（有効範囲）に対応する画素番号が用いられる。

次に、投光部３０からの投光を行っている状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。

尚、この値は、例えば、図１０の実線で示されるデータとなる。

そして、このメモリ８２に記憶されたＢａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］とＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］とを用いて、まずは、指示具による入力の有無、かつ遮光範囲の有無の判定を行う。

ここで、センサユニット１Ｌ（ラインＣＣＤ４１）の出力のサンプル期間内のＮ番目の画素の画素データをＮｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］とする。

まず、遮光範囲を特定するために、画素データの変化の絶対量によって、遮光範囲の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。

具体的には、画素データの変化の絶対量を、ラインＣＣＤ４１の各々の画素において以下の計算を行い、予め決定してある閾値Ｖｔｈａと比較する。

Norm_data_a[N] ＝ Norm_data[N] − Ref_data[N] （１）
ここで、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］は、ラインＣＣＤ４１の各画素における絶対変化量である。

この処理は、ラインＣＣＤ４１の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を算出し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけなので、その処理時間をさほど必要とせず、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。そして、特に、閾値Ｖｔｈａを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された場合に、指示具の入力があると判定する。

次に、より高精度に指示具による入力を検出するために、画素データの変化の比を計算して入力点の決定を行う方法について、図１２を用いて説明する。

図１２において、１２１は再帰性反射部材３の再帰反射面とする。ここで、Ａ領域が汚れなどにより、その反射率が低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図１３の１３−１のように、Ａ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１２のように、指示具１２００が挿入され、ほぼ再帰性反射面１２１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１３の１３−２の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。

この状態に対して、（１）式を適用すると、その画素データ分布は、図１４の１４−１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。もちろん、閾値Ｖｔｈａの値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。

そこで、画素データの変化の比を計算することとすると、Ａ領域及びＢ領域とも反射光量は最初の半分であるので、次式で比を計算することができる。

Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] - Ref_data[N]) （２）
この計算結果を示すと、図１４の１４−２のように、画素データの変化が比であらわされるため、再帰性反射部材３の反射率が異なる場合でも、等しく扱うことが可能になり、高精度に検出が可能になる。

この画素データに対して、閾値Ｖｔｈｒを適用して、遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がり部と立ち下がり部に対応する画素番号を取得し、この両者の中央を指示具による入力に対応する画素とすることで、より正確な指示具の入力位置を決定することができる。

尚、図１４の１４−２は、説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素毎に異なるデータレベルを示している。

以下、式（２）を画素データに適用した場合の検出結果の詳細について、図１５を用いて説明する。

図１５は本発明の実施形態１の検出結果の詳細を示す図である。

図１５において、指示具による遮光範囲を検出するための閾値Ｖｔｈｒに対して、その閾値Ｖｔｈｒを横切る画素データ分布の立ち上がり部分がＮｒ番目の画素、立ち下がり部分がＮｆ番目の画素である場合、両者の画素の中心画素Ｎｐは、
Np = Nr + (Nf-Nr)/2 （３）
と計算することが可能である。但し、この計算では、画素間隔が最小の分解能になってしまう。

そこで、より細かく検出するために、それぞれの画素のデータレベルとその一つ前の隣接画素のデータレベルを用いて、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想の画素番号を計算する。

ここで、Ｎｒ番目の画素のデータレベルをＬｒ、Ｎｒ−１番目の画素のデータレベルをＬｒ−１とする。また、Ｎｆ番目の画素のデータレベルをＬｆ、Ｎｆ−１番目の画素のデータレベルをＬｆ−１とすれば、それぞれの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖは、
Nrv ＝ Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) （４）
Nfv ＝ Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) （５）
と計算できる。そして、これらの仮想画素番号Ｎｒｖ，Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、
Npv = Nrv + (Nfv-Nrv)/2 （６）
で決定される。

このように、閾値Ｖｔｈｒを越えるデータレベルの画素の画素番号とその隣接する画素番号と、それらのデータレベルから、閾値Ｖｔｈｒを横切る仮想的な仮想画素番号を計算することで、より分解能の高い検出を実現できる。

＜直接反射時の検出＞
上述の説明では、指示具からの直接反射光の無い状態での、センサユニットに対する指示具の角度検出について説明してきたが、指示具の表面反射率が高い場合などは、図１６に示すように、再帰性反射部材３の再帰反射面ではなく、指示具１２００の表面で投光部３０からの直接反射光が発生し、この反射光がセンサユニット１Ｌあるいは１Ｒにて検出されてしまう場合がある。

例えば、図１７において、本来の遮光範囲は、Ａ領域であるが、指示具の表面の反射光（直接反射光）によって、Ｂ領域のような部分ができ、あたかも２つの範囲で入力が行われているように検出されてしまう。

このような場合に、上記と同様に、（２）式を用いて画素データの変化の比を計算すると、図１７の光量分布は、図１８のようになる。

図１８において、閾値Ｖｔｈを横切る点を検出して行くと、画素データ分布の立ち上がりとしてｒ０、ｒ１が、立ち下がりとしてｆ０、ｆ１が検出可能になる。

このとき、ｆ０，ｒ１の区間は指示具による直接反射光によってもたらされたものであるので、本来の入力による遮光範囲は、ｒ０，ｆ１の範囲である。そして、指示具の形状にもよるが、通常、円筒状の指示具である場合、直接反射光の光量分布は、遮光範囲のほぼ中心に現れる。故に、直接反射光の光量分布を示すｆ０，ｒ１の中間点を、指示具の入力位置（検出角度）とすることで、精度の高い検出が可能となる。

以下、この指示具からの直接反射光に対応する画素データ分布（光量分布）を検出するために、ラインＣＣＤ４１から得られる画素データ分布中の特徴点（閾値を越える画素データ分布中の立ち上がり点及び立ち下がり点）を検出する特徴点検出処理について、図１９を用いて説明する。

図１９は本発明の実施形態１の特徴点検出処理を示すフローチャートである。

まず、この特徴点検出処理を、後述する図２２の座標算出処理のサブルーチンとして呼ぶ出す。

ステップＳ２０２で、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の検出部４０のラインＣＣＤ４１を構成する画素の画素番号を示すカウンタＣｎｔ、閾値Ｖｔｈを越える画素データ分布の立ち上がり点の検出状態を示す立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ（０：立ち上がり未検出状態、１：立ち上がり検出状態）、閾値Ｖｔｈを越える画素データ分布の立ち下がり点の検出状態を示す立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ（０：立ち下がり未検出状態、１：立ち下がり検出状態）をそれぞれ初期化する。

ステップＳ２０３で、カウンタＣｎｔをインクリメントする。

ステップＳ２０４で、カウンタＣｎｔの値が示す画素番号が、ラインＣＣＤ４１の検出範囲の有効範囲外であるか否かを判定する。有効範囲外である場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、ステップＳ２１６へ進む。一方、有効範囲内である場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、ステップＳ２０５に進み、カウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）を読み込む。

次に、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝０であるか否かを判定する。立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝０である場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、ステップＳ２０７に進み、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。

閾値Ｖｔｈ未満である場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、ステップＳ２０３に戻り、カウンタＣｎｔをインクリメントして、そのカウンタＣｎｔの値が示す画素番号が有効範囲内であれば、ステップＳ２０５で、処理対象として、カウンタＣｎｔの値が示す次の画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）を読み込み、以降、同様の処理を実行する。一方、閾値Ｖｔｈ以上である場合（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８で、現在のカウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）を遮光範囲に対応する画素データ分布の立ち上がりデータＮｒとしてメモリ８２に記憶する。次に、ステップＳ２０９で、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝１にセットする。

その後、ステップＳ２０３で、カウンタＣｎｔをインクリメントして、そのカウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）の読み込みを経て、ステップＳ２０６の判定を行う場合には、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝１となっているので、ステップＳ２０６からステップＳ２１０へ進む。

ステップＳ２１０で、立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝０であるか否かを判定する。立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝０である場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ステップＳ２１１に進み、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ未満であるか否かを判定する。閾値Ｖｔｈ以上である場合（ステップＳ２１１でＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。

一方、閾値Ｖｔｈ未満である場合（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、ステップＳ２１２に進み、現在のカウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）を直接反射光に対応する画素データ分布の立ち下がりデータＮｆとしてメモリ８２に記憶する。次に、ステップＳ２１３で、立ち下がり検出フラグ＝１にセットする。

その後、ステップＳ２０３で、カウンタＣｎｔをインクリメントして、そのカウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）の読み込みを経て、ステップＳ２１０の判定を行う場合には、立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝１となっているので、ステップＳ２１０からステップＳ２１４へ進む。

ステップＳ２１４で、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。直接反射光がない場合または直接反射光に対応するデータレベルが閾値Ｖｔｈ未満である場合には、このあと、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈを超えることがないので、このまま、ラインＣＣＤ４１の有効範囲の最後まで、画素データ（Ｄａｔａ）を読み込んでも立ち下がりデータＮｆの値は変わらないが、直接反射光を検出している場合には、再び、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈを超えることになる。

そこで、ステップＳ２１４で、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ以上である場合（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、ステップＳ２１５に進み、現在のカウンタＣｎｔの値が示す画素番号の画素データ（Ｄａｔａ）を直接反射光に対応する画素データ分布の立ち上がりデータＮｒとしてメモリ８２に記憶する。これにより、前回メモリ８２に記憶した立ち上がりデータＮｒが上書きされる。

有効範囲内の画素データ（Ｄａｔａ）に対する処理が完了したら、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇと立ち下がり検出フラグＬ＿ｆｌｇをチェックする。

つまり、ステップＳ２１６で、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝１で、かつ立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝１であるか否かを判定する。ステップＳ２１６の判定における条件を満足する場合（ステップＳ２１６でＹＥＳ）、ステップＳ２１７へ進み、メモリ８２に記憶されている立ち上がりデータＮｒと立ち下がりデータＮｆから、直接反射光に対応する画素データ分布の中間点Ｎｐ（＝（Ｎｒ＋Ｎｆ）／２：中心画素番号）を計算して、リターンする。

一方、ステップＳ２１６の判定における条件を満足しない場合（ステップＳ２１６でＮＯ）、指示具による入力がないとして、その旨を示すフラグ等をセットして、リターンする。

図１９では、直接反射光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、ラインＣＣＤ４１の実際の画素の画素番号を用いて実行しているが、より精度を高めるために、上述の（４）、（５）、（６）式を用いた仮想的な画素番号を用いることも可能である。

このように、指示具からの直接反射光が発生していて、遮光範囲候補となる画素データ分布中の閾値を横切る立ち上がり点及び立ち下がり点が複数点検出される場合でも、最初に検出される立ち上がり点の次に検出される立ち下がり点（第１番目の立ち下がり点）ｆ０と、更にその次に検出される立ち上がり点（第２番目の立ち上がり点）ｒ１から得られる画素データ分布の中心点を、直接反射光の光量分布に対応する中心点（中心画素番号）として検出することで、指示具からの直接反射光の影響を考慮した精度の高い検出が可能になる。

次に、図１９の処理によって得られた遮光範囲の中心点を示す中心画素番号から、実際の指示具の座標値を計算するためには、この中心画素番号を角度情報に変換する必要がある。

後述する実際の座標算出処理では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎｇｅｎｔ）の値を求めるほうが都合がよい。

ここで、画素番号からＴａｎθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。特に、検出部４０内の光学系の収差がない場合は、一次変換などで可能であるが、収差などがある場合は高次の多項式を用いることで、収差の誤差を取り除くことができる。

ここで、画素番号とＴａｎθとの関係について、図２０を用いて説明する。

図２０は本発明の実施形態１の画素番号に対するＴａｎθ値の関係を示す図である。

この図２０に基づいて、画素番号からＴａｎθを求めるための近似式を定義し、その近似式（変換式）を用いて画素番号からＴａｎθへの変換を行うことが可能となる。

ここで、変換式はより高次の多項式を用いると精度を確保できるが、この多項式の次数などは、座標入力装置の計算能力および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。

例えば、５次多項式を用いる場合には、係数が６個必要になるので、出荷時などに、この係数データをメモリ８２に記憶しておけばよい。

ここで、５次多項式の係数をＬ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ０とすると、Ｔａｎθは
Tanθ ＝ (L5 *Npr + L4) *Npr + L3) *Npr + L2) *Npr + L1) *Npr + L0 （７）
で示すことができる。

これをセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出部４０のラインＣＣＤ４１で検出する画素番号に対して行えば、それぞれから対応する角度データ（Ｔａｎθ）を決定できる。もちろん、上記例では、画素番号から直接Ｔａｎθを求めるように構成しているが、画素番号から角度そのものを求め、その後、Ｔａｎθを求めるような構成であっても良い。

＜座標計算方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度データ（Ｔａｎθ）から、指示具の位置座標を算出する。

ここで、座標入力領域４上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係について、図２１を用いて説明する。

図２１は本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。

図２１では、座標入力領域４の座標入力範囲の下辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤｓで示されている。

座標入力領域４の中央が原点位置であり、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれのセンサユニットの角度０の交点である。

それぞれの角度をθL、θRとして、それぞれTanθL、TanθRを上記（７）式を用いて算出する。

このとき点Ｐ（ｘ，ｙ）座標は
x = Ds * (TanθL+ TanθR) / (1+( TanθL * TanθR) ) （８）
y = - Ds * (TanθR - TanθL -(2* TanθL* TanθR)) /
(1+( TanθL * TanθR))+P0Y （９）
で計算される。

以上の計算に基づく座標入力装置の座標算出処理について、図２２を用いて説明する。

図２２は本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。

まず、座標入力装置の電源が投入されると、ステップＳ１０２で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。

ステップＳ１０３で、ラインＣＣＤ４１の初期読込動作の初期読込回数を設定する。

尚、この初期読込動作は、座標入力装置の起動時におけるラインＣＣＤ４１の不要電荷除去を行うのための動作である。ラインＣＣＤ４１では、動作させていないときに不要な電荷を蓄積している場合があり、その電荷が蓄積されている状態で座標入力動作を実行すると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。そこで、これを避けるために、ステップＳ１０３では、投光部３０による投光を停止している状態で、所定回数の読込動作を実行し、これにより、不要電荷の除去を行う。

ステップＳ１０４で、ラインＣＣＤ４１の読込動作を実行する。ステップＳ１０５で、所定回数以上の読込を実行したか否かを判定する。所定回数以上の読込を実行していない場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、所定回数以上の読込を実行した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６で、第１リファレンスデータとして、投光部３０による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０７で、その第１リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。

次に、ステップＳ１０８で、第２リファレンスデータとして、投光部３０からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１０９で、その第２リファレンスデータをメモリ８２に記憶する。

ここまでの処理が、電源投入時の初期動作になり、以降の処理から指示具による入力における動作になる。

ステップＳ１１０で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常読込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。ステップＳ１１１で、第２リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の差分値を計算する。ステップＳ１１２で、その差分値に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３に進む。

尚、このときの繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、１００回／秒のサンプリングになる。

ステップＳ１１３で、式（２）により、画素データの変化の比を計算する。ステップＳ１１４で、上述の図１９の特徴点検出処理を実行し、直接反射光に対応する光量分布の中心となる中心画素番号を決定する。ステップＳ１１５で、決定された中心画素番号と（７）式よりＴａｎθを計算する。

ステップＳ１１６で、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対するＴａｎθ値から、指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を（８）、（９）式を用いて算出する。

次に、ステップＳ１１７で、指示具による入力がタッチダウン入力であるか否かを判定する。

これは、例えば、指示具による入力機能として、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させる状態に相当する近接入力状態と、マウスの左ボタンを押下した状態に相当するタッチダウン状態を設定している場合に、その指示具による入力状態がどちらの状態であるかを判定する。

この２種類の入力状態は、例えば、ステップＳ１１３で算出した画素データの変化の比の最大値が、所定値（例えば、０．５）以上である場合にはタッチダウン状態とし、所定値未満である場合には近接入力状態と判定する。あるいは、専用の指示具などを用いる場合には、画素データではなく、他の手段をもちいてもよい。例えば、指示具先端にスイッチなどを設け、その状態を、電波や光などを用いて送受信し、タッチダウンなどの判定を行ってもよい。

このような判定方法に基づいて、ステップＳ１１７で、指示具による入力がタッチダウン入力である場合（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に進み、タッチダウン入力であることを示すダウンフラグをセットする。一方、指示具による入力がタッチダウン入力でない場合（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１１９に進み、ダウンフラグを解除する。

ステップＳ１２０で、ダウンフラグの状態と算出した座標値を外部端末へ出力する。そして、外部端末では、受信した座標値とダウンフラグの状態に基づいて、例えば、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を行う。

尚、ステップＳ１２０の処理が終了したら、ステップＳ１１０に戻り、以降、電源ＯＦＦまで、上記の処理を繰り返す。

以上説明したように、実施形態１によれば、再帰性反射部材３の反射を介在しない指示具からの直接反射光をセンサユニット１Ｌ及び１Ｒを受光するような場合でも、その直接反射光を考慮して、精度良く座標を算出することができる。

つまり、実施形態１では、指示具からの直接反射が発生していて、遮光範囲候補となる画素データ分布中の閾値を横切る立ち上がり点及び立ち下がり点が複数点検出される場合でも、最初に検出される立ち上がり点の次に検出される立ち下がり点（第１番目の立ち下がり点）ｆ０と、更にその次に検出される立ち上がり点（第２番目の立ち上がり点）ｒ１から得られる画素データ分布の中心点を、直接反射光の光量分布に対応する中心点（中心画素番号）として検出することで、指示具からの直接反射光の影響を考慮した精度の高い検出が可能になる。

＜＜実施形態２＞＞
上記実施形態１では、不特定の指示具からの直接反射光の影響を考慮するため、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから得られる指示具による遮光範囲候補となる画素データ分布中の閾値を横切る複数の立ち上がり点と立ち下がり点を検出し、それらの内の、最初に検出される立ち上がり点の次に検出される立ち下がり点（第１番目の立ち下がり点）と、更にその次に検出される立ち上がり点（第２番目の立ち上がり点）から得られる画素データ分布の中心点を、直接反射光に対応する光量分布の中心点（中心画素番号）、つまり、指示具の入力点として、指示具とセンサユニット１Ｌあるいは１Ｒに対する角度を計算するように構成した。

しかしながら、指示具がセンサユニット１Ｌあるいは１Ｒの近距離位置で入力されている場合や、指示具の反射率が非常に高い場合には、センサユニット１Ｌあるいは１Ｒの受光許容範囲（ダイナミックレンジ）を超えた光の入力がある場合がある。

このような場合、センサユニット１Ｌあるいは１Ｒで検出される光量分布は、図２３のようになる。この図２３は、直接反射光によって、センサユニット内のラインＣＣＤ４１が飽和してしまうことで、飽和後のラインＣＣＤ４１は正しい光量分布を出力することができない状態を示している。ここで、ＶＭは、センサユニット１Ｌあるいは１Ｒの受光許容範囲（ダイナミックレンジ）の最大値である。従って、このような状態が発生している場合には、図２３のＡ及びＢ領域を特定することができない。

また、この図２３に対し、（２）式を用いて画素データの変化の比を計算すると、図２３の光量分布は、図２４のようになる。

図２４において、閾値Ｖｔｈを超えるのは、遮光範囲の立ち上がり点ｒ０と直接反射光の光量分布の立ち下がり点ｆ０のみとなってしまい、実施形態１の図１９の特徴点検出処理を適用すると、正しい特徴点を検出することができない。そのため、座標算出精度が低下してしまう。

そこで、実施形態２では、このような状況を解決するために、指示具からの直接反射光に対応する光量分布がラインＣＣＤ４１のダイナミックレンジに収まるように、投光部３０の赤外ＬＥＤ３１の光量を通常の光量よりも低下させて駆動する。これによって、直接反射光が発生している場合でも、ラインＣＣＤ４１のダイナミックレンジに収まる光量分布を獲得して、正しい特徴点の検出を実現することができる。

尚、赤外ＬＥＤ３１の光量を低下させる条件としては、例えば、ラインＣＣＤ４１の飽和レベルを示す閾値Ｖｔｈ’（図２４）を設定し、画素データのレベルがこの閾値Ｖｔｈ’を下まわる場合に実行する。

また、赤外ＬＥＤ３１の光量を低下させる低下方法は、その点灯時間を所定時間短くしたり、ラインＣＣＤ４１のシャッタ開放時間（受光時間）を所定時間短くする制御を、演算制御回路８３で段階的に実行することで実現する。

このような制御を実行した場合、図２３の光量分布は、例えば、図２５のようになる。

図２５では、赤外ＬＥＤ３１の光量を低下させた後の光量分布を実線Ｈ’で示している。尚、点線Ｈは、光量を低下させる前のラインＣＣＤ４１が飽和した状態の光量分布（図２３）である。

図２５に示すように、赤外ＬＥＤ３１の光量を低下させることによって、直接反射光に対応する光量分布である領域Ｂが正しく出力されることがわかる。

そして、この図２５に対し、（２）式を用いて画素データの変化の比を計算すると、図２５の光量分布は、図２６のようになる。

図２６に示すように、この場合は、遮光範囲の立ち上がり点ｒ０及び立ち下がり点ｆ１と、直接反射光に対応する光量分布の立ち下がり点ｆ０及び立ち上がり点ｒ１が正しく検出されることがわかる。

以下、実施形態２の特徴点検出処理について、図２７を用いて説明する。

図２７は本発明の実施形態２の特徴点検出処理を示すフローチャートである。

尚、実施形態２の図２７のフローチャートは、実施形態１の図１９のフローチャートの応用例であり、図１９のフローチャートと同一の処理は、同一のステップ番号を付加して、その詳細は省略する。

特に、図２７では、１番目の立ち上がりデータＮｒと１番目の立ち下がりデータＮｆを取得した後の処理が、図１９とは異なる。

即ち、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝１で、かつ立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝１である場合に、ステップＳ３１４で、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ’以上であるか否かを判定する。

そして、画素データ（Ｄａｔａ）が閾値Ｖｔｈ’未満である場合（ステップＳ３１４でＮＯ）、ステップＳ３１７に進み、赤外ＬＥＤ３１の光量を所定量低下させる制御を演算制御回路８３で実行する。この場合、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）を再駆動するために、ステップＳ２０２に戻り、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）に係る各種初期値をリセットして、以降の処理を繰り返し行なう。

そして、赤外ＬＥＤ３１の光量の低下によって、画素データのレベルが閾値Ｖｔｈ’以上となった時点で、遮光範囲の立ち上がり点ｒ０及び立ち下がり点ｆ１と、直接反射光に対応する光量分布の立ち下がり点ｆ０及び立ち上がり点ｒ１が正しく検出されることになるので、実施形態１の図１９と同様の処理を実行することができる。

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、センサユニット内のラインＣＣＤ４１が飽和状態となるような場合でも、赤外ＬＥＤ３１の光量レベルを低下させた上でセンサユニットを再駆動し、ラインＣＣＤ４１のダイナミックレンジ内で、直接反射光に対応する光量分布を取得できるように光量制御を行うことで、どのような直接反射光が発生しても、精度良く座標検出を行うことができる。

＜＜実施形態３＞＞
実施形態２では、直接反射光の光量が、ラインＣＣＤ４１で飽和してしまうほど大きい場合には、赤外光ＬＥＤ３１の光量を低下させた上で、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）を再駆動して、ラインＣＣＤ４１が飽和しない状態での光量分布を再度取得して、正しい特徴点の検出を実現できるようにした。

しかしながら、この場合、最終的な座標算出を行うまでには、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の２度以上の駆動が必要となるために、座標算出精度は向上するものの、その再駆動数に応じて座標出力速度が低下する。

そこで、実施形態３では、用途や目的に応じては、座標算出精度よりも座標出力速度が優先したい場合も考慮して、必要十分な座標算出精度を満足し、かつ座標出力速度を低下させることなく、座標算出を実現する構成について説明する。

まず、上述したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）が飽和した場合の光量分布は、例えば、図２３のようになる。そして、この光量分布に対し、（２）式を用いて画素データの変化の比を計算すると、図２３の光量分布は、図２８のようになる。

そして、実施形態２でも説明したように、図２８では、ラインＣＣＤ４１が飽和する前の、遮光範囲の立ち上がり点ｒ０と直接反射光に対応する光量分布の立ち下がり点ｆ０は検出することができるが、その後、光量分布は閾値Ｖｔｈを超えることはない。

そこで、実施形態３では、画素データの変化の比の符号がマイナス（−）になった場合は、直接反射光に対応する光量分布の立ち下がり点ｆ０を、その光量分布の中心として確定する。

尚、直接反射光に対応する光量分布の立ち下がり点ｆ０を、その光量分布の中心として確定する判定基準としては、画素データの変化の比の符号で判定する以外に、新たな判定用閾値を設定して、その閾値に基づいても良い。また、指示具の形状やサイズが既知である場合には、確定した立ち下がり点ｆ０に対して所定オフセットΔを加算した画素番号を、直接反射光に対応する画素データ分布の中心として確定しても良い。

以下、実施形態３の特徴点検出処理について、図２９を用いて説明する。

図２９は本発明の実施形態３の特徴点検出処理を示すフローチャートである。

尚、実施形態３の図２９のフローチャートは、実施形態１の図１９のフローチャートの応用例であり、図１９のフローチャートと同一の処理は、同一のステップ番号を付加して、その詳細は省略する。

特に、図２９では、１番目の立ち上がりデータＮｒと１番目の立ち下がりデータＮｆを取得した後の処理が、図１９とは異なる。

まず、ステップＳ４０２で、カウンタＣｎｔ、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ、検出フラグＦ＿ｆｌｇそれぞれの初期化に加えて、画素データの符号がマイナスであることを示すマイナスフラグＮ＿ｆｌｇ（０：画素データの符号がマイナス、１：画素データの符号がプラス）を初期化する。

そして、ステップＳ２０３〜ステップＳ２１０の処理を経て、立ち上がり検出フラグＲ＿ｆｌｇ＝１で、かつ立ち下がり検出フラグＦ＿ｆｌｇ＝１である場合に、ステップＳ４１４で、画素データ（Ｄａｔａ）の符号がマイナス、つまり、０未満であるか否かを判定する。

そして、画素データ（Ｄａｔａ）の符号がマイナスである場合（ステップＳ４１４でＹＥＳ）、ステップＳ４１７に進み、マイナスフラグＮ＿ｆｌｇ＝１に設定し、ステップＳ２０３に戻る。

このあと、画素データが閾値Ｖｔｈを超えることがないので、このまま、ＣＣＤ４１の検出範囲の有効範囲の最後まで画素データを読み込んでも、立ち下がりデータＮｆ及び立ち上がりデータＮｒの値は変わらない。

そこで、ステップＳ２０４で、カウンタＣｎｔの値が示す画素番号が、ラインＣＣＤ４１の検出範囲の有効範囲外である場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、ステップＳ４１８で、マイナスフラグＮ＿ｆｌｇ＝１であるか否かを判定する。そして、マイナスフラグＮ＿ｆｌｇ＝１でない場合（ステップＳ４１８でＮＯ）、ステップＳ２１６に進む。一方、マイナスフラグＮ＿ｆｌｇ＝１である場合（ステップＳ４１８でＹＥＳ）、ステップＳ４２１に進み、直接反射光に対応する画素データ分布の中間点Ｎｐとして、立ち下がりデータＮｆ（あるいはＮｆ＋Δ）を代入して、処理を終了する。

以上説明したように、実施形態３によれば、実施形態１で説明した効果に加えて、センサユニット内のラインＣＣＤ４１が飽和状態となるような場合でも、座標出力速度を低下させずに、必要十分な精度を保持した角度情報を検出することが可能となる。

以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の実施形態１の座標入力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１の再帰反射部材の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの投光部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの検出部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの構成例を示す図である。 本発明の実施形態１の再帰反射部材への入射角度に対する再帰反射特性を示す図である。 本発明の実施形態１の再帰反射部材の構成例を示す図である。 本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態１の入力がなされた場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の入力例を説明するための図である。 本発明の実施形態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。 本発明の実施形態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比を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の検出例を示す図である。 本発明の実施形態１の指示具からの直接反射を説明するための図である。 本発明の実施形態１の指示具からの直接反射がある場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の光量分布における複数の立ち上がり及び立ち下がりを検出する場合を説明するための図である。 本発明の実施形態１の特徴点検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１の画素番号に対するＴａｎθ値の関係を示す図である。 本発明の実施形態１の座標入力領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。 本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の指示具からの直接反射がある場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。 本発明の実施形態２の指示具からの直接反射がある場合にセンサユニットによって得られる光量分布の光量変化を説明するための図である。 本発明の実施形態２の赤外ＬＥＤの光量を低下させた場合にセンサユニットによって得られる光量分布の一例を示す図である。 本発明の実施形態２の赤外ＬＥＤの光量を低下させた場合にセンサユニットによって得られる光量分布の光量変化を説明するための図である。 本発明の実施形態２の特徴点検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３の指示具からの直接反射がある場合にセンサユニットによって得られる光量分布の光量変化を説明するための図である。 本発明の実施形態３の特徴点検出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 制御・演算ユニット
３ 再帰性反射部材
４ 座標入力領域

Claims (1)

1. 座標入力領域上の指示位置の座標を算出する座標入力装置であって、
   前記座標入力領域に設けられた受光手段と、
   前記座標入力領域の周辺部に設けられ、入射光を反射する反射手段と、
   前記座標入力領域に光を照明する発光手段と、
   前記受光手段から得られる光量分布において、予め定められたレベルを横切る点を検出する検出手段と、
   前記受光手段から得られる光量分布において、前記座標入力領域上で位置が指示されていない時の光量から指示されている時の光量を減算した結果がマイナスになるか判断する判断手段と、
   前記座標入力領域上で位置が指示されていない時の光量から指示されている時の光量を減算した結果がマイナスになったことを前記判断手段が判断した場合、前記検出手段により検出された前記予め定められたレベルを横切る点に基づいて、前記座標入力領域上の指示位置の座標を算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする座標入力装置。

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