JP4429083B2 - 遮光型座標入力装置及びその座標入力方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペン等によって指し示された入力面上の位置を検出してその座標を求める遮光型座標入力装置及びその座標入力方法に関する。

一般に、座標入力装置は、指示具や指などの遮光部材によって座標入力面を指し示して座標を入力することにより、座標入力装置に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んだりするために用いられている。

このような座標入力装置の座標入力方式には、抵抗膜を用いたもの、超音波を用いたもの、或いは光を用いたものなど、各種のものが知られている。光を用いたものとしては、例えば特許文献１などに開示されたものがある。

この特許文献１の座標入力装置では、座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、投光部からの光を再帰反射シートで反射し、その反射光を受光部によって受光して光量分布を検出する構成であり、座標入力面内にある指示具ないし指などで遮光された場所の角度を検出し、遮光位置つまり入力位置の座標を決定するようになっている。また、特許文献２や特許文献３などには、再帰反射部材をタッチパネル等の座標入力面の周辺に配置し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する座標入力装置が開示されている。

通常、座標入力装置においては、正確な座標入力を行う観点から、ペンダウン／ペンアップ判定機能と共に、近接入力機能（プロキシミティ機能）を備えることが望ましいことが判っている。ペンダウン／ペンアップ判定機能とは、座標入力面に対する指示具の基本的な二つの状態、すなわちペンアップ状態（軌跡入力に至っていない状態）とペンダウン状態（軌跡入力に至った状態）を判別することができる機能であり、近接入力機能とは、前記ペンアップ状態において予め座標位置を検出する機能であり、ペンアップ状態において検出座標をカーソル表示し、該カーソル表示によって予め検出座標を確認しつつ座標入力を行うことができる機能である。

しかしながら、上記の特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、ペンダウン／ペンアップ判定機能及び近接入力機能を設けておらず、正確な座標入力を行う観点から問題があった。すなわち、通常、タッチパネルを用いた座標入力装置は、座標入力面に対してペンアップまたはペンダウンの状態を通知する状態通知手段を備えていない指示具、もしくは指を用いて座標入力を行う。このように指示具が状態通知手段を持たない座標入力装置の場合は、指示具の存在位置を検出すること自体をペンダウン状態として検出する構成であることが多く、この場合、当然、近接入力機能がない。

一方、正確な座標入力を行う観点から、ペンダウン／ペンアップ判定機能を設けた座標入力装置として、例えば特許文献４や特許文献５に開示されたものがあった。特許文献４では、遮光型タッチパネルにおいて、座標入力時における遮光の程度によってペンダウン／ペンアップ状態の判定を行う。また、特許文献５では、指示具と座標入力面との距離の変化を基に指示具のペンダウン／ペンアップ状態を判別するほか、光強度分布におけるディップ（光強度分布波形が下降して上昇に転ずる谷の部分）の深さレベルの変化に基づいて、指示具のペンダウン／ペンアップ状態を判断している。
ＵＳＰ４５０７５５７号公報 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特開２００２−９１７０１号公報 特開２００１−８４１０６号公報

しかしながら、上記特許文献４及び特許文献５の座標入力装置では、次のような問題点があった。

まず特許文献４の座標入力装置の問題点について説明すると、この種の遮光型タッチパネルにおいては、遮光のための反射光が通過する領域（再帰反射領域）は座標入力面に対して並行に比較的薄い層を成すものであり、また、この薄い層と座標入力面との距離は必ずしも全域において精度良く一定であるとは言い難い。従って、この方法によって、ペンアップ状態及びペンダウン状態を正確に判定するのは難しく、また再帰反射領域が薄いため、遮光を検出できる範囲が狭くなり、近接入力機能も不十分である。

次に、特許文献５の座標入力装置の問題点について、図２８、図２９及び図７（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。

この座標入力装置では、まず、指示具と座標入力面との間の距離の変化、詳しくは、該距離の変化率が所定の比率より小さくなった場合にペンダウンとしている。

この種の座標入力装置に使うペンとしては形状が一定でないもの、すなわち何らかの変形をなすものがある。その多くは先端部が座標入力面への突き当てに応じて変形するものであり、その目的は書き味を良くするためであったり、あるいは単に旧来からのペンに似せるためであったりする。

図２８に示すように、この種のペンは例えば座標入力面ｈｆに接していないときは（距離ｈ）、Ａに示すような形状をしており、座標入力面ｈｆに接してさらに所定の力で押し付けたときは、同図のＢ、Ｃ、Ｄに示すような形状に変形する。なお、Ａ’は変形しない場合を示している。

形状Ｂのようになるペンは、例えば先端が柔らかいゴム状のものでできているペンであり、形状Ｃのようになるペンは、例えば先端にスイッチのようにスライドする部分がついているペンであり、形状Ｄのようになるペンは、例えば毛筆状になっていて後方に尾を引くように変形するペンである。

一般に、特許文献５のような遮光型の座標入力装置では、再帰反射領域が薄く、遮光を検出できる範囲が座標入力面に対して垂直な方向に厚さ数ミリメートル以下である。このため、十分な近接入力機能を設けることができない。このため、仮想的に十分な近接入力機能を実現するために、図２８のＢ，Ｃ，Ｄに示すように変形するペンを使用することも考えられる（図２８のｈ０、｜ｈ０｜参照）。

しかし、このような変形するペンを使用した場合でも、特許文献５の座標入力装置では、指示具と座標入力面との間の距離の変化からペンダウンを判断するため、少なくとも指示具と座標入力面の距離がゼロになったところ（すなわち図２８のＡ’の段階）でペンダウンを判定することになり、図２８のＢ，Ｃ，Ｄに示すような所定の機械的変形（｜ｈ０｜）を含めて指示具が座標入力面に突き当てられた段階でペンダウンと判定することができない。すなわち、変形するペンを使用した場合でも、仮想的に十分な近接入力機能を実現することができないのである。

また、特許文献５では、光強度分布におけるディップの深さレベルの変化に基づいて、指示具のペンダウン／ペンアップ状態を判断している。以下、この点について検討する。

先にも述べたように、例えば、所定の形状のペンが座標入力面に向かって近づいてゆく場合に、図２９のＰ１に示すようにペン１０５の先が再帰反射領域１００の中にあるときは、ペンと座標入力面１０４とが近づくに従って遮光波形の谷の深さ（Ｄｐｔｈ）と谷の幅（Ｗｄ）が大きくなる（図７（ａ）参照）。

さらに、ペン１０５の先端部が再帰反射領域１００の下端部にくると（すなわち図２９のＰ２の位置）、前記谷の深さＤｐｔｈは最大値 Ｄｐｔｈ＝Ｄｐｔｈ_max に達し（図７（ｂ）参照）、それ以降、つまり図２９のＰ２→Ｐ３（→Ｐ４）の位置では、Ｄｐｔｈの値は変化せず、遮光波形の谷の幅Ｗｄのみが増大する（図７（ｃ）参照）。

これは、ペン１０５の先端が再帰反射領域１００の下端以下（図２９のＰ２の位置よりも下）になると、ペン１０５の略中心部分については既にほぼ１００％の遮光がなされており、該中心部分では、これ以上の遮光が無いからである。

このように、光強度分布におけるディップの深さレベルの変化について、ペン１０５の位置が図２９のＰ２の段階でディップの深さが最大値に達し、それ以降のＰ２→Ｐ３（→Ｐ４）の段階においては、ディップ深さは一定である。

ところが、特許文献５のように、光強度分布におけるディップの深さレベルの変化に基づいて、指示具のペンダウン／ペンアップ状態を判断する場合は、ペン１０５の位置がＰ２→Ｐ３（→Ｐ４）の段階においては、ペンを検出する機能としては不感帯となってしまう。このため、ペンダウンの判定は少なくともペン１０５の位置がＰ２の近傍かそれ以前の段階でのみなされることになり、例えばＰ３またはＰ４の位置付近の段階でペンダウンの判定を行うことはできない。

多くの場合、ペンダウンの判定は、できるだけペンが座標入力面に突き当る状態に近い位置でなされるのがペン１０５の使い勝手の観点から望ましいことが判っており、特許文献５の座標入力装置では、ペン１０５の位置がＰ３またはＰ４の付近の段階でペンダウンの判定ができず、この点が、ペン１０５の使い勝手としてマイナス要因となっていた。

上述したように特許文献４及び５の問題を解決する方法としては、遮光型タッチパネルにペンダウン信号を送信する機能を備えた専用ペンを用いる方法がある。すなわち、例えばペン先にスイッチを備え、ペンが座標入力面に突き当ることにより該スイッチが押され、これによって赤外線や超音波、電磁波等によりペンダウン信号をリアルタイムで通知するものである。このような方法を採ることにより、適切なペンアップ／ペンダウン状態の判定を行うことができる。

しかし、このような通信機能付指示具を備えた遮光型タッチパネルの場合は、次のような欠点がある。第一に、ペンスイッチ信号を通信する必要があるのでペン自体が複雑になる（高価になる、大きくなる）、第二に、ペンスイッチ信号を通信する必要があるので、そのための電源（電池等）が必要になる、第三に、ペンダウン信号を通知する必要から、座標入力面周辺の額縁を深くしすぎないように前記再帰反射領域１００の厚みを制限するため、遮光を検出できる範囲が狭くなり、近接入力機能が不十分である。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、座標入力面に対して略垂直な方向の指示具等の動きに基づいて、該座標入力面全域において精度の良い適切なペンアップ／ペンダウン状態の検出を行うことができ、通信機能付指示具を使わずともそれと同等な機能を実現することができる遮光型座標入力装置及びその座標入力方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の遮光型座標入力装置では、入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置において、前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分を画素方向に加算合計した第一の遮光量、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光によって変化した部分を画素方向に加算合計した第二の遮光量を計算する計算手段と、前記計算手段によって計算された第一の遮光量の時間変化または第二の遮光量の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定する判定手段を備えたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の遮光型座標入力装置では、入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置において、前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光による変化が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定する判定手段を備えたことを特徴とする。

本発明の遮光型座標入力装置の座標入力方法では、入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置の座標入力方法であって、前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分を画素方向に加算合計した第一の遮光量、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光によって変化した部分を画素方向に加算合計した第二の遮光量を計算し、前記計算された第一の遮光量の時間変化または第二の遮光量の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする。

本発明の遮光型座標入力装置の座標入力方法では、入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置の座標入力方法であって、前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光による変化が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする。

本発明によれば、入力面に対する指示入力手段の入力時に、該指示入力手段の入力状態の検出を入力面全域において精度良く適切に行うことが可能になり、通信機能付きの指示入力手段を使わずともそれと同等な機能を実現することができる。

本発明の遮光型座標入力装置及びその座標入力方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜本実施の形態の概略＞
図１は、本発明の実施の一形態に係る遮光型座標入力装置の全体的なハード構成を示す平面図であり、図２は、図１に示した遮光型座標入力装置の側面方向から見た模式図である。

この座標入力装置は、例えば長方形の座標入力面（入力領域）１０４を備え、この座標入力面１０４の周囲３辺を額縁形に取り囲むように再帰反射部材１０３が配置されている。座標入力面１０４は、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成されることで、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。

前記再帰反射部材１０３が設置されていない座標入力面１０４の開放辺の左右側には、２つの座標検出用センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒが所定の距離を置いて配置されている。座標検出用センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒは、座標検出用の投光部１３０及び座標検出用の受光部１４０をそれぞれ有するセンサユニットであり、座標入力装置の制御・演算を行う制御演算ユニット１０２に接続され、この制御・座標演算ユニット１０２から制御信号を受け取ると共に、検出した信号を制御・座標演算ユニット１０２へ送信する。

再帰反射部材１０３は、図３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反射部材であり、左右それぞれのセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒから略９０°範囲に扇状に投光された光をセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒへ向けて再帰反射する。反射された光は、座標検出用センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒの受光部１４０に具わるラインＣＣＤによって１次元的に検出され、その光強度分布が制御・座標演算ユニット１０２に送られる。

このような構成において、座標入力面１０４に指示具や指などの遮光部材による入力指示がなされると、上記座標検出用センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒの投光部１３０から投光された光や、再帰反射された光が遮られ、所定の光強度が得られなくなる。この結果、入力指示位置のみ光強度が少ない光強度分布が得られる。

制御・座標演算ユニット１０２は、各センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒで得られた光強度分布の変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同範囲内にある検出点を特定してその各入射角度を算出する。算出された入射角度及びセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒ間の距離等から、座標入力面１０４上の指示された座標位置を算出し、制御・座標演算ユニット１０２に接続されているホストコンピュータなどに、ＵＳＢなどのインタフェースを経由して座標値を出力する。

各センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒの投光部１３０から投光された赤外線は、再帰反射部材１０３によって反射され、それぞれ各センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒにおける受光部１４０内のラインＣＣＤに結像する。このとき投光された光の強度分布（非遮光時の光強度分布）は、例えば図４に示すような波形になる。

座標入力時には、図２に示すように、座標入力面１０４に対して略垂直な方向に指示具（ペン）１０５を挿入する。このとき、光の強度分布には、図５に示すように、指示具１０５が挿入された位置に応じて光強度の小さい部分が現れる。これが遮光位置であり、二つのセンサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒから得られる二つの遮光位置により座標を算出する。

実際に座標を算出するときは、図４の波形をリファレンス波形として図５の光強度分布波形を図４の光強度分布波形で規格化した波形（図６）から遮光位置を検出する。

本実施の形態においては図６の遮光波形の変化を基に指示具１０５の状態の判定、詳しくはペンダウン状態とペンアップ状態の判定を行うものである。

通常、この種の遮光型座標入力装置において遮光波形とペン１０５の位置との関係は、図２９、及び図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようになる。

図２９の１００の部分が再帰反射領域であり、この再帰反射領域１００は、センサユニット１０１Ｌ、１０１Ｒ内の受光部１４０から見た再帰反射部材１０３そのものであり、再帰反射部材１０３の幅と高さ（座標入力面１０４に垂直な方向の幅と高さ）、並びに再帰反射部材１０３と受光部１４０の位置関係によって決まる。

所定の形状をしたペンが座標入力面１０４に向かって近づいてゆく場合の光強度分布における遮光波形の谷の深さＤｐｔｈと遮光波形の幅Ｗｄ（画素範囲としての第一の幅）の変化については、図２９及び図７（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて前述した通りである。すなわち、ペン１０５の先端が再帰反射領域１００の下端以下（図２９のＰ２の位置より下）になると、ペン１０５の略中心部分についてはほぼ１００％遮光がなされ、谷の深さＤｐｔｈはこれ以上変化せず、遮光の幅Ｗｄのみが変化するということである（図７（ｃ）参照）。

遮光波形は、ペン１０５の影と再帰反射領域１００の重なる部分の大きさと形状によって決まる。通常、図７（ｃ）の遮光波形の幅Ｗｄは、ペン先の位置が座標入力面１０４に近づくにつれて大きくなり、やがて所定の位置において遮光波形の幅Ｗｄも最大値に達する。

本実施の形態においては、図８の斜線部分、すなわち光強度分布波形において遮光によって谷となっている遮光部分２００の面積（画素方向に加算合計した第一の遮光量）の変化、または該遮光部分２００の幅の変化を基に、ペン１０５の状態の判別、詳しくはペンアップ、ペンダウンの判定を行う。このことは、図９の斜線部分、すなわち再帰反射領域１００と指示具１０５の影の形との重複部分３００の面積（画素方向に加算合計した第二の遮光量）の変化を基に、ペン１０５の状態の判別、詳しくはペンアップ、ペンダウンの判定を行うことに近似的に一致している。

ここで、図８の遮光部分２００のグラフ上の面積を遮光量Ｓ_elcと定義する。また、図９の重複部分３００の実際の投影面積を遮光面積Ｓ_optと定義する。

遮光量Ｓ_elcと遮光面積Ｓ_optは原則的に
Ｓ_elc ∝ Ｓ_opt …（式１００）
である。

上記の説明では、所定の形状をしたペン１０５が座標入力面１０４に向かって近づいてゆく場合の光強度分布における遮光波形の谷の深さＤｐｔｈと遮光波形の幅Ｗｄの変化を説明したが、以下では、同様に遮光量Ｓ_elc（または遮光面積Ｓ_opt）の変化を図２９のＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に関連づけて説明する。

一般に、例えば図２９のＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４のように指示具１０５が動くと、遮光量Ｓ_elc（または遮光面積Ｓ_opt）の値はしだいに大きくなり、Ｐ４の位置、すなわちで所定の機械的変形を含めて座標入力面１０４にペン１０５が押し付けられた状態に至ったとき、Ｓ_elc（またはＳ_opt）の値は 極大且つ一定の値となる。このときのＳ_elc値を飽和遮光量Ｓ_elc_maxと定義し、同様にＳ_opt値を飽和遮光面積Ｓ_opt_maxと定義する。

本実施の形態は、座標入力面１０４の場所ごとの飽和遮光量Ｓ_elc_max（または飽和遮光面積 Ｓ_opt_max ）のばらつき（詳しくは座標位置ごとのばらつき）に影響されずに、前記極大かつ一定の値の状態になる変りぎわを検出することにより、指示具１０５の状態判定（詳しくはペンアップ／ペンダウンの判定）を行うというものである。

本実施の形態によれば、遮光量、遮光幅の時間変化を基にペンアップ、ペンダウンの判定を行うので、図２９のＰ２→Ｐ３→Ｐ４の領域、すなわちペン１０５の先端が再帰反射領域１００の下端を通り過ぎても、ペン１０５の動きを検出することができ、前述した特許文献５の例のような不感帯が無く、精度良くペンダウンの判定を行うことができる。

また、図２８のＢ，Ｃ，Ｄに示すように、仮想的に十分な近接入力機能を実現するために所定の機械的変形を含めて指示具１０５が座標入力面１０４に突き当てられた段階でも、ペンダウンと判定することができる。もちろん条件の設定次第で、図２８のＡ’の段階、またはそれ以前でペンダウンを判定することも可能である。

＜本実施の形態に係るペンアップ／ペンダウン判定機能の構成＞
本実施の形態は、前記ペンダウン／ペンアップ状態を遮光の状態変化で判定しようというものであり、特に、前記遮光位置における遮光の状態の時間変化によってペンダウン／ペンアップを判定するものである。

まず、遮光面積Ｓ_opt、遮光量Ｓ_elc、並びに遮光幅Ｗｄを定義する。

遮光面積Ｓ_optは、図９の斜線部分、すなわち再帰反射領域１００と指示具１０５の影の形との重複部分の実際の投影面積を遮光面積Ｓ_optと定義する。遮光量Ｓ_elcは、図８の斜線部分、すなわち相対光強度分布波形において遮光によって谷となっている部分のグラフ上の面積を遮光量Ｓ_elcと定義する。また後述する次式で規定される。

遮光幅Ｗｄ は、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）のように相対光強度分布波形において、所定の閾値ｔｈｓｈＷにおける遮光部分のグラフ上の幅（第二の幅）と定義する。

本来、遮光の程度は、前記遮光面積Ｓ_optを用いて判定するのが最も客観的なものであるが、本実施の形態では、実測できる遮光の程度として、前記遮光量Ｓ_elcまたは前記遮光幅Ｗｄを採用し、これらの時間変化に基づいてペンダウン／ペンアップの判定を行う。

ここで、遮光量Ｓ_elcは、遮光面積Ｓ_optにほぼ比例し（式１００参照）、遮光幅Ｗｄも図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように遮光量Ｓ_elcにほぼ正の相関関係をもつとみなすことができる。遮光量Ｓ_elcまたは遮光幅Ｗｄの変化を一意的な判定に用いるためには、遮光量Ｓ_elcまたは遮光幅Ｗｄの大きさと座標入力面１０４に略垂直な方向の指示具１０５の位置との間に単調減少の関係があれば、遮光量Ｓ_elcまたは遮光幅Ｗｄによるペンアップ／ペンダウン状態の判定が可能である。

以下、本実施の形態におけるペンアップ／ペンダウン判定機能の構成について、図９、図１０、図１１、及び図１２を参照しつつ詳細に説明する。

本実施の形態では、ペン１０５の形状について、図１０に示すようにペン先からの距離Ｘと、該距離Ｘにおける角度θの方向の幅Ｆで定義する。

Ｆ ＝ Ｆ（Ｘ，θ） …（式１０１）
ここで、θは、ペン１０５が傾いたときの、該ペン１０５の概主軸と座標入力面１０４の法線との成す角であり、座標入力装置の仕様で定められた最大傾き角（例えば±３０度など）を越えない値である。

さらに、図９に示すように、遮光型座標入力装置本体において、再帰反射領域１００が座標入力面１０４から垂直な方向の高さｈ１からｈ２の範囲に設定されていて、該再帰反射領域１００に式１０１で定義されるペン１０５が挿入され、そのペン先が座標入力面１０４から垂直な方向のｈの位置にあるとき、前記ペン１０５により遮られる遮光面積Ｓ_opt（ｈ）は、

で表される。

これは、遮光する領域に重なっているペン１０５の部分の面積を、ペン１０５の形状定義式Ｆ（Ｘ、θ）を所定の領域で積分することにより求めるというものである。

ここで、座標入力面１０４の仮想高さをｈ_ ｆとする。本実施の形態においては、ｈの範囲は （ｈ ≧ｈ_ ｆ）ではなく、（ｈ≧ｈ０、 ただしｈ０＜ｈ_ ｆ）である。すなわち ｈの最小値は ｈ＝ｈ_ ｆではなく、この位置からさらに、ペン先が変形してペンが座標入力面１０４に押し付けられた状態を仮想的にペン先が沈み込んだ状態にあるとみなし、これを、ｈ＝ｈ０（ｈ０＜ｈ_ ｆ）とする。従って、上記式１０１におけるＸの基点となるペン先とは、ペン先の変形が無い状態でのペン先の仮想的な位置を前提としている。

前述のように、本実施の形態においては、遮光の程度の変化によって指示具１０５の状態の判定（詳しくはペンアップ、ペンダウンの判定）を行う。遮光面積Ｓ_optの変化を遮光の程度の変化として一意的な判定に用いるためには、遮光面積Ｓ_optと座標入力面１０４に略垂直な方向のペン１０５の位置との間に単調減少の相関関係が必要である。すなわち、本実施の形態では、上記の式１０２のＳ_optの値がペン１０５の高さｈに対して単調減少になるようにしてある。

ペン先が座標入力面１０４からｈの高さにあって、ペン１０５の傾きがθのときの遮光面積Ｓ_optは上記の式１０２で表すことができ、遮光面積Ｓ_optがペン１０５の高さｈに対して単調減少であることは、次式１０３で表すことができる。

ｄＳ_opt（ｈ）／ｄｈ＜０（ただし、ｈ０≦ｈ≦ｈ２） …（式１０３）
同様に、遮光量Ｓ_elcは遮光面積Ｓ_optに比例するので、
ｄＳ_elc（ｈ）／ｄｈ＜０（ただし、ｈ０≦ｈ≦ｈ２） …（式１０４）
となり、したがって、遮光量Ｓ_elcもペン１０５の高さｈに対して単調減少となる（図１１を参照）。

上記の式１０３、式１０４のように処理することにより、座標入力面１０４に垂直な方向のペン１０５の動きと遮光量Ｓ_elcの変化の仕方を一意的に対応させることが可能である。

一方、本実施の形態で使用されるペン１０５は、図１０に示すように、所定の範囲でペン先から後ろに向かって次第に太くなるように形成されている。これを式で表すと、
ｄ・［ Ｆ（θ、Ｘ）］／ｄＸ＞０ …（式１０５）
となる。

ここで、図１２に示すように、遮光幅Ｗｄを検知する閾値に相当する仮想高さをｈ３とすると、相対光強度の遮光幅Ｗｄは、ペン先の座標入力面１０４に垂直方向の位置をｈとしたとき、ｈの関数として、
Ｗｄ（ｈ） ∝ Ｆ（θ、ｈ３−ｈ） …（式１０６）
のように表すことができる。

上記の式１０５と式１０６より、
ｄ・Ｗｄ（ｈ）／ｄｈ＝ｄ［Ｆ（θ、ｈ３−ｈ）］／ｄｈ＜０ …（式１０７）となる。すなわち、式１０５のようにペン１０５が構成されていれば、式１０７に示すように、ｈに対して遮光幅Ｗｄが単調減少になるように構成されていることになる（図１２参照）。これを式１０３と式１０４に対応させると、
ｄ・Ｗｄ（ｈ）／ｄｈ＜０（ただし、ｈ０≦ｈ≦ｈ３、ｈ３はｔｈｓｈＷに相当す
るレベル） …（式１０８）
と表すことができる。

これにより、遮光量Ｓ_elcと同様に、遮光幅Ｗｄの変化の仕方を座標入力面１０４に垂直な方向のペン１０５の動きと一意的に対応させることが可能である。

＜本実施の形態に係るペンアップ／ペンダウン判定機能のアルゴリズム＞
上記の式１０３、式１０４及び式１０８のように構成した上で、以下、本実施の形態におけるアルゴリズムについて、図１３〜図１７を参照しつつ説明する。

図１３（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係る遮光量Ｓ_elcを用いた第一のアルゴリズムを説明するための遮光量Ｓ_elcと時間の関係を示すグラフであり、同図（ａ）は遮光量Ｓ_elcを時間の関数として表現したグラフ、同図（ｂ）は第一のアルゴリズムを説明するために遮光量Ｓ_elcの時間微分を時間の関数として表現したグラフである。図１４（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係る遮光量Ｓ_elcを用いた第二のアルゴリズムを説明するための遮光量Ｓ_elcと時間の関係を示すグラフであり、同図（ａ）は遮光量Ｓ_elcを時間の関数として表現したグラフ、同図（ｂ）は第二のアルゴリズムを説明するために遮光量Ｓ_elcの時間微分を時間の関数として表現したグラフである。また、図１５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係る遮光幅Ｗｄを用いた第一のアルゴリズムを説明するための遮光幅Ｗｄと時間の関係を示すグラフであり、同図（ａ）は遮光幅Ｗｄを時間の関数として表現したグラフ、同図（ｂ）は第一のアルゴリズムを説明するために遮光幅Ｗｄの時間微分を時間の関数として表現したグラフである。図１６（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係る遮光幅Ｗｄを用いた第二のアルゴリズムを説明するための遮光幅Ｗｄと時間の関係を示すグラフであり、同図（ａ）は遮光幅Ｗｄを時間の関数として表現したグラフ、同図（ｂ）は第二のアルゴリズムを説明するために遮光幅Ｗｄの時間微分を時間の関数として表現したグラフである。また、図１７は、従来の手法を説明するための、遮光量Ｓ_elcを時間の関数として表したグラフである。

図１３〜図１６のいずれのグラフも、遮光無しの状態→ペンアップ状態→ペンダウン状態→ペンアップ状態→ペンダウン状態→ペンアップ状態→ペンダウン状態→ペンアップ状態→ペンダウン状態→遮光無しの状態のように状態遷移した例である。

遮光量Ｓ_elc及び遮光幅Ｗｄは、既に説明したように座標入力面１０４に垂直な方向のペン１０５の位置ｈに対して単調減少の関係にあるようにしてあるので、図１３〜図１６に示すように遮光量Ｓ_elcまたは遮光幅Ｗｄの変動を検知することは、間接的にペン１０５の高さ方向の動きを検知することとなる。

まず、図１７を用いて、従来のペンアップ／ペンダウン判定手法について説明する。

従来は、第一の閾値ｔｈｓｈ０１と第二の閾値ｔｈｓｈ０２を設定した。第一の閾値ｔｈｓｈ０１は遮光有り無しの判定を行うものであり、比較的小さい値に設定される。該閾値を超えた場合に有効な遮光有りと判断される。第二の閾値ｔｈｓｈ０２はペンダウンの判定を行うもので、比較的最大値に近い値に設定される。該閾値を超えた場合にペンダウン状態と判断される。

このような従来の手法の問題点は、座標入力面全体にわたって同じ閾値で判定するところである。一般に、この種の座標入力装置においては、装置全体のゆがみ、座標入力面の変形、あるいは座標検出用センサユニット側の光学系の被写界深度の不足などにより、座標検出用センサユニットから見た指示具の挿入位置の方向や、座標検出用センサユニットと指示具挿入位置との距離等によって、先に定義したＳ_elc_maxまたはＳ_opt_max の値が異なる。このため、このような固定の閾値では必ずしも良好なペンアップ／ペンダウン判定ができない場合がある。

これを改善するものとして、例えば、前記第一の閾値ｔｈｓｈ０１と第二の閾値ｔｈｓｈ０２を、前記指示具挿入位置ごとに最適値を選んで設定するという方法が考えられる、しかしながら、この方法では、演算が複雑になる、あるいは最適値が一意的に定まらないなどの理由で現実的とは言えない。

本実施の形態は、上記理由により、Ｓ_elc_maxの値が異なる場合でも、問題なく指示具１０５の状態判定（詳しくはペンアップ判定、ペンダウン判定）が行える方法を実現するものである。

第一のアルゴリズムにおいては、遮光量Ｓ_elc に対しては第一の閾値ｔｈｓｈ１を、遮光量の時間変化ｄＳ_elc／ｄｔ に対しては第二の閾値ｔｈｓｈ２_１及び第３の閾値ｔｈｓｈ２_２を準備し、さらに以下のようにｌｏｇｉｃ１、ｌｏｇｉｃＡ、及びｌｏｇｉｃＢ_１を定義し、遮光量の時間変化が閾値以下であるか否かを基にペンアップ／ペンダウンの判定を行う。

第二のアルゴリズムにおいては、遮光量Ｓ_elcに対しては前記と同様に第一の閾値ｔｈｓｈ１を、遮光量の時間変化ｄＳ_elc／ｄｔに対しては前記と同様に第二の閾値ｔｈｓｈ２_１及び第３の閾値ｔｈｓｈ２_２と、第４の閾値ｔｈｓｈ３_１及び第５の閾値ｔｈｓｈ３_２をそれぞれ準備し、さらに以下のように ｌｏｇｉｃ１、ｌｏｇｉｃＡ、及びｌｏｇｉｃＢ_２を定義し、これを基にペンアップ／ペンダウンの判定を行う。

以下、本実施の形態の判別条件を記述する。

第一及び第二のアルゴリズムにおいて、ｌｏｇｉｃ１は、実質的に有効な遮光がある場合を判別する論理であり、ｌｏｇｃＡは、遮光量Ｓ_elcの時間変化が少なく、遮光量Ｓ_elcのレベル自体が時間に対して平坦なことを判別する論理であり、ｌｏｇｉｃＢ_１、Ｂ_２は、ｌｏｇｉｃＡで判別される部分の中で遮光量Ｓ_elcが山の部分（ｄＳ_elc／ｄｔが減少傾向にある部分）のものを採用し、遮光量Ｓ_elcが谷の部分（ｄＳ_elc／ｄｔが増加傾向にある部分）のものを否採用とするための論理、すなわち、ｄＳ_elc／ｄｔが極大値となる時点と、該時点以後最初の極小値となる時点との間で決まる期間内にあるものを採用し、そうでないものを否採用とするための論理である。

第一のアルゴリズムは、図１３（ａ）に示したように、ｌｏｇｉｃ１を次のように定義する。

Ｓ_elc ≧ ｔｈｓｈ１ のとき “１”
Ｓ_elc ＜ ｔｈｓｈ１ のとき “０” …論理の定義１
図１３（ｂ）に示すようにｌｏｇｉｃＡを次のように定義する。

ｔｈｓｈ２_１ ≦ ｄＳ_elc／ｄｔ ≦ ｔｈｓｈ２_２ のとき “１”
それ以外のとき “０” …論理の定義Ａ
図１３（ｂ）に示すようにｌｌｏｇｉｃＢ_１を次のように定義する。

ｄＳ_elc／ｄｔが極大値となるとき“０”から“１”に遷移し
ｄＳ_elc／ｄｔが極小値となるとき“１”から“０”に遷移する
…論理の定義Ｂ_１
これらｌｏｇｉｃ１、ｌｏｇｉｃＡ、及びｌｏｇｉｃＢ_１を基に、次の論理式を用いて、ペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）、及びペンアップ（ＰｅｎＵｐ）の判別を行う。図１３（ｂ）の斜線部分（ＰｅｎＤｏｗｎ）がペンダウンと判別されたことを示している。

ＰｅｎＤｏｗｎ＝ｌｏｇｉｃ１ ∩ ｌｏｇｉｃＡ ∩ ｌｏｇｉｃＢ_１…（式２００）
ＰｅｎＵｐ ＝ ｌｏｇｉｃ１ ∩ （ ／ＰｅｎＤｏｗｎ ） …（式２０１）
第二のアルゴリズムは、ｌｏｇｉｃＢの定義をより安定なやり方にするものであり、図１４（ｂ）に示すようにｌｏｇｉｃＢ_２を次のように定義する。

プリセット値は“０”であり、
ｄＳ_elc／ｄｔ ≦ ｔｈｓｈ３_２ ⇒ ｄＳ_elc／ｄｔ＞ｔｈｓｈ３_２
のように状態遷移するときに“０”から“１”に遷移し、
ｄＳ_elc／ｄｔ＞ｔｈｓｈ３_１ ⇒ ｄＳ_elc／ｄｔ≦ｔｈｓｈ３_１
のように状態遷移するときに“１”から“０”に遷移する。

（ただし、ｔｈｓｈ３_１＜ｔｈｓｈ２_１＜０＜ｔｈｓｈｔ２_２＜ｔｈｓｈ３_２） …論理の定義Ｂ_２
このようにｌｏｇｉｃＢ_２を定めることにより、第一のアルゴリズムと同様に、次の論理式を用いてペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）及びペンアップ（ＰｅｎＵｐ）の判別を行う。図１４（ｂ）の斜線部分（ＰｅｎＤｏｗｎ）がペンダウンと判別されたことを示している。

ＰｅｎＤｏｗｎ＝ｌｏｇｉｃ１ ∩ ｌｏｇｉｃＡ ∩ ｌｏｇｉｃＢ_２…（式３０２）
ＰｅｎＵｐ ＝ ｌｏｇｉｃ１ ∩ （ ／ＰｅｎＤｏｗｎ ） …（式３０３）
一方、ここまでの説明では遮光量Ｓ_elcの時間変化を判別の対象としていたが、前述のように、遮光幅Ｗｄの時間変化を判別の対象として、前記第一及び第二のアルゴリズムと同じやり方で適用することができる。唯一、注意すべきは ここでは ｌｏｇｉｃ１の定義における閾値がｔｈｓｈ１＝０となる点である。

以下、遮光幅Ｗｄを用いたときのアルゴリズムを示す。

第一のアルゴリズムは、図１５（ａ）に示したように、ｌｏｇｉｃ１を次のように定義する。

遮光幅：Ｗｄ ≧ ０ のとき “１”
遮光幅：Ｗｄ ＜ ０ のとき “０” …論理の定義１
図１５（ｂ）に示したように、ｌｏｇｉｃＡ を次のように定義する。

ｔｈｓｈ２_１ ≦ ｄ・Ｗｄ／ｄｔ ≦ ｔｈｓｈ２_２ のとき “１”
それ以外のとき “０” …論理の定義Ａ
図１５（ｂ）に示したように、ｌｏｇｉｃＢ_１を次のように定義する。

ｄ・Ｗｄ／ｄｔが極大値となるとき“０”から“１”に遷移し
ｄ・Ｗｄ／ｄｔが極小値となるとき“１”から“０”に遷移する …論理の定義Ｂ_１
これらｌｏｇｉｃ１、ｌｏｇｉｃＡ、及びｌｏｇｉｃＢ_１を基に、次の論理式を用いてペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）及びペンアップ（ＰｅｎＵｐ）の判別を行う。なお、図１５（ｂ）の斜線部分（ＰｅｎＤｏｗｎ）がペンダウンと判別されたことを示している。

ＰｅｎＤｏｗｎ＝ｌｏｇｉｃ１ ∩ ｌｏｇｉｃＡ ∩ ｌｏｇｉｃＢ_１（式４００）
ＰｅｎＵｐ ＝ ｌｏｇｉｃ１ ∩ （ ／ＰｅｎＤｏｗｎ ） （式４０１）
第二のアルゴリズムは、ｌｏｇｉｃＢの定義をより安定なやり方にするものであり、図１６（ｂ）に示すようにｌｏｇｉｃＢ_２を次のように定義する。

プリセット値は“０”であり、
ｄ・Ｗｄ／ｄｔ≦ｔｈｓｈ３_２⇒ｄ・Ｗｄ／ｄｔ ＞ ｔｈｓｈ３_２
のように状態遷移するときに“０”から“１”に遷移し、
ｄ・Ｗｄ／ｄｔ＞ｔｈｓｈ３_１ ⇒ ｄ・Ｗｄ／ｄｔ≦ｔｈｓｈ３_１
のように状態遷移するときに“１”から“０”に遷移する。

（ただし、ｔｈｓｈ３_１＜ｔｈｓｈ２_１＜０＜ｔｈｓｈｔ２_２＜ｔｈｓｈ３_２） …論理の定義Ｂ_２
このようにｌｏｇｉｃＢ_２を定めることにより、第一のアルゴリズムと同様に、次の論理式を用いてペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）及びペンアップ（ＰｅｎＵｐ）の判別を行う。なお、図１６（ｂ）の斜線部分（ＰｅｎＤｏｗｎ）がペンダウンと判別されたことを示している。

ＰｅｎＤｏｗｎ＝ｌｏｇｉｃ１∩ｌｏｇｉｃＡ∩ｌｏｇｉｃＢ_２ （式４０２）
ＰｅｎＵｐ ＝ｌｏｇｉｃ１∩（／ＰｅｎＤｏｗｎ） （式４０３）
以上のように、第一のアルゴリズム乃至第二のアルゴリズムによって、遮光量Ｓ_elcの時間変化、遮光幅Ｗｄの時間変化のどちらを対象としても、ペンダウン／ペンアップの判定が可能となる。

また、ペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）が所定の時間Ｔ０より長い場合は、ｌｏｇｉｃＡとｌｏｇｉｃＢを強制的に“０”に設定し、誤動作を防止する。

本実施の形態は以上のような方法によって、ペンダウン状態、ペンアップ（プロキシミティ）状態の検出を行う事を可能にするものである。

これによって、指示具１０５側にペン先スイッチとそれを通信する手段を設けて、ペンダウン状態、ペンアップ（プロキシミティ）状態の検出する装置と同じ機能を実現することができる。

［実施例］
上記した実施の形態を基に、本発明の実施例について具体的に説明する。

＜本実施例のハード構成＞
本実施例に係る座標入力装置のハード構成は、図１及び図２に示した概略構成において、その座標センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒを図１８及び図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような構成とし、再帰反射部材１０３を図２０及び図２１に示すような構成とし、また制御・座標演算ユニット１０２を図２２に示すような構成とする。以下、これら各構成部分の詳細な説明を行う。

図１８は、図１中の座標センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの構成を示す断面図であり、座標入力面１０４と水平方向から見た場合を表している。図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、座標センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの詳細な構成を示す図であり、同図（ａ）は投光部１３０の上面図（座標入力面１０４に対し垂直方向）、同図（ｂ）は投光部１３０の側面図（座標入力面１０４に対し水平方向）であり、同図（ｃ）は受光部１４０の上面図（座標入力面１０４に対し垂直方向）である。

この座標センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒは、図１８に示すように投光部１３０と受光部１４０が重なって構成されている。投光部１３０と受光部１４０の光軸間の距離は、再帰反射部材１０３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。

投光部１３０は、赤外光を発するＬＥＤ１３１と、投光レンズ１３２を配している。なお、投光部１３０は、波長の異なった複数のＬＥＤで構成することが望ましい。ＬＥＤ１３１で発光した光は、図１９（ａ）に示すように、投光レンズ１３２によって、ＬＥＤ１３１の設置位置を中心として略９０°範囲の扇状で且つ座標入力面１０４に並行して投光される。一方、座標入力面１０４に対して水平方向から前記ＬＥＤ１３１で発光した光を見ると、図１９（ｂ）に示すように、上下方向に制限された光束として観察され、主に再帰反射部材１０３に対して光が投光されるようになっている。

受光部１４０は、図１９（ｃ）に示すように、１次元のラインＣＣＤ１４１と、集光光学系としてのレンズ１４２，１４３と、入射光の入射方向を制限する絞り１４４と、可視光など不要な波長領域の光の入射を防止する赤外フィルタ１４５とから成っている。該ラインＣＣＤ１４１は、ＣＭＯＳ構造のラインＣＣＤでも構成可能である。

投光部１３０からの光は再帰反射部材１０３によって反射され、赤外フィルタ１４５及び絞り１４４を抜けて、集光用レンズ１４２，１４３によってラインＣＣＤ１４１の検出面に結像される。すなわち、座標入力面１０４の略９０°範囲の反射光が、集光用レンズ１４２，１４３によって、その入射角に依存したＣＣＤ検出面の画素上に結像され、入射角度ごとの光量分布が得られる。つまりラインＣＣＤ１４１の画素番号が角度情報を表すことになる。

図２０は、図１中の再帰反射部材１０３の部分拡大図であり、図２１は、図１中の再帰反射部材１０３の入射角度特性を示すグラフである。

再帰反射部材１０３は入射角度に対して反射特性を有している。仮に再帰反射部材１０３が平坦に構成された場合には図２１にあるような入射角度特性となる。反射部材１０３からの入射角度が４５度を超える辺りから反射光量が減少し、本実施例のように何らかの遮光部材がある場合と無い場合を見分ける必要があるとき、その違いが充分に判別できない事となる。

トータルとしての光強度は、投光部１３０側の投光強度及び再帰反射部材１０３までの距離、再帰反射部材１０３の反射率（入射角度、反射部材１０３の幅）、並びに結像系照度（ｃｏｓｉｎｅ４乗則）によって決まる。トータルとしての光強度が足りない場合に、投光強度を上げることが考えられるが、トータルとしての光強度分布が不均一過ぎる場合は、強い部分の光を受光したときに、受光部１４０のＣＣＤ１４１が飽和することがあり、投光強度を上げるには限界がある。

これを解決する手段の一つとして、反射部材１０３の反射の分布をなるべく均一にする事で光強度分布の弱い部分への入射光強度の増大を図る事ができる。入射角度方向に対して均一化を図るために、再帰反射部材１０３は、図２０に示すように三角柱を多数並べたような形状の部材１０３Ａで構成され、この部材１０３Ａが、座標入力面１０４を囲む額縁型の装置壁面に貼設されている。このように構成する事で、入射角度特性を改善する事ができる。尚、三角柱の角度は、再帰反射部材１０３の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチはラインＣＣＤ１４１での検出分解能以下に設定するのが望ましい。

図２２は、図１中の制御・座標演算ユニット１０２の内部構成を示すブロック図である。

制御・座標演算ユニット１０２とセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒとの間では、ＣＣＤ１４１の制御信号、ＣＣＤ１４１用のクロック信号、ＣＣＤ１４１の出力信号、及び投光用ＬＥＤ１３１の駆動信号がやり取りされている。ＣＣＤ１４１の制御信号は、ワンチップマイコンなどで構成される演算制御回路１８３から出力され、ＣＣＤ１４１のシャッタタイミングや、データの出力制御などを行っている。

ＣＣＤ１４１用のクロックは、クロック発生回路１８７からセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒに送られると共に、ＣＣＤ１４１との同期をとって各種制御を行うために演算制御回路１８３にも入力されている。投光用ＬＥＤ１３１の駆動信号は、演算制御回路１８３からＬＥＤ駆動回路１８４Ｌ，１８４Ｒを経て、各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの投光用ＬＥＤ１３１に供給されている。

各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒ内受光部１４０のＣＣＤ１４１から出力された検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ１８１Ｌ，１８１Ｒに入力され、演算制御回路１８３からの制御によってデジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータはメモリ１８２に記憶され、入射角度の計算に用いられる。演算制御回路１８３では、入射角度の計算結果から座標値を求め、その座標値がシリアルインタフェース１８８などを介して外部のホストコンピュータなどへ出力される。

＜全体的な処理の概要＞
以上の構成において、本実施例に係る、ＬＥＤ１３１を発光させてＣＣＤ１４１を露光してから、ペンアップ／ペンダウン判定に至るまでの概略的なシーケンスについて、図２３を参照しつつ説明する。

図２３は、本実施例に係る全体的なタイミングシーケンスを示すタイミングチャートである。

所定の周期（例えば６．５ｍｓ）ごとにタイミングシーケンスのスタートパルス「ＣＣＤクリア_」（図２３のＳ１）が与えられる。これを基準として、ＣＣＤ１４１の露光期間を表す露光期間パルスＣＣＤ_Ｌ，ＣＣＤ_Ｒ（図２３のＳ２，Ｓ３）と、該露光期間に包含される形でＬＥＤ発光パルスＬＥＤ_Ｌ，ＬＥＤ_Ｒ（図２３のＳ４，Ｓ５）とが与えられる。

ＬＥＤ１３１を発光させ、前記パルスＣＣＤ_Ｌ，ＣＣＤ_Ｒによる露光期間においてＣＣＤ１４１を露光した後、露光によって得られた電荷が、各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒから同時に光強度分布データとして演算制御回路１８３とメモリ１８２に転送される（図２３のＳ６，Ｓ７）。その後、演算制御回路１８３において、該光強度分布データを基に、まず光強度分布データ中の遮光位置の検出が行われ、続いて、遮光位置のＸＹ座標の計算（図２３のＳ８）及び指示具１０５の状態の判定（図２３のＳ９）が行われ、その計算結果と判定結果が外部のコンピュータに通信される（図２３のＳ１０）。

次に、ＣＣＤ１４１から読み出される信号データ列（光強度分布）を基に遮光位置を検出する手法について説明する。

遮光による入力がない場合には、各センサユニット１０１Ｌ，１０１ＲのＣＣＤ１４１より読み出される信号からは、図４に示すような光強度分布データが得られる。もちろん、この分布は、投光部１３０側のＬＥＤなどの指向性や、再帰反射シートの特性、受光側の指向性、画像表示スクリーン面の反射、反射面の変形、計時変化（反射面の汚れなど）によって、様々に決まるものである。

図４は縦軸がＣＣＤ１４１の出力電圧であり、同図中のＢからＡの方向が光強度大の方向である。この様にＣＣＤ１４１から出力されたデータは、逐次Ａ／Ｄコンバータ１８１Ｌ，１８１Ｒでアナログ／デジタル変換されて、演算制御回路１８３に取り込まれる。

図５は、指示具１０５又は指などの遮光手段で入力、つまり反射光を遮った場合の出力の例である。同図中のＣの部分は反射光が遮られた部分（遮光位置）で、そこだけ光強度が小さい。この遮光位置の検出処理は、遮光があるときと無いときの光強度分布の変化から遮光位置を求めることによって行う。

具体的には、図４のような入力の無い（遮光の無い）状態を初期状態として予め記憶しておき、それぞれの１サンプルシーケンスにおいて図５のような変化があるか無いかを初期状態との差分によって検出し、変化があったと判断した場合のみその部分を遮光位置として演算を行う。

そして遮光位置のデータに所定の変換を施すことにより、ＣＣＤ１４１に入射する入射角度を得る。

＜全体的な処理の詳細＞
以下、図２４を参照して、本実施例の全体的な処理について詳細に説明する。図２４は、本実施例の全体的な処理を示すフローチャートである。

なお、２つのセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの内の一方に対応した有効な再帰反射領域１００のデータを用いて説明するが、他方のデータにおける処理も同様である。

初めに、２つのセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒのうちの片側のラインＣＣＤ１４１を例に下記のように定義しておく。

ラインＣＣＤ１４１の有効画素数をＮとし、画素番号にともなって分布する物理量を要素ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の行列で、以下のように表現する。

Ｂｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］：投光部１３０が投光しないときにラインＣＣＤ１４１で得られる暗時ノイズ分布
Ｒｅｆ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］：投光部１３０が投光し、かつ遮光無し（指示具１０５や指による入力無し）のときにラインＣＣＤ１４１で得られる光の強度分布
ＣＣＤ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］：投光部１３０が投光し、かつ遮光あり（指示具１０５や指による入力有り）のときにラインＣＣＤ１４１で得られる光の強度分布
また、Ｒｅｆ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］、ＣＣＤ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］からＢｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］を差し引いたものを次のように定義する。

Ｒｅｆ_ｄａｔａ［ｉ］＝Ｒｅｆ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］−Ｂｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］
ＣＣＤ_ｄａｔａ［ｉ］＝ＣＣＤ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］−Ｂｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］
また、相対強度分布Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］ を、Ｒｅｆ_ｄａｔａ［ｉ］に対するＣＣＤ_ｄａｔａ［ｉ］の比率として次式のように定義する。

Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］＝ＣＣＤ_ｄａｔａ［ｉ］／Ｒｅｆ_ｄａｔａ［ｉ］
そして、図２４の初めのステップＳ１１では、次のような処理を行う。

電源投入時において、入力の無い状態で、まず投光部１３０から投光すること無しにＣＣＤ１４１の出力をＡ／Ｄ変換し、これをＢａｓ_ｄａｔａ［ｉ］としてメモリ１８２に記憶する。これは、ＣＣＤ１４１の感度のばらつき等を評価するデータとなり、図４及び図５に示すＢのレベル付近のデータ（破線）となる。

次に、投光部１３０から投光した状態での光量分布を記憶する。図４の実線で表されたデータであり、Ｒｅｆ_ｄａｔａ_ａｂｓ［Ｎ］とする。

ここで、ＣＣＤ１４１の感度むらや、ばらつきを補正するために、
Ｒｅｆ_ｄａｔａ［ｉ］＝Ｒｅｆ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］−Ｂｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］…（式５０１）
を計算する。これで基本的な初期設定は終わる。

続く、ステップＳ１２においては、有効な遮光があるまで待ち、有効な遮光があると、通常のサンプリングループが開始される。

通常のサンプリングでは、まず、ステップＳ１３において、ＣＣＤ_ｄａｔａ_ａｂｓ［Ｎ］を測定する。次にＣＣＤ１４１の感度むらや、ばらつきを補正するために、式５０１と同様に、
ＣＣＤ_ｄａｔａ［ｉ］＝ＣＣＤ_ｄａｔａ_ａｂｓ［ｉ］−Ｂｌｉｎｄ_ｄａｔａ［ｉ］ …（式５０２）
の計算を行う。

次のステップＳ１４においては、純粋に遮光の状態を表現する物理量として、
Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］＝ＣＣＤ_ｄａｔａ［ｉ］／Ｒｅｆ_ｄａｔａ［ｉ］…（式５０３）
を計算する（図６参照）。

以上のように、常に絶対強度分布から投光無しの場合の強度分布を差し引くことにより、ＣＣＤ１４１の感度むら、及びＣＣＤ１４１のばらつき等の悪影響を回避することができる。また常に、遮光無しの場合の強度分布をリファレンスとして、遮光ありの場合の強度分布を規格化して計算することにより、投光側の輝度分布の変動、反射部材１０３等の光学系の変動に影響されることなく、計算処理を行うことができる。

本実施例においては、このようにして得られた相対強度分布Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］を基に、次のステップＳ１５において遮光位置（画素番号）Ｎｐｖを算出する。

Ｉ．相対強度分布から遮光位置を算出する手法（ステップＳ１５）
以下、相対強度分布Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］から遮光位置Ｎｐｖを算出する手法について詳細に説明する。

まず、この相対強度分布Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］データに対し、閾値Ｖｔｈ_ｐｏｓｉを適用して、その立ち上がり部と立下り部の画素番号から両者の中央を入力画素として、入射角度を求める。

図６は、ある遮光状態において規格化計算をして相対強度分布を求めた例を示し、また、図２６は、遮光部分を拡大して画素単位の信号が分かるように表示した図である。

今、閾値Ｖｔｈ_ｐｏｓｉを適用して遮光位置を検出したとき、遮光部分の左から右に見て波形の立ち下がり部としてＮｒ−１番目の画素とＮｒ番目の画素との間で前記閾値Ｖｔｈ_ｐｏｓｉを越え、立ち上がり部としてＮｆ−１番目の画素とＮｆ番目の画素との間で前記閾値Ｖｔｈ_ｐｏｓｉを下まわったとする。

ここで、中心画素Ｎｐを
Ｎｐ ＝ Ｎｒ ＋ （Ｎｆ−Ｎｒ）／２
のように計算してもよいが、そうすると、最小の分解能が画素間隔（整数）になってしまう。すなわち画素ピッチで量子化された値となってしまう。そこで、より細かく検出するために、各画素の１つ前の画素のレベルを結んだ直線が閾値をよぎるところを小数で表現される仮想の画素番号として計算する。

ＮｒのレベルをＬｒ、Ｎｒ-1番画素のレベルをＬｒ-1とし、またＮｆのレベルをＬｆ、Ｎｆ-1番がそのレベルを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）
Ｎｆｖ＝Ｎｆ-1＋（Ｖｔｈｒ−Ｌｆ-1）／（Ｌｆ−Ｌｆ−１）
と計算でき、仮想中心画素Ｓは、
Ｎｐｖ＝Ｎｒｖ＋（Ｎｆｖ−Ｎｒｖ）／２
で決定される。ここで表現されるＮｐｖが、この波形から求めた遮光位置そのものである。

このように、画素番号とそのレベルから仮想的な中心画素番号を計算することで、より分解能の高い遮光位置の検出ができる。

得られた中心画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報に変換する必要がある。

後述する実際の座標計算では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎｇｅｎｔ）の値を求める方が都合がよい。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。

実測により所定のデータを求め、このデータに対して近似式を作り、その近似式を用いて画素番号／ｔａｎθ変換を行う。

変換式は、例えば高次の多項式を用いると精度を確保できるが、次数などは計算能力及び要求精度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、出荷時などにこのデータを不揮発性メモリ１８９などに記憶しておけばよい。

今、５次多項式の係数をＬ５，Ｌ４，Ｌ３，Ｌ２，Ｌ１，Ｌ０としたとき、ｔａｎθは、
ｔａｎθ＝（Ｌ５＊Ｎｐｖ＋Ｌ４）＊Ｎｐｖ＋Ｌ３）＊Ｎｐｖ＋Ｌ２）＊Ｎｐｖ＋Ｌ１）＊Ｎｐｖ＋Ｌ０
で表すことができる。

同様なことを各々のセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。もちろん、上記例ではｔａｎθを求めているが、角度そのものを求め、その後ｔａｎθを求めても構わない。

ＩＩ．遮光位置から座標を計算する手法（ステップＳ１６）
ステップＳ１６では、上述のようにして得られた入射角度のデータから座標を算出する。

図２７は、画面座標との位置関係を示す図である。

同図において、座標入力面１０４の下辺左右にそれぞれのセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤｓで表されている。画面中央が画面の原点位置であり、Ｐ０は各々のセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの角度０の交点である。各角度をθＬ、θＲとして、それぞれｔａｎθＬ，ｔａｎθＲを上記多項式を用いて算出する。

このとき、点Ｐのｘ、ｙ座標は、
ｘ＝（Ｄｓ／２）＊（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）
／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））
ｙ＝−（Ｄｓ／２）＊（ｔａｎθＲ−ｔａｎθＬ−（２＊ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））／（１＋（ｔａｎθＬ＊ｔａｎθＲ））＋Ｐ０Ｙ
で計算される。

ＩＩＩ．遮光量からペンアップ／ペンダウン判定をする手法（ステップＳ１７〜ステップＳ１９）
通常、この種の遮光型座標入力装置においては、図２５に示すように、閾値Ｖｔｈ_ｓｈ、Ｖｔｈ_ｐｕｄを設定し、Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］がＶｔｈ_ｓｈ以下になったら有効な遮光有りと判定し、Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］がＶｔｈ_ｐｕｄ以下になったらペンダウンと判定するような方法を想定するが、前述のように現実的でない場合が多い。

本実施の形態においては、これを解決するために、Ｎｏｒｍ_ｄａｔａ［ｉ］の波形の変化した部分の面積（図２５の斜線部のグラフ上の面積）を遮光量Ｓ_elcと定義し、遮光量Ｓ_elc の時間変化によってペンアップ／ペンダウン状態の判定を行う。

前記遮光量Ｓ_elcは、前述した次式によって求めることができる（ステップＳ１７）。

そして、過去の遮光量データ群Ｓ’を不揮発性メモリ１８９から読み出し（ステップＳ１８）、今回得られた遮光量データと過去の遮光量データ群Ｓ’とを用い、さらにｌｏｇｉｃ１、ｌｏｇｉｃＡ、ｌｏｇｉｃＢ_１を、前述した論理の定義１、論理の定義Ａ、論理の定義Ｂ_１のように定義して、次の論理式でペンダウン（ＰｅｎＤｏｗｎ）状態、ペンアップ（ＰｅｎＵｐ）状態の検出を行う（ステップＳ１９）。

ＰｅｎＤｏｗｎ＝ｌｏｇｉｃ１∩ｌｏｇｉｃＡ∩ｌｏｇｉｃＢ_１
ＰｅｎＵｐ＝ｌｏｇｉｃ１∩（／ＰｅｎＤｏｗｎ）
また、ＰｅｎＤｏｗｎが所定の時間Ｔ０より長い場合は、ｌｏｇｉｃＡ、ｌｏｇｉｃＢ_１を強制的に“０”に設定し、誤動作を防止する。

その後のステップＳ２０においては、算出された座標値（Ｘ，Ｙ）、ペンアップ／ペンダウン判定結果、及び付帯情報を外部のホストコンピュータ等に送信し、処理が終了していなければ（ステップＳ２１）、過去の遮光量データ群Ｓ’を更新し（ステップＳ２２）、ステップＳ１２へ戻る。

本実施例は以上のような方法によって、ペンダウンとペンアップ（近接入力機能）の検出を行う事を可能にするものである。これによって、指示具側にペン先スイッチとそれを通信する手段を設けなくとも、それらを設けてペンダウンとペンアップ（近接入力機能）の検出を行う座標入力装置と同じ機能を実現することができる。

すなわち、従来の遮光型座標入力装置においては、指示具側に何らかのペン先スイッチと何らかの送信手段が必要であるため、指示具として、使用する遮光型座標入力装置に専用で且つ電池等の電源を要するものが必要であった。これに対して、本実施例においては、光強度分布から検出できる遮光量の大きさと時間変化を基に、指示具１０５や指などの遮光部材の入力状態の判定、つまりペンダウン状態、ぺンアップ状態の判定を行うようにしたので、遮光部材として、形状が所定の条件を満たしていれば専用の指示具でなくとも使用することができ、もちろん電池等の電源も不要である。さらに、座標入力装置本体側においても、元々遮光位置の検出を行うために取り込む光強度分布波形をそのまま使用することができるので、新たなハードウェアを追加する必要なく実現することがてき、遮光型座標入力装置として使い勝手が大幅に向上する。

なお、上述した図２４のフローチャートに従ったプログラムを制御・座標演算ユニット１０２内の例えば不揮発性メモリ１８９に格納し、演算制御回路１８３で実行することにより、上述の制御方法を実現させることが可能となる。

本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用してもよい。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コードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、完成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、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、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭを用いることができる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、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、次のプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが処理を行って実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

実施の形態に係る遮光型座標入力装置の全体的なハード構成を示す平面図である。 図１に示した座標入力装置の側面方向から見た模式図である。 再帰反射を説明するための概念図である。 非遮光時の背景光強度分布を示すグラフである。 遮光時の光強度分布波形を示すグラフである。 規格化された光強度分布波形を示すグラフである。 実施の形態の動作を説明するための波形図である。 実施の形態の動作を説明するための波形図である。 遮光を説明するための図である。 指示具１０５の形状を説明するための図である。 遮光量の単調減少を示すグラフである。 遮光幅の単調減少を示すグラフである。 実施の形態の第一のアルゴリズムに係る遮光量と時間の関係を示すグラフである。 実施の形態の第二のアルゴリズムに係る遮光量と時間の関係を示すグラフである。 実施の形態の第一のアルゴリズムに係る遮光幅と時間の関係を示すグラフである。 実施の形態の第二のアルゴリズムに係る遮光幅と時間の関係を示すグラフである。 従来の手法を説明するためのグラフである。 図１中の座標センサユニットの構成を示す断面図である。 座標センサユニットの詳細な構成を示す部分図である。 図１中の再帰反射部材１０３の部分拡大図である。 図１中の再帰反射部材１０３の入射角度特性を示すグラフである。 図１中の制御・座標演算ユニット１０２の内部構成を示すブロック図である。 実施例に係る全体的な動作のタイミングシーケンスを示すタイミングチャートである。 実施例の全体的な処理を示すフローチャートである。 光強度分布の遮光部分を説明するためのグラフである。 遮光位置の検出を説明するためのグラフである。 画面座標との位置関係を示す図である。 ペン１０５の入力状態を示す概念図である。 ペン１０５の形状を示す概念図である。

符号の説明

１０１Ｌ，１０１Ｒ 座標検出用センサユニット
１０２ 制御演算ユニット
１０３ 再帰反射部材
１０４ 座標入力面
１０５ 指示具（ペン）
１３０ 投光部
１４０ 受光部

Claims (11)

1. 入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置において、
   前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分を画素方向に加算合計した第一の遮光量、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光によって変化した部分を画素方向に加算合計した第二の遮光量を計算する計算手段と、
   前記計算手段によって計算された第一の遮光量の時間変化または第二の遮光量の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定する判定手段を備えたことを特徴とする遮光型座標入力装置。
2. 入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置において、
   前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光による変化が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定する判定手段を備えたことを特徴とする遮光型座標入力装置。
3. 前記判定手段は、前記第一の遮光量が成す時間変化の大きさが所定の閾値以下で、かつ前記時間変化が極大値となる時点と、該時点以後最初の極小値となる時点との間で決まる期間内にあるときのみ前記ペンダウン状態と判定し、前記ペンダウン状態と判定されないときには前記ペンアップ状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の遮光型座標入力装置。
4. 前記判定手段は、前記第一の遮光量が所定の閾値より大きい場合のみ、前記指示入力手段の入力状態が前記ペンアップ状態にあるか、あるいは前記ペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の遮光型座標入力装置。
5. 前記判定手段は、前記第二の遮光量が成す時間変化の大きさが所定の閾値以下で、かつ前記時間変化が極大値となる時点と、該時点以後最初の極小値となる時点との間で決まる期間内にあるときのみ前記ペンダウン状態と判定し、前記ペンダウン状態と判定されないときには前記ペンアップ状態と判定することを特徴とする請求項２に記載の遮光型座標入力装置。
6. 前記判定手段は、前記第二の遮光量が所定の閾値より大きい場合のみ、前記指示入力手段の入力状態が前記ペンアップ状態にあるか、あるいは前記ペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする請求項２に記載の遮光型座標入力装置。
7. 前記判定手段は、前記第一の幅が成す時間変化の大きさが所定の閾値以下で、かつ前記時間変化が極大値となる時点と、該時点以後最初の極小値となる時点との間で決まる期間内にあるときのみ前記ペンダウン状態と判定し、前記ペンダウン状態と判定されないときには前記ペンアップ状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
8. 前記判定手段は、前記第二の幅が成す時間変化の大きさが所定の閾値以下で、かつ前記時間変化が極大値となる時点と、該時点以後最初の極小値となる時点との間で決まる期間内にあるときのみ前記ペンダウン状態と判定し、前記ペンダウン状態と判定されないときには前記ペンアップ状態と判定することを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
9. 前記判定手段は、前記ペンダウン状態と判定した期間が所定の期間より長い場合に、該所定の期間に至った段階で前記ペンアップ状態と判定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の遮光型座標入力装置。
10. 入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置の座標入力方法であって、
    前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分を画素方向に加算合計した第一の遮光量、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光によって変化した部分を画素方向に加算合計した第二の遮光量を計算し、
    前記計算された第一の遮光量の時間変化または第二の遮光量の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする遮光型座標入力装置の座標入力方法。
11. 入力面の面方向に沿って光を投光する投光部と、前記投光部からの光を反射する反射部と、前記反射部からの反射光を画素単位で受光して該反射光の光強度分布を検出する受光部とを備え、前記入力面上から入力して該入力面を指し示す指示入力手段によって前記入力面上の光が遮られる遮光部分の位置を前記受光部から出力されるデータを基に検出して、該遮光部分の位置の座標を求める遮光型座標入力装置の座標入力方法であって、
    前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布と前記遮光部分が存在しないときの光強度分布との差分が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化、または前記入力面上に前記遮光部分が存在するときの光強度分布を前記遮光部分が存在しないときの光強度分布で規格化した分布波形の遮光による変化が所定のレベルを超える画素範囲の幅の時間変化に基づいて、前記指示入力手段の入力状態がペンアップ状態であるか、あるいはペンダウン状態であるかを判定することを特徴とする遮光型座標入力装置の座標入力方法。

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