JP4442877B2 - 座標入力装置およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、座標入力装置およびその制御方法に関し、より詳しくは、指示具を用いて入力領域内の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およびその制御方法に関する。
従来より、この種の装置として、各種の方式のタッチパネル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（ＰＣ）などの操作が簡単にできるため広く用いられている。
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、特許文献１や特許文献２などに見られるように、座標入力領域周辺に再帰反射部材を設け、光を照明する手段からの光を再帰反射部材で反射し、受光手段により光量分布を検出する構成において、入力領域内にある指などで遮蔽された領域の角度を検出し、遮蔽位置つまり入力位置の座標を検出する装置がある。
これらの装置は、複数の操作者による入力が可能な座標入力装置を提供することを目的としており、例えば特許文献１では、指示手段が入力領域上で指示した指示点を角度として周期的に検出する角度検出部を有し、周期的に検出される前記角度のうち、直前の周期で検出された角度を記憶する角度記憶部と、検出された角度の個数が前回の検出時よりも今回の検出時に多かった場合、今回検出された角度から角度記憶部に記憶されている角度に最も近い角度を選択する角度選択部と、選択された角度に基づいて座標を検出する座標演算部と備え、今回検出された角度が前回検出された角度よりも各角度検出手段について１個ずつ多かった場合に角度選択手段によって選択されなかった角度から他の指示手段が入力した座標を検出する内容が記載されている。また同装置は、識別子付与手段を有し、出力する座標に指示手段の識別子を付することが可能となっており、コンピュータなどに出力する場合に２つの指示手段が指示する２つの座標をそれぞれ判別することが可能な構成が示されている。
また、特許文献２では、情報入力領域に２個の所定物体を同時に挿入した場合には特定の場合を除いて４つの二次元位置座標が算出されることになるが、情報入力領域を指示した所定物体が遮蔽または反射した発光手段からの光の角度を算出し、この算出された角度に基づき、算出された当該４つの二次元位置座標の中から２個の所定物体によって実際に指示された２つの二次元位置座標を判定する内容の記載がある。さらに、最初に算出された各二次元位置座標に対してそれぞれ異なる識別番号を付与する手段を有し、継続して算出される２つの各二次元位置座標について直前に算出された各二次元位置座標のどちらに近いかを判断し、より近いと判断された直前に算出された識別番号を継続して付与する構成が示されている。
特開２００１−８４１０７号公報 特開２００３−１８６６１６号公報
上記の装置において、指示手段は指またはペン形状の指示具となっている。この種の座標入力装置は、画面を指示する（タッチする）ことでアプリケーションを制御することが可能となるよう構成されている。上記の装置を構成するペンは、それ単体でコンピュータを制御するコマンドを送信することができず、コンピュータ上のアプリケーションを操作する場合に操作上の制約が多く、機能上不具合を生じることがあるために、必ずしも使い勝手の良い構成とはいえない。
一方で、コンピュータ上のアプリケーションを操作する場合、マウス機能でいえば左クリック、右クリックなどに相当する機能はもはや必須といってよいであろうが、この機能を実現するためにタッチの仕方で様々な操作を可能としている装置がある。例えば、タッチする間隔や入力軌跡によるいわゆるジェスチャ入力などの操作によるものである。しかしながら、操作者がジャスチャコマンドを覚える必要があるなどの煩わしさがあり、直感的に操作ができないため上記と同様に必ずしも操作性がよいとは言いにくい。
ところで、複数の操作者による入力を可能とするためには、コンピュータ側に出力する座標値には入力指示手段の数に相当する属性を付加して出力する必要がある。すなわち、各指示手段で入力した座標値のそれぞれが各々の指示手段ごとに連続するような入力軌跡として表示させるためには、どの指示具で入力された座標値であるかをコンピュータに認識させる必要がある。
上記に対応した装置として、先述した特許文献１および特許文献２には、複数の操作者による入力が可能な座標入力装置の構成が示されていて、複数の操作者が入力する座標値に付与される識別番号は、先に入力されたものから順番に異なる識別番号が付与され、直前の座標と距離が近いものを連続した座標として同じ識別番号を継続して付与する構成としている。この各指示具の座標値に対する識別番号の付与は、全ての入力が無くなるまで継続して付与される構成となっている。
しかしながら、この構成では、入力された後の軌跡の連続性は確保されるものの、最初に入力された座標値の属性を判断することはできない。
したがってペンそのものの属性を、出力する座標値に割り当てることは不可能であり、連続した入力中は軌跡の描画はできるが、一旦タッチ動作を終了すると識別番号は消去されるため、アプリケーションの機能をフル活用できない。例えば、描画の線種や形状を変える動作として、色を変える、太さを変える、図形を変えるなどのアイコンを１回押してモードを変えて入力する場合などの操作に不具合が生じることとなる。すなわち、複数のペンで入力が可能であっても、入力した指示具とコマンドの組み合わせが何であるかは判別できないため、各指示具の属性に対応した処理をすることができない。
したがって、コンピュータ上のアプリケーションを操作性良く複数人で使用するためには、入力される複数の座標値に対して操作者の指示具が固有に所有する属性を付与することが必要である。
本発明の一側面は、入力領域の面に沿ってその入力領域を覆う範囲を投光する投光器および、到来する光を検出する検出器を含むセンサユニットと、前記入力領域の周縁部に設けられ、前記投光器からの入射光を前記検出器に向けて反射させる反射部材と、前記入力領域内の任意の位置を指示する指示操作を行うための指示具と、前記センサユニットを用いて前記指示具の前記指示操作に伴う遮光を検出し、検出した前記遮光に基づいて前記位置の座標値を算出し、その座標値の情報を出力する制御ユニットとを備えた座標入力装置に係り、前記指示具は、前記指示操作に伴い、当該指示具を識別するための識別情報を含む光信号である制御信号を発信する手段を含み、前記制御ユニットは、前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記検出器で検出した複数の遮光のうち、前記検出器で受信した前記制御信号に対応する遮光を判定し、前記検出器で受信した前記制御信号に含まれる前記識別情報を、前記制御信号に対応する遮光に基づいて算出した座標値の情報に付加して出力することを特徴とする。
本発明の別の側面は、入力領域の面に沿ってその入力領域を覆う範囲を投光する投光器および、到来する光を検出する検出器を含むセンサユニットと、前記入力領域の周縁部に設けられ、前記投光器からの入射光を前記検出器に向けて反射させる反射部材と、前記入力領域内の任意の位置を指示する指示操作に伴って識別情報を含む光信号である制御信号を発信する指示具とを有する座標入力装置の制御方法に係り、前記センサユニットを用いて前記指示具の前記指示操作に伴う遮光を検出するステップと、検出された前記遮光に基づいて、指示された前記位置の座標値を算出するステップと、前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記検出器で検出した複数の遮光のうち、前記検出器で受信した前記制御信号に対応する遮光を判定するステップと、前記検出器で受信した前記制御信号に含まれる前記識別情報を、前記制御信号に対応する遮光に基づいて算出した座標値の情報に付加して出力するステップとを有することを特徴とする。
本発明によれば、複数の指示具により同時に位置を指示しても、制御信号を発信した指示具により指示した位置と、その位置を指示した指示具の識別情報とを検出することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
（座標入力装置の概略構成）
まず、本実施形態における情報処理システムの概略構成を図１Ａ、図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは実施形態における情報処理システムの画像表示・入力部の外観斜視図、図１Ｂはこの情報処理システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
この情報処理システムは、画像を表示する表示装置としてのプロジェクター７、このプロジェクター７の画像表示面７ａ上に設けられる座標入力装置８、プロジェクター７および座標入力装置８にそれぞれ接続され、両者を制御する制御装置（ホスト装置）としてのホストコンピュータ６を含む構成である。ホストコンピュータ６は例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって実現されるものである。したがって、プロジェクター７および座標入力装置８はそれぞれ、例えばＵＳＢなどのインタフェースを介してホストコンピュータ６に接続されうる。
座標入力装置８の構成について説明すると、図１Ｂにおける１Ｌ、１Ｒはそれぞれ、投光器および検出器を有するセンサユニットであり、１Ｌと１Ｒとは互いに所定の距離だけ離れた位置に設置されている。センサユニット１Ｌ、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から受け取ると共に、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のように入射光をその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から入力領域５の面に沿ってその入力領域５を覆う範囲（例えば略90°の範囲）に投光された光を、センサユニットに向けて再帰反射する。反射光は、集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成されたセンサユニットの検出器によって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に送られる。
入力領域５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上に構成されることで、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。このシステムでは、所定の指示具４を入力領域５に押圧等し移動させることで軌跡４ａの入力が可能であり、また、表示されるアイコンなどの様々な情報に対して指示入力することで、各種アプリケーションのコントロールが可能となっている。
このような構成において、入力領域に指示具４あるいは指などによる入力指示がなされると、上記投光器から投光された光が遮られ、再帰反射による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ光量が得られなくなる。
制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ、１Ｒの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同範囲内での検出点を特定してそれぞれの角度を算出する。算出された角度および、センサユニット間の距離等から、入力領域５上の座標位置を算出し、ホストコンピュータ６にその座標値を出力する。
このようにして、指などによって、画面上に線を描画したり、アイコンの操作するなどホストコンピュータ６の操作が可能になる。
以下、座標入力装置８の各部分毎についての詳細説明を行う。
（センサユニットの詳細説明）
図３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒにおける投光器の構成例を示す図で、（Ａ）は投光器を上から（入力面に対し垂直方向）から見た図、（Ｂ）は横（入力面に対し水平方向）から見た図である。３１は赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、発光した光は投光レンズ３２によって、略９０°範囲に光が射出する。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、主に反射器３に対して光が投光されるようになっている。
図４は、センサユニット１Ｌ、１Ｒにおける検出器を入力面に対して垂直方向から見た図である。検出器は、１次元のラインＣＣＤ４１および集光光学系としてのレンズ４２，４３および、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ー４５を有する構成である。
投光器からの光は再帰反射部材によって反射され、赤外フィルター４５、絞り４４を抜けて、集光用レンズ４２，４３によって入力面の略９０°範囲の光がＣＣＤ４１の検出面にその入射角に依存した画素上に結像され、角度ごとの光量分布を示す。つまり画素番号が角度情報を表すことになる。
図５は、入力面を水平方向からの見たときのセンサユニット１Ｌ、１Ｒの構成を示している。図示のように、上記投光器と検出器とが重なるように構成されている。投光器と検出器の光軸間の距離は再帰反射部材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）
図１に示した再帰性反射部材３は、入射角度に対する反射特性を有している。図６に示す入射角度に対する反射光量の特性図からわかるように、再帰性反射部材３が平坦に構成された場合には、反射部材からの角度が４５度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、遮蔽物があった場合にその変化が十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）、反射部材の反射率（入射角度、反射部材の幅）、結像系照度（cosine４乗則）によって決まる。光量が足りない場合に、照明強度を上げることが考えられるが、反射分布が均一で無い場合には、強い部分の光を受光したときに、受光手段であるＣＣＤでその部分が飽和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。裏返せば、反射部材の反射の分布をなるべく均一にすることで低光量部分への入射光量の増大も望むことができる。
角度方向に対して均一化を図るために、再帰性反射部材３を貼り付ける部材を図７に示すような三角柱を並べた形とし、この上に再帰反射部材３を設置している。これにより、角度特性を改善することができる。なお、三角柱の角度は再帰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ＣＣＤでの検出分解能以下に設定するのが望ましい。
（制御・演算ユニットの説明）
図１に示した制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ，１Ｒとの間では、ＣＣＤの制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号、および、ＬＥＤの駆動信号がやり取りされている。
図８は、制御・演算ユニット２の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などで構成される演算制御回路（ＣＰＵ）８３から出力されており、ＣＣＤ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。ＣＣＤ用のクロックはクロック発生回路８７からセンサユニット１Ｌ、１Ｒに送られると共に、ＣＣＤ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。
ＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ，８４Ｒを経て、センサユニット１Ｌ、１Ｒの赤外ＬＥＤに供給されている。
センサユニット１Ｌ、１Ｒの検出器におけるＣＣＤからの検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ８１Ｌ，８１Ｒに入力され、演算制御回路８３からの制御によって、デジタル値に変換される。変換されたデジタル値はメモリ（例えばＲＡＭ）８２に記憶され、角度計算に用いられる。計算された角度から座標値が求められると、その座標値データがホストコンピュータ６に出力される。
（光量分布検出の説明）
図９は、ＬＥＤ発光に係る各制御信号のタイミングチャートである。
信号SH、ICGL、ICGRはＣＣＤ制御用の制御信号であり、SHの間隔でＣＣＤのシャッタ解放時間が決定される。信号ICGL、ICGRはそれぞれ左右のセンサユニット１Ｌ，１Ｒへのゲート信号であり、ＣＣＤ内部の光電変換部の電荷を読み出し部へ転送する信号である。信号LEDL、LEDRはそれぞれ、左右のＬＥＤの駆動信号であり、SHの最初の周期で一方のＬＥＤを点灯するために駆動信号LEDLがＬＥＤ駆動回路を経てＬＥＤに供給される。次の周期でもう一方のＬＥＤが駆動される。双方のＬＥＤの駆動が終了した後に、ＣＣＤの信号が左右のセンサから読み出される。
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサからの出力として、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ＬＥＤの特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって分布は変化する。同図においては、Ａのレベルが最大光量であり、Ｂのレベルが最低のレベルとなる。つまり反射光のない状態では、得られるレベルがＢ付近になり、反射光量が増えるほどＡのレベルの方向になっている。このようにＣＣＤから出力されたデータは、逐次ＡＤ変換されＣＰＵにデジタルデータとして取り込まれる。
図１１は、指などで入力を行った、つまり、反射光を遮った場合の出力の例である。Ｃの部分が指などで反射光が遮られたため、その部分のみ光量が低下している。検出は、この光量分布の変化から行う。具体的には、図１０のような入力の無い初期状態を予め記憶しておいて、それぞれのサンプル期間に図１１のような変化があるか初期状態との差分によって検出し、変化があったらその部分を入力点として入力角度を決定する演算を行う。
（角度計算の説明）
角度計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。先にも述べたように、光量分布は経時変化などで一定ではないため、システムの起動時などに記憶することが望ましい。そうすることで、例えば、再帰反射面がほこりなどで汚れていても、完全に反射しないような場合を除いて使用可能になる。以下、一方のセンサのデータについて説明するが、他方でも同様の処理を行っている。
電源投入時、入力の無い状態で、まず投光器から照明すること無しにＣＣＤの出力をＡＤ変換して、これをBas_data[N]として、メモリに記憶する。これは、ＣＣＤのバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図１０におけるBのレベル付近のデータとなる。ここで、Nは画素番号であり、有効な入力範囲に対応する画素番号が用いられる。
次に、投光器から照明した状態での光量分布を記憶する。図１０の実線で表されたデータであり、Ref_data[N]とする。これらのデータを用いてまずは入力がなされたか、遮光範囲があるかどうかの判定を行う。あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。
まず遮光範囲を特定するために、データの変化の絶対量によって、有無を判定する。これは、ノイズなど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。変化の絶対量を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]は各画素における絶対変化量である。
この処理は、差をとり比較するだけなので、処理時間をさほど使わないので、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。Vthaを初めて超えた画素が所定数を超えて検出されたときに入力があったと判定する。
次に、より高精度に検出するために、変化の比を計算して入力点の決定を行う。
図１２において、１２１は反射部材３の再帰反射面を示している。ここで領域Ａが汚れなどにより反射率が低下していたとすると、このときのRef_data[N]の分布は、図１３の（ａ）のように、領域Ａの反射光量が少なくなる。この状態で、図１２のように指などの指示具が挿入され、再帰反射部材のほぼ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（Ｂ）の太線で示した分布Norm_data[N]が観測される。
この状態に対して、式（１）を適用すると、図１４の（ａ）のようになる。ここで、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。このデータに対して、閾値を適用すると、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、変化の比を計算することとすると、領域Ａ、B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。
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（Ｂ）のようになり、変動比であらわされるため、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。
このデータに対して、閾値Vthr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、角度を求める。図１４の（Ｂ）は説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素ごとに異なるレベルを示している。
図１５は比計算を終えた後の検出の例である。いま閾値Vthrで検出すると遮光領域の立ち上がり部分は、Nr番目の画素で閾値を超えたとする。さらに、Nf番の画素でVthrを下回ったとする。このまま中心画素Npを、
Np＝Nr＋（Nf−Nr）／２ （３）
のように計算してもよいが、そうすると、画素間隔が最小の分解能になってしまう。より細かく検出するために、それぞれの画素のレベルとその一つ前の画素のレベルを用い閾値を横切った仮想の画素番号を計算する。
今、NrのレベルをLr、Nr-1番画素のレベルをLr-1とする。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、次式で計算できる。
Nrv ＝ Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) (4)
Nfv ＝ Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) (5)
また、仮想中心画素Npvは次式で表される。
Npv = Nrv + (Nfv-Nrv)/2 (6)
このように、画素番号とそのレベルから仮想的な画素番号を計算することで、より分解能の高い検出ができる。
得られた中央画素番号から、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）の値を求めるほうが都合がよい。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。
図１６は、画素番号に対するtanθ値をプロットしたものである。このデータに対して近似式を求め、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および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。
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ー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は次式で表される。
tanθ＝（（（（L5＊Npr＋L4）＊Npr＋L3）＊Npr＋L2）＊Npr＋L1）＊Npr＋L0 （７）
同様なことを各々のセンサに対して行えば、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。
（座標計算方法の説明）
得られた角度データから座標を算出する。
図１７は、画面座標との位置関係を示す図である。入力範囲の下辺左右にそれぞれのセンサユニット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を上記多項式を用いて算出する。このとき点Pのｘ、ｙ座標は次式で表される。
x＝Ds/2 ＊（tanθL＋tanθR）／（1+（tanθL＊tanθR）） （８）
ｙ＝−Ds/2 ＊（tanθＲ - tanθＬ - (２＊tanθＬ＊tanθＲ))/(１＋(tanθＬ＊tanθＲ))＋P0Y （９）
図１８は、データ取得から座標計算までの工程を示した、フローチャートである。
まず、ステップＳ１０１で電源投入されると、ステップＳ１０２で、演算制御回路８３などのポート設定、タイマ設定などさまざまな初期化が行われる。ステップＳ１０３は立ち上げ時のみに行う不要電荷除去のための準備である。ＣＣＤなどの光電変換素子において、動作させていないときに不要な電荷が蓄積している場合があり、そのデータをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。それを避けるために、最初に照明無しで、複数回データの読み出しを行っている。ステップＳ１０３ではその読み込み回数を設定しており、ステップＳ１０４で照明無しで、所定回数データを読み出すことで、不要電荷の除去を行っている。
ステップＳ１０５は所定回数繰り返すための判断文である。
ステップＳ１０６はリファレンスデータとしての照明無しでのデータの取り込みであり、上記Bas_dataに相当する。ここで取り込んだデータはメモリに記憶され（ステップＳ１０７）、以降計算に用いられる。これともう一つのリファレンスデータである、照明したときの初期光量分布に相当するデータRef_dataを取り込み（ステップＳ１０８）、これもメモリーに記憶する（ステップＳ１０９）。このステップまでが、電源投入時の初期設定動作になり、次から通常の取り込み動作になる。
ステップＳ１１０で上記説明したように光量分布を取り込み、ステップＳ１１１でRef_dataとの差分値で遮光部分の有無を判定する。無いと判定されたときには、ステップＳ１１０に戻り再び取り込みを行う。
このとき、この繰り返し周期を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Ｓ１１２で遮光領域が有りと判定されたら、ステップＳ１１３で式（２）の処理により比を計算する。得られた比に対して閾値で立ち上がり部、立下り部を決定し、（４）、（５）、（６）式で中心を計算する（ステップＳ１１４）。得られた中心値から近似多項式よりtanθを計算し（ステップＳ１１５）、左右のセンサユニットでのtanθ値からｘ、ｙ座標を（８）、（９）式を用いて算出する（ステップＳ１１６）。
次にステップＳ１１７にてタッチされたか否かの判定を行う。これは、例えばマウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態のような近接入力状態と、左ボタンを押した状態であるタッチダウン状態の判定を行っている。実際には、先に得られた比の最大値が、ある所定値例えば０．５などの値を超えていればダウンと判定し、それ以下なら近接入力状態と判定する。この結果に従って、ダウンフラグのセット（ステップＳ１１８）あるいはリセット（ステップＳ１１９）を行う。
座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストコンピュータ６へ送信する（ステップＳ１２０）。ホストコンピュータ６は、ドライバが受信データを解釈し、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更などを座標値、フラグなどを参照して行う。
ステップＳ１２０の処理が終了したら、ステップＳ１１０の動作に戻り、以降電源ＯＦＦまでこの処理を繰り返すことになる。
（座標入力用ペンの説明）
本実施形態における座標入力装置では、指での入力が可能であるが、ペンなどの指示具で入力を行うことによって、マウスの各種ボタンに対応する操作を直感的に操作することが可能となる。本実施形態における座標入力用ペン（以下「指示具」あるいは「ペン」ともいう。）４について、図１９を用いて説明する。
本実施形態における指示具４は、筆記具であるところのペン先端部を押圧することで動作するペン先スイッチ（ＳＷ）４１、並びに指示具４の筐体に設けられた複数のペンサイドスイッチ（ＳＷ）４２を具備する。このいずれかのスイッチが動作することによって、指示具４から所定周期で信号を送信することになる。具体的には、駆動回路４５は、所定周期毎にタイミング信号およびコマンド信号であるところの光信号を放射する。
その光信号は制御信号検出回路８６（図８を参照）によって受光される。制御信号検出回路８６は受光した光信号に基づき指示具４のどのスイッチが動作をしているかを判定する。同時に、センサユニット１Ｌ，１Ｒの間で、ＣＣＤの制御信号、ＣＣＤ用クロック信号およびＬＥＤの駆動信号のやり取りが開始される。具体的には、指示具４がタイミング信号として放射する光信号にスイッチ情報を示す信号を重畳（その他に例えば座標入力ペンを識別するための識別コード等を重畳させることも可能）させるものであるが、その情報を伝送する方法は、例えば連続するパルス列からなるリーダ部と、これに続くコード（メーカーＩＤなど）とからなるヘッダ部をまず出力し、その後ペンスイッチ信号等の制御信号などからなる送信データ列を予め定義された順序と形式に従って順次出力する。この方法はよく知られた方法（例えば赤外線を利用したリモコン等）であり、ここでの詳述は省略する。
またその他の方法としては、例えば所定周期毎に座標検出を行うこの種の座標入力装置の所定周期を変更し、その情報を検出することにより識別することも可能である。座標入力装置が最大100ポイント/秒、つまり10msec毎に座標検出可能な仕様とすれば、ペン先ＳＷ４１が動作している場合には、例えば100ポイント/秒で座標算出を行い、ペンサイドＳＷ４２が動作している場合には、80ポイント/秒で座標算出するように設定、つまり、各々その周期で指示具４から信号を放射することになるので、その周期を制御信号検出回路８６で監視することによって、どのスイッチが動作しているかを判別することが可能となる。
上記指示具４のさらに具体的な構成については後述する。
指示具４の先端を入力領域５に押圧すると、ペン先スイッチ４１がＯＮ状態になり、操作者によってまさに座標入力が行われ、筆跡を入力しようとする状態（「ペンダウン」状態）となる。また例えばペン先スイッチを所定時間内に２回動作させた場合、座標入力装置の座標サンプリングレートを参照しながら、信号を受信した時間、間隔、あるいは座標を算出しているタイミング等を監視することで、マウスのダブルクリック動作を認識するように構成されている。
（座標入力用ペンのアップダウンの説明）
つづいて、図２０のフローチャートを用いて、ペン／アップダウンについて説明する。
まずステップＳ４０２でペン先スイッチ４１の状態を判定する。ペン先スイッチ４１がＯＮ状態とは、入力領域５上に座標入力ペンが位置し、操作者によってまさに座標入力が行われ、筆跡を入力しようとする状態（「ペンダウン」状態）であり、画面上に表示された筆跡は、操作者による筆記動作に対して忠実に再現される。また例えばペン先スイッチを所定時間内に２回動作させた場合、座標入力装置の座標サンプリングレートを参照しながら、信号を受信した時間、間隔、あるいは座標を算出しているタイミング等を監視することで、マウスのダブルクリック動作を認識するように構成されている。
一方ステップＳ４０２でペン先スイッチが動作していない（ＯＦＦ状態）場合は、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５において、ペンサイドスイッチの状態を判別する。本実施形態においては、指示具４にはペンサイドスイッチ４２ａ、４２ｂの２個のサイドスイッチ４２が具備されており、どちらか一方だけがＯＮ状態にあれば、「ペンアップ」状態、その両者がＯＮ状態となっていれば「ペンダウン」状態として動作する。
このようにペン先スイッチ４１がＯＦＦ状態で、かつ、４２ａまたは４２ｂの少なくとも一方のサイドスイッチが動作状態（ＯＮ状態）となっているときは、操作者が入力領域５から浮かせた位置で、画面を制御しようとしている場合であり、浮かせた位置で例えばカーソルを所望の位置に移動したり、筆跡を入力しようとする場合である（以下、この入力状態を「近接入力」という。）。具体的には、サイドスイッチ４２ａ、４２ｂのいずれか一方だけが動作しているペンアップ状態では、操作者は画面上に示されているカーソルを移動させることができ、その両者が動作しているペンダウン状態では、後述するような態様で指示具４の移動軌跡を筆跡として表示することができる。これを実現すべく、座標入力装置が座標を算出する際に、ペンの状態（ペンアップ、ペンダウン）を情報として同時に出力することができるように構成してあるので、その情報を基にホストコンピュータ６に格納されている制御ソフト、或いはアプリケーションソフト等によって、所望の動作を実現することができる。
一方、指示具４のいずれかのスイッチが動作している状態は、常に所定周期での座標算出、つまり指示具４から信号が所定周期で放出されている状態である。したがって、このタイミング信号であるところの光信号を所定周期毎に検出できるかどうかによって、最初の座標を検知した状態から、連続的に座標が入力されている状態にあるのか、連続的に座標入力が行われている状態が中断した状態にあるのかを判定することができる。つまり、制御信号検出回路８６のスタート信号の発生タイミングを監視（座標サンプリングレートを100回／秒とすれば、0.01秒毎にスタート信号が発生する）することによって、連続入力の状態にあるかどうかを判定することができる。
あるいは、連続入力を判定する手段として、所定時間を設定し、その所定時間内に信号（例えば本実施形態の場合には、スタート信号であるところの光信号）が検知されるか、あるいは座標値が検出されたかを判定するようにしてもよい。
（複数の指示具による入力座標の検出に関する説明）
上記では、各センサユニットのＣＣＤで検出される遮光の数がそれぞれ１個づつの場合（入力座標が１個のみ）について述べた。ここからは、複数の操作者が各々の指示具で入力する場合に、複数の入力座標値を算出しホストコンピュータ６に出力する場合について説明する。
この場合、指示具の数と同じ数だけ算出した複数の座標値をホストコンピュータ６に出力する際には、各座標値にその指示具の属性の情報を付加したうえで出力する必要がある。すなわち、各指示具で入力した座標値のそれぞれが各々の指示具ごとに連続するような入力軌跡として表示させるためには、どの指示具で入力された座標値であるかをコンピュータに認識させる必要がある。そこで、本実施形態では、指示具が発光する光信号を制御信号検出回路８６で検出する以外に各センサユニットでも検出する構成を採る。
図２１は、複数の指示具を使用した場合における各制御信号およびＣＣＤの検出信号のタイミングチャートである。
いま、２本の指示具で入力を行なうとして、それぞれをペン１およびペン２とすると、信号（１）、（２）はそれぞれ、指示具であるペン１およびペン２が送信するペン制御信号を示している。このペン制御信号は赤外線のデータ列となっていて、このデータ列のうち前半の（ａ）および（ａ’）はスイッチ信号を示しており、後半の（ｂ）および（ｂ’）はＩＤ信号を示している。
信号（３）、（４）は、ペン制御信号（１）、（２）に応じて演算制御回路８３で生成される信号で、所定の周期で検出されるペン制御信号に従ってＨｉ／Ｌｏｗに切り替わる。
信号（５）、（６）は、ＣＣＤ制御用の制御信号であり、先に説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。
先述のとおり、通常取り込み動作で検出されたＣＣＤの検出波形（８）において、（ｈ）および（ｉ）のように遮光が２個検出された場合は、複数の入力があるものと判定する。なお、同図では片方のセンサユニットのＣＣＤの検出波形のみを示しているが、どちらかのＣＣＤで検出された遮光の数が少なくとも２個ある場合には複数の入力があるものと判定する。
複数の入力があるものと判定された場合は、次に検出されるペン制御信号の最初のパルスの立上りに同期した（ｅ）のタイミングに同期してＣＣＤ制御信号を送信する。そして、シャッターの（ｇ）の区間で（ｄ）のパルス幅に相当する光信号をＣＣＤで検出する。このとき（７）の制御信号により、センサユニットの照明用のＬＥＤはオフとして、ＣＣＤのダイナミックレンジに影響しないようにする。検出された波形は、例えば（８）の（ｊ）、（ｋ）のようになり、先に検出されて記憶した遮光（ｈ）に対応する画素番号（ｌ）と今回検出した（ｍ）を比較して所定の範囲内の画素数であれば、遮光（ｈ）はペン２の指示具によるものと判断することができる。
なお、シャッターの間隔（ｇ）は、先にＣＣＤで検出された遮光（ｈ）、（ｉ）の幅で適宜可変することでＣＣＤのダイナミックレンジに影響しないように適切なレベルで検出が可能となる。すなわち、先に検出した遮光幅が広いときは、シャッターを短く、遮光幅が狭いときは、シャッターを長く制御する。
次に図２２および図２３を用いて、入力領域５の座標とＣＣＤで検出される波形の例を用いて、遮光とペンのＩＤ信号の関連付けに関して説明する。
図２２（１）は、入力領域５に黒丸で示すＡとＢの位置に入力があった場合を示している。この場合の概略のＣＣＤ検出波形は、センサユニット１Ｌでは、図２３（１）（ａ）（Ｌ）および（１）（ｂ）（Ｌ）のように観測され、一方のセンサユニット１Ｒでは、図２３（１）（ａ）（Ｒ）および（１）（ｂ）（Ｒ）のように観測される。このとき先述したように遮光ＱＬ１に対して計算された画素番号ＮＬ１とペンの検出光（制御信号）ＰＬ１に対応する画素番号ＮＬ２が所定の値の幅に入っているとして、ＱＬ１がＰＬ１に対応するものと判定することができる。同様に、ＱＲ１がＰＲ１に対応する遮光と判断することができる。したがって、いま入力を許可する指示具を２本とすると、２つの遮光の一方が決定されたので、もう一方は別の指示具によるものと判断することができる。
ところで、図２３（１）のそれぞれの遮光ＱＬ１，ＱＬ２，ＱＲ１，ＱＲ２を用いて座標を計算すると、図２２（１）の座標Ａ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’が計算されることとなり、実の座標Ａ，Ｂと虚の座標Ａ’，Ｂ’が計算されることとなり、正しい座標を算出するための虚実判定が必要となる。しかしながら、上述したようにあらかじめ指示具に対応する遮光の組み合わせを決定して、それぞれの組み合わせの遮光で算出されたＣＣＤ画素番号で座標計算すると、一意に座標Ａ、Ｂを決定することができる。
次に図２２（２）のようにセンサユニット１Ｌから見たときに座標Ａ、Ｂが略一直線上に並ぶ場合は、センサユニット側から見て入力が手前にあるペンの影響で後ろ側にある座標Ｂがセンサユニットから見えない状態となる。このときＣＣＤ検出波形は図２３（２）（ａ）のように検出され、センサユニット１Ｌで検出される波形は、図２３（２）（ａ）（Ｌ）のように遮光が１個だけ検出される状態となる。一方、センサユニット１Ｒで検出される波形は、図２３（２）（ａ）（Ｒ）のように遮光が２箇所であるので複数の入力があるものと判断でき、ペン制御信号との対応関係を判断する。この場合、センサユニット１Ｌでは座標Ａに対応するペンの信号のみがＣＣＤで検出されるので、ＱＬ１と検出されたＰＬ１が対応するものと判断することができる。そのとき、１ＲではＰＲ１が検出されたとするとＱＲ１とＰＲ１が対応するものとして判断することができる。
なお、このままでは座標Ｂは、図２２（２）のＢ’の点として計算されてしまう。図２２（２）のような場合には、Ｃで示す範囲でどの位置にＢがあるかはこのままでは不明である。そこで、センサユニット１Ｒと座標Ｂまでの距離と遮光幅ＱＲ２の関係から導出される補正値ｋによって座標Ｂが算出される。この補正値ｋは、センサユニットと入力座標から算出される距離とＣＣＤで検出される遮光幅の関係からあらかじめ算出され、テーブル情報としてメモリに記憶しておき、適宜演算制御回路から呼び出して使用される。また、このように遮光が重なった場合は、上記のように距離と幅の関係で補正する方法以外に、第３のセンサを設けて、片方の遮光が２個でもう一方が１個の場合は、センサを切替えて重ならない方向から検出するように構成してもよく、この場合であっても、高精度に座標が算出可能となる。
図２４は、複数の指示具の使用を考慮した遮光とペンＩＤとの対応付け処理を示すフローチャートである。以上のような複数の入力の判定処理は図２４に示すフローチャートにしたがって動作する。このルーチンは、図１８で示したフローチャートのステップＳ１１４から呼び出され、以下のように動作する。
まず、ステップＳ２０２では先に算出した立上り、立下りの中心の画素番号の個数より遮光の数を判断し、遮光が２個あるセンサが少なくとも１つあれば、複数入力であると判断する。したがって、ステップＳ２０３で複数入力と判断された場合には、ステップＳ２０４で次のペン制御信号に同期したタイミングで照明無しデータの取り込みの処理を行なう。ステップＳ２０５で検出したデータをメモリに記憶して、ステップＳ２０６で遮光と指示具の制御信号による検出光との対応関係の判断処理を行なう。
そして、ステップＳ２０７でペンのＩＤ情報の読み込み処理を行い、ステップＳ２０８において、ステップＳ２０６で処理した遮光と指示具の制御信号の関連性から、遮光とペンＩＤの関連付けの処理を行ない、決定した値をステップＳ２０９でリターンする。なお、ステップＳ２０３で両方のセンサで遮光が１個づつの場合は、複数入力がないものと判断して、ステップＳ２０７の処理に移り、上記と同様に遮光とペンＩＤをステップＳ２０９でリターンする処理が行なわれる。
上記では、指示具４のＳＷを押したときにのみ指示具４から制御信号が送信される構成となっているが、近接入力時にＩＤ情報を付与する場合は、所定サンプルごとに指示具４のＳＷの操作がなくてもＩＤ信号を送信することで、遮光と制御信号の光の対応をつけて、近接入力を実現することができる。この場合は、制御信号の検出によるＩＤ信号はあるが、遮光がない場合は、ホストコンピュータ６には何も出力しない。遮光がありＳＷ信号もある場合は、ペンＳＷ信号を判断して近接入力として座標値にＩＤ信号を付与してホストコンピュータに座標情報を送信することで、近接入力時にもペンのＩＤ情報付きの処理が可能とすることができる。
また、例えば、複数のペン制御信号用の光が重畳するために、待機時間処理を増やすなどして、コンピュータに座標を送信する周期に問題が生じる場合などは、入力が検出された最初の座標点だけ指示具の属性判定を行なって、その後の座標の送信は、入力座標の連続性を示す情報を座標情報に付与して送信してもよい。この入力座標値の連続性の判断は、前回の座標値と今回の座標値との距離や、ベクトル情報などで判断することができる。
また、上記では、ＣＣＤで検出された波形に対して、遮光の判断は、検出波形の立上り・立下りを算出し、その略中心の画素番号を求めていた。しかしながら、ＣＣＤのダイナミックレンジを考えた場合には、図２７に示すように、ＣＣＤの最大許容電圧値Ｖｍａｘを超えるような入力があった場合に、その影響がその後の検出波形に及ぶことが考えられる。したがって、ＣＣＤが飽和する前の立下りの情報に対して、遮光との対応付けを行なってもよい。その場合は、遮光は立上り情報で判定したＮＬ１、そしてペン制御信号の光は立下り情報で判定したＮＬ２を算出し、それぞれを比較することによって各々が対応付けられることになる。
また、上記では、入力する指示具が２本の場合について述べたが、指示具が３本以上の場合であっても、遮光の個数にしたがって、指示具の制御信号の光を順番に検出するように構成しておくことで、遮光と指示具の対応が可能となる。さらには、指とペンが混在した入力も可能であり、例えば遮光とペン制御信号光が関連付けられた遮光によって計算された座標値のみにＩＤ信号を付与し、ペン制御信号光が関連付けられない遮光については、指による入力と判断して、指による入力のフラグを座標値に付与することもできる。
同様の処理方法を使用すると、例えば、ペンのみの使用を許可し指の入力を禁止する仕様とする場合には、遮光とペン信号の関係が一致しないものに関しては誤検出として座標を出力しない処理を行なうことができる。これは、例えばペンで入力する際に袖や手付きが生じて遮光として検出されてしまった場合でも、ペンのみの座標を出力することを可能とするため、使い勝手のよい座標入力装置を提供することができる。
以上のように構成することで、指示具にあらかじめコンピュータ側で表示するための色情報を与えておくなど、指示具の属性に対応した様々な処理が可能となる。しかも、以上の処理は、ペンの制御信号用である光信号を座標検出用（遮光検出用）のＣＣＤで検出するように構成するため、部品点数を増やすことなく安価に構成することができる。さらに、複数の座標値の各々に対して一意に決定する指示具の属性を付与してコンピュータに送信することができるので、コンピュータ上のアプリケーションを操作性良く、しかも機能に制限をもたせることなく複数人で使用することが可能な座標入力装置を提供することができる。
（検出不能領域がある場合の説明）
指示具４を構成する赤外ＬＥＤ４３（図１９）からの光信号は、制御信号検出回路８６において入力領域５の全域で検出されうる構成が望ましいが、場合によっては、指示具４におけるこの赤外ＬＥＤ４３で構成される投光部材の位置（入力面からの高さ）とセンサユニットや筐体の位置関係によって、制御信号の光信号を全ての入力可能領域でセンサユニットが検出ができない状態が生じる場合がある。
ここで、センサユニット１Ｌでは検出不能の領域が存在する場合について、図２５および図２３を用いて説明する。
図２５において、領域Ｄが、センサユニット１Ｌでは検出不能の領域であるとする。この場合であっても、両方のセンサユニットで重なる検出不能領域が存在しなければ、遮光と指示具の光信号との対応付け判断処理を行なうことによって、座標値に指示具のＩＤ情報を付与することができる。
図２５（１）に示すように、複数の入力点ＡおよびＢの両方が検出不能領域Ｄに存在する場合、ＣＣＤで検出される波形は、図２３（３）のようになる。図２３（３）（ａ）の遮光であるかの判断は、上述した例と同様であるが、ここでは更に、遮光の幅を検出する。遮光の幅は、立上り情報および立下り情報から簡単に算出することができ、この遮光幅情報によって、入力が検出不能領域Ｄに存在するかどうかの判断を行なう。
いま、遮光幅ΔＮＬ１およびΔＮＬ２が所定の幅を超えているので検出不能領域に存在すると判断した場合、センサユニット１Ｌの近傍に検出不能領域があると判断することができる。この場合、指示具の制御信号用光信号のＣＣＤ読出しは行なわないで、１Ｒ側のみ照明をオフにしてペンの制御信号でのＣＣＤ検出信号を読み出す動作を行なう。こうすることによって、読出しの時間を短縮することができるため処理を高速化することができる。
そして、いま遮光ＱＲ１と制御信号光ＰＲ１が対応付けられたので、ΔＮＬ１＞ΔＮＬ２とすると、１Ｌに対して遮光ＱＬ１が距離が近いところにあるといえるので、１Ｒにおいては、角度が浅い方の遮光ＱＲ１が遮光ＱＬ１と対応付けることができ、すなわち遮光ＱＬ１と制御信号光ＰＲ１のペンＩＤが対応付けられる。
また、図２５（２）のように入力位置が制御信号光検出不能領域Ｄであり、１Ｒからみて略一直線に入力点が並んだ場合には、上記と同様に図２３（４）（ａ）の遮光幅より、検出不能領域であることを判断したあと、１Ｒ側において、制御信号光を検出したＰＲ１は、１Ｒに対して手前に存在する入力点なので、１Ｌ側からみると、角度が浅い方の遮光がＰＲ１に対応する遮光と判断することができる。したがって、図２３（４）（ａ）の遮光ＱＬ１がＰＲ１に対応すると判断することができる。
以上のようにして、遮光と指示具のＩＤ情報を対応付けることができるので、複数の各座標値に指示具のＩＤ情報を付与して、ホストコンピュータ６に送信することができる。
ところで、この種の光を用いた座標入力装置は、投光した光が指示具に反射して、センサユニットに直接的に戻る現象（直接反射）が生じる場合がある。これは、指示具の塗装が反射率の高い材料で構成されているような表面状態の場合に生じることがあり、このとき図２６のようなＣＣＤ検出波形になる。この場合には図２６（ａ）の遮光の立上り・立下りを検出するだけでは、あたかもＱＬ１とＱＬ２の２個の遮光が存在するように判断されてしまう。しかし、ペンの制御信号の検出光と対応付けることで、図２６（ｂ）に示すようにペンの制御信号の検出光は１個なので、遮光はペンの直接的な反射光を含んだものであると判断することができる。したがって、指示具の直接反射が生じる場合であっても、誤検出を防止することが可能となる。
また、指示具の使用できる本数を制限することによって、例えば２本を許可する場合は、遮光の個数が３個の場合は、直接反射が含んでいると判断することができる。この場合であっても上記と同様に遮光とペンの制御信号の検出光とを対応付けることで、どの遮光が直接反射によるものかを判断することができる。
実施形態における情報処理システムの画像表示・入力部の外観斜視図である。 実施形態における情報処理システムの概略ハードウェア構成を示す図である。 実施形態における反射器の機能を説明する図である。 実施形態における投光器の構成を示す図である。 実施形態における受光器の構成を示す図である。 実施形態におけるセンサユニットの構成を示す図である。 入射角度に対する反射光量の特性例を示す図である。 実施形態における再帰反射部材の添付部材の構成例を示す図である。 実施形態における制御・演算ユニットの構成を示すブロック図である。 実施形態におけるＬＥＤ発光に係る信号のタイミングチャートである。 実施形態におけるセンサユニット出力の光量分布の一例を示す図である。 指などで入力が行われた場合のセンサユニット出力の光量分布の一例を示す図である。 実施形態における角度計算を説明するための図である。 光量変化についての説明図である。 光量変化量と光量変化率の説明図である。 遮光範囲の検出例を示す図である。 画素番号に対するtanθ値をプロットして得られた図である。 実施形態における座標算出の説明図である。 実施形態におけるデータ取得から座標計算までの工程を示すフローチャートである。 実施形態における指示具の構成を示す図である。 実施形態における指示具の動作状態を判定する処理を示すフローチャートである。 複数の指示具が使用された場合における各制御信号およびＣＣＤの検出信号のタイミングチャートである。 複数の指示具が使用された場合の座標計算の例を説明する図である。 複数の指示具が使用された場合の座標計算の例を説明する図である。 複数の指示具の使用を考慮した遮光とペンＩＤとの対応付け処理を示すフローチャートである。 センサユニットにより検出が不能な領域が存在する場合の遮光とペンＩＤとの対応付け処理を説明する図である。 指示具からの反射光の影響を受けたＣＣＤ検出波形の一例を示す図である。 ＣＣＤが最大許容電圧値を超える入力を受けた時のＣＣＤ検出波形の一例を示す図である。

Claims (8)

  1. 入力領域の面に沿ってその入力領域を覆う範囲を投光する投光器および、到来する光を検出する検出器を含むセンサユニットと、
    前記入力領域の周縁部に設けられ、前記投光器からの入射光を前記検出器に向けて反射させる反射部材と、
    前記入力領域内の任意の位置を指示する指示操作を行うための指示具と、
    前記センサユニットを用いて前記指示具の前記指示操作に伴う遮光を検出し、検出した前記遮光に基づいて前記位置の座標値を算出し、その座標値の情報を出力する制御ユニットと、
    を備えた座標入力装置であって、
    前記指示具は、前記指示操作に伴い、当該指示具を識別するための識別情報を含む光信号である制御信号を発信する手段を含み、
    前記制御ユニットは、前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記検出器で検出した複数の遮光のうち、前記検出器で受信した前記制御信号に対応する遮光を判定し、前記検出器で受信した前記制御信号に含まれる前記識別情報を、前記制御信号に対応する遮光に基づいて算出した座標値の情報に付加して出力する
    ことを特徴とする座標入力装置。
  2. 前記制御ユニットは、前記判定手段により対応する前記制御信号がないと判定された遮光については、前記座標値の算出を行なわないことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
  3. 前記制御ユニットは、前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記センサユニットに含まれる投光器をオフし、前記検出器で前記制御信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
  4. 入力領域の面に沿ってその入力領域を覆う範囲を投光する投光器および、到来する光を検出する検出器を含むセンサユニットと、
    前記入力領域の周縁部に設けられ、前記投光器からの入射光を前記検出器に向けて反射させる反射部材と、
    前記入力領域内の任意の位置を指示する指示操作に伴って識別情報を含む光信号である制御信号を発信する指示具と、
    を有する座標入力装置の制御方法であって、
    前記センサユニットを用いて前記指示具の前記指示操作に伴う遮光を検出するステップと、
    検出された前記遮光に基づいて、指示された前記位置の座標値を算出するステップと、
    前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記検出器で検出した複数の遮光のうち、前記検出器で受信した前記制御信号に対応する遮光を判定するステップと、
    前記検出器で受信した前記制御信号に含まれる前記識別情報を、前記制御信号に対応する遮光に基づいて算出した座標値の情報に付加して出力するステップと、
    を有することを特徴とする座標入力装置の制御方法。
  5. 前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記センサユニットに含まれる投光器をオフし、前記検出器で前記制御信号を受信するステップを更に有することを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置の制御方法。
  6. 入力領域の面に沿ってその入力領域を覆う範囲を投光する投光器および、到来する光を検出する検出器を含むセンサユニットと、
    前記入力領域の周縁部に設けられ、前記投光器からの入射光を前記検出器に向けて反射させる反射部材と、
    前記入力領域内の任意の位置を指示する指示操作に伴って識別情報を含む制御信号を発信する指示具と、
    を有する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、当該コンピュータに、
    前記センサユニットを用いて前記指示具の前記指示操作に伴う遮光を検出するステップと、
    検出された前記遮光に基づいて、指示された前記位置の座標値を算出するステップと、
    前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記検出器で検出した複数の遮光のうち、前記検出器で受信した前記制御信号に対応する遮光を判定するステップと、
    前記検出器で受信した前記制御信号に含まれる前記識別情報を、前記制御信号に対応する遮光に基づいて算出した座標値の情報に付加して出力するステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
  7. 前記センサユニットに含まれる検出器で複数の遮光を検出した場合、前記センサユニットに含まれる投光器をオフし、前記検出器で前記制御信号を受信するステップを更に前記コンピュータに実行させることを特徴とする請求項６に記載のプログラム。
  8. 前記入力領域に重ねて設置される表示装置を更に有することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
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Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663607B2 (en) 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US6803906B1 (en) 2000-07-05 2004-10-12 Smart Technologies, Inc. Passive touch system and method of detecting user input
US6954197B2 (en) * 2002-11-15 2005-10-11 Smart Technologies Inc. Size/scale and orientation determination of a pointer in a camera-based touch system
US8508508B2 (en) 2003-02-14 2013-08-13 Next Holdings Limited Touch screen signal processing with single-point calibration
US8456447B2 (en) 2003-02-14 2013-06-04 Next Holdings Limited Touch screen signal processing
US7629967B2 (en) 2003-02-14 2009-12-08 Next Holdings Limited Touch screen signal processing
US7532206B2 (en) * 2003-03-11 2009-05-12 Smart Technologies Ulc System and method for differentiating between pointers used to contact touch surface
US7411575B2 (en) * 2003-09-16 2008-08-12 Smart Technologies Ulc Gesture recognition method and touch system incorporating the same
US7274356B2 (en) * 2003-10-09 2007-09-25 Smart Technologies Inc. Apparatus for determining the location of a pointer within a region of interest
US7355593B2 (en) * 2004-01-02 2008-04-08 Smart Technologies, Inc. Pointer tracking across multiple overlapping coordinate input sub-regions defining a generally contiguous input region
US7460110B2 (en) * 2004-04-29 2008-12-02 Smart Technologies Ulc Dual mode touch system
US7492357B2 (en) * 2004-05-05 2009-02-17 Smart Technologies Ulc Apparatus and method for detecting a pointer relative to a touch surface
US7538759B2 (en) 2004-05-07 2009-05-26 Next Holdings Limited Touch panel display system with illumination and detection provided from a single edge
US8120596B2 (en) * 2004-05-21 2012-02-21 Smart Technologies Ulc Tiled touch system
CN104965621B (zh) 2006-06-09 2018-06-12 苹果公司 触摸屏液晶显示器及其操作方法
KR101529840B1 (ko) 2006-06-09 2015-06-17 애플 인크. 터치 스크린 액정 디스플레이
US8552989B2 (en) 2006-06-09 2013-10-08 Apple Inc. Integrated display and touch screen
US8754852B2 (en) * 2006-08-10 2014-06-17 Lg Chem, Ltd. Light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same
JP4757144B2 (ja) * 2006-08-22 2011-08-24 キヤノン株式会社 座標入力装置及びその制御方法、プログラム
US9442607B2 (en) * 2006-12-04 2016-09-13 Smart Technologies Inc. Interactive input system and method
US8493330B2 (en) 2007-01-03 2013-07-23 Apple Inc. Individual channel phase delay scheme
US9710095B2 (en) 2007-01-05 2017-07-18 Apple Inc. Touch screen stack-ups
US8115753B2 (en) * 2007-04-11 2012-02-14 Next Holdings Limited Touch screen system with hover and click input methods
CA2728981C (en) 2007-06-21 2015-11-24 Terry Peterson Hall effect methods and systems
JP5127337B2 (ja) * 2007-07-23 2013-01-23 キヤノン株式会社 座標入力装置及びその制御方法、コンピュータプログラム
US8094137B2 (en) * 2007-07-23 2012-01-10 Smart Technologies Ulc System and method of detecting contact on a display
JP4891179B2 (ja) * 2007-08-13 2012-03-07 キヤノン株式会社 座標入力装置、座標入力方法
JP2009060230A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Canon Inc 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法並びにそのプログラム及び記憶媒体
AU2008280952A1 (en) 2007-08-30 2009-03-19 Next Holdings Ltd Low profile touch panel systems
CN101802760B (zh) * 2007-08-30 2013-03-20 奈克斯特控股有限公司 具有改进照明的光学触摸屏
US20090207144A1 (en) * 2008-01-07 2009-08-20 Next Holdings Limited Position Sensing System With Edge Positioning Enhancement
US20090213093A1 (en) * 2008-01-07 2009-08-27 Next Holdings Limited Optical position sensor using retroreflection
US8405636B2 (en) * 2008-01-07 2013-03-26 Next Holdings Limited Optical position sensing system and optical position sensor assembly
EP2250546A2 (en) * 2008-02-11 2010-11-17 Next Holdings Limited Systems and methods for resolving multitouch scenarios for optical touchscreens
US8902193B2 (en) * 2008-05-09 2014-12-02 Smart Technologies Ulc Interactive input system and bezel therefor
US20090277697A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Smart Technologies Ulc Interactive Input System And Pen Tool Therefor
US20090278795A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Smart Technologies Ulc Interactive Input System And Illumination Assembly Therefor
JP2012504817A (ja) * 2008-10-02 2012-02-23 ネクスト ホールディングス リミティド タッチ検出システムにおいてマルチタッチを解像するステレオ光センサ
US8339378B2 (en) * 2008-11-05 2012-12-25 Smart Technologies Ulc Interactive input system with multi-angle reflector
US7932899B2 (en) * 2009-09-01 2011-04-26 Next Holdings Limited Determining the location of touch points in a position detection system
TWI410841B (zh) * 2009-09-24 2013-10-01 Acer Inc Optical touch system and its method
US20120218215A1 (en) * 2009-10-16 2012-08-30 Andrew Kleinert Methods for Detecting and Tracking Touch Objects
US20110095977A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 Smart Technologies Ulc Interactive input system incorporating multi-angle reflecting structure
US20110095989A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 Smart Technologies Ulc Interactive input system and bezel therefor
TWI494823B (zh) * 2009-11-16 2015-08-01 Pixart Imaging Inc 光學觸控裝置之定位方法及光學觸控裝置
US20110199387A1 (en) * 2009-11-24 2011-08-18 John David Newton Activating Features on an Imaging Device Based on Manipulations
WO2011066343A2 (en) * 2009-11-24 2011-06-03 Next Holdings Limited Methods and apparatus for gesture recognition mode control
WO2011069151A2 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Next Holdings Limited Sensor methods and systems for position detection
US20110234542A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Paul Marson Methods and Systems Utilizing Multiple Wavelengths for Position Detection
CN101819476A (zh) * 2010-04-09 2010-09-01 浙江大学 交流指点光笔、多光笔识别装置及多光笔识别的方法
US8338725B2 (en) * 2010-04-29 2012-12-25 Au Optronics Corporation Camera based touch system
US9019239B2 (en) * 2010-11-29 2015-04-28 Northrop Grumman Systems Corporation Creative design systems and methods
US8804056B2 (en) * 2010-12-22 2014-08-12 Apple Inc. Integrated touch screens
JP5717514B2 (ja) * 2011-04-06 2015-05-13 キヤノン株式会社 座標入力装置及びその制御方法、プログラム
JP5738112B2 (ja) * 2011-07-25 2015-06-17 キヤノン株式会社 座標入力装置及びその制御方法、プログラム
TWI479391B (zh) * 2012-03-22 2015-04-01 Wistron Corp 光學式觸控裝置及判斷觸控座標之方法
JP5947677B2 (ja) * 2012-08-31 2016-07-06 キヤノン株式会社 座標入力装置及びその制御方法、プログラム
TWI462033B (zh) * 2012-11-02 2014-11-21 Wistron Corp 觸控系統及觸控系統的繪圖方法
JP6476626B2 (ja) * 2014-07-23 2019-03-06 株式会社リコー 指示体判定装置、座標入力装置、指示体判定方法、座標入力方法、及びプログラム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3219309B2 (ja) 1992-07-13 2001-10-15 株式会社日立製作所 作業管理システム及び入力装置
JPH07281810A (ja) * 1994-04-02 1995-10-27 Wacom Co Ltd マルチデバイス入力システムを有するコンピュータシステム
JPH0844485A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Canon Inc 座標入力装置
US6255604B1 (en) * 1995-05-31 2001-07-03 Canon Kabushiki Kaisha Coordinate detecting device for outputting coordinate data when two points are simultaneously depressed, method therefor and computer control device
JPH0973360A (ja) * 1995-09-07 1997-03-18 Canon Inc 座標入力装置
JPH1165766A (ja) 1997-08-11 1999-03-09 Kokusai Electric Co Ltd 情報データ操作機能処理装置及びタッチペン
US6384814B1 (en) * 1998-02-16 2002-05-07 Canon Kabushiki Kaisha Input pen
US6335723B1 (en) * 1998-10-02 2002-01-01 Tidenet, Inc. Transmitter pen location system
JP4057200B2 (ja) 1999-09-10 2008-03-05 株式会社リコー 座標入力装置および座標入力装置の記録媒体
JP3881148B2 (ja) * 2000-02-18 2007-02-14 株式会社リコー 座標検出用受光装置、座標入力／検出装置、電子黒板、装着位置検出方法及び記憶媒体
US7161578B1 (en) * 2000-08-02 2007-01-09 Logitech Europe S.A. Universal presentation device
JP2003186616A (ja) 2001-12-13 2003-07-04 Ricoh Co Ltd 情報入力装置、情報入出力システム、位置座標出力方法、プログラム及び記録媒体
JP2003303046A (ja) 2002-04-11 2003-10-24 Ricoh Elemex Corp 光学式座標検出装置
JP2003308164A (ja) 2002-04-18 2003-10-31 Ohira Giken Kogyo Kk 入力装置
JP2003345505A (ja) 2002-05-23 2003-12-05 Takeo Igarashi 固有のデバイスｉｄを有する入力操作手段を用いるコンピュータシステム
FR2871950B1 (fr) 2004-06-22 2006-08-11 Commissariat Energie Atomique Filtre frequentiel et son procede de realisation.

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