JP5882744B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置に関するものである。

座標入力面に、指示具（例えば、専用入力ペン、指等）によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形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、この種の座標入力装置として、各種方式の座標入力装置（タッチパネルやデジタイザ）が提案、または製品化されている。例えば、特殊な器具等を用いずに、指で画面上をタッチすることで、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の端末の操作を簡単に行うことができるタッチパネル等が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、種々のものがある。また、光を用いたものとして、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、その光量分布を受光部により検出する方式が知られている（特許文献１参照）。この方式は、座標入力領域内の指等で遮光された遮光領域の方向を検出し、遮光位置、つまり、座標入力位置の座標を決定する。

投光部の構成において、特許文献２において、仮想的な１つの点光源から投光されたかのような、検出平面と平行な扇状の投光パターンを形成するように複数の光源とレンズが配置された投光部が開示されている。この投光部の構成により、投光量の増加を効率的に実現することができるとされる。また、同様な複数の光源を用いた投光部の構成が、文献３に開示されている。この投光部（光源）の構成は、検出面に対して水平方向、かつ受光用結像レンズの横近傍で、受光用結像レンズの左右どちらか一方、または、受光用結像レンズを挟むように両側に光源を配置したものである。

一方、座標入力領域内の指等で遮光された遮光領域の方向、遮光位置を検出する検出部として、座標入力面からの距離に対応する複数の閾値と遮光状態を比較して、指示状態を検出する技術が、特許文献４に開示されている。

また、１つの受光デバイスに対し２つの受光用結像レンズを配置し、複数の指示入力検出を可能とした構成が、特許文献５に開示されている。

米国特許第４５０７５５７号明細書 特許登録第３８３０１２１号公報 特開２００２−１４９３２９号公報 特許登録第３９０５６７０号公報 特許登録第４５２２１１３号公報

以上の、従来の光学式座標入力装置において、以下のような課題が存在した。

複数の光源を配置する場合、遮光の影の形が正確な指示位置を反映したものとするためには、指示位置に配置された遮光物に対して、その複数の光源を構成する単一光源各々からの光路が重複しない独立領域で遮光する必要がある。そのためには、各投光レンズを光源間の投光範囲に干渉が起こらないように設計する必要があり、構造が複雑で高価なものとなる。

高価でない通常の投光レンズを複数の光源各々に設けた構成の場合、各々の光源からの複数の光線が、一つの指示位置に配置された遮光物に対して投光され、一つの遮光物に対し複数の遮光光路が形成される。この複数の遮光光路は、特に、光量が大きい部分は、本来の指示位置に対して、左右非対称であったり、指示位置により変形する可能性がある。従って、検出閾値を固定していると、遮光の影は正確な指示位置を反映したものとならず、指示位置に依存して変化し、検出誤差が生じてしまう可能性がある。これは、仮想的な１つの点光源から投光されたかのような配置の場合でも、その複数の光源からの複数の遮光光路が形成される場合には、同様なことが発生することを示している。仮想的な１つの点光源から投光されたかのような配置としても、投光レンズを配置せず、ＬＥＤのみを複数個配置した場合には、その複数光源からの複数の遮光光路が形成される度合いが大きくなる。従って、より大きな誤検出が発生する可能性がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、大型化した場合にもＳ／Ｎに優れて、誤差のない、精度の高い座標検出を行う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、 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、
前記座標入力有効領域の角部に設けられた複数の投光手段と、
前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
前記受光手段と前記複数の投光手段の駆動を制御する制御手段と、
前記指示具で前記座標入力有効領域を指示した際に、前記受光手段より得られる光量分布に基づいて前記座標入力有効領域の前記指示位置を計算する計算手段と、
複数の閾値を記憶する記憶手段とを有し、
前記座標入力有効領域に対して垂直方向について、前記複数の投光手段は、前記受光手段から所定距離離して配置され、
前記座標入力有効領域に対して水平方向について、前記複数の投光手段の内、基準となる投光手段は、その投光位置が前記受光手段の光軸と一致した位置に配置され、残りの複数の投光手段は、前記受光手段の光軸に対して線対称となる位置に配置され、
前記制御手段は、
前記光量分布が前記複数の閾値のそれぞれを横切る点に対応する遮光部分のそれぞれの立ち上がり部と立ち下がり部とが、両者の中心位置に対して対称性が保たれるか否かを判定する判定手段を有し、
前記受光手段の駆動タイミングに同期して前記複数の投光手段を駆動させ、
前記計算手段は、前記対称性が保たれると前記判定手段で判定された閾値のうちの最も大きな閾値を前記光量分布が横切る点に対応する前記遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部の中心位置が前記閾値を変更することにより所定の値以上の変化をしないように設定した閾値により検出した遮光部分の中心位置に基づいて、前記指示位置を計算する。

本発明によれば、大型化した場合にもＳ／Ｎに優れて、誤差のない、精度の高い座標検出を行うことができる座標入力装置を提供できる。

実施形態１の座標入力装置の概略構成図である。 実施形態１の座標入力装置のセンサユニットの分解斜視図である。 実施形態１の座標入力装置のセンサユニットの外観図である。 実施形態１の座標入力装置のセンサユニット中の受光部の説明図である。 実施形態１の座標入力装置における画素番号Ｎと角度θとの関係を示す図である。 実施形態１の座標入力装置の制御・演算ユニットのブロック図である。 実施形態１の座標入力装置の投光部の発光のタイミングチャートである。 実施形態１の座標入力装置の受光部の光量分布の一例を示す図である。 実施形態１の座標入力装置の再帰反射部の反射面の経時変化の一例を示す図である。 実施形態１の座標入力装置における光量変化の説明図である。 実施形態１の座標入力装置での光量変化量と光量変化率の説明図である。 実施形態１の座標入力装置における遮光部分検出の説明図である。 実施形態１の座標入力装置における座標計算の説明図である。 実施形態１の座標入力装置における座標検出処理を示すフローチャートである。 従来技術に係る光線の状態及び受光光量分布の説明図である。 従来技術に係る光線の状態及び受光光量分布の説明図である。 実施形態１に係る光線の状態及び受光光量分布の説明図である。 実施形態１に係る複数閾値による指示位置に対応する画素を検出するサブルーチン処理を示すフローチャートである。 実施形態１の閾値ＶｎとΔｎとの関係を示した説明図である。 実施形態２に係る複数閾値による指示位置に対応する画素を検出するサブルーチン処理を示すフローチャートである。 実施形態２の閾値ＶｎとΔｍｎとの関係を示した説明図である。 実施形態２の座標入力装置のセンサユニットの構成図である。 実施形態２のセンサユニットの投光部のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
＜実施形態１＞
＜装置構成の概略説明＞
まず、本発明の光方式の座標入力装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

図１において、２００１Ｌ、２００１Ｒは投光部（発光部）及び受光部（検出部）を有するセンサユニットである。この投光部は、本発明の特徴とする複数の投光部により形成されている。詳しくは後述する。実施形態１の場合、水平線はＸ軸を、垂直線はＹ軸を、ＯはＸ軸とＹ軸との交点座標（０，０）を、それぞれ示す。そして、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、図示の如く座標入力面であるところの座標入力有効領域３００のＸ軸に平行に、かつＹ軸に対称な位置に、所定距離離れて配置されている。換言すれば、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、座標入力有効領域３００の一辺の両端近傍（角部）に設けられている。

また、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒは、制御・演算ユニット２０に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２０から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２０に送信する。制御・演算ユニット２０は、座標入力装置における各種処理を制御する。座標入力有効領域３００、この種の光学式の座標入力装置が指示具（指や入力ペン等）により入力指示した位置の検出を行える領域である。

４００は再帰反射部であり、座標入力有効領域３００の外側３辺を囲むような形（コ字形状）で配置されている。

４００は入射光を到来方向に再帰的に反射する再帰反射面を有する再帰反射部である。再帰反射部４００は、座標入力有効領域３００の外側３辺（周辺部）に配置され、左右それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒからθ°（略９０°）範囲に投光された光を、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに向けて再帰反射する。再帰反射部４００により再帰反射された光は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布を示す信号が制御・演算ユニット２０に送信される。

このように構成することで、座標入力有効領域３００に指示具による入力指示がなされると、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの投光部から投光された光が指示具によって遮られる（遮光部分）。この場合、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの受光部では、指示具によって遮られた部位（遮光部分）のみの光（再帰反射による反射光）を検出することができなくなり、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを識別することが可能となる。

つまり、制御・演算ユニット２０は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒが検出する光量変化から、指示具により入力指示された部分の遮光部分を検出する。その遮光部分の情報から遮光位置（指示位置）の方向（角度）をそれぞれ計算する。この遮光部分の検出・演算方法が本発明の主たる特徴とするところであり、これに関しては後に詳述する。更に、導出された方向（角度）及びセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ相互間の距離情報等から遮光位置（座標）を幾何学的に計算する。それと共に、表示部（不図示）に接続されているＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の情報処理装置に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して座標値を出力する。

尚、再帰反射部４００を構成する再帰反射部材としては、球体のビーズを反射面上に並べて配置することで再帰反射特性を有するビーズタイプの再帰反射シートが用いられる。若しくは光学反射面であるコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰反射現象を起こす再帰反射シート等が用いられる。

また、図１の座標入力有効領域３００を構成する座標入力面の材質は、座標入力装置と組み合わされる表示装置の表示面、或いは、更に、その前面板である、透明のガラス板、あるいは、透明樹脂板で構成される。例えば、表示装置としては、液晶、或いは、プラズマ、あるいは、リアプロジェクション等の表示装置、あるいは、座標入力面がプロジェクターのスクリーン構成とした構成としてもよい。この表示装置との一体的な構成によりインタラクティブな入力装置として利用可能となる。

＜センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの詳細説明＞
図２は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの分解斜視図であり、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の投光部及び受光部の構成例を示している。

図２において、３０は投光部であり、投光部３０は、赤外光を発光する赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）３１及び投光レンズ３２より構成される単位投光部３組で構成されている。赤外ＬＥＤ３１で発光した光は、投光レンズ３２によって、座標入力有効領域３００の面に略平行に投光される。同時に、座標入力有効領域３００の面内方向に扇状に光を投光される。

図３（Ａ）は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの組み立て状態における正面図で、同図における矢印は、単位投光部３組で構成される投光部３０による光が単位投光部毎に座標入力有効領域３００の面内方向に扇状に分布している様子を示している。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）を側面から見た図であり、同様に座標入力有効領域３００の面に略平行に、上下方向に制限された光束として投光され、主に再帰反射部４００に対して光が投光されている様子を示している。

再び図２に戻って説明すると、４０は受光部であり、受光部４０は、一次元のラインＣＣＤ４１、集光光学系としての集光レンズ４２、入射光の入射方向を概略制限する絞り４３、可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルタ４４から構成される。そして、投光部３０で投光された光は、再帰反射部４００によって再帰反射され、赤外フィルタ４４、絞り４３を抜けて集光レンズ４２によって、ラインＣＣＤ４１内の検出素子群の面上に集光される。

また、図２において、５１は下筐体、５２は上筐体である。絞り４３、上筐体５２及び下筐体５１は、再帰反射部４００の再帰反射光のみを通過させるように、主に高さ方向（座標入力有効領域３００の面よりの高さ方向）の視野を制限している。そして、座標入力有効領域３００の面内方向の視野は、大まかに制限する構成となっている。

尚、実施形態１においては、下筐体５１と絞り４３とは、互いに一体に成型されているが、これらを別部材で構成しても良いことは言うまでもない。

ここで、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ全体構成の中での投光部３０の配置に関して説明する。投光部３０が単位投光部３組で構成されていることは前述の通りである。その単位投光部３組の内、中央の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１）は、受光部４０に対して、座標入力有効領域３００に対して垂直方向に所定距離離れている。また、座標入力有効領域３００に対して平面（水平）方向の位置関係としては、単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１）の投光位置と受光部４０の光学的受光中心（光軸）の位置（絞り４３の中心位置）とが一致した位置に近接配置されている。更に、単位投光部３組の内、両側の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−２と投光レンズ３２−２）と単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３）は、中央の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１）の両側面に配置される。加えて、両側の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−２と投光レンズ３２−２）と単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３）は、受光部４０の光軸に対して線対称となる位置に配置される。

図３の単位投光部３組それぞれからの光線は、図に示すように、お互いにケラレが発生することなく、座標入力有効領域３００に対して平面方向には各々略９０°の範囲に投光されている。

図２及び図３では、投光部３０が、受光部４０に対して、座標入力有効領域３００に対して垂直方向に所定距離離れた構成を示している。しかしながら、この構成に限定されない。例えば、投光部３０が、受光部４０に対して、座標入力有効領域３００に対して近づく方向に垂直方向に所定距離離れた構成としてもよい。

図４は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの投光部３０による光が再帰反射部４００により再帰反射して、受光部４０のラインＣＣＤ４１で検出されるまでの光路を説明するための図である。同図において図２（Ａ）及び図３と同一部分には、同一符号が付してある。

図４（Ａ）は座標入力有効領域３００の面に対して垂直方向から見た正面図、図４（Ｂ）はその側面図である。

図４（Ａ）において、前述した略９０°方向に投光された投光部３０の光は、光透過部材を介して再帰反射部４００によって再帰反射される。そして、この再帰反射光は、赤外フィルタ４４、絞り４３を抜けて集光レンズ４２に入射することになるが、その再帰反射光は、集光レンズ４２に対する入射角に応じてラインＣＣＤ４１の画素４５上に結像する（図４（Ｂ）参照）。従って、ラインＣＣＤ４１の出力信号は、再帰反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ４１の画素番号が角度情報を示すことになる。

また、実施形態１の場合、投光部３０と検出部である受光部４０は、所定距離Ｌ（図３（Ｂ）参照）離して近傍に互いに重ねて配置されている。従って、その所定距離Ｌは、投光部３０から再帰反射部４００までの距離に比べて十分に小さな値であり、所定距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を検出部である受光部４０で検知することが可能な構成となっている。

図５は実施形態１に係る座標入力装置における受光光学系（受光部４０）で観測されるラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎと導出すべき角度θとの関係を示す図である。同図において、縦軸は導出すべき角度θを、横軸はラインＣＣＤ４１の画素番号を、それぞれ示している。

ここでは、ラインＣＣＤ４１の法線方向と受光光学系の対称軸βＬ及びβＲとを互いに一致させ、その方向を角度０°と定義する。この時、測定角度範囲が小さければ、ラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎと測定角度θとの関係が、例えば、良好な線形性を有する集光レンズ４２を設計、製造することは容易である。しかし、測定角度範囲が大きくなると、集光レンズ４２の端部で発生する光学的歪を除去することが困難となり、測定角度に大きな誤差が発生するようになる。

一方、実施形態１に係る座標入力装置は、表示装置、或いは、フロントプロジェクタ用スクリーンと重ねて配置することによって、指示具による筆跡を表示装置に表示させる。これにより、恰も紙と鉛筆の様な使い勝手を実現できるものである。

表示装置の動向について述べれば、表示領域の縦横比（アスペクト比）は４：３のものが主流であったが、フルＨＤ画像等に見られるように１６：９のものが普及しつつある。つまり、座標入力装置の座標入力有効領域３００もそれに対応すべく横長の仕様となる。 ＜制御・演算ユニット２０の説明＞
制御・演算ユニット２０とセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの間では、ラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号、ラインＣＣＤ４１の出力信号及び赤外ＬＥＤ３１の駆動信号が送受信されている。

図６は、制御・演算ユニット２０の構成を示すブロック図である。

同図において、２００１Ｌ及び２００１Ｒはセンサユニット、８１Ｌ及び８１ＲはＡ／Ｄコンバータ、８２はメモリ、８３はワンチップマイコン等で構成されるＣＰＵ（中央演算処理装置）である。更に、８４Ｌ及び８４ＲはＬＥＤ駆動回路、８５はＣＰＵ制御用の動作クロック発生回路、８６はＣＣＤ制御用動作クロック発生回路（ＣＬＫ）、８７はシリアルインタフェースである。

図６において、ＣＣＤ制御信号は、ＣＰＵ８３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を行っている。ラインＣＣＤ４１用のクロックは、ＣＬＫ８６からセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに送信されると共に、ラインＣＣＤ４１との同期をとって各種制御を行うために、ＣＰＵ８３にも入力されている。

ＬＥＤ駆動信号は、ＣＰＵ８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ及び８４Ｒを経て、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の赤外ＬＥＤ３１−１〜３１−３に供給されている。

センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の検出部であるラインＣＣＤ４１からの検出信号は、制御・演算ユニット２０中のＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒに入力され、ＣＰＵ８３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、必要に応じてメモリ８２に記憶され、後述する方法で角度計算、さらには座標値が計算され、その結果を、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等にシリアルインタフェース８７を介して出力される。

＜光量分布検出の説明＞
図７は実施形態１に係る制御信号のタイミングチャートであり、同図において、９１、９２、９３がラインＣＣＤ４１制御用の制御信号であり、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ＩＣＧＲ信号９３はそれぞれセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒへのゲート信号であり、ラインＣＣＤ４１内部の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。

ＬＥＤＬ信号９４及びＬＥＤＲ信号９５はそれぞれセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの赤外ＬＥＤ３１の駆動信号である。そして、Ｓｈ信号９１の最初の周期で一方の赤外ＬＥＤ３１−１〜３１−３（この場合は、センサユニット２００１Ｌ中の赤外ＬＥＤ３１−２）を点灯する。そのために、ＬＥＤＬ信号９４がＬＥＤ駆動回路（この場合は、ＬＥＤ駆動回路８４Ｌ）を経て赤外ＬＥＤ３１に供給される。

次の周期で、他方の赤外ＬＥＤ３１−１〜３１−３（この場合は、センサユニット２００１Ｒ中の赤外ＬＥＤ３１−２）を点灯する。そのために、ＬＥＤＲ信号９５がＬＥＤ駆動回路（この場合は、ＬＥＤ駆動回路８４Ｒ）を経て赤外ＬＥＤ３１に供給される。

双方の赤外ＬＥＤ３１−１及び３１−２の駆動が終了した後に、ラインＣＣＤ４１の信号がセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから読み出される。

読み出される信号は、例えば、指示具による入力がない場合、つまり、遮光部分が無い場合には、それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒからの出力として、図８（Ａ）のような光量分布が得られる。

図８は、ラインＣＣＤ４１の出力レベル［Ｖ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はラインＣＣＤ４１の出力レベル［Ｖ］を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

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い。つまり、再帰反射部４００の特性（再帰反射部４００の入射角による再帰反射特性）や赤外ＬＥＤ３１を含む投光部３０の特性、また、経時変化（再帰反射部４００の反射面の汚れ等）によって、この光量分布は変化する。更に、この光量分布と再帰反射部の構成との関係に関しては、前述の通りである。

図８（Ａ）において、レベルＡが最大光量を検出した時のレベルであり、レベルＢが最低光量を検出した時のレベルであるとする。従って、反射光のない状態では、得られる光量レベルはレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほどレベルＡに近づくことになる。この様に、ラインＣＣＤ４１から出力される検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１ＲによりＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵ８３にデジタルデータとして取り込まれる。実際の光量分布は、投光部３０の投光分布、受光部４０の受光分布、再帰反射部４００の反射特性、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから再帰反射部４００までの距離等の各要因を総合したレベルの分布を示すことになる。しかし、ここでは、説明を簡単にするために、模式的に均一のレベル状態で示している。

図８（Ｂ）は、指示具で入力を行った場合、つまり、再帰反射部４００の反射光を遮った場合の出力の例を示す図であり、同図のＣ部分が指示具で再帰反射部４００の反射光が遮られたため、その部分のみの光量が低下している。

光量分布の検出は、この光量分布の変化を検知して行うものである。具体的には、まず、図８（Ａ）のような入力のなし初期状態（以後、初期状態で得られたデータを初期データ）を予めメモリ８２に記憶しておき、それぞれのサンプル期間で得られるデータとメモリ８２に記憶しておいた初期データとの差分を計算する。そして、その計算結果に基づいて、図８（Ｂ）のような変化があるか否かを判定する。

以上の図８（Ａ）及び（Ｂ）の光量分布の説明は、簡単のために、投光部３０が一組の赤外ＬＥＤ３１及び投光レンズ３２より成る場合の説明である。本発明の赤外ＬＥＤ３１及び投光レンズ３２より成る１組の単位投光部３組で構成されている場合に関しては、一通りの遮光部分検出の説明の後に説明する。

＜角度計算の説明＞
角度計算にあたっては、まず、遮光部分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等で一定ではないため、システムの起動時等に前述した初期データをメモリ８２に記憶することが望ましい。つまり、工場等の出荷時に初期データを設定し、そのデータの更新が逐次行われなければ、例えば、所定の位置の再帰反射部４００の反射面にゴミが付着した場合、その部分での再帰反射効率が低下する。

従って、恰もその位置（センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒから見た方向）で座標入力動作が行われた、即ち、誤検出してしまうという重大な結果を引き起こす。そのため、システムの起動時等に初期データをメモリ８２に記憶することで、再帰反射部４００の反射面が経時的にゴミ等で汚れて再帰反射効率が落ちていても、その状態を初期状態として設定し直すことができるので、誤動作を無くすことができる。

無論、再帰反射部４００からの信号がゴミの付着した部分で全く受け取ることができなくなれば、座標検出不能の事態となり、何らかの方法で、そのゴミ等を除去しなければならない。しかし、仮に、再帰反射部４００からの光信号が大幅に減っている状態にあっては、Ｓ／Ｎ比の関係で信号の信頼性が低下（例えば、同一地点を指示しているにも拘らず座標が揺らぐ現象が発生し、座標計算分解能を低下させてしまう）する。

さて、電源投入時、入力の無い（遮光部分が無い）状態で、まず、投光部３０から投光を停止している状態で、ラインＣＣＤ４１の出力をＡ／Ｄコンバータ８１Ｌ及び８１Ｒにより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。この値は、ラインＣＣＤ４１のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図８（Ａ）のレベルＢ付近のデータとなる。ここで、［Ｎ］はラインＣＣＤ４１のＣＣＤ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、投光部３０から投光を行っている状態での光量分布を記憶する。これは、図８（Ａ）の実線で表されたデータであり、Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。これにより、初期データとして２種類のデータの記憶を完了する。

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、かつ遮光部分の有無の判定を行う。

ここで、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、遮光部分を特定するために、データの変化の絶対量によって、指示具による入力の有無を判定する。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、以下の式（１）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に相当することになる。

この処理は、ラインＣＣＤ４１の各画素の絶対変化量Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を計算し、それを閾値Ｖｔｈａと比較するだけなので、処理時間が短くて済み、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、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説明する。

図９は、再帰反射部４００の再帰反射面を示す図である。同図において、９１０は再帰反射部４００の反射面、９１１は指示具である。ここで反射面９１０の領域（１０）の反射率が汚れ等により低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の分布は、図１０（Ａ）のように、領域（１０）の反射光量が少なくなる。

図１０は、図８と同様に、ラインＣＣＤ４１の出力レベル［Ｖ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はラインＣＣＤ４１の出力レベル［Ｖ]を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

図１０（Ａ）の状態で、図９のように、指示具９１１により再帰反射部４００の略半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１０（Ｂ）の太線で示した分布Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］が観測されることになる。この状態に対して、上記式（１）を適用すると、図１１（Ａ）のようになる。

図１１（Ａ）は、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はＮｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ａ［Ｎ］を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

また、図１１（Ｂ）は、Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］とＣＣＤ画素番号［Ｎ］との関係を示す図である。同図において、縦軸はＮｏｒｍ＿ｄａｔａ＿ｒ［Ｎ］を、横軸はＣＣＤ画素番号［Ｎ］を、それぞれ示している。

ここで、図１１において、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と比較すると、本来の入力範囲を外れてしまうような場合（図１１（Ａ）の破線領域）がある。もちろん、閾値Ｖｔｈａをより小さな値に設定することで、ある程度の検出は可能となるが、ノイズ等の影響を受ける可能性が高くなり、座標計算性能を劣化させると言う弊害が発生する。

そこで、指示具９１１によって遮られる遮光部分の光量は、反射面９１０の領域（１０）、領域（１１）ともに最初の半分（領域（１０）ではＶ１レベル相当、領域（１１）ではレベルＶ２相当）であるので、次の式（２）で変化の比を計算する。

Norm_data_r[N]＝Norm_data_a[N]／(Bas_data[N]−Ref_data[N]) (２)
この式（２）の計算結果を示すと、図１１（Ｂ）のようになり、光量分布が変化の比で表されることになる。そのため、再帰反射部４００の反射率が異なる場合でも、等しく扱うことが可能になる。

この画素データ（光量分布）に対して、閾値Ｖｔｈｒを別途設定する。そして、その閾値Ｖｔｈｒを横切る点に対応する、光量分布中の遮光部分に対応する光量変動領域の立ち上がり部分と立ち下がり部分の画素番号から、例えば、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、高精度に画素情報が取得可能となる。

ところで、図１１（Ｂ）は、説明の便宜上、模式的に描いたものであり、実際の検出信号波形を詳細に表示すると、図１２のようになる。

今、閾値Ｖｔｈｒと比較して遮光部分の立ち上がり部分は、Ｎｒ番目の画素で閾値Ｖｔｈｒを越えたとし、Ｎｆ番目の画素で閾値Ｖｔｈｒを下まわったと仮定する。この時、出力すべきラインＣＣＤ４１の画素番号Ｎｐを、先に説明したように、立ち上がり部と立ち下がり部の画素番号の中央値として下記式（３）のように計算しても良いが、そうすると、ラインＣＣＤ４１の画素間隔が出力画素番号の分解能になる。

Np＝Nr＋(Nf−Nr)／２ （３）
そこで、より高分解能に検出するために、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。

図１２において、画素番号ＮｒのラインＣＣＤ４１の出力レベルをＬｒ、画素番号Ｎｒ−１の出力レベルをＬｒ−１とする。同様に、画素番号Ｎｆの出力レベルをＬｆ、画素番号Ｎｆ−１の出力レベルをＬｆ−１とする。このとき、検出すべき画素番号をそれぞれＮｒｖ、Ｎｆｖとすれば、
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。この計算式によれば、出力レベルに応じた仮想画素番号、つまり、ラインＣＣＤ４１の画素番号よりも細かい画素番号を取得できる。そして、これらの仮想画素番号Ｎｒｖ、Ｎｆｖの仮想中心画素Ｎｐｖは、下記式（６）で決定される。

Npv＝Nrv＋(Nfv−Nrv)/２ (６)
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、所定レベルの閾値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。

ところが、更に、本発明の複数の単位投光部よりなる投光部３０の場合には、それぞれの単位投光部からの遮光に関わる光線が重畳し、複雑な遮光形状となるので、単純な固定閾値Ｖｔｈｒを設定しただけでは、角度検出に誤差を含んでしまう可能性がある。本発明のその課題に対する解決手段に関しては、後述する。

＜ＣＣＤ画素番号から角度情報への変換＞
次に、遮光部分の中心点を示す仮想中心画素に対応する中心画素番号から、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。

図５は、得られた画素番号と角度θとの関係をプロットした図である。この関係の近似式（下記式（７））を定義すると、
θ＝ｆ（N） （７）
となり、この近似式（変換式）を用いて画素番号からθへの変換を行うことが可能となる。

実施形態１では、１次近似式を用いて近似できるように、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ中の受光部４０をレンズ群で構成している。但し、レンズの光学的収差等により、より高次な近似式を用いた方がより高精度に角度情報を得ることが可能となる場合がある。

ここで、どのようなレンズ群を採用するかは、製造コストと密接に関連する。特に、レンズ群の製造原価を下げることによって一般的に発生する光学的な歪を、より高次の近似式を用いて補正する場合には、それなりの演算能力（演算速度）を要求される。従って、目的とする製品に要求される座標計算精度を鑑みながら、その両者を適宜設定すれば良い。

＜座標計算方法の説明＞
図１３は、実施形態１に係る座標入力装置におけるセンサユニット２００１Ｌ及びセンサユニット２００１Ｒの位置関係を示す図である。座標入力有効領域３００の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を、そして、座標入力有効領域３００の中央を原点位置に配置するものとする。そして、座標入力有効領域３００の上辺左右にセンサユニット２００１Ｌ及びセンサユニット２００１ＲをＹ軸に対称に取り付け、そのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒ相互間の距離をＤｓとする。

また、図示されているように、センサユニット２００１Ｌ及び２００１ＲのラインＣＣＤ４１の受光面は、その法線方向がＸ軸と４５°の角度を成すように配置され、その法線方向を０°（基準方向）と定義する。この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット２００１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット２００１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義する。

さらには、図中Ｐｏは、各センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの法線方向の交点位置であり、Ｙ軸方向の原点からの距離をＰｏｙと定義する。この時、それぞれのセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒで得られた角度をθＬ及びθＲとすると、検出すべき点Ｐ（＝指示具９１１の位置）の座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、下記式（８）、（９）で計算される。

x = Ds/2 * (tanθR - tanθL) / (1 - (tanθR * tanθL)) （８）
y = Ds/2 * (tanθR + tanθL + (2 * tanθR * tanθL)) /
(1 - (tanθR * tanθL)) + Poy （９）
＜座標計算処理フローの説明＞
次に、実施形態１に係る座標入力装置の一連の処理工程を、図１４を用いて説明する。

図１４は、実施形態１に係る座標入力装置のデータ取得から座標計算までの座標計算処理を示すフローチャートである。

電源投入が行われると、まず、ステップＳ１８０１で、ＣＰＵ８３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。次に、ステップＳ１８０２で、後述する受光素子であるところのラインＣＣＤ４１のＣＣＤ画素有効範囲を、例えば、メモリ８２に予め記憶されている設定値から読み出して設定する。次に、ステップＳ１８０３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Ｓ１８０４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する。これにより、不要電荷の除去を行う。

次に、ステップＳ１８０５で、読込回数が所定回数に達しているか否かを判定する。そして、読込回数が所定回数に達していない場合（ステップＳ１８０５でＮＯ）、ステップＳ１８０４へ戻る。一方、読込回数が所定回数に達している場合（ステップＳ１８０５でＹＥＳ）、ステップＳ１８０６へ進む。

ステップＳ１８０６で、ベースデータとして、投光部３０による投光を停止している状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（Ｂａｓ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。ステップＳ１８０７で、そのベースデータをメモリ８２に記憶する。

次に、ステップＳ１８０８で、リファレンスデータとして、投光部３０からの投光を行っている状態でのラインＣＣＤ４１の画素データ（初期光量分布に相当する：Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。ステップＳ１８０９で、その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、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことは言うまでもない。この初期設定動作を経て、指示具による座標入力を行うための通常取込動作状態に移行することになる。

通常取込動作は、まず、ステップＳ１８１０で、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常取込動作を実行して、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）の取込を行う。次に、ステップＳ１８１１で、メモリデータ（リファレンスデータＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）との差分値を計算する。ステップＳ１８１２で、その差分値と上述の閾値Ｖｔｈｐ基づいて、遮光部分の有無、つまり、座標入力が有るか否かを判定する。座標入力が無いと判定された場合（ステップＳ１８１２でＮＯ）、ステップＳ１８１０へ戻る。

尚、遮光部分の有無を判定するための閾値Ｖｔｈｐは、上述の閾値Ｖｔｈｒと同一でもよいし、別途別の値を設けてもよい。

一方、座標入力が有ると判定された場合（ステップＳ１８１２でＹＥＳ）、ステップＳ１８１３へ進み、画素データの変化の比を式（２）を用いて計算する。次に、ステップＳ１８１４で、計算された画素データの変化の比に対して、閾値Ｖｔｈｐとは異なる複数の閾値Ｖｔｈｎを用いて、指示具による遮光部分に対応する画素データ分布の立ち下がり部と立ち上がり部の検出を行う。そして、検出された立ち下がり部及び立ち上がり部と、式（４）、（６）及び（７）を用いて、遮光部分の中心となる仮想的な中心画素番号を計算する。

加えて、ステップＳ１８１４では、同時に複数の閾値Ｖｔｈｎそれぞれにおける立ち上がり部、立ち下がり部の傾き（微分値）も計算し、これらにより最適な閾値Ｖｔｈｎにおける中心画素番号を計算する。このステップＳ１８１４における遮光部分に対する処理は本発明の主眼とする部分であり、詳しくは後述する。

ステップＳ１８１５で、計算された中心画素番号から、近似式（式（７））より、例えば、Ｔａｎθを計算する。

ステップＳ１８１６で、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒに対して計算されたＴａｎθと、式（８）及び（９）とを用いて指示具の入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を計算する。

ステップＳ１８１７で、計算した座標値を外部端末へ送信する。この送信は、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信等、任意の通信インタフェースを用いて送信すれば良い。そして、ステップＳ１８１７の送信処理を終了した後は、ステップＳ１８１０の処理に戻り、以降、電源ＯＦＦ、若しくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、この処理を繰り返すことになる。

この繰り返し周期を１０［ｍｓｅｃ］程度に設定すれば、実施形態１に係る座標入力装置は、１００回／秒の周期で指示具９１１により指示した座標を外部機器等に出力することが可能となる。

以上説明したように、実施形態１に係る座標入力装置によれば、検出信号波形の最大光量と最小光量との差を小さくすることができるので、座標入力装置の座標計算分解能を格段と向上させることができる。

＜本発明の特徴とする複数の単位投光部よりなる投光部と光量分布の説明＞
ここで、本発明の主眼とする、複数の単位投光部よりなる投光部とそれによる光線の状態、その結果としての受光された光量分布の説明を行う。

まず、図１５に示す基本的な投光部３０の構成において説明する。ここでは、再帰反射部４００からの再帰反射光を、センサユニット２００１Ｒの受光部４０で検出する光路上で指示具９１１で指示した場合の遮光状態及びその遮光状態から指示位置に相当する画素番号の計算に関し、前述の説明に加え詳述する。まず、この従来の投光の基本構成での説明を行うことで、後述する本発明の投光部の特徴を明確にする。

図１５（Ａ）は、図２に示した３組の単位投光部ではなく、１組の単位投光部で構成されたシンプルな投光部３０に関し座標入力有効領域３００の面方向の光路状態を平面図で示したものである。赤外ＬＥＤ３１−１からの光線は、投光レンズ３２−１により、前述の通り、座標入力有効領域３００の面に垂直方向には、座標入力有効領域３００の面に略平行にコリメートされる。一方、座標入力有効領域３００の面に平行方向には、略放射状に正面方向に対して少なくとも±４５°方向に放射される。図１５（Ａ）には、赤外ＬＥＤ３１−１の位置をＬ１で示している。そして、そこから放射状に放射される光路の内、模式的に円の断面で示す指示具９１１（以下、断面円表示）に遮光される光線の境界のみを再帰反射部４００に対する反射位置Ｑ及びＲを結ぶ線分で示している。

また、説明のために、指示具９１１の中心部と赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１を結んだ線が再帰反射部４００と交わる位置をＰで示す。また、再帰反射部４００で再帰反射された光線が受光部４０（赤外フィルタ４４、絞り４３及び集光レンズ４２）を経てラインＣＣＤ４１の画素上に集光される際の受光の基準位置を絞り４３とする。本発明においては、図１５（Ａ）の赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１とこの受光部４０の基準位置である絞り４３とは平面上同一位置で示されるものとする。

従って、赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１からの光線で指示具９１１で遮られる遮光部分は、指示具９１１（断面円表示）で遮光される際の影の境界は指示具９１１（断面円表示）を示す円と線分Ｌ１とで形成される２本の接線である線分Ｌ１ＱとＬ１Ｒで示される。前述の通り、受光部４０の基準位置は投光部３０と同様にＬ１であるから、この線分Ｌ１ＱとＬ１Ｒはいずれも、投光から再帰反射して受光する際の光路が往復で重なり同一になることが分かる。

また、この際の指示具９１１（断面円表示）の中心に関わる角度∠ＰＬ１Ｑと∠ＰＬ１Ｒは、次式（１０）
∠ＰＬ１Ｑ＝∠ＰＬ１Ｒ （１０）
となることは幾何学的に自明である。これは、再帰反射部４００への光線の入射角度が変化しても、つまり、指示具９１１（断面円表示）とセンサユニット２００１Ｒとの位置関係が変化しても不変である。

この時のラインＣＣＤ４１での受光光量分布が、図１５（Ｂ）である。図中Ｃで示す部分が、遮光部分である。この遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部に対し、図で示す閾値Ｖ１に対して交差する２つの画素の中心画素を図中Ｏで示す。この閾値は、遮光の有無の判定、つまり、指示具によるペンダウンの判定を行う閾値と同一でもよいし、この指示位置の画素番号の検出のために別途設定された値でも良い。

また、本発明においては、この閾値は、図中の受光光量分布の光量ゼロであるベースラインをＶ０とした場合、一定の閾値を断続的に設定している。例えば、実施形態１においては、図に示す通り、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５と一定幅でＶ０に対して増加する閾値を設定している。ここでは、最も小さな値Ｖ１において、以下の検出処理を行う。本発明の順次、閾値の値を増加させていく処理に関しては、後述する。また、ここで示す閾値Ｖ（Ｖ０〜Ｖ５）とは、実際には、図１１（Ｂ）で説明した、式（２）で示される、受光量の変化の比に対する閾値Ｖｔｈｒである。つまり、閾値Ｖｔｈｒは本来は、何％という比率で示されるべき値である。

従って、以下の図１５〜図１７においての閾値Ｖ１〜Ｖ５の値は、各図の光量分布においてのみの相対的な値の高低をあらわす目安である。従って、各図間の閾値Ｖの値は、等価ではなく、閾値に関しては各構成内の相対的な目安であり、光量分布絶対値に関しては各構成間の光量の比較の目安を示すものとする。光量分布絶対値とする意味は、図１５〜図１７における、構成の違いによる実質的な光量の大小を比較するためである。

前述の通り、線分Ｌ１ＱとＬ１Ｒで示される投光から再帰反射して受光する際の光路が重なり同一になるので、この遮光の立ち下がり部と立ち上がり部は光線上のズレは無く、はっきりとした直線に近い単純なエッジ状態を示す。

また、閾値Ｖ１と交差する立ち上がり部の画素からＯまでの画素幅をＷＬ１、閾値Ｖ１と交差する立ち下がり部の画素からＯまでの画素幅をＷＲ１とする。ここで、前述の通り、図中の画素番号は、受光部４０に対する角度に一意的に関連付けられているので、∠ＰＬ１Ｑは画素幅ＷＬ１に対応し、∠ＰＬ１Ｒは画素幅ＷＲ１に対応する。そして、前述の式（１０）より、
ＷＬ１＝ＷＲ１ （１１）
であることが分かる。つまり、本来の検出角度である指示具９１１（断面円表示）の中心点Ｏの位置は、遮光部分Ｃに対し、立ち下がり部と立ち上がり部に対し、図で示す閾値Ｖ１に対して交差する２つの画素の中心画素Ｏを検出することにより正確に計算できることが分かる。この際、閾値Ｖは、光量部分のグランドレベル（光量ゼロ）Ｖ０に対し、できるだけ大きな値であることが、ノイズに対して影響無い検出を行う上で重要なことであることが分かる。

従って、例えば、この場合、ノイズが閾値Ｖ１と同等のものが存在する環境では、検出に誤差が生じることになるので、検出光量分布全体のレベルを増加する必要が出てくる。あるいは、座標入力装置をより大型にする場合にも、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒと再帰反射部４００までの距離が大きくなることで、検出光量が小さくなるので、同様に検出光量分布全体のレベルを増加する必要が出てくる。つまり、従来のこの１組の単位投光部で構成されたシンプルな投光部３０でセンサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒが構成される場合には、このノイズ（Ｓ／Ｎ）と大型化に関する課題に対応することができないことが分かる。

図１６は、光量増加のために、投光部３０として、単位投光部を２つ並べて構成する場合を示している。但し、この構成は、まだ、本発明の構成例ではない。図１６では、図１５の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１）に向かって右側にもう一つの単位投光部として、赤外ＬＥＤ３１−２と投光レンズ３２−２を受光部４０の水平方向近傍に所定距離離して配置している。この赤外ＬＥＤ３１−２に対しても図１５の場合と同様に、その発光部の位置をＬ２とする。

本構成の場合、図１５の場合の光線に加えて、発光部Ｌ２からの光線が加わり、赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２からの光線で指示具９１１（断面円表示）で遮られる遮光部分は、次のようになる。つまり、発光部Ｌ２のみに関わる反射前の遮光部分は、指示具９１１（断面円表示）で遮光される際の影の境界である指示具９１１（断面円表示）を示す円と線分Ｌ２とで形成される２本の接線である線分Ｌ２ＳとＬ２Ｔで示される。ここで、これは、あくまでも位置Ｌ２から投光された光線が指示具９１１で遮光されて反射面９１０に到達したところまでの光路を示すに過ぎない。

その反射光がどの様に受光部４０で検出されるかをこれから説明する。まず、線分Ｌ２Ｓに関しては、点Ｓにおいて反射するが、ここでの正確な意味での再帰反射光は、線分Ｌ２Ｓを同じ光路を帰っていき、赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２に戻ることになる。しかし、実際の受光部４０は、位置Ｌ２に有るのではなく、位置Ｌ１にあるので、この光路Ｌ２Ｓの光線は検出されない。そこで、もう一度、反射面９１０の点Ｓに戻る。ここで生じる反射は基本的に再帰反射である。

再帰反射とは、入射した方向に反射した光が戻っていく現象であるが、実際には、正確に入射した角度方向から多少ずれた方向に対しても光量は若干低下するが反射光は発生する。この入射方向と少しずれた角度方向は観測角と呼ばれ、再帰反射部４００の構造・特性にもよるが、おおよそ０．２°以内であれば、０°（入射方向）に対する反射光量の５０％以上の反射光量が得られるのが一般的である。今、本構成で追加配置した単位投光部の光源である赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２と元の光源である赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１との距離をｄとする。この場合、投光部３０と受光部４０との距離Ｌがｄに比べて十分に小さいとすると観測角は距離Ｌとセンサユニット２００１Ｒと反射面９１０との距離とに依存することになる。

従って、センサユニット２００１Ｒと反射面９１０との距離を十分にとれば、観測角を０．２°以内にすることは可能となる。これは、本発明の装置全体の構成を設計するときに考慮すべき要素であるが、特に装置を大型化する際には、よりこの条件は実現しやすくなる。観測角が十分小さくなるように構成された場合、光源Ｌ２から反射面９１０の点Ｓに到達した光は、受光部４０の位置Ｌ１に向かって反射する光路ＳＬ１で示される光が相当量受光される。

しかし、この光路ＳＬ１の受光角度は、同じ指示具９１１（断面円表示）の略同じ側の遮光による光線ではあるが、光路ＱＬ１とは異なる入射角、つまり、異なる画素位置で受光部４０に検出される。この反射位置となる点Ｓより上方の反射位置での反射光は、位置Ｌ１からの反射光に重畳して、受光部４０に受光されるので、図１５の構成に比べて、その受光量は増加する。反射位置である点Ｓから反射位置である点Ｑに関わる反射光は、光源である赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１から投光された光線のみとなるので、図１５の構成の場合と同等の受光量となる。実際には、この反射位置である点Ｓから反射位置である点Ｑに関わる反射光に関わる受光光量分布は、指示具９１１における回折光が若干含まれ、緩やかな変化を示すことになる。

更に、指示具９１１に対する遮光光線であるもう一方の光路Ｌ２Ｔに関しては、ＱＬ１と同様の受光部４０への反射光を考えれば、帰りの光路はＴＬ１となるが、もちろんこの帰りの光路ＴＬ１は指示具９１１に遮られて受光部４０には到達しない。従って、図中、Ｌ２Ｔ、ＴＬ１は実際には存在しない光路として破線で示してある。光源である赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２に関わる反射位置である点Ｔから点Ｒまでの反射光は、すべて、指示具９１１に遮られるため受光部４０に到達することは無い。反射位置である点Ｒでの赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２からの反射光に関しては、図１５の赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１からの再帰反射光の帰りの光路と同一になり、受光部４０で検出される。この時の、往きの光路Ｌ２Ｒ、帰りの光路ＲＬ１の反射光は、往きの光路Ｌ２Ｓ、帰りの光路ＳＬ１の場合と同様の約０．２°以内の観測角である場合には、本来のその距離に相当する再帰反射光と比べて５０％以上の受光量を重畳して増加する形で得ることができる。

この時のラインＣＣＤ４１での受光光量分布が、図１６（Ｂ）である。図中Ｃで示す部分が、遮光部分である。この遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部に対し、図で示す最も低い閾値Ｖ１に対して交差する２つの画素の中心画素を図中Ｏで示す。この遮光部分の形状は、図１５（Ｂ）の場合と比べて、遮光の深さ方向に遮光幅が変化し、かつ中心画素Ｏに対して、遮光が深い部分は対称であるが、浅い部分（閾値Ｖ２〜Ｖ３）では非対称となっている。これは、図１６（Ａ）で示した通り、指示具９１１に関わる赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１と、赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２の光路の重畳の状態による結果である。

つまり、反射面９１０の反射位置である点Ｑ〜Ｐに相当する遮光部分は、図１６（Ｂ）では閾値Ｖ１と交差する立ち上がり部の画素からＯまでの画素幅ＷＬ１で示される。また、同様に、反射面９１０の反射位置である点Ｐ〜Ｒに相当する遮光部分は図１６（Ｂ）では閾値Ｖ１と交差する立ち上がり部の画素からＯまでの画素幅ＷＲ２で示される。この画素幅ＷＬ１と画素幅ＷＲ２に関しては、図１５の場合と同様に、指示具９１１の中心Ｏに対して対称性が保たれるので、同一となる。

しかし、今説明した通り、画素幅ＷＬ１に関しては、点Ｑに相当する遮光境界領域では、位置Ｌ１からの投光のみの光量による遮光であるため、図１５の場合と同様に、閾値Ｖ１においてその遮光境界が交差し、検出される。一方、点Ｒに関する遮光境界領域では、位置Ｌ１からの投光に加え位置Ｌ２からの投光も加えた光量による遮光である。

従って、線分Ｌ１Ｑと線分Ｌ１Ｒで示される投光から再帰反射して受光する際の光路が重なり、この遮光の立ち下がり部は光線上のズレは無く、はっきりとした直線に近い単純なエッジ状態を示す。従って、図で見てわかるように、閾値Ｖ１より大きな閾値Ｖ３においてその遮光境界が交差し、検出される。

反対側の反射位置である点Ｑ〜Ｓに相当する遮光部分は、図１６（Ｂ）では画素幅ＷＬ２で示される。この遮光部分の光量は、位置Ｌ１からの投光のみが到達し、位置Ｌ２からの投光は指示具９１１（断面円表示）に遮られるので、本来なら、画素幅ＷＬ１と同量の光量である。実際には、指示具９１１（断面円表示）を回り込んでくる光があるので、画素幅ＷＬ２でも遮光部分の端部に近づくにつれ光量は増加する斜めの分布となっている。そして、反射位置である点Ｓに相当する光量分布においては、前述の通り、位置Ｌ１からの投光と位置Ｌ２からの投光との光量が重畳されるので、ほぼ、反射位置である点Ｒと同等の光量が得られる。つまり、受光量を増加させるという目的のみならば、この反射位置である点Ｓと点Ｒに相当する画素位置で、閾値Ｖ３により検出すればＳ／Ｎが向上する。

しかし、閾値Ｖ３により、遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部それぞれに交差する画素の中心を検出する場合、ＷＲ１＋ＷＬ１＋ＷＬ２で規定される画素幅の中心を検出することになる。この場合に検出される検出画素は、本来の指示具９１１（断面円表示）の指示位置である点Ｏに対応する画素Ｏとは異なる画素となり、検出誤差が生じてしまう。図１６（Ｂ）を見てわかるように、図１６（Ａ）の２組の単位投光部を構成する場合、反射位置である点Ｑ〜Ｓの様な、位置Ｌ１のみからの投光となる領域が反射位置である点Ｐに対して片側に生じてしまう。そして、これが図１６（Ｂ）のような、本来の検出画素に対して非対称な遮光部分を発生させているため、上記の検出誤差が生じる。

従って、図１６（Ｂ）の遮光部分から、本来の正確な指示位置を計算するためには、次の処理を行う必要がある。つまり、閾値Ｖ３ではなく閾値Ｖ１により、遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部それぞれに交差する画素を検出し、それらで規定される画素幅の中心画素（図中、黒丸印）を計算する必要がある。しかし、それでは、図１５の場合と、Ｓ／Ｎ、つまり、光量面では同じであり、当初の目的を達成できない。

図１７は、本発明の実施形態１である。実施形態１では、光量増加のために、投光部３０として、単位投光部を３つ並べて構成する。より具体的には、１つの単位投光部を中心に、２つの単位投光部を、座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０の光軸に対して線対称となるように左右等距離ｄ離して配置している。つまり、図１６の構成の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−２と投光レンズ３２−２）と反対側に、線対称に単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３）を配置した構成である。この光源である赤外ＬＥＤ３１−３の位置をＬ３とし、図１６と共通する位置Ｌ１と位置Ｌ２に関する説明は省略する。

赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３からの光線において、指示具９１１（断面円表示）で遮られる遮光部分は、次のようになる。つまり、赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３からの投光のみに関わる反射前の遮光部分は、指示具９１１（断面円表示）で遮光される際の影の境界である指示具９１１（断面円表示）を示す円と線分Ｌ３とで形成される２本の接線である線分Ｌ３ＵとＬ３Ｚで示される。ここで、これは、あくまでも赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３から投光された光線が指示具９１１で遮光されて反射面９１０に到達したところまでの光路を示すに過ぎない。

その反射光がどの様に受光部４０で検出されるかをこれから説明する。まず、線分Ｌ３Ｕに関しては、点Ｕにおいて反射するが、ここでの正確な意味での再帰反射光は、線分Ｌ３Ｕを同じ光路を帰っていき、赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３に戻ることになる。しかし、実際の受光部４０は、位置Ｌ３に有るのではなく、位置Ｌ１にあるので、この光路Ｌ３Ｕの光線は検出されない。そこで、もう一度、反射面９１０の点Ｕに戻る。ここで、図１６の場合と同様に、今、本構成で追加配置した単位投光部の赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３と元の赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１との距離はｄである。

従って、投光部３０と受光部４０との距離Ｌが距離ｄに比べて十分に小さいとすると観測角は距離Ｌとセンサユニット２００１と反射面９１０との距離とに依存することになる。そして、図１６の場合と同様に、この観測角が十分小さくなるように構成された場合、赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３から反射面９１０の点Ｕに到達した光は、受光部４０の赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１に向かって反射する光路ＵＬ１の光が相当量受光される。

しかし、この光路ＵＬ１の受光角度は、同じ指示具９１１（断面円表示）の略同じ側の遮光による光線ではあるが、光路ＲＬ１とは異なる入射角、つまり、異なる画素位置で受光部４０に検出される。この反射位置となる点Ｕより下方の反射位置での反射光は、位置Ｌ１及びＬ２からの反射光に重畳して、受光部４０に受光されるので、図１６の構成に比べて、その受光量は増加する。反射位置である点Ｕから反射位置である点Ｒに関わる反射光は、赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１、及び、赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２から投光された光線のみとなるので、図１６の構成の場合と同等の受光量となる。実際には、この反射位置である点Ｕから反射位置である点Ｒに関わる反射光に関わる受光光量分布は、指示具９１１における回折光が若干含まれ、緩やかな変化を示すことになる。

更に、指示具９１１に対する遮光光線であるもう一方の光路Ｌ２Ｚに関しては、ＱＬ１と同様の受光部４０への反射光を考えれば、帰りの光路はＺＬ１となるが、もちろんこの帰りの光路ＺＬ１は指示具９１１に遮られて受光部４０には到達しない。従って、図中、Ｌ２Ｚ、ＺＬ１は実際には存在しない光路として破線で示してある。光源である赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３に関わる反射位置である点Ｚから点Ｑまでの反射光は、すべて、指示具９１１に遮られるため受光部４０に到達することは無い。反射位置である点Ｑでの赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２からの反射光に関しては、図１５の赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１からの再帰反射光の帰りの光路と同一になり、受光部４０で検出される。この時の、往きの光路Ｌ３Ｑ、帰りの光路ＱＬ１の反射光は、往きの光路Ｌ３Ｕ、帰りの光路ＵＬ１の場合と同様の約０．２°以内の観測角である場合には、本来のその距離に相当する再帰反射光と比べて５０％以上の受光量を重畳して増加する形で得ることができる。

この時のラインＣＣＤ４１での受光光量分布が、図１７（Ｂ）である。図中Ｃで示す部分が、遮光部分である。この遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部に対し、図で示す最も低い閾値Ｖ１に対して交差する２つの画素の中心画素を図中Ｏで示す。この遮光部分の形状は、図１６（Ｂ）の場合と同様に、遮光の深さ方向に遮光幅が変化し、かつ中心画素Ｏに対して、遮光が深い部分は対称であるが、浅い部分（閾値Ｖ４〜Ｖ５）では非対称となっている。これは、図１７（Ａ）で示した通り、指示具９１１に関わる赤外ＬＥＤ３１−１の位置Ｌ１と、赤外ＬＥＤ３１−２の位置Ｌ２、赤外ＬＥＤ３１−３の位置Ｌ３の光路の重畳の状態による結果である。

つまり、反射面９１０の反射位置である点Ｑ〜Ｐに相当する遮光部分は、図１７（Ｂ）では閾値Ｖ３と交差する立ち上がり部の画素からＯまでの画素幅ＷＬ１で示される。ここで、検出のための閾値の値が図１６（Ｂ）の場合と比べて、閾値Ｖ１から閾値Ｖ３へと大きくなっていることが分かる。これは、図１６（Ｂ）の場合、受光部４０の位置Ｌ１への光線ＱＬ１は、位置Ｌ１からの投光のみであったのが、図１７（Ｂ）の場合、位置Ｌ３からの投光路Ｌ３Ｑの反射光が重畳されているので、光量が増加していることによる。以上により、実施形態１の構成の場合、従来の閾値Ｖ１よりも高い閾値Ｖ３と、立ち上がり部と立ち下がり部の交点（図中、丸印）間の中点で、正確な指示位置を計算することができ、Ｓ／Ｎの優れた、あるいは、大型化の際の光量増加を果たすことができる。

また、同様に、反射面９１０の反射位置である点Ｐ〜Ｒに相当する遮光部分は、図１７（Ｂ）では閾値Ｖ３と交差する立ち上がり部の画素からＯまでの画素幅ＷＲ１で示される。ここでも、検出のための閾値の値が図１６（Ｂ）の場合と比べて、閾値Ｖ１から閾値Ｖ３へと増加しているのは、光線ＱＬ１の光量増加により、反射光ＲＬ１が光量自体は図１６の場合と同じだが、ＱＬ１と同等になったことによるものである。この画素幅ＷＬ１と画素幅ＷＲ１に関しては、図１５及び図１６の場合と同様、指示具９１１の中心Ｏに対して対称性が保たれるので、同一となる。つまり、図１６の場合には、画素幅ＷＬ１に関しては、点Ｑに相当する遮光境界領域では、位置Ｌ１からの投光のみの光量による遮光である一方、点Ｒに関する遮光境界領域では、位置Ｌ１からの投光に加え位置Ｌ２からの投光も加えた光量による遮光である。

これに対し、図１７の構成の場合、中心位置に対する対称性の保たれた光路である線分Ｌ１ＱとＬ１Ｒいずれにおいても両側の単位投光部から再帰反射して受光する際の光路が重なる。従って、この遮光部分の立ち下がり部は光線上のズレは無く、はっきりとした直線に近い単純なエッジ状態を示す。

反射位置である点Ｑ〜Ｓに相当する遮光部分は、図１７（Ｂ）では画素幅ＷＬ２で示される。この遮光部分の光量は、位置Ｌ１と位置Ｌ３からの投光のみが到達し、位置Ｌ２からの投光は指示具９１１（断面円表示）に遮られるので、本来なら、画素幅ＷＬ１と同量の光量である。実際には、指示具９１１（断面円表示）を回り込んでくる光があるので、画素幅ＷＬ２でも遮光部分の端部に近づくにつれ光量は増加する斜めの分布となっているのは図１６の場合と同様である。そして、反射位置である点Ｓに相当する光量分布においては、前述の通り、位置Ｌ１からの投光と位置Ｌ２からの投光と位置Ｌ３からの投光の光量が重畳され、閾値Ｖ５のレベルとなる。

反射位置である点Ｒ〜Ｕに相当する遮光部分は、図１７（Ｂ）では画素幅ＷＲ２で示される。この遮光部分の光量は、位置Ｌ１と位置Ｌ２からの投光のみが到達し、位置Ｌ３からの投光は指示具９１１（断面円表示）に遮られるので、本来なら、画素幅ＷＲ１と同量の光量である。実際には、指示具９１１（断面円表示）を回り込んでくる光があるので、画素幅ＷＲ２でも遮光部分の端部に近づくにつれ光量は増加する斜めの分布となっている。反射位置である点Ｕに相当する光量分布においても、反射位置である点Ｓの場合と同様に、位置Ｌ１からの投光と位置Ｌ２からの投光と位置Ｌ３からの投光の光量が重畳され、閾値Ｖ５のレベルとなる。

仮に、閾値Ｖ５により、遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部それぞれに交差する画素（図中、丸印）の中心を検出する場合、ＷＬ１＋ＷＲ１＋ＷＬ２＋ＷＲ２で規定される画素幅の中心を検出するとことになる。この場合に検出される検出画素は、本来の指示具９１１（断面円表示）の指示位置である点Ｏに対応する画素Ｏとは異なる画素となり、検出誤差が生じてしまう。図１７（Ａ）の反射位置である点Ｑ〜Ｓに相当する∠ＳＬ１Ｑと反射位置である点Ｒ〜Ｕに相当する∠ＲＬ１Ｕは共に、センサユニット２００１と反射面９１０との位置関係により変動し、通常、
∠ＳＬ１Ｑ ≒ ∠ＲＬ１Ｕ （１２）
である。従って、それに対応して、
ＷＬ２ ≒ ＷＲ２ （１３）
となる。

つまり、図１７（Ｂ）の本来の検出画素Ｏに対して、画素幅（ＷＬ１＋ＷＲ１）と画素幅（ＷＬ２＋ＷＲ２）は非対称な遮光部分を発生させている。従って、ＷＬ１＋ＷＲ１＋ＷＬ２＋ＷＲ２の画素幅を有する遮光部分に対して、閾値Ｖ５により、遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部の交差画素（図中、丸印）の中心を検出する場合、誤差を含んだ値となる。従って、図１７（Ｂ）の遮光部分から、本来の正確な指示位置を計算するためには、次の処理を行う必要がある。つまり、閾値Ｖ５ではなく閾値Ｖ３により、遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部それぞれに交差する画素を検出し、それらで規定される画素幅の中心画素（図中、黒丸印）を計算する必要がある。この際の閾値を変化させて、最適な検出点を計算する演算処理に関して、図１８のフローチャートで説明を行う。

特に、図１８は、図１４のフローチャートの各ステップの内、本発明の主眼となるステップＳ１８１４の複数の閾値による指示位置に対応する画素を検出するためのサブルーチン処理の詳細を示すフローチャートである。本サブルーチンは、主に図６におけるＣＰＵ８３において行われる演算処理である。

毎回の検出ルーチンにおいて、スタートすると、ステップ１８１４１で、まず、閾値Ｖｎのｎの値をカウントするカウンタをｎ＝１に戻す。ステップＳ１８１４２で、メモリ８２に格納されたテーブルを参照して、ｎ＝１に該当するＶ１の値を閾値として入力する。ステップＳ１８１４３で、入力した閾値Ｖｎに対し、図１７の遮光部分Ｃの立ち下がり部と立ち上がり部の交点画素Ｌｎ、Ｒｎ（図中、丸印）を検出し、更にその交点間の中点から中心画素Ｓｎを計算する。つまり、ｎ＝１の場合、入力した閾値Ｖ１に対し、図１７の遮光部分Ｃの立ち下がり部と立ち上がり部の交点画素Ｌ１、Ｒ１（図中、丸印）を検出し、更に、その交点間の中点から中心画素Ｓ１を計算する。

次に、ステップＳ１８１４４で、ｎ＝１の場合の中心画素Ｓ１をメモリ８２に格納する。ステップＳ１８１４５で、この立ち下がり部と立ち上がり部の交点画素Ｌ１、Ｒ１における其々前後の所定数画素、あるいは、近傍画素による微分値ＤＬｎ、ＤＲｎを計算する。そして、その差分の絶対値Δｎを計算する。

Δｎ＝｜ＤＬｎ − ＤＲｎ｜ （１４）
従って、ｎ＝１の場合は、
Δ１＝｜ＤＬ１ − ＤＲ１｜ （１５）
でΔ１を計算する。ここで、立ち下がり部の傾きと立ち上がり部の傾きでは微分値の符号が異なることに対応した式である。

次に、ステップＳ１８１４６で、Δｎ、つまり、ｎ＝１の場合のΔ１が、所定の値Δｅの値を超えたかどうかを判定する。この所定の値Δｅは、図１７（Ｂ）で示される光量分布図の遮光部分Ｃの立ち下がり部と立ち上がり部の傾きの差が、十分に有るようになる値に選定される。図１７（Ｂ）の場合、閾値Ｖ１〜Ｖ３においては、ほとんどΔｎ＝｜ＤＬｎ − ＤＲｎ｜はゼロに近いが、閾値Ｖ４の場合、ＤＬ４とＤＲ４の差は、顕著に大きくなっている。この閾値ＶｎとΔｎとの関係を示したのが、図１９である。

この理由は次の通りである。図１７で説明した、指示具９１１の完全な遮光部分となる∠ＰＬ１Ｑ＋∠ＰＬ１Ｒの受光角度範囲に相当する画素幅（ＷＬ１＋ＷＲ１）と、∠ＳＬ１Ｑと∠ＲＬ１Ｕの受光角度範囲に相当する画素幅ＷＬ２と画素幅ＷＲ２の遮光深さが異なることによる。つまり、この２つの受光角度範囲の境界である、ＷＬ１とＷＬ２の境界、及び、ＷＲ１とＷＲ２の境界において、立ち上がり部と立ち下がり部の傾きの変化が大きくなる。従って、この傾きの差分値もこの境界で最大となる。そして、この境界の内側では、立ち上がり部と立ち下がり部の中点は正しい指示位置の角度に対応した画素を示すが、その境界の外側では、図１７の説明のように中点は正しい指示位置からずれた値となる。

この傾きの差分値の最大値Δｅｍａｘを予め計算しておき、この値より若干小さい値にΔｅを設定する。Δｅｍａｘ−Δｅの値をどの程度の値を設定するかは、予めその装置自体のＳ／Ｎ、ノイズ環境等による揺らぎを考慮し、閾値Ｖ３とＶ４の境界の差異がその影響があっても計算されるように設定される。

次に、ステップＳ１８１４６で、
Δｎ＜Δｅ （１６）
が真である否かを判定する。例えば、ｎ＝１の場合、Δｅの設定より、
Δ１＜Δｅ （１７）
である。この場合（ステップＳ１８１４６でＹＥＳ）、ステップＳ１８１４７に進む。ここで、ステップＳ１８１４７で、ｎを１インクリメントし、ステップＳ１８１４２に戻る。

図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）における説明より、ｎ＝１〜３においては、Δｎ＜Δｅであるから、このステップＳ１８１４２からステップＳ１８１４６が繰り返される。

一方、ｎ＝４の場合、前述のように立ち上がり部と立ち下がり部の変動が発生するので、Δ４＞Δｅとなる。この場合（ステップＳ１８１４６でＮＯ）、ステップＳ１８１４８に進む。

この一連の処理におけるｎ＝１〜４における閾値Ｖ１〜Ｖ４、及び、この処理においては出てこない閾値Ｖ５とΔｅとの関係を図１９に示す。ｎ＝４における閾値Ｖ４と立ち上がり部と立ち下がり部の交点画素Ｌ４とＲ４間の中点である中心画素Ｓ４が誤差を含み、ｎ＝３における閾値Ｖ３に対する中心画素Ｓ３は、正しい指示位置である。しかも、閾値Ｖ１、Ｖ２より光量レベルが高いところの交点画素であるのでＳ／Ｎが大きい。従って、ステップＳ１８１４８で、ｎ＝４に対するｎ−１であるｎ＝３の中心画素Ｓ３をメモリ８２から取得し、検出点（指示位置に対応する画素）として採用する。これで、この複数の閾値による指示位置に対応する画素を検出するためのサブルーチン処理は終了する。

尚、複数の閾値Ｖｎの値は、上記では閾値Ｖ１〜Ｖ５の５段階で説明を行っているが、これよりも段階を増やしても減らしてもよい。閾値Ｖｎの段階を増やすことにより、より正確でより光量の大きな指示位置の画素を計算することがでる。一方、閾値Ｖｎの段階を減らすことにより、より処理負担が少なく、処理時間が短くなり、制御・演算ユニット２０の構成の簡素化、入力サンプリング数の増加という効果がある。また、この処理負担の軽減のために、この処理を指示入力時に常に行う構成でなくてもよい。つまり、電源投入時のみ、あるいは、光量分布に大きな変動があったときのみ、あるいは、長期的間隔で設定されたタイミングのみに本処理を行い、それ以外では、その時に設定された閾値を繰り返し用いる様にしてもよい。また、閾値Ｖｎの設定の段階間隔は一定である必要はなく、一定の条件に基づいて可変にしてもよい。

以上のように、実施形態１では、（１６）式を満足するΔＮの最大値に対応する遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部の交点画素Ｌ１とＲ１の中点、つまり、中間画素で指示位置に対応する画素を計算する構成を説明している。しかしながら、この指示位置に対応する画素を計算する方法はこれに限定されるものではない。

例えば、計算した閾値Ｖｎに対応するＤＬｎとＤＲｎの値に基づいた補間処理により、遮光部分の最も深いところのピークを内挿して指示位置に対応する画素を計算する方法でも良い。本来、Ｓ／Ｎに問題がなければ、この横軸を画素番号、縦軸を微分値Ｄとする場合、ゼロクロス点が計算する遮光部分の中心画素となる。しかし、本発明では、受光量レベルが低い場合にはＳ／Ｎが悪い遮光情報を前提としている。従って、上記微分値のゼロクロス画素は、そのままでは誤差を含むことになる。

そこで、本発明においては、指示位置に対する対称性が担保される閾値Ｖｎに対応する微分値Ｄが計算されるので、これを用いる。具体的には、横軸を画素番号、縦軸を微分値Ｄとする場合、設定した閾値Ｖｎに対応するＤＬｎとＤＲｎをそれぞれ内挿して微分値のピーク（画素）を計算し、そのピーク（画素）から指示位置の画素を計算する。この際、ＤＬｎとＤＲｎの値は、必ずしも一つではなく、所定のＳ／Ｎに関する条件を満たした複数のＤＬｎとＤＲｎから補間して微分値のピーク、つまり、指示位置に対応する画素を計算してもよい。このような微分値のピークから指示位置に対応する画素を計算する方法は、より実際の遮光部分の形状に即した指示位置検出を安定的に求めることができるという特徴を有する。

以上の指示位置に対応する画素を検出するためのサブルーチン処理により、図１７の３組の単位投光部を配置する構成の場合にも、正確な指示位置の検出が可能となる。そして。常に、その正確な指示位置の中でも最も光量の大きな光量分布領域での検出となるので、Ｓ／Ｎが大きく、ノイズに強い検出が可能となる。あるいはは、同等のＳ／Ｎを保った場合、単位投光部の増加による光量増加が可能となり、装置の大型化が可能となる。

以上、実施形態１では、単位投光部を基準となる中央の単位投光部の左右に座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０の光軸に対して線対称となるように左右等距離ｄ離して配置する構成を示している。この構成を採用することにより、受光部４０と同一平面水平方向にその受光部４０を挟んで、単位投光部を配置する場合に比べて、受光部４０と単位投光部間の距離を小さくすることができる。

つまり、通常、受光部４０、特に、集光レンズ４２は座標入力有効領域３００の面に略平行方向に歪のない所定の受光範囲、及び、明るさを確保するために、座標入力有効領域３００に平行方向に一定の幅を必要とする。従って、その集光レンズ４２、及び、その装着部材を含めた幅寸法は大きくなり、その両側に単位投光部を配置すると、受光部４０と単位投光部間の距離が、大きくなる。この受光部４０を挟んで両側に単位投光部を配置する構成は、一応、受光光学系の光軸に対して線対称は確保されているので、本発明の遮光部分の検出処理との組み合わせることにより、指示位置に対応する画素に対する対称性が保たれた遮光部分の検出は可能になる。

しかし、受光量増加という面では、目的は達成できない。それは、図１７の赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１に相当する中心部分の単位投光部がない分、全体の受光量は低下する。再帰反射特性における観測角の面で、この単位投光部を受光部４０の両側に配置する構成は、光量増加効果は低い。これは、センサユニット２００１における受発光間距離が大きくなることによる光量低下である。この発光間距離が大きくなることによる光量低下について、更に説明を加える。今、水平方向にその受光部４０を挟んで両側に単位投光部を配置する構成の場合の観測角に関わる受光部４０と単位投光部間との距離をＤとする。上記の様に、この距離Ｄは、図１７における距離ｄと比べ大きな距離となる。従って、その分、観測角が大きくなり、受光量が大きく低下する。

一方、本発明の構成は、投光部３０を受光部４０から座標入力有効領域３００に対して垂直方向に離して近接配置する構成であり、受光部４０の光軸上の真上に中心の単位投光部を配置することを基本とする。この垂直方向の受発光間の距離を前述の通りＬとすると、この距離Ｌは、集光レンズ、及び、投光レンズの光学特性上、比較的小さな値となる。従って、まず、この垂直方向に受光部を重ねた構成では、上記水平方向にその受光部４０を挟んで両側に単位投光部を配置する構成に比べて観測角を小さくすることができる。実質的な距離は、例えば、この距離Ｌを５ｍｍとすることは、十分可能である。ちなみに、この場合の受発光間の観測角は、装置の座標入力可能範囲４０インチサイズで約０．１４°、同６０インチサイズで０．０９°以下となり、光量低下はほとんど問題とならない。

一方、単位投光部を受光部４０の両側に配置する構成の場合、水平方向の受発光間の距離Ｄは構造上の制限により大きくなる。例えば、受光部４０の光軸から両側に１５ｍｍであるとすると、例えば、装置の座標入力可能範囲４０インチサイズで約０．４２°、同６０インチサイズで約０．２８°となる。この受発光間距離と観測角の差は、受光量としては、同４０インチサイズで、約１．７〜１．８倍、同６０インチサイズで約１．４〜１．５倍（範囲があるのは、入射角により特性が異なることによる）となる。従って、トータルの光量としては、以下のように見積もれる。ここでは、簡単のために、本発明の単位投光部の間隔ｄと距離Ｄを１５ｍｍでほぼ等しいとすると、本発明の両側の単位投光部による各受光量は、ほぼ、単位投光部を受光部の両側に配置する構成の光量を同じとして、以下の様に見積もれる。

４０インチサイズの場合
本発明の構成の光量
＝中心単位投光部＋両側の単位投光部×２＝１．７＋１×２＝３．７
単位投光部を受光部の両側に配置する構成の光量
＝１×２＝２
６０インチサイズの場合
本発明の構成の光量
＝中心単位投光部＋両側の単位投光部×２＝１．４＋１×２＝３．４
単位投光部を受光部の両側に配置する構成の光量
＝１×２＝２
以上は、ある再帰反射材の特性によるもので、再帰反射材が異なれば、実際の値は異なる。しかし、中央の単位投光部を受光部から座標入力領域に対し垂直方向に離して近接配置し、その左右に座標入力有効領域面平行に受光部の光軸に対し線対称となるように左右等距離離して配置する構成の光量増加効果は大きい。上記で、単位光源を受光部の両側に配置する構成の場合の水平方向の受発光間の距離Ｄを１５ｍｍとしているが、実際にはラインＣＣＤ等の仕様、光学系の実装上制限等で更に大きな値となる可能性もあり、本発明の構成における優位性はより顕著になる。

以上説明したように、実施形態１によれば、指示位置の中心画素に対する対称性が保たれる遮光部分の内、最も光量の大きい部分を複数の閾値を用いて検出し、検出した閾値とその部分とが交差する立ち上がり部と立ち下がり部を検出する。そして、その立ち上がり部と立ち下がり部の中点を中心画素として、指示位置を計算する。これにより、大型化した場合にもＳ／Ｎに優れて、誤差のない、精度の高い座標検出を行うことができる。
＜実施形態２＞
実施形態２では、ステップＳ１８１４の処理の応用例について説明する。尚、実施形態２では、実施形態１との共通部分の説明については省略する。実施形態１においては、受光光量分布の遮光部分の立ち下がり部と立ち上がり部の形状変化に着目して、正確な指示位置を検出できる閾値Ｖｎの範囲を検出する構成である。これに対して、実施形態２では、直接、立ち下がり部と立ち上がり部と閾値の交点との間の中点の変化に着目して正確な指示位置を検出できる閾値Ｖｎの範囲を検出する。具体的には、図２０に示すフローチャートとなる。

毎回の検出ルーチンにおいて、スタートして、ステップＳ１８１４１〜ステップＳ１８１４４の処理を行う。ここまでは、実施形態１と同様である。次に、ステップＳ１８１４４１で、ｎ＝１であるか否かを判定する。ｎ＝１の場合（ステップＳ１８１４４１でＹＥＳ）、ステップＳ１８１４７に進み、ｎを１インクリメントし、ステップＳ１８１４２に戻る。

その後、ｎ＝２となると、ステップＳ１８１４３において、閾値Ｖ２に対し、図１７の遮光部分Ｃの立ち下がり部と立ち上がり部の交点画素Ｌ２、Ｒ２（図中、丸印）を計算し、更に、その交点間の中点から中心画素Ｓ２を計算する。次に、ステップＳ１８１４４で、ｎ＝２の場合の中心画素Ｓ２をメモリ８２に格納する。次に、ステップＳ１８１４４１で、ｎ＝２の場合（ステップＳ１８５５１でＮＯ）、ステップＳ１８１４５１に進む。ここで、
Δｍｎ＝｜Ｓｎ − Ｓｎ−１｜ （１８）
を計算する。つまり、この場合
Δｍ２＝｜Ｓ２ − Ｓ１｜ （１９）
を計算する。

そして、ステップＳ１８１４６１において、
Δｍｎ＜Δｆ （２０）
か真であるか否かを判定する。Δｆの値は、予めメモリ８２において、以下の値に設定される。

図１７（Ｂ）において、閾値Ｖ１とＶ２における、中心画素Ｓ１とＳ２は、いずれも図１７（Ａ）の光路Ｌ１Ｑ、Ｌ１Ｒの指示具９１１のエッジを正確に反映した立ち上がり部、立ち下がり部に基づいて計算された値であり、ほぼ同じ値である。従って、Δｍ２は極めて小さな値となる。しかし、中心画素Ｓ１はＳ２より低い閾値Ｖ１で検出された値なので、中心画素Ｓ２よりノイズの影響を受けている可能性がある。従って、そのようなノイズの影響によるＳｎの変動値を考慮し、Δｍ２＝｜Ｓ２ − Ｓ１｜より大きな値に、ステップＳ１８１４６１におけるΔｆ（所定の差分値）を設定する。

同様に、図１７（Ｂ）において、閾値Ｖ２とＶ３における、中心画素Ｓ２とＳ３は、いずれも図１７（Ａ）の光路Ｌ１Ｑ、Ｌ１Ｒの指示具９１１のエッジを正確に反映した立ち上がり部、立ち下がり部に基づいて計算された値であり、ほぼ同じ値である。従って、Δｍ３は極めて小さな値となる。しかし、中心画素Ｓ２はＳ３より低い閾値Ｖ２で検出された値なので、中心画素Ｓ３よりノイズの影響を受けている可能性がある。従って、そのようなノイズの影響によるＳｎの変動値を考慮し、Δｍ３＝｜Ｓ３ − Ｓ２｜より大きな値に、ステップＳ１８１４６１のΔｆを設定する。

図１７（Ｂ）において、閾値Ｖ３における中心画素Ｓ３は、図１７（Ａ）の光路Ｌ１Ｑ、Ｌ１Ｒの指示具９１１のエッジを正確に反映した立ち上がり部、立ち下がり部に基づいて計算された値である。これに対し、図１７（Ｂ）において、閾値Ｖ４における、中心画素Ｓ４は、図１７（Ａ）の光路Ｌ１Ｓ、Ｌ１Ｕの指示具９１１のエッジを正確に反映していない立ち上がり部、立ち下がり部に基づいて計算された値である。この値は、指示位置に対応した画素Ｏに対してズレた値となる。従って、Δｍ４＝｜Ｓ４ − Ｓ３｜はΔｍ２、Δｍ３より大きな値となる。つまり、
Δｍ２、Δｍ３＜Δｆ＜Δｍ４ （２１）
となるようにΔｆは予め設定する。

以上のΔｆにより、ｎ＝２の場合、Δｍ２＜Δｆとなり（ステップＳ１８１４６１でＹＥＳ）、ステップＳ１８１４７に進む。ここで、ステップＳ１８１４７で、ｎを１インクリメントし、ステップＳ１８１４２に戻る。

そして、ｎ＝２、３の場合においては、Δｍｎ＜Δｆが真であるので、このステップＳ１８１４２からステップＳ１８１４６１が繰り返されることになる。

一方、ｎ＝４の場合、Δｍ４＞Δｆとなり（ステップＳ１８１４６１でＮＯ）、ステップＳ１８１４８に進む。

この一連の処理におけるｎ＝２〜４における閾値Ｖ２〜Ｖ４、及び、この処理においては出てこない閾値Ｖ５とΔｆとの関係を図２１に示す。ｎ＝４における閾値Ｖ４と立ち上がり部と立ち下がり部の交点画素Ｌ４とＲ４間の中点である中心画素Ｓ４が誤差を含み、ｎ＝３における閾値Ｖ３に対する中心画素Ｓ３は正しい指示位置である。しかも、閾値Ｖ１、Ｖ２より光量レベルが高いところの交点画素であるのでＳ／Ｎが大きい。従って、ステップＳ１８１４８で、ｎ＝４に対するｎ−１であるｎ＝３の中心画素Ｓ３をメモリ８２から引き出し、検出点（指示位置に対応する画素）として採用する。これで、この複数の閾値による指示位置に対応する画素の検出のサブルーチン処理は終了する。

実施形態２は、実施形態１の場合と同様に、単位投光部を基準となる中央の単位投光部の左右に座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０の光軸に対して線対称となるように左右等距離ｄ離して配置する構成である。そして、実施形態２の上述のサブルーチン処理によっても、正確な指示位置の検出が可能となる。

以上説明したように、実施形態２によれば、中心画素の変化に基づいて、その正確な指示位置の中でも最も光量の大きい光量分布の領域での検出が可能となるので、Ｓ／Ｎが大きく、ノイズに強い検出が可能となる。また、同等のＳ／Ｎを保つ場合、単位投光部の増加による光量増加が可能となり、装置の大型化が可能となる。
＜実施形態３＞
実施形態１や２では、受光部４０として、１つの受光デバイスに対し１つの受光用結像レンズを配置する構成を前提としている。しかし、１つの受光デバイスに対し２つの受光用結像レンズを配置する複眼構成の受光部４０（第１の受光部及び第２の受光部）に関しても対応できるのが、本発明の効果の一つである。１つの受光デバイスに対し２つの受光用結像レンズを配置する受光部４０の構成自体に関しては、特許文献５と重複するので、ここでは詳細な説明を省略するが、この構成を本発明の投光部の構成に適応する構成を図２２（Ａ）〜（Ｃ）に示す。

尚、図２２（Ａ）は、センサユニット２００１Ｌ及び２００１Ｒの組み立て状態における正面図で、同図における矢印は、単位投光部４組で構成される投光部３０による光が単位投光部毎に座標入力有効領域３００の面内方向に扇状に分布している様子を示している。また、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）を側面から見た図であり、同様に座標入力有効領域３００の面に略平行に、上下方向に制限された光束として投光され、主に再帰反射部４００に対して光が投光されている様子を示している。更に、図２２（Ｃ）は、投光部３０と受光部４０の配置構成の断面図を示している。

まず、集光レンズ４２−１（図２２（Ｃ））に対して、これと座標入力面に垂直方向から見て同一光軸上に配置された単位投光部である赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１を基準として考える。図１７の場合と同様に、基準となる単位投光部の横に左右等距離ｄ離して、座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０、つまり、集光レンズ４２−１の光軸に対して線対称となるように両側に単位投光部が配置される（図２２（Ａ））。ここでの単位投光部は、赤外ＬＥＤ３１−２と投光レンズ３２−２、及び、赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３である。ここまでは、実施形態１の図２、図３、及び図１７の構成と同様となる。

次に、複眼のもう一方の受光光学系である集光レンズ４２−２（図２２（Ｃ））を基準とすると、集光レンズ４２−２に対して、座標入力面に垂直方向から見で同一光軸上に配置された単位投光部である赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３を基準として考える。基準となる単位投光部の横に左右等距離ｄ離して、座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０、つまり、集光レンズ４２−２の光軸に対して線対称となるように両側に単位投光部が配置される。この場合、配置される単位投光部は、赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１、及び、赤外ＬＥＤ３１−４と投光レンズ３２−４である。

ここで、単位投光部である赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１、及び、赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３は、それぞれが、集光レンズ４２−１、集光レンズ４２−２の基準となる投光単位である。しかも、それと同時に、それぞれが隣接する基準となる投光単位の近接投光部という重複した機能を有する構成となる。結果として、単位投光部である赤外ＬＥＤ３１−１〜４と投光レンズ３２−１〜４は、所定の距離ｄで等間隔に配置された構成となる。しかも、各単位投光部は、図に矢印示すような投光範囲であるとすると、互いに投光光線がケラレることなく、９０°の本来の投光視野を確保することができる。その際の各単位投光部の駆動タイミングチャートの例を図２３に示す。

実施形態１の図７の場合と同様に、９１、９２、９３がラインＣＣＤ４１制御用の制御信号であり、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。図７においては、左右のセンサユニットに関して説明しているが、ここでは個別に、センサユニット２００１Ｌに関するタイミングチャートを説明する。センサユニット２００１Ｒに関しても同様である。まず、前半のタイミングとして、センサユニット２００１Ｌ中のラインＣＣＤ４１の読出先頭側で、センサユニット２００１Ｌ中の一方の受光部４０による検出を行うために、Ｓｈ信号９１に対して、ＬＥＤＬ信号９４が赤外ＬＥＤ３１に供給される。このＬＥＤＬ信号９４の供給先は、図に示すように、赤外ＬＥＤ３１−１、３１−２、３１−３の赤外ＬＥＤ３１である。次に、ＩＣＧＬ信号９２によって、ラインＣＣＤ４１の信号が読み出されるが、このときは、集光レンズ４２−１に関わるラインＣＣＤ４１の先頭側の受光範囲の光量分布信号としての画素データが読み出される。

次に、同じ、ラインＣＣＤ４１に対して、後半のタイミングとして、Ｓｈ信号９１が与えられ、センサユニット２００１Ｌ中の他方の受光部４０により検出を行うために、ＬＥＤＬ信号９４が赤外ＬＥＤ３１に供給される。このタイミングでのＬＥＤＬ信号９４の供給先は、図に示すように、赤外ＬＥＤ３１−１、３１−３、３１−４の赤外ＬＥＤ３１である。この出力は、先に検出した先頭部分の光量分布信号と重ならない領域に、集光レンズ４２−２に関わる受光された信号が出力される。

駆動タイミングは、次のような特徴的を有する。４つの単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１〜４、投光レンズ３２−１〜４）の内、内側の２個の単位投光部（赤外ＬＥＤ３１−１と投光レンズ３２−１、赤外ＬＥＤ３１−３と投光レンズ３２−３）は、前半と後半のいずれの駆動タイミングにも同期して投光する。これは、複眼用其々の受光系に対して独立した６個の単位投光部を設ける場合に比べて、部品点数を少なくし、小型化、コストダウンをすることができる。

別のタイミングで、もう一方のセンサユニット２００１Ｒを同様に駆動することで、ラインＣＣＤ４１の検出信号が各々のセンサから読み出され、実施形態３では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。この４つの検出信号の処理に関しては特許文献５に記載の通りであるので省略するが、この本発明の投光部増加に関わる実施形態３により、より受光量を増加することによるＳ／Ｎの増加、あるいは、大型化を実現した上での複数の指示入力の検出が可能となる。

もちろん、この実施形態３の複眼構成における単位投光部を複数配置する構成は、受光部４０を挟んで両側に単位投光部を配置する構成では実現できない特徴的な構成である。＜実施形態４＞
実施形態１乃至３においては、単位投光部として、赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）３１及び投光レンズ３２より成る構成を示しているが、投光レンズ３２を省いて、赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）３１のみで構成してもよい。その場合には、赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）３１自体の投光範囲特性を考慮して、単位投光部間の距離、配置を決定する。この構成によれば、実施形態１の図１７で説明する単位投光部間距離ｄを大幅に小さくすることができる。従って、受光部４０を挟んで両側に単位投光部を配置する構成の場合の観測角に関わる受光部４０と単位投光部間との距離をＤとの関係で、ｄ＜Ｄとなり、より本発明の光量増加の効果が際立つことになる。

以上の実施形態においては、本発明の単位投光部を基準となる中央の単位投光部の左右に座標入力有効領域３００の面に平行方向に受光部４０の光軸に対して線対称となるように左右等距離ｄ離して一つずつ単位投光部を配置する構成としている。しかしながら、本発明の構成は、これに限定されるものではなく、更に両側に複数の単位投光部を配置してもよい。

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

Claims (5)

1. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた複数の投光手段と、
   前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
   前記受光手段と前記複数の投光手段の駆動を制御する制御手段と、
   前記指示具で前記座標入力有効領域を指示した際に、前記受光手段より得られる光量分布に基づいて前記座標入力有効領域の前記指示位置を計算する計算手段と、
   複数の閾値を記憶する記憶手段とを有し、
   前記座標入力有効領域に対して垂直方向について、前記複数の投光手段は、前記受光手段から所定距離離して配置され、
   前記座標入力有効領域に対して水平方向について、前記複数の投光手段の内、基準となる投光手段は、その投光位置が前記受光手段の光軸と一致した位置に配置され、残りの複数の投光手段は、前記受光手段の光軸に対して線対称となる位置に配置され、
   前記制御手段は、
   前記光量分布が前記複数の閾値のそれぞれを横切る点に対応する遮光部分のそれぞれの立ち上がり部と立ち下がり部とが、両者の中心位置に対して対称性が保たれるか否かを判定する判定手段を有し、
   前記受光手段の駆動タイミングに同期して前記複数の投光手段を駆動させ、
   前記計算手段は、前記対称性が保たれると前記判定手段で判定された閾値のうちの最も大きな閾値を前記光量分布が横切る点に対応する前記遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部の中心位置に基づいて、前記指示位置を計算する
   ことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記判定手段は、前記光量分布に対して前記閾値で横切る点に前記遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部それぞれに対応する画素の前後の所定数画素による微分値に基づいて、前記対称性が保たれるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた受光手段と、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた複数の投光手段と、
   前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
   前記受光手段と前記複数の投光手段の駆動を制御する制御手段と、
   前記指示具で前記座標入力有効領域を指示した際に、前記受光手段より得られる光量分布に基づいて前記座標入力有効領域の前記指示位置を計算する計算手段とを有し、
   前記座標入力有効領域に対して垂直方向について、前記複数の投光手段は、前記受光手段から所定距離離して配置され、
   前記座標入力有効領域に対して水平方向について、前記複数の投光手段の内、基準となる投光手段は、その投光位置が前記受光手段の光軸と一致した位置に配置され、残りの複数の投光手段は、前記受光手段の光軸に対して線対称となる位置に配置され、
   前記制御手段は、
   変更可能な閾値と前記光量分布が比較された場合に、前記光量分布に対して変更前の閾値で横切る点に対応する遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部の中心位置と、前記光量分布に対して変更後の閾値で横切る点に対応する遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部の中心位置と、の差分値が所定の差分値を超えるか判定する判定手段を有し、
   前記受光手段の駆動タイミングに同期して前記複数の投光手段を駆動させ、
   前記計算手段は、前記光量分布に対して前記判定手段が前記所定の差分値を超えると判定したときの前記変更前の閾値で横切る点に対応する前記遮光部分の立ち上がり部と立ち下がり部との間の中心位置に基づいて、前記指示位置を計算する
   ことを特徴とする座標入力装置。
4. 座標入力有効領域に対する指示具による指示位置を計算する座標入力装置であって、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた第１及び第２の受光手段と、
   前記座標入力有効領域の角部に設けられた複数の投光手段と、
   前記座標入力有効領域の周辺部に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
   前記第１及び第２の受光手段と前記複数の投光手段の駆動を制御する制御手段と、
   前記指示具で前記座標入力有効領域を指示した際に、前記第１及び第２の受光手段より得られる光量分布に基づいて前記座標入力有効領域の前記指示位置を計算する計算手段とを有し、
   前記座標入力有効領域に対して垂直方向について、前記複数の投光手段は、前記第１及び第２の受光手段から所定距離離して配置され、
   前記座標入力有効領域に対して水平方向について、前記複数の投光手段は、前記第１及び第２の受光手段のそれぞれの光軸と投光位置が一致する位置、及び、前記第１及び第２の受光手段のそれぞれの光軸に対して線対称となる位置に配置され、
   前記制御手段は、前記第１及び第２の受光手段のそれぞれの光軸に対して線対称となる位置に配置される複数の投光手段を、対応する受光手段の駆動タイミングに同期して駆動させ、
   前記計算手段は、前記受光手段より得られる前記光量分布を閾値と比較することにより検出した遮光部分の中心位置が前記閾値を変更することにより所定の値以上の変化をしないように設定した閾値により検出した遮光部分の中心位置に基づいて、前記指示位置を計算することを特徴とする座標入力装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の投光手段の内の一部の投光手段を、前記第１及び第２の受光手段のいずれの駆動タイミングにも同期して駆動させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。

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