JP4891179B2 - 座標入力装置、座標入力方法 - Google Patents

Description

本発明は、座標入力領域上の指示位置を検出する為の技術に関するものである。

座標入力面上を指示具（例えば、専用入力ペン、指等）で指示することで座標を入力し、これにより、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座標入力装置が存在する。

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

座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、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は、例えば、特許文献１に開示されているものがある。

特許文献１には次のような構成が開示されている。座標入力領域の外側には再帰性反射シートを設け、座標入力領域の角端部には、光を照明する照明部と光を受光する受光部とを設ける。そして、座標入力領域内で指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度とを検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定する。

また、特許文献２や特許文献３等には、再帰反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分（遮光部分）の座標を検出する座標入力装置が開示されている。

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

ここで、特許文献１乃至３のような、遮光位置を検出して座標を算出する方式を、以下、遮光方式と称する。

ところで、上記のような座標入力装置では、座標入力面上を指示する場合に、指やペン等の指示具以外の体の一部部分が触れることによって、操作者が指示しようとする位置とは異なる位置で座標が検出されてしまうことがある。これにより、誤動作が発生するという問題が発生する。

この問題に対して、特許文献４には、掌または肘が座標入力面に触れてしまった場合には、その検出位置を無効とする技術が開示されている。具体的には、指示物の遮断範囲を計測し、指示物の大きさを算出することによって、指示物の種類を判定し、所定の指示物ではない物体による指示の座標の場合には、その座標を出力しない制御を行うことによって、誤検出を防止している。

また、特許文献５には、指示された影の像を異なる２箇所から撮影する為の２つの撮像ユニットを用いて座標を算出する構成が開示されている。係る構成では、各撮像ユニットは、撮像素子とレンズ、１つの光源とから構成されており、光源は撮像素子の上側となる水平方向左右の一方側近傍に設けられており、影の像の上側端部の座標を利用して指示物の座標を算出する。このような構成により、検出面上部の検出ユニットに近い側の端部のみ検出するため、その下側に位置する掌等の影の影響を受けない構成を実現している。

また更に、このような遮光方式の座標入力装置においては、複数の操作者が同時に入力することを許容するため、複数の座標を検出可能な座標入力装置が考案されている。

複数の座標を同時に入力するために、特許文献６〜特許文献８では、一つの受光センサで複数の遮光部分の角度を検出し、各センサの角度の組み合わせから数点の入力座標候補を算出する。そして、その入力座標候補から、実際に入力した座標を判別する。

例えば、２点入力の場合には、入力座標候補として最大４点の座標を算出し、この４点のうち、実際に入力した座標２点を判定し、出力する。つまり、この判定では、複数の入力座標候補の中から、実際の入力座標（実像）と虚偽の入力座標（虚像）を選別し、最終的な入力座標を判定する。この判定を、ここでは「虚実判定」と呼ぶことにする。

この虚実判定の具体的な方法として、特許文献６や特許文献７には次のような構成が開示されている。即ち、従来の座標入力領域の一辺の両端に、座標入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて設置される第１及び第２センサを設ける。更にこの他に、座標入力領域内で指示された座標を第１及び第２センサから精度良く算出する為に、十分な距離を隔てて第１及び第２センサの間の位置に設置される第３センサを設ける。そして、この第３センサにおける第１及び第２センサの角度情報とは異なる角度情報に基づいて、第１及び第２センサで検出された複数の角度情報に対し、この虚実判定を行う技術が開示されている。
米国特許第４５０７５５７号公報 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特開２００４−１９９７１４号公報 特開２００５−１０７６０７号公報 特開２００２−０５５７７０号公報 特開２００３−３０３０４６号公報 特許登録第２８９６１８３号

しかしながら、従来の遮光方式では、操作者が意図しない掌、袖、肘等の入力を、必ずしも誤検出として判定することができるとは限らない。

例えば、遮光検出領域を通過する掌、袖、肘の影は、定常状態となれば、指示物（指やペンを想定）の影に対して大きいといえる場合も多い。しかし、掌、袖、肘の影が遮光領域に入るときや遮光領域から出るときのような過渡状態の場合には、遮光にともない形成される影は小さくなることもあり、必ずしも指示物に対して大きいとはいえなくなる。すなわち、誤入力とすべき影の幅が指示物と同じであったり小さくなる場合には、誤検出として判定できない。特許文献４は、この問題を解決していない。

また、複数の座標候補の中で、真の入力が誤入力となる入力に対して必ずしも上側に位置するとは限らない。この現象について、図２８を用いて説明する。

図２８（ａ）は、座標入力領域２８００において、真の入力座標位置２８４と誤入力座標位置２８２が、座標入力領域２８００内で縦方向に並んで位置している場合を示した図である。ここで、２８１、２８３は共に、実際には指示された位置ではないが、座標候補として計算される虚像である。この場合は、真の入力座標位置２８４が、誤入力座標位置２８２よりも座標入力領域２８００内で上側にあるので、従来方式でも、誤入力座標位置２８２を誤入力と判定することができる。

図２８（ｂ）は、座標入力領域２８００において、真の入力座標位置２８５と誤入力座標位置２８７が、座標入力領域２８００内で横方向に並んで位置している場合を示した図である。ここで、２８６、２８８は共に、実際には指示された位置ではないが、座標候補として計算される虚像である。この場合は、真の入力座標位置２８５が、誤入力座標位置２８７よりも下側にあるので、従来方式では、誤入力座標位置２８７を誤入力と判定することができない。

このように、座標候補となる４候補のうち、真の入力座標位置が座標入力領域内で略水平方向の座標の組となる場合に、誤検出とすべき座標の位置が上側となる場合がある。特許文献５では、常に上側の座標を真の入力座標位置として選択するため、この問題を解決していない。

一方で、特許文献６〜特許文献８で開示されている、複数の座標を検出可能な構成を用いて、指示物と掌、袖、肘などの誤検出となる入力を含めた複数の座標を算出し、複数の座標候補から上部の座標を指示物として選択する構成も考えられる。

ただし、この場合であっても、先に説明したように、複数の座標候補から真の入力と誤入力からなる実像の組を選択する虚実判定は行えるものの、選択した座標候補の実像の組の中でどちらが真の入力であるのかを判定することはできない。

本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、袖等の操作者が意図しない誤入力によって指示した座標の検出と出力を抑制する為の技術を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の座標入力装置は以下の構成を備える。

即ち、複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置であって、
前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段が複数であると判断した場合には、前記複数のセンサ手段のうち、前記指示具を操作する操作者の利き腕を示す利き腕情報に対応する１つのセンサ手段による検出結果に基づいて、前記計算手段が計算した複数の座標位置のうち１つを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した座標位置を示すデータを出力する出力手段と
を備えることを特徴とする。

本発明の構成によれば、袖等の操作者が意図しない誤入力によって指示した座標の検出と出力を抑制することができる。

以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
＜本実施形態に係る座標入力装置の概略構成について＞
図１は、本実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。

同図において、１Ｌ、１Ｒは、投光部３０及び検出部４０（図５参照）を有するセンサユニット（センサ）であり、両者は互いに予め定められた距離だけ離間して設置されている。１０Ｌ、１０Ｒはそれぞれ、センサユニット１Ｌ、１Ｒによる投光範囲（投光角度）を示しており、それぞれは略９０°である。センサユニット１Ｌ、１Ｒは、様々な制御処理、演算処理を行う制御演算ユニット２に接続されており、制御演算ユニット２から送出される制御信号に基づいて動作すると共に、検出した反射光の光量分布を示す信号を制御演算ユニット２に送出する。

３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒから投光された光を反射させる為の再帰性反射部材であり、センサユニット１Ｌ、１Ｒからの入射光を、到来方向に反射させる再帰反射面を有する。より詳しくは、センサユニット１Ｌ、１Ｒから略９０°の投光範囲に投光された光を、それぞれ、センサユニット１Ｌ、１Ｒに向けて再帰的に反射する。再帰性反射部材３は、図１に示す如く、座標入力領域４の周辺部に設けられている。

図２は、再帰性反射部材３による反射の例を示す図である。図２では、センサユニット１Ｒからの入射光を、その到来方向であるセンサユニット１Ｒに向けて反射させている。

センサユニット１Ｌ、１Ｒに向けて反射された光は、センサユニット１Ｌ、１Ｒが有する集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成された検出機構によって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に送出される。

座標入力領域４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ており、インタラクティブな入力装置として利用可能となっている。

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

制御演算ユニット２は、センサユニット１Ｌ、１Ｒが検出する光量変化から、指示具によって入力指示された部分の遮光範囲を検出し、その遮光範囲内での検出点を特定して、センサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれに対する指示具の角度を算出する。そして、算出された角度及びセンサユニット１Ｌ、１Ｒ間の距離等から、座標入力領域４上の指示具の指示位置を算出し、座標入力装置に接続されているコンピュータ等の外部端末に、ＵＳＢ等のインタフェースを経由して指示位置を出力する。

このように、指などによって画面上に線を描画したり、アイコンに対する操作を行うなど、コンピュータへの操作が可能になる。

以降では、図１に示した各部位ついてより詳細に説明する。

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

図３は、センサユニット１Ｌ、１Ｒが有する投光部３０の構成例を示す図である。

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

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

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

図４は、センサユニット１Ｌ、１Ｒが有する検出部４０の構成例を示す図である。図４では、検出部４０を座標入力領域４の入力面に対して垂直方向から見た場合を示している。

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

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

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

図５は、センサユニット１Ｌ、１Ｒの構成例を示す図である。

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

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

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

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

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

尚、各三角柱の角度は、再帰性反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチは、センサユニット１Ｌ、１Ｒ内のラインＣＣＤ４１の検出分解能以下に設定することが望ましい。

＜制御演算ユニット２について＞
センサユニット１Ｌ、１Ｒと制御演算ユニット２の間では主に、検出部４０内のラインＣＣＤ４１用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号及び投光部３０の赤外ＬＥＤ３１の駆動信号がやり取りされている。

ここで、制御演算ユニット２の詳細構成について、図８を用いて説明する。

図８は、制御演算ユニット２のハードウェア構成例を示すブロック図である。

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

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

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

＜光量分布検出について＞
図９は、本実施形態に係る制御信号のタイミングチャートである。

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

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

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

ここで、センサユニット１Ｌ、１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力領域４への指示具による入力がない場合には、それぞれのセンサユニット１Ｌ、１Ｒからの出力として、図１０のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰性反射部材３の特性や投光部３０の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。

図１０においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。

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

これに対し、座標入力領域４への指示具による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ、１Ｒからの出力として、図１１のような光量分布が得られる。

この光量分布のＣ部分では、指示具によって再帰性反射部材３からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。

そして、本実施形態では、指示具による入力がない場合の図１０の光量分布と、指示具による入力がある場合の図１１の光量分布との変化に基づいて、センサユニット１Ｌ、１Ｒに対する指示具の角度を算出する。

具体的には、図１０の光量分布を初期状態として予めメモリ８２に記憶しておく。そして、センサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図１１のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と初期状態の光量分布との差分によって検出する。そして、光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示具の入力点としてその入力角度を決定する演算を行う。

＜角度計算について＞
センサユニット１Ｌ、１Ｒに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。

上述したように、センサユニット１Ｌ、１Ｒが検出する光量分布は、経時変化等の要因で一定ではないため、その初期状態の光量分布は、例えば、システムの起動時毎にメモリ８２に記憶することが望ましい。これにより、例えば、再帰性反射部材３の再帰反射面がほこりなどで汚れていて完全に光を反射できないような場合を除いて、常に、座標入力装置の最新の初期状態の光量分布をメモリ８２に管理することが可能になる。

以下、センサユニット１Ｌ、１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。

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

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

次に、投光部３０からの投光を行っている状態で、検出部４０の出力である光量分布をＡ／Ｄ変換して、この値をＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］としてメモリ８２に記憶する。この値は、例えば、図１０の実線で示されるデータとなる。

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

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

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

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

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

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

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

図１２において、１２１は再帰性反射部材３の再帰反射面とする。ここで、Ａ領域が汚れなどにより、その反射率が低下していたとすると、このときのＲｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］の画素データ分布（光量分布）は、図１３（ａ）のように、Ａ領域に対応する部分の反射光量が少なくなる。この状態で、図１２のように、指示具１２００が挿入され、ほぼ再帰性反射面１２１の上半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図１３（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、（１）式を適用すると、その画素データ分布は、図１４（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。

この画素データに対して、閾値Ｖｔｈａを適用すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合がある。もちろん、閾値Ｖｔｈａの値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。

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

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

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

尚、図１４（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、画素毎に異なるデータレベルを示している。

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

図１５は、式（２）を画素データに適用した場合の検出結果の詳細を示す図である。

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

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

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

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

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

後述する実際の座標算出処理では、角度そのものよりもその角度における正接（ｔａｎｇｅｎｔ）の値を求めるほうが都合がよい。ここで、画素番号からｔａｎθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。

ここで、画素番号とｔａｎθとの関係について、図１６を用いて説明する。

図１６は、画素番号とｔａｎθ値との対応関係を示す図である。

図１６に基づいて、画素番号からｔａｎθを求めるための近似式を定義し、その近似式（変換式）を用いて画素番号からｔａｎθへの変換を行うことが可能となる。

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

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

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

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

＜座標計算方法について＞
次に、画素番号から変換された角度データ（ｔａｎθ）から、指示具の座標位置を算出する。

ここで、座標入力領域４上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ、１Ｒとの位置関係について、図１７を用いて説明する。

図１７は、座標入力領域４上に定義する座標と、センサユニット１Ｌ、１Ｒとの位置関係を示す図である。

図１７では、座標入力領域４の座標入力範囲の上辺左右に、それぞれセンサユニット１Ｌ、１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤＬＲで示されている。

座標入力領域４の中央が原点位置であり、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ、１Ｒそれぞれの角度０の交点である。そしてこの交点Ｐ０のｙ座標値はＰ０Ｙである。

それぞれの角度をθ_Ｌ、θ_Ｒとして、それぞれｔａｎθ_Ｌ、ｔａｎθ_Ｒを上記（７）式を用いて算出する。

このとき点Ｐ（ｘ，ｙ）座標は、以下の色（８）、（９）に基づいて算出される。

ｘ＝ＤＬＲ×（ｔａｎθ_Ｌ＋ｔａｎθ_Ｒ）／（１＋（ｔａｎθ_Ｌ×ｔａｎθ_Ｒ）） （８）
ｙ＝−ＤＬＲ×（ｔａｎθ_Ｒ−ｔａｎθ_Ｌ−（２×ｔａｎθ_Ｌ×ｔａｎθ_Ｒ））／（１＋（ｔａｎθ_Ｌ×ｔａｎθ_Ｒ））＋Ｐ０Ｙ （９）
＜制御フローの説明＞
図１８は、本実施形態に係る座標入力装置が行う、指示具の座標位置を求める処理（座標入力方法）のフローチャートである。なお同図のフローチャートに従った処理全体の制御は全て、ＣＰＵ８３が行う。

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

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

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

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

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

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

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

ステップＳ１１０では、座標入力サンプリング状態で、ラインＣＣＤ４１の通常読込動作を実行し、画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）を取り込む。

ステップＳ１１１では、第２リファレンスデータ（Ｒｅｆ＿ｄａｔａ［Ｎ］）と画素データ画素データ（Ｎｏｒｍ＿ｄａｔａ［Ｎ］）との差分値を計算する。ステップＳ１１２で、その差分値に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。

入力がない場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ステップＳ１１０に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、ステップＳ１１３に進む。

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

ステップＳ１１３では、式（２）により、画素データの変化の比を計算する。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１３で計算した比に対して閾値で立ち上がり部、立下り部を決定し、式（４）〜（６）を用いて、遮光範囲の中心点を示す中心画素番号を求める。

ステップＳ１１５では、決定された中心画素番号から式（７）よりＴａｎθを計算する。

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

次にステップＳ１１７では、ステップＳ１１６で求めた入力座標が１つである場合にはこの１つの入力座標を出力対象として選択し、ステップＳ１１６で求めた入力座標が複数個である場合には、このうち１つを出力対象として選択する。

センサユニット１Ｌ、１Ｒのそれぞれで遮光範囲が複数箇所検出された場合、上述の説明によれば、入力座標は複数個求まることになる。そこで、本実施形態では、以下説明する様々な所与の条件に基づいて、出力対象としての入力座標を選択する。ステップＳ１１７におけるこのような選択処理についての詳細な説明は後述する。

次に、ステップＳ１１８では、指示具による入力がタッチダウン入力であるか否かを判定する。例えば、指示具による入力機能として、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させる近接入力状態と、マウスの左ボタンを押下したタッチダウン状態を設定している場合に、その指示具による入力状態がどちらの状態であるかを判定する。この２種類の入力状態は、例えば、ステップＳ１１３で算出した画素データの変化の比の最大値が、所定値（例えば、０．５）以上である場合にはタッチダウン状態とし、所定値未満である場合には近接入力状態と判定する。あるいは、専用の指示具などを用いる場合には、画素データではなく、他の手段をもちいてもよい。例えば、指示具先端にスイッチなどを設け、その状態を、電波や光などを用いて送受信し、タッチダウンなどの判定を行ってもよい。

このような判定方法に基づいて、ステップＳ１１８で、指示具による入力がタッチダウン入力である場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、ステップＳ１１９に進み、タッチダウン入力であることを示すダウンフラグをセットする。一方、指示具による入力がタッチダウン入力でない場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、ステップＳ１２０に進み、ダウンフラグを解除する。

ステップＳ１２１では、ダウンフラグの状態と、算出した入力座標値を外部端末へ出力する。そして、外部端末では、受信した入力座標値とダウンフラグの状態に基づいて、例えば、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更を行う。

尚、ステップＳ１２１の処理が終了したら、ステップＳ１１０に戻り、以降、電源ＯＦＦとなるまで、上記の処理を繰り返す。

＜ステップＳ１１７における座標選択処理について＞
次に、上記ステップＳ１１７における処理について説明する。上述したように、検出される入力座標が１つである場合には、従来通り、この１つの入力座標を外部に送出すればよい。しかし、操作者が指示動作とともに意図せずに掌や袖などを座標入力領域４の面に当接させた場合、検出される入力座標の数は２以上となってしまう。そこで、このような場合に鑑み、本実施形態では、操作者が意図して入力指示した座標位置を出力対象として選択し、掌や袖等、操作者が意図せず指示した座標位置を出力候補から除外する処理を、ステップＳ１１７にて行う。

以下では、操作者が意図した入力指示による入力を「真入力」と呼称し、意図せず掌や袖などで入力したものを「誤入力」と呼称する。そして以下では、真入力と誤入力がそれぞれ１つずつ行われた場合における、本実施形態に係る座標入力装置の動作について説明する。

図１９は、センサユニット１Ｌ、１Ｒからの出力として得られる光量分布の一例を示す図である。図１９に示した光量分布では、真入力および誤入力によって再帰性反射部材３からの反射光が遮られているため、遮光範囲Ｃ１及びＣ２が検出される。

図２０は、センサユニット１Ｌ、１Ｒのそれぞれが、複数の遮光範囲を検出する場合における座標入力領域４の一例を示す図である。

図２０では、座標入力領域４内に、遮光するオブジェクトとしてオブジェクト２０００、２００１が存在している。従って、センサユニット１Ｌは、直線Ｂ１１と直線Ｂ１２とで挟まれた領域、直線Ｂ１３と直線Ｂ１４とで挟まれた領域、を遮光範囲として検出する。同様に、センサユニット１Ｒは、直線Ａ１１と直線Ａ１２とで挟まれた領域、直線Ａ１３と直線Ａ１４とで挟まれた領域、を遮光範囲として検出する。

このようにしてそれぞれのセンサユニット１Ｌ、１Ｒが遮光範囲を検出すると、上述の処理によれば、入力座標として、Ａで示す座標位置、Ｂで示す座標位置、Ｐ２１で示す座標位置、Ｐ２２で示す座標位置、の４つの座標位置が求められることになる。

ここで、オブジェクト２０００が指示具、オブジェクト２００１が指示具以外（指示具を操作する操作者の肘や腕の着衣等）とすると、Ａで示す座標位置が真入力による座標位置となり、Ｂ、Ｐ２１、Ｐ２２が示す座標位置が誤入力による座標位置となる。なおＰ２１およびＰ２２で示す座標位置は、虚像として算出される座標位置である。

本実施形態では、これらの４つの座標位置が求められた場合には、Ａで示す座標位置を選択するように、演算制御回路８３によって座標入力装置を制御することを目的とする。そして係る制御処理は、図１８で示したステップＳ１１７において実行される。

ここで、このような選択処理が必要となるような環境について説明する。

プレゼンテーション等で、画像表示面（表示装置と一体型）を操作者が指示具を用いて指し示す状況を想定する。係る状況では、操作者は、自身の動作によって画像表示面を覆い隠すようなことが極力無いように気を付けて画像表示面を指し示す動作を行う。このとき、操作者の指示具以外に、操作者の肘や腕の着衣が画像表示面に接近するような動作となることが多い。袖等が画像表示面に触れると、触れた位置が誤入力座標位置として検出されてしまう。

ところで、画像表示面上を指し示す動作は、操作者が画像表示面に対向して行うか、画像表示面の横から腕を伸ばして指示動作を行うか、が主である。従って、指示具を下に向けて指示動作を行うことは、まず考えにくい。

また、操作者の利き腕が右利きの場合、画像表示面の右側に立って指示動作を行うことになるが、画像表示面に対して利き腕が水平になり袖などが接しやすい状態となる。しかし、左側に立った場合には、肘を曲げた状態となるため、袖などの入力が生じにくい。

この状態について図２２を用いて説明する。

図２２は、画像表示面に対する、操作者の立ち位置と、指示動作との関連について説明する図である。

操作者が右利きである場合、操作者はＰＡで示す立ち位置（画像表示面としての座標入力領域４に対して右側）に立って操作することになるが、誤入力が生じやすい。しかし、ＰＢで示す立ち位置（画像表示面としての座標入力領域４に対して左側）に立って操作する場合には、誤入力が生じにくいということである。

従って、画像表示面に対して右側に立っている場合に誤入力が生じやすいということを考慮すると、次のような条件を設定する。即ち、２２ａ〜２２ｄで示す４つの座標位置が求められた場合に、センサユニット１Ｒからみて最も浅い角度（最も小さい角度）となるＡ１１で示す角度情報で計算される座標位置（１以上の座標位置）が真入力であるという条件を設定する。係る条件によれば、座標位置２２ａ、２２ｄが真入力の候補と成りうる。

係る点について図２１を用いて説明する。図２１は、真入力としての座標位置の周辺領域を説明する図である。図２１において、２１１は、真入力としての座標位置を示す。ここで、座標位置２１１を求めるために用いたセンサユニット１Ｌ、１Ｒによる角度情報２１０１，２１０２により、座標位置２１１の周辺は４つの領域２１９０〜２１９３に分割することができる。

座標位置２１１が真入力によるものであれば、座標位置２１１には指示具が位置することになり、通常では、領域２１９０，２１９１内に袖等の誤入力はあり得ない。即ち、誤入力は、領域２１９２，２１９３の何れかの領域内に成されることになる。このことから、図２２に示した４つの座標位置２２ａ〜２２ｄのうち、座標位置２２ａ、２２ｄが、候補として選択されることになる。

そして更に、この２つの座標位置のうち真入力としての座標位置を選択する処理としては、座標値と遮光範囲から計算される絶対幅を計算することによってなされる。

より詳しくは、次の通りである。

上記の例で、座標位置２２ａ、２２ｄは必ず、真入力と虚像の組合せとなる。２つの座標位置２２ａ、２２ｄのうち１つを真入力として選択するには、この例の場合、センサユニット１Ｒの角度情報を用いて座標値と遮光範囲から計算される絶対幅を計算することによってなされる。センサユニット１Ｒの角度情報を用いる理由を図２０を用いて説明する。

いま仮にセンサユニット１Ｌで得られる角度情報を用いることにすると、誤入力の遮光範囲である直線Ｂ１１と直線Ｂ１２で挟まれた領域、また真入力の遮光範囲である直線Ｂ１３と直線Ｂ１４で挟まれた領域を絶対幅の計算に用いることになる。すなわち、誤入力の遮光幅によっては、虚像の絶対幅が真入力の絶対幅と近い値として計算されてしまう可能性があり、真入力の選択判定ができない。一方で、センサユニット１Ｒでは、既に直線Ａ１１と直線Ａ１２とが選択されているので、この遮光範囲に関してのみ選択処理を行えば、誤入力であるオブジェクト２００１の遮光範囲に影響されずに絶対幅の計算が可能となる。そして、２つの座標位置２２ａ、２２ｄの遮光範囲から計算される絶対幅と指示具による遮光範囲として予め設定した幅とを比較することによって真入力である座標位置を選択することができる。これにより、誤入力の遮光範囲に影響されず、真入力としての座標位置を選択することができる。

なお、操作者の利き腕が左の場合には同様に、センサユニット１Ｌからみて最も浅い角度（最も小さい角度）となるＢ１１で示す角度情報で計算される座標位置（１以上の座標位置）が真入力であるという条件を設定する。係る条件によれば、座標位置２２ｄ、２２ｃが真入力の候補と成りうる。そして、この２つの座標位置のうち真入力としての座標位置の選択を、座標値と遮光範囲から計算される絶対幅を計算することによって行う。

図２３は、上記ステップＳ１１７における、真入力としての座標位置の選択処理のフローチャートである。

先ず、ステップＳ２０２では、上記ステップＳ１１６で求めた入力座標（座標位置）が、１つであるのか複数であるのかを判断する。係る判断の結果、１つである場合には処理をステップＳ２０７に進める。ステップＳ２０７では、この１つの座標位置を真入力としての座標位置として決定する。この場合、上記ステップＳ１２１では、この１つの座標位置（入力座標値）を出力対象とする。

一方、ステップＳ２０２における判断の結果、複数である場合には処理をステップＳ２０３に進める。

ステップＳ２０３では、メモリ８２に予め登録されている利き腕情報を読み出し、操作者の利き腕が右であるのか左であるのかを判断する。ここで、利き腕情報とは、操作者の利き腕を示す情報であり、予めメモリ８２に登録されているものである。利き腕情報は、操作者毎にメモリ８２に登録しておいても良く、その場合、操作者は座標入力装置を使用する最初の段階で、自身に応じた識別情報を指定すればよい。自身に応じた識別情報を指定する方法については特に限定するものではない。

そして、利き腕情報を参照した結果、係る利き腕情報が右利きを示すものである場合には処理をステップＳ２０４に進め、左利きを示すものである場合には処理をステップＳ２０５に進める。

ステップＳ２０４では先ず、センサユニット１Ｌ、１Ｒのうち、センサユニット１Ｒを選択する（第１の選択）。そして、複数個求めた座標位置のうち、センサユニット１Ｒによる光量分布を用いて図２２に例示した如く２つの座標位置を選択する（第２の選択）。即ち、センサユニット１Ｒによる光量分布から求められる様々な角度情報のうち、センサユニット１Ｒからみて最も浅い角度（最も小さい角度）となる角度情報で計算される座標位置を選択する。

一方、ステップＳ２０５では先ず、センサユニット１Ｌ、１Ｒのうち、センサユニット１Ｌを選択する（第１の選択）。そして、選択したセンサユニット１Ｌによる光量分布を用いて、複数個求めた座標位置のうち、図２２に例示した如く、２つの座標位置を選択する（第２の選択）。即ち、センサユニット１Ｌによる光量分布から求められる様々な角度情報のうち、センサユニット１Ｌからみて最も浅い角度（最も小さい角度）となる角度情報で計算される座標位置を選択する。

次に、ステップＳ２０４からステップＳ２０６に処理を進めた場合、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で選択したセンサユニット１Ｒにおいて検出される遮光範囲に対して、ステップＳ２０４で選択した座標位置に基づいて絶対幅を求める。次に、ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で求めた絶対幅と、指示具による遮光範囲として予め設定した幅（この幅を示すデータは予めメモリ８２に登録されている）との大小比較を行う。これにより、ステップＳ２０４で選択した２つの座標位置のうち１つを、真入力による座標位置として選択する（第３の選択）。

一方、ステップＳ２０５からステップＳ２０６に処理を進めた場合、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５で選択したセンサユニット１Ｌにおいて検出される遮光範囲に対して、ステップＳ２０５で選択した座標位置に基づいて絶対幅を求める。次に、ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で求めた絶対幅と、指示具による遮光範囲として予め設定した幅（この幅を示すデータは予めメモリ８２に登録されている）との大小比較を行う。これにより、ステップＳ２０５で選択した２つの座標位置のうち１つを、真入力による座標位置として選択する（第３の選択）。

以上の説明により、本実施形態によれば、操作者の利き腕に応じて、複数の座標位置のうち、真入力としての座標位置を選択することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、上記ステップＳ１１７で行われる選択処理の、他の例について示す。本実施形態に係る選択処理では、複数の座標位置が得られた場合、複数の座標位置を２つの座標位置から成るセット毎に分割し、それぞれのセット毎に、セット内の２つの座標位置間の距離を算出する。そして、セット毎に算出した距離と、予め測定した指示具の操作者の前腕の長さと、の大小比較を行うことで、１つのセットを選択する（セット選択）。そして、選択したセット内の２つの座標位置のうち、座標入力領域４においてより上方に位置する座標位置を選択する（座標位置選択）。

以下に、本実施形態に係る座標位置の選択処理について、より詳細に説明する。

真入力と誤入力の２点が座標入力領域４に対して入力された場合、４点の座標位置が求められることは、第１の実施形態で説明したとおりである。

図２４は、４点の座標位置が求まった場合の、座標入力領域４の一例を示す図である。図２４に示す如く、４点の座標位置２４１〜２４４が求まった場合、真入力の座標位置と誤入力の座標位置のセットは、座標位置２４２と座標位置２４４のセット、座標位置２４１と座標位置２４３のセットの何れかとなる。そして、真入力の座標位置と誤入力の座標位置から成るセットではないセットは、虚像のセットとなる。即ち、最右端の座標位置と最左端の座標位置のセット、最上端の座標位置と最下端の座標位置のセット、の何れかは虚像のセットと成る。

一方で、第１の実施形態で説明したように、誤入力は、指示具を持つ腕が座標入力領域４に近接するために生じることから、掌や袖が存在する手と肘までの距離の間に誤入力となる座標位置がある可能性が高い。

従って、セット毎に、セット中の２つの座標位置の間の距離を算出し、算出した距離が、手と肘の間の距離ＤＰ（前端の長さ）以下となるようなセットは、真入力と誤入力のセットであることになる。そして、係るセット中の２つの座標位置のうちより上方の座標位置を、真入力による座標位置として選択する。

すなわち、２つの座標位置が、真入力と手と肘との間で生じる誤入力によるものだとすると、この２つの座標位置の間の距離は、ＤＰ以下ということがいえる。従って、座標位置間の距離がＤＰより大きいセットは、虚像の座標の組であるということができる。図２４において、Ｌ１＞ＤＰとすると、真入力と誤入力からなるセットは、座標位置２４２と座標位置２４４のセットということになる。

また、真入力としての座標位置に対して、誤入力としての座標位置が存在し得ない領域について説明する。図２１において、座標位置２１１が真入力によるものであれば、誤入力は、領域２１９１〜２１９３の何れかの領域内に成されることになる。

そして更に、この２つの座標位置のうち真入力による座標位置として、より上方の座標位置を選択する。

本実施形態に係るステップＳ１１７における処理について、同処理のフローチャートを示す図２５を用いて、以下説明する。

ステップＳ３０２では、ステップＳ１１６で求めた入力座標が１つであるか複数であるのかを判断する。係る判断の結果、１つである場合には処理をステップＳ３１０に進める。

ステップＳ３１０では、この１つの入力座標を選択し、上記ステップＳ１１８にリターンする。

一方、ステップＳ３０２における判断の結果、複数である場合には処理をステップＳ３０３に進める。

ステップＳ３０３では、複数の入力座標を２つの入力座標から成るセット毎に分割し、それぞれのセット毎に、セット内の２つの入力座標間の距離を算出する。なお、ここでは、４点の入力座標が検出されたものとするので、セットは２つとなる。そして、それぞれのセットは、最右端の入力座標と最左端の入力座標のセット、最上端の入力座標と最下端の入力座標のセット、となる。ここで、最右端の入力座標と最左端の入力座標との間の距離をＬ１、最上端の入力座標と最下端の入力座標との間の距離をＬ２とする。

そして、Ｌ１、Ｌ２のそれぞれとＤＰとの大小比較を行い、ＤＰ以下となる距離のセットを、真入力と誤入力のセットであると判断する。しかし、上述の通り、一方のセットが虚像のセットであれば、他方のセットは真入力と誤入力のセットである。従って、一方のセットにおける距離、例えばＬ１だけを大小比較に用いても良い。即ち、Ｌ１＞ＤＰであれば、最右端の入力座標と最左端の入力座標のセットは虚像のセットと判断することができるので、最上端の入力座標と最下端の入力座標のセットを真入力と誤入力のセットと判断することができる。図２５のフローチャートは、このように、全てのセットにおける距離を用いるのではなく、１つのセットにおける距離のみを用いて、真入力と誤入力のセットを特定する。

次に、ステップＳ３０４では、メモリ８２に予め登録しておいた、前腕の長さＤＰを示すデータを読み出す。

次に、ステップＳ３０５では、Ｌ１＞ＤＰであるのか否かを判断する。係る判断の結果、Ｌ１＞ＤＰであれば処理をステップＳ３０６に進め、Ｌ１≦ＤＰであれば処理をステップＳ３０８に進める。

ステップＳ３０６では、最上端の入力座標と最下端の入力座標とのセットを選択する。そしてステップＳ３０７では、係るセットにおいて、より上方の入力座標を、真入力による入力座標として選択する。そして、上記ステップＳ１１８にリターンする。

一方、ステップＳ３０８では、最左端の入力座標と最右端の入力座標とのセットを選択する。そしてステップＳ３０９では、係るセットにおいて、より上方の入力座標を、真入力による入力座標として選択する。そして、上記ステップＳ１１８にリターンする。

［第３の実施形態］
本実施形態では、上記ステップＳ１１７で行われる選択処理の、他の例について示す。本実施形態に係る選択処理では、指示具を操作する操作者の位置を取得する。そして、複数の座標位置が得られた場合、センサユニット１Ｌ、１Ｒのうち、操作者の位置に基づいて決まるセンサユニットによる光量分布に基づいて、複数の座標位置のうち１つを選択する。

以下に、本実施形態に係る選択処理の詳細について説明する。

図２６は、座標入力領域４と、操作者との位置関係を示す図である。図２６において２８１〜２８３はそれぞれ、操作者ＰＡの位置を測定する為の装置であり、焦電センサや超音波センサ、赤外線センサ等から構成されている。そして、赤外線の検出や音波の反射を用いて、検出領域に人間が存在するかどうかを判定する。

図２６に示した例では、装置２８３による検出領域Ａ内に操作者ＰＡが位置しているので、装置２８３により、操作者ＰＡの位置が測定される。各装置２８１〜２８３によって検出された位置は、座標入力装置に入力され、メモリ８２上にデータとして格納される。ここで、検出する「位置」は、座標入力領域４のｘ座標値に対応するものであり、操作者ＰＡが座標入力領域４の最右端に位置する場合には、装置２８３により、座標入力領域４の最右端の座標値が測定されることになる。

座標入力装置のＣＰＵ８３は、装置２８１〜２８３の何れかにより検出された位置と、センサユニット１Ｌ、１Ｒにより座標入力領域４内で検出した座標位置との位置関係（ｘ座標値の大小関係）を求める。そして、求めた位置関係から、操作者ＰＡが、座標入力領域４において右、左のどちらから、座標入力領域４上を指し示しているのかを判断する。図２６の例では、操作者ＰＡは、センサユニット１Ｌ、１Ｒで検出した各座標位置を、座標入力領域４の右側から指し示していることが、ＣＰＵ８３によって求まる。

従って、この場合、センサユニット１Ｒによる光量分布を用いて、第１の実施形態と同様にして、真入力としての座標位置を選択する。尚、操作者ＰＡが、センサユニット１Ｌ、１Ｒで検出した各座標位置を座標入力領域４の左側から指し示していることがＣＰＵ８３により求まった場合、センサユニット１Ｌによる光量分布を用いて、第１の実施形態と同様にして真入力の座標位置を選択する。

本実施形態に係るステップＳ１１７における処理について、同処理のフローチャートを示す図２７を用いて、以下説明する。

先ず、ステップＳ４０２では、上記ステップＳ１１６で求めた入力座標（座標位置）が、１つであるのか複数であるのかを判断する。係る判断の結果、１つである場合には処理をステップＳ４１１に進める。ステップＳ４１１では、この１つの座標位置を真入力としての座標位置として決定する。この場合、上記ステップＳ１２１では、この１つの座標位置（入力座標値）を出力対象とする。

一方、ステップＳ４０２における判断の結果、複数である場合には処理をステップＳ４０３に進める。

ステップＳ４０３では、上記装置２８１〜２８３による操作者の位置の検出結果を待機し、検出されれば、その検出結果（操作者が座標入力領域４におけるｘ軸上のどこに位置しているのか）をメモリ８２に取得する。

ステップＳ４０４では、ステップＳ４０３で取得した位置ｆが、最右端の座標位置ｇより右側（ｆ＞ｇ）であるのか（パターン１）、もしくは最左端の座標位置ｈより左側（ｆ＜ｈ）であるのか（パターン２）を、位置関係として求める。

そしてステップＳ４０５では、パターン１が満たされているのかを判断する。係る判断の結果、満たされている場合には処理をステップＳ４０６に進め、満たされていない場合には処理をステップＳ４０７に進める。

ステップＳ４０７では、パターン２が満たされているのかを判断する。係る判断の結果、満たされている場合には処理をステップＳ４０８に進め、満たされていない場合には処理をステップＳ４０９に進める。

ステップＳ４０９では、座標位置の出力を行わないなどのエラー処理を行う。エラー処理の内容については特に限定するものではない。

なお、ステップＳ４０６，Ｓ４０８，Ｓ４１０は、上記ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２０６に対応するものであり、それぞれのステップ間の関係も同じであるので、その説明は省略する。

このように、本実施形態では、利き腕情報を用いる代わりに、操作者が座標入力領域４の右側、左側のどちらから座標入力領域４を指し示しているのかを検出する。これにより、後は第１の実施形態と同様に、一方側のセンサユニットによる光量分布を用いて、真入力としての座標位置を選択することができる。

なお、上記各実施形態は、適宜組み合わせて用いても良い。

このように、上記各実施形態は何れも、袖等の操作者の意図しない誤入力による座標の出力を抑制することができる。

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

尚、本発明は、次のような形態であっても達成しうる。即ち、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（上述したフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータがこの供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

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

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

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

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

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

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

さらに、以下の処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。即ち、記録媒体から読み出されたプログラムを、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む。そしてその後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の第１の実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。 再帰性反射部材３による反射の例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒが有する投光部３０の構成例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒが有する検出部４０の構成例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒの構成例を示す図である。 再帰性反射部材３による反射特性を説明する図である。 再帰性反射部材３の構成例を示す図である。 制御演算ユニット２のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御信号のタイミングチャートである。 センサユニット１Ｌ、１Ｒによる光量分布の一例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒによる光量分布の一例を示す図である。 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である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒによる画素分布の一例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒによる画素分布の一例を示す図である。 式（２）を画素データに適用した場合の検出結果の詳細を示す図である。 画素番号とｔａｎθ値との対応関係を示す図である。 座標入力領域４上に定義する座標と、センサユニット１Ｌ、１Ｒとの位置関係を示す図である。 本実施形態に係る座標入力装置が行う、指示具の座標位置を求める処理（座標入力方法）のフローチャートである。 センサユニット１Ｌ、１Ｒからの出力として得られる光量分布の一例を示す図である。 センサユニット１Ｌ、１Ｒのそれぞれが、複数の遮光範囲を検出する場合における座標入力領域４の一例を示す図である。 真入力としての座標位置の周辺領域を説明する図である。 画像表示面に対する、操作者の立ち位置と、指示動作との関連について説明する図である。 ステップＳ１１７における、真入力としての座標位置の選択処理のフローチャートである。 ４点の座標位置が求まった場合の、座標入力領域４の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るステップＳ１１７における処理のフローチャートである。 座標入力領域４と、操作者との位置関係を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るステップＳ１１７における処理のフローチャートである。 （ａ）は、座標入力領域２８００において、真の入力座標位置２８４と誤入力座標位置２８２が、座標入力領域２８００内で縦方向に並んで位置している場合を示した図である。（ｂ）は、座標入力領域２８００において、真の入力座標位置２８５と誤入力座標位置２８７が、座標入力領域２８００内で横方向に並んで位置している場合を示した図である。

Claims (8)

1. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置であって、
   前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段が複数であると判断した場合には、前記複数のセンサ手段のうち、前記指示具を操作する操作者の利き腕を示す利き腕情報に対応する１つのセンサ手段による検出結果に基づいて、前記計算手段が計算した複数の座標位置のうち１つを選択する選択手段と、
   前記選択手段が選択した座標位置を示すデータを出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする座標入力装置。
2. 更に、
   前記座標入力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を有し、
   前記複数のセンサ手段は、前記座標入力領域に投光すると共に、前記反射手段により反射された反射光を受光し、
   前記計算手段は、前記複数のセンサ手段から得られる光量分布に基づいて、前記座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記選択手段は、
   前記利き腕情報が左利きを示す場合には、前記座標入力領域の左側に位置するセンサ手段を選択し、前記利き腕情報が右利きを示す場合には、前記座標入力領域の右側に位置するセンサ手段を選択する第１の選択手段と、
   前記第１の選択手段が選択したセンサ手段の光量分布から求められる複数の座標位置のうち、該センサ手段から見た角度が最も小さい１以上の座標位置を選択する第２の選択手段と、
   前記１以上の座標位置のそれぞれについて、前記第１の選択手段が選択したセンサ手段の光量分布から得られる該座標位置における遮光範囲の幅と、前記指示具による遮光範囲として予め設定した幅とを比較することで、前記１以上の座標位置のうち１つを選択する第３の選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
4. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置であって、
   前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段が複数であると判断した場合には、複数の座標位置を２つの座標位置から成るセット毎に分割し、セット毎に、該セット内の２つの座標位置間の距離を算出する算出手段と、
   セット毎に算出した距離のうち、予め測定した前記指示具の操作者の腕の長さよりも小さい距離に対応するセットを選択するセット選択手段と、
   前記セット選択手段が選択したセット内の２つの座標位置のうち、前記座標入力領域においてより上方に位置する座標位置を選択する座標位置選択手段と、
   前記座標位置選択手段が選択した座標位置を示すデータを出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする座標入力装置。
5. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置であって、
   前記指示具を操作する操作者の位置を取得する取得手段と、
   前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段が複数であると判断した場合には、前記複数のセンサ手段のうち、前記取得手段が取得した位置に対応する１つのセンサ手段による検出結果に基づいて、前記計算手段が計算した複数の座標位置のうち１つを選択する選択手段と、
   前記選択手段が選択した座標位置を示すデータを出力する出力手段と
   を備えることを特徴とする座標入力装置。
6. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置における座標入力方法であって、
   前記座標入力装置の判断手段が、前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断工程と、
   前記座標入力装置の選択手段が、前記判断工程で複数であると判断した場合には、前記複数のセンサ手段のうち、前記指示具を操作する操作者の利き腕を示す利き腕情報に対応する１つのセンサ手段による検出結果に基づいて、前記計算手段が計算した複数の座標位置のうち１つを選択する選択工程と、
   前記座標入力装置の出力手段が、前記選択工程で選択した座標位置を示すデータを出力する出力工程と
   を備えることを特徴とする座標入力方法。
7. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置における座標入力方法であって、
   前記座標入力装置の判断手段が、前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断工程と、
   前記座標入力装置の算出手段が、前記判断工程で複数であると判断した場合には、複数の座標位置を２つの座標位置から成るセット毎に分割し、セット毎に、該セット内の２つの座標位置間の距離を算出する算出工程と、
   前記座標入力装置のセット選択手段が、セット毎に算出した距離のうち、予め測定した前記指示具の操作者の腕の長さよりも小さい距離に対応するセットを選択するセット選択工程と、
   前記座標入力装置の座標位置選択手段が、前記セット選択工程で選択したセット内の２つの座標位置のうち、前記座標入力領域においてより上方に位置する座標位置を選択する座標位置選択工程と、
   前記座標入力装置の出力手段が、前記座標位置選択工程で選択した座標位置を示すデータを出力する出力工程と
   を備えることを特徴とする座標入力方法。
8. 複数のセンサ手段と、前記複数のセンサ手段から得られる検出結果に基づいて、座標入力領域内に位置する指示具の座標位置を求める計算手段とを備える座標入力装置における座標入力方法であって、
   前記座標入力装置の取得手段が、前記指示具を操作する操作者の位置を取得する取得工程と、
   前記座標入力装置の判断手段が、前記計算手段により計算された座標位置が複数であるか否かを判断する判断工程と、
   前記座標入力装置の選択手段が、前記判断工程で複数であると判断した場合には、前記複数のセンサ手段のうち、前記取得工程で取得した位置に対応する１つのセンサ手段による検出結果に基づいて、前記計算手段が計算した複数の座標位置のうち１つを選択する選択工程と、
   前記座標入力装置の出力手段が、前記選択工程で選択した座標位置を示すデータを出力する出力工程と
   を備えることを特徴とする座標入力方法。

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