JP2006099273A - 座標入力装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 座標検出と指示具からの信号を同一の起源によるものであると対応付ける必要がある。
【解決手段】 座標入力面で指示具により指示された位置座標を検知して座標情報を生成する座標入力装置及びその方法であって、指示具からの情報を基に、座標指示に使用された指示具がダウン状態かどうかを判定し、そのダウン状態でその指示具により遮蔽された光信号に基づいて、座標指示がなされたかどうかを判定し、座標指示がなされた判定されると、その指示具により遮蔽された光信号に基づいて、その指示された座標位置を検出する（１７２）。
【選択図】 図１７

Description

本発明は、入力面に指示具や指等で指示された座標情報を入力する座標入力装置及びその方法に関するものである。

従来より、座標入力装置としては各種方式のものが提案され、或は製品化されている。このような座標入力装置はＰＣ等に接続され、その座標入力装置の座標入力面で指示された位置情報をＰＣに入力でき、これに基づいてＰＣの画面上に描画したりＵＩのメニューなどを選択できるため広く用いられている。この座標入力方式としては、抵抗膜を用いたものや、超音波を用いたものなど種種のものがあるが、光を用いたものとして特許文献１に見られるように、座標入力面の外側に再帰性反射シートを設け、投光手段からの光を再帰反射シートで反射し、受光手段により光量分布を検出して、その座標入力面で指示された座標位置を検出する方式がある。この方式では、入力領域内で指示具或は指等で遮光された位置をセンサから見た時の角度を検出し、遮光位置つまり入力位置の座標を決定するものが知られている。更には、特許文献２や特許文献３のように、再帰反射部材を入力領域の周辺に配置し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開示されている。また近年、このような座標入力装置においては特に広い範囲での用途に対応するために同時に複数の座標を入力することが可能な装置が提案されている。これに関連する技術として特許文献４や特許文献５がある。
米国特許第４５０７５５７号 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特開２００１−０８４１０７号公報 特開２００３−１８６６１６号公報

座標入力装置には、指示具から発信される信号（例えば、超音波、赤外線など）をもとに、その指示具で指示された位置の座標を検出するものと、本発明において前提としているような、指示具から発信される信号を用いることなく、その指示具で指示された位置の座標を検出するものがある。前者においては、指示具から発信される信号そのものに各指示具を識別する信号を埋め込むことにより、その指示具を識別することができる。即ち、座標を検出することが可能な条件であれば、必ず指示具の識別も可能である。ところが後者の場合、指示具で指示された位置の座標を検出するのに指示具から信号を発する必要がないというメリットがある反面、指示具の状態及びその識別を表す信号を必要に応じて別途発信しなければならない。このような場合は、特に座標検出と指示具からの信号を同一の起源によるものであると対応付ける必要がある。

また、複数の指示具を使用して同時に座標入力が可能なもので、例えば、仮に「甲」と「乙」２つの入力が同時に行われる場合、「甲」の連続座標指示がいずれの指示具によってなされたものか、及び「乙」の連続座標指示がどの指示具によってなされたものか、また「甲」及び「乙」の連続座標指示が、それぞれ指或は個体識別をしない指示具によるものであるかを判別する必要性がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の特徴は、座標指示に用いられた指示具の状態を識別し、その指示具の状態に応じて、当該指示具により指示された座標位置を検出する座標入力装置及びその方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る座標入力装置は以下のような構成を備える。即ち、
座標入力面で指示された位置座標を検知して座標情報を生成する座標入力装置であって、
少なくとも１つ以上の指示具からの情報を基に、それぞれの指示具の状態を特定する第１の特定手段と、
座標指示により遮蔽された光の状態に基づいて座標指示の状態を特定する第２の特定手段と、
前記第１及び第２の特定手段によって特定された結果に基づいて、前記第２の特定手段によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定手段によって状態を特定されたどの指示具によるものかもしくは、どの指示具にもよらないものかを判定する判定手段とを有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る座標入力方法は以下のような工程を備える。即ち、
座標入力面で指示された位置座標を検知して座標情報を生成する座標入力方法であって、
少なくとも１つ以上の指示具からの情報を基に、それぞれの指示具の状態を特定する第１の特定工程と、
座標指示により遮蔽された光の状態に基づいて座標指示の状態を特定する第２の特定工程と、
前記第１及び第２の特定工程によって特定された結果に基づいて、前記第２の特定工程によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定工程によって状態を特定されたどの指示具によるものかもしくは、どの指示具にもよらないものかを判定する判定工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、座標指示に使用された指示具の状態に基づいて、指示された座標位置と指示具とを対応付けて座標入力を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の実施の形態の基本的な考え方について説明する。

本実施の形態に係る座標入力装置は、指示具から発信される、指示具の状態及び識別情報を含む信号（以下、ペン信号と称す）と、その指示具により指示された位置の座標検出で得られる連続座標とが対応しているか否かを判断し、対応している場合は、その指示具用に予め設定されている属性に従って信号処理を行う。ここで、ペン信号から抽出したペンダウンの状態を、論理「PenDown_by_PenSignal」とし、一方、座標を入力するために指示具により光を遮った場合における光の遮られ方の程度、その挙動を解析することによって判別されるペンダウンの状態を「PenDown_by_Shadow」とする。何れの状態も「０」の場合はペンアップ、「１」の場合はペンダウンを示している。

本実施の形態は、この「PenDown_by_PenSignal」と「PenDown_by_Shadow」との同時性に基づいて、現在入力されている連続座標と、別途受信するペン信号とを対応付ける。これにより、連続座標を、例えばそれが複数ある場合は、それぞれの連続座標ごとに、それを入力している指示具をそれぞれ判別することができ、例えば、予め識別子によって設定されている属性に従って、それぞれの入力毎に異なった扱いをすることもできる。

ここで、指示具の属性に従った扱いとは、例えば、その指示具を用いて軌跡を描く際に、その識別された指示具の属性に応じて、それぞれ対応する色、線の種類で軌跡を描くこと、或は識別された指示具に応じて、入力された座標に異なったスムージング処理をする、或は識別された指示具ごとにメニューボタンの挙動を変える、或は、メニュー操作における機能制限等に違いを設ける等が考えられる。

次に、この同時性の判定方法を説明する。

通常、２つの信号の同時性を評価する場合、オン、オフの繰り返しが複数回行われた上で、その全て、或は大半の状態変化において一致が見られれば、これらの間には同時性があると判断できる。しかしながら本実施の形態のように、その同時性に基づいて、入力した指示具の属性に従ってその挙動を制御する場合、その同時性を判断するのに高速性が要求される。即ち、例えば指示具の属性として、描画する軌跡の色を指定する場合、その指示具によって座標入力がなされ、ペンダウンに至ると直ちにその座標入力とペンとの対応を判別し、そのペンに対して設定された属性に基づいて軌跡を描画しなければならない。もちろん、この判別は高速性を要求されるのみでなく、正確性も要求されることは当然である。

本実施の形態においては、正確性を損なうことなく、かつ高速に同時性を判断するために、主としてペンダウン時の一回の状態変化に基づいて、その同時性を判別することを提案するものである。ここでは、同時性の有無を判別するために、連続座標と特定のペン信号との対応に関する判断要素を以下のように定義する。

識別子で個別に識別されるｉ番目の指示具から送信されるペン信号に基づくペンダウンの論理をPenDown_by_PenSignal[i]（略して、論理Ａ[i]）とし、ｊ番目の連続座標入力において遮光の状態から得られるペンダウンの論理をPenDown_by_Shadow[j]（略して、論理Ｂ[j]）とする。
（1）Ａ[i]が「０」（ペンアップ）から「１」（ペンダウン）に遷移する時間と、Ｂ[j]が「０」（ペンアップ）から「１」（ペンダウン）に遷移する時間の差が所定の期間（Te_max）以内であり、かつ、それに続く、Ａ[i]＝「１」かつＢ[j]＝「１」である期間が所定の期間（Tf_max）に達した場合に、ｉ番目の指示具の発信する信号は、ｊ番目の連続座標入力と同時性があると判断する。
（2）Ｂ[j]が「０」から「１」に遷移し、かつその時点から所定の期間（Te_max）以内にいずれのＡ[i]も「０」から「１」に変化しない場合は、ｊ番目の連続座標入力に同時性のあるペン信号は存在しないと判断し、該ｊ番目の連続座標入力は指ないしペン信号を発しない指示具で入力されたと判断する。
（3）Ａ[i]が「０」から「１」に遷移し、かつその時点から所定の期間（Te_max）の時間以内にいずれのｊに対するＢ[j]も「０」から「１」に遷移しない場合、ｉ番目のペンは本装置における入力以外の用途に使用されていると判断し、全ての連続座標入力に対して不適切と判断する。
（4）Ａ[i]が「０」から「１」に遷移し、かつ、その後いずれのＢ[j]も「０」から「１」に遷移しないままＡ[i]が「１」から「０」に戻った場合、直ちに、ｉ番目のペンは本装置における入力以外の用途に使用されていると判断し、全ての連続座標入力に対して不適切と判断する。
（5）Ｂ[j]が「０」から「１」へ変化した際、同時性の有無に関してすでに判断された後、それに続くＢ[j]＝「１」の期間において、再度何れかのＡ[i]が「１」になった場合は直ちに、ｊ番目の連続座標入力に関してｉ番目のペンは不適切と判断する。
（6）上記（1）が一旦成立しても、その後、Ａ[i]＝「１」でＢ[j]＝「０」の状態、或はＡ[i]＝「０」でＢ[j]＝「１」の状態が所定の期間（Te_max）続いた場合は、上記（1）に遡って、ｉ番目のペン信号はｊ番目の連続座標入力とは同時性が無いと判断し、ｊ番目の連続座標入力において不適切と判断する。
（7）ｊ番目の連続座標入力において、ｉ番目のペンが不適切と判断した場合、当該Ａ[i]＝「１」の期間および、その期間終了後の所定の期間（T_extend）ｉ番目の指示具からの信号の判断はdesableとし、そのdesableの終了以前に、同一のｉ番目のＡ[i]＝「１」が再度発生した場合には、Ａ[i]＝「１」の期間終了後、更に再度前記期間（T_extend）のカウントを再スタートし、以後再度、Ａ[i]＝「１」が発生するたびにこれを繰り返す。

本実施の形態においては、前記連続座標入力ごとに、上記不適切と判断されるリストをメモリに記憶する。この不適切リストでは、例えばｊ番目の不適切リストは、ｉ番目の「PenDown_by_PenSignal」がｊ番目の「PenDown_by_Shadow」との同時性なしと判定されたときｉ番目のペンに対応する識別子が登録され、前記所定の期間（Te_extend）後に抹消される。このｊ番目の不適切リストは、ｉ番目の「PenDown_by_PenSignal」がｊ番目の「PenDown_by_Shadow」と同時性がありと判定する直前に必ず参照され、ｉ番目のペンに対応する識別子がここに登録されている場合、不適切であると判定される。

尚、ｉ番目のペン信号が受信されて（3）（4）のような判定がなされた場合は、全てにｊの番号の連続座標入力に関して、その不適切リストに登録されることは当然である。

以上のような考え方のもとに、本実施の形態では、ペン信号に基づくペンダウン「PenDown by PenSignal」と、座標入力に伴う遮光の状態から判定するペンダウン「PenDown by Shadow」との同時性を判別し、該同時性があると判断した場合には、ペン信号に付随している識別子ごとに、予め設定された属性に従って、その座標入力後の処理が行われる。特に、複数の座標を連続して同時に入力できる座標入力装置の場合には、複数の連続座標ごとに、対応するペンの識別子に対応して予め設定されている属性に基づいて、座標入力後の処理がそれぞれ行われる。

本実施の形態の特徴を最もよく表す図１７を参照して説明する。

図１７は、本実施の形態に係る、入力される連続座標と識別子を付随するペン信号との間の同時性の判定を説明する図である。

１７０で示すように、Ａ[i]が「０」から「１」に遷移し、かつ、その後いずれのＢ[j]も「０」から「１」に遷移しないままＡ[i]が「１」から「０」に戻った場合は、上述の(4)の判定が実行され（１７２）、Ａ[i]が「１」から「０」に遷移した後、所定の期間（T_extend）ｉ番目の指示具からの信号の判断はdesableになる（１７１）。また１７２は、Ａ[i]が「０」（ペンアップ）から「１」（ペンダウン）に遷移する時間と、Ｂ[j]が「０」（ペンアップ）から「１」（ペンダウン）に遷移する時間の差が所定の期間（Te_max）以内であり、かつ、それに続く、Ａ[i]＝「１」かつＢ[j]＝「１」である期間が所定の期間（Tf_max）に達した場合を示し、この場合には、ｉ番目の指示具の発信する信号は、ｊ番目の連続座標入力と同時性があると判断する（上記(1)の判定）。

次に図３０及び図３１を用いて「PenDown_by_Shadow」の決定の仕方を説明する。

第一の方法は、図３０の(1)で示すように、遮光位置における遮光の最大強度Ｓｈmaxが所定の閾値を超えている場合にPenDown_by_Shadow＝「1」とするものである。

第二の方法は、図３０の(2)で示すように、Ｓｈmaxの時間変化（微分値）が所定値以下、即ち、平坦な部分で、かつＳｈmaxの値が所定の閾値を超えている場合にPenDown_by_Shadow＝「1」とするものである。

第三の方法は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、遮光位置の近傍の遮光値Ｓｈを角度方向に積算した値をＳｈ0としたとき、該Ｓｈ0の値の時間変化（微分値）が所定値以下、即ち、図３１の平坦な部分で示される部分で、かつＳｈmaxの値が所定の閾値を超えている場合に、PenDown_by_Shadow＝「1」とするものである。いずれの方法でも、PenDown_by_Shadowを決定することが可能であるがセンサユニット及び再帰反射等の光学特性に応じて、適切な方法を選択することがのぞましい。（Ｓｈmax、Ｓｈ0については図１１で定義される）。

以下、図面を参照して、本実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る座標入力装置を説明する図である。

図において、座標検出用センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒのそれぞれは、座標検出用の投光部及び受光部を有し、互いに所定の距離をおいて設置されている。これら座標検出用センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒのそれぞれは、制御及び演算を行う演算制御ユニット１０２に接続され、この演算制御ユニット１０２から制御信号を受け取ると共に、各センサユニットで検出した信号を演算制御ユニット１０２に送信する。反射ユニット１０３は、入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有し、左右それぞれのセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒから略９０°の範囲で投光された光を、各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒに向けて再帰反射している（図２参照）。こうして反射された光は、座標検出用センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの集光光学系とラインＣＣＤ等によって構成されたラインセンサ等を含む受光部によって一次元的に検出され、その光強度分布が演算制御ユニット１０２に送られる。

入力領域１０４は、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成されることで、インタラクティブな座標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、入力領域１０４に指示具や指などによる入力指示がなされると、各座標検出用センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの投光部から投光された光或は再帰反射された光が遮られ所定の光強度が得られなくなる。この結果、入力指示された位置に対応する光の強度が少ない光強度分布が得られる。従って、演算制御ユニット１０２は、左右のセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒで検出される光強度分布の変化から、入力指示された部分に対応する遮光範囲を検出し、その遮光範囲にある検出点を特定してそれぞれの角度を算出する。こうして算出された角度および、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒ間の距離等から、入力領域１０４上の指示された座標位置を算出し、演算制御ユニット１０２に接続されているＰＣなどに、ＵＳＢなどのインタフェースを経由して、その検出した座標値を出力する。１０５は赤外線検出ユニットで、指示具（ペン）から発信される赤外線を検出し、その指示具の識別情報を認識する。

図２は、センサユニット１０１Ｒからの光が反射ユニット１０３で反射される状態を説明する図である。

以下、各部分ごとに詳しく説明する。

＜座標センサユニットの説明＞
図３及び図４は、本実施の形態に係る座標検出用センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒにおける投光部を説明する図である。

図３は、投光部を上から（入力領域１０４の入力面に対し垂直方向）から見た図で、３０は赤外光を発する赤外ＬＥＤを示し。このＬＥＤ３０から発光された光は投光レンズ３１によって、略９０°の範囲で光を照射する。

図４は、同じ投光部を横（入力面に対し水平方向）からみた図で、この方向では、赤外ＬＥＤ３０からの光は上下方向に制限された光束として投光されており、主に反射ユニット１０３に対して光が照射されるようになっている。

図５は、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの受光部を入力面に対して垂直方向から見た図である。

この受光部は、一次元のライン型ＣＣＤ５０、集光光学系としてのレンズ５１，５２、及び入射光の入射方向を制限する絞り５３、可視光など不要な波長領域の光の入射を防止する赤外透過フィルタ５４を備えている。このライン型ＣＣＤ５０はＣＭＯＳ構造のラインセンサで構成されていても良い。

センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの投光部からの光は反射ユニット１０３によって反射され、赤外フィルタ５４、絞り５３を通過し、集光用レンズ５１，５２によってＣＣＤ５０の受光面に結像される。こうして結像された像は、入力面の略９０°の範囲の光がその入射角に依存したＣＣＤ５０の検出画素上に結像されたものであるため、ＣＣＤ５０から出力される各画素データは角度ごとの光量分布を示している。つまり画素の順番が角度情報を表すことになる。

図６は、入力領域１０４の入力面と水平方向からの見た時、投光部と受光部を重ねて、座標センサユニット１０１Ｌ（１０１Ｒ）としたときの構成例を示す図である。
ここで投光部と受光部との光軸間の距離は、反射ユニット１０３の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。尚、投光部と受光部との上下関係は、この図６に限定されず、図７のように、投光部が上に配置されていても良い。

図７は、本実施の形態に係る座標指示具６０、座標センサユニット１０１Ｌ（１０１Ｒ）、入力領域１０４、反射ユニット１０３、及び後述するペン信号を検知する赤外線検出ユニット１０５の位置関係を説明する図である。

＜演算制御ユニット１０２の説明＞
演算制御ユニット１０２とセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒとの間では、ＣＣＤ５０の制御信号、ＣＣＤ用クロック信号とＣＣＤの出力信号及び座標検知用ＬＥＤ３０の駆動信号等がやり取りされている。

図８は、本発明の実施の形態１に係る演算制御ユニット１０２の機能構成及びセンサユニットとの接続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部（ＣＰＵ）８３から出力され、ＣＣＤ５０のシャッタタイミングや、データの出力制御などを行なっている。ＣＣＤ用のクロックはクロック発生回路８７から各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒに送られるとともに、ＣＣＤ５０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。投光用ＬＥＤ３０の駆動信号は、ＣＰＵ８３からＬＥＤ駆動回路８４Ｌ，８４Ｒを経て、各センサユニットのＬＥＤ３０に供給されている。また各センサユニットのＣＣＤ５０からの画素信号は、演算制御ユニット１０２のＡ／Ｄ変換８ｌＬ，８１Ｒにそれぞれ入力されデジタルデータに変換される。こうして変換されたデジタルデータはメモリ８３ａに記憶され、角度計算に用いられる。こうして計算された角度に基づいて、指示具６０で指示された座標値が求められ、その座標値がＰＣなどにシリアルインタフェース８８などを介して出力される。８６は、後述する時間の計時に用いられるタイマである。不揮発メモリ８２は、ＣＰＵ８３の指示に従って各種データを不揮発に記憶する。

＜光強度分布データの取得＞
まず各センサユニット１０１Ｌ，１０１ＲのＬＥＤ３０を発光させ、ＣＣＤ５０により検出された画素データに基づいて光強度分布データを取得する処理を説明する。

所定の周期ごとに、タイミングシーケンスのスタートパルス「ＣＣＤクリア」が与えられる。これを基準としてＣＣＤ５０の露光期間パルス「CCD_L」、「CCD_R」及び、該露光期間に包含される形でＬＥＤ３０を発光駆動するＬＥＤ駆動パルス「LED_L」，「LED_R」が与えられる。これら「CCD_L」，「CCD_R」により露光した後、その露光によって得られた電荷が各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒから同時に、光強度分布データとしてＣＰＵ８３に転送される、その後、その光強度分布データを基に、まず光強度分布データの中の遮光位置の検出、それに続いて、指示具６０の状態の判定、及びＸＹ座標の計算が行われる。

＜光強度分布から遮光位置の検出＞
次に、ＣＣＤ５０から出力される信号を基に、遮光位置を算出する手順について説明する。左右のセンサユニット１０１Ｌ，１０１ＲのＣＣＤ５０から出力される信号は、遮光による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９に示すような光強度分布が得られる。もちろん、この分布は、投光側のＬＥＤ３０などの指向性、反射ユニット１０３の特性、受光側の指向性、画像表示スクリーン面（入力領域１０４）の反射、反射面の変形、計時変化（反射面の汚れなど）によって、様々に決まるものである。

図９は、座標指示がなされない（光が遮蔽されない）ときの、ＣＣＤ５０の出力信号を説明する図である。

図において、縦軸はＣＣＤ５０の出力電圧を示し、ｂからａの方向が光強度大の方向である。ＣＣＤ５０から出力されたこのようなデータは、逐次Ａ／Ｄ変換されてＣＰＵ８３にデジタルデータとして取り込まれる。

図１０は、指示具６０、或は人の指などで座標指示が行われた際、つまり反射光を遮った場合でのＣＣＤ５０の出力信号を説明する図である。

図中、ｃで示す部分が、反射光が遮られたた影（Shadow）の部分で、そこだけ光強度が小さくなっている。

この遮光位置の検出は、この遮光がある場合と、無い場合との光強度分布の比率（以下、遮光比率と称す）を求めることによって行う。具体的には、図９のように、座標指示が入力の無い（遮光の無い）状態を初期状態として予め記憶しておき、それぞれの１座標入力シーケンスにおいて図１０のような波形変化があるか無いかを、初期状態との差分によって検出し、変化があると判断した場合のみ、その部分を遮光位置ｃと判断して演算を行う。更に、遮光位置を示すデータに対して、補正のための所定の変換を施すことにより、ＣＣＤ５０に入射する光の入射角度を得る。

以下、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの一方のセンサユニットにおける、検知データについて説明するが、他方も同様の処理を行っている。以下説明のために、片側のセンサ（１０１Ｌ）の場合について以下のように定義する。

ＣＣＤ５０の有効画素数をＮとし、画素番号に伴って分布する光量を示す物理量を、要素ｉ(ｉ＝１〜Ｎ)の行列で以下のように表現する。

Blind_data[i]：ＬＥＤ３０が発光しないときに、ＣＣＤ５０で得られる暗時ノイズ分布
Ref_data_abs[i]：ＬＥＤ３０が発光し、かつ遮光無し（指示具６０や指等による位置の指示入力無し）のときに、ＣＣＤ５０で得られる光の強度分布
CCD_data_abs[i]：ＬＥＤ３０が発光し、かつ遮光あり（指示具６０や指等による位置の指示入力あり）のときにＣＣＤ５０で得られる光の強度分布
また、Ref_data_abs[i]、CCD_data_abs[i]からBlind_data[i]を差し引いたものを下記のように定義する。

Ref_data[i]＝Ref_data_abs[i]−Blind_data[i] ...式（１）
CCD_data[i]＝CCD_data_abs[i]−Blind_data[i] ...式（２）
また相対強度分布を、Ref_data[i]に対するCCD_data[i]の比率として、下記のように定義する。

Norm_data[i]＝CCD_data[i]／Ref_data[i] ...式（３）
電源投入時、座標入力指示が無い状態で、まずＬＥＤ３０を発光させることなくＣＣＤ５０の出力をＡ／Ｄ変換し、これをBas_data[i]として、メモリ８３ａに記憶する。これは、ＣＣＤ５０の感度のばらつき等を評価するデータとなり、図９及び図１０のｂのレベル付近のデータ（破線）となる。

次にＬＥＤ３０を発光させた状態での光量分布を記憶する。これは図９の実線で表されたデータであり、これをRef_data_abs[N]とする。ここで、ＣＣＤ５０の感度むらやばらつきを補正するために、上述の式（１）を計算する。

これで基本的な初期設定が終了し、通常のサンプリングループが開始される。この通常のサンプリングでは、まずCCD_data_abs[N]を測定する。次に、ＣＣＤ５０の感度むらやばらつきを補正するために、上記式（１）と同様に、式（２）の計算を行う。

次に、純粋に遮光の状態を表現する物理量として下に示すように、規格化光強度：Norm_data[i]として、上記式（３）を計算する。

ここで、遮光の程度を表す遮光比率：Ｓｈ[i]を、以下のように定義する。

Ｓｈ[i]＝１−Norm_data[i] 又は
Ｓｈ[i]＝１００（％）−Norm_data[i] ...式（４）
図１１（Ａ）は、センサユニット１０１ＬのＣＣＤ５０から出力される信号例を示し、図１１（Ｂ）は、センサユニット１０１ＲのＣＣＤ５０から出力される信号例を示している。この図１１において、Ｎpv_Lは、センサユニット１０１Ｌが反射光を検出する角度に対応しており、Ｎpv_Rは、センサユニット１０１Ｒが反射光を検出する角度に対応している。

以上のように、絶対光強度分布から、照明なしの場合の強度分布を差し引くことにより、ＣＣＤ５０の感度むらやばらつき等の影響を回避することができる。また、遮光無しの場合の光強度分布を基準として、遮光ありの場合の強度分布を規格化して計算することにより、ＬＥＤ３０の輝度分布の変動、反射ユニット等の光学系の変動に影響されることなく、正確な座標値を計算できる。

＜相対強度分布から遮光位置を計算する手段＞
次に、相対強度分布Norm_data[i]から図１１に示すように、Norm_data[i]の谷の部分の例えば中心部分の位置を求める。この中心部分の求め方は、例えばNorm_data[i]が閾値電圧Ｖthをよぎる２点の中点を中心部分の位置（中央位置）とする。以下、これをＮpvとする。このＮpvは次元としては、ＣＣＤ５０からの画素データの番号と同一の次元ではあるが、ＣＣＤ５０における画素間を直線補完などしているので実数値となる。

次にこのように、得られた中央位置から、実際の座標値を計算するために、この中央位置を角度情報に変換する。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。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。実測により所定のデータを求め、このデータに対して近似式を作り、その近似式を用いて画素番号からtanθへの変換を行う。この変換式は、例えば高次の多項式を用いると精度を確保できるが、その次数などは、ＣＰＵ８３の計算能力および要求精度等を鑑みて決定すればよい。

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

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

同様なことを各々のセンサに対して行えば、それぞれのセンサから見た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。

＜遮光位置から座標を求める方法＞
得られた角度データから座標を算出する。

図１２は、画面上の座標と、センサから見た角度を説明する図である。

入力領域１０４の下辺左右にそれぞれのセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒが取り付けられており、その間の距離はＤsで示されている。画面中央が原点位置（０，０）であり、Ｐ0はそれぞれのセンサユニットからみた角度０の交点である。いま点Ｐ（x,y）に対する、各センサユニットからみた角度をそれぞれθL，θRとして、それぞれtanθL，tanθRを上記多項式を用いて算出する。

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

＜遮光量からペンアップダウンの状態判別をする＞
本実施の形態においては、図１１のNorm_data[i]における谷の状態（即ち、Ｓｈ[i]のピークの状態を基にペンダウンの判定を行い、ペン信号から得られるペンダウンの情報と比較することにより判別する。ここでＳｈ[i]のピークの最大値をＳｈ_maxとする。本実施の形態においては、Ｓｈ_maxが所定の閾値を超えている期間をペンダウンとする。即ち、このときPenDown_by_shadow＝「１」とする。

尚ここで、ペンダウンの判定における閾値は必ずしも固定ではなく、座標値、指示具の様子等を考慮して適宜変更しても良い。またペンダウンの判定は、必ずしも閾値との大小関係ではなく、例えば、Ｓh_maxの時間方向の勾配が所定の値より小さいかどうかで決定しても良い。或は、図１１（Ｂ）の斜線の部分の面積Ｓｈ0_Rの時間方向の勾配が、所定の値より小さいか否かで決定しても良い。

＜指示具＞
図１３は、本実施の形態に係る指示具６０の形状を説明する図である。

この指示具６０は、先端部にペン先スイッチ６１と、側面部にペンサイドスイッチ６２を具える、ペン先スイッチ６１は、ペンが入力面にタッチダウンすること、即ちペンダウンを検知するものである、ペンサイドスイッチ６２は、それ以外の状態を使用者が入力するものであり、複数具える場合も有る。また指示具６０は、その前方部に複数の発光素子６３を備えており、この発光素子６３は指示具６０の主軸に対して直角な面内方向の全方位、かつ該主軸方向に±３０度から±４０程度の広がりをもって赤外光を照射する。指示具６０はこの赤外光によって、座標入力装置本体との間で通信を行う。ここで、この種のペン信号は必ずしも赤外線を用いる必要はなく、例えば、電磁波、電磁界、超音波、などを用いても良い。以下、この通信にて本体に送信される信号を「ペン信号」と称す。

＜ペン信号＞
図１４（Ａ）は、このペン信号を説明する図である。

本実施の形態では、ペン信号の論理は、所定の周期（５0μｓ）で、所定の周波数（１ＭＨｚ）に変調された赤外線が送信されるか否かで表され、この所定の周期（５０μｓ）が１ビットに対応している。本実施の形態では、図１１（Ｂ）に示すように、SW_data1、SW_data1，ID_bit1〜6からなる合計８ビットの情報が送信される。実際には、これ以外に、スタートビット（＝１）、ストップビット（＝１）、およびエラー検知のための論理反転信号を含めて、合計１８ビットの信号が送信される。このペン信号の時間的な長さはおよそ０．８５ｍｓで、座標サンプリングの周期を１０ｍｓに設定しても、十分短い時間である。ここでID_bit（Ｄ０３〜Ｄ０８）は、ペンを個体識別する識別子として設定され、ペンごとに例えば、向上出荷時に設定されるか、又は、所定の書き込み手段を用いてユーザが書き換える等の扱いがなされるが、頻繁に書き換えられるものではない。

一方、ユーザは、予め、座標入力装置本体ないし該座標入力に対応するコンピュータ（ＰＣ）のアプリケーションソフトウェアに対して、その識別子ごとに何らかの属性を設定することができる。こうして設定された指示具ごとの属性に従って、座標入力装置本体或は該座標入力に対応するコンピュータ上のアプリケーションソフトウェアは、座標入力された信号を処理することができる。

＜ペン信号受信手段＞
次に本体側において、指示具から発信されるペン信号（図１４）を受信するペン信号検出ユニット（赤外線検出ユニット１０５）について説明する。

図１５（Ａ）（Ｂ）は、指示具（ペン）６０から送信される赤外線を検出する赤外線検出ユニット１０５を説明する図である。

この赤外線検出ユニット１０５は、フォトダイオード１５０とペン信号検出回路１５１とを備えている。図１５（Ｂ）は、フォトダイオード１５０の概観斜視図である。

図１６は、本実施の形態に係るペン信号検出回路１５１の構成を示すブロック図である。

フォトダイオード１５０で受光された信号は、増幅回路１６１、１ＭＨｚバンドパスフィルタ１６２、整流回路１６３、平滑化回路１６４、２値化回路１６５、誤り検知回路１６６を経ることによりペン信号として論理復元される。識別子情報分離回路１６７は、ペン信号ごとに識別子を分離して認識し、各識別子ごとにペン信号としてペン信号出力回路１６８からＣＰＵ８３に送られる。識別子切り替え部１６９は、各識別子ごとに順番にペン信号を選択する。尚、この選択には、ＣＰＵ８３からのリクエストで選択する、或は受信した順に選択する等のやり方が有る。

＜ペン信号と座標入力との同時性の判別＞
本実施の形態では、入力手段として、個体ごとに識別することを想定した所定の指示具（ペン）６０を用いる場合に、各個体ごとの識別をリアルタイムで行う。また入力手段として指や任意の棒状の指示具を用いた場合には、個体が識別できないことをリアルタイムで判断することを提案する。このようなペン信号と座標入力との同時性の判別は、本実施の形態の最も特徴的な事項である。

本実施の形態では、指示具から送信される、指示具の状態および識別を表す信号（ペン信号、図１４参照）と、座標検出によって得られる連続する座標とが、対応していると判断できるか否かをまず決定する。

ここで、ペン信号からペンダウンの状態を検出できる場合を「PenDown_by_PenSignal」とし、一方、座標を入力するために、その入力手段として光を遮る場合における、影によって判別される、即ち光の遮られ方の程度、又は、その挙動を解析することによって判別されるペンダウンの状態を、「PenDown_by_Shadow」とする。

本実施の形態では、「PenDown_by_PenSignal」と「PenDown_by_Shadow」との同時性によって、現在入力されている連続座標と、別途受信するペン信号とを対応付けることができる。これにより、連続座標を、例えばそれが複数ある場合は、その連続座標ごとにそれを入力している指示具をそれぞれ判別することができる。これにより例えば、予め識別子によって設定されている属性に従って、それぞれの入力ごとに異なった扱いをすることなども出来る。ここで属性に従った扱いとは、例えば、軌跡を描く際に、識別された指示具ごとにそれぞれの色、線の種類、を変えて軌跡を描くことが考えられる。また識別された指示具ごとに、入力され座標に異なったスムージング処理、或は、メニュー操作における機能制限等に違いを設ける等が考えられる。

次に、同時性の判定方法を説明する。

指示具の属性として描画される軌跡の色を指定する場合、その指示具によって座標入力がなされた後ペンダウンに至ると、直ちにその座標値とペンとの対応を判別し、そのペンに対して設定された属性に基づいて，その座標値に応じた軌跡を描画しなければならない。もちろん、この判別は高速性を要求されるのみでなく、正確性も要求されることは当然である。そこで本実施の形態では、座標検知の正確性を損なうことなく、かつ高速化のために一回の状態変化だけで、同時性を判別することを提案する。

以下本実施の形態における同時性の有無を判別するために、連続座標と特定のペン信号との対応に関する判断要素を以下に挙げる。

ｉ番目の指示具から送信されるペン信号に基づくペンダウンの論理をPenDown_by_PenSignal[i]（略して、論理Ａ[i]）とし、ｊ番目の連続座標入力において遮光の状態から得られるペンダウンの論理をPenDown_by_Shadow[j]（略して、論理Ｂ[j]）で表現する。
（1）Ａ[i]が「０」から「１」に遷移する時間と、Ｂ[j]が「０」から「１」に遷移する時間の差が所定の期間（Te_max）以内であり、かつ、それに続く、Ａ[i]＝「１」かつＢ[j]＝「１」である期間が所定の期間（Tf_max）に達した場合に、ｉ番目の指示具の発信する信号は、ｊ番目の連続座標入力と同時性があると判断する。

図１７は、これを説明するタイミングチャートである。
（2）Ｂ[j]が「０」から「１」に遷移し、かつその時点から所定の期間（Te_max）以内にいずれのＡ[i]も「０」から「１」に変化しない場合は、ｊ番目の連続座標入力と同時性のあるペン信号が存在しないと判断し、そのｊ番目の連続座標入力は指ないしペン信号を発しない指示具で入力されたと判断する。

図１８は、これを説明するタイミングチャートである。

図１８において，１８０で示すように、Ｂ[j]が「０」から「１」に遷移した後、所定の期間（Te_max）以内にいずれのＡ[i]も「０」から「１」に変化しない場合は、１８１で、ｊ番目の連続座標入力と同時性のあるペン信号が存在しないと判断する。
（3）Ａ[i]が「０」から「１」に遷移し、かつその時点から所定の期間（Te_max）の時間以内にいずれのｊに対するＢ[j]も「０」から「１」に遷移しない場合は、ｉ番目のペンは本装置における入力以外の用途に使用されていると判断し、全ての連続座標入力に対して不適切と判断される。

図１９は、これを説明するタイミングチャートである。

図１９において、１９０でＡ[i]が「０」から「１」に遷移し、その後、所定の期間（Te_max）いずれのｊに対するＢ[j]も「０」から「１」に遷移しないため、１９１で、全ての連続座標入力に対して不適切（ＮＧ）と判断している。
（4）Ａ[i]が「０」から「１」に遷移し、かつその後いずれのＢ[j]も「０」から「１」に遷移しないままＡ[i]が「１」から「０」に戻った場合、直ちに、ｉ番目のペンは本装置における入力以外の用途に使用されていると判断して、全ての連続座標入力に対して不適切と判断する。

図１７のＮＧ判定１７２は、これを説明している。
（5）Ｂ[j]が「０」から「１」への変化において、同時性の有無に関して既に判断された後、それに続くＢ[j]＝「１」の期間において、再度何れかのＡ[i]が「１」になった場合は直ちに、ｊ番目の連続座標入力に関してｉ番目のペンは不適切と判断する。

図１８は、これを説明するタイミングチャートである。

即ち、１８１で、Ｂ[j]に関して同時性の有無が既に判断された後、１８２で、再度Ａ[i]が「１」になった場合には、直ちに、ｊ番目の連続座標入力に関してｉ番目のペンは不適切と判断している。
（6）上述の（1）が一旦成立しても、その後、Ａ[i]＝「１」でＢ[j]＝「０」の状態、或はＡ[i]＝「0」でＢ[j]＝「１」の状態が所定の期間（Te_max）続いた場合は、上記（1）に遡って、ｉ番目のペン信号はｊ番目の連続座標入力とは同時性が無いと判断し、ｊ番目の連続座標入力において不適切と判断する。

図２０は、これを説明するタイミングチャートである。

図２０において、２００で、上述(1)の判定がＯＫとなった後、Ａ[i]＝「１」でＢ[j]＝「０」の状態が所定の期間（Te_max）続いた場合には、ｉ番目のペン信号はｊ番目の連続座標入力とは同時性が無いと判断してＮＧと判定している（２０１）。
（7）ｊ番目の連続座標入力においてｉ番目のペンが不適切と判断された場合は、当該Ａ[i]＝「１」の期間および、その期間終了後所定の期間（T_extend）、ｉ番目の指示具からの信号の判断はdesableとし、このdesable終了以前に、同一のｉ番目のＡ[i]＝「１」が再度発生した場合、該Ａ[i]＝「１」の期間終了後、更に再度前記期間（T_extend）のカウントを再スタートさせ、以後再度、Ａ[i]＝「１」が発生するたびにこれを繰り返す。

図１７では、Ａ[i]＝「１」の期間終了後、所定の期間（T_extend）の間、ｉ番目の指示具からの信号の判断はdesableとしている（１７１）。

また図１８〜図２０においても、ｉ番目のペンが不適切と判断された場合は当該Ａ[i]＝「１」の期間およびその期間終了後所定の期間（T_extend）、ｉ番目の指示具からの信号の判断はdesableとしている（１８３，１９２，２０２）。

本実施の形態においては、連続座標入力ごとに、上記不適切と判断されるリストをメモリ８３ａに記憶する。この不適切リストにおいて、例えばｊ番目の不適切リストは、ｉ番目の「PenDown_by_PenSignal」がｊ番目の「PenDown_by_Shadow」との同時性なしと判定されたとき、ｉ番目のペンに対応識別子が登録され、前記所定の期間（Te_extend）後に抹消される。このｊ番目の不適切リストは、ｉ番目の「PenDown_by_PenSignal」がｊ番目の「PenDown_by_Shadow」と同時性がありと判定する直前に必ず参照され、ｉ番目のペンに対応する識別子がここに登録されている場合、不適切の判定がなされる。尚、ｉ番目のペン信号が受信されて、上記（3）（4）のような判定がなされた場合、全ての番号[j]の連続座標入力に関して、その不適切リストに登録されることは当然である。

このような不適切リストを用いることにより、例えば、不適切なペン信号が非常に頻繁に受信される場合、PenDown_by_Shadowの開始タイミングに対して、この頻繁に発生するペン信号の何個目かが同時性を持ってしまう。これを排除するために、一度不適切と判定された識別子の情報を含んだペン信号は、所定の期間desableとして扱われる。ここで言う所定の期間とは、不適切と判断されたペン信号の期間と該ペン信号の期間が終了してからT_extendedの期間である。

これに関しては、図１７、図１９、図２０、図１８の論理desable、及びそれに関わるT_extendedで表現される。

特に（6）に関して、本実施の形態では、不適切リストという概念を提案する。例えばＮＧと判断された識別子は不適切リストに登録され、所定の期間経過後に削除される。ここで言う所定の期間とは、ＮＧと判断されたペン信号の期間と、そのペン信号の期間が終了してからT_extendedの期間である。この不適切リストは識別子を判別するたびに参照され、これに該当する場合にはＮＧと判定され、その場合、更に、同等の期間desableとなる。以上の判定アルゴリズムは、各指示具の識別子ごとに別に実行される。

従って、所定の識別子に対してここまでのアルゴリズムが実行するのと同時に、他の識別子を受信した場合、識別子ごとに並行して同様のアルゴリズムが実行される。また特に複数の連続座標を並行して入力可能な座標入力装置では、個々の連続座標毎に、かつ前述したように個々の識別子ごとに本アルゴリズムが実行される。上記不適切リストも個々の連続座標ごとに設定される（実際には、多くの場合、特定の識別子が複数の不適切リストに同時に登録されることが多い）。

以上のような考え方のもとに本実施の形態では、ペン信号に基づくペンダウン「PenDown_by_PenSignal」と、座標入力に伴う遮光の状態から判定するペンダウン「PenDown_by_Shadow」との同時性を判別し、その同時性があると判別された場合に、そのペン信号に付随している識別子ごとに、予め設定された属性に従って座標入力後の処理が行われる。

図２１は、本実施の形態に係る座標入力装置の一態様を説明する図である。

複数の指示具を使用して、複数の連続座標を並行して入力できる座標入力装置の場合には、複数の連続座標ごとに、対応するペンの識別子を識別し、その識別子に設定されている属性に基づいて、座標入力後の処理がそれぞれ行われる。

図２１では、５種類の指示具（ペン）を使用可能な環境において、黒色の属性を有しているペンＰによる座標入力が実施されている。これにより、画面上には、ペンＰによる座標指示に応じた黒の線が描画される。

尚、本実施の形態では、上記の各所定の時間を下記のように設定している。Te_max＝２０ｍｓ、Tｆ_max＝２０ｍｓ，T_extend＝２０００ｍｓ。

また、図１７〜図２０に示すように、ペン信号の周期をT_PenSig＝１０ｍｓとしている。ここで、これらのパラメータを基に、不適切リストに基づくdesable期間の効果について説明する。

まずdesable期間を設けない場合、例えば、近接する場所に同等の座標入力装置が設置されていて、これらを使用して略同時に並行して手書き文字入力が実施され、かつ大半のペン信号がお互いにクロストークとして受信される場合を考える。仮に、手書き文字入力のペンアップ、ペンダウンの平均周期を短めに見積もって、Ｔpud＝５００ｍｓとしたとき、不適切なペン信号に基づくペンダウン信号が、遮光により判別されるペン信号とTe_max期間内に両者とも「１」に遷移する確立はTe_max／Tpud＝４％となり、これは無視できない数字である。

一方、T_extend＝２０００ｍｓのdesable期間を設けた場合は、まず、上記のような場合、Te_max期間内に片方しか「１」に遷移しない確率は９６％である。従って、大半をクロストークで両者が互いに受信している場合、不適切なペン信号が受信される平均周期はT_extendよりはるかに小さい周期であることは明白である。従って、T_extend＝２０００ｍｓのdesable期間を設けた場合、このような場合のクロストークは完全に除去できる。

本方式において、最も厳しいケースは、T_extend＝２０００ｍｓより長い周期でクロストークが受信される場合である、この場合はdesable期間を設ける効果は無くなり、本来の発生確率の低さに頼ることとなる。当然のこととしてT_extendを長くすればdesable期間の効果は得やすくなるが、例えば、隣接した装置に入力した直後、当該装置に入力する場合の待ち時間が長くなってしまう。よって現実的に考えた場合、２０００ｍｓ（２秒）程度に設定するのが妥当であると考えられる。

＜フローチャートの説明＞
次に図２３及び図２４のフローチャートを参照して、本実施の形態に係る座標入力装置の処理を説明する。尚、これらフローチャートで示される処理を実行するプログラムは、ＣＰＵ８３のプログラムメモリ（ＲＯＭ）に記憶されており、このプログラムに従ってＣＰＵ８３が制御処理を実行することにより実行される。

まずステップＳ１で、「PenDown by PenSignal」（論理「Ａ」）、ステップＳ２で「PenDown by Shadow」（論理「Ｂ」）の何れもが発生していないときは、ステップＳ１〜Ｓ２の処理を繰り返す。ステップＳ１で、「PenDown by PenSignal」が先に成立した場合はステップＳ３に進み、ステップＳ２で、「PenDown by Shadow」が先に成立した場合はステップＳ８に進む。

まずステップＳ３では、当該ペン信号の識別子が不適切リストに残っているかチェックし、該当したらステップＳ１５のＮＧ判定処理に進むが、そうでない時、即ち、不適切リストに該当していない場合はステップＳ４に進んで、タイマ８６による計時をスタートさせ、ステップＳ５〜Ｓ７からなるループ（Ｅ＝「１」が成立している状態）に入る。このループにおいて、所定時間内にＢ＝「１」、即ち「PenDown by Shadow」＝「１」になった場合は、ＯＫ判定候補ということでステップＳ６でループから脱してステップＳ２１（図２４）に進む。

またこのループにおいて、Ｂ＝「１」を経ずにＡ＝「１」が不成立となるとステップＳ７からステップＳ１５のＮＧ判定処理に進む。また、このループで上記の何れもなく所定の時間Tｅ_maxが経過した場合も同様にステップＳ５からステップＳ１５のＮＧ判定に進む。

一方ステップＳ２で、先に「PenDown by Shadow」が成立した場合はステップＳ８に進み、タイマ８６による計時をスタートさせてステップＳ９に進む。ステップＳ９、Ｓ１０ではループに入り（Ｅ＝「１」の状態）、このループにおいて、所定の時間以内に「PenDown by PenSignal」（Ａ＝「１」）が成立した場合はステップＳ１０からステップＳ１１に進み、不適切リストに含まれえているか否かを確認した後、該当しなければＯＫ判断候補としてステップＳ２１（図２４）に進む。このループで「PenDown by PenSignal」（Ａ＝「１」）が成立せず、ステップＳ９で所定の時間（Te_max）経過した場合はステップＳ１２に進み、属性なしかどうかを判断する。そしてステップＳ１３に進み、先にＡ＝「１」が発生した場合はステップＳ１３からステップＳ１５のＮＧ判定処理に進み、先にＢ≠「１」が発生した場合はステップＳ１４からステップＳ１に戻る。即ち、ペン信号を受信せずに、属性なしの遮光によるペンダウン判定が解消した場合にはスタート（ステップＳ１）に戻る。

次に図２４のステップＳ２１では、タイマ８６による計時を開始してステップＳ２２に進み、ステップＳ２３とのループ（Ｆ＝「１」の状態）に入る。このループで所定の期間（Tf＝Tf_max）が経過するとステップＳ２４に進み、ＯＫであると判定して再度、ステップＳ２２に進み該ループに戻る。またこのループで所定の時間（Tf_max）以内にＦ≠「１」となるとステップＳ２３からステップＳ２５に進み、再度タイマ８６による計時をスタートさせてステップＳ２６に進み、ステップＳ２７とのループ（Ｅ=「１」の状態）に入る。このループで、所定の期間（Tｅ_max）経過した場合はステップＳ２６からステップＳ２９に進み、再度ペンダウンの不一致が発生したとしてＮＧと判定する。この場合は、前述のステップＳ２４で一旦ＯＫの判定が出ていても、それを覆してＮＧの判定とする。またこのループにおいて、所定の期間（Te_max）以内で、Ｅ＝「１」（ペンダウンの一致）が発生した場合はステップＳ２８に進み、Ｅ≠「１」でかつＦ＝「１」の場合は、再度ステップＳ２１に戻る。またステップＳ２８で、Ｅ≠「１」でかつＦ≠「１」の場合はペン信号、遮光によるペンダウン判別の何れもなしということになり、再度、ステップＳ１に戻る。

以上のようにして、遮光により判定したペンダウン「PenDown by PenSignal」と、ペン信号によって判別したペンダウン「PenDown by PenSignal」との同時性を判断して、同時性有りと判定した場合は、遮光に伴う連続的座標入力を行うのに使用されたペンは、ペン信号に付随して受信された識別子によって個体識別されるペンであると判断し、その識別子に対応して予め設定されている属性に従って、その連続座標入力データが処理されることとなる。

＜識別の用途＞
特に本実施の形態においては、図２１に示すように、ペンＫ、ペンＬ、ペンＭ、ペンＮ、ペンＲ、ペンＰのペンが用意され、それぞれ識別子Ｋ、識別子Ｌ、識別子Ｍ、識別子Ｎ、識別子Ｒ、識別子Ｐを含んだペン信号（Pensignal_K，Pensignal_L，Pensignal_M，Pensignal_N，Pensignal_O，Pensignal_P，Pensignal_Kを、その使用時においては発信する。例えば図２１では、識別子Ｋの属性は赤（RED）、識別子Ｌの属性は青（BLUE）、識別子Ｍの属性は黄色（YELLLOW）、識別子Ｎの属性は緑（GREEN）、識別子Ｐの属性は黒（BLACK）がそれぞれ予め設定され、本実施の形態の示すアルゴリズムに従って、入力面に入力している。ペンの識別子が判別され、各ペンによって指示された座標の軌跡は、各入力ペンに応じた色で描画される。本実施の形態においては、このような連続座標入力と、それを指示したペンとを対応付けることにより、ペンが複数種類用意されていることを効果的に活用することができる。

［実施の形態２］
図２５は、本発明の実施の形態２に係る座標入力装置を説明する図で、前述の図１と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

この実施の形態２に係る座標入力装置は、３番目のセンサユニット１０１Ｃが追加され手織り、この構成は、前述の各センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒと同等であるが、図３及び図４で示される、レンズ部分の特性が、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒと異なっている。即ち、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒでは、入力領域１０４内での指向性がが約９０度であるのに対し、センサユニット１０１Ｃの指向性は約１８０度である。まこのセンサユニット１０１Ｃの役割は、座標値の検出ではなく、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒで検出された座標候補の真偽判断を行う点にある。このため、このセンサユニット１０１Ｃの分解能は、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒよりも低くても良い。

図２６は、本発明の実施の形態２に係る座標入力装置の機能構成を説明するブロック図で、前述の図８と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

本実施の形態２において、図２２に示すように２本のペンで入力を行った場合、図２７（Ａ）（Ｂ）及び図２８に示すように、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒの規格化光強度分布は、２個づつの谷を持つ。これはセンサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒそれぞれのセンサからペンによる影が二つ見えるということを意味している。ここでそれぞれの谷の位置（角度）をＮpv_L1，Ｎpv_L2，Ｎpv_R1，Ｎpv_R2とする。

次に、図２９を参照して座標の求め方を説明する。

ここでは図２２に示すように、入力領域１０４のＡ，Ｂ２ヶ所に座標入力を行うものとする。

図２２は、本実施の形態２に係る座標入力装置における他の入力状態を説明する図で、ここでは、黒色の属性を有しているペンＰに加えて、細線の属性を有しているペンＱによる座標入力が実施されている。これにより、画面上には、ペンＰによる座標指示に応じた黒の線と、ペンＱによる座標指示に応じた細線が描画されている。

図２７（Ａ）（Ｂ）、図２８に示すように、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒには其々２箇所の谷が観測される。ここで、図２６及び図２７（Ａ）（Ｂ）のＮpv_L1，Ｎpv_L2，Ｎpv_R1，Ｎpv_R2にそれぞれ対応する角度をdeg（L1）、deg（L2）、deg（R1）、deg（R2）とすると、図２９に示すような位置関係となり、pnt（L1R1）、pnt（L1R2）、pnt（L2R2）、pnt（L2R2）のような４点の候補が有るように観測される。この場合、センサユニット１０１Ｌ，１０１Ｒのみでは本来の二つの座標位置を特定することができない。そこで、これら４点から真実の２点を選択しなければならない。これが所謂、虚実判定と言われるものである。

このために本実施の形態２では、第３のセンサＣとしてセンサユニット１０１Ｃを設けている。仮に、pnt（L1R1）、pnt（L1R2）、pnt（L2R2）、pnt（L2R2）の４点が実在すると、図２８に示す、（Ｃ1）（Ｃ2）（Ｃ3）（Ｃ4）に相当する位置全てに谷が観測されなければならない。即ち、Ｎpv_C1，Ｎpv_C2，Ｎpv_C3，Ｎpv_C4が観測されなければならない。

しかし実際には、pnt（L1R1），pnt（L1R2），pnt（L2R2），pnt（L2R2）の４点の内、２点が真実の点、他の２点が虚像である。このため、センサユニット１０１Ｃには、２つの谷だけが観測される。本実施の形態２では、pnt（L1R2），pnt（L2R2）が実在する座標入力点であるので、（Ｃ1）（Ｃ4）に相当する位置にのみ谷が観測される、
このようにして、図２９のpnt（L1R2）（Ａ）、pnt（L2R2）（Ｂ）のみが実際に入力された座標として検出される。

個々の座標位置の計算は、図２７（Ａ）（Ｂ）のＮpv_L1とＮpv_R2の組み合わせと、Ｎpv_L2とＮpv_R1の組み合わせに対して、前述の実施の形態１における（Ｎpv_LとＮpv_R）と同様な計算処理を行うことにより、最終的に点pnt（L1R2）、pnt（L2R2）の座標値が計算される。

また、ここまでに説明した虚実判定と座標算出の工程は、毎回の座標サンプリングごとに独立して行われる、しかしながら、座標入力が、毎回の連続する座標値から連続軌跡を求めたり、連続するカーソルの動きとして用いられるの当然のことである。従って、毎回の２座標検出の連続性、即ち今回算出した其々の座標は、前回算出した２座標のどちらに対応するかを見分けなければならない。

本実施の形態２では、毎回算出される２つの座標位置と前回の２つの座標位置とを比較し、相対的に距離の近いものを、同じ指示具による座標位置であると判断し、結果的に２組の連続する座標入力を可能にしている。

以上のようにして得られた２組の座標値はそれぞれ、前述の実施の形態１と同様に、遮光比率の最大値Ｓh_max1、Ｓh_max2を定めることができる。また実施の形態１と同様に、Ｌセンサ１０１Ｌ，Ｒセンサ１０１Ｒのどちらの遮光比率を用いても良い。

この実施の形態２においては、座標入力１、座標入力２はそれぞれ前述の実施の形態１の「PenDown_by_Shadow」と同様に、「PenDown_by_Shadow[1]」、「PenDown_by_Shadow[2]」を判別することができ、それぞれにおいて実施の形態１と同様に、ペンＫ、ペンＬ、ペンＭ、ペンＮ、ペンＱ、ペンＰの何れかを発信するペン信号と同時性があるのかを判定し、座標入力１、座標入力２のそれぞれ該当する識別子を判定し、其々の識別子に対して予め設定されている属性に従って其々入力された座標データを処理する。また、其々同時性がのあるペン信号が存在しない場合は、ペン信号を発しないペン、或は指であると判定し、それに応じた処理を行う。

＜識別の用途＞
この実施の形態２では、図２２に示すように、例えばペンＫには実線、ペンＬには破線、ペンＭには一点鎖線、ペンＮには二点鎖線、ペンＱには細線、ペンＰには太線の属性を予め設定している。

また例えば、本実施の形態に係るアルゴリズムによって、Ａの位置に入力した第一の連続座標入力には、ペンＱに相当する識別子を含んだペン信号が同時性ありと判別され、Ｂの位置に入力した第２の連続座標入力においては、ペンＰに相当する識別子を含むペン信号が同時性ありと判別された場合、第一の連続座標入力に相当する軌跡は、細線で描画され、前記第２の座標入力に相当する軌跡は太線で描画される。

以上のように本実施の形態２によれば、遮光による複数の連続座標入力がなされた場合でも、其々の連続座標入力ごとに、ペン信号の識別子を特定することができる。また、ペン信号を発しないペンないし指で入力している事を判別でき、其々の場合に応じて、予め設定された属性に従って、其々、入力された連続座標データを処理することができる。

本発明の実施の形態に係る座標入力装置を説明する図である。 本実施の形態に係るセンサユニットからの光が反射ユニットで反射される状態を説明する図である。 本実施の形態に係るセンサユニットの投光部を上から見た図である。 本実施の形態に係るセンサユニットの投光部を横（入力面に対し水平方向）からみた図である。 センサユニットの受光部を入力面に対して垂直方向から見た図である。 座標入力領域の入力面と水平方向からの見た時、投光部と受光部を重ねて、座標センサユニットとしたときの構成例を示す図である。 本実施の形態に係る座標指示具、座標センサユニット、入力領域、反射ユニット及びるペン信号を検知する赤外線検出ユニットの位置関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る演算制御ユニットの機能構成及びセンサユニットとの接続を示すブロック図である。 座標指示がなされない（光が遮蔽されない）ときの、ＣＣＤの出力信号を説明する図である。 指示具或は人の指などで座標指示が行われた際のＣＣＤの出力信号を説明する図である。 左側のセンサユニットのＣＣＤから出力される信号例を示す図（Ａ）と、右側のセンサユニットのＣＣＤから出力される信号例を示す（Ｂ）図である。 本実施の形態における座標入力装置の入力画面上の座標と、センサから見た角度を説明する図である。 、本実施の形態に係る指示具の形状を説明する図である。 本実施の形態に係るペン信号の波形（Ａ）及び、そのデータ構成（Ｂ）を説明する図である。 本実施の形態に係る指示具（ペン）から送信される赤外線を検出する赤外線検出ユニットを説明する図である。 本実施の形態に係るペン信号検出回路の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る、入力される連続座標と識別子を付随するペン信号との間の同時性の判定を説明する図である。 本実施の形態に係る、入力される連続座標とペン信号とに基づいて、属性無しと判定する場合を説明する図である。 本実施の形態に係る、入力される連続座標とペン信号とに基づいて、特定のペンにおけるＮＧ判定を説明する図である。 本実施の形態に係る、入力される連続座標とペン信号とに基づいて、特定のペンにおけるＮＧ判定を説明する図である。 本実施の形態に係る座標入力装置の一態様を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る座標入力装置の一態様例を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る座標入力装置の処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る座標入力装置の処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る座標入力装置を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る座標入力装置の機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態２に係る左側のセンサユニットのＣＣＤから出力される信号例を示す図（Ａ）と、右側のセンサユニットのＣＣＤから出力される信号例を示す（Ｂ）図である。 実施の形態２に係るセンサユニット１０１Ｃにより出力される信号例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る座標入力装置における座標の求め方を説明する図である。 本実施の形態の遮光の状態から判定するペンダウンの決定の仕方を説明する図である。 本実施の形態の遮光の状態から判定するペンダウンの決定の仕方を説明する図である。

Claims (12)

1. 座標入力面で指示された位置座標を検知して座標情報を生成する座標入力装置であって、
   少なくとも１つ以上の指示具からの情報を基に、それぞれの指示具の状態を特定する第１の特定手段と、
   座標指示により遮蔽された光の状態に基づいて座標指示の状態を特定する第２の特定手段と、
   前記第１及び第２の特定手段によって特定された結果に基づいて、前記第２の特定手段によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定手段によって状態を特定されたどの指示具によるものかもしくは、どの指示具にもよらないものかを判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする座標入力装置。
2. 前記判定手段は、前記第２の特定手段によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定手段によって状態を特定された何れかの指示具によるものと判定された場合、前記第１の特定手段によって状態を特定された指示具による事を示す情報を付加して該座標指示に伴う座標を出力し、
   前記第２の特定手段によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定手段によって状態を特定された何れの指示具にもよらないと判定された場合、前記第１の特定手段によって状態を特定された指示具がない事を示す情報を付加して該座標指示に伴う座標を出力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. 前記指示具からの情報は、少なくとも前記指示具の識別情報及びタッチダウン状態を示す情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
4. 前記第２の特定手段は、少なくとも２つの第１及び第２センサユニットを有し、
   各センサユニットは、
   前記座標入力面に略平行に光を放射する発光素子と、
   前記光を再帰反射させる反射部材と、
   前記反射部材で反射されて到達する光の強度分布を検出する受光素子とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。
5. 前記第１の特定手段は、前記指示具から発信される信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信した前記信号に含まれる情報を解析する解析手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の座標入力装置。
6. 前記第２の特定手段は、座標指示に伴って遮蔽された光の状態に基づいて該座標指示に伴うタッチダウン状態を示す情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
7. 前記判定手段は、前記第１、第２の特定手段のうちいずれか一方が特定された所定時間以内にもう片方の特定手段によって特定された場合に前記座標指示は前記指示具によってなされたと判定することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
8. 前記判定手段は、一旦前記座標指示は前記指示具によってなされたと判定された後に前記第１、第２の特定手段のうちいずれか一方が前記状態を特定しなくなった状態が所定の期間継続した場合、前記判定手段による判定結果を無効にすることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
9. 前記座標指示に伴う遮光の比率の最大値が所定の閾値を超えた場合に該座標指示をなす指示具が入力面に対してタッチダウン状態であると判断することを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
10. 前記座標指示にともなう遮光の比率の最大値が所定の閾値を超えて、かつ該最大値の時間変化が所定の閾値以下であるときに該座標指示をなす指示具が入力面に対してタッチダウン状態であると判断することを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
11. 前記座標指示にともなう遮光の比率の最大値が所定の閾値を超えて、かつ前記座標指示にともなう遮光の比率を入力面内入射角度方向に積算した値の時間変化率が所定の閾値以下のとき該座標指示をなす指示具が入力面に対してタッチダウン状態であると判断することを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
12. 座標入力面で指示された位置座標を検知して座標情報を生成する座標入力方法であって、
    少なくとも１つ以上の指示具からの情報を基に、それぞれの指示具の状態を特定する第１の特定工程と、
    座標指示により遮蔽された光の状態に基づいて座標指示の状態を特定する第２の特定工程と、
    前記第１及び第２の特定工程によって特定された結果に基づいて、前記第２の特定工程によって状態を特定された座標指示が前記第１の特定工程によって状態を特定されたどの指示具によるものかもしくは、どの指示具にもよらないものかを判定する判定工程と、
    を有することを特徴とする座標入力方法。

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