JP2000322201A

JP2000322201A - 座標入力装置

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Publication number: JP2000322201A
Application number: JP12640199A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Omura; 克之大村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】座標入力面内での検出精度のばらつきをなく
し、また、検出角度の誤差が座標の検出精度に影響し難
い座標入力装置を提供すること。【解決手段】座標入力面５０と、座標入力面５０上に
ある点を指定する指などを検出し、指定された点の位置
を入力する複数の電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂとを
備え、指と電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂとを通る直
線と、電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂを通る直線とが
なす角度を、少なくとも２つの電子カメラについてそれ
ぞれ検出する角度検出し、検出された角度と、角度検出
に用いられた電子カメラ間の距離Ｗとに基づいて、指が
指定した点の２次元座標を算出する座標入力装置に対
し、角度検出に用いられた電子カメラ４ａ、電子カメラ
４ｂと座標入力面５０との間に、電子カメラ４ａ、電子
カメラ４ｂが指による点の入力を受け付けない非入力領
域Ｇを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に係
り、特に所定の領域内にペンや指などで指定された位置
の座標を入力する座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、オペレータが指やペンなどを使っ
て所定の面に触れることにより面上の位置を指定し、こ
の位置の座標を検出して入力する、いわゆるタッチパネ
ル式の座標入力装置がある。このような座標入力装置
は、電子黒板やパーソナルコンピュータ（パソコン）に
用いられ、パネルやディスプレイ面といった座標入力・
検出領域（以下、単に座標入力面と記す）と一体化して
構成されている。

【０００３】従来の座標入力装置としては、ペンが座標
入力面に触れたことによって静電的、あるいは電磁誘導
によって生じる電気的な変化を検出するものや、座標入
力面の表面に表面弾性波として超音波を送出し、座標入
力面に触れたことによるその減衰を検出する超音波方式
のもの（特開昭６１−２３９３２２号公報）が知られて
いる。また、本発明の出願人によっても、三角測量の手
法を用いた光学式の座標入力装置（特願平１０−１２７
０３５号）が提案されている。光学式の座標入力装置に
よれば、比較的簡単な構成の座標入力装置が実現でき
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の座標入力装置のうち、電気的な変化を検出する
構成のものは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を設
ける必要があるため、製造コストが高価になる。また、
座標入力装置が組み込まれた装置本体とペンとをつなぐ
ケーブルがあるためにペンの操作性が損なわれるといっ
た問題があった。また、超音波方式のものは、座標入力
面に指で触れることを前提にして構成されている。この
ため、弾性を持つペンなどを使って座標入力面に触れる
と、触れた時点では安定に座標の検出が行えるものの、
ペンを移動させて線を入力しようとすると、座標入力面
との充分な接触が得られずに線が途中で切れてしまうこ
とがあった。このような場合、ペンをさらに座標入力面
に強く押しつけると、ペンがたわんで応力が発生する。
このため、ペンを座標入力面に押しつける力が弱まるペ
ン移動時には、やはりペンと座標入力装置との接触が弱
まって、線が途切れることを防ぐことはできなかった。

【０００５】さらに、特願平１０−１２７０３５号のよ
うな座標入力装置は、前述した方式の座標入力装置が有
する課題は解決できるものの、現在、以下に述べる課題
を残している。すなわち、三角測量法に基づいて入力さ
れた座標を検出する座標入力装置では、この原理上、座
標の検出精度が座標入力面内でばらつきを持つことが知
られている。例えば、座標入力面を四角形とし、この一
辺の両端にそれぞれ一つずつ座標入力面上の点を指定す
るペンなどを検出するセンサを備えた場合を考える。

【０００６】このようなセンサを備えた座標入力装置で
は、検出したペンの位置を自身との角度から求めるよう
になっている。このため、センサが検出した角度に誤差
が生じると、この誤差は、センサが備えられた辺の近く
にある点の座標検出時、遠くの点の座標算出時よりも大
きく影響することになる。また、センサが備えられた辺
のごく近くにある点の座標検出時にあっては、三角測量
法に基づく演算結果が発散し、座標の検出ができないこ
とがある。したがって、三角測量法を用いた座標入力装
置では、センサの取り付け位置や角度に高い精度が要求
され、また、その検出能力には高い安定性が要求されて
いた。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、座標入力面内での検出精度のばらつきをなく
し、また、検出角度の誤差が座標の検出精度に影響し難
い座標入力装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、以下の手
段によって解決できる。すなわち、請求項１記載の発明
は、平面状の座標入力・検出領域と、座標入力・検出領
域上にある点を指定する指定部材を検出し、指定された
点の位置を入力する複数の指定点入力手段と、指定点入
力手段と指定部材とを通る直線と、指定点入力手段を通
る直線とがなす角度を、少なくとも２つの指定点入力手
段についてそれぞれ検出する角度検出手段と、角度検出
手段によって検出された角度と、角度検出に用いられた
指定点入力手段間の距離とに基づいて、指定部材が指定
した点の２次元座標を算出する座標算出手段とを有して
なり、角度検出に用いられた指定点入力手段と座標入力
・検出領域との間に、指定点入力手段が指定部材による
点の入力を受け付けない非入力領域を設けることを特徴
とするものである。

【０００９】このように構成することにより、座標入力
・検出領域のうち、特に検出精度の低い部位に入力され
た点については、この座標の算出を避けることができ
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、非入力領域が、座
標入力・・検出領域との境界線と角度検出に用いられた
指定点入力手段同士を通る直線との最短距離で表される
所定の幅を有し、所定の幅は、角度検出に用いられた指
定点入力手段間の距離の０．０６倍以上であることを特
徴とするものである。

【００１１】このように構成することにより、指定点入
力手段の取り付け位置によらず、最適な非検出領域の幅
を設定することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、座標入力・検出領
域と非同一面上に前記非検出領域設けると共に、指定部
材を検出するための信号を、前記非入力領域に平行で、
かつ前記座標入力手段に向くように偏向する検出信号偏
向手段をさらに有することを特徴とするものである。

【００１３】このように構成することにより、非検出領
域を座標入力・検出領域に設けなくて良く、座標入力・
検出領域をより広くとることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、平面状の座標入力
・検出領域と、前記座標入力・検出領域の略全域に光を
照射する複数の発光手段と、発光手段から照射された光
を、発光手段に向けて反射する反射部材と、反射部材で
反射された光を受光できる位置に設けられた複数の受光
手段とを有し、座標入力・検出領域上において、発光手
段が照射した光が受光手段に受光されることを妨げる光
遮蔽部材の位置を座標として入力する座標入力装置であ
って、発光手段と光遮蔽部材とを通る直線と、発光手段
を通る直線とがなす角度を、少なくとも２つの発光手段
についてそれぞれ検出する角度検出手段と、角度検出手
段によって検出された角度と、角度検出に用いられた発
光手段間の距離とに基づいて、光遮蔽部材の位置を示す
２次元座標を算出する座標算出手段とを有してなり、角
度検出に用いられた発光手段と座標入力・検出領域との
間に、光遮蔽部材による座標入力を受け付けない非入力
領域を設けることを特徴とするものである。

【００１５】このように構成することにより、発光した
光が遮蔽されることによって入力された点を検出する座
標入力装置における座標入力・検出領域のうち、特に検
出精度の低い部位に入力された点については、この座標
の算出を避けることができる。

【００１６】請求項５記載の発明は、非入力領域は、座
標入力・・検出領域との境界線と角度検出に用いられた
発光手段同士を通る直線との最短距離で表される所定の
幅を有し、所定の幅は、角度検出に用いられた発光手段
間の距離の０．０６倍以上であることを特徴とするもの
である。

【００１７】このように構成することにより、発光手段
の取り付け位置によらず、最適な非検出領域の幅を設定
することができる。

【００１８】請求項６記載の発明は、座標入力・検出領
域と非同一面上に非検出領域設けると共に、発光手段か
ら照射された光の光軸が座標入力・検出領域と平行にな
るように偏向する光軸偏向手段をさらに備えることを特
徴とするものである。

【００１９】このように構成することにより、発光した
光が遮蔽されることによって入力された点を検出する座
標入力装置において、非検出領域を座標入力・検出領域
に設けなくて良く、座標入力・検出領域をより広くとる
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本明細書では、実施の形態１〜４
の画像入力装置の説明に先立って、先ず、三角測量法に
よる座標入力面内の座標入力精度のばらつきについて説
明する。図１は、入力された点の座標を三角測量法で算
出する方法を説明する図である。図１では、四角形の座
標入力面５中に入力された点Ｐ（ｘ，ｙ）の座標を算出
するものとする。また、座標入力面５の上端部に示す点
Ａ、点Ｂは、座標算出の基準点であり、長さＷは、この
点Ａ、点Ｂ間の距離を指すものとする。さらに図中のθ
_L、θ_Rは、直線ＡＢと直線ＡＰとがなす角度、直線ＡＢ
と直線ＢＰとがなす角度をそれぞれ示すものである。な
お、以下の説明では、θ_L、θ_Rを検出するためのセンサ
が２つ座標入力面５に設けられていて、このセンサの中
心がそれそれ点Ａ、点Ｂにあるものとする。

【００２１】点Ａを原点とするｘ−ｙ座標で表される点
Ｐ（ｘ，ｙ）は、以上の条件から、以下の式（１）、式
（２）によって表される。ｘ＝ｆ（θ_L，θ_R） …（１）ｙ＝ｇ（θ_L，θ_R） …（２）ただし、ｆ（θ_L，θ_R）＝Ｗ・ｔａｎθ_R／（ｔａｎθ_L＋ｔａｎθ_R） …（３）ｇ（θ_L，θ_R）＝Ｗ・ｔａｎθ_L・ｔａｎθ_R／（ｔａｎθ_L＋ｔａｎθ_R） …（４）

【００２２】ここで、θ_Lがθ_eL、θ_Rがθ_eRだけそれぞ
れ変動した場合、算出される座標の変動ｄｘ、ｄｙは、
以下の式で表される。ｄｘ（θ_eL，θ_eR，θ_L，θ_R）＝ｆ（θ_L＋θ_eL，θ_R＋θ_eR） −ｆ（θ_L，θ_R） …（５）ｄｙ（θ_eL，θ_eR，θ_L，θ_R）＝ｇ（θ_L＋θ_eL，θ_R＋θ_eR） −ｇ（θ_L，θ_R） …（６）

【００２３】したがって、この変動ｄｘ、ｄｙによる座
標変動距離Ｄ（点Ａと（ｘ，ｙ）との距離と、点Ａと
（ｘ＋ｄｘ，ｙ＋ｄｙ）との距離の差分で示す）は、Ｄ（θ_eL，θ_eR，θ_L，θ_R）＝｛ｄｘ²（θ_eL，θ_eR，θ_L，θ_R）＋ｄｙ²（θ_eL，θ_eR，θ_L，θ_R）｝^-1/2 …（７）となる。以上のような変動距離Ｄについて、θ_L、θ_Rが
それぞれ−θ_e〜θ_eの範囲で変動した場合の平均変動量
Ｄ_aveは、以下のように表される。

【数１】上記した式（８）は、角度を検出するセンサの変動が同
じ場合でも、三角測量法の演算式の非線形性により平均
変動量に及ぼす影響が座標の位置によって異なることを
示すために導入した評価関数である。

【００２４】ここで、例えば６０インチ（対角線長）、
縦横比が１６：９の画面の中央部に、縦横比４：３のＸ
ＧＡ（Extended Graphics Array）対応（１０２４×７
６８画素）の画面を表示する場合、この１画素を識別す
るために必要なセンサの角度検出精度を求めてみる。以
上の条件で、１画素のピッチは、０．９７ｍｍである。
例えば、センサから最も遠い６０インチの距離にある点
で、センサから見た方向から横に０．９７ｍｍ離れた２
つの点を見込む、すなわち１画素の差を確実に識別しよ
うとすると、センサが検出する角度の変動を約０．０３
ｄｅｇ以下に抑える必要があると概算される。

【００２５】ただし、約０．０３ｄｅｇの値は、センサ
から６０インチの距離にある座標について求めた検出角
度の変動許容値である。次に、０．０３ｄｅｇの値を式
（８）に代入し、センサの検出角度が０．０３ｄｅｇ変
動した場合の座標変動量を座標入力面５内の分布として
図２に示す。図２は、座標変動量を等高線で示した図
で、同図上方の空白部分は等高線が密になって表記でき
ないために省略してある。図２によれば、センサの検出
角度が０．０３ｄｅｇ変動した場合、座標入力面５内の
部分Ｄにおける座標変動距離Ｄは０．４ｍｍであり、１
画素を識別するのに充分小さいことが分かる。しかしな
がら、よりセンサ位置（点Ａ、点Ｂで示す）に近い部分
Ｃの座標変動距離Ｄは、０．８ｍｍ以上になる。

【００２６】図３は、図２中に示した点Ｏを原点とする
直線Ｅで図２を切った断面図で、縦軸には座標変動距離
Ｄを、横軸にはこの座標のｙ座標（原点Ｏからのｙ方向
の距離）を示したものである。なお、この単位は、いず
れもｍｍである。図３によれば、座標変動距離Ｄは、ｙ
座標の値が小さい、つまり検出される座標と直線ＡＢと
の距離が小さいほど大きくなっている。そして、この距
離が８０ｍｍのとき、座標変動距離Ｄが画素のピッチと
ほぼ等しい値である１ｍｍをとることが分かる。したが
って、以上の条件下で、センサの検出角度が０．０３ｄ
ｅｇ変動した場合にも、座標入力面５のうち、直線ＡＢ
との距離が８０ｍｍ以上ある領域に入力された座標につ
いては、その変動量が画素ピッチ以下であり実質的に問
題無いことになる。

【００２７】以下、上記した座標入力面内の座標入力精
度のばらつきを考慮して構成された本発明の実施の形態
１、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４につい
て説明する。実施の形態１〜４は、いずれも角度検出に
用いられるセンサを、センサの中心が位置する点Ａおよ
び点Ｂと、座標入力・検出領域である座標入力面５との
間に、センサが座標の入力を受け付けない非入力領域を
設けたものである。先ず、このような非入力領域を模式
的に図４に示し、説明する。

【００２８】図４に示した構成は、座標入力面５と、直
線Ａ’Ｂ’で示す座標入力面５の上端部から距離Ｆ離れ
た直線ＡＢ上に中心が位置するように設けられる角度検
出用のセンサ（図示せず）を有している。そして、直線
ＡＢと直線Ａ’Ｂ’との間にあって、かつ長さＷの領域
が非入力領域Ｇである。非入力領域Ｇは、所定の幅Ｆ
（直線ＡＢと直線Ａ’Ｂ’との距離）を有している。

【００２９】この幅Ｆは、基準点Ａ、Ｂ間の距離（長さ
Ｗ）に応じて決定される値であり、前述した８０ｍｍの
値は、６０インチ、１６：９、つまりＷが１３３０ｍｍ
の座標入力面５について算出された値である。ただし、
Ｗが相違する場合にも式（８）で用いられるθ_L、θ_Rの
組み合わせが同じであれば、座標変動距離Ｄは図３に示
したものと同様の挙動を示す。したがって、Ｗ１３３０
ｍｍに対する８０ｍｍと同じ比をとる値、すなわちＷに
０．０６（８０／１３３０）を乗じた値を非入力領域Ｇ
の幅Ｆとして設定すれば、センサの検出角度の変動が
０．０３ｄｅｇ以下で、座標入力面全域にわたって座標
変動距離Ｄが許容値以下になることになる。

【００３０】（実施の形態１）実施の形態１は、平面状
の座標入力・検出領域である座標入力面と、座標入力面
上にある点を指定する指定部材（本実施の形態では指と
した）を検出し、指定された点の位置を入力する複数の
電子カメラを有する入力部と、電子カメラと指とを通る
直線と、電子カメラを通る直線とがなす角度をそれぞれ
検出する角度検出手段と、角度検出手段によって検出さ
れた角度と、角度検出に用いられた前記指定点入力手段
間の距離とに基づいて、指定部材が指定した点の２次元
座標を算出する座標算出手段とを有する演算部とを有し
ている。また、この入力部には、角度検出に用いられた
電子カメラと座標入力面との間に、電子カメラが指によ
る点の入力を受け付けない非入力領域が設けられてい
る。なお、実施の形態１、２では、以降「電子カメラを
通る直線」の記載は、図４のＡ、Ｂを通る直線に相当す
る電子カメラに集光される光の略中心点を結ぶ直線を指
すものとする。

【００３１】以上の構成を、以下、入力部、演算部の順
に説明する。（入力部）図５は、入力部を説明するための正面図、図
６は、図５の線分Ｖ−Ｖ’（図５中に示す）に沿う断面
図である。実施の形態１の座標入力装置は、上記した座
標入力面５０の上方に距離Ｌを隔てて設けられた２つの
電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂと、電子カメラ４ａ、
電子カメラ４ｂの前面に設けられた遮光板２５と、座標
入力面５０の上方を除く三方を囲む背景板７と、以上の
構成を支持する支持体２とを有している。実施の形態１
では、このような座標入力装置をパソコンのディスプレ
ィＤｉに取り付けた例を示している。このために支持体
２の面には、ディスプレイＤｉとほぼ同じ領域を持つ四
角形の切欠部が設けられ、この切欠部２０からディスプ
レイＤｉが露出するようになっていて（図８）、座標入
力装置の座標入力面５０がディスプレイＤｉ上に形成さ
れることになる。

【００３２】電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂには、そ
れぞれ、二次元イメージセンサ１５、結像光学レンズ６
とが備えられている。二次元イメージセンサ１５は、多
数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）をマトリックス
状に配列して形成された二次元のＣＣＤ撮像素子であ
り、二次元イメージセンサ１５と結像光学レンズ６と
は、距離ｆをおいて配置されている。このような電子カ
メラ４ａ、電子カメラ４ｂは、座標入力面５０の全域を
撮像することが可能なように構成されている。また、電
子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂは、それぞれディスプレ
イＤｉ表面に一致する光軸を通ってくる光を撮像するよ
うに支持体２に固定され、撮像領域ににディスプレイＤ
ｉが写り込むことを防いでいる。

【００３３】また、電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂと
座標入力面５０の境界線５１とは、電子カメラ４ａ、電
子カメラ４ｂ間の距離であるＷの０．０６倍より長い距
離ｄ離れて設けられていて、この部位が非入力領域Ｇと
なっている。なお、このような非入力領域Ｇが入力を受
け付けないようにするには、非入力領域Ｇの全域にカバ
ーのような遮蔽物を設けることによってオペレータが非
入力領域Ｇであることを認識できるようにする、あるい
は検出した座標が非入力領域Ｇ内にあるものであった場
合、この座標値をアプリケーションに返さないようにす
ることが考えられる。

【００３４】遮光板２５は、電子カメラ４ａ、電子カメ
ラ４ｂの撮像領域制限手段として機能する部材で、図７
のように構成されている。すなわち、図遮光板２５は、
中央にｙ方向に沿って長い切欠部２５１を有した四角形
の板である。この切欠部２５１は、電子カメラ４ａ、電
子カメラ４ｂによって撮像可能な領域を座標入力面５内
に制限するよう設計されていて、外乱光によるノイズや
座標入力面５外にある画像を取り込むことによって起こ
る誤検出を防いでいる。

【００３５】また、図８に示した背景板７は、電子カメ
ラ４ａ、電子カメラ４ｂの撮影視野全体に写る位置に設
けられている。図示するように、背景板７は、基準パタ
ーンとなる濃淡色の横縞であるストライプ７１ａ、７１
ｂが全面に描かれていて、このストライプ７１ａ、７１
ｂによって後述する差分画像抽出処理を容易にしてい
る。このような基準パターンとしては、ストライプ７１
の他、濃淡色の縦縞ストライプパターン、クロマキー技
術に用いられる色彩パターンなどでも良い。

【００３６】（演算部）図９は、実施の形態１の演算部
を説明するためのブロック図である。演算部は、入力部
に入力した指の位置を角度として検出し、またこの座標
を算出する演算を行う構成で、このための固定的なデー
タ（制御プログラムなど）を記憶しておくＲＯＭ１１お
よび書き換える必要のあるデータを記憶しておくＲＡＭ
１２、パソコンと接続するためのインターフェイス（Ｉ
／Ｆ）９、演算を実行するためのＥＥＰＲＯＭ１６、積
分器１４、ｘｙｚ演算器１８、各構成の動作タイミング
をとるために使用されるタイマ１３を有している。以上
の構成はすべてバス１に接続され、ＣＰＵ１０で統括的
に制御されている。また、このような構成は、一般的に
マイコン（マイクロコンピュータ）としてすべて一体的
に構成されている。

【００３７】また、ＲＡＭ１２は、座標メモリ１２ａを
有している。座標メモリ１２ａは、算出された座標を一
時記憶しておくのに使用されるＲＡＭである。また、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１６には、基準画像メモリ１６ａが設けられ
ている。基準画像とは、例えば座標入力装置の起動時に
撮影される画像をいい、図１０に示したような画像であ
ることが多い。基準画像メモリ１６ａは、指の位置を検
出するための後述する処理に使用するためにこの基準画
像を記憶しておくメモリである。

【００３８】以上述べた入力部および演算部の動作を、
図１１〜１４に示して以下に説明する。なお、図１１
は、図１に示した座標入力面５０上に点Ｐ（ｘ，ｙ，
ｚ）を入力した状態を示す図、図１２は、図１１の電子
カメラ４ａで撮像した画像を示す図、図１３は、座標入
力の一連の処理を説明するための図、また、図１４は、
図１１のうちの電子カメラ４ａを拡大して示す図であ
る。

【００３９】図１１のように、座標入力面５０上の点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）を指で指定すると、この指が、図１２の
ように背景板７を背景にして電子カメラ４ａ、電子カメ
ラ４ｂの二次元イメージセンサ１５上にそれぞれ結像さ
れる。この後、電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂに結像
された２つの画像には、それぞれ独立に同様の処理が施
される。このため、本実施の形態では、電子カメラ４
ａ、電子カメラ４ｂの画像に対して独立になされる処理
については、電子カメラ４ａに撮影された画像について
だけ説明をし、電子カメラ４ｂに撮影された画像につい
ては説明を省くものとする。

【００４０】先ず、図１３のように、電子カメラ４ａ
が、座標入力開始に先立って座標入力面５０を撮影す
る。この撮影画像は、図１０で示したような基準画像と
して基準画像メモリ１６ａに記憶される。次に、オペレ
ータが点を指定する指を撮影する。この撮影で電子カメ
ラ４ａの二次元イメージセンサ１５に結蔵した画像は、
電子カメラ４ａから出力した電気信号である撮影画像と
して積分器１４に入力する。このとき、基準画像メモリ
１６ａからも基準画像が出力され、積分器１４に入力す
る。積分器１４では、撮影画像と基準画像から差分画像
を生成する。

【００４１】差分画像は、図１０に示した基準画像と図
１２の撮影画像との差だけを抽出して得た画像をいい、
ここでは、図１０、図１２で共通の背景板７を除き、指
の画像だけが抽出された画像を指す。なお、本実施の形
態の差分画像は、指のシルエット画像であり、ｘ，ｙ，
ｚ演算器１８に入力される。また、ｘ，ｙ，ｚ演算器１
８には、電子カメラ４ｂで撮影された撮影画像が電子カ
メラ４ａによる撮影画像と同様に処理されて入力する。
ｘ，ｙ，ｚ演算器１８では、電子カメラ４ａ、電子カメ
ラ４ｂによる撮影画像に基づく差分画像から点Ｐの座標
を算出する。

【００４２】次に、座標算出の処理をより具体的に説明
する。先ず、ｘ座標、ｙ座標を算出する方法について述
べる。図１４のように、二次元イメージセンサ１５の中
心点ｐ_oから差分画像の結像中心点p_aまでのｘ，ｙ平面
上の距離ｈを考える。この距離ｈは、結像光学レンズ６
の中心線ｌ１と、指定された点Ｐと結像中心点ｌ２とに
よって形成される角度θ、二次元イメージセンサ１５、
結像光学レンズ６間の距離ｆと、以下の式によって表さ
れる関係を持つ。 θ＝ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｆ） …（９）したがって、二次元イメージセンサ１５のうちのシルエ
ット画像を検出したＣＣＤの位置からｈを求め、角度θ
を求めることができる。

【００４３】また、電子カメラ４ａの取付角度（結像光
学レンズ６の中心線ｌ１と座標入力面５０の図中長手方
向の辺に平行な直線ｌ３とがなす角度）αとする。取付
角度α、式（９）で求められる角度θ、図中に示した角
度βとには、以下の関係がある。 β＝α−θ …（１０）このことから、既知の取付角度α、式（９）で求められ
た角度θを式（１０）に代入して角度βを求めることが
できる。また、ｘ，ｙ，ｚ演算器１８は、を電子カメラ
４ｂで得られた撮影画像に基づくシルエット画像につい
ても同様に処理する。そして、電子カメラ４ｂ側の角度
βを求める。

【００４４】ところで、電子カメラ４ａ側の角度β（便
宜上、角度βａとする）は、図５および式（１）ないし
式（４）で用いたθ_Lにあたる角度であり、一方、電子
カメラ４ｂ側の角度β（便宜上、角度βｂとする）は、
θ_Rにあたる。したがって、上記のようにして求められ
た電子カメラ４ａ側の角度βａ、電子カメラ４ｂ側の角
度βｂを、それぞれθ_L、θ_Rとして式（１）ないし式
（４）に代入すると、以下のように点Ｐのｘ座標、ｙ座
標が算出できる。ｘ＝Ｌｔａｎβｂ／（ｔａｎβａ＋ｔａｎβｂ） …（１１）ｙ＝ｘ・ｔａｎβａ …（１２）

【００４５】次に、点Ｐのｚ座標について述べる。図１
５は、指で座表入力面５０上の一点Ｐを指定し、そのま
ま座標入力面５０上で指を浮かせた状態を示す側面図で
ある。図１５に示した指は、その先端が、座標入力面５
０の表面から距離ｄ_z離れた位置にある。この位置を、
座標入力面５０の表面を原点にするｚ軸上の座標ｚとす
る。このようなｚ座標は、指の差分画像の結像中心点が
二次元イメージセンサ１５の中心点ｐ_oからずれること
によって、ｘ，ｙ座標同様に三角測量法に基づいて算出
できる。点Ｐのｚ座標を検出することにより、ダブルク
リックやペンアップ、ペンダウンをも検知できるように
なる。なお、中心点ｐ_oと差分画像の結像中心点とのｚ
方向の距離を、本実施の形態では、以降ｋで表すものと
する。

【００４６】ただし、この距離ｋは、点Ｐのｚ座標と共
にｘ，ｙ座標によっても変化する。このことを、図１６
を使って説明する。図１６は、図１４を、紙面に垂直な
方向から見た側面図である。図１６には、ｚ座標が同じ
であって、かつ結像光学レンズ６からの距離がＤ１、Ｄ
２と異なる２つの点Ｐ１、Ｐ２が示されている。図１６
によれば、二次元イメージセンサ１５上の点Ｐ１、点Ｐ
２の結像中心点Ｐｋ₁、Ｐｋ₂と二次元イメージセンサ１
５の中心点Ｐｏとの距離ｋ１、ｋ２が相違することが明
らかである。つまり、図１４で測定される距離Ｄもま
た、距離ｋの関数になっていることになる。このため、
本実施の形態では、距離ｋに基づくｚ座標の算出に先だ
ち、前述した式（９）ないし式（１２）を使ってｘ座
標、ｙ座標を算出する。そして、この後、先に算出され
たｘ座標、ｙ座標を考慮に入れてｚ座標を算出し、ｘ，
ｙ平面上の距離によらず正確なｚ座標を求めることがで
きるようにしている。

【００４７】次に、以上述べた実施の形態１の処理を図
１７でフローチャートとして示し、説明する。先ず、本
フローチャートでは、処理の開始直後に電子カメラ４
ａ、電子カメラ４ｂでそれぞれ基準画像を撮影し、これ
を基準画像メモリ１６ａに蓄積しておく（Ｓ１）。そし
て、オペレータによる入力面５０への入力がなされたか
否か判断し（Ｓ２）、入力がなされていない場合には入
力があるまで待機する（Ｓ２：Ｎｏ）。一方、入力があ
った場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、指の画像を撮影し（Ｓ
３）、基準画像との差分をとって差分画像を生成する
（Ｓ４）。

【００４８】次に、この差分画像に基づいて電子カメラ
４ａ、電子カメラ４ｂと撮像された指の位置とがなす角
度を算出し、この角度からさらに指の位置のｘ、ｙ座標
を算出する（Ｓ５）。ここで、本実施の形態では、ステ
ップＳ５で算出された座標が非入力領域の範囲内か否か
判断（Ｓ６）する。そして、非入力領域であると判断さ
れた場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、以降の処理を中止する
と共にこのｘ，ｙ座標を出力しないようにする、あるい
はエラー信号を出力するといった非入力処理を行い（Ｓ
１０）、次の入力に備えて待機する（Ｓ２）。

【００４９】次に、ステップＳ５で算出されたｘ，ｙ座
標を考慮してｚ座標を算出し（Ｓ７）、ｘ，ｙ座標と共
にパソコンなどに出力する（Ｓ８）。この後、座標入力
装置をオフするか否か判断し（Ｓ９）、オフしない場合
には（Ｓ９：Ｎｏ）、次の入力に備えて待機する（Ｓ
２）。また、座標入力装置をオフする場合には（Ｓ９：
Ｎｏ）、すべての処理を終了する。

【００５０】以上述べた実施の形態１は、電子カメラに
よる座標検出精度を座標入力装置の座標入力面の全域で
画素ピッチ以下に抑えることができる。したがって、座
標入力装置の信頼性を高めると共に、座標入力面内での
座標検出精度のばらつきをなくすことができる。

【００５１】なお、本発明は、以上述べた実施の形態に
限定されるものではない。例えば、指定点入力手段とし
ての電子カメラに代え、指定部材の映像を取り込む光学
的な他の装置を用いても良い。さらに、指定点入力手段
は、光学的な装置に限らず、例えば、超音波などによっ
て入力された点との角度を算出し、この座標を検出する
ものであっても良い。

【００５２】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。実施の形態２の座標入力装置
は、座標入力面と非同一面上に非入力領域を設けると共
に、指などを検出するための信号を、非入力面に平行
で、かつ指定点入力手段である電子カメラに向くように
偏向する検出信号偏向手段を備えたものである。なお、
実施の形態２では、指の検出を電子カメラで行っている
ことから、検出信号は指の映像であり、検出信号偏向手
段には反射ミラーが用いられる。

【００５３】図１８は、実施の形態２を説明するための
図の一つである。図１８で示した座標入力装置の構成
は、座標入力面をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やリアル
プロジェクション型のディスプレイなどに設けたもので
ある。図１８（ａ）は、このような座標入力装置の上面
を示す図、（ｂ）は、側面を示す図である。なお、図１
８中、図５に示したものと同様の部材については同様の
符号を付し、説明を一部略すものとする。

【００５４】実施の形態２は、電子カメラ４ａ、電子カ
メラ４ｂをディスプレイ（Ｄｉ）の筐体２０４上に設置
し、この設置面を非入力領域として使用するものであ
る。このために、破線２０２で示した筐体２０４上面の
端部と電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂとの距離ｄは、
座標入力面の幅の０．０６倍以上に設定されている。ま
た、このような構成には、座標入力面５０上にある指の
像が電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂに向かうように光
を偏向する反射ミラー２０１が設けられている。反射ミ
ラー２０１の反射角度は、座標入力面５０と平行な面上
を進む光が非入力面と平行に進むような角度になるよう
に設定されており、実施の形態２では、光を９０度に反
射するようになっている。

【００５５】また、図１９は、実施の形態２の他の構成
を説明するための図で、図１９（ａ）は、この座標入力
装置の上面を示す図、（ｂ）は、側面を示す図である。
なお、図１９についても、図中、図５、図１８に示した
ものと同様の部材については同様の符号を付し、説明を
一部略すものとする。図１９の構成は、ホワイトボー
ド、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイといった
板状の部材に座標入力面を設ける場合に適用されるもの
で、電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂをディスプレイ
（Ｄｉ）の板状の筐体２０５裏面に設置する。そして、
この設置面を非入力領域Ｇとして使用するものである。
このために、破線２０３で示した筐体２０５の背面端部
と電子カメラ４ａ、電子カメラ４ｂとの距離ｄは、電子
カメラ間の距離のの０．０６倍以上に設定されている。
また、このような構成には、座標入力面５０上にある指
の像をいったん筐体２０５の上面に平行になるよう偏向
する反射ミラー２０１ｂ、さらに電子カメラ４ａ、電子
カメラ４ｂにけて背面と平行になるように偏向する反射
ミラー２０１ａが設けられている。反射ミラー２０１
ａ、２０１ｂの反射角度は、それぞれ座標入力面５０と
平行な面上を進む光が背面の非入力面と平行に進むよう
な角度になるように設定されており、図１９に示した構
成では、それぞれ光を９０度に反射するようになってい
る。

【００５６】以上述べた実施の形態２は、先に述べた実
施の形態１から得られる効果に加え、座標入力面と同一
の面から非入力面が占めるスペースを省き、座標入力装
置が大型化することを抑えることができる。

【００５７】（実施の形態３）実施の形態３の座標入力
装置は、実施の形態１、実施の形態２の電子カメラに代
えて光を発光する発光手段を設け、この発光手段が発光
した光の反射光に基づいて入力された点の座標を検出す
るよう構成されるものである。ここでは、先ず、このよ
うな座標の検出原理について図２０ないし図２３を用い
て説明する。図２０は、座標入力面５０と、座標入力面
５０内に設けられた受発光部４０ａ、受発光部４０ｂ
と、座標入力面５０の三方に設けられた反射部材８０を
示している。受発光部４０ａ、受発光部４０ｂには、そ
れぞれ点光源４１と、受光素子（図２１、図２２）とが
設けられているものとする。

【００５８】点光源４１が照射した光は、Ｌ１、Ｌ２、
…Ｌｍを光軸とする光束として座標入力面の全域に扇状
に広がっていく。このような光束のうち、例えば、光軸
Ｌａに注目した場合、光軸Ｌａの光束の反射光（光軸Ｌ
ａ’）は、再帰性の反射部材８０で反射されて光軸Ｌａ
と同じ光軸を通って受発光部４０ａに向かう。受発光部
４０ａには、後述する受光手段が設けてあって、この反
射光を受光する。このような受光手段は、光軸Ｌ１、Ｌ
２、…Ｌｍで表される光束のすべてについてその反射光
を受光できるように構成されている。

【００５９】座標入力面５０内の一点Ｐにオペレータが
指を置くと、この指によって光軸Ｌ１、Ｌ２、…Ｌｍで
表される光束のうちの一部が遮蔽され、反射部材８０に
届かなくなる。このため、指によって遮られた光束の反
射光が受光手段で受光されなくなり、受光されなかった
光束から指が置かれた点Ｐを通る光の光軸が識別でき
る。同様にして、受発光部４０ｂの点光源４１から発光
した光束についてもその反射光を受光し、指が置かれた
点Ｐを通る光軸を識別することができる。図２０では、
受発光部４０ａから発光した光軸Ｌ、４０ｂから発光し
た光軸Ｒが点Ｐを通る光軸となっている。点Ｐの座標
は、このような光軸Ｌ、光軸Ｒの交点として算出するこ
とができる。

【００６０】次に、受発光部４０ａ、受発光部４０ｂの
構成と、遮蔽された光の光軸を求める機構について説明
する。なお、受発光部４０ａと４０ｂとは、同様に構成
されている。このため、実施の形態３では、受発光部４
０ａに関する構成だけを図示し、受発光部４０ｂに関す
る説明を略すものとする。

【００６１】図２１は、受発光部４０ａの構成の概略を
示す図で、座標入力面５０に垂直方向から受発光部４０
ａを見た図である。受発光部４０ａは、概略して点光源
４１、集光レンズ４２、受光素子４３で構成されてい
る。点光源４１は、受光素子４３と反対側に扇状の光を
照射するもので、扇状の光は、矢印ｑ、矢印ｒ、矢印
ｓ、矢印ｔの方向に照射、あるいは反射されてくる光束
の集合であると考える。矢印ｑの方向に照射された光
は、反射部材で矢印ｒの方向に反射されてくる。そし
て、集光レンズ４２通って進み、受光素子４３上の点４
３ｂの位置で受光される。また、矢印ｓの方向に照射さ
れた光は、反射部材で矢印ｔの方向に反射され、受光素
子４３上の点４３ａの位置で受光される。

【００６２】このように、点光源４１から照射され、再
帰性の反射部材で反射された光の光軸とその受光位置と
は、一対一の関係にある。このことから、受光素子４３
上の受光強度分布を調べれば、遮蔽された光がどの光軸
を通って照射、あるいは反射されてきたものか分かる。
そして、このような光軸を受発光部４０ａ、受発光部４
０ｂの両方について求めれば、指によって入力された点
で交わる２直線を求めることができる。

【００６３】図２２は、受光素子４３上の受光強度と遮
蔽された光の光軸との関係を説明する図である。図２２
では、集光レンズ４２の中心が点光源４１に一致するよ
うに集光レンズ４２を配置する。点光源４１から照射さ
れた光は、反射部材８０で再帰的に反射され、集光レン
ズ４２の中心を通って受光素子４３上で受光される。こ
のとき、受光素子４３上の強度分布は、光を遮蔽するも
のが座標入力面上に無ければほぼ均一になる。しかし、
図中の点Ｐで光が遮蔽された場合、受光素子４３上でこ
の点を通る光の受光位置の受光強度が弱まることにな
る。なお、このような受光強度が弱い受光素子４３上の
点を以降暗点という。

【００６４】図２２中に、暗点の位置を受光素子４３中
心の点との距離をＤ_nで示す。この距離Ｄｎは、暗点を
通る直線Ｌｍと受光素子４３の中心点を通る直線とがな
す角度θ_nと以下の式（１３）で表される対応関係があ
る。 θ_n＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ_n／ｆ） …（１３）ただし、式（１３）中のｆは、図２２に示すように、集
光レンズ４２中心と受光素子４３表面との距離である。

【００６５】また、ここで、特に図２０の受発光部４０
ａについてθ_nをθ_nLとし、図２３で示した角度θ_Lを表
せば、 θ_L＝ｇ（θ_nL） …（１４）ただし、 θ_nL＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ_nL／ｆ） …（１５）式（１４）、式（１５）の関係は、受発光部４０ｂにつ
いても同様に成り立つ。したがって、受発光部側のθ_n
をθ_nRとし、図２３のθ_Rを表すと、 θ_R＝ｈ（θ_nR） …（１６）ただし、 θ_nR＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ_nL／ｆ） …（１７）が得られる。

【００６６】ここで、受発光部４０ａ、受発光部４０ｂ
の取付間隔を図２３のようにＷとし、原点を図中のｏと
すると、点Ｐの座標Ｐ（ｘ，ｙ）は、ｘ＝Ｗ・ｔａｎθ_R／（ｔａｎθ_L＋ｔａｎθ_R） …（１８）ｙ＝Ｗ・ｔａｎθ_L・ｔａｎθ_R／（ｔａｎθ_L＋ｔａｎθ_R） …（１９）と表すことができる。以上のように、受発光部４０ａ、
４０ｂに設けられる受光素子４３上の暗点を検出し、こ
の暗点と受光素子４３の中心からの距離を求めることに
より、点Ｐの座標を検出することができる。

【００６７】次に、以上述べた検出原理に基づいて入力
された点の座標を検出する座標入力装置である、実施の
形態３の構成について説明する。実施の形態３の座標入
力装置は、平面状の座標入力・検出領域である座標入力
面と、座標入力面の略全域に光を照射する複数の発光手
段と、発光手段から照射された光を、発光手段に向けて
反射する反射部材と、反射部材で反射された光を受光で
きる位置に設けられた複数の受光手段とを有する入力部
を備え、このような入力部上において、発光手段が照射
した光が前記受光手段に受光されることを妨げる光遮蔽
部材の位置を座標として入力する座標入力装置である。

【００６８】そして、このために、発光手段と光遮蔽部
材とを通る直線と、発光手段を通る直線とがなす角度
を、少なくとも２つの発光手段についてそれぞれ検出す
る角度検出手段と、角度検出手段によって検出された角
度と、角度検出に用いられた発光手段間の距離とに基づ
いて、光遮蔽部材の位置を示す２次元座標を算出する座
標算出手段とを有する演算部を備えている。このような
構成のうち、入力部には、角度検出に用いられた発光手
段と座標入力面との間に、指による座標入力を受け付け
ない非入力領域が設けられている。また、演算部には、
パソコンなどが用いられている。

【００６９】図２４は、実施の形態３の座標入力装置を
説明するための図で、入力部を正面から見たものであ
る。なお、図２４中、図５で説明したのと同様の構成に
ついては同様の符号を付し、説明を一部略すものとす
る。図示した座標入力装置は、座標入力面５０と、発光
手段となる２つのビーム整形レンズ群１０２ａ、ビーム
整形レンズ群１０２ｂと、座標入力面５０の三方を囲む
ように設けられた再帰性の反射部材８０と、ビーム整形
レンズ群を発光手段とするためのレーザ光源１００、ハ
ーフミラー１０１、ミラー１０３とを備えている。な
お、ビーム整形レンズ群１０２ａ、ビーム整形レンズ群
１０２ｂから照射された光は、反射部材８０で反射され
て再びビーム整形レンズ群１０２ａ、ビーム整形レンズ
群１０２ｂに戻ってくる。ビーム整形レンズ群１０２
ａ、ビーム整形レンズ群１０２ｂの後方にはこのような
反射光を受光する受光手段としての受光素子（図２６）
が設られている。

【００７０】また、ビーム整形レンズ群１０２ａ、ビー
ム整形レンズ群１０２ｂと座標入力面５０との間には、
非入力領域Ｇが設けてあって、この幅ｄは、前述した基
準に基づいて０．０６Ｗ以上の長さに設定されている。
なお、このような非入力領域も、実施の形態１と同様に
カバーなどをかけてオペレータに非入力領域であること
を認識させる、あるいは検出した座標が非入力領域Ｇの
範囲内であった場合にはこの座標をアプリケーション側
に返さないといった方法で入力を受け付けないようにす
ることができる。

【００７１】図２４の座標入力装置では、一つの光源１
００の光にハーフミラー１０１を透過、あるいは反射さ
せ、分岐して２つのビーム整形レンズ群１０２ａ、１０
２ｂを介して座標入力面に２方向から光を照射するよう
構成している。このような光源１００には、レーザダイ
オードやピンポイントＬＥＤといったスポットをある程
度絞ることが可能なものが用いられる。ビーム整形レン
ズ群１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ図２５のように、
シルンドリカルレンズ１１２、シルンドリカルレンズ１
１３、シリンドリカルレンズ１１４によって構成されて
いる。ビーム整形レンズ群１０２ａ、１０２ｂは、図２
４に示すように、互いに距離Ｗ離して取り付けられてお
り、スポット光を、扇状の広がりを持ち（図２５ａ）、
かつ座標入力面５０と平行な光束に整形する（図２５
ｂ）。なお、実施の形態３、実施の形態４中の「発光手
段を通る直線」の表現は、このビーム整形レンズ群１０
２ａ、１０２ｂの略中心を通る直線を指すものとする。

【００７２】図２６は、図２４、図２５に示した座標入
力装置の光学系を、より詳しく説明するための図で、図
２６（ａ）は、実施の形態３の発光、受光の構成を説明
するための模式図、（ｂ）は、（ａ）の模式図の発光に
係る構成を示す図、（ｃ）は、（ａ）の受光に係る構成
を説明する図である。なお、図２６（ａ）〜（ｃ）は、
いずれもそれぞれの図中に示す座標軸に従う方向から見
たものとする。

【００７３】光源１００の光は、ハーフミラー１０１で
例えばビーム整形レンズ群１０２ａに向かった後、シリ
ンドリカルレンズ１１２によってｘ方向にのみコリメー
トされる。そして、さらにシリンドリカルレンズ１１
３、シリンドリカルレンズ１１４で図中ｙ方向に集光さ
れる。このようなシリンドリカルレンズ１１２とシリン
ドリカルレンズ１１３、シリンドリカルレンズ１１４と
は、その曲率分布が互いに直交している。３枚のシリン
ドリカルレンズを通過してきた光は、集光部ｃで線状に
集光する。この集光部ｃは、前述した座標検出原理の点
光源４１に相当することから、以降、二次光源ともいう
ものとする。

【００７４】また、ビーム整形レンズ群１０２ａから光
を取り出す取出口にはスリットｓが設けてあって、スリ
ットｓから二次光源ｃの光が座標入力面に向けて照射さ
れる。実施の形態３では、スリットｓの位置と二次光源
ｃの位置とが一致しているものとする。この照射光は、
ハーフミラー８７によって折り返されてディスプレイ
（Ｄｉ）の正面にいるオペレータの側から見て扇状に広
がる（図２６（ｂ））。このとき、照射光は、シリンド
リカルレンズ１１２でコリメートされていることによ
り、座標入力面の垂直方向には広がらず、座標入力面に
平行な光となる。

【００７５】座標入力面５０上に広がった光は、反射部
材８０で反射され、出射されたときと同じ光軸を通って
ビーム整形レンズ群１０２ａに向かって進む。そして、
ハーフミラー８７を透過した後に集光レンズ４２を通っ
て受光素子４３に受光される。実施の形態３の受光素子
は、複数のＣＣＤ撮像素子をマトリックス状に配置して
構成されている。このとき、座標入力面５０上に座標を
入力するために置かれた指があれば、この指が光の遮蔽
物となって受光素子４３のいずれかのＣＣＤ撮像素子に
光が受光されずに暗点を生じる。この暗点となったＣＣ
Ｄ撮像素子の受光素子４３上における位置から前述した
式（１３）のＤ_nが求められ、このＤ_nに基づいて指の置
かれた点の座標が算出できる（図２６（ｃ））。

【００７６】以上述べた実施の形態３は、照射された光
が遮蔽されることによる座標入力装置において、座標入
力面の全域で座標検出精度を画素ピッチ以下に抑えるこ
とができる。したがって、座標入力装置の信頼性を高め
ると共に、座標入力面内での座標検出精度のばらつきを
なくすことができる。

【００７７】（実施の形態４）次に、本発明の実施の形
態４について説明する。実施の形態４の座標入力装置
は、座標入力面と非同一面上に非検出領域設けると共
に、発光手段から照射された光の光軸が座標入力面と平
行になるように偏向する光軸偏向手段をさらに備えたも
のである。

【００７８】図２７は、実施の形態４を説明するための
図の一つである。図２７で示した座標入力装置の構成
は、座標入力面をＣＲＴやリアルプロジェクション型の
ディスプレイなどに設けたものである。図２７（ａ）
は、このような座標入力装置の上面を示す図、（ｂ）
は、側面を示す図である。なお、図２７中、図１８に示
したものと同様の部材については同様の符号を付し、説
明を一部略すものとする。

【００７９】実施の形態４は、受発光部４０ａ、受発光
部４０ｂをディスプレイ（Ｄｉ）の筐体２０４上に設置
し、この設置面を非入力領域として使用するものであ
る。このために、破線２０２で示した筐体２０４上面の
端部と受発光部４０ａ、受発光部４０ｂとの距離ｄは、
受発光部間の距離の０．０６倍以上に設定されている。
また、実施の形態４では、受発光部４０ａ、４０ｂとし
て実施の形態３と同様にスポット光を整形するビーム整
形レンズ群と受光素子とを用い、両者をまとめて受発光
部というものとする。

【００８０】さらに、実施の形態４の座標入力装置に
は、受発光部４０ａ、受発光部４０ｂが照射した光を座
標入力面５０に向かうように偏向する反射ミラー２０１
が設けられている。反射ミラー２０１の反射角度は、照
射した光が非入力面、座標入力面５０の両方に平行に進
むような角度に設定されており、実施の形態４では、光
を９０度に反射するようになっている。

【００８１】また、図２８は、実施の形態４の他の構成
を説明するための図で、図２８（ａ）は、この座標入力
装置の上面を示す図、（ｂ）は、側面を示す図である。
なお、図２８についても、図中、図１９、図２７に示し
たものと同様の部材については同様の符号を付し、説明
を一部略すものとする。

【００８２】このような構成は、ホワイトボード、プラ
ズマディスプレイ、液晶ディスプレイといった板状の部
材に座標入力面を設ける場合に適用されるもので、受発
光部４０ａ、受発光部４０ｂをディスプレイ（Ｄｉ）の
板状の筐体２０５裏面に設置する。そして、この設置面
を非入力領域として使用するものである。このために、
破線２０３で示した筐体２０５の背面端部と受発光部４
０ａ、受発光部４０ｂとの距離ｄは、受発光部４０ａ、
受発光部４０ｂ間の距離の０．０６倍以上に設定されて
いる。

【００８３】また、このような構成には、受発光部４０
ａ、受発光部４０ｂから照射された光をいったん筐体２
０５の上面に平行になるよう偏向する反射ミラー２０１
ａ、さらに座標入力面５０と平行になるように偏向する
反射ミラー２０１ｂが設けられている。反射ミラー２０
１ａ、２０１ｂの反射角度は、それぞれ非入力面と平行
な面上を進む光が座標入力面５０と平行に進むような角
度になるように設定されており、図２８に示した構成で
は、それぞれ光を９０度に反射するようになっている。

【００８４】以上述べた実施の形態４は、先に述べた実
施の形態３から得られる効果に加え、非入力面が占める
スペースを節減でき、座標入力装置が大型化することを
抑えることができる。

【００８５】また、本発明は、以上述べた実施の形態
３、実施の形態４に限定されるものではない。すなわ
ち、発光手段、受光手段（受発光部）は、一般的に座標
入力装置に適用されるものであればどのような構成でも
良い。実施の形態３、実施の形態４の座標入力装置に適
用可能な光学的機構としては、例えば、従来からある、
照射部が光を入力座標面内で走査するもの、さらにこの
反射部材を円筒体表面に設けたものが考えられる。さら
に、周囲光に対する電気的フォトトランジスタ補償を使
って光遮断を検出するものを用いることも可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上述べた本発明は、以下の効果を奏す
る。すなわち、請求項１記載の発明は、座標入力・検出
領域のうち、特に検出精度の低い部位に入力された点に
ついては、この座標の算出を避け、座標入力装置の座標
検出精度を高めると共に、装置の信頼性を高めることが
できる。したがって、請求項１記載の発明は、座標入力
面内での検出精度のばらつきをなくし、また、検出角度
の誤差が座標の検出精度に影響し難い座標入力装置を提
供することができる。

【００８７】請求項２記載の発明は、最適な非検出領域
の幅を設定することができ、非検出領域を設けることに
よる座標入力面の縮小を最低限に抑えながら、実質的に
座標の検出精度の低下が生じる領域を非検出領域とする
ことができる。

【００８８】請求項３記載の発明は、座標入力・検出領
域をより広くとることができ、座標入力装置を小型化す
ることもできる。

【００８９】請求項４記載の発明は、発光した光が遮蔽
されることによって入力された点を検出する座標入力装
置において、座標入力・検出領域のうち、特に検出精度
の低い部位に入力された点については、この座標の算出
を避け、座標入力装置の座標検出精度を高めると共に、
装置の信頼性を高めることができる。したがって、請求
項４記載の発明は、発光した光が遮蔽されることによっ
て入力された点を検出する座標入力装置において、座標
入力面内での検出精度のばらつきをなくし、また、検出
角度の誤差が座標の検出精度に影響し難い座標入力装置
を提供することができる。

【００９０】請求項５記載の発明は、発光した光が遮蔽
されることによって入力された点を検出する座標入力装
置において、最適な非検出領域の幅を設定することがで
き、非検出領域を設けることによる座標入力面の縮小を
最低限に抑えながら、実質的に座標の検出精度の低下が
生じる領域を非検出領域とすることができる。

【００９１】請求項６記載の発明は、発光した光が遮蔽
されることによって入力された点を検出する座標入力装
置において、座標入力・検出領域をより広くとることが
でき、座標入力装置を小型化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】点の座標を三角測量法で算出する方法を説明す
る図である。

【図２】座標変動量を座標入力面内の分布として表した
図である。

【図３】図２中に示した直線Ｅで図２を切った断面図で
ある。

【図４】非入力領域を模式的に示した図である。

【図５】実施の形態１の入力部を説明するための図で、
入力部の正面図である。

【図６】図５中の線分Ｖ−Ｖ’に沿う入力部の断面図で
ある。

【図７】実施の形態１の遮光板を説明するための図であ
る。

【図８】実施の形態１の背景板を説明するための図で、
その一部を示す正面図である。

【図９】実施の形態１の演算部を説明するためのブロッ
ク図である。

【図１０】実施の形態１の基準画像を例示する図であ
る。

【図１１】実施の形態１の入力部および演算部の動作を
説明するための図で、座標入力面上に点を入力した状態
を示す図である。

【図１２】実施の形態１の入力部および演算部の動作を
説明するための図で、図１１の電子カメラで撮像した画
像を示す図である。

【図１３】実施の形態１の入力部および演算部の動作を
説明するための図で、座標入力の一連の処理を説明する
ための図である。

【図１４】実施の形態１の入力部および演算部の動作を
説明するための図で、図１１のうちの電子カメラを拡大
して示す図である。

【図１５】実施の形態１の座標入力面上で指を浮かせた
状態を示す図である。

【図１６】図１４を、紙面に垂直な方向から見た図であ
る。

【図１７】実施の形態１の処理を説明するためのフロー
チャートである。

【図１８】実施の形態２の座標入力装置を説明するため
の図で、（ａ）は、座標入力装置の上面を示す図、
（ｂ）は、側面を示す図である。

【図１９】実施の形態２の座標入力装置を説明するため
の他の図で、（ａ）は、座標入力装置の上面を示す図、
（ｂ）は、側面を示す図である。

【図２０】実施の形態３の座標入力装置の座標検出原理
について説明する図である。

【図２１】実施の形態３の座標入力装置の座標検出原理
について説明する他の図である。

【図２２】実施の形態３の座標入力装置の座標検出原理
について説明する他の図である。

【図２３】実施の形態３の座標入力装置の座標検出原理
について説明する他の図である。

【図２４】実施の形態３の座標入力装置を説明するため
の図で、入力部を正面から見たものである。

【図２５】図２４中に示したビーム整形レンズ群の構成
を説明するための図である。

【図２６】図２４、図２５に示した座標入力装置の光学
系を、より詳しく説明するための図で、（ａ）は、発
光、受光の構成を説明するための模式図、（ｂ）は、
（ａ）の模式図の発光に係る構成を示す図、（ｃ）は、
（ａ）の受光に係る構成を説明する図である。

【図２７】実施の形態４の座標入力装置を説明するため
の図で、（ａ）は、座標入力装置の上面を示す図、
（ｂ）は、側面を示す図である。

【図２８】実施の形態４の座標入力装置を説明するため
の他の図で、（ａ）は、座標入力装置の上面を示す図、
（ｂ）は、側面を示す図である。

【符号の説明】

２支持体４ａ、４ｂ電子カメラ５、５０座標入力面６結像光学レンズ７背景板９インターフェイス１０ＣＰＵ１１ＲＯＭ１２ＲＡＭ１２ａ座標メモリ１３タイマ１４積分器１５二次元イメージセンサ１６ＥＥＰＲＯＭ１６ａ基準画像メモリ１８ｘｙｚ演算器２０、２５１切欠部２５遮光板４０ａ、４０ｂ受発光部５１境界線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面状の座標入力・検出領域と、前記座標入力・検出領域上にある点を指定する指定部材
を検出し、指定された点の位置を入力する複数の指定点
入力手段と、前記指定点入力手段と指定部材とを通る直線と、前記指
定点入力手段を通る直線とがなす角度を、少なくとも２
つの前記指定点入力手段についてそれぞれ検出する角度
検出手段と、前記角度検出手段によって検出された角度と、角度検出
に用いられた前記指定点入力手段間の距離とに基づい
て、指定部材が指定した点の２次元座標を算出する座標
算出手段とを有してなり、角度検出に用いられた前記指定点入力手段と前記座標入
力・検出領域との間に、前記指定点入力手段が前記指定
部材による点の入力を受け付けない非入力領域を設ける
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記非入力領域は、前記座標入力・検出
領域との境界線と角度検出に用いられた前記指定点入力
手段同士を通る直線との最短距離で表される所定の幅を
有し、前記所定の幅は、角度検出に用いられた前記指定
点入力手段間の距離の０．０６倍以上であることを特徴
とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】前記座標入力・検出領域と非同一面上に
前記非検出領域設けると共に、前記指定部材を検出する
ための信号を、前記非入力領域に平行で、かつ前記座標
入力手段に向くように偏向する検出信号偏向手段をさら
に有することを特徴とする請求項１または２に記載の座
標入力装置。
【請求項４】平面状の座標入力・検出領域と、前記座
標入力・検出領域の略全域に光を照射する複数の発光手
段と、前記発光手段から照射された光を、前記発光手段
に向けて反射する反射部材と、前記反射部材で反射され
た光を受光できる位置に設けられた複数の受光手段とを
有し、座標入力・検出領域上において、前記発光手段が
照射した光が前記受光手段に受光されることを妨げる光
遮蔽部材の位置を座標として入力する座標入力装置であ
って、前記発光手段と光遮蔽部材とを通る直線と、前記発光手
段を通る直線とがなす角度を、少なくとも２つの前記発
光手段についてそれぞれ検出する角度検出手段と、前記角度検出手段によって検出された角度と、角度検出
に用いられた前記発光手段間の距離とに基づいて、光遮
蔽部材の位置を示す２次元座標を算出する座標算出手段
とを有してなり、角度検出に用いられた前記発光手段と前記座標入力・検
出領域との間に、前記光遮蔽部材による座標入力を受け
付けない非入力領域を設けることを特徴とする座標入力
装置。
【請求項５】前記非入力領域は、前記座標入力・・検
出領域との境界線と角度検出に用いられた前記発光手段
同士を通る直線との最短距離で表される所定の幅を有
し、前記所定の幅は、角度検出に用いられた前記発光手
段間の距離の０．０６倍以上であることを特徴とする請
求項４記載の座標入力装置。
【請求項６】前記座標入力・検出領域と非同一面上に
前記非検出領域設けると共に、前記発光手段から照射さ
れた光の光軸が前記座標入力・検出領域と平行になるよ
うに偏向する光軸偏向手段をさらに備えることを特徴と
する請求項４または５に記載の座標入力装置。