JP2002351612A

JP2002351612A - 座標入力装置及びその制御方法、プログラム

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Publication number: JP2002351612A
Application number: JP2001159510A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kobayashi; 克行小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】座標算出サンプリングレートを低下させるこ
となく、低コストで、高精度、高分解能に座標を出力す
ることができる座標入力装置及びその制御方法、プログ
ラムを提供する。【解決手段】複数の検出領域を有し、各検出領域での
検出動作が独立に制御される、光スポットからの光信号
をリニアセンサで検出する。その複数の検出領域の内、
第１検出領域での検出動作を第１の所定時間実行し、そ
の第１検出領域からの検出結果に基づいて、光スポット
からの光信号の有無を判定する。光信号があると判定す
る場合、第１検出領域の検出動作を更に第２の所定時間
実行する。一方、光信号がないと判定する場合、第１検
出領域以外の他の検出領域に対し検出動作を第１の所定
時間実行し、その第１検出領域からの検出結果に基づい
て、光スポットからの光信号の有無を判定し、光信号が
あると判定された検出領域の検出動作を更に第２の所定
時間実行する。そして、光信号があると判定された検出
領域からの検出結果に基づいて、光スポットに対応する
座標値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指示具からの光を
座標入力画面に照射して光スポットを生成し、前記光ス
ポットに対応した座標を生成する座標入力装置及びその
制御方法、プログラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の座標入力装置としては、ＣＣＤエ
リアセンサやリニアセンサを用いて画面上の光スポット
を撮像し、重心座標あるいはパターンマッチングを用い
る画像処理を行って、座標値を演算して出力するもの
や、ＰＳＤと呼ばれる位置検出素子（スポットの位置に
対応した出力電圧が得られるアナログデバイス）を用い
るものなどが知られている。

【０００３】例えば、特公平７−７６９０２号公報に
は、可視光の平行ビームによる光スポットをビデオカメ
ラで撮像して座標を検出し、同時に赤外拡散光で制御信
号を送受する装置について開示されている。また、特開
平６−２７４２６６号公報には、リニアＣＣＤセンサと
特殊な光学マスクを用いて座標検出を行う装置が開示さ
れている。

【０００４】一方、特許公報第２５０３１８２号には、
ＰＳＤを用いた装置について、その構成と出力座標の補
正方法が開示されている。

【０００５】近年、大画面ディスプレイの画面の明るさ
が改善され、明るく照明された環境においても十分使用
できるようになってきており、需要が拡大されつつあ
る。そして、座標入力装置は、そのような大画面ディス
プレイと組み合わした環境においても使用できるよう
に、外乱光に強いことがますます必要になってきてい
る。また、近年、無線通信手段として、赤外線を利用す
る機器が増加しており、赤外線、可視光ともに外乱光
は、増加傾向にあるため、外乱光に強いことは、装置の
重要な特性の一つである。

【０００６】しかしながら、前記特公平７−７６９０２
号公報、前記特開平６−２７４２６６号公報からもわか
るように、従来のＣＣＤセンサを用いるものは、光学フ
ィルタでしか外乱光を抑制することができない。これに
対して、前記特許公報第２５０３１８２号のように、Ｐ
ＳＤを用いる装置では、光強度を周波数変調し、この変
調波を同期検波することにより、外乱光の影響を抑制で
きるため、光学フィルタと併用することによって、外乱
光に対しては強い特性を持っている。しかしながら、こ
の種の座標入力装置は、分解能の向上という点で原理的
に問題を含んでいる。つまり、センサ出力電圧のダイナ
ミックレンジが入力範囲にそのまま対応しているため、
例えば、全体を１０００の座標に分解する場合には少な
くとも６０ｄＢ以上のＳ／Ｎ比が必要になる。さらに、
前記特許公報第２５０３１８２号で述べられているよう
に、直線性誤差のデジタル補正が必須であるため、高精
度なアナログ回路と多ビットのＡＤ変換器と演算回路と
が必要になる。さらに、センサ出力信号のＳ／Ｎ比は光
量と光スポットのシャープさに依存するため、前記した
外乱光の抑圧だけでは不十分であり、明るく高精度な光
学系も必要になる。このようなことから、装置自体が非
常に高価で、大型なものになってしまう。

【０００７】さらに、ＣＣＤセンサを用い、分解能を高
める手法として、前記特公平７−７６９０２号公報で
は、ビデオカメラを複数台同時使用することが開示され
ているが、これは装置が大型化し、高価になる。また、
一台で画素数の多いビデオカメラの場合には、複数のカ
メラを用いるよりもさらに大型化し、高価となる。ま
た、画像処理によって、画素数よりも高い分解能を達成
するためには、膨大な画像データの高速処理が必要とな
り、リアルタイム動作をさせるには非常に大型で、高価
なものとなってしまう。

【０００８】また、前記特開平６−２７４２６６号公報
では、特殊な光学マスクと信号処理とによって高分解能
が得られるようにしており、外乱光が小さく良好なＳ／
Ｎ比が確保できれば高分解能化が可能である。しかしな
がら、実際には、リニアセンサでは結像が線状であり、
点像となるエリアセンサに比べて面内で外乱光との分離
ができないため、外乱光の影響を受けやすく、外乱光の
少ない特殊な環境でしか実用にならないという問題があ
る。

【０００９】以上を鑑み、外乱光の影響受け難く、精度
が良く比較的低コストな座標入力装置として、特開平１
１−２１９２５３号公報、特開２０００−１１２６４４
号公報に示されるような光電変換素子と電子シャッター
機能を用いた座標入力装置も開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来例に示されるよう
に種々の座標入力装置が知られているが、その座標算出
精度、或いは分解能という観点では、先に述べたように
高価で、大型なものになってしまう課題を有する。

【００１１】さらには、特開平１１−２１９２５３号公
報、特開２０００−１１２６４４号公報に開示されてい
るような光電変換素子と電子シャッター機能を用いた座
標入力装置の場合には、筆記具に設けられたＬＥＤ等の
発光部材を点滅させ、その点滅に同期させて電子シャッ
ターを動作させ、発光部材の点灯時の信号と、非点灯時
の信号を各々光電変換センサで蓄積し、その蓄積された
点灯時の信号と非点灯時の信号の差分信号を出力するこ
とで、外乱光の信号を除去し、純粋に前記発光部材の光
信号のみを抽出している。さらには、上記座標入力装置
は、前記発光部材の光を光電変換センサの受光面に結像
させる光学系を採用しているが、複数の光電変換センサ
に光が入射するように、わざと焦点をずらし（ピンぼけ
状態）、光が入射した複数の光電変換センサの出力信号
を用いて演算を行うことで、座標算出分解能を向上させ
るように構成されている。

【００１２】言い換えて説明すれば、わざとぼかした状
態で、複数の画素に光スポットの光が入射するように構
成されているので、複数の光電変換センサの内、最も光
が集中している光電変換センサを中心として、その左右
の光電変換センサは、その中心の光電変換センサからの
距離が大きくなるに従って、より弱い光信号を出力する
ことになる。複数の光電変換センサそれぞれから出力さ
れる信号は、横軸に各光電変換センサの番号、縦軸に各
光電変換センサの出力信号レベルをプロットすれば、中
心の光電変換センサからの信号をピークレベルとして、
山形の信号波形が得られることになる（一例として、図
１３参照）。そして、この山形の信号波形から、その重
心位置を算出することで、比較的少ない光電変換センサ
の数（画素数）でも、座標算出分解能を一定以上に保つ
ことが可能となっている。

【００１３】しかしながら、このような構成でより高分
解能な座標算出性能を確保するためには、より多くの光
電変換センサの情報を用いて座標演算を行う（つまり、
焦点をよりぼけさせる必要が有る）ことが必要である。
この場合、自ずと信号レベルがピークとなる光電変換セ
ンサからの距離が大きくなる光電変換センサの出力信号
はより小さくなるので、その光電変換センサの信号のＳ
／Ｎには十分考慮する必要がある。信号の信頼性を得る
ためには、筆記具に内蔵された発光手段の単位時間あた
りの発光量を増大させるか、あるいは、光線変換センサ
側で、光を取り込む時間である積分時間をより長く設定
する必要がある。

【００１４】前者の発光手段の単位時間あたりの発光量
を増大させる方法は、発光手段による制約によりもちろ
ん限界が有るほか、消費電力の増大という結果につなが
り、筆記具に内蔵される電池等の消耗を激しくし、ラン
ニングコストの増大、あるいは充電方式が必須の構成と
なり、筆記具としての重さ、形状に大きな影響を与え、
実用上大きな障害を発生させる。

【００１５】一方、後者の光を取り込む時間である積分
時間を長くする方法は、座標サンプリングレートの低下
を発生させる。つまり、例えば、２０ｍｓｅｃ程度の積
分時間で十分信頼性の有る信号が得られる場合には、座
標演算時間を考慮しなければ、１秒あたり５０回の座標
出力が可能であるのに対し、より高分解能を実現するた
めに、より焦点をぼけさせ、信頼性の有る信号を得るた
めに積分時間を４０ｍｓｅｃとすれば、その座標サンプ
リングレートは２５回／秒と、極端に性能が劣化する。

【００１６】また、分解能、精度を向上させる方法とし
ては、光電変換センサの数を増す方法も有力である。即
ち、例えば、１メートルの距離を光電変換センサ６４個
（画素数６４個）で計測するか、１２８個（画素数１２
８個）で計測するかによって、当然後者の方の分解能が
高くなることは自明の事実である。しかしながら、この
ような構成にすることは、当然光電変換素子の数が増す
わけであるから、コストアップの要因になるし、あるい
は、光電変換センサの駆動処理能力を向上させる必要性
が生じる等の問題が新たに発生することになる。

【００１７】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、座標算出サンプリングレートを低下さ
せることなく、低コストで、高精度、高分解能に座標を
出力することができる座標入力装置及びその制御方法、
プログラムを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】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、指示具からの光を座標入力画面に照射して光スポ
ットを生成し、前記光スポットに対応した座標を生成す
る座標入力装置であって、複数の検出領域を有し、各検
出領域での検出動作が独立に制御される、前記光スポッ
トからの光信号を検出する検出手段と、前記複数の検出
領域の内、第１検出領域での検出動作を第１の所定時間
実行する駆動手段と、前記駆動手段によって得られる前
記第１検出領域からの検出結果に基づいて、前記光スポ
ットからの光信号の有無を判定する判定手段と、前記判
定手段が前記光信号があると判定する場合、前記第１検
出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行するように
前記駆動手段を制御する第１制御手段と、前記判定手段
が前記光信号がないと判定する場合、前記第１検出領域
以外の他の検出領域に対し前記駆動手段及び前記判定手
段を実行し、該光信号があると判定された検出領域の検
出動作を更に第２の所定時間実行するように前記駆動手
段を制御する第２制御手段と、前記判定手段によって前
記光信号があると判定された検出領域からの検出結果に
基づいて、前記光スポットに対応する座標値を算出する
座標演算手段とを備える。

【００１９】また、好ましくは、前記判定手段は、前記
第１検出領域からの検出結果が所定値以上である場合
に、前記光スポットからの光信号があると判定する。

【００２０】また、好ましくは、前記検出手段は、物理
的に複数のセンサからなり、前記複数の検出領域は、該
複数のセンサそれぞれの検出領域に対応する。

【００２１】また、好ましくは、前記検出手段は、１つ
のセンサからなり、前記複数の検出領域は、該センサの
検出領域を複数のグループに分割した各領域グループに
対応する。

【００２２】また、好ましくは、前記第１検出領域は、
前記座標入力画面上の中央領域に対応する。

【００２３】また、好ましくは、前記座標演算手段の演
算結果の出力間隔に基づいて、前記第１検出領域を選択
する選択手段とを更に備える。

【００２４】上記の目的を達成するための本発明による
座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
指示具からの光を座標入力画面に照射して光スポットを
生成し、前記光スポットに対応した座標を生成する座標
入力装置の制御方法であって、前記光スポットからの光
信号を検出する検出動作が独立に制御される複数の検出
領域の内、第１検出領域での検出動作を第１の所定時間
実行する駆動工程と、前記駆動工程によって得られる前
記第１検出領域からの検出結果に基づいて、前記光スポ
ットからの光信号の有無を判定する判定工程と、前記判
定工程が前記光信号があると判定する場合、前記第１検
出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行するように
前記駆動工程を制御する第１制御工程と、前記判定工程
が前記光信号がないと判定する場合、前記第１検出領域
以外の他の検出領域に対し前記駆動工程及び前記判定工
程を実行し、該光信号があると判定された検出領域の検
出動作を更に第２の所定時間実行するように前記駆動工
程を制御する第２制御工程と、前記判定工程によって前
記光信号があると判定された検出領域からの検出結果に
基づいて、前記光スポットに対応する座標値を算出する
座標演算工程とを備える。

【００２５】上記の目的を達成するための本発明による
プログラムは以下の構成を備える。即ち、指示具からの
光を座標入力画面に照射して光スポットを生成し、前記
光スポットに対応した座標を生成する座標入力装置の制
御をコンピュータに機能させるプログラムであって、前
記光スポットからの光信号を検出する検出動作が独立に
制御される複数の検出領域の内、第１検出領域での検出
動作を第１の所定時間実行する駆動工程のプログラムコ
ードと、前記駆動工程によって得られる前記第１検出領
域からの検出結果に基づいて、前記光スポットからの光
信号の有無を判定する判定工程のプログラムコードと、
前記判定工程が前記光信号があると判定する場合、前記
第１検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行する
ように前記駆動工程を制御する第１制御工程のプログラ
ムコードと、前記判定工程が前記光信号がないと判定す
る場合、前記第１検出領域以外の他の検出領域に対し前
記駆動工程及び前記判定工程を実行し、該光信号がある
と判定された検出領域の検出動作を更に第２の所定時間
実行するように前記駆動工程を制御する第２制御工程の
プログラムコードと、前記判定工程によって前記光信号
があると判定された検出領域からの検出結果に基づい
て、前記光スポットに対応する座標値を算出する座標演
算工程のプログラムコードとを備える。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００２７】まず、本発明に係る光学式座標入力装置の
概略構成について、図１を用いて説明する。

【００２８】図１は本実施形態の座標入力装置の概略構
成を示す図である。

【００２９】本座標入力装置は大別して、座標入力面で
あるスクリーン１０に対して光スポット５を形成する指
示具４と、光スポット５のスクリーン１０上の位置座標
等を検出する座標検出器１とからなる。図１には、それ
らの構成と合わせて、出力装置としてスクリーン１０
に、画像あるいは位置座標等を表示する投射型表示装置
８を示している。

【００３０】座標検出器１は、座標検出センサ部２と、
この座標検出センサ部２の制御および座標演算などを行
うコントローラ３、受光素子６、信号処理部７、各種設
定値を記憶するＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発メモリ９
とから構成されている。光スポット５のスクリーン１０
上の座標位置及び指示具４の後述する各スイッチの状態
に対応する制御信号とを検出して、コントローラ３によ
って外部接続装置（不図示）にその情報を通信するよう
にしている。

【００３１】投射型表示装置８は、ホストコンピュータ
（不図示）などの外部接続装置である表示信号源からの
画像信号が入力される画像信号処理部８１と、これによ
り制御される液晶パネル８２、ランプ８３、ミラー８
４、コンデンサーレンズ８５からなる照明光学系と、液
晶パネル８２の像をスクリーン１０上に投影する投影レ
ンズ８６とからなり、所望の画像情報をスクリーン１０
に表示することができる。スクリーン１０は、投射画像
の観察範囲を広くするために適度な光拡散性を持たせて
あるので、指示具４から発射された光ビームも光スポッ
ト５の位置で拡散され、画面上の位置や光ビームの方向
によらず、光スポット５の位置で拡散された光の一部が
座標検出器１に入射するように構成されている。

【００３２】このように構成することで、指示具４によ
りスクリーン１０上で文字情報や線画情報を入力し、そ
の情報を投射型表示装置８で表示することにより、あた
かも『紙と鉛筆』のような関係で情報の入出力を可能と
する他、ボタン操作やアイコンの選択決定などの入力操
作を自由に行えるように構成したものである。＜指示具４の詳細説明＞図２は本実施形態の指示具の詳
細構成を示す図である。

【００３３】指示具４は、光ビームを発射する半導体レ
ーザ、あるいは赤外光を発射するＬＥＤ等の発光素子４
１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、電源部
４４、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄと、電池等の電源
部４４、さらに発光素子４１を覆う脱着可能な透光性部
材よりなるキャップ４６とを内蔵している。発光制御部
４２は、操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄの状態により、
発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、後述する変調
方法とによって、制御信号を重畳した発光制御を行う。

【００３４】図３は本実施形態の指示具の動作モードを
示す図である。

【００３５】スイッチＡ〜Ｄは、図２のスイッチ４３Ａ
〜４３Ｄに対応している。尚、図３中、「発光」とは発
光信号（座標信号）に対応し、「ペンダウン」、「ペン
ボタン」とは制御信号に対応する。

【００３６】操作者は、指示具４を握ってスクリーン１
０にその先端を向ける。このとき、スイッチ４３Ａは親
指が自然に触れる位置に配置されており、これを押すこ
とによって光ビーム４５が発射される。これにより、ス
クリーン１０上に光スポット５が生成され、所定の処理
によって座標信号が出力され始める。但し、この状態で
は、ペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状
態である。このため、スクリーン１０上では、カーソル
の動きやボタンのハイライト切替などによる操作者への
指示位置の明示のみが行われる。

【００３７】また、人差し指及び中指が自然に触れる位
置に配置されたスイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押すことによ
って、図３に示すようにペンダウン及びペンボタンの制
御信号が、発光信号に重畳された信号となる。すなわ
ち、スイッチ４３Ｃを押すことによってペンダウンの状
態となり、文字や線画の入力を開始したり、ボタンを選
択決定するなどの画面制御が実行できる。スイッチ４３
Ｄを押すことによって、ペンボタンの状態となり、メニ
ューの呼び出しなどの別機能に対応させることができ
る。これにより、操作者は、片手でスクリーン１０上の
任意の位置で、すばやく正確に文字や図形を描いたり、
ボタンやメニューを選択したりすることによって、軽快
に操作することができる。

【００３８】また、指示具４の先端部には、スイッチ４
３Ｂが設けられていて、スクリーン１０に指示具４を押
し付けることによって動作するスイッチである。操作者
が、指示具４を握り、指示具の先端部をスクリーン１０
に押し付けることでペンダウン状態となるので、余分な
ボタン操作を行うことなしに自然なペン入力操作を行う
ことができる。

【００３９】また、スイッチ４３Ａはペンボタンの役割
を持つ。もちろん画面に押し付けないでスイッチ４３Ａ
を押せば、カーソルのみを動かすこともできる。実際
上、文字や図形の入力は画面から離れて行うより、直接
画面に触れた方が遥かに操作性、正確性が良い。本実施
形態では、このように４個のスイッチを用いて画面から
離れていても、また、直前にいても、自然で快適な操作
が可能であり、場合によって使い分けることができるよ
うに構成されている。さらには、直接入力専用（ポイン
タとして使用しない）ならば、光ビームでなく拡散光源
でよいので、半導体レーザよりも安価で長寿命のＬＥＤ
を用いることも可能である。

【００４０】また、このように近接用、遠隔用の２種類
の指示具４を用いたり、同時に２人以上で操作する、あ
るいは色や太さなど属性の異なる複数の指示具４を用い
る場合のために、発光制御部４２は、固有のＩＤ番号を
制御信号と共に送信するように設定されている。送信さ
れたＩＤ番号に対応して、描かれる線の太さや色などの
属性を外部接続機器側のソフトウェアなどで決定するよ
うになっており、スクリーン１０上のボタンやメニュー
などで設定変更することができる。この操作は、指示具
４に別途操作ボタン等を設けて変更指示信号送信するよ
うにしてもよく、これらの設定については、指示具４内
部あるいは座標検出器１内に状態を保持するようにして
ＩＤ番号ではなく、属性情報を外部接続機器へ送信する
ように構成することも可能である。

【００４１】また、このような追加の操作ボタンは、他
の機能、例えば、表示装置の点滅や信号源の切換、録画
装置などの操作などを行えるようにも設定可能である。
さらに、スイッチ４３Ａ、４３Ｂのいずれか一方、また
は両方に圧力検出手段を設けることによって筆圧検出を
行い、この筆圧データを制御信号と共に送信するなど各
種の有用な信号を送信することが可能である。

【００４２】指示具４のスイッチ４３Ａまたはスイッチ
４３ＢがＯＮになると発光が開始され、その発光信号は
比較的長い連続するパルス列からなるリーダ部と、これ
に続くコード（メーカーＩＤなど）とからなるヘッダ部
をまず出力し、その後、ペンＩＤや制御信号などからな
る送信データ列が予め定義された順序と形式に従ってそ
の情報を順次出力する（図５、ＬＳＧ信号参照）。

【００４３】尚、本願実施形態では、各データビットに
おいて、“１”ビットは“０”ビットに対して２倍の間
隔をもつような変調形式で形成しているが、データの符
号化方式については種々のものが使用可能である。しか
しながら、後述するように座標検出のためには、平均光
量が一定していること、また、ＰＬＬの同調を行うには
クロック成分が十分大きいこと等が望ましく、送信すべ
きデータ量から見て冗長度を比較的高くしても支障はな
い等を勘案して、本実施形態においては、６ビット（６
４個）のデータを１０ビット長のコードのうち、１と０
が同数で、かつ、１あるいは０の連続数が３以下の１０
８個のコードに割り付ける方法で符号化している。この
ような符号化方式をとることによって、平均電力が一定
になり、また十分なクロック成分が含まれるので、復調
時に容易に安定した同期信号を生成することができる。

【００４４】また、前述したように、ペンダウンおよび
ペンボタンの制御信号は、２ビットであるがＩＤなどそ
の他の長いデータも送信しなければならない。そこで、
本実施形態では、２４ビットを１ブロックとして、先頭
の２ビットは制御信号、次の２ビットは内容識別コード
（例えば、筆圧信号は００、ＩＤは１１等）、次の２ビ
ットはこれらのパリティ、その後に、１６ビットのデー
タと２ビットのパリティとを並べて、１ブロックのデー
タとして構成する。このようなデータを前述したような
方式により符号化すると、４０ビット長の信号になる。
その先頭に１０ビット長のシンクコードを付加する。こ
のシンクコードは０が４個、１が５個連続する、あるい
はその反転パターン（直前のブロックの終わりが、１か
０かで切り替える）という特殊なコードを使用して、デ
ータワードとの識別が容易で、データ列の途中において
も確実にその位置を識別してデータの復元ができるよう
になっている。従って、１ブロックで５０ビット長の伝
送信号となり、制御信号と１６ビットのＩＤまたは筆圧
等のデータを送信していることになる。

【００４５】本実施形態では、第１の周波数６０ｋＨｚ
の１／８の７．５ｋＨｚを第２の周波数としているが、
前述のような符号化方式を採用しているため、平均伝送
ビットレートは、この２／３の５ｋＨｚとなる。さら
に、１ブロックが５０ビットなので、１００Ｈｚでは１
ブロック２４ビットのデータを送信していることにな
る。従って、パリティを除いた実効ビットレートは、２
０００ビット／秒である。このように冗長性は高いが、
誤検出を防止し、同期を容易にすることが非常に簡単な
構成で実現できる方式となっている。また、後述のセン
サ制御のための位相同期信号と、シンクコードの繰り返
し周期のチェックとを併用することによって、信号に短
いドロップアウトが発生した場合でも追従ができ、逆に
実際に、ペンアップやダブルタップのような素早い操作
を行った場合との識別は、ヘッダ信号の有無によって確
実に行えるようにもなっている。＜座標検出器１の詳細説明＞図４は本実施形態の座標検
出器の詳細構成を示す図である。

【００４６】この座標検出器１には、集光光学系によっ
て高感度に光量検出を行う受光素子６と、結像光学系に
よって光の到来方向を検出する２つのリニアセンサ２０
Ｘ，２０Ｙとが設けられている。そして、指示具４に内
蔵された発光素子４１からの光ビームにより、スクリー
ン１０上に生成された光スポット５からの拡散光をそれ
ぞれ受光する。＜集光光学系の動作説明＞受光素子６には、集光光学系
としての集光レンズ６Ａが装着されており、スクリーン
１０上の全範囲から高感度で所定波長の光量を検知す
る。この検知出力は、周波数検波部７１によって検波さ
れた後、制御信号検出部７２において制御信号（指示具
４の発光制御部４２によって重畳された信号）などのデ
ータを含むデジタル信号に復調される。

【００４７】この制御信号の復元動作におけるタイミン
グチャートについて、図５を用いて説明する。

【００４８】図５は本実施形態の制御信号の復元動作に
おけるタイミングチャートである。

【００４９】上述したようなビット列からなるデータ信
号は、受光素子６で光出力信号ＬＳＧとして検出され、
周波数検波部７１で検波される。周波数検波部７１は、
光出力信号ＬＳＧの中で最も高い第１の周波数のパルス
周期に同調するように構成され、光学的なフィルタと併
用することによって、外乱光の影響を受けることなく、
変調信号ＣＭＤを復調する。この検波方法は広く実用さ
れている赤外線リモートコントローラと同様であり、信
頼性の高い無線通信方式である。

【００５０】本実施形態では、この第１の周波数として
は、一般に使用されている赤外線リモートコントローラ
より高い帯域である６０ＫＨｚを用い、同時に使用して
も誤動作することの無いように構成したが、この第１の
周波数を一般に使用されている赤外線リモートコントロ
ーラと同じ帯域にすることも可能であり、このような場
合にはＩＤなどで識別することによって誤動作を防止す
る。

【００５１】さて、周波数検波部７１により検波された
変調信号ＣＭＤは、制御信号検出部７２によってデジタ
ルデータとして解釈され、前述したペンダウンやペンボ
タンなどの制御信号が復元される。この復元された制御
信号は、通信制御部３３に送られる。また、変調信号Ｃ
ＭＤに含まれる第２の周波数であるコード変調の周期
は、センサ制御部３１によって検出され、この信号によ
ってリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙを制御することにな
る。すなわち、センサ制御部３１では、図５に示したヘ
ッダ部（ＨＥＡＤＥＲ）のタイミングでリセットし、そ
の後、変調信号ＣＭＤの立ち下がりに位相同期した信号
ＬＣＫを生成する。

【００５２】従って、この生成された信号ＬＣＫは、指
示具４の発光の有無に同期した一定周波数の信号とな
る。また、変調信号ＣＭＤからは、光入力の有無を示す
信号ＬＯＮと、この信号ＬＯＮによって起動されるセン
サリセット信号ＲＣＬとが生成される。このセンサリセ
ット信号ＲＣＬがハイレベルの間に２つのリニアセンサ
２０Ｘ、２０Ｙはリセットされ、信号ＬＣＫの立ち上が
りに同期したセンサリセット信号ＲＣＬの立ち下がりの
タイミングによって後述する同期積分動作が開始され
る。

【００５３】一方、制御信号検出部７２はヘッダ部を検
出し、他の機器やノイズではなく、指示具４からの入力
が開始されたことを確認すると、この確認を示す信号が
通信制御部３３からセンサ制御部３１に伝達され、リニ
アセンサ２０Ｘ，２０Ｙの動作有効を示す信号ＣＯＮが
ハイレベルにセットされ、座標演算部３２の動作が開始
される。

【００５４】図６は、光出力信号ＬＳＧが無くなり、一
連動作の終了時におけるタイミングチャートを示す。光
出力信号ＬＳＧから検波された変調信号ＣＭＤがローレ
ベルを一定時間以上続けると、光入力の有無を示す信号
ＬＯＮがローレベルになり、さらに、センサ動作有効を
示す信号ＣＯＮもローレベルとなり、その結果、リニア
センサ２０Ｘ，２０Ｙによる座標の出力動作を終了す
る。＜結像光学系の動作説明＞図７はリニアセンサ２０Ｘ，
２０Ｙの配置関係を示す図である。

【００５５】図７では、説明を簡略化するために、基本
的なリニアセンサ２０１Ｘ，２０Ｙの配置関係の実施例
について、まず、説明する。図７では、２つのリニアセ
ンサ２０Ｘ，２０Ｙの配置関係を示すと共に、結像光学
系としての円筒レンズ９０Ｘ，９０Ｙによって光スポッ
ト５の像が、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの各センサの
感光部２１Ｘ、２１Ｙに線状に像９１Ｘ、９１Ｙを結像
する。これらリニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙを正確に直角
に配置することによって、それぞれがＸ座標、Ｙ座標を
反映した画素にピークを持つ出力が得られる。

【００５６】そして、これらリニアセンサ２０Ｘ，２０
Ｙは、センサ制御部３１によって制御され、出力信号は
センサ制御部３１に接続されたＡＤ変換部３１Ａによっ
てデジタル信号として座標演算部３２に送られる。座標
演算部３２は、入力されたデジタル信号より出力座標値
を計算し、その計算結果を制御信号検出部７２からの制
御信号などのデータと共に通信制御部３３を介して、所
定の通信方法で外部制御装置（不図示）に送出する。ま
た、調整時など通常と異なる動作（例えば、ユーザ校正
値の設定）を行わせる場合は、通信制御部３３からセン
サ制御部３１、座標演算部３２へモード切換信号が送ら
れる。

【００５７】本例では、光スポット５の像がリニアセン
サ２０Ｘ，２０Ｙの各センサの画素の数倍の像幅となる
ように焦点調節あるいは拡散フィルム等を用いて、故意
にボケを生じさせている。直径１．５ｍｍのプラスチッ
ク製の円筒レンズと画素ピッチ約１５μｍ、有効６４画
素のリニアＣＣＤ、赤外線ＬＥＤを用いた実験によれ
ば、最もシャープな結像をさせると、約４０度の画角全
面にわたって１５μｍ以下の像幅となる。このような状
態では、画素間分割演算結果が階段状に歪んでしまうこ
とがわかった。

【００５８】そこで、像幅が３０から６０μｍ程度とな
るように、レンズの位置を調節すると、非常に滑らかな
座標データが得られた。もちろん、大きくぼけさせる
と、ピークレベルが小さくなってしまうので、数画素程
度の像幅が最適である。画素数の少ないＣＣＤと、適度
にボケた光学系を用いることが、本発明のポイントの一
つであり、このような組み合わせを用いることによっ
て、演算データ量が少なく、小さなセンサと光学系で非
常に高分解能、高精度、高速でかつ低コストな座標入力
装置を実現できる。

【００５９】アレイ状に配置されたＸ座標検出用リニア
センサ２０Ｘ，Ｙ座標検出用リニアセンサ２０Ｙは同一
の構成であり、その詳細構成について、図８を用いて説
明する。

【００６０】図８は本実施形態のリニアセンサの詳細構
成を示す図である。

【００６１】受光部であるセンサアレイ２１はＮ個の画
素（例えば、光電変換素子が６４個、直線状に配列され
たセンサアレイであって、この場合、６４画素と定義す
る）からなり、受光量に応じた電荷が積分部２２に貯え
られる。積分部２２は、Ｎ個からなり、ゲートＩＣＧに
電圧を加えることによってリセットできるため、電子シ
ャッタ動作が可能である。この積分部２２に貯えられた
電荷は、電極ＳＴにパルス電圧を加えることによって蓄
積部２３に転送される。この蓄積部２３は、２Ｎ個から
なり、指示具４の発光タイミングに同期したＩＲＣＬＫ
信号のＨ（ハイレベル）とＬ（ローレベル）とにそれぞ
れ対応して別々に電荷が蓄積される。その後、光の点滅
に同期して各々別々に蓄積された電荷は、転送クロック
を簡単にするために設けられた２Ｎ個からなるシフト部
２４を介して、２Ｎ個からなるリニアＣＣＤ部２５に転
送される。

【００６２】これにより、リニアＣＣＤ部２５には、Ｎ
画素のセンサ出力の光の点滅に各々対応した電荷が隣接
して並んで記憶されることになる。これらリニアＣＣＤ
部２５に並べられた電荷は、２Ｎ個からなるリングＣＣ
Ｄ部２６に順次転送される。このリングＣＣＤ２６は、
ＣＬＲ信号によってＣＬＲ部２７で空にされた後、リニ
アＣＣＤ部２５からの電荷を順次蓄積していく。

【００６３】このようにして蓄積された電荷は、アンプ
２９によって読み出される。このアンプ２９は、非破壊
で蓄積電荷量に比例した電圧を出力するものであり、実
際には、隣接した電荷量の差分、すなわち、発光素子４
１の点灯時の電荷量から非点灯時の電荷量を差し引いた
分の値を増幅して出力する。

【００６４】この時、得られるリニアセンサ２０Ｘ，２
０Ｙの出力波形の一例について、図９（横軸がＣＣＤ画
素番号、縦軸が出力レベル）を用いて説明する。

【００６５】図９中、Ｂの波形は発光素子４１の点灯時
の信号のみを読み出したときの波形であり、Ａの波形は
非点灯時の波形、すなわち、外乱光のみの波形である
（図８に示したように、リングＣＣＤ部２６には、これ
らＡ，Ｂの波形に対応する画素の電荷が隣接して並んで
いる）。アンプ２９は、その隣接する電荷量の差分値
（Ｂ−Ａの波形）を非破壊増幅して出力することになる
が、これにより、指示具４からの光のみの像の信号を得
ることができ、外乱光（ノイズ）の影響を受けることな
く安定した座標入力が可能となる。

【００６６】また、図９に示したＢ−Ａの波形の最大値
をＰＥＡＫ値と定義すれば、光に対してリニアセンサ２
０Ｘ，２０Ｙの各リニアセンサが機能する蓄積時間を増
大させれば、その時間に応じてＰＥＡＫ値は増大する。
換言すれば、ＩＲＣＬＫ信号の１周期分の時間を単位蓄
積時間とし、それを単位として蓄積回数ｎを定義すれ
ば、蓄積回数ｎを増大させることでＰＥＡＫ値は増大す
る。そして、このＰＥＡＫ値が所定の大ささＴＨ１に達
したことを検出することで、常に一定した品位の出力波
形を得ることができる。

【００６７】一方、外乱光が非常に強い場合、差分波形
Ｂ−Ａのピークが十分な大きさになる前に、リングＣＣ
Ｄ部２６の転送電荷が飽和してしまう恐れがある。この
ような場合を考慮して、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの
各リニアセンサにはスキム機能を有するＳＫＩＭ部２８
が付設されている。ＳＫＩＭ部２８は、非点灯信号のレ
ベルを監視し、図１０において、ｎ回目のＡｎで信号レ
ベルが所定の値を超えている場合（図中、一点鎖線）、
一定量の電荷をＡ，Ｂの各画素から抜き取るようにす
る。これにより、次のｎ＋１回目には、Ａｎ＋１に示す
ような波形となり、これを繰り返すことによって、非常
に強い外乱光があっても飽和することなく、信号電荷の
蓄積を続けることができる。

【００６８】従って、指示具４からの点滅光の光量が微
弱であっても、多数回積分動作を継続することによっ
て、十分な大きさの信号波形を得ることが可能になる。
特に、指示具４に可視光域の発光源を用いる場合、表示
画像の信号が重畳するので、前述したスキム機能と差分
出力を用いることによって、非常にノイズの少ないシャ
ープな波形を得ることが可能となる。

【００６９】また、非常に強い外乱光が入射された場合
には、ＰＥＡＫ値を監視し、そのＰＥＡＫ値が所定レベ
ルに達した時に蓄積動作を停止させても良い。つまり、
このような場合には、蓄積回数を増大させなくても十分
な品位の出力波形が得られるので、信頼性の高い座標演
算が可能となる。それとともに、蓄積回数が比較的少な
くて済むことから、入射光が弱い場合に比べて、単位時
間あたりの座標サンプリングレートが向上する（例え
ば、２０点／秒で座標算出としていたものが４０点／秒
とより高速で座標演算が可能という意味）という利点が
得られる。

【００７０】次に、リニアセンサ２０Ｘ，２０Ｙの動作
制御について、図１１を用いて説明する。

【００７１】図１１は本実施形態のリニアセンサの動作
制御を示すフローチャートである。

【００７２】センサ制御部３１がセンサ制御動作を開始
すると、ステップＳ１０２において、信号ＣＯＮを監視
する。そして、信号ＣＯＮがハイレベルである場合（ス
テップＳ１０２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、
フラグｐｏｎが１にセットされ、蓄積回数ｎを０にリセ
ットする。そして、ステップＳ１０４において、センサ
出力のＰＥＡＫ値（ピークレベル）が所定値ＴＨ１より
大きいか否かを判定する。

【００７３】ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１未満である場合
（ステップＳ１０４でＮＯ）、ステップＳ１０５におい
て、蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０より大きいか否かを
判定する。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ０未満である場
合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０６に進
み、蓄積回数ｎを１インクリメントして、ステップＳ１
０４に戻る。一方、ＰＥＡＫ値が所定値ＴＨ１より大き
い場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、あるいは蓄積回
数ｎが第１所定回数ｎ０より大きい場合（ステップＳ１
０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進み、積分停止信
号ＲＯＮがハイレベル（ＨＩ）になって積分動作が停止
される。そして、座標演算部３２による座標値演算の処
理が開始される。

【００７４】その後、ステップＳ１０８において、蓄積
回数ｎが第２所定回数ｎ１より大きいか否かを判定す
る。蓄積回数ｎが第１所定回数ｎ１未満である場合（ス
テップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０９に進み、蓄
積回数ｎを１インクリメントして、ステップＳ１０８に
戻る。一方、蓄積回数ｎが第２所定回数ｎ１より大きい
場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ステップＳ１１０
に進み、積分停止信号ＲＯＮがローレベルになり、同時
に、信号ＬＣＫの周期の数倍（図６では２倍）の間、セ
ンサリセット信号ＲＣＬがハイレベルになる。次に、ス
テップＳ１１２において、信号ＣＯＮを監視する。信号
ＣＯＮがハイレベルである場合（ステップＳ１１２でＹ
ＥＳ）、ステップＳ１０３に進む。一方、信号ＣＯＮが
ローレベルである場合（ステップＳ１１２でＮＯ）、ス
テップＳ１１１に進み、処理１周期分待機する。

【００７５】つまり、信号ＣＯＮがハイレベルである間
はこの動作が繰り返され、所定回数ｎ１で決まる周期ご
とに座標値演算が行われる。また、ごみなどの影響で、
信号ＣＯＮがドロップしても、１回のみは状態を保持す
るように、ステップＳ１１１が設けられている。もし、
連続して２周期の間、信号ＣＯＮがローレベルである場
合（ステップＳ１０２でＮＯ）、ステップＳ１１３に進
み、フラグｐｏｎが０にリセットされ、シンク信号待ち
の状態になって、初期状態に戻る。

【００７６】このドロップアウト対策部分は、１周期で
なくもっと長くすることも可能であり、外乱が少なけれ
ば、逆に短くしてしまってもよいことは言うまでもな
い。尚、ここの１周期を前述のデータブロックの周期の
自然数倍として、シンクコードのタイミングと一致さ
せ、信号ＣＯＮの代りにシンクコード検出信号を用いて
も同様の動作を行える。

【００７７】また、座標検出器に到達する指示具４の光
は、指示具４に内蔵された電源（電池）４４の消耗によ
り変動する他、指示具４の姿勢によっても変動する。特
に、スクリーン１０の光拡散性が小さい場合、表示画像
の正面輝度は向上するが、この指示具４の姿勢によるリ
ニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙへの入力光量の変動が大きく
なってしまう。しかしながら、本発明では、このような
場合であっても、積分回数が自動的に追従して常に安定
した出力信号を得ることができるので、安定した座標検
出が可能となる。また、ポインタとして光があまり散乱
されずにリニアセンサ２０Ｘ、２０Ｙに入射した場合
は、かなり強い光が入ることになるが、このような場合
であっても安定した座標検出ができることは明らかであ
る。

【００７８】また、画面に直接接触させて使用するＬＥ
Ｄを用いたペンとポインタを併用する場合、ＬＥＤはよ
り大きな光量のものが使用可能であるので、図１１に示
した積分回数である第１所定回数ｎ０，第２所定回数ｎ
１をＩＤ信号によってペンかポインタかを判別して切替
を行い、ペンの場合は座標サンプリングレートを高速
に、ポインタの場合は低速にすることも可能である。実
際、文字入力のように繊細な描画作業はポインタでは不
可能であり、むしろ低速な座標サンプリングレートによ
って滑らかな線を描けるほうが使い勝手がよく、このよ
うな切替を設けることも有効である。

【００７９】以上説明したように、点滅光に高周波数の
キャリアを加え、そのキャリアを周波数検波して得た所
定周期の復調信号によって積分動作のタイミング制御を
行うようにしたので、指示具と搬像部とをコードレスで
同期させることができ、使い勝手の良い座標入力装置を
実現することができる。また、レーザービームを用いる
ことによって画面から離れた位置で容易に繰作すること
が可能となる。また、積分部からの差分信号中のピーク
レベルが所定レベルを超えことを検出し、積分動作を停
止させる積分制御手段を設けたので、光量が変化しても
ほぼ一定レベルの光スポット像の信号を作成でき、これ
により、常に安定した高分解能な座標演算結果を得るこ
とができる。＜座標値演算＞座標演算部３２における座標演算処理に
ついて説明する。

【００８０】上述したようにして得られた２つのリニア
センサ２０Ｘ，２０Ｙの出力信号（アンプ２９からの差
分信号）は、センサ制御部３１に設けられたＡＤ変換部
３１Ａでデジタル信号として座標演算部３２に送られ、
座標値が演算される。座標値の演算は、まず、Ｘ座標、
Ｙ座標の各方向の出力に対して、リニアセンサ２０Ｘ，
２０Ｙの座標値（Ｘ１，Ｙ１）を求める。尚、演算処理
は、Ｘ座標、Ｙ座標同様であるので、Ｘ座標値の演算に
ついてのみ説明する。

【００８１】次に、本実施形態の座標演算処理の処理フ
ローについて、図１２を用いて説明する。

【００８２】図１２は本実施形態の座標演算処理の処理
フローを示すフローチャートである。

【００８３】まず、処理の開始時には、処理回数をカウ
ントするカウンタｃｏｎｔ＝０にセットする。

【００８４】次に、ステップＳ２０２において、任意の
座標入力点での各画素の差分信号である差分データＤｘ
（ｎ）（例えば、画素数ｎ＝６４）を読み込む。次に、
ステップＳ２０３において、各画素（６４画素）の出力
値の平均値を導出し、所定のオフセット量Ｖoffを加え
たＶth1を定義する。このＶth1を、出力信号の有効性を
判定する第１の閾値として用いる（図１３（ａ）参
照）。つまり、Ｖth1はリニアセンサに入力される光
量、つまり、信号レベルに応じて可変するとともに、前
述の光量が全く入射されていない状態での出力電圧にも
依存することになるので、リニアセンサ個体間の部品公
差を吸収し、最適な閾値レベルを自動的に設定できる。

【００８５】次に、ステップＳ２０４において、差分デ
ータＤｘ（ｎ）の最大値を有するピーク画素ｎ_peakを検
出する。ステップＳ２０５において、ピーク画素ｎ_peak
の前後ｍ番目の画素の出力値、Ｄｘ（ｎ_peak−ｍ）、Ｄ
ｘ（ｎ_peak＋ｍ）を各々求め、その値を比較する。次
に、ステップＳ２０６、Ｓ２０７において、比較結果に
応じて第２の閾値Ｖth2をＤｘ（ｎ_peak−ｍ）、Ｄｘ
（ｎ_peak＋ｍ）のいずれかに設定する。本実施形態の場
合、信号レベルがより小さい値を閾値レベルとしている
が、ｍ＝３とした場合のその様子を図１３（ｂ）に示
し、閾値がＤｘ（ｎ_pe _ak−ｍ）に設定されていることが
理解される。本実施形態の場合、両者の信号レベルで、
値がより小さい値を閾値レベルとして採用しているが、
ｍの値をより大きくし、信号レベルの高い値を閾値レベ
ルとして採用しても同等の効果が得られる。

【００８６】次に、ステップＳ２０８において、第１の
閾値Ｖth1と第２の閾値Ｖth2を比較する。第２の閾値Ｖ
th2が第１の閾値Ｖth1以上である場合（ステップＳ２０
８でＹＥＳ）、有効な光が十分に入射されたものとし
て、ステップＳ２０９以降の座標演算を実行する。一
方、第２の閾値Ｖth2が第１の閾値Ｖth1未満である場合
（ステップＳ２０８でＮＯ）、有効な光が十分に得られ
ていないので、処理を中止する。

【００８７】ステップＳ２０９において、第２の閾値Ｖ
th２と各画素の差分データＤｘ（ｎ）との差分であるＥ
ｘ（ｎ）が不揮発メモリ９に記憶される。次に、ステッ
プＳ２１０において、座標算出のための有効画素を判定
する。この有効画素は、その出力値が第２の閾値Ｖth2
を越えるピーク画素ｎ_peakを含む連続した画素のことで
あり、ピーク画素ｎ_peakの前の画素群の出力値が連続し
て第２の閾値Ｖth2を越える画素の最小値ｎ_minから、ピ
ーク画素ｎ_peakの後の画素群の出力値が連続して第２の
閾値Ｖth2を越える画素の最大値ｎ_maxまでが有効画素と
なる。例として、図１３（ｃ）では、最小値ｎ_minはｎ
_peak−ｍでその差分データはＤｘ（ｎ_p _eak−ｍ）であ
り、最大値ｎ_maxはｎ_peak＋ｍ＋１でその差分データは
Ｄx(ｎ_peak＋ｍ＋１）となる。この場合、ｎ_peak＋ｍよ
り大きいｎ_peak＋ｍ＋１の画素の出力値も座標算出の際
に有効なデータとして使用されることになる。尚、図１
３（ｃ）中、第２の閾値Ｖth2を超える画素が他にも存
在するが、連続の条件を満たさないため、有効画素とは
ならない。

【００８８】有効画素の出力値を用いて、ステップＳ２
１１において、リニアセンサ２０Ｘ上の画素座標Ｘ１を
算出する。本実施形態では、重心法により出力データの
重心を算出している。但し、この画素座標Ｘ１を求める
数学的手法は、例えば、出力データＥｘ（ｎ）のピーク
値を求める方法（例えば、微分法による）等が有り、計
算の方法によって限定されるものではない。

【００８９】次に、導出された画素座標Ｘ１から、指示
具４の位置座標を求める方法について説明する。ここ
で、出力データの画素座標Ｘ１から座標を算出するため
には、初期動作時には基準点を設定するための所定値を
算出しておく必要が有り、ステップＳ２１２において、
その所定値を算出するルーチンなのか（基準点設定モー
ド）、その所定値に基づいて通常の座標値を算出するモ
ード（座標算出モード）なのかを判定する。

【００９０】尚、基準点設定モードは、通常、工場出荷
時に行われ、座標入力装置本体に用意された所定スイッ
チあるいは指示具４からの指示に基づいて実行される。

【００９１】ステップＳ２１２において、基準点設定モ
ードである場合は、スクリーン１０上の少なくとも２つ
の既知の点の座標値（αcont，βcont）及びその重心値
Ｘ１ _contを算出する。具体的には、まず、ステップＳ２
１３において、カウンタｃｏｎｔ＝０の時のスクリーン
１０上の１つ目の既知の点の座標値（α0，β0）を指示
して、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２１２の処
理を実行することで、その座標値と重心値Ｘ１₀を算出
し、得られた結果を不揮発メモリ９に記憶する。

【００９２】次に、ステップＳ２１４において、カウン
タｃｏｎｔを１インクリメントする。そして、ステップ
Ｓ２１５において、カウンタｃｏｎｔのカウンタ値が１
より大きいか否かを判定する。１より大きくない場合
（ステップＳ２１５でＮＯ）、ステップＳ２０２に進
み、２つ目の既知の点の座標値（α1，β1）を指示し
て、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２１２の処理
を実行することにより、ステップＳ２１３において、そ
の座標値と重心値Ｘ１₁を算出し、得られた結果を不揮
発メモリ９に記憶する。そして、ステップＳ２１４で、
カウンタｃｏｎｔが１インクリメントされ、そのカウン
タ値が１となる。これにより、ステップＳ２１５におい
て、カウンタｃｏｎｔのカウンタ値が１より大きくな
り、処理を終了する。

【００９３】以上の処理により、既知の点の座標値（α
0、β0）及び（α1、β1）、その重心値Ｘ１₀、Ｘ１
₁が、基準点として不揮発メモリ９に記憶される。

【００９４】一方、ステップＳ２１２において、基準点
設定モードでない場合、つまり、通常の座標算出モード
である場合、不揮発メモリ９に記憶された基準点の座標
値を用いて、ステップＳ２１６において、算出対象の座
標入力点のＸ座標を算出する。また、ステップＳ２１７
において、より高性能な座標入力装置を提供することを
目的として、必要に応じて座標値の校正（例えば、光学
系のレンズ収差を補正するためにソフト的な演算でその
歪みを補正する等）を実行し、座標値を確定する。

【００９５】尚、確定した座標値をそのままリアルタイ
ムで出力することも可能であるし、目的に応じてデータ
を間引く（例えば、確定座標１０個毎で１個のデータの
み出力）等も可能であることは言うまでもないが、以下
の仕様を想定する場合には、重要である。

【００９６】指示具４をペンのように使う場合と、ポイ
ンタとして画面から離れて使う場合とでは、使用者の手
の安定性が異なる。ポインタとして使う場合には、画面
上のカーソルが細かく震えてしまうので、このような細
かい動きを抑制したほうが使いやすい。一方、ペンのよ
うに使う場合には、できるだけ忠実に速く追従すること
が求められる。特に、文字を書く場合などには小さな素
早い操作ができないと、正しく入力できなくなってしま
う。

【００９７】本実施形態では、制御信号によりＩＤを送
信しているため、ポインタタイプか否かを、先端のスイ
ッチが押されているか否かで判定可能なので、これによ
り、ポインタとして、あるいはペンとして使っているか
どうかを判定できる。ポインタである場合は、例えば、
前回及び前々回の座標値（Ｘ−１，Ｙ−１）、（Ｘ−
２，Ｙ−２）を用いて移動平均を算出して、今回の出力
座標値（Ｘ，Ｙ）を算出するようにすれば、ぶれの少な
い操作性の良い構成となる。

【００９８】本実施形態では、ポインタとして使用して
いる場合における座標算出は、単純な移動平均を用いて
いるが、このような移動平均を算出するための平滑化処
理に用いる関数としては、他にも差分絶対値を大きさに
より非線型圧縮したり、移動平均による予測値を用い
て、これとの差分を非線型圧縮するなどの各種方式が使
用可能である。つまり、ポインタとして使用している場
合は、平滑化を強目にし、ペンとして使用している場合
は弱めに切り替えることが、制御信号により可能であ
る。そのため、それぞれ使い勝手のよい状態を実現可能
であり、この点でも本発明の効果は大きい。

【００９９】尚、これらの座標演算処理は、前述したよ
うに座標サンプリングレートが１００Ｈｚの場合には１
０ｍｓｅｃの間に終了すればよく、データは６４画素×
２（ＸおよびＹ）×ＡＤ変換回路の８ビットと非常に少
ない上、収束演算も必要ないので低速の８ビット１チッ
プマイクロプロセッサで十分処理が可能である。このよ
うなことは、コスト的に有利なだけでなく、仕様変更が
容易で、開発期間の短縮や様々な派生商品の間発が容易
になる利点もある。特に、エリアセンサを用いる場合の
ように、高速の画像データ処理を行う専用のＬＳＩの開
発などは不要であり、開発費用、開発期間などの優位性
は非常に大きなものである。

【０１００】上述したような座標演算処理によって算出
した座標値（Ｘ，Ｙ）を示すデータ信号は、座標演算部
３２から通信制御部３３に送られる。この通信制御部３
３には、そのデータ信号と、制御信号検出部７２からの
制御信号とが入力される。そして、これらデータ信号お
よび制御信号は、ともに所定の形式の通信信号に変換さ
れ、外部の表示制御装置に送出される。これにより、ス
クリーン１０上のカーソルやメニュー、文字や線画の入
力などの各種操作を行うことができる。前述したよう
に、６４画素の光電変換素子からなるリニアセンサを使
った場合でも、１０００超の分解能と十分な精度とが得
られ、リニアセンサ、光学系ともに小型、低コストな構
成でよく、また、演算回路も非常に小規模な構成とする
ことが可能な座標入力装置を得ることができる。

【０１０１】また、センサを、エリアセンサとして構成
して分解能を２倍にする場合には、４倍の画素数と演算
データとが必要となるのに対して、リニアセンサとして
構成する場合には、Ｘ座標、Ｙ座標各々２倍の画素数に
するだけで済む。従って、画素数を増やしてさらに高分
解能にすることも容易にできる。

【０１０２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、指示具４により所定の周期で点滅する光スポットの
点灯時と非点灯時との信号を別々に積分して差信号を算
出し、ピーク画素の位置を精度よく求めるように構成し
たので、高精度、高分解能の座標値を得ることができ、
さらには外乱光の影響を抑制し、小型、軽量、低コスト
な座標入力装置を実現することができる。

【０１０３】さて、表示装置８の大型化、高精細化は最
近顕著であり、現状においても５０インチサイズ、７０
インチサイズ等の大型の表示装置が普及しつつあり、更
なる大型化も視野に入れる必要がある。それに対応した
座標入力装置として、本実施形態のような座標入力装置
は、光学系、特に光路長を適宜設定することで、座標入
力有効エリアの拡大には対応することができるが、有効
エリアの拡大によって、座標入力装置の絶対的な精度、
分解能は低下することになる。例えば、対角５０インチ
の座標入力有効エリアの場合、座標算出分解能を１ｍｍ
と仮定すれば、光路長変更だけで対角７０インチに対応
すると、座標算出分解能は約１．４ｍｍと低下する。従
って、装置の大型化を鑑み、より高分解能な座標入力装
置を実現することは重要である。

【０１０４】しかしながら、このような構成で、より高
分解能な座標算出性能を確保するためには、より多くの
リニアセンサからの出力情報を用いて座標演算を行う必
要がある。その実現方法としては、例えば、Ａ）結像光学系の焦点をよりぼけさせて、光スポット５
からの光をより多くのリニアセンサに入射できるように
する。

【０１０５】Ｂ）リニアセンサを構成する光電変化素子
の数を増大させる。等が考えられるが、各々の方法では
以下に述べるような弊害が発生する。

【０１０６】Ａ）の方法では、光スポット５からの光を
ぼかしてしまうため、リニアセンサ上の各画素で出力さ
れる信号レベルが全体的に小さくなることは明らかであ
る。さらには、座標算出時に用いる信号レベルが全体的
に小さくなることにより、リニアセンサ上のピーク画素
を含む一連の有効画素の数が増えることになるので、そ
のリニアセンサの信号のＳ／Ｎ比には十分考慮する必要
がある。

【０１０７】従って、出力信号の信頼性を得るために
は、指示具４に内蔵された発光素子４１の単位時間あた
りの発光量を増大させるか、あるいは、リニアセンサ側
で指示具４からの光を取り込む時間である積分時間をよ
り長くする必要がある。

【０１０８】指示具４の発光素子４１の単位時間あたり
の発光量を増大させる方法は、発光素子４１による制約
によりもちろん限界が有る他、消費電力の増大という結
果につながる。これにより、指示具４に内蔵される電源
部４４の消耗を激しくし、ランニングコストの増大、あ
るいは充電方式が必須の構成となり、指示具４としての
重さ、形状に大きな影響を与え、実用上大きな障害を発
生させる。

【０１０９】また、指示具４からの光を取り込む時間で
ある積分時間をより長くする方法は、座標算出サンプリ
ングレートの低下を発生させる。つまり、例えば、２０
ｍｓｅｃ程度の積分時間で十分信頼性の有る出力信号が
得られる場合には、座標演算時間を考慮しなければ、１
秒あたり５０回の座標出力が可能であるのに対し、より
高分解能を実現するために、より焦点をぼけさせ、信頼
性の有る出力信号を得るために積分時間を４０ｍｓｅｃ
とすれば、その座標出力サンプリングレートは２５回／
秒と、極端に性能が劣化する弊害を有する。

【０１１０】一方、Ｂ）の方法では、例えば、１メート
ルの距離を光電変換素子６４個（画素数６４個）で計測
するか、１２８個（画素数１２８個）で計測するかによ
って、当然、後者の方の分解能が高くなることは自明の
事実である。しかしながら、このような構成にすること
は、各光電変換素子の数を駆動する駆動回路がその数分
だけ大きくなり、コストアップになる。また、座標算出
サンプリングレートを低下させないように構成するため
には、より高速の処理が必要になり、やはり大幅なコス
トアップは避けられない。

【０１１１】そこで、本発明は、このような課題を解決
するために、以下の図１４に示すような結像光学系を有
する座標入力装置を構成する。尚、図１４では、Ｘ軸方
向のみについて説明するが、Ｙ軸方向も同様の構成とな
る。

【０１１２】図１４は本実施形態の結像光学系の構成例
を示す図である。

【０１１３】図１４に示す構成は、先に図７で説明した
結像光学系に比べ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の光電変換素子の数
を増大させるための構成である。つまり、図示のよう
に、リニアセンサ２０Ｘを２個用いて、それぞれが感光
部２１ＸＬ、２１ＸＲを有するリニアセンサ２０ＸＲ、
２０ＸＬと、それぞれのリニアセンサ２０ＸＲ、２０Ｘ
Ｌに対応する円筒レンズ９０ＸＲ、９０ＸＬを構成す
る。これにより、Ｘ軸方向の画素数が倍、つまり、座標
算出分解能が倍となり、座標算出精度、分解能は格段に
向上することが期待できる。

【０１１４】この図１４の結像光学系を上側から見た図
が図１５であり、座標入力面であるスクリーン１０の右
側に指示具４がある場合には、リニアセンサ２０ＸＲに
光スポット５の光が入射するように構成され、スクリー
ン１０の左側に指示具４がある場合には、リニアセンサ
２０ＸＬに光スポット５の光が入射するように構成され
ている。

【０１１５】従って、指示具４による光は、リニアセン
サ２０ＸＲ、２０ＸＬの少なくともどちらか一方に入射
することになる。尚、指示具４が中央付近にある場合
は、両方のリニアセンサ２０ＸＲ、２０ＸＬに光が入射
するように構成しても良く、どちらのリニアセンサを用
いて、座標演算するかについては後述する。

【０１１６】しかしながら、このリニアセンサ２０Ｘ
Ｒ、２０ＸＬを駆動する駆動回路を各々設ければ、コス
トは倍になる弊害が発生し、駆動回路を１個で行おうと
すれば、リニアセンサ２０ＸＲ、２０ＸＬを時分割で動
作（例えば、交互に動作）させざるを得ない。その場
合、座標算出可能な信号を得るのに、例えば、２０ｍｓ
ｅｃ必要ならば、交互に駆動することで４０ｍｓｅｃの
時間を要し、座標サンプリングレートが半分に低下する
ことになる。従って、本発明は、コストアップを抑制す
ると共に、座標サンプリングレートを極力低下させず、
高精度、高分解能な座標入力装置を実現する。

【０１１７】これを実現するための動作について、図１
６、図１７を用いて具体的に説明する。

【０１１８】図１６は本実施形態の座標演算処理の処理
フローを示すフローチャートである。

【０１１９】尚、演算処理は、Ｘ座標、Ｙ座標同様であ
るので、Ｘ座標値の演算についてのみ説明する。

【０１２０】まず、ステップＳ３０２において、同一方
向の２つのリニアセンサのどちらかを選択するためのカ
ウンタＧ_no＝０にリセットする。尚、例えば、カウン
タＧ_no＝１の場合にリニアセンサ２０ＸＲを選択し、
カウンタＧ_no＝２が２０ＸＬを選択するように設計さ
れているとする。

【０１２１】次に、ステップＳ３０３において、カウン
タＧ_noのカウンタ値を１インクリメントする。次に、
ステップＳ３０４おいて、カウンタＧ_noのカウンタ値
が最大値Ｎmax（本実施形態では、最大値Ｎmax＝２）を
越えているか否かを判定する。最大値Ｎmaxを越えてい
る場合（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、処理を終了す
る。一方、最大値Ｎmaxを越えていない場合（ステップ
Ｓ３０４でＮＯ）、ステップＳ３０５に進む。

【０１２２】ステップＳ３０５において、カウンタＧ_n
oのカウンタ値に対応するリニアセンサを選択する。次
に、ステップＳ３０６において、第１の所定時間、その
リニアセンサを動作させ、指示具４から発光される光を
検出する。この第１の所定時間は、リニアセンサから座
標算出を可能にする出力信号を取得するために必要な時
間に比べ、十分に小さな値に設定されている。この第１
の所定時間、リニアセンサを駆動した場合のリニアセン
サからの出力信号の一例を図１７（ａ）に示す。出力信
号は、ノイズレベルと区別するために所定の閾値レベル
Ｖで比較し、閾値レベルＶ以上の出力信号が存在する場
合には、指示具４からの光をリニアセンサが検出したも
のとする。

【０１２３】そこで、ステップＳ３０７において、この
比較結果に基づいて、指示具４からの発光される光をリ
ニアセンサが検出したか否かを判定する。光を検出して
いない場合（ステップＳ３０７でＮＯ）、ステップＳ３
０３に戻る。一方、光を検出した場合（ステップＳ３０
７でＹＥＳ）、ステップＳ３０８に進む。

【０１２４】ステップＳ３０８において、更に、第２の
所定時間、リニアセンサを駆動し、座標算出を可能にす
る出力信号をリニアセンサから取得する。この第２の所
定時間、リニアセンサを駆動した場合のリニアセンサか
らの出力信号の一例を図１７（ｂ）に示す。

【０１２５】一方、ステップＳ３０７において、リニア
センサが指示具４からの光を検出できなかった場合、ス
テップＳ３０３に戻り、カウンタＧ_noを１インクリメ
ントし、ステップＳ３０５において、別のリニアセンサ
を選択し、以降の処理を実行する。

【０１２６】尚、上記処理において、いずれのリニアセ
ンサでも指示具４からの光を検出できない場合、つま
り、ステップＳ３０４でカウンタＧ_noがＮmaxを越えた
場合、指示具４による座標入力動作が行われていないと
して、処理を終了する。

【０１２７】上記の処理において、カウンタＧ_no＝
１、つまり、リニアセンサ２０ＸＲで指示具４からの光
を検出でき、座標算出可能な出力信号をリニアセンサ２
０ＸＲから取得するための時間が２０ｍｓｅｃ（例え
ば、第１の所定時間５ｍｓｅｃ、第２の所定時間１５ｍ
ｓｅｃ）である場合には、その時間で座標算出が可能と
なる。

【０１２８】一方、１つ目のリニアセンサ２０ＸＲで座
標算出されない場合は、２つ目のリニアセンサ２０ＸＬ
で座標算出されることになるが、この場合、１つ目のリ
ニアセンサ２０ＸＲに対する処理として第１の所定時間
５ｍｓｅｃ、２つ目のリニアセンサ２０ＸＬに対する処
理として第１の所定時間５ｍｓｅｃ、第２の所定時間が
１５ｍｓｅｃがかかり、２個のリニアセンサに対する処
理時間は合計２５ｍｓｅｃとなり、本実施形態の座標算
出処理は２５ｍｓｅｃで完了することができる。つま
り、４０ｍｓｅｃで座標算出処理を完了する従来例に比
べて、大幅な座標算出サンプリングレートの低下を防止
することができる。

【０１２９】また、結像光学系は、図１８に示すような
構成であって良い。

【０１３０】図１８は本実施形態の結像光学系の別の構
成例を示す図である。

【０１３１】図１８に示す結像光学系は、上述の図１４
のリニアセンサを構成する光電変換素子数を大幅に増や
した場合の構成である。但し、全ての光電変化素子を同
時に駆動することは、上述のように、大幅なコストアッ
プにつながる。従って、本実施形態では、各光電変換素
子を複数のグループに分け、そのグループを単位として
独立に動作させるように構成する。

【０１３２】図１８において、スクリーン１０の中央部
である第１領域を指示具４で指示した場合に、その指示
具４からの光を受光する光電変換素子のグループを第１
領域受光グループ、同様に、スクリーン１０の両周辺部
である第２領域及び第３領域をそれぞれ指示具４で指示
した場合に、その指示具４からの光を受光する光電変換
素子のグループを第２領域、第３領域受光グループとす
る。また、スクリーン１０における第１乃至第３領域の
各領域の境界近傍では、複数の受光グループに光が入射
するように構成されており、指示具４からの光が入射し
た複数の領域に対応するいずれかの受光グループの光電
変換素子からの光出力信号を用いて、座標算出を行うよ
うに構成されている。

【０１３３】また、この座標算出処理は、上述の図１６
を用いて行うことができる。つまり、第１乃至第３領域
受光グループの各グループに対して図１６を適用するこ
とで、同様の座標算出処理を実行することができる。こ
の場合、Ｎmax＝３となる。そして、この図１８の結像
光学系の構成の場合は、３つの第１乃至第３領域受光グ
ループに対する処理時間は３０ｍｓｅｃとなり、座標算
出処理は３０ｍｓｅｃで完了することができる。この場
合も、従来例に比べて、大幅な座標算出サンプリングレ
ートの低下を防止することができる。

【０１３４】以上のように構成することで、低コスト
で、かつ座標算出サンプリングレートを低下させずに、
高精度、高分解能に座標演算可能とすることができる。
これに加えて、さらに座標算出サンプリングレートを改
善させることもできる。この場合の座標演算処理につい
て、図１９を用いて説明する。

【０１３５】図１９は本実施形態の座標演算処理の処理
フローの変形例を示すフローチャートである。

【０１３６】図１９では、図１４に示すような複数のリ
ニアセンサあるいは図１８に示すような複数の受光グル
ープの選択順を工夫した図１６のフローチャートの変形
例である。

【０１３７】まず、ステップＳ４０２において、座標入
力装置が連続的に座標値を出力しているのか、あるいは
断続的／瞬間的に座標値を出力しているのかの判定を行
う。上述した様に、この種の座標入力装置は２０点／秒
というような単位で座標値を出力することが可能であ
る。従って、連続的に座標が入力されているような場合
（筆記しているような場合）は、所定時間内に必ず座標
値を出力しており、その時間を監視していれば、連続的
に座標を入力しているのか、未入力状態なのかを判定す
ることができる。

【０１３８】連続的に座標値を出力していない場合（ス
テップＳ４０２でＮＯ）、ステップＳ４０３において、
カウンタＧ_noのカウンタ値に基づいて処理対象のリニ
アセンサ／受光グループを決定するための関数Ｆを関数
Func.1に決定する。一方、連続的に座標値を出力してい
ない場合（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、ステップＳ４
０４に進む。

【０１３９】尚、関数Func.1は、座標入力が行われる確
率の高い領域から順番に、リニアセンサ／受光グループ
を選択するように定義されている。例えば、図１８にお
いて、表示領域の中央部、つまり、座標入力有効エリア
の中央部付近の指示が最も頻度が高いと考えられるの
で、最初にその領域上の光スポットを検出できるリニア
センサ／受光グループを選択し、順次、頻度が高い領域
上の光スポットを検出できるリニアセンサ／受光グルー
プを選択するように定義する。選択したリニアセンサ／
受光グループで座標値が算出できれば、その次の座標サ
ンプリング動作に移行できるので、確率的に最も高速の
座標サンプリングレートを得ることができる。

【０１４０】一方、連続的に座標値を出力している場
合、その直前に出力した座標値が既知であり、ステップ
Ｓ４１３において、その座標値を出力したリニアセンサ
／受光グループを示す選択情報（カウンタＧ_noのカウ
ンタ値）が不揮発メモリ９に記憶されている。そこで、
ステップＳ４０４において、その選択情報を読み出す。
そして、ステップＳ４０５において、カウンタＧ_noに
基づいて処理対象のリニアセンサ／受光グループを決定
するための関数Ｆを関数Func.2に決定する。

【０１４１】尚、連続的に座標値を出力している場合、
ある時点に出力された座標値は、直前に出力した座標値
の近傍である可能性が非常に高いので、関数Func.2は、
直前に出力した座標値を検出範囲とするリニアセンサ／
受光グループを選択するように定義され、順次、その直
前に検出した座標値から遠い位置の領域を検出範囲とす
るリニアセンサ／受光グループを選択する。このように
構成することで、確率的に最も高速の座標サンプリング
レートを得ることができる。

【０１４２】ステップＳ４０６において、カウンタＧ_n
oのカウンタ値を１インクリメントする。次に、ステッ
プＳ４０７おいて、カウンタＧ_noのカウンタ値が最大
値Ｎmaxを越えているか否かを判定する。最大値Ｎmaxを
越えている場合（ステップＳ４０７でＹＥＳ）、処理を
終了する。一方、最大値Ｎmaxを越えていない場合（ス
テップＳ４０７でＮＯ）、ステップＳ４０８に進む。

【０１４３】ステップＳ４０８において、上述の処理に
よって決定された関数Func.1／Func.2にカウンタ値を代
入し、その結果が示すリニアセンサ／受光グループを選
択する。次に、ステップＳ４０９において、第１の所定
時間、そのリニアセンサ／受光グループを動作させ、指
示具４から発光される光を検出する。

【０１４４】ステップＳ４１０において、出力信号と閾
値レベルＶを比較し、リニアセンサ／受光グループが光
を検出したか否かを判定する。光を検出していない場合
（ステップＳ４１０でＮＯ）、ステップＳ４０６に戻
る。一方、光を検出した場合（ステップＳ４１０でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ４１１に進む。

【０１４５】ステップＳ４１１において、引き続き、第
２の所定時間、リニアセンサ／受光グループを駆動し、
座標算出を可能にする出力信号をリニアセンサ／受光グ
ループから取得する。そして、ステップＳ４１３におい
て、カウンタＧ_noのカウンタ値を選択情報として不揮
発メモリ９に記憶して、処理を終了する。

【０１４６】尚、本発明の目的は、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コードを記録
した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、その
システムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵや
ＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読
出し実行することによっても、達成されることは言うま
でもない。

【０１４７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１４８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気テープ、不
揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができ
る。

【０１４９】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０１５０】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、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
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
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い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。

【０１５１】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードが格納されることになる。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
座標算出サンプリングレートを低下させることなく、低
コストで、高精度、高分解能に座標を出力することがで
きる座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の座標入力装置の概略構成を示す図
である。

【図２】本実施形態の指示具の詳細構成を示す図であ
る。

【図３】本実施形態の指示具の動作モードを示す図であ
る。

【図４】本実施形態の座標検出器の詳細構成を示す図で
ある。

【図５】本実施形態の制御信号の復元動作におけるタイ
ミングチャートである。

【図６】本実施形態で扱われる信号のタイミングチャー
トである。

【図７】本実施形態のリニアセンサの配置関係を示す図
である。

【図８】本実施形態のリニアセンサの詳細構成を示す図
である。

【図９】本実施形態のリニアセンサの出力波形の一例を
示す図である。

【図１０】本実施形態のリニアセンサのスキム動作を説
明するための出力波形の一例を示す図である。

【図１１】本実施形態のリニアセンサの動作制御を示す
フローチャートである。

【図１２】本実施形態の座標演算処理の処理フローを示
すフローチャートである。

【図１３】本実施形態の座標演算に関する説明図であ
る。

【図１４】本実施形態の結像光学系の構成例を示す図で
ある。

【図１５】本実施形態の結像光学系の構成例を示す上面
図である。

【図１６】本実施形態の座標演算処理の処理フローを示
すフローチャートである。

【図１７】本実施形態のリニアセンサの出力波形の一例
を示す図である。

【図１８】本実施形態の結像光学系の別の構成例を示す
図である。

【図１９】本実施形態の座標演算処理の処理フローの変
形例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１座標検出器２座標検出センサ部３コントローラ４指示具５光スポット６受光素子６ａ集光レンズ７信号処理部８投射型表示装置９不揮発メモリ８１画像信号処理部８２液晶パネル８３ランプ８４ミラー８５コンデンサーレンズ８６投影レンズ２０Ｘ、２０Ｙリニアセンサ２１センサアレイ２２積分部２３シフト部２４蓄積部２５リニアＣＣＤ２６リングＣＣＤ２７クリア部２８スキム部２９アンプ３１センサ制御部３１ＡＡＤ変換部３２座標演算部３３通信制御部７１周波数検波部７２制御信号検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指示具からの光を座標入力画面に照射し
て光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座標
を生成する座標入力装置であって、複数の検出領域を有し、各検出領域での検出動作が独立
に制御される、前記光スポットからの光信号を検出する
検出手段と、前記複数の検出領域の内、第１検出領域での検出動作を
第１の所定時間実行する駆動手段と、前記駆動手段によって得られる前記第１検出領域からの
検出結果に基づいて、前記光スポットからの光信号の有
無を判定する判定手段と、前記判定手段が前記光信号があると判定する場合、前記
第１検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行する
ように前記駆動手段を制御する第１制御手段と、前記判定手段が前記光信号がないと判定する場合、前記
第１検出領域以外の他の検出領域に対し前記駆動手段及
び前記判定手段を実行し、該光信号があると判定された
検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行するよう
に前記駆動手段を制御する第２制御手段と、前記判定手段によって前記光信号があると判定された検
出領域からの検出結果に基づいて、前記光スポットに対
応する座標値を算出する座標演算手段とを備えることを
特徴とする座標入力装置。
【請求項２】前記判定手段は、前記第１検出領域から
の検出結果が所定値以上である場合に、前記光スポット
からの光信号がある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。
【請求項３】前記検出手段は、物理的に複数のセンサ
からなり、前記複数の検出領域は、該複数のセンサそれ
ぞれの検出領域に対応することを特徴とする請求項１に
記載の座標入力装置。
【請求項４】前記検出手段は、１つのセンサからな
り、前記複数の検出領域は、該センサの検出領域を複数
のグループに分割した各領域グループに対応することを
特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項５】前記第１検出領域は、前記座標入力画面
上の中央領域に対応することを特徴とする請求項１に記
載の座標入力装置。
【請求項６】前記座標演算手段の演算結果の出力間隔
に基づいて、前記第１検出領域を選択する選択手段とを
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の座標入力
装置。
【請求項７】指示具からの光を座標入力画面に照射し
て光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座標
を生成する座標入力装置の制御方法であって、前記光スポットからの光信号を検出する検出動作が独立
に制御される複数の検出領域の内、第１検出領域での検
出動作を第１の所定時間実行する駆動工程と、前記駆動工程によって得られる前記第１検出領域からの
検出結果に基づいて、前記光スポットからの光信号の有
無を判定する判定工程と、前記判定工程が前記光信号があると判定する場合、前記
第１検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行する
ように前記駆動工程を制御する第１制御工程と、前記判定工程が前記光信号がないと判定する場合、前記
第１検出領域以外の他の検出領域に対し前記駆動工程及
び前記判定工程を実行し、該光信号があると判定された
検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行するよう
に前記駆動工程を制御する第２制御工程と、前記判定工程によって前記光信号があると判定された検
出領域からの検出結果に基づいて、前記光スポットに対
応する座標値を算出する座標演算工程とを備えることを
特徴とする座標入力装置の制御方法。
【請求項８】前記判定工程は、前記第１検出領域から
の検出結果が所定値以上である場合に、前記光スポット
からの光信号があると判定することを特徴とする請求項
７に記載の座標入力装置の制御方法。
【請求項９】前記複数の検出領域それぞれは、物理的
に複数のセンサからなるそれぞれの検出領域に対応する
ことを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置の制御
方法。
【請求項１０】前記複数の検出領域は、１つのセンサ
の検出領域を複数のグループに分割した各領域グループ
に対応することを特徴とする請求項７に記載の座標入力
装置の制御方法。
【請求項１１】前記第１検出領域は、前記座標入力画
面上の中央領域に対応することを特徴とする請求項７に
記載の座標入力装置の制御方法。
【請求項１２】前記座標演算工程の演算結果の出力間
隔に基づいて、前記第１検出領域を選択する選択工程と
を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の座標入
力装置の制御方法。
【請求項１３】指示具からの光を座標入力画面に照射
して光スポットを生成し、前記光スポットに対応した座
標を生成する座標入力装置の制御をコンピュータに機能
させるプログラムであって、前記光スポットからの光信号を検出する検出動作が独立
に制御される複数の検出領域の内、第１検出領域での検
出動作を第１の所定時間実行する駆動工程のプログラム
コードと、前記駆動工程によって得られる前記第１検出領域からの
検出結果に基づいて、前記光スポットからの光信号の有
無を判定する判定工程のプログラムコードと、前記判定工程が前記光信号があると判定する場合、前記
第１検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行する
ように前記駆動工程を制御する第１制御工程のプログラ
ムコードと、前記判定工程が前記光信号がないと判定する場合、前記
第１検出領域以外の他の検出領域に対し前記駆動工程及
び前記判定工程を実行し、該光信号があると判定された
検出領域の検出動作を更に第２の所定時間実行するよう
に前記駆動工程を制御する第２制御工程のプログラムコ
ードと、前記判定工程によって前記光信号があると判定された検
出領域からの検出結果に基づいて、前記光スポットに対
応する座標値を算出する座標演算工程のプログラムコー
ドとを備えることを特徴とするプログラム。