JP2001014091A - 座標入力装置 - Google Patents
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- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
- G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光軸とタッチパネル表面との間の隙間をより
簡易に低減し、より座標検出精度の高い座標入力装置を
提供する。 【解決手段】 タッチパネル１０１に向けてそれぞれ異
なる位置から光を出射する発光部２０と、出射された光
を再帰的に反射する反射部材１０３Ａないし１０３Ｃ
と、反射された反射光を受光する受光部３０とを有し、
受光部３０によって出射光が遮蔽されたことを検出する
座標入力装置において、発光部２０は、タッチパネル表
面１０１ａの任意の位置に光を出射し、受光部３０は、
発光部２０から出射された光がタッチパネル表面１０１
ａの任意の位置で反射された後に反射部材１０３Ａない
し１０３Ｃで再帰的に反射され、さらにタッチパネル表
面１０１ａで反射された反射光を受光する。
簡易に低減し、より座標検出精度の高い座標入力装置を
提供する。 【解決手段】 タッチパネル１０１に向けてそれぞれ異
なる位置から光を出射する発光部２０と、出射された光
を再帰的に反射する反射部材１０３Ａないし１０３Ｃ
と、反射された反射光を受光する受光部３０とを有し、
受光部３０によって出射光が遮蔽されたことを検出する
座標入力装置において、発光部２０は、タッチパネル表
面１０１ａの任意の位置に光を出射し、受光部３０は、
発光部２０から出射された光がタッチパネル表面１０１
ａの任意の位置で反射された後に反射部材１０３Ａない
し１０３Ｃで再帰的に反射され、さらにタッチパネル表
面１０１ａで反射された反射光を受光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置に関
し、特に光学式の座標入力装置に関する。
し、特に光学式の座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、指やペンで触れられた所定のパネ
ル面（タッチパネル）上の位置を座標として検出し、コ
ンピュータなどの機器に入力する座標入力装置がある。
こうした座標入力装置の先行例には、例えば、特開平９
−９１０９４号公報に記載されたものがある。この座標
入力装置では、タッチパネルの四隅のうち２箇所にライ
トスキャナを１つずつ設け、ライトスキャナからタッチ
パネルの表面に平行な光束を出射している。
ル面（タッチパネル）上の位置を座標として検出し、コ
ンピュータなどの機器に入力する座標入力装置がある。
こうした座標入力装置の先行例には、例えば、特開平９
−９１０９４号公報に記載されたものがある。この座標
入力装置では、タッチパネルの四隅のうち２箇所にライ
トスキャナを１つずつ設け、ライトスキャナからタッチ
パネルの表面に平行な光束を出射している。
【０００３】そして、この光束が指やペンによって遮蔽
されたことを、出射光の反射光が受光されないことによ
って検出し、この遮蔽位置（つまり指やペンの位置）を
演算回路で座標として検出して外部の機器に入力してい
る。このような座標入力装置は、光学式座標入力装置と
も呼ばれ、構成が比較的簡易であるという長所から広く
利用されている。
されたことを、出射光の反射光が受光されないことによ
って検出し、この遮蔽位置（つまり指やペンの位置）を
演算回路で座標として検出して外部の機器に入力してい
る。このような座標入力装置は、光学式座標入力装置と
も呼ばれ、構成が比較的簡易であるという長所から広く
利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光学式の座標入力装置では、光束とタッチパネルと
の間で光束が届かない暗い部位（本明細書では、以降こ
の部位を光軸とタッチパネル表面との隙間という）が発
生し、この部位での座標検出ができなくなる場合があ
る。このような現象は、ライトスキャナなど光学系の調
整上のばらつき、あるいはタッチパネルを保持する部材
がその厚みでタッチパネル表面上にある光束の一部を遮
ることにより生じるものである。
うな光学式の座標入力装置では、光束とタッチパネルと
の間で光束が届かない暗い部位（本明細書では、以降こ
の部位を光軸とタッチパネル表面との隙間という）が発
生し、この部位での座標検出ができなくなる場合があ
る。このような現象は、ライトスキャナなど光学系の調
整上のばらつき、あるいはタッチパネルを保持する部材
がその厚みでタッチパネル表面上にある光束の一部を遮
ることにより生じるものである。
【０００５】この隙間は、遮蔽物のタッチパネルに対す
る垂直方向（深さ方向）の位置を検出する際、以下のよ
うな不具合の原因となり得る。すなわち、タッチパネル
がディスプレイ画面などの表示機能を持った構成である
場合、ダブルクリックが１回のクリックとして検出され
る。あるいは、ペンなどをタッチパネル表面から離した
にも関わらず光を遮蔽され続けることにより文字が続け
て表示されるといった現象が表れる。このような現象
は、光軸とタッチパネル表面との隙間が大きいほど顕著
になり、また、座標の誤検出として座標入力装置の検出
精度を低下させる一因ともなっていた。
る垂直方向（深さ方向）の位置を検出する際、以下のよ
うな不具合の原因となり得る。すなわち、タッチパネル
がディスプレイ画面などの表示機能を持った構成である
場合、ダブルクリックが１回のクリックとして検出され
る。あるいは、ペンなどをタッチパネル表面から離した
にも関わらず光を遮蔽され続けることにより文字が続け
て表示されるといった現象が表れる。このような現象
は、光軸とタッチパネル表面との隙間が大きいほど顕著
になり、また、座標の誤検出として座標入力装置の検出
精度を低下させる一因ともなっていた。
【０００６】なお、光軸とタッチパネル表面との隙間
は、光学系を調整する（光源の高さや傾き）ことによっ
て小さくすることもできる。しかし、この調整には比較
的時間がかかり、また、熟練や経験が要求とされる。こ
のことから、光学系を調整することによって光軸とタッ
チパネル表面との隙間を小さくすることは、比較的難し
い作業であった。
は、光学系を調整する（光源の高さや傾き）ことによっ
て小さくすることもできる。しかし、この調整には比較
的時間がかかり、また、熟練や経験が要求とされる。こ
のことから、光学系を調整することによって光軸とタッ
チパネル表面との隙間を小さくすることは、比較的難し
い作業であった。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、光軸とタッチパネル表面との間の隙間をより簡
易に低減し、より座標検出精度の高い座標入力装置を提
供することを目的とする。
であり、光軸とタッチパネル表面との間の隙間をより簡
易に低減し、より座標検出精度の高い座標入力装置を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の課題は、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、タッチパネルに向けてそれぞれ異なる位置から光を
出射する複数の光源部と、光源部が出射した光を再帰的
に反射する反射部材と、反射部材によって反射された反
射光を受光する受光部とを有し、受光部によって出射光
が遮蔽されたことを検出する座標入力装置であって、光
源部は、タッチパネル表面の任意の位置に光を出射し、
受光部は、光源部から出射された光が前記タッチパネル
表面の任意の位置で反射された後に反射部材で再帰的に
反射され、さらにタッチパネル表面で反射された反射光
を受光することを特徴とするものである。
段によって解決できる。すなわち、請求項１記載の発明
は、タッチパネルに向けてそれぞれ異なる位置から光を
出射する複数の光源部と、光源部が出射した光を再帰的
に反射する反射部材と、反射部材によって反射された反
射光を受光する受光部とを有し、受光部によって出射光
が遮蔽されたことを検出する座標入力装置であって、光
源部は、タッチパネル表面の任意の位置に光を出射し、
受光部は、光源部から出射された光が前記タッチパネル
表面の任意の位置で反射された後に反射部材で再帰的に
反射され、さらにタッチパネル表面で反射された反射光
を受光す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、タッチパ
ネルを保持する部材によって光の一部が遮られることが
ない。また、光学系を高精度で調整しなくとも光源部か
ら出射された光とタッチパネル表面との間で隙間ができ
ることを防ぐことができる。
ネルを保持する部材によって光の一部が遮られることが
ない。また、光学系を高精度で調整しなくとも光源部か
ら出射された光とタッチパネル表面との間で隙間ができ
ることを防ぐことができる。
【００１０】請求項２記載の発明は、光源部が、タッチ
パネル表面の中央に光を出射することを特徴とするもの
である。
パネル表面の中央に光を出射す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、出射した
光をタッチパネルの全域に効率的に行きわたらせること
ができる。このため、タッチパネルの全域を座標入力面
として利用することができるようになる。
光をタッチパネルの全域に効率的に行きわたらせること
ができる。このため、タッチパネルの全域を座標入力面
として利用することができるようになる。
【００１２】請求項３記載の発明は、光源部が、所定の
位置に保持されてタッチパネル表面に光を出射すること
を特徴とするものである。
位置に保持されてタッチパネル表面に光を出射すること
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、光源部の
設置位置を安定にでき、いったん調整された光源部を安
定に固定することができる。
設置位置を安定にでき、いったん調整された光源部を安
定に固定することができる。
【００１４】請求項４記載の発明は、光源部からタッチ
パネル表面に出射される光が、タッチパネル表面に対す
る入射角度が全反射を起こす臨界角度以上の大きさに設
定されることを特徴とするものである。
パネル表面に出射される光が、タッチパネル表面に対す
る入射角度が全反射を起こす臨界角度以上の大きさに設
定され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、タッチパ
ネル表面に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反
射光を生成することができる。
ネル表面に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反
射光を生成することができる。
【００１６】請求項５記載の発明は、光源部の保持位置
が、タッチパネル表面に出射された光の入射角度をタッ
チパネル表面に対して全反射を起こす臨界角度以上の大
きさになるように設定することを特徴とするものであ
る。
が、タッチパネル表面に出射された光の入射角度をタッ
チパネル表面に対して全反射を起こす臨界角度以上の大
きさになるように設定す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、タッチパ
ネル表面に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反
射光を生成することができる位置に光源部を安定に固定
することができる。
ネル表面に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反
射光を生成することができる位置に光源部を安定に固定
することができる。
【００１８】請求項６記載の発明は、光源部が、それぞ
れ異なる位置に計２個設けられることを特徴とするもの
である。
れ異なる位置に計２個設けられ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、座標検出
できる最小の個数の光源部を設けることによって座標入
力装置を構成することができる。
できる最小の個数の光源部を設けることによって座標入
力装置を構成することができる。
【００２０】請求項７記載の発明は、光源部と受光部と
は一体的な光学ユニットとして構成されると共に、前記
光源部は、同一の平面に略平行であって、かつ設置され
た位置を中心とする扇状の光束を出射することを特徴と
するものである。
は一体的な光学ユニットとして構成されると共に、前記
光源部は、同一の平面に略平行であって、かつ設置され
た位置を中心とする扇状の光束を出射することを特徴と
するものである。
【００２１】このように構成することにより、光源部と
受光部とのタッチパネルに対する組み付け精度が高ま
り、また、調整された光源部と受光部の位置が外力が加
わることによってずれることがなくなる。
受光部とのタッチパネルに対する組み付け精度が高ま
り、また、調整された光源部と受光部の位置が外力が加
わることによってずれることがなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本実施の形態の座標入力装置全体
のシステムを説明するための模式図である。図示した構
成は、オペレータが座標を入力するタッチパネル１０１
と、タッチパネル１０１に向けてそれぞれ異なる位置か
ら光を出射する２個の光源２１と、光源２１が出射した
光を再帰的に反射する反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１
０３Ｃと、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃによ
って反射された反射光を受光するＣＣＤ（Charge Cuppl
ed Device）３２（図２、図３）と、ＣＣＤ３２の受光
データに基づいて入力された座標を検出する演算部１０
４と、演算部１０４が検出した座標が入力されるパーソ
ナルコンピュータ（以下パソコン、図中にはＰＣと記
す）１０６と、演算部１０４とパソコン１０６との間で
データを授受するインターフェイス部１０５とを有して
いる。
て説明する。図１は、本実施の形態の座標入力装置全体
のシステムを説明するための模式図である。図示した構
成は、オペレータが座標を入力するタッチパネル１０１
と、タッチパネル１０１に向けてそれぞれ異なる位置か
ら光を出射する２個の光源２１と、光源２１が出射した
光を再帰的に反射する反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１
０３Ｃと、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃによ
って反射された反射光を受光するＣＣＤ（Charge Cuppl
ed Device）３２（図２、図３）と、ＣＣＤ３２の受光
データに基づいて入力された座標を検出する演算部１０
４と、演算部１０４が検出した座標が入力されるパーソ
ナルコンピュータ（以下パソコン、図中にはＰＣと記
す）１０６と、演算部１０４とパソコン１０６との間で
データを授受するインターフェイス部１０５とを有して
いる。
【００２３】以上の構成のうち、光源２１とＣＣＤ３２
とは、一体的な光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂとして
構成される。そして、光源２１は、同一の平面に略平行
な３ｍｍ程度の厚みを持ち、かつ設置された位置を中心
とする扇状に拡散された光束を出射する。また、反射部
材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、シートの内部に三
面体キューブを高密度に配置した構造を有し、どのよう
な角度で入射してきた光をも再帰的に反射することがで
きる。また、本実施の形態では、このような光学ユニッ
ト１０２Ａ、１０２Ｂをタッチパネル１０１の図中下方
の端部に１個ずつ、計２個設け、反射部材１０３Ａ、１
０３Ｂ、１０３Ｃをタッチパネル１０１の三方に設ける
構成とした。
とは、一体的な光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂとして
構成される。そして、光源２１は、同一の平面に略平行
な３ｍｍ程度の厚みを持ち、かつ設置された位置を中心
とする扇状に拡散された光束を出射する。また、反射部
材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、シートの内部に三
面体キューブを高密度に配置した構造を有し、どのよう
な角度で入射してきた光をも再帰的に反射することがで
きる。また、本実施の形態では、このような光学ユニッ
ト１０２Ａ、１０２Ｂをタッチパネル１０１の図中下方
の端部に１個ずつ、計２個設け、反射部材１０３Ａ、１
０３Ｂ、１０３Ｃをタッチパネル１０１の三方に設ける
構成とした。
【００２４】このような本実施の形態の座標入力装置で
は、タッチパネル１０１上に指やペンなどの遮蔽物を置
いてこの位置を入力した場合、タッチパネル１０１から
出射した光束のうちの遮蔽物を通る光軸を持つ光だけが
反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに到達できなく
なる。このため、ＣＣＤ３２では、この光軸の光が本来
受光されるべき位置にある素子だけが反射光を受光せ
ず、遮蔽された光の光軸が特定できる。
は、タッチパネル１０１上に指やペンなどの遮蔽物を置
いてこの位置を入力した場合、タッチパネル１０１から
出射した光束のうちの遮蔽物を通る光軸を持つ光だけが
反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに到達できなく
なる。このため、ＣＣＤ３２では、この光軸の光が本来
受光されるべき位置にある素子だけが反射光を受光せ
ず、遮蔽された光の光軸が特定できる。
【００２５】さらに、本実施の形態では、光学ユニット
１０２Ａ、１０２Ｂの２つが設けられていることから、
各光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂでそれぞれ遮蔽され
た光の光軸を特定すれば、入力された座標が２つの光軸
の交点として演算により求められることになる。以上の
演算は演算部１０４で行われ、求められた座標は、パソ
コン１０５に入力する。
１０２Ａ、１０２Ｂの２つが設けられていることから、
各光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂでそれぞれ遮蔽され
た光の光軸を特定すれば、入力された座標が２つの光軸
の交点として演算により求められることになる。以上の
演算は演算部１０４で行われ、求められた座標は、パソ
コン１０５に入力する。
【００２６】次に、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂに
ついて説明する。なお、光学ユニット１０２Ａ、１０２
Ｂは、同様に構成されたものであるから、ここでは光学
ユニット１０２Ａの構成についてだけ図示するものとす
る。
ついて説明する。なお、光学ユニット１０２Ａ、１０２
Ｂは、同様に構成されたものであるから、ここでは光学
ユニット１０２Ａの構成についてだけ図示するものとす
る。
【００２７】図２は、光学ユニット１０２Ａの上面図
（タッチパネル１０１に対向する面を下面とする）であ
る。また、図３は、図２中の矢線Ａ−Ａ'に沿う縦断面
図である。図示した光学ユニット１０２Ａは、筐体６
０、裏板７０で構成される部材の内部に光源部２０およ
び受光部３０と、光源部２０からの出射光と受光部３０
に向かう反射光とを分離するハーフミラー４０と、光学
ユニット１０２Ａの光出射、光取入口を保護する保護部
材５０とを有している。このような光学ユニット１０２
Ａは、図３のようにブラケット８０によりタッチパネル
表面１０１ａに対して所定の角度を持って保持されてい
る。このブラケット８０には、光を通すための切欠部８
１が設けられている。
（タッチパネル１０１に対向する面を下面とする）であ
る。また、図３は、図２中の矢線Ａ−Ａ'に沿う縦断面
図である。図示した光学ユニット１０２Ａは、筐体６
０、裏板７０で構成される部材の内部に光源部２０およ
び受光部３０と、光源部２０からの出射光と受光部３０
に向かう反射光とを分離するハーフミラー４０と、光学
ユニット１０２Ａの光出射、光取入口を保護する保護部
材５０とを有している。このような光学ユニット１０２
Ａは、図３のようにブラケット８０によりタッチパネル
表面１０１ａに対して所定の角度を持って保持されてい
る。このブラケット８０には、光を通すための切欠部８
１が設けられている。
【００２８】光源部２０は、発光波長６４５ｎｍの可視
光レーザダイオ（ＬＤ）でなる光源２１と、光源２１を
駆動、制御する回路基板２２と、光源２１および回路基
板２２を保持する第２保持プレート２３と、第２保持プ
レート２３に光源２１を固定する光源固定用板バネ２６
と、第２保持プレートを保持する第１プレート２５と、
光源２１から出射されたレーザ光をタッチパネル表面１
０１ａに水平に拡散して中心角が約９０度の扇状の光束
にする拡散レンズ２４とを有している。なお、光源２１
の発光位置、ライン直線性、幅、照度分布は、第２保持
プレートによる保持状態、さらには第１保持プレート２
５による第２保持プレート２３の保持状態によって決定
される。
光レーザダイオ（ＬＤ）でなる光源２１と、光源２１を
駆動、制御する回路基板２２と、光源２１および回路基
板２２を保持する第２保持プレート２３と、第２保持プ
レート２３に光源２１を固定する光源固定用板バネ２６
と、第２保持プレートを保持する第１プレート２５と、
光源２１から出射されたレーザ光をタッチパネル表面１
０１ａに水平に拡散して中心角が約９０度の扇状の光束
にする拡散レンズ２４とを有している。なお、光源２１
の発光位置、ライン直線性、幅、照度分布は、第２保持
プレートによる保持状態、さらには第１保持プレート２
５による第２保持プレート２３の保持状態によって決定
される。
【００２９】また、受光部３０は、反射光を受光し、こ
の光を電気信号に変換するＣＣＤ３２と、反射光をＣＣ
Ｄ３２に結像するための読取レンズ３１と、ＣＣＤ３２
を駆動、制御する回路基板３３とを有している。
の光を電気信号に変換するＣＣＤ３２と、反射光をＣＣ
Ｄ３２に結像するための読取レンズ３１と、ＣＣＤ３２
を駆動、制御する回路基板３３とを有している。
【００３０】さらに、保護部材５０は、透明なガラスで
あって光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂの前面（光が出
射される側の面）に設けられている。この保護部材５０
は光源２１が出射する光の光軸に対して直交する方向に
傾いて配設されていて、本実施の形態では、この傾きを
保護部材５０が６度前傾するように設定した。なお、こ
の６度という角度は、光源２１から出射した光が保護部
材５０の表面で反射し、この反射光がＣＣＤ３２に直接
向かうことがない角度である。
あって光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂの前面（光が出
射される側の面）に設けられている。この保護部材５０
は光源２１が出射する光の光軸に対して直交する方向に
傾いて配設されていて、本実施の形態では、この傾きを
保護部材５０が６度前傾するように設定した。なお、こ
の６度という角度は、光源２１から出射した光が保護部
材５０の表面で反射し、この反射光がＣＣＤ３２に直接
向かうことがない角度である。
【００３１】そして、筐体６０および裏板７０は、ＣＣ
Ｄ３２やハーフミラー４０に向かう光を外界と隔絶して
外乱を防ぐ、あるいは光学ユニット１０２Ａの防塵や機
械的強度を高めるために設けられ保護部材である。本実
施の形態では、このような筐体６０および裏板７０に発
光部２０、受光部３０を組み込んで一体的な光学ユニッ
ト１０２Ａ、１０２Ｂとしたことにより、発光部２０、
受光部３０のタッチパネル１０１に対する組み付け精度
が高まり、また、調整された発光部２０や受光部３０の
位置が、外力が加わることによってずれることがなくな
る。このような作用から、本実施の形態は、座標入力装
置の検出精度を高め、その検出精度を維持する効果が得
ることができる。
Ｄ３２やハーフミラー４０に向かう光を外界と隔絶して
外乱を防ぐ、あるいは光学ユニット１０２Ａの防塵や機
械的強度を高めるために設けられ保護部材である。本実
施の形態では、このような筐体６０および裏板７０に発
光部２０、受光部３０を組み込んで一体的な光学ユニッ
ト１０２Ａ、１０２Ｂとしたことにより、発光部２０、
受光部３０のタッチパネル１０１に対する組み付け精度
が高まり、また、調整された発光部２０や受光部３０の
位置が、外力が加わることによってずれることがなくな
る。このような作用から、本実施の形態は、座標入力装
置の検出精度を高め、その検出精度を維持する効果が得
ることができる。
【００３２】上記した構成のうち、光源部２０と受光部
３０とは、同一の光軸上に配置されていて、光源部２０
の発光点位置と受光部３０の読取レンズ３１の主点とは
一致している。光源部２０が出射した出射光と受光部３
０が受光する反射光とは、いずれもこの光軸を通るもの
で、前述したハーフミラーによってその進行方向によっ
て分離される。すなわち、光源２１が出射した出射光
は、拡散レンズ２４でタッチパネル表面１０１ａに水平
に拡散した光束となってタッチパネル１０１ａ表面に向
かい、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで再帰的
に反射される。そして、出射光と同一の光軸を通ってハ
ーフミラー４０に向かい、ここで反射されて読取レンズ
３１に向かってＣＣＤ３２に受光される。
３０とは、同一の光軸上に配置されていて、光源部２０
の発光点位置と受光部３０の読取レンズ３１の主点とは
一致している。光源部２０が出射した出射光と受光部３
０が受光する反射光とは、いずれもこの光軸を通るもの
で、前述したハーフミラーによってその進行方向によっ
て分離される。すなわち、光源２１が出射した出射光
は、拡散レンズ２４でタッチパネル表面１０１ａに水平
に拡散した光束となってタッチパネル１０１ａ表面に向
かい、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで再帰的
に反射される。そして、出射光と同一の光軸を通ってハ
ーフミラー４０に向かい、ここで反射されて読取レンズ
３１に向かってＣＣＤ３２に受光される。
【００３３】このとき、光学ユニット１０２Ａがブラン
ケット８０によってタッチパネル表面１０１ａに対して
角度を持って保持されていることから、光学ユニット１
０２Ａから出射された出射光は、タッチパネル表面１０
１ａに所定の入射角度を持って入射することになる。し
たがって、光学ユニット１０２Ａがタッチパネル表面１
０１ａに出射した光はタッチパネル表面１０１ａで反射
される。そして、受光部３０は、出射された光がタッチ
パネル表面１０１ａの任意の位置で反射された後に反射
部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで再帰的に反射さ
れ、さらにタッチパネル表面１０１ａで反射された反射
光を受光することになる。
ケット８０によってタッチパネル表面１０１ａに対して
角度を持って保持されていることから、光学ユニット１
０２Ａから出射された出射光は、タッチパネル表面１０
１ａに所定の入射角度を持って入射することになる。し
たがって、光学ユニット１０２Ａがタッチパネル表面１
０１ａに出射した光はタッチパネル表面１０１ａで反射
される。そして、受光部３０は、出射された光がタッチ
パネル表面１０１ａの任意の位置で反射された後に反射
部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで再帰的に反射さ
れ、さらにタッチパネル表面１０１ａで反射された反射
光を受光することになる。
【００３４】なお、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂが
タッチパネル表面１０１ａに光を出射する位置は、タッ
チパネル表面１０１ａ上の任意の位置で良い。ただし、
本実施の形態では、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ
が、それぞれタッチパネル表面１０１ａの中央に光軸
（扇形状の中心線）が向く光を出射するものとする。そ
して、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂからタッチパネ
ル表面１０１ａに出射される光の入射角は、タッチパネ
ル表面１０１ａに対して全反射を起こす臨界角度以上の
大きさに設定する。この設定は、ブランケット８０が光
学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂを保持する角度によって
なされる。
タッチパネル表面１０１ａに光を出射する位置は、タッ
チパネル表面１０１ａ上の任意の位置で良い。ただし、
本実施の形態では、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ
が、それぞれタッチパネル表面１０１ａの中央に光軸
（扇形状の中心線）が向く光を出射するものとする。そ
して、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂからタッチパネ
ル表面１０１ａに出射される光の入射角は、タッチパネ
ル表面１０１ａに対して全反射を起こす臨界角度以上の
大きさに設定する。この設定は、ブランケット８０が光
学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂを保持する角度によって
なされる。
【００３５】このような構成により、本実施の形態は、
光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂから出射された拡散光
束がタッチパネル１０１を保持する部材の厚みで遮られ
ることがなく、しかも高精度で光学系を調整することな
く、拡散光束とタッチパネル表面１０１ａとの間の隙間
をなくすことができる。したがって、タッチパネル１０
１の深さ方向で生じる誤検出を防ぐことができ、座標入
力装置の座標検出精度を高めることができる。
光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂから出射された拡散光
束がタッチパネル１０１を保持する部材の厚みで遮られ
ることがなく、しかも高精度で光学系を調整することな
く、拡散光束とタッチパネル表面１０１ａとの間の隙間
をなくすことができる。したがって、タッチパネル１０
１の深さ方向で生じる誤検出を防ぐことができ、座標入
力装置の座標検出精度を高めることができる。
【００３６】次に、光学ユニット１０２Ａを例に挙げ、
発光部２０、受光部３０を光学的に調整する方法につい
て説明する。
発光部２０、受光部３０を光学的に調整する方法につい
て説明する。
【００３７】第２保持プレート２３には、図示しない長
孔が２箇所に設けられていて、この長孔と係合する図示
しない調整ノブ（偏心ピン）によって第１保持プレート
２５に対して上下左右（ｘ，ｙ）方向にアジャスト調整
が可能なように構成されている。回路基板２２には、第
２保持プレート２３の長孔に対応する位置にさらに大き
い図示しない長孔が設けられていて、この長孔がアジャ
スト調整の逃し孔になっている。
孔が２箇所に設けられていて、この長孔と係合する図示
しない調整ノブ（偏心ピン）によって第１保持プレート
２５に対して上下左右（ｘ，ｙ）方向にアジャスト調整
が可能なように構成されている。回路基板２２には、第
２保持プレート２３の長孔に対応する位置にさらに大き
い図示しない長孔が設けられていて、この長孔がアジャ
スト調整の逃し孔になっている。
【００３８】また、第１保持プレート２５には両端部に
それぞれ締結用ネジ孔２５ａ、２５ｂが個設けられてい
る。このネジ孔２５ａ、２５ｂのうち、ネジ孔２５ａ
は、締結に用いられるネジの径に合わせた径に有してお
り、ネジ孔２５ｂは、ネジの径よりも大きい径を有して
いる。また、ネジ孔２５ｃは長孔であって、筐体６０に
は、ネジ孔２５ｃに対応する第１保持プレートアジャス
ト調整用偏心ピン挿入用のネジ孔６０ａが設けられてい
る。このネジ孔２５ｃ、ネジ孔６０ａに図示しない偏心
ピンを挿入して回転させることにより、第１保持プレー
ト２５を拡散レンズ２４に対して前進、後退させること
ができる。
それぞれ締結用ネジ孔２５ａ、２５ｂが個設けられてい
る。このネジ孔２５ａ、２５ｂのうち、ネジ孔２５ａ
は、締結に用いられるネジの径に合わせた径に有してお
り、ネジ孔２５ｂは、ネジの径よりも大きい径を有して
いる。また、ネジ孔２５ｃは長孔であって、筐体６０に
は、ネジ孔２５ｃに対応する第１保持プレートアジャス
ト調整用偏心ピン挿入用のネジ孔６０ａが設けられてい
る。このネジ孔２５ｃ、ネジ孔６０ａに図示しない偏心
ピンを挿入して回転させることにより、第１保持プレー
ト２５を拡散レンズ２４に対して前進、後退させること
ができる。
【００３９】また、光源２１は、光源固定用板バネ２６
によって第２保持プレート２３に押圧されながら固定さ
れている。このために光源２１は、高い位置決め精度お
よび放熱効率を確保し、安定した光学特性を得ている。
によって第２保持プレート２３に押圧されながら固定さ
れている。このために光源２１は、高い位置決め精度お
よび放熱効率を確保し、安定した光学特性を得ている。
【００４０】一方、受光部３０の調整は、以下のように
して行われる。すなわち、回路基板３３には、長孔３３
ａが２箇所に設けられていて、図示しない調整ノブ（偏
心ピン）によって第１保持プレート２５に対して上下左
右（ｘ，ｙ）方向にアジャスト調整が可能なように構成
されている。回路基板３３上に固定されているＣＣＤ３
２は、回路基板３３と一緒にアジャスト調整される。こ
のアジャスト調整は、光源部２０から出射された扇状の
拡散光がＣＣＤ３２に平行に受光されるようになされる
ものである。
して行われる。すなわち、回路基板３３には、長孔３３
ａが２箇所に設けられていて、図示しない調整ノブ（偏
心ピン）によって第１保持プレート２５に対して上下左
右（ｘ，ｙ）方向にアジャスト調整が可能なように構成
されている。回路基板３３上に固定されているＣＣＤ３
２は、回路基板３３と一緒にアジャスト調整される。こ
のアジャスト調整は、光源部２０から出射された扇状の
拡散光がＣＣＤ３２に平行に受光されるようになされる
ものである。
【００４１】以上のようにして調整がなされた後、回路
基板２２、回路基板３３、第１保持プレート２５、第２
保持プレート２３は、調整された位置で図示しない締結
部材によって締結されて固定される。なお、本実施の形
態では、以上述べたもの以外の構成については固定する
ものとした。例えば、裏板７０、読取レンズ３１は、図
示しない締結部材によって締結される。また、保護部材
５０、ハーフミラー４０、拡散レンズ２４は、図示しな
い固定部材あるいは接着剤によって固定されている。
基板２２、回路基板３３、第１保持プレート２５、第２
保持プレート２３は、調整された位置で図示しない締結
部材によって締結されて固定される。なお、本実施の形
態では、以上述べたもの以外の構成については固定する
ものとした。例えば、裏板７０、読取レンズ３１は、図
示しない締結部材によって締結される。また、保護部材
５０、ハーフミラー４０、拡散レンズ２４は、図示しな
い固定部材あるいは接着剤によって固定されている。
【００４２】次に、上述した各構成間でなされる光の処
理について説明する。光源２１で出射された光は、拡散
レンズ２４を通って扇状に拡散されて平板な光束にな
る。この光束（図中ａで示す）は、ハーフミラー４０で
その半分が裏板７０の側に向かい、残りの半分がそのま
ま保護部材５０に照射される。この際、保護部材５０は
６度傾いているため、保護部材５０に照射された光束
は、保護部材５０のガラス表面でその多くが透過すると
共に一部が反射する。この反射光は、ハーフミラー４０
の表面で反射して読取レンズ３１を介してＣＣＤ３２の
受光素子外に結像する。一方、保護部材５０を透過した
光束は、タッチパネル表面１０１ａの中央部に照射され
て全反射する。
理について説明する。光源２１で出射された光は、拡散
レンズ２４を通って扇状に拡散されて平板な光束にな
る。この光束（図中ａで示す）は、ハーフミラー４０で
その半分が裏板７０の側に向かい、残りの半分がそのま
ま保護部材５０に照射される。この際、保護部材５０は
６度傾いているため、保護部材５０に照射された光束
は、保護部材５０のガラス表面でその多くが透過すると
共に一部が反射する。この反射光は、ハーフミラー４０
の表面で反射して読取レンズ３１を介してＣＣＤ３２の
受光素子外に結像する。一方、保護部材５０を透過した
光束は、タッチパネル表面１０１ａの中央部に照射され
て全反射する。
【００４３】タッチパネル表面１０１ａで全反射した光
束は、さらに反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに
照射される。そして、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１
０３Ｃで全反射されて再度タッチパネル表面の中央部に
照射されて全反射する。全反射した光は、この後光学ユ
ニット１０２Ａ、１０２Ｂに向かい、保護部材５０のガ
ラスを通ってハーフミラー４０で発光部２０に向かう光
と受光部３０に向かう光とに分離する。このうち受光部
３０に向かった光は、読取レンズ３１を介してＣＣＤ３
２に結像されて電気信号に変換される。
束は、さらに反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに
照射される。そして、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１
０３Ｃで全反射されて再度タッチパネル表面の中央部に
照射されて全反射する。全反射した光は、この後光学ユ
ニット１０２Ａ、１０２Ｂに向かい、保護部材５０のガ
ラスを通ってハーフミラー４０で発光部２０に向かう光
と受光部３０に向かう光とに分離する。このうち受光部
３０に向かった光は、読取レンズ３１を介してＣＣＤ３
２に結像されて電気信号に変換される。
【００４４】このとき、例えばオペレータがタッチパネ
ル１０１ａ表面に指などを置いていた場合、この指が遮
蔽物となって光学ユニット１０２Ａから出射した光束が
反射部材１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃに達することが
できない。したがって、ＣＣＤ３２では、指で遮蔽され
た光を受光する位置にある素子だけが非受光を示す信号
を生成することになる。この素子の位置から、遮蔽され
た光束の光軸が特定できる。
ル１０１ａ表面に指などを置いていた場合、この指が遮
蔽物となって光学ユニット１０２Ａから出射した光束が
反射部材１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃに達することが
できない。したがって、ＣＣＤ３２では、指で遮蔽され
た光を受光する位置にある素子だけが非受光を示す信号
を生成することになる。この素子の位置から、遮蔽され
た光束の光軸が特定できる。
【００４５】また、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ
は、例えば４５度の角度（出射光の光軸と光学ユニット
１０２Ａ、１０２Ｂにそれぞれ設けられた光源２１同士
を結ぶ直線との角度）をなすように設置されている。さ
らに光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂがタッチパネル１
０１ａの下部に横方向に一定の距離をおいて設置され、
この距離も既知であることから、遮蔽物の座標（光学ユ
ニット１０２Ａ、１０２Ｂでそれぞれ特定された光軸の
交点）を、三角測量の原理に基づいて検出することがで
きる。
は、例えば４５度の角度（出射光の光軸と光学ユニット
１０２Ａ、１０２Ｂにそれぞれ設けられた光源２１同士
を結ぶ直線との角度）をなすように設置されている。さ
らに光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂがタッチパネル１
０１ａの下部に横方向に一定の距離をおいて設置され、
この距離も既知であることから、遮蔽物の座標（光学ユ
ニット１０２Ａ、１０２Ｂでそれぞれ特定された光軸の
交点）を、三角測量の原理に基づいて検出することがで
きる。
【発明の効果】以上述べた本発明は、以下の効果を奏す
る。請求項１記載の発明は、光源部から出射された光と
タッチパネル表面との間に隙間ができることを防ぎ、こ
の隙間によるタッチパネル深さ方向の誤検出を防ぐこと
ができる。したがって、このような請求項１記載の発明
は、より座標検出精度の高い座標入力装置を提供するこ
とができる。
る。請求項１記載の発明は、光源部から出射された光と
タッチパネル表面との間に隙間ができることを防ぎ、こ
の隙間によるタッチパネル深さ方向の誤検出を防ぐこと
ができる。したがって、このような請求項１記載の発明
は、より座標検出精度の高い座標入力装置を提供するこ
とができる。
【００４６】請求項２記載の発明は、タッチパネルの全
域を座標入力面として利用することができ、より座標入
力装置の操作性を高めることができる。
域を座標入力面として利用することができ、より座標入
力装置の操作性を高めることができる。
【００４７】請求項３記載の発明は、いったん調整され
た光源部を安定に固定することができる。このため、比
較的簡易に光学系を調整することができ、また、座標入
力装置の信頼性をより高めることができる。
た光源部を安定に固定することができる。このため、比
較的簡易に光学系を調整することができ、また、座標入
力装置の信頼性をより高めることができる。
【００４８】請求項４記載の発明は、タッチパネル表面
に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反射光を生
成することができ、座標入力装置の信頼性をより高める
ことができる。
に出射した光を確実に反射し、かつ効率的に反射光を生
成することができ、座標入力装置の信頼性をより高める
ことができる。
【００４９】請求項５記載の発明は、確実かつ効率的に
反射光を生成することができる位置に光源部を安定に固
定することができ、いっそう座標入力装置の信頼性を高
めることができる。
反射光を生成することができる位置に光源部を安定に固
定することができ、いっそう座標入力装置の信頼性を高
めることができる。
【００５０】請求項６記載の発明は、最小限の個数の光
源部を、より簡易に座標入力装置を構成することができ
る。
源部を、より簡易に座標入力装置を構成することができ
る。
【００５１】請求項７記載の発明は、光源部と受光部と
のタッチパネルに対する組み付け精度を高め、また、維
持することができる。このような、請求項７記載の発明
は、光学系の調整を簡易にできる上、座標入力装置の信
頼性をより高めることができる。
のタッチパネルに対する組み付け精度を高め、また、維
持することができる。このような、請求項７記載の発明
は、光学系の調整を簡易にできる上、座標入力装置の信
頼性をより高めることができる。
【図１】本発明の一実施の形態の座標入力装置全体のシ
ステムを説明するための模式図である。
ステムを説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光学ユニットの上面図（タッチパ
ネルに対向する面を下面とする）である。
ネルに対向する面を下面とする）である。
【図３】図２中に示した矢線Ａ−Ａ'に沿う縦断面図で
ある。
ある。
２０ 発光部 ２１ 光源 ２２、３３ 回路基板 ２３ 第２保持プレート ２４ 拡散レンズ ２５ 第１保持プレート ２６ 光源固定用板バネ ３０ 受光部 ３１ 読取レンズ ３２ ＣＣＤ ４０ ハーフミラー ５０ 保護部材 ６０ 筐体 ７０ 裏板 １０２Ａ、１０２Ｂ 光学ユニット １０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ 反射部材 １０４ 演算部 １０５ インターフェイス部 １０６ パソコン
Claims (7)
- 【請求項１】 タッチパネルに向けてそれぞれ異なる位
置から光を出射する複数の光源部と、前記光源部が出射
した光を再帰的に反射する反射部材と、前記反射部材に
よって反射された反射光を受光する受光部とを有し、前
記受光部によって出射光が遮蔽されたことを検出する座
標入力装置であって、 前記光源部は、前記タッチパネル表面の任意の位置に光
を出射し、前記受光部は、前記光源部から出射された光
が前記タッチパネル表面の任意の位置で反射された後に
前記反射部材で再帰的に反射され、さらに前記タッチパ
ネル表面で反射された反射光を受光することを特徴とす
る座標入力装置。 - 【請求項２】 前記光源部は、前記タッチパネル表面の
中央に光を出射す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】 前記光源部は、所定の位置に保持されて
前記タッチパネル表面に光を出射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】 前記光源部から前記タッチパネル表面に
出射される光は、前記タッチパネル表面に対する入射角
度が全反射を起こす臨界角度以上の大きさに設定される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
座標入力装置。 - 【請求項５】 前記光源部の保持位置は、前記タッチパ
ネル表面に出射された光の入射角度が、前記タッチパネ
ル表面に対して全反射を起こす臨界角度以上の大きさに
なるように設定されることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１つに記載の座標入力装置。 - 【請求項６】 前記光源部は、それぞれ異なる位置に計
２個設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１つに記載の座標入力装置。 - 【請求項７】 前記光源部と前記受光部とは一体的な光
学ユニットとして構成されると共に、前記光源部は、同
一の平面に略平行であって、かつ設置された位置を中心
とする扇状の光束を出射することを特徴とする請求項１
〜６のいずれか１つに記載の座標入力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18655999A JP2001014091A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 座標入力装置 |
| US09/594,724 US6352351B1 (en) | 1999-06-30 | 2000-06-16 | Method and apparatus for inputting coordinates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18655999A JP2001014091A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 座標入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001014091A true JP2001014091A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16190657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18655999A Pending JP2001014091A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 座標入力装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6352351B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001014091A (ja) |
Cited By (11)
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| JP2003091358A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Ricoh Co Ltd | 座標入力装置 |
| JP2006518076A (ja) * | 2003-02-14 | 2006-08-03 | ネクスト ホールディングス リミティド | タッチスクリーン信号処理 |
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| US8405636B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-03-26 | Next Holdings Limited | Optical position sensing system and optical position sensor assembly |
| US8432377B2 (en) | 2007-08-30 | 2013-04-30 | Next Holdings Limited | Optical touchscreen with improved illumination |
| US8456447B2 (en) | 2003-02-14 | 2013-06-04 | Next Holdings Limited | Touch screen signal processing |
| US8508508B2 (en) | 2003-02-14 | 2013-08-13 | Next Holdings Limited | Touch screen signal processing with single-point calibration |
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| JP2002268810A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-20 | Canon Inc | 座標入力装置 |
| US6954197B2 (en) * | 2002-11-15 | 2005-10-11 | Smart Technologies Inc. | Size/scale and orientation determination of a pointer in a camera-based touch system |
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