JP2001022523A

JP2001022523A - 座標入力／検出装置

Info

Publication number: JP2001022523A
Application number: JP19142999A
Authority: JP
Inventors: Takao Inoue; 隆夫井上; Katsuyuki Omura; 克之大村; Hiromasa Shimizu; 弘雅清水; Sadao Takahashi; 禎郎高橋; Takuro Sekiya; 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】座標入力／検出領域をカバーで覆い、非使用
時に光路にごみなどが付着することで発生する不要なデ
ータの発生を防止し、入力装置として安定動作させる。【解決手段】座標入力／検出領域９１を片側がヒンジ
で回動可能に固定されている２枚のカバー９２，９３で
覆い、あるいは、スライドすることで座標入力／検出領
域９１を覆い、あるいは、ソフトカバーを使うならばカ
バーを軸に巻き取り収納する構造で、あるいは、折り曲
げて収納する構造で、座標入力／検出領域９１を覆って
カバー９２，９３を閉じた状態で回りの部材との隙間を
十分狭くすれば、この状態でごみが進入し、反射部材や
発光部材、入力／検出平面や受光部材に付着し、誤動作
や誤検出することを防止することができるし、また、不
意の衝撃にも入力／検出部材を保護することができる。

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／検出装
置に関し、特に、パーソナルコンピュータ等において、
情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等
によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチ
パネル方式の座標入力／検出装置に関する。この座標入
力／検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に
一体化して、情報入力／検出／表示装置として利用され
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、座標検出装置としては、ペンで座
標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力面に接
近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を
検出するものがある。また、他の方式として、特開昭６
１−２３９３２２号公報で知られているような超音波方
式のタッチパネル座標検出装置がある。これは簡単にい
うと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れ
ることにより、その表面弾性波を減衰させ、その位置を
検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、静電又は電磁
誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面
に電気的なスイッチ機能を有するため、製造コストが高
く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要である
ため操作性に難点があった。また、超音波方式のもので
は、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴
うような材質（柔らかく弾力性を伴う）でペン入力を行
わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得
られるが、ペンを移動する時、十分な接触が得られず、
直線が切れてしまう。そこで、十分な接触を得るには、
ペンを必要以上の力で押し付けてしまう。するとペンの
移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生
じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため、一旦ペン
入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱く
なり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得
られないため、入力が途絶えたと判断してしまう。この
ためにペン入力としては信頼性が確保できないという問
題を有する。

【０００４】しかしながら、このような従来技術が保有
する問題についても、先に本出願人が特願平１０−１２
７０３５号として提案したものや、特開平５−１７３６
９９号公報に開示されているもの、あるいは、特開平９
−３１９５０１号公報に開示されているもの、さらに
は、先に本出願人が特願平１０−２３０９６０号として
提案したもの等、に代表される光学式の座標検出装置、
あるいは、画像入力手段を利用した座標検出装置によっ
て解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型
の座標検出装置が実現できる。

【０００５】近年、このような座標検出装置は、パーソ
ナルコンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選
択をするための有力なツールとして位置付けられ、上記
各公報に開示されたもの以外にも鋭意検討されつつある
が、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならな
い課題が多々存在する。

【０００６】本発明は、このような光学式の座標入力／
検出装置、あるいは、カメラの如き画像入力手段を利用
した座標入力／検出装置と表示手段を組み合わせた情報
入力／検出／表示装置に関するものであり、その目的
は、第１に、非使用時にごみ等の非座標指示物が座標入
力／検出領域内の検出用光路に混入し、使用時に、ごみ
による誤動作することを防止し、また、不意の衝撃より
座標入力／検出部材を保護することにある。第２に、カ
バーの表面を筆記可能とすることで未使用時には通常の
黒板／ホワイトボード等として使用することにある。第
３に、カバーを閉じた時に電源スイッチが入りっぱなし
になることを防止し、余計な消費電力が発生するのを防
ぐとすることにある。第４に、遮光された状態で計測す
ることで、内部ノイズ等のベースラインを測定波形から
除去することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、第１に、複数の発光手段と複数の受光手
段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手
段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面
の２次元座標を検出する座標入力／検出装置、もしく
は、平面もしくはほぼ平面の座標入力／検出領域を取り
込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手段により取
り込まれた情報のうちの一部の領域を２次元座標情報に
変換する手段とよりなる座標入力／検出装置であって、
非使用時には、この座標入力／検出領域をカバーで覆う
ようにしたこと、第２に、上記第１の座標入力／検出装
置において、このカバー表面にホーロー加工の如く、ホ
ワイトボード状の表面処理を施し、非使用時には通常の
黒板状にしたこと、第３に、上記第１の座標入力／検出
装置において、カバーが本体に設置された場合にこれを
検出するスイッチを設け、このスイッチは電源スイッチ
と連動し、カバーが取り付けられると電源が切れるよう
にしたこと、第４に、上記第１の座標入力／検出装置に
おいて、カバーに遮光性材料を使用し、カバー設置中に
前記発光、受光部を動作させ、遮光時のデータが取れる
ようにし、このデータでベースバンド補正をするように
したこと、を特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】最初に、本発明が適用される光学
式の座標入力／検出装置の第１の例について、その原理
を説明する。図１は、本発明が適用される光学式の座標
入力／検出装置の１例を示す図である。座標入力領域３
は四角形の形状をなし、電子的に画像を表示するディス
プレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボー
ドなどが考えられる。この座標入力領域３上を光学的に
不透明な材質からなるユーザの手指やペン，指示棒など
指示手段で触った場合を考える。この時の指示手段の座
標２を検出することがこのような光学式の座標入力装置
の目的である。

【０００９】座標入力領域３の上方両端に受発光手段１
が装着されている。受発光手段１からは座標入力領域に
向けて、Ｌ１，Ｌ２，…Ｌｎの光ビームの束（プローブ
光）が照射されている。実際には、点光源８１から広が
る座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光
波である。座標入力領域３の周辺部分には、再帰性反射
部材４が再帰反射面を座標入力領域３の中央に向けて装
着されている。

【００１０】再帰性反射部材４は入射した光を、入射角
度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材であ
る。例えば、受発光手段１から発した扇形板状の光波の
うちある一つのビームＬ１２に注目すると、ビームＬ１
２は再帰性反射部材４によって反射されて再び同じ光路
を再帰反射光Ｌ１１として受発光手段１に向かって戻る
ように進行する。受発光手段１には、後に述べる受光手
段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれ
に対して、その再帰光が受発光手段に再帰したかどうか
を判断することができる。

【００１１】いま、ユーザーが手で位置２を触った場合
を考える。この時プローブ光Ｌ１０は位置２で手に遮ら
れて再帰性反射部材４には到達しない。従って、プロー
ブ光Ｌ１０の再帰光は受発光手段１には到達せず、プロ
ーブ光Ｌ１０に対応する再帰光が受光されないことを検
出することによって、プローブ光Ｌ１０の延長線（直線
Ｌ）上に指示物体が挿入されたことを検出することがで
きる。同様に図１の右上方に設置された受発光手段１か
らもプローブ光を照射し、プローブ光Ｌ１３に対応する
再帰光が受光されないことを検出することによって、プ
ローブ光Ｌ１３の延長線（直線Ｒ）上に指示物体が挿入
されたことを検出することができる。直線Ｌおよび直線
Ｒを求めることができれば、この交点座標を演算により
算出することにより、指示手段が挿入された座標２を得
ることができる。

【００１２】次に、受発光手段１の構成とプローブ光Ｌ
１からＬｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検
出する機構について説明する。図２に受発光手段１の内
部の構造の概略を示す。図２は図１の座標入力面に取り
付けられた受発光手段１を、座標入力面３に垂直な方向
から見た図である。ここでは、簡単のため、座標入力面
３に平行な２次元平面で説明を行う。受発光手段１の概
略の構成では、点光源８１，集光レンズ５１および受光
素子５０から構成される。点光源８１は光源から見て受
光素子５０と反対の方向に扇形に光を射出するものとす
る。点光源８１から射出された扇形の光は矢印５３，５
８，その他の方向に進行するビームの集合であると考え
る。５３方向に進行したビームは再帰性反射部材４で反
射されて反射光５４となり、集光レンズ５１を通り、受
光素子５０上の位置５７に到達する。また、進行方向５
８に沿って進行したビームは再帰性反射部材４によって
反射されて反射光５９となり、受光素子５０上の位置５
６に到達する。このように、点光源８１から発し、再帰
性反射部材４で反射され、同じ経路を戻ってきた光は、
集光レンズ５１の作用によって、それぞれ受光素子５０
上のそれぞれ異なる位置に到達する。従って、ある位置
に指示手段が挿入され、あるビームが遮断されると、そ
のビームに対応する受光素子５０上の点に光が到達しな
くなる。よって、受光素子５０上の光強度の分布を調べ
ることによって、どのビームが遮られたかを知ることが
できる。

【００１３】図３で上記動作を詳しく説明する。図３で
受光素子５０は集光レンズ５１の焦点面に設置されてい
るものとする。点光源８１から図３の右側に向けて発し
た光は再帰性反射部材４によって反射され同じ経路を戻
ってくる。従って、点光源８１の位置に再び集光する。
集光レンズ５１の中心は、点光源位置と一致するように
設置する。再帰性反射部材４から戻った再帰光は集光レ
ンズ５１の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）
に対称の経路で進行する。

【００１４】この時、受光素子５０上の光強度分布を考
える。２に示す位置に指示手段が挿入されていなけれ
ば、受光素子５０上の光強度分布はほぼ一定であるが、
図３に示すように２の位置に光を遮る指示手段が挿入さ
れた場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子５
０上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる
（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射
角θnと対応しており、Ｄｎを検出することによりθnを
知ることができる。すなわち、θnはＤｎの関数とし
て、 θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ） …式（１）と表すことができる。ここで、特に図１左上方の受発光
手段１におけるθnをθnＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換え
る。

【００１５】さらに、図４において、受発光手段１と座
標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｇによ
り、指示手段の位置２と座標入力手段３とのなす角θＬ
は、式（１）で求められるＤｎＬの関数として、 θＬ＝ｇ（θｎＬ） …式（２）ただし、 θｎＬ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ）と表すことができる。

【００１６】同様に、図１右上方の受発光手段１につい
ても同様の説明により、上記式のL記号をＲ記号に置き
換えて、右側の受発光手段１と座標入力領域３との幾何
学的な相対位置関係の変換ｈにより、 θＲ＝ｈ（θｎＲ） …式（３）ただし、 θｎＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ）と表すことができる。

【００１７】ここで座標入力領域３上の、受発光手段の
取り付け間隔を図４に示すwとし、原点と座標を図４に
示すようにとれば、座標入力領域３上の指示手段で指示
した点２の座標（ｘ，ｙ）は、ｘ＝ｗｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …式（４）ｙ＝ｗｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）…式（５）となる。このようにｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数と
して表すことができる。すなわち、左右の受発光手段１
上の受光素子５０上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出
し、受発光手段の幾何学的配置を考慮することにより、
指示手段で指示した点２の座標を検出することができ
る。

【００１８】次に、座標入力領域、例えば、ディスプレ
イの表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を
示す。図５は、図１，図２で述べた左右の受発光手段１
のうち一方を、ディスプレイ３の表面へ設置した場合の
実施例である。図５の３はディスプレイ面の断面を示し
ており、図２で示したy軸の負から正に向かう方向に見
たものである。また、図５のＡおよびＢは、説明のため
視点を図に示したように変えて表示したものである。受
発光手段のうち発光手段について説明する。光源８３と
してレーザーダイオード，ピンポイントＬＥＤなどスポ
ットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。光源８
３からディスプレイ面３に垂直に発した光はシリンドリ
カルレンズ８４によってｘ方向にのみコリメートされ
る。このコリメートは後にハーフミラー８７で折り返さ
れた後、ディスプレイ面と垂直な方向には平行光として
配光するためである。シリンドリカルレンズ８４を出た
後、該シリンドリカルレンズ８４とは曲率の分布が直交
する２枚のシリンドリカルレンズ８５，８６で図５のｙ
方向に対して集光される。図５のＡ部分はこの様子を説
明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と光束の集
光状態を視点をｚ軸に対して回転しｘ方向から見たもの
である。

【００１９】このシリンドリカルレンズ群の作用によ
り、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ８６の
後方に形成される。ここにｙ方向に狭くｘ方向に細長い
スリット８２を挿入する。すなわち、スリット位置に線
状の二次光源８１を形成する。二次光源８１から発した
光はハーフミラー８７で折り返され、ディスプレイ面３
の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面３と
平行方向には二次光源８１を中心に扇形状に広がりなが
ら、ディスプレイ面３に沿って進行する。進行した光は
ディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材４で
反射されて、同様の経路でハーフミラー８７方向（矢印
Ｃ）に戻る。ハーフミラー８７を透過した光は、ディス
プレイ面３に平行に進みシリンドリカルレンズ５１を通
り受光素子５０に入射する。

【００２０】この時、二次光源８１とシリンドリカルレ
ンズ５１はハーフミラー８７に対して共役な位置関係に
ある（図５のＤ）。従って、二次光源８１は図３の光源
８１に対応し、シリンドリカルレンズ５１は図３のレン
ズ５１に対応する。また、図５のＢ部分は受光側のシリ
ンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてｚ軸方向か
ら見たものであり、図３のレンズ５１，受光素子５０に
対応する。

【００２１】次に、本発明が適用される光学式の座標入
力／検出装置の第２の例について、その原理を説明す
る。図６は、代表的な光学式の座標入力装置であり、図
６に示す如く、水平方向にＸｍ個配置された例えば発光
ダイオード（ＬＥＤ）１１と、これに１対１に対応して
対向配置されたＸｍ個の例えばフォトトランジスタ１２
と、垂直方向にＹｎ個配置されたＬＥＤ１３と、これに
１対１に対応して対向配置されたＹｎ個のフォトトラン
ジスタ１４とにより、座標検出領域３を形成する。そし
て、この座標検出領域３内の例えばタッチ部分１５にタ
ッチ入力が行われると、タッチ部分１５を通る光路が遮
ぎられるため、その遮断光路にあるフォトトランジスタ
１２，１４の受光光量が低下する。そこで、受光光量が
低下したフォトトランジスタ１２，１４の位置を平均
し、タッチ座標の位置１６を算出する。

【００２２】次に、本発明が適用される光学式の座標入
力／検出装置の第３の例についてその原理を説明する。
図７は、光学式の座標検出装置の第３の例の構成図であ
る。ここでは、四角形状の平面板である座標入力面３の
隣接する２つの角（ｋ１，ｋ２）に、発光検出装置２
１，２２を固定して設置する。この２つの発光検出装置
２１，２２から座標入力面３上に光が発射される。一
方、利用者は、位置指示棒、すなわち、ペン２４で座標
入力面３上の任意の位置を指し示す。

【００２３】この時、発光検出装置２１，２２は、発光
検出装置２１，２２から発せられた光のうちペン２４で
反射して発光検出装置２１，２２に戻ってきた光を検出
して、ペン２４の位置座標を算出する。発光検出装置２
１，２２は、どちらも同じ構成を持つものを用い、発光
部２１Ａ，２２Ａと、受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂと
から構成される。ここで、発光検出装置２１，２２は、
発光部から発光される光の発光光軸と、受光角度検出部
の受光光軸とがどちらも座標入力面の基準点２３の方向
を向くように、座標入力面３に対して設置される。な
お、発光検出装置は、前記した発光・検出手段に相当
し、発光部は発光手段に、受光角度検出部は角度検出手
段に相当する。

【００２４】図７において、座標入力面３の角ｋ１と基
準点２３とを結ぶ線分ａ１、座標入力面の角ｋ２と基準
点２３とを結ぶ線分ａ２の方向を発光検出装置２１，２
２それぞれの発光光軸及び受光光軸とする。ここで、線
分ａ１，ａ２は、座標入力面３の角を４５°に２等分す
る方向とする。また、座標入力面３の角ｋ２を原点
（０，０）とし、座標入力面３上の位置を横方向をＹ
軸、縦方向をＸ軸とするＸ−Ｙ座標系で表わすものとす
る。

【００２５】図８に、発光検出装置２１，２２の一実施
例の構成の概念図を示す。ここで、発光検出装置のうち
発光部２１Ａ，２２Ａは、光源（ＬＥＤ）５（５Ａ，５
Ｂ）と光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）とから構成される。
光学レンズ６は、像の一方向の倍率のみを変えることを
特徴とするシリンドリカルレンズ、又は、像の一方向の
倍率のみを変え、しかも、入射角度による倍率の変化が
無いことを特徴とするトロイダルレンズを利用する。ま
た、発光検出装置のうち受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂ
は，ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）とシリンドリカルレンズ８
（８Ａ，８Ｂ）とから構成される。

【００２６】ＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）から発せられた光
は、その直前に配置される光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）
によって、座標入力面３と平行なビームとなるように集
光される。すなわち、図１２に示すように、座標入力面
３と垂直な方向の光を光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）によ
って座標入力面３と平行になるように集光し、さらに、
座標入力面３と平行な扇形状のビームとなるようにす
る。このように、扇形状のビームに集光すれば、集光し
ない時に比べてより有効に光を利用できるため、位置検
出の信頼性の向上が図れる。ここで、ＬＥＤ５（５Ａ，
５Ｂ）としては、可視光線を発光するものでもよいが、
赤外線（波長８９０ｎｍ）を発光するＬ２６５６（浜松
ホトニクス社製）を使用するものとする。また、光学レ
ンズ６（６Ａ，６Ｂ）としては、座標入力面３と垂直な
方向の長さが１０ｍｍ、座標入力面３と平行で赤外光の
発光光軸と垂直な方向の長さが１０ｍｍ程度の大きさ
で、焦点距離６ｍｍ程度のものを用いる。さらに、光学
レンズの焦点位置にＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）の発光点が
くるように固定配置する。

【００２７】受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂを構成する
シリンドリカルレンズ８（８Ａ，８Ｂ）は、図８に示す
ように、ペン２４からの反射光を、座標入力面３と平行
な方向に集光するように配置される。そして、集光した
スポット光はＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）に受光される。Ｐ
ＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）は、図８に示すように、座標入力
面３と平行な方向に細長い構造とし、受光面は入射光を
電気信号に変換するためのＰＮ接合面となっている。

【００２８】また、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）は、受光面
の両端には、電流を取り出すための出力端子（Ｓ₁，
Ｓ₂）が設けられ、受光点Ｓ₀と出力端子までの距離に反
比例した電流（Ｉ₁，Ｉ₂）が、この出力端子から出力さ
れる。この電流（Ｉ₁，Ｉ₂）をＡ／Ｄ変換し、マイクロ
コンピュータによって演算することによって、受光点Ｓ
₀の位置が特定でき、さらにはペン２４からの反射光の
受光角度を計算することができる。この演算処理を行う
制御回路については後述する。ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）
としては、座標入力面３と平行な方向の受光面の長さが
１３ｍｍ、座標入力面３と垂直な方向の長さが１ｍｍ程
度のものを用いればよい。たとえば、浜松ホトニクス社
製のＳ３２７０を用いることができる。

【００２９】図１０に、シリンドリカルレンズ８（８
Ａ，８Ｂ）とＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の具体的な配置例
を示す。ここで、シリンドリカルレンズ８は、座標入力
面３及びＰＳＤ７の受光面と平行な方向の長さを１０ｍ
ｍ、座標入力面３と垂直な方向の長さを１０ｍｍ程度と
したものを用い、シリンドリカルレンズ８の光学的中心
位置とＰＳＤ７の受光面との距離が６.５ｍｍとなるよ
うに配置する。また、ペン２４からの反射光が直接ＰＳ
Ｄ７の受光面へ入力しないように、シリンドリカルレン
ズ８の周囲に黒色ＡＢＳ等の材料で作ったマスク（斜線
にて示す）９を配置する。

【００３０】さらに、シリンドリカルレンズ８の焦点距
離は、ペン２４からの反射光の入射角度の違いによりレ
ンズとＰＳＤ７との距離が変化するため、このレンズ８
の中心とＰＳＤ７の受光面との距離の最大値ｍａｘと最
小値ｍｉｎとの間であればよい。たとえば、図１０の場
合は、ｍａｘ＝９.２ｍｍ，ｍｉｎ６.５ｍｍとなるの
で、焦点距離が９ｍｍ程度のシリンドリカルレンズ８を
用いればよい。なお、前記したマスク９の座標入力面３
に平行な方向の長さは、ＰＳＤ７の受光面の長さ（＝１
３ｍｍ）よりも大きければよいが、たとえば、図１０の
場合には、１５ｍｍ程度あればよい。

【００３１】図８に示した実施例では、ペン２４からの
反射光をスポット光にしぼるために、シリンドリカルレ
ンズ８を用いる構成を示したが、これに限定されるもの
ではなく、図９に示すように、シリンドリカルレンズ８
の代わりに、微小な透過孔１０Ａを一つ有するアパーチ
ャー１０を用いてもよい。図９に、アパーチャー１０を
用いた発光検出手段２１，２２の構成の概念図を示す。
この実施例の場合には、ペン２４からの反射光のうち、
透過孔１０Ａを通過した光のみがスポット光としてＰＳ
Ｄ７の受光点Ｓ₀に受光される。アパーチャー１０とし
ては、黒色ＡＢＳ等の材料で作られた薄い板を用いれば
よい。

【００３２】図１１に、アパーチャー１０とＰＳＤ７の
具体的な配置例を示す。ここで、図１０と同様に、ＰＳ
Ｄ７の受光面の長さを１３ｍｍとした場合、ＰＳＤ７の
受光面からその半分の距離６.５ｍｍだけ離れた位置
に、ＰＳＤ７の受光面とアパーチャーの表面とが平行に
なるようにアパーチャー１０を配置する。また、アパー
チャー１０の大きさは、ペン２４からの反射光がＰＳＤ
７の受光面に直接入射しないように、ＰＳＤ７の受光面
よりも大きいことが好ましい。たとえば、ＰＳＤの受光
面の大きさ１３ｍｍ×１ｍｍに対して、アパーチャー１
０の大きさは１５ｍｍ×３ｍｍ程度とすることができ
る。透過孔１０Ａは、座標入力面３と平行な方向ではＰ
ＳＤ７の受光面の長さ（１３ｍｍ）よりも短く、座標入
力面３と垂直な方向ではＰＳＤ７の受光面の長さ（１ｍ
ｍ）よりも長くする。たとえば、図１１に示すように、
２ｍｍ×２ｍｍの大きさとすることができる。

【００３３】なお、図８，図９には、発光検出装置の概
念図を示したが、その構成要素（光源ＬＥＤ５，光学レ
ンズ６，ＰＳＤ７，シリンドリカルレンズ８又はアパー
チャー１０）は、前記した配置関係を保って一つの筺体
に一体成型してもよい。ただし、発光部（ＬＥＤ５，光
学レンズ６）と受光角度検出部（ＰＳＤ７，シリンドリ
カルレンズ８又はアパーチャー１０）とは、互いに発
光、受光のじゃまにならないようにできるだけ近接させ
て配置させ、さらにＬＥＤ５から出た赤外光の発光光軸
と、シリンドリカルレンズ８又はアパーチャー１０によ
って受光される赤外光の受光光軸とが同一方向となるよ
うに配置させることが必要である。

【００３４】発光検出装置は、一体成型することによっ
て２０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ程度の大きさとするこ
とができるので、回転モータを用いてビーム光をスキャ
ンして位置検出を行う場合よりも小型化が可能である。

【００３５】図１３に、ＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）及びＰ
ＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の制御回路の構成ブロック図を示
す。この制御回路はＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）の発光タイ
ミングの制御と、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）から出力され
た電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の演算を行うものである。同図に示
すように、制御回路は、ＭＰＵ３７を中心として、プロ
グラム及びデータを記憶するＲＯＭ３５，ＲＡＭ３６、
発光時間間隔を制御するためのタイマ３８，インタフェ
ースドライバ３９，Ａ／Ｄコンバータ３３Ａ，３３Ｂ及
びＬＥＤドライバ３４Ａ，３４Ｂがバス接続された構成
からなる。ＰＳＤ（７Ａ，７Ｂ）から出力された電流
（Ｉ₁，Ｉ₂）を演算する回路として、ＰＳＤの出力端子
（Ｓ₁，Ｓ₂）に、アンプ３１Ａ，３１Ｂアナログ演算回
路３２Ａ，３２Ｂが図のように接続される。ＰＳＤ（７
Ａ，７Ｂ）から出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）は、アンプ
３１Ａ，３１Ｂに入力され、増幅される。そして増幅さ
れた電流信号は、アナログ演算回路３２Ａ，３２ＢでＩ₂／（Ｉ₁＋Ｉ₂）のような処理がされ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ３３
Ａ，３３Ｂによってデジタル信号に変換されてＭＰＵ３
７に渡される。この後、ＭＰＵ３７によって受光角度及
びペンの位置座標の演算が行われる。

【００３６】なお、この制御回路は、一方の発光検出装
置と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として
座標入力面３の一部分に組み込んでもよい。また、イン
タフェースドライバ３９を介してパソコン等に演算され
た座標データを出力するために出力端子を設けることが
好ましい。

【００３７】次に、図１４に、この発明に用いる位置指
示棒であるペン２４の先端部の形状の一実施例を示す。
ペン２４は、いわゆる筆記具と同様の形状を有し、その
先端部２４Ａ、すなわち、発光検出装置２１，２２から
発せられた光が通過する領域２４Ａに、光を反射する構
造（再帰性反射部）２５を備える。そして、特に、この
「光を反射する構造」２５は、発光検出装置２１，２２
から発せられた光の入射方向と同一の方向に反射する再
帰性構造である。

【００３８】図１４には、その構造例としてペン２４の
先端部が、多数のコーナーキューブから構成される形状
を示している。コーナーキューブは、図１５に示したよ
うに、３つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わ
せたものである。一般に、ガラスの立方体から一隅を切
りとった図の太い線で囲まれた部分が、コーナーキュー
ブ２５として用いられる。このように構成されたコーナ
ーキューブ２５では、入射光が３つの面で１回ずつ反射
された後に、反射光は正確に入射光の方向に戻ってい
く。

【００３９】たとえば、一辺の長さｃを２ｍｍとしたコ
ーナーキューブ２５を、直径１０ｍｍのペンの先端部に
放射状に配置する。また、図１４に示すように、隣り合
うコーナーキューブの向きを逆にして配置すると、一段
につき６２個のコーナーキューブから構成でき、図１４
のように３段構成とすると合計１８６個のコーナーキュ
ーブから構成できる。なお、反射光が入射光の方向に戻
るような構造としてコーナーキューブを用いるものを示
したが、反射光が入射光の方向に戻る再帰性を有するも
のであれば、他の構造を用いてもよい。

【００４０】次に、この発明の座標検出装置におけるペ
ンの指示位置の検出原理について説明する。ここでは、
図７に示したように、２つの発光検出装置を用いた場合
について説明するが、３つ以上の発光検出装置を用いて
も同様のペン指示位置の検出が可能である。まず、図７
の座標入力面３上において、図１４に示したペン２４を
用いて適当な位置（Ｘ，Ｙ）を指示したとする。この
時、発光検出装置２１の発光部２１ＡのＬＥＤ５Ａから
出射された赤外光のうち線分ｐ１方向に出た光はペン２
４に当たり、その反射光は同じ線分ｐ１を逆に進み、受
光角度検出部２１ＢのＰＳＤ７Ａに受光される。同様
に、発光検出装置２２の発光部２２ＡのＬＥＤ５Ａから
出射された赤外光のうち線分ｐ２の方向に出た光はペン
２４に当たり、その反射光は同じ線分ｐ２を逆に進み、
受光角度検出部２２ＢのＰＳＤ７Ｂに受光される。ＰＳ
Ｄ７Ｂに受光された光は、図８等で示したように、ＰＳ
Ｄ７Ｂに対する入射角度によってＰＳＤの受光面上の異
なる位置にスポット光を形成する。ここで、線分ｐ２
は、座標入力面３の角ｋ２を２等分する線分ａ２からθ
２の角度をなし、線分ｐ１は、座標入力面３の角ｋ１を
２等分する線分ａ１からθ１の角度をなすものとする。

【００４１】図１６（Ａ），図１６（Ｂ）に、座標入力
面３と受光角度検出手段２１Ｂを形成するシリンドリカ
ルレンズ８Ａ及びＰＳＤ７Ａとの位置関係の具体例を示
す。ここで、ＰＳＤ７Ａの受光面は、座標入力面３の２
辺と４５°の角度をなす線分ａ１と垂直とする。すなわ
ち、シリンドリカルレンズ８Ａの中心とＰＳＤ７Ａの受
光面の中央とを結んだ線分ａ１が受光光軸及び発光光軸
と一致する。また、シリンドリカルレンズ８Ａの中心と
ＰＳＤ７Ａの受光面の中央との距離をＬとし、ＰＳＤ７
Ａの受光面の長さを２Ｌとする。

【００４２】今、ペン２４からの反射光が線分ｐ１を通
って、ＰＳＤ７Ａの中央位置からＤ１の距離だけ離れた
位置に受光したとする。また、ＰＳＤ７Ａの受光面の２
つの出力端子から得られる電流値をＩ₁，Ｉ₂とする。こ
の時、電流と、ＰＳＤの受光位置とは次の関係が成立す
る。Ｉ₁＝Ｉ_０×（Ｌ−Ｄ１）／２ＬＩ₂＝Ｉ_０×（Ｌ＋Ｄ１）／２ＬＩ_０＝Ｉ_１＋Ｉ_２（Ｉ_０：全電流）従って、Ｌ＋Ｄ１＝２Ｌ×Ｉ_２／（Ｉ₁＋Ｉ₂）となる。

【００４３】すなわち、反射光の受光位置Ｄ１は、ＰＳ
Ｄ７Ａで得られる電流値Ｉ₁，Ｉ₂から求められるが、図
１３の制御回路のアンプ３１Ａ及びアナログ演算回路３
２Ａによって計算される。ところで、図１６（Ｂ）によ
り、Ｄ１／Ｌ＝ｔａｎθ１という関係が成立するから、
反射光の入射角度θ１は、次式から求められる。 θ１＝ｔａｎ^-1（Ｄ１／Ｌ）

【００４４】同様にして、もう一方の発光検出装置２２
の受光角度検出部２２Ｂについても、ＰＳＤの中央から
の受光位置までの距離をＤ２とすると、次式によって、
反射光の入射角度θ２が求められる。 θ２＝ｔａｎ^-1（Ｄ２／Ｌ）さらに、ペン２４の指示位置（Ｘ，Ｙ）は、２つの反射
光の入射角度θ１，θ２のなす線分ａ１，ａ２の交点と
なるので、次式より、θ１，θ２から指示位置（Ｘ，
Ｙ）が求められる。Ｙ＝Ｘｔａｎ（４５°−θ２）Ｙ＝（Ａ−Ｘ）ｔａｎ（４５°−θ１）ここで、Ａは、図７に示すように、座標入力面３の横方
向の長さである。

【００４５】上記の連立方程式を解けば、ペン２４によ
って指示された座標入力面３上の位置座標Ｘ，Ｙが求め
られる。なお、（θ１，θ２）及び（Ｘ，Ｙ）は、定式
化されているので、ＲＯＭにこれらの数式をプログラム
化して組み込めば、ＭＰＵ３７の演算によって容易に求
めることができる。また、演算結果である（Ｘ，Ｙ）の
座標値は、インタフェースドライバ３９を介してパソコ
ン等へ転送され、ペンによる指示位置の表示や、指示位
置に対応するコマンド入力などの処理に利用できる。

【００４６】上記実施例では、２つの発光検出装置を用
いた例を示したが、両装置のＬＥＤを同時に発光させる
と互いの赤外光が相手の装置内のＰＳＤで検出されるお
それがあるので、ＬＥＤドライバ３４によるＬＥＤ５
（５Ａ，５Ｂ）の発光制御は時分割して交互に行い、こ
れと同期させて、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の電流検出を
行うことが好ましい。たとえば、一方のＬＥＤを発光さ
せ他方のＬＥＤを消灯させた状態で、一方のＬＥＤに対
応するＰＳＤの電流検出を行い、１０ｍｓｅｃ後に、逆
に一方のＬＥＤを消灯させ他方のＬＥＤを発光させた状
態で、他方のＬＥＤに対応するＰＳＤの電流検出を行う
ようにすることができる。すなわち、１０ｍｓｅｃごと
に、交互に２つのＬＥＤのうちどちらか一方を発光させ
るようにすればよい。この制御は、ＭＰＵ３７がタイマ
３８を用いて行う。このようにＬＥＤ発光の時分割制御
をすれば、赤外光の誤検出もなくなり、ペン２４が移動
する場合にも十分追従して位置検出が可能である。

【００４７】なお、座標入力面３は、ペンで位置を指示
できる平面形状であればよく、特に、図７の実施例で示
したような四角形状に限定するものではなく、他の形状
でもかまわない。また、上記した実施例では、座標入力
面３として平面板を用いることを前提としていたが、こ
れに限定するものではなく、表示装置、たとえば、ＣＲ
ＴやＬＣＤの表示画面を用いてもよい。ＣＲＴやＬＣＤ
を用いる場合は、表示光がＰＳＤ７に入射して誤検出さ
れる影響をなくすため、前記した赤外線発光ＬＥＤを用
いることが好ましく、ＰＳＤ７としては赤外線発光ＬＥ
Ｄのピーク発光波長を検出することのできるものを用い
ることが好ましい。さらに、ＣＲＴやＬＣＤから発生す
る赤外線が座標検出に悪影響を及ぼさないようにするた
め、ＰＶＣ樹脂等で作られた赤外線カットフィルタを表
示画面上に配置することが好ましい。

【００４８】次に、本発明が適用される光学式の座標入
力／検出装置の第４の例として、画像入力手段を利用し
た座標検出装置について、その原理を説明する。図１７
はこのような座標入力／検出装置の構成を示すブロック
図である。６０は赤外線位置検出部、６１，６２は赤外
線位置検出部６０内に配列された２つの赤外線ＣＣＤカ
メラであり、水平方向に距離Ｌの間隔をあけて配列され
ている。６７は赤外線ＬＥＤ、６８は赤外線ＬＥＤ６７
からの赤外線を上方に向けて放射するようにその先端に
赤外線ＬＥＤ６７を配置したペン型の座標入力部であ
る。

【００４９】７０はコントロール部、６３はコントロー
ル部７０において生成され赤外線位置検出部６０の赤外
線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力されるリセット信号、
６４はコントロール部７０において生成され赤外線ＣＣ
Ｄカメラ６１，６２に入力され垂直走査のための垂直ク
ロック信号、６５はコントロール部７０において生成さ
れ赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力される水平走査
のための水平クロック信号で、赤外線ＣＣＤカメラ６
１，６２はリセット信号６３，垂直クロック信号６４，
水平クロック信号６５の入力に応じてＸ−Ｙ方向の走査
を開始する。

【００５０】６６Ａ，６６Ｂは赤外線ＣＣＤカメラ６
１，６２より出力される映像信号である。７１はリセッ
ト信号６３を発生するリセット信号回路、７２は垂直ク
ロック信号６４を発生する垂直クロック回路、７３は水
平クロック信号６５を発生する水平クロック回路であ
る。７４Ａ，７４Ｂは映像信号６６Ａ，６６Ｂをもとに
波形のピークを検出し水平クロック信号６５の周期にあ
わせてピーク信号を発生するピーク検出回路である。
又、７５Ａ，７５Ｂは、ピーク検出回路７４Ａ，７４Ｂ
から得られたピーク検出信号である。

【００５１】７６は座標位置を算出する演算回路で、７
７は演算回路７６により算出された座標位置をコンピュ
ータ（図示せず）に送信するインターフェース回路であ
る。また、７８は演算回路７６により算出された座標位
置を表示する表示回路である。また、図示していない
が、赤外線位置検出部６０の撮影範囲以外にペン型の座
標入力部６８が位置すると、警告音等を発生する音声回
路部を備えることにより、操作性を向上させることがで
きる。また、赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２にレンズ倍
率調整回路部又は焦点距離調整回路部を設けることによ
り、原稿サイズの大きさ、入力精度の要求又は作業スペ
ースに応じて解像度，検出範囲を設定でき、操作性を向
上させることができる。

【００５２】なお、本実施例ではコントロール部７０を
赤外線位置検出部６０と別体に構成したが、前述の各回
路を小型化することにより、コントロール部７０を赤外
線位置検出部６０に一体化することも可能である。

【００５３】以上のように構成された座標入力装置につ
いて、図１８を用いてその動作を説明する。図１８は本
発明の一実施例の座標入力装置の信号波形を示すタイミ
ングチャートである。まず、リセット信号６３，垂直ク
ロック信号６４，水平クロック信号６５が同時に２つの
赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力される。これらの
入力信号により、赤外線位置検出部６０は、２つの赤外
線ＣＣＤカメラ６１，６２からの映像信号６６Ａ，６６
Ｂをコントロール部７０に入力する。通常の赤外線ＣＣ
Ｄカメラ６１，６２でこのペン型の座標入力部６８を撮
影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤外線
ＣＣＤカメラ６１，６２で撮影すると、赤外線ＬＥＤ６
７の発光部のみが撮影され、他の物は撮影されず黒色と
なる。

【００５４】従って、それぞれの赤外線ＣＣＤカメラ６
１，６２の映像信号６６Ａ，６６Ｂには赤外線ＬＥＤ６
７の位置に相当するところに、強いピーク信号６９Ａ，
６９Ｂが現れる。そこで、それぞれのピーク信号６９
Ａ，６９Ｂはピーク検出回路７４Ａ，７４Ｂで検出さ
れ、ピーク検出信号７５Ａ，７５Ｂとして演算回路７６
に送信される。また、演算回路７６では、コントロール
部７０のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ計算された変
換テーブル（図示せず）により、赤外線ＣＣＤカメラ６
１，６２にピーク信号６９Ａ，６９Ｂが現れたところが
赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の基準となる原点から何
度の角度の位置にあるかが判るので、その２つの角度情
報と２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の距離Ｌによ
りペン型の座標入力部６８の座標位置を計算することが
できる。この得られた座標位置をインターフェース回路
７７を介してコンピュータ等にデータを送信し、表示画
面（図示せず）等に表示される。

【００５５】以上のように動作する座標入力装置につい
て、図１９を用いて座標位置の算出方法を説明する。２
つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２により、赤外線ＬＥ
Ｄ６７を備えたペン型の座標入力部６８の位置を示すピ
ーク検出信号７５Ａ，７５Ｂが検出され、リセット信号
６３からの垂直クロック信号６４の位置と，水平クロッ
ク信号６５の位置により赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２
における２次元座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）が
求められる。

【００５６】ここで、各座標の原点は適宜決定される
が、ここでは各赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の撮影範
囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線ＣＣＤカメ
ラ６１，６２における赤外線ＬＥＤ６７の原点からの角
度α，βは以下の数式より求められる。 α＝ｔａｎ^−１（ｙ１／ｘ１） β＝ｔａｎ^−１（ｙ２／ｘ２）

【００５７】これらの数式から２つの赤外線ＣＣＤカメ
ラ６１，６２からの赤外線ＬＥＤ６７のペンの角度α，
βが算出できる。ここで、１つの赤外線ＣＣＤカメラ６
１の位置を原点にとり、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６
１，６２の距離をＬとすると、図１９に示すように、直
線（ａ），（ｂ）の式は以下の数式で表される。（ａ）：ｙ＝（ｔａｎα）×ｘ（ｂ）：ｙ＝（ｔａｎ（π−β））×（ｘ−Ｌ）

【００５８】これらの２つの連立一次方程式を解くこと
により赤外線ＬＥＤ６７のペン型の座標入力部６８の座
標位置を算出できる。ここで、演算回路７６の演算速度
を上げるために、角度α，βによる座標位置の算出のた
めの変換テーブルを設けることにより、即座に座標位置
を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができ
る。

【００５９】以上のように、上述のような電子カメラの
如き画像入力手段を利用した座標検出装置によれば、タ
ブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台のあ
る空間を利用して図形等の入力において正確に座標位置
を検出することができるので、作業台等の有効活用がで
きる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形等
の位置入力作業を行うことができる。又、原稿に図面等
が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等により
原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解像
度の設定ができるので、操作性，利便性を向上させるこ
とができる。

【００６０】以上、光学式の座標入力／検出装置、ある
いはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力／検
出装置について、その原理を説明したが、これらは座標
入力／検出装置に関する例であって、本発明はこれらの
方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標
入力／検出装置、あるいは、カメラの如き画像入力手段
を利用した座標入力／検出装置についても適用されるこ
とはいうまでもない。このような光学式の座標入力／検
出装置、あるいは、カメラの如き画像入力手段を利用し
た座標入力／検出装置において、本発明では、座標入力
／検出領域をカバーで覆い、非使用時に光路にごみなど
が付着することで発生する不要なデータ発生を防止し、
入力装置として安定動作させるようにしたものである。

【００６１】図２０は、本発明の一実施例を説明するた
めの斜視図で、図中、９０は本発明による座標入力／検
出装置、９１は座標入力／検出領域、９２，９３はカバ
ー、９４はカバー開閉検出スイッチで、本実施例では、
座標入力／検出領域９１を片側がヒンジで回動可能に固
定されている２枚のカバー９２，９３で覆う構造を示し
ているが、ハードカバーを使う場合は、複数のヒンジで
つながれた複数のカバーを折りたたむことで収納する構
造でも良いし、スライドすることで座標入力／検出領域
９１を覆う構造としても良い。また、ソフトカバーを使
うならばカバーを軸に巻き取り収納する構造でも良い
し、折り曲げて収納する構造も取れる。

【００６２】カバーを閉じた状態で回りの部材との隙間
を十分狭くすれば、この状態でごみが進入し、反射部材
や発光部材、入力／検出平面や受光部材に付着し、誤動
作や誤検出することを防止することができるし、また、
不意の衝撃にも入力／検出部材を保護することができ
る。本装置は通常大型の装置のため、非使用時には大き
なスペースをとり邪魔な存在となる。請求項２の発明は
座標入力／検出非使用時にも有効活用しようとするもの
である。

【００６３】図２１は、請求項２の発明の一実施例を説
明するための図で、ハードカバー９２，９３の外側に面
する面９２Ａ，９３Ａは、マーカーペンで加筆可能なホ
ーローの如く、マーカーペン等のインク（記録材）が内
部にしみ込まない材質（非浸透性部材）で表面処理され
ている。カバーが閉じると、このカバーは入力面９１を
すべて覆うため、入力面に相当する筆記領域９２Ａ，９
３Ａが現れる。そこにマーカーペン等で筆記することに
よりホワイトボードの如く筆記面として利用できる。当
然ホワイトボード同様イレーザーにより消去することも
可能である。

【００６４】請求項３の発明はカバーが閉まるのを検出
するスイッチ９４がついていることを特徴とするもの
で、通常の使用でカバーが閉まれば、もうそれ以上の入
力／検出作業はできない。また、カバーが不透明な部材
で形成される場合は電源を付けたままにしておいても気
が付かない可能性がある。本発明によると、カバーが閉
まったことを前記スイッチ９４にて検出し、これと連動
した電源スイッチをＯＦＦすることにより、カバーが閉
まった状態で電源が切れるようにし、余計な電力を消費
することを防止する。この際の検出スイッチはメカニカ
ルスイッチでも良いし、磁気近接スイッチでも良い。ま
た、光スイッチでも良いし、本装置の光路を設定した幅
以上遮ることで判別し、検出器を兼用することで余分な
部品を付加しないことも可能である。また、スイッチが
電源スイッチと連動していても良いし、省電力モード切
り替え手段と連動し、カバーの閉まった状態で省電力モ
ードに移行するようにすれば、次にカバーを開けた時に
は素早く立ち上がらせることもできる。このように不用
意な通電時間を減らすことで結果的に経年変化も防止で
きる。

【００６５】請求項４の発明は、遮光性のカバーを付
け、カバーが閉じている時にデータ取り込み動作を行う
所に特徴がある。本装置のエラー信号の発生源として
は、外乱光の受光部への混入による外部ノイズによるエ
ラーと反射部材の汚れ、レンズの特性や汚れ、電気回路
に起因するノイズの内部ノイズによるエラーに大別され
る。特に、後者のエラーは経年変化や汚れなどで装置自
身のパラメータが時々刻々変化して行き、無視できない
量となっていくことが予想される。この補正として、座
標入力／検出部材が挿入されていない時に、データ取り
込み動作を行い、得られたデータをその時点での嵩上げ
をしているデータ（ベースバンドデータ）Ａとし（図２
２）、このデータＡをその後のデータＢより減算する方
法が考えられる。この場合のデータＢとはＣＣＤ等の受
光手段より得られる各画素の受光量データＢを示す。こ
のデータを画素列に並べた波形をベースバンド波形と称
する。このベースバンド波形は各受光素子に関連付けら
れて別途記憶装置に記憶され、後に示す補正量として利
用される。実際の座標入力／検出動作時にはＣＣＤ等の
受光素子列から得られた受光量データ（図３）より、そ
の画素に相当する前述ベースバンドデータを減算するこ
とにより経年変化などによる誤差成分を排除できる。

【００６６】しかしながら、これを安定的に実現するた
め、（１）座標入力／検出部材が挿入されていないこと
をどうして検出するか、（２）前記の外乱光によるエラ
ーは非常に不安定なデータなので遮断しておきたい、な
どの項目を満足させる必要がある。

【００６７】本発明では、遮光性のカバーを用い、この
補正をカバーが閉まっている時に実施することで上記２
つの条件を満たしている。カバーで物理的に座標入力／
検出部材の挿入を防止し、さらに、検出領域全体を遮光
することで受光素子に外乱光を防止でき、上記の如く経
年変換などによる誤差成分などを排除できる。外乱光の
要因は太陽光などや室内照明光の回り込み、座標入力／
検出装置と一体となった電子画像出力装置の表示などが
あるが、本発明により前者は遮光され、後者は表示動作
を停止させても良いし、または、一定パターンの表示を
ベースバンド計測時に常に行うことにしても良い。な
お、ベースバンド用データ収集回数をできる限り多くす
れば、電気回路等に起因する、時間的にランダムなノイ
ズを排除することができる。このように不用ノイズを除
去することで検出精度の向上が見込める。

【００６８】

【発明の効果】（請求項１に対応した効果）請求項１の
発明は、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、
これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無によ
り、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標
を検出する座標入力／検出装置、もしくは、平面もしく
はほぼ平面の座標入力／検出領域を取り込む画像入力手
段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報
のうちの一部の領域を２次元座標情報に変換する手段と
よりなる座標入力／検出装置において、該座標入力／検
出領域を非使用時に本領域の全部もしくは一部を被覆部
材で覆い、使用時には該被覆部材を待避させて該座標入
力／検出部を露出させるようにしたので、座標入力／検
知面を使用時以外はカバーをかけるので、ごみなどによ
る誤動作を防止でき、また、不意の衝撃から座標入力／
検知部材を保護できる。

【００６９】（請求項２に対応した効果）請求項２の発
明は、請求項１の発明において、前記被覆部材の表面は
インクの非浸透性部材で覆われており、該被覆部材が該
座標入力／検出領域を覆っている時は、消去可能なイン
クで該被覆部材表面に加筆，消去できるようにし、カバ
ー表面をインク非浸透材料で形成したので、カバーをか
けた状態でも通常の黒板として使用できる。

【００７０】（請求項３に対応した効果）請求項３の発
明は、請求項１の発明において、前記被覆部材の被覆時
には該座標入力／検出面が被覆されたことを検出する検
出手段を具備し、該被覆部材により該座標入力／検出面
が被覆時には、該装置の座標入力／検出機能を停止する
ようにしたので、カバーを閉めたことを検出して電源を
きることで、不要な消費電力を防止でき、また、装置の
経年劣化も防止できる。

【００７１】（請求項４に対応した効果）請求項４の発
明は、請求項１の発明において、前記被覆部材は遮光性
の材質で形成され、該被覆部材が該座標入力／検出領域
部分に検出用光路を妨げること無く外光の進入を遮るよ
うに全面にわたって覆っており、該座標入力／検出領域
が被覆されたことを検出する検出手段を具備し、該座標
入力／検出面が被覆された時は少なくとも一度の発光／
受光動作を実施し、該受光手段より得られた受光量デー
タを別途データ保存手段に記憶し、座標入力／検出動作
時に該データにより受光量データを補正するようにし、
カバーを閉め、外光を閉ざした状態で受光データをとる
ようにしたので、外光の影響のない測光値からのベース
バンド補正量を求められ、検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される光学式の座標入力／検出
装置の１例を示す図である。

【図２】図１の座標入力面に取り付けられた受発光手
段を、座標入力面に垂直な方向から見た図である。

【図３】受発光手段の動作を詳しく説明するための図
である。

【図４】受発光手段と座標入力領域との幾何学的な相
対位置関係を示す図である。

【図５】受発光手段を、ディスプレイの表面へ設置し
た場合の実施例を示す図である。

【図６】代表的な光学式の座標入力装置を示す図であ
る。

【図７】光学式の座標検出装置の第３の例の構成図で
ある。

【図８】発光検出装置の一実施例の構成の概念図であ
る。

【図９】アパーチャーを用いた発光検出手段の構成の
概念図である。

【図１０】シリンドリカルレンズとＰＳＤの具体的な
配置例を示す図である。

【図１１】アパーチャーとＰＳＤの具体的な配置例を
示す図である。

【図１２】座標入力面と平行になるように集光し、さ
らに、座標入力面と平行な扇形状のビームを作成する場
合の例を説明するための図である。

【図１３】ＬＥＤ及びＰＳＤの制御回路の構成ブロッ
ク図である。

【図１４】位置指示棒であるペンの先端部の形状の一
実施例を示す図である。

【図１５】３つの平面鏡を互いに直角になるように組
み合わせたコーナキュービックの例を示す図である。

【図１６】座標入力面と受光角度検出手段を形成する
シリンドリカルレンズ及びＰＳＤとの位置関係の具体例
を示す図である。

【図１７】座標入力／検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図１８】本発明の座標入力装置の信号波形を示すタ
イミングチャートである。

【図１９】座標位置の算出方法を説明するための図で
ある。

【図２０】本発明による座標入力／検出装置のカバー
を開いた時の状態を示す斜視図である。

【図２１】図２０に示した座標入力／検出装置のカバ
ーを閉じた時の状態を示す斜視図である。

【図２２】請求項４の発明の動作説明をするための信
号波形図である。

【符号の説明】

１…受発光手段、２…指示座標位置、３…座標入力領域
（座標入力装置，座標入力面）、４…再帰性反射部材、
５（５Ａ，５Ｂ）…光源（ＬＥＤ）、６（６Ａ，６Ｂ）
…光学レンズ、７（７Ａ，７Ｂ）…ＰＳＤ、８（８Ａ，
８Ｂ）…シリンドリカルレンズ、９…マスク、１０…ア
パーチャー、１１，１３…フォトダイオード、１２，１
４…フォトトランジスタ、１５…タッチ部分、１６…タ
ッチ座標、２１，２２…発光検出装置、２１Ａ，２２Ａ
…発光部、２１Ｂ，２２Ｂ…受光角度検出部、２３…基
準点、２４…ペン、４０…情報入力／検出／表示部材、
４０Ａ…表示面、４０Ｂ…表示面外枠部分、４１，４２
…保持部材、４３…コントロールユニット群、４４…回
動軸、９０…座標入力／検出装置、９１…座標入力／検
出領域、９２，９３…カバー、９４…カバー開閉検出ス
イッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋禎郎東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者関谷卓朗東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 5B087 AA04 AC09 AC15 AD00 AE02 CC12 CC15 CC26 CC34 DJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発光手段と複数の受光手段とより
なり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無
により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元
座標を検出する座標入力／検出装置、もしくは、平面も
しくはほぼ平面の座標入力／検出領域を取り込む画像入
力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた
情報のうちの一部の領域を２次元座標情報に変換する手
段とよりなる座標入力／検出装置において、非使用時に
は、前記座標入力／検出領域の全部もしくは一部を被覆
部材で覆い、使用時には、該被覆部材を待避させて前記
座標入力／検出部を露出させることを特徴とする座標入
力／検出装置。
【請求項２】前記被覆部材の表面はインクの非浸透性
部材で覆われており、該被覆部材が前記座標入力／検出
領域を覆っている時は、消去可能なインクで該被覆部材
表面に加筆，消去できることを特徴とする請求項１に記
載の座標入力／検出装置。
【請求項３】前記被覆部材により前記座標入力／検出
領域が被覆された時に該座標入力／検出面が被覆された
ことを検出する検出手段を具備し、該被覆部材により前
記座標入力／検出領域が被覆時には、該座標入力／検出
装置の座標入力／検出機能を停止することを特徴とする
請求項１に記載の座標入力／検出装置。
【請求項４】前記被覆部材は遮光性の材質で形成さ
れ、該被覆部材が該座標入力／検出領域に検出用光路を
妨げること無く外光の進入を遮るように全面にわたって
覆っており、該座標入力／検出領域が被覆されたことを
検出する検出手段を具備し、該座標入力／検出領域が被
覆された時は少なくとも一度の発光／受光動作を実施
し、該受光手段より得られた受光量データを別途データ
保存手段に記憶し、座標入力／検出動作時には該データ
により受光量データを補正することを特徴とする請求項
１に記載の座標入力／検出装置。