JP2001084092A - 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 座標入力位置の検出精度の向上を図った座標
入力装置を提供すること 【解決手段】 本発明の座標入力装置は、プローブ光に
より座標入力位置を検出する光学式の座標入力装置であ
って、プローブ光が、座標入力面１０２にほぼ平行で、
かつ、座標入力面１０２に垂直な方向に広がる。
入力装置を提供すること 【解決手段】 本発明の座標入力装置は、プローブ光に
より座標入力位置を検出する光学式の座標入力装置であ
って、プローブ光が、座標入力面１０２にほぼ平行で、
かつ、座標入力面１０２に垂直な方向に広がる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式の座標入力
装置に関し、特に、座標入力位置を調べるプローブ光を
発し、反射部材で反射されたプローブ光を受光して、受
光した光量を測定することにより座標入力位置の検出を
おこなう座標入力装置に関する。
装置に関し、特に、座標入力位置を調べるプローブ光を
発し、反射部材で反射されたプローブ光を受光して、受
光した光量を測定することにより座標入力位置の検出を
おこなう座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の座標入力装置として、例えば、座
標入力位置を調べるプローブ光（照射光）を発する発光
部と、該発光部が発したプローブ光を反射する反射部
と、該反射部が反射したプローブ光を集光し、集光した
光量を受光する受光部とを有する座標入力装置がある。
このような座標入力装置で使用される照射光は座標入力
面に平行に発せられ、座標入力面に垂直な方向に一定の
幅が保たれた平行光束である。
標入力位置を調べるプローブ光（照射光）を発する発光
部と、該発光部が発したプローブ光を反射する反射部
と、該反射部が反射したプローブ光を集光し、集光した
光量を受光する受光部とを有する座標入力装置がある。
このような座標入力装置で使用される照射光は座標入力
面に平行に発せられ、座標入力面に垂直な方向に一定の
幅が保たれた平行光束である。
【０００３】図９は従来の座標入力装置の概略構成図で
あり、図１０は受光部を座標入力面に垂直な方向から見
た概略構成図である。座標入力装置２００において、受
発光部２０３とは、座標入力面２０２に沿って照射光
（プローブ光）を発する発光部（図示せず）と、その反
射光を受光する受光部２２０とからなる。また、再帰性
反射部２０４とは入射したプローブ光を、その方向に再
帰的に反射する反射板などからなる部位である。発光部
については、後述するが、照射光を照射する発光素子
と、発光素子が発した照射光を所定の進行方向に絞り込
みもしくは拡散するシリンドリカルレンズなどからな
る。受光部２２０は反射光を受光する受光レンズ２２１
と、受光レンズ２２１で集光した受光量（受光強度）を
検出する受光素子２２２とからなる。座標入力装置２０
０は、ペンなどの指示棒（入力棒）や指で座標入力面２
０２のいずれかの位置が指示された場合に、その指示位
置で照射光が遮蔽されることにより入力される遮蔽点方
向θを検出することにより座標入力位置を検出する。
あり、図１０は受光部を座標入力面に垂直な方向から見
た概略構成図である。座標入力装置２００において、受
発光部２０３とは、座標入力面２０２に沿って照射光
（プローブ光）を発する発光部（図示せず）と、その反
射光を受光する受光部２２０とからなる。また、再帰性
反射部２０４とは入射したプローブ光を、その方向に再
帰的に反射する反射板などからなる部位である。発光部
については、後述するが、照射光を照射する発光素子
と、発光素子が発した照射光を所定の進行方向に絞り込
みもしくは拡散するシリンドリカルレンズなどからな
る。受光部２２０は反射光を受光する受光レンズ２２１
と、受光レンズ２２１で集光した受光量（受光強度）を
検出する受光素子２２２とからなる。座標入力装置２０
０は、ペンなどの指示棒（入力棒）や指で座標入力面２
０２のいずれかの位置が指示された場合に、その指示位
置で照射光が遮蔽されることにより入力される遮蔽点方
向θを検出することにより座標入力位置を検出する。
【０００４】発光部の構成について説明する。図１１
は、従来の発光部を座標入力面に平行な方向であって照
射光の進行方向に直角な方向から表した図である。発光
部２２０は、照射光が座標入力面２０２に平行に進行す
る様に、発光素子２１１とシリンドリカルレンズ２１２
との位置関係が調整されている（図１１（ａ）参照）。
すなわち、発光素子２１１はシリンドリカルレンズ２１
２の第一焦点、すなわち、発光素子２１１から発せられ
た照射光のシリンドリカルレンズ２１２による屈折光線
が、光軸に対し平行となる位置に配設されていた。この
位置関係が選ばれた理由は、平行光線が中途で遮蔽物に
遮られた場合、平行光線の性質により、遮蔽物の影はそ
の形状を保ったまま直進するためである。換言すれば、
遮蔽物の影がぼやけることなくそのまま結像し、受光素
子上にもっとも精度のよい暗点として検出されると考え
られたためである（図１１（ｂ）参照）。
は、従来の発光部を座標入力面に平行な方向であって照
射光の進行方向に直角な方向から表した図である。発光
部２２０は、照射光が座標入力面２０２に平行に進行す
る様に、発光素子２１１とシリンドリカルレンズ２１２
との位置関係が調整されている（図１１（ａ）参照）。
すなわち、発光素子２１１はシリンドリカルレンズ２１
２の第一焦点、すなわち、発光素子２１１から発せられ
た照射光のシリンドリカルレンズ２１２による屈折光線
が、光軸に対し平行となる位置に配設されていた。この
位置関係が選ばれた理由は、平行光線が中途で遮蔽物に
遮られた場合、平行光線の性質により、遮蔽物の影はそ
の形状を保ったまま直進するためである。換言すれば、
遮蔽物の影がぼやけることなくそのまま結像し、受光素
子上にもっとも精度のよい暗点として検出されると考え
られたためである（図１１（ｂ）参照）。
【０００５】一方、再帰性反射部２０４に向かって照射
光の巾が狭くなる様な（収束していくような）シリンド
リカルレンズ２１２と発光素子２１１の位置関係にある
場合（図１２（ａ）参照）、すなわち収束光線である場
合、照射光が平行光線でないため、遮蔽物の影が回折な
どにより、次第にぼやけてくる。従って、受光素子２２
２上の暗点のピークの深さも小さくなり、また、ピーク
の巾も広くなり、検出精度が低くなる（図１２（ｂ）参
照）。
光の巾が狭くなる様な（収束していくような）シリンド
リカルレンズ２１２と発光素子２１１の位置関係にある
場合（図１２（ａ）参照）、すなわち収束光線である場
合、照射光が平行光線でないため、遮蔽物の影が回折な
どにより、次第にぼやけてくる。従って、受光素子２２
２上の暗点のピークの深さも小さくなり、また、ピーク
の巾も広くなり、検出精度が低くなる（図１２（ｂ）参
照）。
【０００６】以上の関係を調べた実験を次に示す。図１
３は、座標入力面からの高さ（指示棒の挿入深度）を横
軸とし、検出精度（受光素子感度）を縦軸（値が小さい
ほど高精度）とした座標入力装置の検出特性を表した図
である。なお、ここでは再帰性反射部２０４に向かって
収束していく（巾狭となっていく）照射光を用いた場合
の（図１２（ａ）参照）、座標入力装置の検出特性を示
している。また、座標入力用には直径５ｍｍと直径２０
ｍｍの指示棒を用いている。図１３（ａ）は、指示棒の
指示方向がθ＝０度における検出特性を表した図であ
る。同様に、図１３（ｂ）はθ＝２０度、図１３（ｃ）
はθ＝４０度における検出特性を表した図である。な
お、各図において、受光レンズ２２１から指示棒までの
距離に対する検出特性も表されている。同様に、図１４
は、座標入力面に対して平行な照射光を遮蔽した場合の
（図１１（ａ）参照）、座標入力装置の検出特性を表し
た図である。
３は、座標入力面からの高さ（指示棒の挿入深度）を横
軸とし、検出精度（受光素子感度）を縦軸（値が小さい
ほど高精度）とした座標入力装置の検出特性を表した図
である。なお、ここでは再帰性反射部２０４に向かって
収束していく（巾狭となっていく）照射光を用いた場合
の（図１２（ａ）参照）、座標入力装置の検出特性を示
している。また、座標入力用には直径５ｍｍと直径２０
ｍｍの指示棒を用いている。図１３（ａ）は、指示棒の
指示方向がθ＝０度における検出特性を表した図であ
る。同様に、図１３（ｂ）はθ＝２０度、図１３（ｃ）
はθ＝４０度における検出特性を表した図である。な
お、各図において、受光レンズ２２１から指示棒までの
距離に対する検出特性も表されている。同様に、図１４
は、座標入力面に対して平行な照射光を遮蔽した場合の
（図１１（ａ）参照）、座標入力装置の検出特性を表し
た図である。
【０００７】図１４から明らかな様に、照射光が平行で
ある場合には、指示棒までの距離および指示方向θ、指
示棒の太さなどのパラメータに関わらず、指示棒の挿入
深度に従って検出精度が向上している。換言すれば、平
行な照射光を用いた場合の座標入力装置は、挿入深度に
よるものであって、他のパラメータに依存せず一定の検
出特性を有するということができる。
ある場合には、指示棒までの距離および指示方向θ、指
示棒の太さなどのパラメータに関わらず、指示棒の挿入
深度に従って検出精度が向上している。換言すれば、平
行な照射光を用いた場合の座標入力装置は、挿入深度に
よるものであって、他のパラメータに依存せず一定の検
出特性を有するということができる。
【０００８】反対に、図１３から明らかな様に、照射光
が収束する場合には、指示棒までの距離および指示方向
θ、指示棒の太さなどのパラメータに影響されて、検出
精度はバラバラである。特に、指示棒を深く挿入した場
合（座標入力面２０２と指示棒との距離が１ｍｍである
場合）であっても検出精度が低い場合もある。
が収束する場合には、指示棒までの距離および指示方向
θ、指示棒の太さなどのパラメータに影響されて、検出
精度はバラバラである。特に、指示棒を深く挿入した場
合（座標入力面２０２と指示棒との距離が１ｍｍである
場合）であっても検出精度が低い場合もある。
【０００９】以上の実験結果からわかるように、従来の
座標入力装置では、照射光を座標入力面に対して平行光
とすることによって、その検出精度を向上させていた。
座標入力装置では、照射光を座標入力面に対して平行光
とすることによって、その検出精度を向上させていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では以下の問題点があった。例えばホワイトボード
などを座標入力面とする場合は、実際にペンなどで座標
入力面を描画する。この場合に座標入力の検出精度にも
っとも重要なのは、座標入力面にペンが接触している際
の検出精度である。換言すれば、座標入力装置の良否
は、座標入力面における（遮蔽点の座標入力面からの高
さ＝０における）検出精度の善し悪しをもって判断され
ることが多かった。従って、従来の収束光線や平行光線
である照射光を用いた場合より検出精度の高い座標入力
装置が望まれていた。
技術では以下の問題点があった。例えばホワイトボード
などを座標入力面とする場合は、実際にペンなどで座標
入力面を描画する。この場合に座標入力の検出精度にも
っとも重要なのは、座標入力面にペンが接触している際
の検出精度である。換言すれば、座標入力装置の良否
は、座標入力面における（遮蔽点の座標入力面からの高
さ＝０における）検出精度の善し悪しをもって判断され
ることが多かった。従って、従来の収束光線や平行光線
である照射光を用いた場合より検出精度の高い座標入力
装置が望まれていた。
【００１１】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、座標入力位置の検出精度の向上を図った座標入力装
置を提供することを目的とする。
て、座標入力位置の検出精度の向上を図った座標入力装
置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の座標入力装置は、プローブ光に
より座標入力位置を検出する光学式の座標入力装置であ
って、前記プローブ光は、座標入力面にほぼ平行で、か
つ、前記座標入力面に垂直な方向に広がるものである。
めに、請求項１に記載の座標入力装置は、プローブ光に
より座標入力位置を検出する光学式の座標入力装置であ
って、前記プローブ光は、座標入力面にほぼ平行で、か
つ、前記座標入力面に垂直な方向に広がるものである。
【００１３】また、請求項２に記載の座標入力装置は、
座標入力位置を調べるプローブ光を発する発光素子と、
前記発光素子が発したプローブ光を屈折し、所定の方向
に進行する光束とする屈折レンズと、を有する座標入力
装置であって、前記発光素子が、前記屈折レンズの第一
焦点より前記屈折レンズ側に配置されたものである。
座標入力位置を調べるプローブ光を発する発光素子と、
前記発光素子が発したプローブ光を屈折し、所定の方向
に進行する光束とする屈折レンズと、を有する座標入力
装置であって、前記発光素子が、前記屈折レンズの第一
焦点より前記屈折レンズ側に配置されたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、座標入力装置
の概略構成図である。座標入力装置１００は、ペンなど
の指示棒（遮蔽物）１０１により、座標位置（図では位
置Ａ）を入力する座標入力面１０２と、座標入力面１０
２に沿って照射光を発する左側受発光部１０３Ｌと、同
様に照射光を発する右側受発光部１０３Ｒと、装置端部
に配設され、受発光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３
Ｒが照射した照射光を、その入光方向に再帰的に反射す
る矩形の再帰性反射部１０４等とからなる。また、受発
光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３Ｒは、照射光を照
射するだけでなく、再帰性反射部１０４で反射した反射
光を受光し、その受光強度も検知する。なお、以降にお
いて、受発光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３Ｒを、
適宜、受発光部１０３と称する。
を参照しながら詳細に説明する。図１は、座標入力装置
の概略構成図である。座標入力装置１００は、ペンなど
の指示棒（遮蔽物）１０１により、座標位置（図では位
置Ａ）を入力する座標入力面１０２と、座標入力面１０
２に沿って照射光を発する左側受発光部１０３Ｌと、同
様に照射光を発する右側受発光部１０３Ｒと、装置端部
に配設され、受発光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３
Ｒが照射した照射光を、その入光方向に再帰的に反射す
る矩形の再帰性反射部１０４等とからなる。また、受発
光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３Ｒは、照射光を照
射するだけでなく、再帰性反射部１０４で反射した反射
光を受光し、その受光強度も検知する。なお、以降にお
いて、受発光部１０３Ｌもしくは受発光部１０３Ｒを、
適宜、受発光部１０３と称する。
【００１５】再帰性反射部１０４は、光を再帰的に反射
する部材で表面が覆われている。一例として、コーナー
キューブリフレクタが挙げられる。図２は、コーナーキ
ューブリフレクタを表す図である。図２（ａ）は斜視図
を、図２（ｂ）は、頂点と底面の円の中心とを通る直線
における断面図である。コーナーキューブリフレクタは
円錐形状で、内面をアルミ蒸着などし反射効率を高めて
いる。図に示したとおり、コーナーキューブリフレクタ
は、錐角が９０度であるため、入射光を再帰的に反射す
る。
する部材で表面が覆われている。一例として、コーナー
キューブリフレクタが挙げられる。図２は、コーナーキ
ューブリフレクタを表す図である。図２（ａ）は斜視図
を、図２（ｂ）は、頂点と底面の円の中心とを通る直線
における断面図である。コーナーキューブリフレクタは
円錐形状で、内面をアルミ蒸着などし反射効率を高めて
いる。図に示したとおり、コーナーキューブリフレクタ
は、錐角が９０度であるため、入射光を再帰的に反射す
る。
【００１６】次に、受発光部１０３を詳細に説明する。
受発光部１０３は、照射光を発する発光部１１０と、反
射光を受光する受光部１２０とからなる。図３は、発光
部を表す図である。図３（ａ）は、発光部１１０を座標
入力面１０２に平行な面内で照射光の進行方向に直交す
る向き（図のｙ軸方向から）見た図であり、図３（ｂ）
は、発光部１１０を照射光の進行方向から（図のｘ軸方
向から）見た図を表す。発光部１１０は、照射光を発す
るレーザーダイオードやピンポイントＬＥDなどからな
る発光素子１１１と、発光素子１１１が発した照射光を
所定方向に偏向するシリンドリカルレンズ１１２ａ〜シ
リンドリカルレンズ１１２ｃと、スリット１１３とから
なる。なお、ハーフミラー１１４は、スリット１１３を
通過した照射光を再帰性反射部１０４に向けて反射させ
るハーフミラーである。
受発光部１０３は、照射光を発する発光部１１０と、反
射光を受光する受光部１２０とからなる。図３は、発光
部を表す図である。図３（ａ）は、発光部１１０を座標
入力面１０２に平行な面内で照射光の進行方向に直交す
る向き（図のｙ軸方向から）見た図であり、図３（ｂ）
は、発光部１１０を照射光の進行方向から（図のｘ軸方
向から）見た図を表す。発光部１１０は、照射光を発す
るレーザーダイオードやピンポイントＬＥDなどからな
る発光素子１１１と、発光素子１１１が発した照射光を
所定方向に偏向するシリンドリカルレンズ１１２ａ〜シ
リンドリカルレンズ１１２ｃと、スリット１１３とから
なる。なお、ハーフミラー１１４は、スリット１１３を
通過した照射光を再帰性反射部１０４に向けて反射させ
るハーフミラーである。
【００１７】発光素子１１１が発した照射光は、シリン
ドリカルレンズ１１２ａで絞り込まれ、ｘ軸方向に若干
の厚みをもち、ｚ軸負の方向に若干の広がりをもつ略平
行な光線となる（図３（ａ）参照）。続いて、照射光は
２つのシリンドリカルレンズ１１２ｂおよびシリンドリ
カルレンズ１１２ｃを経て、ｙ軸方向に絞り込まれ、ス
リット１１３の位置に集光する（図３（ｂ）参照）。ス
リット１１３はｘ軸に平行に細長い微少空隙が設けられ
おり、照射光はｙ軸方向に扇形に広がる。スリット１１
３はいわば線光源を形成する。照射光はこの線光源から
座標入力面１０２に平行な面内に対しては扇形に広が
り、座標入力面１０２に垂直な方向（ｘ軸方向）に対し
てはある程度の厚みを有し若干広がりながら略平行に進
行する。すなわち、照射光（プローブ光）は、座標入力
面１０２にほぼ平行で、かつ、座標入力面１０２に垂直
な方向に広がることになる。
ドリカルレンズ１１２ａで絞り込まれ、ｘ軸方向に若干
の厚みをもち、ｚ軸負の方向に若干の広がりをもつ略平
行な光線となる（図３（ａ）参照）。続いて、照射光は
２つのシリンドリカルレンズ１１２ｂおよびシリンドリ
カルレンズ１１２ｃを経て、ｙ軸方向に絞り込まれ、ス
リット１１３の位置に集光する（図３（ｂ）参照）。ス
リット１１３はｘ軸に平行に細長い微少空隙が設けられ
おり、照射光はｙ軸方向に扇形に広がる。スリット１１
３はいわば線光源を形成する。照射光はこの線光源から
座標入力面１０２に平行な面内に対しては扇形に広が
り、座標入力面１０２に垂直な方向（ｘ軸方向）に対し
てはある程度の厚みを有し若干広がりながら略平行に進
行する。すなわち、照射光（プローブ光）は、座標入力
面１０２にほぼ平行で、かつ、座標入力面１０２に垂直
な方向に広がることになる。
【００１８】図４は、受光部の内部構造を座標入力面に
垂直な方向から表した概略構成図である。ここでは簡単
のため、座標入力面１０２に平行な２次元平面内での反
射光の検出についての説明をおこなう。受光部１２０
は、再帰性反射部１０４で反射された反射光を集光する
受光レンズ１２１と、フォトセンサなどから構成され受
光強度を検知する受光素子１２２とからなる。また、図
では、発光素子１１１と、反射光を透過するハーフミラ
ー１１４もそれぞれ表されている。なお、発光素子１１
１は、ハーフミラー１１４の上部（図における座標系に
おいてｚ＞０の位置）にあるので、ここでは、点で表示
する。光源１１１から照射されたＬｐ方向への照射光は
再帰性反射部１０４で反射され、受光レンズ１２１を通
り、受光素子１２２上の位置Ｌｒ’に到達する。またＬ
ｓ方向に沿って進行した照射光は再帰性反射部１０４に
反射され受光素子１２２上の位置Ｌｓ’に到達する。
垂直な方向から表した概略構成図である。ここでは簡単
のため、座標入力面１０２に平行な２次元平面内での反
射光の検出についての説明をおこなう。受光部１２０
は、再帰性反射部１０４で反射された反射光を集光する
受光レンズ１２１と、フォトセンサなどから構成され受
光強度を検知する受光素子１２２とからなる。また、図
では、発光素子１１１と、反射光を透過するハーフミラ
ー１１４もそれぞれ表されている。なお、発光素子１１
１は、ハーフミラー１１４の上部（図における座標系に
おいてｚ＞０の位置）にあるので、ここでは、点で表示
する。光源１１１から照射されたＬｐ方向への照射光は
再帰性反射部１０４で反射され、受光レンズ１２１を通
り、受光素子１２２上の位置Ｌｒ’に到達する。またＬ
ｓ方向に沿って進行した照射光は再帰性反射部１０４に
反射され受光素子１２２上の位置Ｌｓ’に到達する。
【００１９】このように発光素子１１１から発し、再帰
性反射部１０４で反射され同じ経路を戻ってきた反射光
は、受光レンズ１２１によって、受光素子１２２上のそ
れぞれ異なる位置に到達する。従って、座標入力面１０
３上のある位置に遮蔽物１０１が挿入され照射光が遮断
されると、その反射方向に対応する受光素子１２２上の
点に反射光が到達しなくなる。よって、受光素子１２２
上の光強度の分布を調べることによって、どの方向の照
射光が遮られたかを知ることができる。
性反射部１０４で反射され同じ経路を戻ってきた反射光
は、受光レンズ１２１によって、受光素子１２２上のそ
れぞれ異なる位置に到達する。従って、座標入力面１０
３上のある位置に遮蔽物１０１が挿入され照射光が遮断
されると、その反射方向に対応する受光素子１２２上の
点に反射光が到達しなくなる。よって、受光素子１２２
上の光強度の分布を調べることによって、どの方向の照
射光が遮られたかを知ることができる。
【００２０】図５は、反射光と受光素子による受光強度
との関係を説明する説明図である。受光素子１２２は受
光レンズ１２１の焦点面に設置される。受光素子１２２
上の受光強度分布を考える。座標入力面１０２上に遮蔽
物がない場合は、受光素子１２２上の受光強度分布はほ
ぼ一定となる。しかし、図５に示すように座標入力面１
０２上の位置Ｂに光を遮る遮蔽物１０１が挿入された場
合、ここを通過する光は遮られ、受光素子１２２上の位
置Ｄｎにおいて受光強度が弱い領域（暗点）が生じる。
この位置Ｄｎは遮られた光の照射角（入射角）θｎと１
対１に対応しており、受光素子１２２上の暗点の位置Ｄ
ｎがわかればθｎを知ることができる。受光レンズ１２
１から受光素子１２２までの距離をｆとして、θｎはＤ
ｎの関数として式（１）で与えられる。 θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ） ・・・（１）
との関係を説明する説明図である。受光素子１２２は受
光レンズ１２１の焦点面に設置される。受光素子１２２
上の受光強度分布を考える。座標入力面１０２上に遮蔽
物がない場合は、受光素子１２２上の受光強度分布はほ
ぼ一定となる。しかし、図５に示すように座標入力面１
０２上の位置Ｂに光を遮る遮蔽物１０１が挿入された場
合、ここを通過する光は遮られ、受光素子１２２上の位
置Ｄｎにおいて受光強度が弱い領域（暗点）が生じる。
この位置Ｄｎは遮られた光の照射角（入射角）θｎと１
対１に対応しており、受光素子１２２上の暗点の位置Ｄ
ｎがわかればθｎを知ることができる。受光レンズ１２
１から受光素子１２２までの距離をｆとして、θｎはＤ
ｎの関数として式（１）で与えられる。 θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ） ・・・（１）
【００２１】図６は、座標入力装置の指示位置Ｂと、受
発光部間距離ｗと、指示位置Ｂを測定する角度θＲおよ
びθＬとの関係を表す図である。式（１）において、受
発光部１０３Ｌにおいて採用するθｎ、Ｄｎをそれぞれ
θｎＬ、ＤｎＬと表示し、受発光部１０３Ｒにおいて採
用するθｎ、ＤｎをそれぞれθｎＲ、ＤｎＲと表示する
こととする。
発光部間距離ｗと、指示位置Ｂを測定する角度θＲおよ
びθＬとの関係を表す図である。式（１）において、受
発光部１０３Ｌにおいて採用するθｎ、Ｄｎをそれぞれ
θｎＬ、ＤｎＬと表示し、受発光部１０３Ｒにおいて採
用するθｎ、ＤｎをそれぞれθｎＲ、ＤｎＲと表示する
こととする。
【００２２】一般に、θｎを測定する基準線の方向は、
座標入力装置１００の受発光部１０３間を結ぶ直線方向
と一致したものではない。すなわち、図６における受発
光部１０３間を結ぶ線を基準線とした指示位置Ｂの方向
θＬ、θＲはθｎＬ、θｎＲと異なる。しかしながら、
ここでは説明を省略するが、θＬおよびθＲとは、θｎ
ＬおよびθｎＲを用いた簡単な変換により、１対１に関
係づけられる。求められたθＬおよびθＲと、ｗとか
ら、遮蔽点Ｂの座標（ｘ、ｙ）は、式（２）で表すこと
ができる。 ｘ＝ｗ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ｙ＝ｗ・ｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ・・・（２ ）
座標入力装置１００の受発光部１０３間を結ぶ直線方向
と一致したものではない。すなわち、図６における受発
光部１０３間を結ぶ線を基準線とした指示位置Ｂの方向
θＬ、θＲはθｎＬ、θｎＲと異なる。しかしながら、
ここでは説明を省略するが、θＬおよびθＲとは、θｎ
ＬおよびθｎＲを用いた簡単な変換により、１対１に関
係づけられる。求められたθＬおよびθＲと、ｗとか
ら、遮蔽点Ｂの座標（ｘ、ｙ）は、式（２）で表すこと
ができる。 ｘ＝ｗ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ｙ＝ｗ・ｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ・・・（２ ）
【００２３】このようにｘ、ｙは、ＤｎＬ、ＤｎＲから
算出することができる。すなわち受光素子１２２上の暗
点の位置ＤｎＬ、ＤｎＲを測定し、受発光部１０３の幾
何学的配置を考慮することにより、遮蔽物１０１で指示
した点Ｂの座標を検出することができる。
算出することができる。すなわち受光素子１２２上の暗
点の位置ＤｎＬ、ＤｎＲを測定し、受発光部１０３の幾
何学的配置を考慮することにより、遮蔽物１０１で指示
した点Ｂの座標を検出することができる。
【００２４】次に、受光素子１２２上の遮蔽点（暗点）
の位置の検出精度を向上するための発光素子１１１とシ
リンドリカルレンズ１１２ａとの位置関係について説明
する。図１１および図１２で説明した従来技術では、発
光素子１１１は、照射光が座標入力面１０２に平行にな
るような位置（第一焦点）に配設されていた。本発明の
座標入力装置１００は、発光素子１１１を第一焦点より
シリンドリカルレンズ１１２ａ側に配置する。この様に
配置することにより、シリンドリカルレンズ１１２ａを
通過した照射光は、図３（ａ）に示すように、座標入力
面１０２に対して略平行の関係を維持し少しずつ拡散し
ながら進行する。
の位置の検出精度を向上するための発光素子１１１とシ
リンドリカルレンズ１１２ａとの位置関係について説明
する。図１１および図１２で説明した従来技術では、発
光素子１１１は、照射光が座標入力面１０２に平行にな
るような位置（第一焦点）に配設されていた。本発明の
座標入力装置１００は、発光素子１１１を第一焦点より
シリンドリカルレンズ１１２ａ側に配置する。この様に
配置することにより、シリンドリカルレンズ１１２ａを
通過した照射光は、図３（ａ）に示すように、座標入力
面１０２に対して略平行の関係を維持し少しずつ拡散し
ながら進行する。
【００２５】照射光を拡散して発する発光部１１０を有
する座標入力装置１００の検出特性を調べた実験を次に
示す。図７は、照射光を拡散して発する発光部を有する
座標入力装置の検出特性を表した図である。図７と、図
１３および図１４とを比較すると、各種パラメータ（指
示棒の太さ、遮蔽方向および受光レンズ１２１と遮蔽点
までの距離）に対する検出特性は、照射光が座標入力面
１０２に平行である場合（図１４参照）よりはばらつき
が多く、照射光が収束していく場合（図１５参照）より
はばらつきは小さい。従って、受光素子１２２のしきい
値設定や検出レンジの設定という観点からは照射光は平
行光線である方が優れているともいえる。
する座標入力装置１００の検出特性を調べた実験を次に
示す。図７は、照射光を拡散して発する発光部を有する
座標入力装置の検出特性を表した図である。図７と、図
１３および図１４とを比較すると、各種パラメータ（指
示棒の太さ、遮蔽方向および受光レンズ１２１と遮蔽点
までの距離）に対する検出特性は、照射光が座標入力面
１０２に平行である場合（図１４参照）よりはばらつき
が多く、照射光が収束していく場合（図１５参照）より
はばらつきは小さい。従って、受光素子１２２のしきい
値設定や検出レンジの設定という観点からは照射光は平
行光線である方が優れているともいえる。
【００２６】しかしながら、遮蔽棒が座標入力面１０２
に接触している場合（座標入力面１０２からの指示棒の
高さ＝０ｍｍ）である場合の検出精度は、すべてのパラ
メータにおいて、照射光が拡散する発光部１１０を有す
る座標入力装置１００の方が優れていることがわかる。
に接触している場合（座標入力面１０２からの指示棒の
高さ＝０ｍｍ）である場合の検出精度は、すべてのパラ
メータにおいて、照射光が拡散する発光部１１０を有す
る座標入力装置１００の方が優れていることがわかる。
【００２７】検出精度が向上する理由は、次のように考
えられる。まず、照射光が拡散するということは、再帰
性反射部１０４で照射光が再帰的に反射されるので、受
光部１２０側から見ると受光部１２０に向かって収束し
ていく（集光していく）こととなる。従って、光が強め
られるため遮蔽点の検出精度が向上すると考えられる。
えられる。まず、照射光が拡散するということは、再帰
性反射部１０４で照射光が再帰的に反射されるので、受
光部１２０側から見ると受光部１２０に向かって収束し
ていく（集光していく）こととなる。従って、光が強め
られるため遮蔽点の検出精度が向上すると考えられる。
【００２８】また、再帰性反射部１０４では、現実に
は、若干の反射不良が起こる場合もある。例えば、再帰
性反射部１０４の一部に照射光を再帰的に反射しない不
良箇所があると、照射光の巾が狭い場合には、この不良
箇所の影響を大きく受け、座標検出精度が低下する。従
って座標入力装置１００のように、照射光を拡散的とす
ると、照射光が当たる再帰性反射部１０４の面積が広く
なるため、再帰性反射部１０４の一部に生じた反射不良
を他の部分で補填する効果を生む。これにより検出精度
が向上すると考えられる。
は、若干の反射不良が起こる場合もある。例えば、再帰
性反射部１０４の一部に照射光を再帰的に反射しない不
良箇所があると、照射光の巾が狭い場合には、この不良
箇所の影響を大きく受け、座標検出精度が低下する。従
って座標入力装置１００のように、照射光を拡散的とす
ると、照射光が当たる再帰性反射部１０４の面積が広く
なるため、再帰性反射部１０４の一部に生じた反射不良
を他の部分で補填する効果を生む。これにより検出精度
が向上すると考えられる。
【００２９】なお、以上の説明のおいては、説明の便宜
上発光部にはシリンドリカルレンズを用いたが、これに
限ることなく、様々なレンズを用いることができる。こ
の場合は焦点とは、レンズがもっとも像を鮮鋭に結像す
る位置を意味する。換言すれば、焦点とは、レンズがも
っとも明るく光を集光する位置をいう。
上発光部にはシリンドリカルレンズを用いたが、これに
限ることなく、様々なレンズを用いることができる。こ
の場合は焦点とは、レンズがもっとも像を鮮鋭に結像す
る位置を意味する。換言すれば、焦点とは、レンズがも
っとも明るく光を集光する位置をいう。
【００３０】図８は、本発明の座標入力装置１００を電
子黒板システム３００に適用した場合の外観構成図であ
る。電子黒板システム３００は図示のごとく大型の表示
装置（例えばプラズマディスプレイ）を有しており、そ
の前面に本発明の座標入力装置１００が配設されてい
る。このような大型の表示装置に座標入力装置１００を
適用した場合、特に座標入力位置の検出精度の向上が顕
著となり、有利な効果を奏する。
子黒板システム３００に適用した場合の外観構成図であ
る。電子黒板システム３００は図示のごとく大型の表示
装置（例えばプラズマディスプレイ）を有しており、そ
の前面に本発明の座標入力装置１００が配設されてい
る。このような大型の表示装置に座標入力装置１００を
適用した場合、特に座標入力位置の検出精度の向上が顕
著となり、有利な効果を奏する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の座標入力
装置（請求項１）は、プローブ光により座標入力位置を
検出する光学式の座標入力装置であって、該プローブ光
は、座標入力面にほぼ平行で、かつ、座標入力面に垂直
な方向に広がるものであるため、座標入力位置の検出精
度の向上を図った座標入力装置を提供することが可能と
なる。
装置（請求項１）は、プローブ光により座標入力位置を
検出する光学式の座標入力装置であって、該プローブ光
は、座標入力面にほぼ平行で、かつ、座標入力面に垂直
な方向に広がるものであるため、座標入力位置の検出精
度の向上を図った座標入力装置を提供することが可能と
なる。
【００３２】また、本発明の座標入力装置（請求項２）
は、座標入力位置を調べるプローブ光を発する発光素子
と、発光素子が発したプローブ光を屈折し、所定の方向
に進行する光束とする屈折レンズと、を有する座標入力
装置であって、発光素子が、屈折レンズの第一焦点より
屈折レンズ側に配置されたものであるため、座標入力位
置の検出精度の向上を図った座標入力装置を提供するこ
とが可能となる。
は、座標入力位置を調べるプローブ光を発する発光素子
と、発光素子が発したプローブ光を屈折し、所定の方向
に進行する光束とする屈折レンズと、を有する座標入力
装置であって、発光素子が、屈折レンズの第一焦点より
屈折レンズ側に配置されたものであるため、座標入力位
置の検出精度の向上を図った座標入力装置を提供するこ
とが可能となる。
【図１】座標入力装置の概略構成図である。
【図２】コーナーキューブリフレクタを表す図である。
【図３】座標入力装置の発光部を表す図である。
【図４】受光部の内部構造を座標入力装置に垂直な方向
から表した概略構成図である。
から表した概略構成図である。
【図５】反射光と受光素子による受光強度との関係を説
明する説明図である。
明する説明図である。
【図６】座標入力装置の指示位置Ｂと、受発光部間距離
ｗと、指示位置Ｂを測定する角度θＲおよびθＬとの関
係を表す図である。
ｗと、指示位置Ｂを測定する角度θＲおよびθＬとの関
係を表す図である。
【図７】座標入力装置の検出特性を表した図である。
【図８】本発明の座標入力装置を電子黒板システムに適
用した場合の外観構成図である。
用した場合の外観構成図である。
【図９】従来の座標入力装置の概略構成図である。
【図１０】従来の受光部を座標入力面に垂直な方向から
見た概略構成図である。
見た概略構成図である。
【図１１】従来の発光部を座標入力面に平行な方向であ
って照射光の進行方向に直角な方向から表した図および
受光強度を表した図である。
って照射光の進行方向に直角な方向から表した図および
受光強度を表した図である。
【図１２】従来の発光部を座標入力面に平行な方向であ
って照射光の進行方向に直角な方向から表した図および
受光強度を表した図である。
って照射光の進行方向に直角な方向から表した図および
受光強度を表した図である。
【図１３】従来の座標入力装置の検出特性を表した図で
ある。
ある。
【図１４】従来の座標入力装置の検出特性を表した図で
ある。
ある。
１００ 座標入力装置 １０１ 指示棒 １０２ 座標入力面 １０３ 受発光部 １０４ 再帰性反射部 １１０ 発光部 １１１ 発光素子 １１２ａ〜１１２ｃ シリンドリカルレンズ １１３ スリット １１４ ハーフミラー １２０ 受光部 １２１ 受光レンズ １２２ 受光素子
Claims (2)
- 【請求項１】 プローブ光により座標入力位置を検出す
る光学式の座標入力装置であって、前記プローブ光は、
座標入力面にほぼ平行で、かつ、前記座標入力面に垂直
な方向に広がることを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項２】 座標入力位置を調べるプローブ光を発す
る発光素子と、前記発光素子が発したプローブ光を屈折
し、所定の方向に進行する光束とする屈折レンズと、を
有する座標入力装置であって、 前記発光素子は、前記屈折レンズの第一焦点より前記屈
折レンズ側に配置されたことを特徴とする座標入力装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25807799A JP3898392B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 座標入力装置 |
| US09/650,156 US6518959B1 (en) | 1999-09-10 | 2000-08-28 | Device for detecting and inputting a specified position |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25807799A JP3898392B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 座標入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001084092A true JP2001084092A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3898392B2 JP3898392B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=17315213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25807799A Expired - Fee Related JP3898392B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 座標入力装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3898392B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014050161A1 (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 株式会社日立ソリューションズ | 電子ボードシステム、光学ユニット装置及びプログラム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4059620B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2008-03-12 | 株式会社リコー | 座標検出方法、座標入力／検出装置及び記憶媒体 |
| JP4006290B2 (ja) * | 2002-07-30 | 2007-11-14 | キヤノン株式会社 | 座標入力装置、座標入力装置の制御方法、プログラム |
| US7719523B2 (en) * | 2004-08-06 | 2010-05-18 | Touchtable, Inc. | Bounding box gesture recognition on a touch detecting interactive display |
| US7724242B2 (en) * | 2004-08-06 | 2010-05-25 | Touchtable, Inc. | Touch driven method and apparatus to integrate and display multiple image layers forming alternate depictions of same subject matter |
| US20070046643A1 (en) * | 2004-08-06 | 2007-03-01 | Hillis W Daniel | State-Based Approach to Gesture Identification |
| US7728821B2 (en) | 2004-08-06 | 2010-06-01 | Touchtable, Inc. | Touch detecting interactive display |
| JP4622792B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | 遠隔操作システム，遠隔操作装置，情報処理装置，遠隔操作方法，情報処理方法，およびコンピュータプログラム |
| US7710504B2 (en) * | 2006-02-21 | 2010-05-04 | Mitsubishi Digital Electronics America, Inc. | Remote control system and method for controlling a television |
| GB0921216D0 (en) * | 2009-12-03 | 2010-01-20 | St Microelectronics Res & Dev | Improved touch screen device |
| JP2011224240A (ja) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | Nintendo Co Ltd | 入力装置および情報処理システム |
| JP6241198B2 (ja) * | 2012-12-07 | 2017-12-06 | 株式会社リコー | 座標検知装置及び電子情報ボードシステム |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4205304A (en) * | 1977-09-22 | 1980-05-27 | General Electric Company | Two dimensional light beam selection system |
| US5164585A (en) * | 1991-09-24 | 1992-11-17 | Daniel Y. T. Chen | Stylus/digitizer combination with elongate reflectors and linear CCD |
| JP3876942B2 (ja) * | 1997-06-13 | 2007-02-07 | 株式会社ワコム | 光デジタイザ |
| JP4031594B2 (ja) * | 1999-04-14 | 2008-01-09 | 株式会社リコー | 座標入力／検出装置 |
| JP3830121B2 (ja) * | 1999-06-10 | 2006-10-04 | 株式会社 ニューコム | 物体検出用光学ユニット及びそれを用いた位置座標入力装置 |
| JP2001014091A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Ricoh Co Ltd | 座標入力装置 |
| JP4256555B2 (ja) * | 2000-02-17 | 2009-04-22 | 株式会社リコー | 座標入力／検出装置、電子黒板システム、座標位置検出方法及び記憶媒体 |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25807799A patent/JP3898392B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-08-28 US US09/650,156 patent/US6518959B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014050161A1 (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-03 | 株式会社日立ソリューションズ | 電子ボードシステム、光学ユニット装置及びプログラム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6518959B1 (en) | 2003-02-11 |
| JP3898392B2 (ja) | 2007-03-28 |
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