JP2002207564A - 座標入力装置 - Google Patents
座標入力装置Info
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- JP2002207564A JP2002207564A JP2001003942A JP2001003942A JP2002207564A JP 2002207564 A JP2002207564 A JP 2002207564A JP 2001003942 A JP2001003942 A JP 2001003942A JP 2001003942 A JP2001003942 A JP 2001003942A JP 2002207564 A JP2002207564 A JP 2002207564A
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- light guide
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- coordinate input
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- 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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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝搬光の減衰を簡単且つ安価に実現し、この
伝搬光の減衰を利用して座標を特定し得る実用性，コス
ト安に秀れた座標入力装置を提供すること。 【解決手段】 外部から入射した光１２３を内部に散乱
し内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板１０
２と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光１０
１を入射するために集光光学手段、発光手段及び電源手
段を具備する光源部１２２と、前記導光板１０２の表裏
いずれか一方の面に向かって近接して配置された複数の
光検出器１０５と、前記光検出器１０５の出力信号を受
けて前記導光板１０２における前記スポット光１０１の
位置座標に関わる信号を出力する検出回路部から構成さ
れる座標入力装置。
伝搬光の減衰を利用して座標を特定し得る実用性，コス
ト安に秀れた座標入力装置を提供すること。 【解決手段】 外部から入射した光１２３を内部に散乱
し内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板１０
２と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光１０
１を入射するために集光光学手段、発光手段及び電源手
段を具備する光源部１２２と、前記導光板１０２の表裏
いずれか一方の面に向かって近接して配置された複数の
光検出器１０５と、前記光検出器１０５の出力信号を受
けて前記導光板１０２における前記スポット光１０１の
位置座標に関わる信号を出力する検出回路部から構成さ
れる座標入力装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面上で指示した
点の位置座標を検出し、ポインティング情報として各種
情報機器に伝達する座標入力装置に関し、特に、導光板
の平面にスポット光を入射したときに発生した前記導光
板内部の伝播光の減衰量から座標を検出する光学的方法
を用いた座標入力装置に関する。
点の位置座標を検出し、ポインティング情報として各種
情報機器に伝達する座標入力装置に関し、特に、導光板
の平面にスポット光を入射したときに発生した前記導光
板内部の伝播光の減衰量から座標を検出する光学的方法
を用いた座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】情報機
器をより使い易くするために、種々の入力デバイスが開
発されてきた。最近は、表示画面上の点を指示し、その
座標情報を伝達するいわゆるポインティングデバイスと
呼ばれる座標入力装置が重要になっている。
器をより使い易くするために、種々の入力デバイスが開
発されてきた。最近は、表示画面上の点を指示し、その
座標情報を伝達するいわゆるポインティングデバイスと
呼ばれる座標入力装置が重要になっている。
【０００３】ポインティングデバイスの代表的な商品形
態として、マウスやジョイスティックが広く普及してい
る。マウスの多くは内部に内蔵したボールの回転を利用
してロータリーエンコーダを作動させる、いわゆるボー
ルマウスである。しかし、ボールマウスはゴミの付着で
位置座標の検出不良を起こしたり、回転の伝達系に滑り
が生じ検出精度が低下するという問題があった。また、
ジョイスティックは、簡単なリンク機構を用いて操作桿
の回転を平面上の二方向の回転に分解し、それぞれの回
転をロータリーエンコーダで読みとる方式が主流であ
り、このような機械的な検出方式は信頼性や検出精度を
高めることが困難であった。
態として、マウスやジョイスティックが広く普及してい
る。マウスの多くは内部に内蔵したボールの回転を利用
してロータリーエンコーダを作動させる、いわゆるボー
ルマウスである。しかし、ボールマウスはゴミの付着で
位置座標の検出不良を起こしたり、回転の伝達系に滑り
が生じ検出精度が低下するという問題があった。また、
ジョイスティックは、簡単なリンク機構を用いて操作桿
の回転を平面上の二方向の回転に分解し、それぞれの回
転をロータリーエンコーダで読みとる方式が主流であ
り、このような機械的な検出方式は信頼性や検出精度を
高めることが困難であった。
【０００４】特開平１１−３２７７６９号公報には、上
記二つのポインティングデバイスを含め、従来の様々な
座標入力デバイスについて、高い安定性と信頼性および
高い検出速度と検出精度を実現し、なおかつ構造が簡単
で低価格であるという全ての条件を満足するものはない
とした上で、これら従来技術が有する諸問題を解決し、
高い実用性を備えたものとして、光学的方法を用いた座
標入力装置に関する新たな提案がなされている。
記二つのポインティングデバイスを含め、従来の様々な
座標入力デバイスについて、高い安定性と信頼性および
高い検出速度と検出精度を実現し、なおかつ構造が簡単
で低価格であるという全ての条件を満足するものはない
とした上で、これら従来技術が有する諸問題を解決し、
高い実用性を備えたものとして、光学的方法を用いた座
標入力装置に関する新たな提案がなされている。
【０００５】この方法は、例えば蛍光染料を分散させた
透明なプラスチック板など、光の入射により発光し、そ
の発光により内部伝搬光が発生する導光板を用いる。前
記内部伝搬光は、伝搬の過程で蛍光染料により散乱・吸
収され、伝搬距離とともに減衰する。従って、予め複数
箇所に配置された光検出素子により計測した伝搬光の光
強度から、光が入射した点の座標を求めることができ、
この座標情報を情報処理装置におけるポインタの位置制
御に利用することが可能である。
透明なプラスチック板など、光の入射により発光し、そ
の発光により内部伝搬光が発生する導光板を用いる。前
記内部伝搬光は、伝搬の過程で蛍光染料により散乱・吸
収され、伝搬距離とともに減衰する。従って、予め複数
箇所に配置された光検出素子により計測した伝搬光の光
強度から、光が入射した点の座標を求めることができ、
この座標情報を情報処理装置におけるポインタの位置制
御に利用することが可能である。
【０００６】前記光学式座標入力装置は、確かに従来技
術が有する諸問題を解決するものと期待できるものであ
った。しかし、とどまるところを知らない市場競争の中
で、なお一層の低価格化を図ろうとしたとき問題が生じ
た。それは、導光板に分散させる蛍光染料の価格が市場
の価格競争に追従できなく、今や原価低減の障害になり
つつあるということである。
術が有する諸問題を解決するものと期待できるものであ
った。しかし、とどまるところを知らない市場競争の中
で、なお一層の低価格化を図ろうとしたとき問題が生じ
た。それは、導光板に分散させる蛍光染料の価格が市場
の価格競争に追従できなく、今や原価低減の障害になり
つつあるということである。
【０００７】以上説明したように、導光板を伝搬する光
の減衰を利用した座標入力装置は、従来の種々の座標入
力装置が有する問題点を解決する有力な手段として、高
い安定性と信頼性および高い検出速度と検出精度を実現
し、しかも構造が簡単であるという利点を有すると考え
られたが、激しい価格競争の中でなお一層の価格低減を
図ろうとしたとき、導光板内に分散させた蛍光染料の価
格が大きな障害となった。そこで、伝搬光の減衰を実現
する新たな仕組みを有し、かつより一層の価格低減が可
能な新規座標入力装置の実現が望まれた。
の減衰を利用した座標入力装置は、従来の種々の座標入
力装置が有する問題点を解決する有力な手段として、高
い安定性と信頼性および高い検出速度と検出精度を実現
し、しかも構造が簡単であるという利点を有すると考え
られたが、激しい価格競争の中でなお一層の価格低減を
図ろうとしたとき、導光板内に分散させた蛍光染料の価
格が大きな障害となった。そこで、伝搬光の減衰を実現
する新たな仕組みを有し、かつより一層の価格低減が可
能な新規座標入力装置の実現が望まれた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。
明の要旨を説明する。
【０００９】外部から入射した光１２３を内部に散乱し
内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板１０２
と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光１０１
を入射するために集光光学手段、発光手段及び電源手段
を具備する光源部１２２と、前記導光板１０２の表裏い
ずれか一方の面に向かって近接して配置された複数の光
検出器１０５と、前記光検出器１０５の出力信号を受け
て前記導光板１０２における前記スポット光１０１の位
置座標に関わる信号を出力する検出回路部１１６から構
成されることを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板１０２
と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光１０１
を入射するために集光光学手段、発光手段及び電源手段
を具備する光源部１２２と、前記導光板１０２の表裏い
ずれか一方の面に向かって近接して配置された複数の光
検出器１０５と、前記光検出器１０５の出力信号を受け
て前記導光板１０２における前記スポット光１０１の位
置座標に関わる信号を出力する検出回路部１１６から構
成されることを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
【００１０】また、外部から入射した光１２３を内部に
散乱し内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板
１０２と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光
１０１を入射する光源部１２２と、前記導光板１０２の
表裏いずれか一方の面に向かって近接して配置された複
数の光検出器１２２と、前記光検出器１２２の出力信号
を受けて前記導光板１０２における前記スポット光１０
１の位置座標に関わる信号を出力する検出回路部１１６
から構成され、前記光学機構は前記内部伝搬光を伝搬距
離に応じて減衰するように構成されていることを特徴と
する座標入力装置に係るものである。
散乱し内部伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板
１０２と、前記導光板１０２の片面１０６にスポット光
１０１を入射する光源部１２２と、前記導光板１０２の
表裏いずれか一方の面に向かって近接して配置された複
数の光検出器１２２と、前記光検出器１２２の出力信号
を受けて前記導光板１０２における前記スポット光１０
１の位置座標に関わる信号を出力する検出回路部１１６
から構成され、前記光学機構は前記内部伝搬光を伝搬距
離に応じて減衰するように構成されていることを特徴と
する座標入力装置に係るものである。
【００１１】また、請求項１，２のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記導光板１０２が透明な平
板部材１１９で構成され、かつ前記平板部材１１９の片
面若しくは両面が散乱面１１３ａ・１１３ｂであること
を特徴とする座標入力装置に係るものである。
の座標入力装置において、前記導光板１０２が透明な平
板部材１１９で構成され、かつ前記平板部材１１９の片
面若しくは両面が散乱面１１３ａ・１１３ｂであること
を特徴とする座標入力装置に係るものである。
【００１２】また、請求項１，２のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記導光板１０２が透明な平
板部材１１９の内部に微粉末散乱体１１７を均一に分散
してなることを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
の座標入力装置において、前記導光板１０２が透明な平
板部材１１９の内部に微粉末散乱体１１７を均一に分散
してなることを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
【００１３】また、請求項１，２のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記導光板１０２が片面若し
くは両面に散乱層１１８を積層した透明な平板部材１１
９で構成され、かつ前記散乱層１１８が透明な層の内部
に微粉末散乱体１１７を均一に分散してなることを特徴
とする座標入力装置に係るものである。
の座標入力装置において、前記導光板１０２が片面若し
くは両面に散乱層１１８を積層した透明な平板部材１１
９で構成され、かつ前記散乱層１１８が透明な層の内部
に微粉末散乱体１１７を均一に分散してなることを特徴
とする座標入力装置に係るものである。
【００１４】また、請求項５記載の座標入力装置におい
て、前記散乱層１１８の屈折率が前記平板部材１１９の
屈折率と比較して同一か若しくは小さいことを特徴とす
る座標入力装置に係るものである。
て、前記散乱層１１８の屈折率が前記平板部材１１９の
屈折率と比較して同一か若しくは小さいことを特徴とす
る座標入力装置に係るものである。
【００１５】また、請求項１〜６のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記光検出器１０５と前記導
光板１０２の周縁部１１２との距離が前記導光板１０２
の厚みの１０倍以上であることを特徴とする座標入力装
置に係るものである。
の座標入力装置において、前記光検出器１０５と前記導
光板１０２の周縁部１１２との距離が前記導光板１０２
の厚みの１０倍以上であることを特徴とする座標入力装
置に係るものである。
【００１６】また、請求項１〜７のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記光検出器１０５を三個以
上設けたことを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
の座標入力装置において、前記光検出器１０５を三個以
上設けたことを特徴とする座標入力装置に係るものであ
る。
【００１７】また、請求項１〜８のいずれか１項に記載
の座標入力装置において、前記光源部１２２からのスポ
ット光１０１が前記導光板１０２の光入射面１０４にお
ける所定領域内の任意の点に入射できるように前記光源
部１２２が移動可能なことを特徴とする座標入力装置に
係るものである。
の座標入力装置において、前記光源部１２２からのスポ
ット光１０１が前記導光板１０２の光入射面１０４にお
ける所定領域内の任意の点に入射できるように前記光源
部１２２が移動可能なことを特徴とする座標入力装置に
係るものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】好適と考える本発明の実施の形態
（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてそ
の作用効果を示して簡単に説明する。
（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいてそ
の作用効果を示して簡単に説明する。
【００１９】本発明による座標入力装置においては、外
部から導光板に入射したスポット光は光学機構が有する
光の散乱作用によって散乱され、この散乱光の一部が導
光板の外部に散逸され残部が導光坂内を伝搬する。この
伝搬光はその伝搬過程においてさらに散乱が繰り返され
るため、伝搬距離とともに光強度が減衰する。従って、
この減衰光強度を光検出器で検出することにより、光検
出器からスポット光が入射された位置までの距離を検出
することができ、よって、複数の光検出器により光入射
位置の座標を得ることができる。
部から導光板に入射したスポット光は光学機構が有する
光の散乱作用によって散乱され、この散乱光の一部が導
光板の外部に散逸され残部が導光坂内を伝搬する。この
伝搬光はその伝搬過程においてさらに散乱が繰り返され
るため、伝搬距離とともに光強度が減衰する。従って、
この減衰光強度を光検出器で検出することにより、光検
出器からスポット光が入射された位置までの距離を検出
することができ、よって、複数の光検出器により光入射
位置の座標を得ることができる。
【００２０】
【実施例】本発明の具体的な実施例について図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００２１】図１は、本発明による座標入力装置の第１
の実施の形態を示す構成概略図である。集光した光を入
射光１０１として導光板１０２に入射する。前記入射光
１０１は導光板１０２が有する散乱機構１０３によって
散乱され、この散乱光の一部は導光板１０２内部を伝搬
する。前記導光板内部を伝搬する光の光強度は、その伝
搬距離とともに減衰する。導光板１０２の周辺部に前記
導光板１０２の光入射面１０４に向かって光検出器１０
５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄを配置し、前記伝
搬光の光強度を計測する。
の実施の形態を示す構成概略図である。集光した光を入
射光１０１として導光板１０２に入射する。前記入射光
１０１は導光板１０２が有する散乱機構１０３によって
散乱され、この散乱光の一部は導光板１０２内部を伝搬
する。前記導光板内部を伝搬する光の光強度は、その伝
搬距離とともに減衰する。導光板１０２の周辺部に前記
導光板１０２の光入射面１０４に向かって光検出器１０
５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄを配置し、前記伝
搬光の光強度を計測する。
【００２２】導光板が有する散乱機構は、図２で示した
ように、導光板１０２の片面１０６を細かい凹凸を持っ
た散乱面に形成することにより実現できる。入射光１０
１は導光板の何れか一方の面から入射される。今、図２
に示したように入射光が導光板の透過面１０７から入射
した場合について、動作原理を説明する。導光板１０２
に入射した光１０１は散乱面１０６上の入射点１０８を
中心にして四方に散乱される。この散乱光の一部１０９
は散乱面を通過し、また図中に示した臨界角θ Cより小
さな角度で導光板内部に散乱された光１１０は透過面を
通過し、それぞれ導光板の外部に散逸する。一方、臨界
角θCより大きな角度で導光板内部に散乱された光１１
１は、透過面１０７で全反射された後再び散乱面１０６
に入射し、そこでまた四方に散乱される。このように導
光板１０２の内部では全反射と散乱を繰り返しながら光
が伝搬し、散乱される度に光の強度が減衰する。
ように、導光板１０２の片面１０６を細かい凹凸を持っ
た散乱面に形成することにより実現できる。入射光１０
１は導光板の何れか一方の面から入射される。今、図２
に示したように入射光が導光板の透過面１０７から入射
した場合について、動作原理を説明する。導光板１０２
に入射した光１０１は散乱面１０６上の入射点１０８を
中心にして四方に散乱される。この散乱光の一部１０９
は散乱面を通過し、また図中に示した臨界角θ Cより小
さな角度で導光板内部に散乱された光１１０は透過面を
通過し、それぞれ導光板の外部に散逸する。一方、臨界
角θCより大きな角度で導光板内部に散乱された光１１
１は、透過面１０７で全反射された後再び散乱面１０６
に入射し、そこでまた四方に散乱される。このように導
光板１０２の内部では全反射と散乱を繰り返しながら光
が伝搬し、散乱される度に光の強度が減衰する。
【００２３】前記の散乱面を有する導光板は、ガラス板
やアクリル樹脂板等の透明部材の片面若しくは両面を粗
面とするだけでよいので、極めて安価に製造することが
できる。
やアクリル樹脂板等の透明部材の片面若しくは両面を粗
面とするだけでよいので、極めて安価に製造することが
できる。
【００２４】上記実施例で述べた導光板として、市販の
窓ガラスに広く使われている厚さ２ｍｍのつや消しガラ
スを用いて計測した光減衰特性の一例を図３に示す。同
図は、それぞれ横軸に光伝搬距離、縦軸に散乱面の輝度
をとって、伝搬光の減衰特性を両対数グラフで示したも
のであり、輝度および距離の対数がほぼ直線関係を示し
ている。このような直線関係があるときは、次に述べる
ように光の減衰特性から光の入射位置座標を容易に算出
することができる。
窓ガラスに広く使われている厚さ２ｍｍのつや消しガラ
スを用いて計測した光減衰特性の一例を図３に示す。同
図は、それぞれ横軸に光伝搬距離、縦軸に散乱面の輝度
をとって、伝搬光の減衰特性を両対数グラフで示したも
のであり、輝度および距離の対数がほぼ直線関係を示し
ている。このような直線関係があるときは、次に述べる
ように光の減衰特性から光の入射位置座標を容易に算出
することができる。
【００２５】図１において、四個の光検出器１０５ａ〜
１０５ｄは二辺の長さがａおよびｂである長方形の四隅
に配置されているものとする。また、入射光の位置座標
を同図中に示したように（ｘ，ｙ）とし、この入射位置
から任意に選んだ少なくとも三個の光検出器までの距
離、例えば検出器１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃま
での距離を、それぞれ同図中に示したようにｒ1、ｒ2お
よびｒ3とすると、 ｘ＝｛ａ2＋（ｒ2 2−ｒ1 2）｝／２ａ ｙ＝｛ｂ2＋（ｒ2 2−ｒ3 2）｝／２ｂ なる関係から座標（ｘ，ｙ）が算出できる。さらにこの
ときの光検出器１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃの各
出力を輝度に換算した値をそれぞれｖ1、ｖ2およびｖ3
とすると、これらの出力値は図３に示した直線関係にあ
り、この直線の傾きを−ｋとすると、 ｒ1＝Ｄｖ1 -1/k ｒ2＝Ｄｖ2 -1/k ｒ3＝Ｄｖ3 -1/k なる関係がある。ただし、Ｄは図３の直線関係から決ま
る定数である。従って、光検出器の出力値ｖ1、ｖ2、ｖ
3から光入射位置との距離ｒ1、ｒ2、ｒ3が求まり、その
結果入射位置座標（ｘ，ｙ）が算出できる。
１０５ｄは二辺の長さがａおよびｂである長方形の四隅
に配置されているものとする。また、入射光の位置座標
を同図中に示したように（ｘ，ｙ）とし、この入射位置
から任意に選んだ少なくとも三個の光検出器までの距
離、例えば検出器１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃま
での距離を、それぞれ同図中に示したようにｒ1、ｒ2お
よびｒ3とすると、 ｘ＝｛ａ2＋（ｒ2 2−ｒ1 2）｝／２ａ ｙ＝｛ｂ2＋（ｒ2 2−ｒ3 2）｝／２ｂ なる関係から座標（ｘ，ｙ）が算出できる。さらにこの
ときの光検出器１０５ａ、１０５ｂおよび１０５ｃの各
出力を輝度に換算した値をそれぞれｖ1、ｖ2およびｖ3
とすると、これらの出力値は図３に示した直線関係にあ
り、この直線の傾きを−ｋとすると、 ｒ1＝Ｄｖ1 -1/k ｒ2＝Ｄｖ2 -1/k ｒ3＝Ｄｖ3 -1/k なる関係がある。ただし、Ｄは図３の直線関係から決ま
る定数である。従って、光検出器の出力値ｖ1、ｖ2、ｖ
3から光入射位置との距離ｒ1、ｒ2、ｒ3が求まり、その
結果入射位置座標（ｘ，ｙ）が算出できる。
【００２６】以上の動作原理の説明においては光検出器
による光強度の測定は、導光板周縁部において伝搬光が
反射することによる測定精度への影響は無視した。実際
伝搬光強度の減衰が大きい場合は、導光板周縁部からの
伝搬光反射の影響は無視できる程度に小さい。しかし、
伝搬光強度が十分減衰していないときは導光板周縁部か
らの反射光の影響は無視できず、光入射位置からの距離
を正確に求めることはできなくなる。この問題に対する
解決手段は、図４に示すように、導光板１０２の周縁部
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄから離れ
た位置に光検出器１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃおよび
１０５ｄを配置することである。光検出器と導光板周縁
部との距離は、図３に示した実測データから導光板の厚
みの１０倍以上にとれば十分である。
による光強度の測定は、導光板周縁部において伝搬光が
反射することによる測定精度への影響は無視した。実際
伝搬光強度の減衰が大きい場合は、導光板周縁部からの
伝搬光反射の影響は無視できる程度に小さい。しかし、
伝搬光強度が十分減衰していないときは導光板周縁部か
らの反射光の影響は無視できず、光入射位置からの距離
を正確に求めることはできなくなる。この問題に対する
解決手段は、図４に示すように、導光板１０２の周縁部
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄから離れ
た位置に光検出器１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃおよび
１０５ｄを配置することである。光検出器と導光板周縁
部との距離は、図３に示した実測データから導光板の厚
みの１０倍以上にとれば十分である。
【００２７】上記第１の実施の形態で述べた導光板は、
図２で示したように、片面を散乱面としたものであった
が、導光板の実施の形態としてはこれに限定されるもの
ではなく、図５に示すように、両面を同じような散乱面
１１３ａおよび１１３ｂとしてもよい。この場合、入射
光１０１は散乱面１１３ａに直接入射することになる。
図２において説明したように、この散乱面に入射した光
は四方に散乱されるが、その一部は散乱面１１３ａを透
過して導光板１０２の内部に入る。導光板内部に入った
光は、その一部を散乱面を透過して外部に散逸しながら
二つの散乱面１１３ａおよび１１３ｂの間を拡散し導光
板周縁部へと伝搬していく。その結果、散乱面の輝度は
光入射位置から遠ざかるに従い小さくなる分布特性を示
す。
図２で示したように、片面を散乱面としたものであった
が、導光板の実施の形態としてはこれに限定されるもの
ではなく、図５に示すように、両面を同じような散乱面
１１３ａおよび１１３ｂとしてもよい。この場合、入射
光１０１は散乱面１１３ａに直接入射することになる。
図２において説明したように、この散乱面に入射した光
は四方に散乱されるが、その一部は散乱面１１３ａを透
過して導光板１０２の内部に入る。導光板内部に入った
光は、その一部を散乱面を透過して外部に散逸しながら
二つの散乱面１１３ａおよび１１３ｂの間を拡散し導光
板周縁部へと伝搬していく。その結果、散乱面の輝度は
光入射位置から遠ざかるに従い小さくなる分布特性を示
す。
【００２８】輝度に比例した光検出器からの出力信号を
使って、入射位置の座標を得るまでの処理の流れを、図
６のブロック図に示す。四個の光検出器１０５ａ〜１０
５ｄの出力は、それぞれ電流増幅回路１１４ａ〜１１４
ｂで増幅され、次にＡ／Ｄ変換回路１１５ａ〜１１５ｄ
で２値のデジタル信号に変換される。その後マイクロコ
ンピュータで構成された位置座標演算回路１１６に入力
され、一組の位置座標（ｘ，ｙ）が計算される。位置座
標（ｘ，ｙ）の計算結果は一組の２値情報ＶxおよびＶy
として、パーソナルコンピュータ等の情報機器に対して
出力される。
使って、入射位置の座標を得るまでの処理の流れを、図
６のブロック図に示す。四個の光検出器１０５ａ〜１０
５ｄの出力は、それぞれ電流増幅回路１１４ａ〜１１４
ｂで増幅され、次にＡ／Ｄ変換回路１１５ａ〜１１５ｄ
で２値のデジタル信号に変換される。その後マイクロコ
ンピュータで構成された位置座標演算回路１１６に入力
され、一組の位置座標（ｘ，ｙ）が計算される。位置座
標（ｘ，ｙ）の計算結果は一組の２値情報ＶxおよびＶy
として、パーソナルコンピュータ等の情報機器に対して
出力される。
【００２９】次に、図７は本発明による座標入力装置に
おいて使用する導光板の第２の実施の形態を示す構成概
略図である。本実施の形態では、導光板１０２は透明な
平板部材の内部に微粉末状の散乱体１１７を均一に分散
したものであり、外観上は乳白色の板である。この導光
板１０２に入射した光は散乱体１１７により散乱され導
光板内部を拡散するように伝搬していく。この内、導光
板の表面近くで散乱された光の一部は容易に導光板の外
部に散逸するが、導光板の表面から離れた内部で散乱さ
れた光は、外部に散逸するまでに多数の散乱を繰り返す
ことになる。
おいて使用する導光板の第２の実施の形態を示す構成概
略図である。本実施の形態では、導光板１０２は透明な
平板部材の内部に微粉末状の散乱体１１７を均一に分散
したものであり、外観上は乳白色の板である。この導光
板１０２に入射した光は散乱体１１７により散乱され導
光板内部を拡散するように伝搬していく。この内、導光
板の表面近くで散乱された光の一部は容易に導光板の外
部に散逸するが、導光板の表面から離れた内部で散乱さ
れた光は、外部に散逸するまでに多数の散乱を繰り返す
ことになる。
【００３０】導光板の第２の実施形態における前記微粉
末散乱体としては、硫酸バリウムや酸化マグネシウム等
の白色粉末が最適に使用できる。これら粉末を溶融アク
リル樹脂に混合撹拌し、均一に分散させた後、型に流し
込んで板状に成形することにより導光板を形成できる。
これらの部材は大量に生産され、容易に入手できるもの
であり、安価な導光板としての利用を可能にする。
末散乱体としては、硫酸バリウムや酸化マグネシウム等
の白色粉末が最適に使用できる。これら粉末を溶融アク
リル樹脂に混合撹拌し、均一に分散させた後、型に流し
込んで板状に成形することにより導光板を形成できる。
これらの部材は大量に生産され、容易に入手できるもの
であり、安価な導光板としての利用を可能にする。
【００３１】上記実施例で述べた導光板として、市販の
厚さ２ｍｍの乳色アクリル板を用いて計測した光減衰特
性の一例を図８に示す。同図はそれぞれ横軸に光伝搬距
離、縦軸に散乱面の輝度をとって、伝搬光の減衰特性を
片対数グラフで示したものであり、輝度の対数が距離に
対してほぼ直線関係を示している。導光板における散乱
が片側だけに設けられた散乱面で行われた場合は、先に
図３に示したように減衰特性が両対数グラフで直線関係
を示したが、図８の特性は明らかに図３の特性と異なる
振る舞いである。この理由は、散乱体を分散した導光板
では、伝搬光が散乱体により導光板内部で吸収されてし
まう割合が大きいためと考えられる。
厚さ２ｍｍの乳色アクリル板を用いて計測した光減衰特
性の一例を図８に示す。同図はそれぞれ横軸に光伝搬距
離、縦軸に散乱面の輝度をとって、伝搬光の減衰特性を
片対数グラフで示したものであり、輝度の対数が距離に
対してほぼ直線関係を示している。導光板における散乱
が片側だけに設けられた散乱面で行われた場合は、先に
図３に示したように減衰特性が両対数グラフで直線関係
を示したが、図８の特性は明らかに図３の特性と異なる
振る舞いである。この理由は、散乱体を分散した導光板
では、伝搬光が散乱体により導光板内部で吸収されてし
まう割合が大きいためと考えられる。
【００３２】次に、図９は本発明による座標入力装置に
おいて使用する導光板の第３の実施の形態を示す構成概
略図である。本実施の形態では、導光板１０２は、透明
な平板部材に微粉末状の散乱体１１７を均一に分散して
なる散乱層１１８を、透明な平板部材１１９の片面に積
層して得られる。すなわち、先に図２で示した第１の実
施の形態における導光板の散乱面に替わって散乱層を設
けたものである。図９では、導光板１０２への光の入射
を平板部材１１９側から行っているが、散乱層１１８側
から行ってもよい。また、平板部材１１９と散乱層１１
８に同じ部材を用いることで両者の屈折率を同じにする
ことができる。さらに、散乱層１１８の屈折率を平板部
材１１９のそれより小さくすると、両者の境界では散乱
層１１８の内部で屈折角が大きくなるので、散乱層から
外部へ光が散逸するのを抑制する効果が得られる。
おいて使用する導光板の第３の実施の形態を示す構成概
略図である。本実施の形態では、導光板１０２は、透明
な平板部材に微粉末状の散乱体１１７を均一に分散して
なる散乱層１１８を、透明な平板部材１１９の片面に積
層して得られる。すなわち、先に図２で示した第１の実
施の形態における導光板の散乱面に替わって散乱層を設
けたものである。図９では、導光板１０２への光の入射
を平板部材１１９側から行っているが、散乱層１１８側
から行ってもよい。また、平板部材１１９と散乱層１１
８に同じ部材を用いることで両者の屈折率を同じにする
ことができる。さらに、散乱層１１８の屈折率を平板部
材１１９のそれより小さくすると、両者の境界では散乱
層１１８の内部で屈折角が大きくなるので、散乱層から
外部へ光が散逸するのを抑制する効果が得られる。
【００３３】本実施形態の導光板も、これまで述べてき
た第１および第２の実施形態における導光板と同様に安
価な部材を用いて容易に製造でき、装置の低コスト化を
実現することができる。
た第１および第２の実施形態における導光板と同様に安
価な部材を用いて容易に製造でき、装置の低コスト化を
実現することができる。
【００３４】以上説明した各実施の形態からなる座標入
力装置の全体構成の一例を図１０に示す。操作レバー１
２０は回転軸受け１２１で支えられ、回転自由になって
いる。操作レバー１２０の内部に光源１２２が設けら
れ、集光された光１２３を導光板１０２に入射する。光
の入射位置は操作レバー１２０を動かすことで移動でき
る。光の入射位置は光検出器１０５ａ、１０５ｂ、１０
５ｃ、１０５ｄからの輝度情報から算出する。装置構成
は単純であり、使用部材も安価であることから、本座標
入力装置はコストを十分低く押さえることが可能であ
る。
力装置の全体構成の一例を図１０に示す。操作レバー１
２０は回転軸受け１２１で支えられ、回転自由になって
いる。操作レバー１２０の内部に光源１２２が設けら
れ、集光された光１２３を導光板１０２に入射する。光
の入射位置は操作レバー１２０を動かすことで移動でき
る。光の入射位置は光検出器１０５ａ、１０５ｂ、１０
５ｃ、１０５ｄからの輝度情報から算出する。装置構成
は単純であり、使用部材も安価であることから、本座標
入力装置はコストを十分低く押さえることが可能であ
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したから、本
発明によれば座標入力装置において以下のような効果が
得られる。
発明によれば座標入力装置において以下のような効果が
得られる。
【００３６】光の減衰量から距離を算出する手法を用い
た高い検出精度を実現し、かつ、安価な部材を用いた簡
単な構造により装置価格の大幅な低減を実現した。
た高い検出精度を実現し、かつ、安価な部材を用いた簡
単な構造により装置価格の大幅な低減を実現した。
【００３７】即ち、導光板の片面から入射された光が導
光板の内部で伝搬距離に応じて減衰することを利用して
光の入射位置の座標を検出する構成であるから、機械的
な検出方法と異なり、高い安定性と信頼性および高い検
出速度と検出精度を達成することができる。
光板の内部で伝搬距離に応じて減衰することを利用して
光の入射位置の座標を検出する構成であるから、機械的
な検出方法と異なり、高い安定性と信頼性および高い検
出速度と検出精度を達成することができる。
【００３８】更に、光検出部は導光板の端縁ではなく導
光板の表裏いずれか一方の面で前記減衰した内部伝搬光
を検出する構成であるから、導光板の端縁で内部伝搬光
が散乱されることの影響を受けにくく、よって、この点
においても高い検出精度を達成できることになる。
光板の表裏いずれか一方の面で前記減衰した内部伝搬光
を検出する構成であるから、導光板の端縁で内部伝搬光
が散乱されることの影響を受けにくく、よって、この点
においても高い検出精度を達成できることになる。
【００３９】請求項３記載の発明においては、導光板と
して採用した透明な平板部材の片面若しくは両面を微細
な凹凸等によって散乱面とする簡易な構成で、この散乱
面で反射される内部伝搬光を散乱させることができ、導
光板を極めて安価とすることができる。
して採用した透明な平板部材の片面若しくは両面を微細
な凹凸等によって散乱面とする簡易な構成で、この散乱
面で反射される内部伝搬光を散乱させることができ、導
光板を極めて安価とすることができる。
【００４０】請求項４記載の発明においては、導光板と
して採用した透明な平板部材の内部に均一に分散した微
粉末散乱体によって内部伝搬光を散乱でき、微粉末散乱
体は単に光を散乱するだけの硫酸バリウム等の白色粉末
等で良いから安価であり、よって、この点においても安
価に本発明を実施できることになる。
して採用した透明な平板部材の内部に均一に分散した微
粉末散乱体によって内部伝搬光を散乱でき、微粉末散乱
体は単に光を散乱するだけの硫酸バリウム等の白色粉末
等で良いから安価であり、よって、この点においても安
価に本発明を実施できることになる。
【００４１】請求項５，６記載の発明においては、透明
な平板部材と散乱層とを積層した導光板を採用したか
ら、この平板部材の屈折率と散乱層の屈折率を任意に設
定することで内部伝搬光を任意の割合で減衰させること
ができ、この点において導光板が様々な減衰特性を有す
る様々な種類の座標入力装置を提供できることになる。
な平板部材と散乱層とを積層した導光板を採用したか
ら、この平板部材の屈折率と散乱層の屈折率を任意に設
定することで内部伝搬光を任意の割合で減衰させること
ができ、この点において導光板が様々な減衰特性を有す
る様々な種類の座標入力装置を提供できることになる。
【００４２】請求項７記載の発明においては、光検出部
と導光板周縁部とが十分離れているから、光検出部で検
出される内部伝搬光に導光板周縁部で反射された光が混
入せず、検出される内部伝搬光は導光板の散乱特性によ
って所定の割合で減衰されたもののみとなり、よって検
出される内部伝搬光は伝搬距離に応じた極めて精度の高
いものとなり、光の入射位置を正確に検知することがで
きる。
と導光板周縁部とが十分離れているから、光検出部で検
出される内部伝搬光に導光板周縁部で反射された光が混
入せず、検出される内部伝搬光は導光板の散乱特性によ
って所定の割合で減衰されたもののみとなり、よって検
出される内部伝搬光は伝搬距離に応じた極めて精度の高
いものとなり、光の入射位置を正確に検知することがで
きる。
【００４３】請求項８記載の発明においては、三個以上
の光検出器で測定される減衰された内部伝搬光の入射位
置は二次元上で必ず一点となるから、入射位置をより一
層確実に検出できることになる。
の光検出器で測定される減衰された内部伝搬光の入射位
置は二次元上で必ず一点となるから、入射位置をより一
層確実に検出できることになる。
【００４４】請求項９記載の発明においては、光源部を
移動してスポット光が導光板に入射される位置を変化さ
せ、この入射位置を光検出器で検出することにより、マ
ウスやジョイステック等のポインティングデバイスとし
て使用できるものとなる。
移動してスポット光が導光板に入射される位置を変化さ
せ、この入射位置を光検出器で検出することにより、マ
ウスやジョイステック等のポインティングデバイスとし
て使用できるものとなる。
【図１】本発明による座標入力装置について、第１の実
施の形態を示す構成概略図である。
施の形態を示す構成概略図である。
【図２】導光板の一実施例および導光板内光伝搬の原理
を説明するための概略図である。
を説明するための概略図である。
【図３】つや消しガラスを導光板として用いたときの光
減衰特性の一例である。
減衰特性の一例である。
【図４】光検出器の配置の一実施例を示す構成概略図で
ある。
ある。
【図５】導光板の一実施例および導光板内の光伝搬の原
理を説明するための概略図である。
理を説明するための概略図である。
【図６】座標位置を算出するための回路の一実施例を示
す構成概略図である。
す構成概略図である。
【図７】導光板の一実施例を説明するための概略図であ
る。
る。
【図８】乳色アクリル板を導光板として用いたときの光
減衰特性の一例である。
減衰特性の一例である。
【図９】導光板の一実施例および導光板内の光伝搬の原
理を説明するための概略図である。
理を説明するための概略図である。
【図１０】座標入力装置の全体構成の一例を示す概略図
である。
である。
１０１ スポット光（入射光） １０２ 導光板 １０４ 光入射面 １０５ 光検出器 １０６ 片面 １１２ 周縁部 １１３ａ 散乱面 １１３ｂ 散乱面 １１６ 検出回路部（位置座標演算回路） １１７ 微粉末散乱体 １１８ 散乱層 １１９ 平板部材 １２２ 光源部 １２３ 光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 3/033 ３３０ Ｇ０６Ｆ 3/033 ３３０Ａ Ｈ０１Ｌ 31/16 Ｈ０１Ｌ 31/16 Ｂ
Claims (9)
- 【請求項１】 外部から入射した光を内部に散乱し内部
伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板と、前記導
光板の片面にスポット光を入射するために集光光学手
段、発光手段及び電源手段を具備する光源部と、前記導
光板の表裏いずれか一方の面に向かって近接して配置さ
れた複数の光検出器と、前記光検出器の出力信号を受け
て前記導光板における前記スポット光の位置座標に関わ
る信号を出力する検出回路部から構成されることを特徴
とする座標入力装置。 - 【請求項２】 外部から入射した光を内部に散乱し内部
伝搬光を発生させる光学機構を有する導光板と、前記導
光板の片面にスポット光を入射する光源部と、前記導光
板の表裏いずれか一方の面に向かって近接して配置され
た複数の光検出器と、前記光検出器の出力信号を受けて
前記導光板における前記スポット光の位置座標に関わる
信号を出力する検出回路部から構成され、前記光学機構
は前記内部伝搬光を伝搬距離に応じて減衰するように構
成されていることを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項３】 請求項１，２のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記導光板が透明な平板部材で構
成され、かつ前記平板部材の片面若しくは両面が散乱面
であることを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項４】 請求項１，２のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記導光板が透明な平板部材の内
部に微粉末散乱体を均一に分散してなることを特徴とす
る座標入力装置。 - 【請求項５】 請求項１，２のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記導光板が片面若しくは両面に
散乱層を積層した透明な平板部材で構成され、かつ前記
散乱層が透明な層の内部に微粉末散乱体を均一に分散し
てなることを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の座標入力装置において、
前記散乱層の屈折率が前記平板部材の屈折率と比較して
同一か若しくは小さいことを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記光検出器と前記導光板の周縁
部との距離が前記導光板の厚みの１０倍以上であること
を特徴とする座標入力装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記光検出器を三個以上設けたこ
とを特徴とする座標入力装置。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載の座
標入力装置において、前記光源部からのスポット光が前
記導光板の光入射面における所定領域内の任意の点に入
射できるように前記光源部が移動可能なことを特徴とす
る座標入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001003942A JP2002207564A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001003942A JP2002207564A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 座標入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002207564A true JP2002207564A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18872203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001003942A Pending JP2002207564A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 座標入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002207564A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005274577A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Mitsutoyo Corp | 位置測定装置 |
| WO2007072261A2 (en) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Remote interaction system based on light guiding layer with improved detector signal |
| JP2007531146A (ja) * | 2004-04-01 | 2007-11-01 | パワー２ビー，インコーポレイティド | 制御装置 |
| JP2009545056A (ja) * | 2006-08-10 | 2009-12-17 | エルジー ケム． エルティーディ． | 非接触式座標入力システム用導光板、これを含むシステム及びこれを用いた非接触式座標入力方法 |
| JP2011528143A (ja) * | 2008-07-15 | 2011-11-10 | イシキリ インターフェイス テクノロジーズ ゲーエムベーハー | データ処理装置用制御パネル |
| JP2014026328A (ja) * | 2012-07-24 | 2014-02-06 | Sharp Corp | 発光部を有する操作部材、およびそれを備えた座標入力システム |
-
2001
- 2001-01-11 JP JP2001003942A patent/JP2002207564A/ja active Pending
Cited By (11)
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| WO2007072261A3 (en) * | 2005-12-21 | 2007-10-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | Remote interaction system based on light guiding layer with improved detector signal |
| JP2009545056A (ja) * | 2006-08-10 | 2009-12-17 | エルジー ケム． エルティーディ． | 非接触式座標入力システム用導光板、これを含むシステム及びこれを用いた非接触式座標入力方法 |
| JP2012138105A (ja) * | 2006-08-10 | 2012-07-19 | Lg Chem Ltd | 非接触式座標入力システム用導光板、これを含むシステム及びこれを用いた非接触式座標入力方法 |
| US8754852B2 (en) | 2006-08-10 | 2014-06-17 | Lg Chem, Ltd. | Light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same |
| JP2011528143A (ja) * | 2008-07-15 | 2011-11-10 | イシキリ インターフェイス テクノロジーズ ゲーエムベーハー | データ処理装置用制御パネル |
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