JP2003122494A - 座標入力／検出装置及び座標入力／検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標入力／検出領域の相異なる２点を略同時
に指示した場合でも、この２点の位置座標を検出するこ
とができる座標入力／検出装置及び座標入力／検出方法
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも２つの光源８３と、再帰性反
射部材４と、少なくとも２つの受光素子５０と、座標入
力／検出領域３に接近又は接触している複数の指示部材
の２次元位置座標を受光素子５０における光強度分布に
基づいて算出する演算処理部ＰＣとを有し、演算処理部
ＰＣは、光源８３からの光が指示部材で遮光されること
により受光素子５０における光強度分布の光強度が最小
となる位置Ｄｎと、光源８３からの光が指示部材で遮光
されることにより受光素子５０における光強度分布の光
強度が所定値よりも小さい遮光領域幅Ｄｐとに基づいて
複数の指示部材の２次元位置座標を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報の入力又は選
択をするために、ペンや指等の指示部材により指示され
た位置座標を光学的に検出する座標入力／検出装置及び
座標入力／検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホワイトボード等の書き込み面に
筆記用具を用いて書き込んだ手書きの情報を、専用のス
キャナで読み取り、専用のプリンタで記録紙に出力する
ことができる電子黒板装置が知られている。また、近
年、電子黒板の書き込み面に手書きで書き込んだ情報を
リアルタイムでコンピュータ等の情報処理装置に入力で
きる電子黒板システムもある。

【０００３】このような電子黒板システムの代表的な構
成例の一つとして、画像を表示するための表示装置と、
表示装置の前面に座標入力面、いわゆるタッチパネル面
を設けた座標入力／検出装置と、座標入力／検出装置か
らの入力に基づいて表示装置の表示制御を行う制御装置
とを有し、表示装置及び座標入力／検出装置を用いて電
子黒板部の表示面及び書き込み面を構成した電子黒板シ
ステムが提供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタッチパネル面を有する座標入力／検出装置では、
タッチパネル上の相異なる位置の２点が略同時にタッチ
された場合は誤動作をしてしまい正確な位置検出が困難
であるという問題がある。また、かかる誤動作を防止す
るために、後からタッチされた位置の検出は行わないと
いう処理を採用する場合もある。この場合、略同時にタ
ッチされた２点の位置座標を検出することは不可能であ
る。

【０００５】本発明は、上述の問題点を解決するために
成されたものであり、座標入力／検出領域の相異なる２
点を略同時に指示した場合でも、この２点の位置座標を
検出することができる座標入力／検出装置及び座標入力
／検出方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、目的
を達成するために請求項１に記載の発明にかかる座標入
力／検出装置は、複数の指示部材を接近又は接触させる
座標入力／検出領域に平行な面に沿って光を供給する少
なくとも２つの光源部と、前記光源部から射出された光
を、入射する方向と略同一の方向へ反射する再帰性反射
部材と、前記再帰性反射部材で反射した前記光源部から
の光を受光する少なくとも２つの受光部と、前記座標入
力／検出領域に接近又は接触している複数の前記指示部
材の２次元位置座標を前記受光部における光強度分布に
基づいて算出する座標位置算出部とを有し、前記座標位
置算出部は、前記光源部からの光が前記指示部材で遮光
されることにより前記受光部における前記光強度分布の
光強度が最小となる位置と、前記光源部からの光が前記
指示部材で遮光されることにより前記受光部における前
記光強度分布の光強度が所定値よりも小さい遮光領域幅
と、に基づいて複数の前記指示部材の２次元位置座標を
算出することを特徴とする。

【０００７】この請求項１に記載の発明によれば、受光
部の光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づい
て、複数の指示位置を光学的に検出できる。

【０００８】請求項２に記載の発明にかかる座標入力／
検出装置は、前記光源部は、第１の光源部と第２の光源
部とを有し、前記座標入力／検出領域は、前記第１の光
源部を含む第１の座標入力／検出領域と、前記第２の光
源部を含む第２の座標入力／検出領域とからなり、前記
座標位置算出部は、前記第１の座標入力／検出領域に接
近又は接触している前記指示部材の第１の位置座標と、
前記第２の座標入力／検出領域に接近又は接触している
前記指示部材の第２の位置座標とを略同時に算出するこ
とを特徴とする。

【０００９】この請求項２に記載の発明によれば、例え
ば、２人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した境
界線で仕切られる第１の座標入力／検出領域と第２の座
標入力／検出領域とに触れた場合でも、正確に２つの指
示位置の座標を検出することができる。

【００１０】請求項３に記載の発明にかかる座標入力／
検出装置は、前記受光部は、第１の受光部と第２の受光
部とを有し、前記座標位置算出部は、前記第１の座標入
力／検出領域と前記第２の座標入力／検出領域との境界
線上の第１位置に前記指示部材が接近又は接触したとき
の、前記第１の受光部における第１位置第１遮光領域幅
と、前記第１の光源部からの前記第１位置を通るプロー
ブ光と、所定基準直線とのなす角度と、前記第２の受光
部における第１位置第２遮光領域幅と、前記第２の光源
部からの前記第１位置を通るプローブ光と、前記所定基
準直線とのなす角度とを記憶し、さらに、前記座標位置
算出部は、前記境界線上の前記第１位置とは異なる第２
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
１の受光部における第２位置第１遮光領域幅と、前記第
１の光源部からの前記第２位置を通るプローブ光と、前
記所定基準直線とのなす角度と、前記第２の受光部にお
ける第２位置第２遮光領域幅と、前記第２の光源部から
の前記第２位置を通るプローブ光と、前記所定基準直線
とのなす角度とを記憶することを特徴とする。

【００１１】この請求項３に記載の発明によれば、境界
線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光との
関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。

【００１２】請求項４に記載の発明にかかる座標入力／
検出方法は、少なくとも２つの光源部により複数の指示
部材を接近又は接触させる座標入力／検出領域に平行な
面に沿って光を供給する光供給工程と、再帰性反射部材
により前記光源部から射出された光を前記再帰性反射部
材へ入射する方向と略同一の方向へ反射する再帰性反射
工程と、前記再帰性反射工程で反射した前記光源部から
の光を少なくとも２つの受光部で受光する受光工程と、
前記座標入力／検出領域に接近又は接触している複数の
前記指示部材の２次元位置座標を前記受光部における光
強度分布に基づいて算出する座標位置算出工程とを含
み、前記座標位置算出工程は、さらに、前記光源部から
の光が前記指示部材で遮光されることにより前記受光部
における前記光強度分布の光強度が最小となる位置と、
前記光源部からの光が前記指示部材で遮光されることに
より前記受光部における前記光強度分布の光強度が所定
値よりも小さい遮光領域幅と、に基づいて複数の前記指
示部材の２次元位置座標を算出する工程を含むことを特
徴とする。

【００１３】請求項４に記載の発明によれば、受光部の
光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づいて、
複数の指示位置を光学的に検出できる。

【００１４】請求項５に記載の発明にかかる座標入力／
検出方法は、前記光源部は、第１の光源部と第２の光源
部とを有し、前記受光部は、第１の受光部と第２の受光
部とを有し、前記座標位置算出工程は、前記第１の光源
部を含む第１の座標入力／検出領域と、前記第２の光源
部を含む第２の座標入力／検出領域との境界線上の第１
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
１の受光部における第１位置第１遮光領域幅を検出する
工程と、前記第１の光源部からの前記第１位置を通るプ
ローブ光と、所定基準直線とのなす角度とを検出する工
程と、前記第２の受光部における第１位置第２遮光領域
幅を検出する工程と、前記第２の光源部からの前記第１
位置を通るプローブ光と、前記所定基準直線とのなす角
度とを検出する工程とを含み、さらに、前記座標位置算
出工程は、前記境界線上の前記第１位置とは異なる第２
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
１の受光部における第２位置第１遮光領域幅を検出する
工程と、前記第１の光源部からの前記第２位置を通るプ
ローブ光と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出す
る工程と、前記第２の受光部における第２位置第２遮光
領域幅を検出する工程と、前記第２の光源部からの前記
第２位置を通るプローブ光と、所定基準直線とのなす角
度を検出する工程とを含むことを特徴とする。

【００１５】この請求項５に記載の発明によれば、境界
線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光との
関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。

【００１６】請求項６に記載の発明にかかる座標入力／
検出方法は、前記複数の指示部材が、それぞれ前記第１
の座標入力／検出領域の第１指示位置と、前記第２の座
標入力／検出領域の第２指示位置とに接近又は接触した
場合において、前記第１の受光部における第１指示位置
第１遮光領域幅をＷＡＬ、前記第１の光源部から射出さ
れ前記第１指示位置を通るプローブ光と、所定基準直線
とのなす角度をθＬ２、前記第２の受光部における第１
指示位置第２遮光領域幅をＷＡＲ、前記第２の光源部か
ら射出され前記第１指示位置を通るプローブ光と、前記
所定基準直線とのなす角度をθＲ１、前記第１の受光部
における第２指示位置第１遮光領域幅をＷＢＬ、前記第
１の光源部から射出され前記第２指示位置を通るプロー
ブ光と、所定基準直線とのなす角度をθＬ１、前記第２
の受光部における第２指示位置第２遮光領域幅をＷＢ
Ｒ、前記第２の光源部から射出され前記第２指示位置を
通るプローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθＲ２
とそれぞれし、前記角度θＬ１のプローブ光と、前記第
１の座標入力／検出領域と前記第２の座標入力／検出領
域との境界線との交点位置に対する前記第１の受光部の
遮光領域幅をＷｘθＬ１、前記角度θＬ２のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第１の受光部の
遮光領域幅をＷｘθＬ２、前記角度θＲ１のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第２の受光部の
遮光領域幅をＷｘθＲ１、前記角度θＲ２のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第２の受光部の
遮光領域幅をＷｘθＲ２、とそれぞれしたとき、前記遮
光領域幅ＷＡＬと前記遮光領域幅ＷｘθＬ２とを比較し
て、ＷＡＬ＞ＷｘθＬ２のときは、前記第１指示位置は
前記第１の座標入力／検出領域に存在し、ＷＡＬ＜Ｗｘ
θＬ２のときは、前記第１指示位置は前記第２の座標入
力／検出領域に存在すると判断する工程と、前記遮光領
域幅ＷＢＬと前記遮光領域幅ＷｘθＬ１とを比較して、
ＷＢＬ＞ＷｘθＬ１のときは、前記第２指示位置は前記
第１の座標入力／検出領域に存在すると判断し、ＷＢＬ
＜ＷｘθＬ１のときは、前記第２指示位置は前記第２の
座標入力／検出領域に存在すると判断する工程と、前記
遮光領域幅ＷＡＲと前記遮光領域幅ＷｘθＲ１とを比較
して、ＷＡＲ＞ＷｘθＲ１のときは、前記第１指示位置
は前記第２の座標入力／検出領域に存在し、ＷＡＲ＜Ｗ
ｘθＲ１のときは、前記第１指示位置は、前記第１の座
標入力／検出領域に存在すると判断する工程と、前記遮
光領域幅ＷＢＲと前記遮光領域幅ＷｘθＲ２とを比較し
て、ＷＢＲ＞ＷｘθＲ２のときは、前記第２指示位置
は、前記第２の座標入力／検出領域に存在し、ＷＢＲ＜
ＷｘθＲ２のときは、前記第２指示位置は、前記第１の
座標入力／検出領域に存在すると判断する工程と、前記
第１指示位置の座標を（Ｘ１，Ｙ１）、前記第２指示位
置の座標を（Ｘ２，Ｙ２）とそれぞれしたとき、次式に
より、前記各座標を算出する工程とを含むことを特徴と
する。 Ｘ１＝ＷｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋ｔａｎθＲ
１）, Ｙ１＝ＷｔａｎθＬ２ｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋
ｔａｎθＲ１）, Ｘ２＝ＷｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ１＋ｔａｎθＲ
２）, Ｙ２＝ＷｔａｎθＬ１・ｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ２
＋ｔａｎθＲ２）.

【００１７】この請求項６に記載の発明によれば、例え
ば、２人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した境
界線で仕切られる第１の座標入力／検出領域と第２の座
標入力／検出領域とに触れた場合でも、正確に２つの指
示位置の座標を検出することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形
態にかかる座標入力／検出装置を備える電子黒板システ
ムの基本的な構成を説明する図である。座標入力／検出
装置は、矩形状の座標入力／検出領域３を有する。座標
入力／検出領域３は、例えば電子的に画像を表示するデ
ィスプレイ表面、又はマーカー等のペンで書き込むホワ
イトボード等で構成されている。

【００１９】ここで、光学的に不透明な材質からなるユ
ーザの手指、ペン、又は指示棒等の指示部材で、座標入
力／検出領域３の位置２を触った場合を考える。本実施
の形態にかかる座標入力／検出装置は、指示部材による
座標入力／検出領域３における位置２の２次元位置座標
を光学的に検出すること、特に２人のユーザが略同時に
相異なる２ヶ所の位置を指示した場合に、この２ヶ所の
位置を光学的に検出することを特徴としている。

【００２０】まず、座標入力／検出領域３の１ヶ所の位
置座標を検出する原理について説明する。矩形状の座標
入力／検出領域３の２ヶ所の隅に受発光部１が設けられ
ている。受発光部１は、それぞれ点光源８１を有する。
点光源８１は、座標入力／検出領域３に対して平行な面
に沿って進行する扇形板状の光を射出する。この扇形板
状の光束を形成する構成は後述する。

【００２１】ここで、扇形板状の光束のうち、便宜的に
ビーム状のプローブ光Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｍを考える。座
標入力／検出領域３の周辺部分には、再帰性反射部材４
が設けられている。再帰性反射部材４は、再帰反射面に
入射した光を、入射角度にかかわりなく入射方向と同じ
方向に反射する特性を有する。

【００２２】再帰性反射部材４は、その再帰反射面が座
標入力／検出領域３の中央部分に向くように構成されて
いる。従って、例えば受発光部１から照射された扇形板
状の光束のうちの一つのプローブ光１２は、再帰性反射
部材４によって入射方向と同一方向に反射される。この
結果、再帰反射光１１は、往路と同じ光路を経由して受
発光部１に向かって戻るように進行する。

【００２３】受発光部１は、後述する受光部を有する。
この受光部からの信号に基づいて、プローブ光Ｌ１〜Ｌ
ｍのそれぞれに対して、その再帰反射光が受光部に再帰
したか否かを判断できる。

【００２４】次に、ユーザが手で座標入力／検出領域３
の１ヶ所の位置２に接触した場合を考える。この場合、
受発光部１からのプローブ光１０は、接触位置２におい
て手により遮光される。このため、プローブ光１０は、
再帰性反射部材４に到達しない。従って、プローブ光１
０の再帰反射光は発生しない。不図示の受光部は、プロ
ーブ光１０に対応する再帰反射光が受光されないことを
検出する。これにより、プローブ光１０の延長線Ｌ上の
何れかの位置に手（指示物体）が挿入されたことを検出
できる。

【００２５】同様に、図１の右上方隅に設置された受発
光部１からも扇形板状のプローブ光が照射される。受発
光部１内の不図示の受光部は、プローブ光１３に対応す
る再帰反射光が受光されないことを検出する。これによ
って、プローブ光１３の延長線Ｒ上の何れかの位置に手
（指示物体）が挿入されたことを検出できる。そして、
演算処理部ＰＣは、直線Ｌと直線Ｒとを求め、これらの
交点座標を演算により算出することにより、手（指示物
体）が挿入された位置（位置座標）２を得ることができ
る。

【００２６】次に、受発光部１の構成と、プローブ光Ｌ
１〜Ｌｍのうち何れのプローブ光が遮光されたかを検出
する機構とについて説明する。図２は、受発光部１の構
成の概略を示す図である。図２に示す構成は、図１の座
標入力／検出装置に設けられている受発光部１を、座標
入力／検出領域３に垂直な方向から見た図である。簡単
のため、座標入力／検出領域３に平行な２次元平面を用
いて説明を行う。

【００２７】受発光部１は、点光源８１と、集光レンズ
５１と、受光素子５０とから構成される。点光源８１
は、受光素子５０と反対側の方向に扇形に光を射出す
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。矢印５３の方向に進行したビームは、再帰性反射部
材５５で反射される。反射されたビームは矢印５４の方
向に沿って進行し、集光レンズ５１を透過する。集光レ
ンズ５１を透過した反射光は、受光素子５０上の位置５
７に到達する。

【００２８】また、矢印５８の方向に沿って進行したビ
ームは、再帰性反射部材５５によって反射される。反射
されたビームは、矢印５９の方向に沿って進行し、集光
レンズ５１を透過する。集光レンズ５１を透過した反射
光は、受光素子５０上の位置５６に到達する。

【００２９】このように、点光源８１から発し、再帰性
反射部材５５で反射されたビームは、入射時と同じ経路
を戻る。そして、集光レンズ５１の作用によって受光素
子５０上のそれぞれ異なる位置に到達する。この時、座
標入力／検出領域３の特定の位置に指示部材が挿入され
ると、所定のビームが遮断される。従って、そのビーム
に対応する受光素子５０上の位置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。

【００３０】図３に基づいて、さらに詳しく説明する。
図３において、受光素子５０は、集光レンズ５１の焦点
面に設置されている。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５５によって反射され
同じ経路を戻る。そして、点光源８１の位置に再び集光
する。ここで、集光レンズ５１の中心位置と、点光源８
１の位置とが一致するように構成されている。再帰性反
射部材５５によって反射して戻った再帰反射光は、集光
レンズ５１の中心を透過する。従って、再帰反射光は、
集光レンズ５１から受光素子５０側へレンズ入射時と対
称の光路で射出して進行する。

【００３１】このときの受光素子５０上の光強度分布を
考える。位置８０に指示部材が挿入されていなければ、
受光素子５０上の光強度分布は略一定である。これに対
して、図３に示すように位置８０に光を遮る指示部材が
挿入されている場合、位置８０を通過するビームは遮ら
れる。従って、受光素子５０上では位置Ｄｎに、光強度
が弱い領域（暗点）が生じる。暗点の位置Ｄｎは、遮ら
れたビームの出射／入射角θｎと対応している。このた
め、暗点の位置Ｄｎを検出することにより出射／入射角
θｎを知ることができる。

【００３２】すなわち、θｎは位置Ｄｎの関数として θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ） ・・・（１） と表される。ここで、図１の左上方の受発光部１におけ
るθｎ（図３）をθｎＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換えるこ
とにする。

【００３３】さらに、図４において、受発光部１と座標
入力／検出領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｇ
により、位置８０と座標入力／検出領域３とのなす角θ
Ｌは、式（１）で求められるＤｎＬの関数として、 θＬ＝ｇ（θｎＬ） ただし、θｎＬ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ） ・・・（２） と表すことができる。なお、以下、「角度」は２つの受
発光部１を結ぶ直線を所定基準直線として、該直線とな
す角度をいう。

【００３４】同様に、図１の右上方の受発光部１につい
ても、上記式の記号Ｌを記号Ｒに置き換えて、右側の受
発光部１と座標入力／検出領域３との幾何学的な相対位
置関係の変換ｈにより、 θＲ＝ｈ（θｎＲ） ただし、θｎＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ） ・・・（３） と表すことができる。

【００３５】ここで、座標入力／検出領域３上の、受発
光部１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／検出領域３上の
指示部材で指示した位置８０の座標 (ｘ, ｙ)は、 ｘ＝ｗ・ｔａｎθＲ（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ・・・（４） ｙ＝ｗ・ｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） ・・・（５） で表される。

【００３６】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、左右の受発光部
１の受光素子５０上の暗点の位置ＤｎＬ、ＤｎＲを検出
し、受発光部１の幾何学的配置を考慮することにより、
指示部材で示された位置８０の座標を検出することがで
きる。

【００３７】次に、座標入力／検出領域３、例えばディ
スプレイの表面などに上述の光学系を設置する構成を説
明する。図５は、図１、図２で述べた左右の受発光部１
のうち一方を、座標入力／検出領域３の表面へ設置した
場合の構成を示す図である。

【００３８】図５では、座標入力／検出領域（ディスプ
レイ面）３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、説明のため視点を変えて表示したものであ
る。まず、受発光部１のうち発光部について説明する。
光源８３としては、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。

【００３９】光源８３から座標入力／検出領域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。このコリメート光はハーフ
ミラー８７で折り返された後、座標入力／検出領域３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を透過した光は、シリンドリカル
レンズ８４の曲率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ｘ方
向から見たものである。

【００４０】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。スリット位置に線状の二次
光源（即ち、一方向から見ると点光源）８１が形成され
る。

【００４１】二次光源（一方向から見ると点光源）８１
から発した光は、ハーフミラー８７で折り返され、座標
入力／検出領域３に対して垂直方向には広がらず平行光
であり、かつ座標入力／検出領域３に対して平行方向に
は二次光源（一方向から見ると点光源）８１を中心に扇
形状に広がりながら、座標入力／検出領域３に沿って進
行する。進行した光は、座標入力／検出領域３周辺端に
設置してある再帰性反射部材５５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、座標入力／検出領域３に平
行に進み、シリンドリカルレンズ（集光レンズ）５１を
透過して受光素子５０に入射する。

【００４２】ここで、二次光源（一方向から見ると点光
源）８１とシリンドリカルレンズ（集光レンズ）５１と
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（一方向から見ると点
光源）８１は図３の点光源８１に対応し、シリンドリカ
ルレンズ（集光レンズ）５１は図３の集光レンズ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とを視点を変えてｚ軸方向から見
たものであり、図３の集光レンズ５１、受光素子５０に
対応する。

【００４３】次に、上述の座標入力装置において相異な
る２点を検知する原理を説明する。まず、図３におい
て、指示部材で位置８０を遮光されたために、受光素子
５０で光強度が所定値よりも小さい部分の幅をディップ
幅Ｄｐと定義する。図６に示す座標入力／検出領域３に
おいて、位置Ｌ１、Ｌ２に対応するディップ幅ＷＬ１、
ＷＬ２は、光源からの距離がＬ１＜Ｌ２のため、ＷＬ１
＞ＷＬ２となる。右側の光源からの場合も同様なことが
成り立つ。

【００４４】ここで、任意の境界線上のディップ幅とｔ
ａｎθとの関係を導くために、キャリブレーションを行
う。図７において、任意に設定した境界線Ｘ上の２点Ｘ
Ａ、ＸＢをタッチすることにより、位置ＸＡでのディッ
プ幅ＷＸＡ、位置ＸＢでのディップ幅ＷＸＢ、角度ｔａ
ｎθＬＸＡ、ｔａｎθＬＸＢ、ｔａｎθＲＸＡ、ｔａｎ
θＲＸＢをそれぞれ検出する。これらの値の検出によ
り、任意の境界線上でのｔａｎθと、ディップ幅の関係
が算出される。

【００４５】図８で、任意の境界線Ｘよりも左側の第１
の座標入力／検出領域のＡ点（Ｘ１，Ｙ１）と、右側の
第２の座標入力／検出領域のＢ点（Ｘ２，Ｙ２）との同
時検出を行う手順を以下に述べる。 Ａ点のＬ側の光源で検出する角度はθＬ２、ディップ幅
はＷＡＬ； Ｂ点のＬ側の光源で検出する角度はθＬ１、ディップ幅
はＷＢＬ； Ａ点のＲ側の光源で検出する角度はθＲ１、ディップ幅
はＷＡＲ； Ｂ点のＲ側の光源で検出する角度はθＲ２、ディップ幅
はＷＢＲ： とする。

【００４６】また、 角度θＬ１のプローブ光と境界線Ｘとの交点でのディッ
プ幅をＷｘθＬ１； 角度θＬ２のプローブ光と境界線Ｘとの交点でのディッ
プ幅をＷｘθＬ２； 角度θＲ１のプローブ光と境界線Ｘとの交点でのディッ
プ幅をＷｘθＲ１； 角度θＲ２のプローブ光と境界線Ｘとの交点でのディッ
プ幅をＷｘθＲ２：とする。

【００４７】次に、ＷＡＬとＷｘθＬ２とを比較して、 ＷＡＬ＞ＷｘθＬ２のときはＡ点は境界線Ｘの左側 （１１） ＷＡＬ＜ＷｘθＬ２のときはＡ点は境界線Ｘの右側 （１２） に位置すると判断する。

【００４８】同様に、ＷＢＬとＷｘθＬ１とを比較し
て、 ＷＢＬ＞ＷｘθＬ１のときはＢ点は境界線Ｘの左側 （１３） ＷＢＬ＜ＷｘθＬ１のときはＢ点は境界線Ｘの右側 （１４） に位置すると判断する。

【００４９】同様に、ＷＡＲとＷｘθＲ１とを比較し
て、 ＷＡＲ＞ＷｘθＲ１のときはＡ点は境界線の右側 （１５） ＷＡＲ＜ＷｘθＲ１のときはＡ点は境界線の左側 （１６） に位置すると判断する。

【００５０】同様に、ＷＢＲとＷｘθＲ２とを比較し
て、 ＷＢＲ＞ＷｘθＲ２のときはＢ点は境界線の右側 （１７） ＷＢＲ＜ＷｘθＲ２のときはＢ点は境界線の左側 （１８） に位置すると判断する。

【００５１】Ａ点、Ｂ点は境界線Ｘの左右それぞれのい
ずれか片方に位置するように制約を加えている。このた
め、Ｌ側の光源での検出ついては、（１１）の条件と
（１４）の条件とが同時に成り立ち、（１２）の条件と
（１３）の条件が同時に成り立つ。

【００５２】また、Ｒ側の光源での検出については、
（１５）の条件と（１８）の条件とが同時に成り立ち、
（１６）の条件と（１７）の条件とが同時に成り立つ。
上記の条件が同時に成り立たない場合は、境界線Ｘの片
側にＡ点とＢ点とが同時に検出された場合、又は２点同
時にタッチしていない場合とみなす。

【００５３】Ａ点（Ｘ１，Ｙ１）、Ｂ点（Ｘ２，Ｙ２）
の座標は、上記条件が成り立つ場合、 Ｘ１＝ＷｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋ｔａｎθＲ１）， Ｙ１＝ＷｔａｎθＬ２・ｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋ｔａｎθＲ１）， Ｘ２＝ＷｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ１＋ｔａｎθＲ２）， Ｙ２＝ＷｔａｎθＬ１・ｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ２＋ｔａｎθＲ２）， となる。

【００５４】以上の手順により、２人のユーザが略同時
に相異なる２点を指示した場合でも、その２点Ａ、Ｂの
位置座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を正確に算出
できる。なお、上記実施の形態では、座標入力／検出装
置を備える電子黒板システムを例に説明したが、本発明
はこれに限られるものではなく種々のタッチパネル付デ
ィスプレイ装置（マルチメディアボード）等に適用でき
ることは言うまでもない。また、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々の変形例を構成することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、受光部の光強度が最小となる位置と、遮
光領域幅とに基づいて、複数のユーザが略同時に示した
指示位置を光学的に検出できる。

【００５６】また、請求項２に記載の発明によれば、例
えば、２人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した
境界線で仕切られる第１の座標入力／検出領域と第２の
座標入力／検出領域とに触れた場合でも、正確に２つの
指示位置の座標を検出することができる。

【００５７】また、請求項３に記載の発明によれば、境
界線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光と
の関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。

【００５８】また、請求項４に記載の発明によれば、受
光部の光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づ
いて、複数のユーザが略同時に示した指示位置を光学的
に検出できる。

【００５９】また、請求項５に記載の発明によれば、境
界線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光と
の関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。

【００６０】また、請求項６に記載の発明によれば、例
えば、２人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した
境界線で仕切られる第１の座標入力／検出領域と第２の
座標入力／検出領域とに触れた場合でも、正確に２つの
指示位置の座標を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る座標入力／検出装置
を備える電子黒板システムの概略構成を示す図である。

【図２】上記実施の形態における受発光部の構成を示す
図である。

【図３】上記実施の形態における位置検出の構成を示す
図である。

【図４】上記実施の形態における位置検出の構成を示す
図である。

【図５】上記実施の形態における位置検出の詳細な構成
を示す図である。

【図６】上記実施の形態における座標入力／検出領域内
の２点の位置の関係を示す図である。

【図７】上記実施の形態における座標入力／検出領域内
の２点の位置座標を算出する概要を説明する図である。

【図８】上記実施の形態における座標入力／検出領域内
の２点の位置座標を算出する詳細を説明する図である。

【符号の説明】

１ 受発光部 ２ 指示部材の位置 ３ 座標入力／検出領域 ４，５５ 再帰性反射部材 Ｌ１〜Ｌｍ，１０，１２，１３ プローブ光 １１ 再帰反射光 ５０ 受光素子 ８０ 位置 ８１ 点光源（線状の二次光源） ８２ スリット ８３ 光源 ８４，８５，８６ シリンドリカルレンズ ８７ ハーフミラー ５１ 集光レンズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の指示部材を接近又は接触させる座
   標入力/検出領域に平行な面に沿って光を供給する少な
   くとも２つの光源部と、 前記光源部から射出された光を、入射する方向と略同一
   の方向へ反射する再帰性反射部材と、 前記再帰性反射部材で反射した前記光源部からの光を受
   光する少なくとも２つの受光部と、 前記座標入力/検出領域に接近又は接触している複数の
   前記指示部材の２次元位置座標を前記受光部における光
   強度分布に基づいて算出する座標位置算出部とを有し、 前記座標位置算出部は、前記光源部からの光が前記指示
   部材で遮光されることにより前記受光部における前記光
   強度分布の光強度が最小となる位置と、前記光源部から
   の光が前記指示部材で遮光されることにより前記受光部
   における前記光強度分布の光強度が所定値よりも小さい
   遮光領域幅と、に基づいて複数の前記指示部材の２次元
   位置座標を算出することを特徴とする座標入力／検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記光源部は、第１の光源部と第２の光
   源部とを有し、 前記座標入力／検出領域は、前記第１の光源部を含む第
   １の座標入力／検出領域と、前記第２の光源部を含む第
   ２の座標入力／検出領域とからなり、 前記座標位置算出部は、前記第１の座標入力／検出領域
   に接近又は接触している前記指示部材の第１の位置座標
   と、前記第２の座標入力／検出領域に接近又は接触して
   いる前記指示部材の第２の位置座標とを略同時に算出す
   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。
3. 【請求項３】 前記受光部は、第１の受光部と第２の受
   光部とを有し、 前記座標位置算出部は、前記第１の座標入力／検出領域
   と前記第２の座標入力／検出領域との境界線上の第１位
   置に前記指示部材が接近又は接触したときの、 前記第１の受光部における第１位置第１遮光領域幅と、 前記第１の光源部からの前記第１位置を通るプローブ光
   と、所定基準直線とのなす角度と、 前記第２の受光部における第１位置第２遮光領域幅と、 前記第２の光源部からの前記第１位置を通るプローブ光
   と、前記所定基準直線とのなす角度とを記憶し、 さらに、前記座標位置算出部は、前記境界線上の前記第
   １位置とは異なる第２位置に前記指示部材が接近又は接
   触したときの、 前記第１の受光部における第２位置第１遮光領域幅と、 前記第１の光源部からの前記第２位置を通るプローブ光
   と、前記所定基準直線とのなす角度と、 前記第２の受光部における第２位置第２遮光領域幅と、 前記第２の光源部からの前記第２位置を通るプローブ光
   と、前記所定基準直線とのなす角度とを記憶することを
   特徴とする請求項２に記載の座標入力／検出装置。
4. 【請求項４】 少なくとも２つの光源部により複数の指
   示部材を接近又は接触させる座標入力／検出領域に平行
   な面に沿って光を供給する光供給工程と、 再帰性反射部材により前記光源部から射出された光を前
   記再帰性反射部材へ入射する方向と略同一の方向へ反射
   する再帰性反射工程と、 前記再帰性反射工程で反射した前記光源部からの光を少
   なくとも２つの受光部で受光する受光工程と、 前記座標入力／検出領域に接近又は接触している複数の
   前記指示部材の２次元位置座標を前記受光部における光
   強度分布に基づいて算出する座標位置算出工程とを含
   み、 前記座標位置算出工程は、さらに、 前記光源部からの光が前記指示部材で遮光されることに
   より前記受光部における前記光強度分布の光強度が最小
   となる位置と、前記光源部からの光が前記指示部材で遮
   光されることにより前記受光部における前記光強度分布
   の光強度が所定値よりも小さい遮光領域幅と、に基づい
   て複数の前記指示部材の２次元位置座標を算出する工程
   を含むことを特徴とする座標入力／検出方法。
5. 【請求項５】 前記光源部は、第１の光源部と第２の光
   源部とを有し、 前記受光部は、第１の受光部と第２の受光部とを有し、 前記座標位置算出工程は、前記第１の光源部を含む第１
   の座標入力／検出領域と、前記第２の光源部を含む第２
   の座標入力／検出領域との境界線上の第１位置に前記指
   示部材が接近又は接触したときの、 前記第１の受光部における第１位置第１遮光領域幅を検
   出する工程と、 前記第１の光源部からの前記第１位置を通るプローブ光
   と、所定基準直線とのなす角度とを検出する工程と、 前記第２の受光部における第１位置第２遮光領域幅を検
   出する工程と、 前記第２の光源部からの前記第１位置を通るプローブ光
   と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出する工程と
   を含み、 さらに、前記座標位置算出工程は、前記境界線上の前記
   第１位置とは異なる第２位置に前記指示部材が接近又は
   接触したときの、 前記第１の受光部における第２位置第１遮光領域幅を検
   出する工程と、 前記第１の光源部からの前記第２位置を通るプローブ光
   と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出する工程
   と、 前記第２の受光部における第２位置第２遮光領域幅を検
   出する工程と、 前記第２の光源部からの前記第２位置を通るプローブ光
   と、所定基準直線とのなす角度を検出する工程とを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の座標入力／検出方
   法。
6. 【請求項６】 前記複数の指示部材が、それぞれ前記第
   １の座標入力／検出領域の第１指示位置と、前記第２の
   座標入力／検出領域の第２指示位置とに接近又は接触し
   た場合において、 前記第１の受光部における第１指示位置第１遮光領域幅
   をＷＡＬ、 前記第１の光源部から射出され前記第１指示位置を通る
   プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθＬ２、 前記第２の受光部における第１指示位置第２遮光領域幅
   をＷＡＲ、 前記第２の光源部から射出され前記第１指示位置を通る
   プローブ光と、前記所定基準直線とのなす角度をθＲ
   １、 前記第１の受光部における第２指示位置第１遮光領域幅
   をＷＢＬ、 前記第１の光源部から射出され前記第２指示位置を通る
   プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθＬ１、 前記第２の受光部における第２指示位置第２遮光領域幅
   をＷＢＲ、 前記第２の光源部から射出され前記第２指示位置を通る
   プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθＲ２とそ
   れぞれし、 前記角度θＬ１のプローブ光と、前記第１の座標入力／
   検出領域と前記第２の座標入力／検出領域との境界線と
   の交点位置に対する前記第１の受光部の遮光領域幅をＷ
   ｘθＬ１、 前記角度θＬ２のプローブ光と前記境界線との交点位置
   に対する前記第１の受光部の遮光領域幅をＷｘθＬ２、 前記角度θＲ１のプローブ光と前記境界線との交点位置
   に対する前記第２の受光部の遮光領域幅をＷｘθＲ１、 前記角度θＲ２のプローブ光と前記境界線との交点位置
   に対する前記第２の受光部の遮光領域幅をＷｘθＲ２、
   とそれぞれしたとき、 前記遮光領域幅ＷＡＬと前記遮光領域幅ＷｘθＬ２とを
   比較して、 ＷＡＬ＞ＷｘθＬ２のときは、前記第１指示位置は前記
   第１の座標入力／検出領域に存在し、 ＷＡＬ＜ＷｘθＬ２のときは、前記第１指示位置は前記
   第２の座標入力／検出領域に存在すると判断する工程
   と、 前記遮光領域幅ＷＢＬと前記遮光領域幅ＷｘθＬ１とを
   比較して、 ＷＢＬ＞ＷｘθＬ１のときは、前記第２指示位置は前記
   第１の座標入力／検出領域に存在すると判断し、 ＷＢＬ＜ＷｘθＬ１のときは、前記第２指示位置は前記
   第２の座標入力／検出領域に存在すると判断する工程
   と、 前記遮光領域幅ＷＡＲと前記遮光領域幅ＷｘθＲ１とを
   比較して、 ＷＡＲ＞ＷｘθＲ１のときは、前記第１指示位置は前記
   第２の座標入力／検出領域に存在し、 ＷＡＲ＜ＷｘθＲ１のときは、前記第１指示位置は、前
   記第１の座標入力／検出領域に存在すると判断する工程
   と、 前記遮光領域幅ＷＢＲと前記遮光領域幅ＷｘθＲ２とを
   比較して、 ＷＢＲ＞ＷｘθＲ２のときは、前記第２指示位置は、前
   記第２の座標入力／検出領域に存在し、 ＷＢＲ＜ＷｘθＲ２のときは、前記第２指示位置は、前
   記第１の座標入力／検出領域に存在すると判断する工程
   と、 前記第１指示位置の座標を（Ｘ１，Ｙ１）、前記第２指
   示位置の座標を（Ｘ２，Ｙ２）とそれぞれしたとき、次
   式により、前記各座標を算出する工程とを含むことを特
   徴とする請求項５に記載の座標入力／検出方法。 Ｘ１＝ＷｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋ｔａｎθＲ
   １）, Ｙ１＝ＷｔａｎθＬ２ｔａｎθＲ１／（ｔａｎθＬ２＋
   ｔａｎθＲ１）, Ｘ２＝ＷｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ１＋ｔａｎθＲ
   ２）, Ｙ２＝ＷｔａｎθＬ１・ｔａｎθＲ２／（ｔａｎθＬ２
   ＋ｔａｎθＲ２）.