JP2003256123A

JP2003256123A - 座標検出装置

Info

Publication number: JP2003256123A
Application number: JP2002056550A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Matsuura; 康樹松浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP4112878B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の座標を同時に検出可能な光学式座標検
出装置を提供すること。【解決手段】タッチパネル２と、スタイラスペン９ａ
と、フィルタ１３ａと、フィルタ１３ａを透過した透過
光を受光して、予め設定した基準角に対する透過光の入
射角度を検出する検出部５と、第二のスタイラスペン
と、第二のフィルタと、第二のフィルタを透過した透過
光を受光して、予め設定した基準角に対する透過光の入
射角度を検出する第二の検出手段と、一対の検出部５
が、それぞれ検出した透過光の入射角度と一対の検出部
５の位置関係とからスタイラスペン９ａが発光したタッ
チパネル２上の座標を算出し、かつ、ほぼ同時に、一対
の第二の検出手段が、それぞれ検出した第二の透過光の
入射角度と一対の第二の検出手段の位置関係とから第二
のスタイラスペンが発光したタッチパネル２上の座標を
算出する算出部１０と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、座標検出装置に
関し、より詳細には、複数の光学式スタイラスペンの異
なる波長の光を受光して、複数の光学式スタイラスペン
が指す座標をほぼ同時に検出可能な座標検出装置に関す
る。技術分野では、光学式座標入力装置、光学的位置検
出装置、光学式タッチパネルに属し、応用分野として
は、大画面タッチパネル、電子黒板、テレビ会議システ
ム、大型プロジェクションタッチパネル、ディスプレイ
一体型タブレットが挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、タッチパネルの２次元平面上
に指示棒や指先等で描いた軌跡を数値化し、数値データ
（座標データ）として検出する座標検出装置がある。座
標検出装置には、感圧式や、光学式があり、多人数が参
加するような会議では、大型のディスプレイ兼タッチパ
ネルが使われるため、大型化が容易な光学式がよく使用
される。この光学式座標検出装置では、ユーザが描いた
軌跡を数値データ化して座標を入力し、電子黒板と連動
することによって、該座標を基に電子黒板に軌跡を表示
することができる。

【０００３】また、光学式座標検出装置には、発光した
光を反射板で反射させて反射光を受光し、指示棒や指先
等でタッチした際の光遮蔽物の座標を検出する方式と、
光学式のスタイラスペンを用い、スタイラスペンの発光
を受光して座標を検出する方式と、がある。前者の方式
として、特開２００１−２２８９７４号公報「座標検出
用受光装置、座標入力／検出装置、電子黒板、装着位置
検出方法及び記憶媒体」によれば、座標入力／検出領域
の周囲に再帰性反射部材を配置し、一対の光照射ユニッ
トから再帰性反射部材に光を照射し、その反射光を座標
入力／検出領域の両端に設置された一対の受光ユニット
で受光して座標位置検出を行うことができる方法が開示
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、従来の
光学式座標検出装置では、座標入力平面上に複数の検出
対象が存在すると、検出した光の入射角度が複数となっ
て座標の算出時に識別不可能となるため、複数の座標を
同時に検出できないという問題点があった。

【０００５】この発明は上記に鑑みてなされたものであ
って、複数の座標を同時に検出可能な光学式座標検出装
置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】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る座標検出装置は、タッ
チパネルと、タッチパネルに押圧されると、ペン先から
第一の波長の光を発光する第一のスタイラスペンと、第
一の波長の光だけを選択して透過させる第一のフィルタ
と、第一のフィルタを透過した第一の透過光を受光し
て、予め設定した基準角に対する第一の透過光の入射角
度を検出する第一の検出手段と、タッチパネルに押圧さ
れると、ペン先から第二の波長の光を発光する第二のス
タイラスペンと、第二の波長の光だけを選択して透過さ
せる第二のフィルタと、第二のフィルタを透過した第二
の透過光を受光して、予め設定した基準角に対する第二
の透過光の入射角度を検出する第二の検出手段と、一対
の第一の検出手段が、それぞれ検出した第一の透過光の
入射角度と一対の第一の検出手段の位置関係とから第一
のスタイラスペンが発光したタッチパネル上の座標を算
出し、かつ、ほぼ同時に、一対の第二の検出手段が、そ
れぞれ検出した第二の透過光の入射角度と一対の第二の
検出手段の位置関係とから第二のスタイラスペンが発光
したタッチパネル上の座標を算出する算出手段と、を備
えたことを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、タッチパネル上で、第
一のスタイラスペンが第一の波長の光を発光し、第二の
スタイラスペンが、第二の波長の光を発光し、第一のフ
ィルタと、第二のフィルタと、がそれぞれフィルタリン
グし、それぞれ一対の第一の検出手段、一対の第二の検
出手段が透過した光を受光し、それぞれの位置関係と受
光した光の入射角度とからそれぞれのスタイラスペンが
指すタッチパネル上の座標を検出することにより、複数
の座標を同時に検出可能な光学式座標検出装置を提供す
ることができる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明に係る座標検
出装置は、請求項１に記載の座標検出装置において、第
一の波長の光は、赤色または青色の波長の光であり、第
二の波長の光は、第一の波長の光とは異なる青色または
赤色の波長の光であることを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、第一の波長の光が、赤
色または青色の波長の光であることにより、第一のスタ
イラスペン／第二のスタイラスペンは、簡易に特定の波
長の光を発光することができる。

【００１０】また、請求項３に記載の発明に係る座標検
出装置は、請求項１または２に記載の座標検出装置にお
いて、第一のフィルタ／第二のフィルタは、紫外線領域
の波長の光をカットする紫外線カットフィルタまたは赤
外線領域の波長の光をカットする赤外線カットフィルタ
であることを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、第一のフィルタ／第二
のフィルタは、紫外線領域の波長の光をカットする紫外
線カットフィルタまたは赤外線領域の波長の光をカット
する赤外線カットフィルタであることにより、簡易に特
定の波長の光をカットすることができる。

【００１２】また、請求項４に記載の発明に係る座標検
出装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の座標検
出装置において、タッチパネルは、矩形であり、一対の
第一の検出手段および一対の第二の検出手段は、それぞ
れコーナーに配置され、かつ、一対の第一の検出手段
は、対向しないことを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、タッチパネルが、矩形
であり、一対の第一の検出部および一対の第二の検出部
は、それぞれコーナーに配置され、かつ、一対の第一の
検出部は、対向しないことにより、一対の第一の検出部
および一対の第二の検出部は、対向せず、位置関係と受
光した光の角度とから座標を検出できない一直線を両端
部にすることができる。

【００１４】また、請求項５に記載の発明に係る座標検
出装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の座標検
出装置において、算出手段は、検出手段が第一のスタイ
ラスペンの指す座標を検出できなかった場合、前後の座
標から補間処理することを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、算出手段は、検出手段
によって第一のスタイラスペンの指す座標を検出できな
かった場合、前後の座標から補間処理することにより、
検出した座標の飛びを防ぐことができる。

【００１６】また、請求項６に記載の発明に係る座標検
出装置は、タッチパネルと、タッチパネルに押圧される
と、ペン先から第一の波長の光を断続的に発光する第一
のスタイラスペンと、第一の波長の光だけを選択して透
過させる第一のフィルタと、第一のフィルタを透過した
第一の透過光を受光して、予め設定した基準角に対する
第一の透過光の入射角度を検出する第一の検出手段と、
第一のスタイラスペンが断続的に発光する間隔を検出す
る発光間隔検出手段を有し、タッチパネルに押圧される
と、ペン先から第二の波長の光を間隔とずらして、断続
的に発光する第二のスタイラスペンと、第二の波長の光
だけを選択して透過させる第二のフィルタと、第二のフ
ィルタを透過した第二の透過光を受光して、予め設定し
た基準角に対する第二の透過光の入射角度を検出する第
二の検出手段と、第一の波長の光および第二の波長の光
を受光して、予め設定した基準角に対する入射角度を検
出する第三の検出手段と、第一の検出手段および第三の
検出手段が、それぞれ検出した第一の透過光の入射角度
および第一の波長の光の入射角度と、第一の検出手段と
第三の検出手段の間隔と、から第一のスタイラスペンが
指すタッチパネル上の座標を算出し、かつ、ほぼ同時
に、第二の検出手段および第三の検出手段が、それぞれ
検出した第二の透過光の入射角度および第二の波長の光
の入射角度と、第二の検出手段と第三の検出手段の間隔
と、から第二のスタイラスペンが指すタッチパネル上の
座標を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１７】この発明によれば、タッチパネル上で、第
一のスタイラスペンが第一の波長の光を或る間隔で断続
的に発光し、第二のスタイラスペンが、第二の波長の光
を第一の波長の光の間隔とずらして、断続的に発光し、
第一の検出手段および第二の検出手段が、第一のフィル
タおよび第二のフィルタがそれぞれフィルタリングした
第一の透過光／第二の透過光を受光して、入射角度を検
出し、第三の検出手段が受光した光の入射角度と併せ
て、それぞれの位置関係からタッチパネル上の座標を検
出することにより、複数の座標を同時に検出可能な光学
式座標検出装置を提供することができる。

【００１８】また、請求項７に記載の発明に係る座標検
出装置は、スタイラスペンから発光される光を検出し
て、スタイラスペンがタッチしている座標を検出する座
標検出装置において、任意のサイズで構成される矩形の
タッチ部分において、スタイラスペンが発光する光を検
出する座標検出手段を全てのコーナーに配置することを
特徴とする。

【００１９】この発明によれば、座標検出手段が、任意
のサイズで構成される矩形のタッチ部分において、スタ
イラスペンが発光する光を検出し、さらに、全てのコー
ナーに配置されることにより、複数の座標を同時に検出
可能な光学式座標検出装置を提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明に係る座標検出装置の好適な実施の形態を詳細に説明
する。なお、以下に述べるのは、一例であり、特に限定
するものではない。

【００２１】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
おける座標検出装置の外観図である。また、図２は、座
標検出装置の検出部５〜８の配置を表した図である。図
１において、座標検出装置１の外観は、プロジェクタ機
能を兼ねる２次元座標平面のタッチパネル２と、タッチ
パネル２を取り付ける外枠３と、ユーザが座標データの
入出力操作を行う操作部４と、から構成される。図２に
示した座標検出装置１の検出部５〜８は、タッチパネル
２の四隅に図示しないブラケットで取り付けられてい
る。検出部５〜８は、光を受光して入射角度を検出する
際の基準となる基準線をそれぞれ有し、基準線と上辺ま
たは下辺とのなす角を基準角として、それぞれθａ、θ
ｂ、θｃ、θｄとなるように配置される。ここで、検出
部５および６が、本発明の第一の検出手段に相当し、検
出部７および８が、本発明の第二の検出手段に相当す
る。

【００２２】図３は、座標検出装置の構成図である。こ
こでは、説明を簡単にするため、検出部５だけを取り上
げて説明するが、検出部６〜８についても検出部５と置
き換えた場合とほぼ同様である。実施の形態１における
光学式の座標検出装置１は、タッチパネル２と、光学式
のスタイラスペン９ａと、予め設定した基準角に対する
入射光の入射角度を検出する検出部５と、座標を算出す
る算出部１０と、外部へ座標を出力するＩ／Ｆ部１１
と、から構成される。スタイラスペン９ａは、ペン先に
発光部１２ａを有しており、ペン先を押圧されると、発
光する。検出部５は、第一の波長の光だけを透過させる
フィルタ１３ａと、フィルタ１３ａを透過した透過光を
結像する結像レンズ１４と、結像レンズ１４で結像して
出射した出射光を受光して電気信号化し、受光レベルを
出力するＣＣＤ１５と、から構成される。

【００２３】以上の構成において、その動作を説明す
る。スタイラスペン９ａがタッチパネル２に押圧される
と、スタイラスペン９ａは、後述するペン先のスイッチ
がＯＮになり、発光部１２ａから第一の波長の光を発光
する。検出部５は、スタイラスペン９ａから発光された
光の内、タッチパネル２に平行に入射する光を受光す
る。検出部５の内部では、フィルタ１３ａが、入射した
光を第一の波長の光だけを透過させてフィルタリング
し、結像レンズ１４が透過した光を結像させて出射し、
結像レンズ１４から出射した光はＣＣＤ１５で受光さ
れ、電気信号化され、受光レベルとして算出部１０へ出
力される。

【００２４】ＣＣＤ１５は、受光素子を一列に配置した
構成になっており、入射した光の入射角度によって受光
する受光素子が異なる。ＣＣＤ１５は、各受光素子の受
光レベルを算出部１０に出力し、算出部１０が、受光レ
ベルの特徴を抽出して、入射した光の入射角度を算出す
る。検出部６は、検出部５と同じ構成および動作であ
る。算出部１０では、検出部５、６から入力して算出し
た入射光の入射角度と、検出部５と検出部６の間隔と、
から三角法に基づいてスタイラスペン９ａの指す座標が
算出される。算出された座標は、Ｉ／Ｆ部１１から外部
へ出力される。検出部７および８についても、上記した
検出部５を検出部７または８に置き換えた構成および動
作で、入射した光の入射角度を検出する。

【００２５】図４は、スタイラスペン９ａおよび９ｂを
示した図である。スタイラスペン９ａは、ペン先にある
スイッチ１６ａを押圧（タッチ）されるとＯＮになり、
赤色のレーザダイオードである発光部１２ａを発光さ
せ、赤色のレーザダイオード（ＬＤ）光を発光する。さ
らに、スタイラスペン９ａを押圧したままドラッグする
ことで赤色ＬＤ光が連続して発光され、タッチパネル２
上の座標入力は、連続した赤色ＬＤ光を受光することで
行われる。タッチを離すと（デタッチ）、スイッチ１６
ａがＯＦＦになり、スタイラスペン９ａの発光部１２ａ
は、消灯される。同様に、スタイラスペン９ｂは、ペン
先にあるスイッチ１６ｂを押圧されてＯＮになり、青色
のレーザダイオードである発光部１２ｂを発光させ、青
色ＬＤ光を発光する。ここで、スタイラスペン９ａが、
本発明の第一のスタイラスペンに相当し、スタイラスペ
ン９ｂが、本発明の第二のスタイラスペンに相当する。

【００２６】図５および図６は、それぞれスタイラスペ
ン９ａ、９ｂが発光する光の波長を表した図である。図
５に示したスタイラスペン９ａが発光する赤色ＬＤ光の
波長は、６５０ｎｍであり、図６に示したスタイラスペ
ン９ｂが発光する青色ＬＤ光の波長は、４５０ｎｍであ
る。

【００２７】図７および図８は、それぞれスタイラスペ
ン９ａ、９ｂが発光するＬＤ光を選択的にフィルタリン
グするフィルタの透過率を示した図である。フィルタ１
３ａは、図７に示した紫外線領域の波長の光をカットす
る透過率の特性を持ち、スタイラスペン９ａが発光する
赤色ＬＤ光を透過させ、スタイラスペン９ｂが発光する
青色ＬＤ光をカットする。同様に、後述するフィルタ１
３ｂは、図８に示した赤外線領域の波長の光をカットす
る透過率の特性を持ち、スタイラスペン９ｂが発光する
青色ＬＤ光を透過させ、スタイラスペン９ａが発光する
赤色ＬＤ光をカットする。実施の形態１では、異なる波
長の選択にフィルタを用いたが、フィルタに代わって、
ＣＣＤ自体が特定の波長域の光を選択して受光する構成
でも良い。

【００２８】図９は、検出部５の内部構成およびスタイ
ラスペンからの受光を示した図である。検出部５は、赤
色ＬＤ光だけを透過させるフィルタ１３ａと、検出部５
へ入射した赤色ＬＤ光を結像させる結像レンズ１４と、
複数の受光素子を一列に配置したＣＣＤ１５と、から構
成される。また、ＣＣＤ１５は、タッチパネル２の２次
元座標面に平行で、かつ、ＣＣＤ１５に入射する赤色Ｌ
Ｄ光の入射面と、平行に配置される。ここで、ＣＣＤ１
５は、２０４８個の受光素子を一列に配置したもので、
その中心である１０２４番目の受光素子に直交する垂線
が図２で示した基準線である。

【００２９】以上の構成において、その動作を説明す
る。ユーザが、タッチパネル２上にスタイラスペン９ａ
でタッチして描画すると、スタイラスペン９ａは、赤色
ＬＤ光を発光する。発光された赤色ＬＤ光は、フィルタ
１３ａを透過して結像レンズ１４へ入射し、その中心を
通過して、ＣＣＤ１５へ出射する。ＣＣＤ１５が、赤色
ＬＤ光を受光したとき、或る受光素子の受光レベルが突
出して大きくなる。ＣＣＤ１５は、一列に配置した２０
４８個の受光素子の中心である１０２４番目の受光素子
を直交する基準線が、結像レンズ１４の中心を通るよう
に配置されているため、該受光素子の基準線からの距離
が、基準線に対する入射した赤色ＬＤ光の入射角度に比
例する。

【００３０】図１０は、２０４８個の受光素子を一列に
配置したＣＣＤ１３の各受光素子毎の受光レベルを表し
た図である。０〜２０４７番の受光素子の中で、ｘ番目
の受光素子の出力（受光レベル）が突出している。これ
は、スタイラスペン９ａから発光された赤色ＬＤ光を受
光したことに起因するものである。

【００３１】図９の説明に戻って、受光した赤色ＬＤ光
の入射角度は、この基準線とのなす角度を基に検出され
る。スタイラスペン９ａから発光された赤色ＬＤ光と基
準線とのなす角をθとおき、結像レンズ１４の中心を通
過してＣＣＤ１５へ出射した赤色ＬＤ光と基準線とのな
す角をθ’とおき、ｘ番目の受光素子と基準線との間隔
をＤとし、結像素子１４とＣＣＤ１５との間隔をｆとす
ると、θ’は、 θ’＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ） …（式１）で表され、近似的に、 θ ≒ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ） …（式２）と表すことができる。なお、厳密には、結像レンズ１４
による光の屈折があるため、完全にイコールとはならな
いが、θとＤ／ｆとの関係は、一意に決まるので、ここ
では、簡単のため、式２が成立するものとして取り扱
う。

【００３２】上記に対して、タッチパネル２上にスタイ
ラスペン９ｂでタッチして描画した場合、スタイラスペ
ン９ｂから青色ＬＤ光が発光される。しかし、紫外線領
域の波長の光をカットするフィルタ１３ａで青色ＬＤ光
はカットされるため、スタイラスペン９ｂから発光され
た青色ＬＤ光が、ＣＣＤ１５で受光されることはない。
よって、検出部５は、スタイラスペン９ａが発光する赤
色ＬＤ光だけを選択して受光することができる。

【００３３】検出部６は、検出部５と全く同じ構成およ
び動作であるため、同様にして、スタイラスペン９ａが
発光する赤色ＬＤ光だけを選択して受光することができ
る。これに対して、検出部７および８は、検出部５の構
成において、フィルタ１３ａをフィルタ１３ｂと置き換
えた構成および動作であるので、上述とは、逆に、スタ
イラスペン９ｂが発光する青色ＬＤ光だけを選択して受
光することができ、スタイラスペン９ａが発光する赤色
ＬＤ光は、フィルタ１３ｂでカットされる。

【００３４】図１１は、スタイラスペン９ａおよびスタ
イラスペン９ｂの指す座標を検出する例を示した図であ
る。点Ａは、タッチパネル２上にスタイラスペン９ａで
指された点である。スタイラスペン９ａが発光し、点Ａ
の周囲に赤色ＬＤ光が発光されているものとする。算出
部１０は、検出部５から受光素子の受光レベルを入力
し、赤色ＬＤ光を受光した受光素子と基準線との間隔を
算出して、式２に基づき赤色ＬＤ光と基準線とのなす
角、αを算出し、既知であるθａからαを差分してθ₁
を算出する。同様に算出部１０は、検出部６から受光素
子の受光レベルを入力し、赤色ＬＤ光を受光した受光素
子と基準線との間隔を算出して、式２に基づき赤色ＬＤ
光と基準線とのなす角、βを算出し、既知であるθｂか
らβを差分してθ₂を算出する。さらに、算出部１０
は、検出部５と検出部６の間隔Ｌと、タッチパネル２の
縦方向の長さＨと、θ₁、θ₂と、から点Ａの座標Ｘ１、
Ｙ１をＸ１＝Ｌ・ｔａｎ（θ₁）／（ｔａｎ（θ₁）＋ｔａｎ（θ₂）） …（式３）Ｙ１＝Ｈ−Ｘ１・ｔａｎ（θ₂） …（式４）として求める。ここで、原点は、タッチパネル２の左下
で、タッチパネルの水平方向をｘ軸、鉛直方向をｙ軸と
する。

【００３５】点Ｂは、タッチパネル２上にスタイラスペ
ン９ｂで指された点である。スタイラスペン９ｂが発光
し、点Ｂの周囲に青色ＬＤ光が発光されているものとす
る。上述のＸ１、Ｙ１の算出と同様にして、算出部１０
は、検出部７および８が出力した青色ＬＤ光の受光レベ
ルから、それぞれθ₃、θ₄を算出し、検出部５と検出部
６の間隔Ｌと、θ₃、θ₄と、から、点Ｂの座標Ｘ２、Ｙ
２をＸ２＝Ｌ・ｔａｎ（θ₄）／（ｔａｎ（θ₃）＋ｔａｎ（θ₄）） …（式５）Ｙ２＝Ｘ２・ｔａｎ（θ₃） …（式６）として求める。

【００３６】上述した様にして、算出部１０は、タッチ
パネル２上でスタイラスペン９ａおよび９ｂが同時にタ
ッチした場合でも、それぞれの指す点Ａ（Ｘ１，Ｙ１）
および点Ｂ（Ｘ２，Ｙ２）の座標をほぼ同時に算出する
ことができる。しかし、本発明では、複数のスタイラス
ペンが指す座標をほぼ同時に検出することを目的とする
ため、一方のスタイラスペンが発光した光が他方のスタ
イラスペンに遮られて、光を受光できないことが考えら
れる。

【００３７】図１２は、一方のスタイラスペンが他方の
スタイラスペンの光を遮った場合を表した図である。タ
ッチパネル上でスタイラスペン９ａが点Ａ₁を指してい
るため、スタイラスペン９ｂが点Ｂ₃に位置したとき、
スタイラスペン９ｂの発光する青色ＬＤ光は、スタイラ
スペン９ａによって遮られ、検出部７で受光できない。
このため、検出部７では、スタイラスペン９ｂの発光す
る青色ＬＤ光の入射角度を検出できず、スタイラスペン
９ｂが指す座標を検出できない。そこで、このような場
合、以下に述べるソフトウェア処理を施すことにより点
Ｂ₃の座標を補間処理する。

【００３８】図１２の点Ｂ₃と検出部７との間に他方の
スタイラスペンがあるとき、スタイラスペン９ｂの軌跡
を追跡することにより、算出部１０は、ソフトウェア的
に算出する。なお、簡単のため、スタイラスペン９ａを
一時的に固定して考えるが、動かした場合でも同様であ
る。座標入力周期をＴとおき、Ｔ時間間隔でスタイラス
ペン９ｂの座標を検出していた場合、座標検出装置１
は、先述の理由により、点Ｂ₃の座標が検出できない。
具体的には、座標検出装置１は、点Ｂ₁、点Ｂ₂の座標を
検出した後、１周期（Ｔ時間）分、スタイラスペン９ｂ
の座標を検出できず、続いて点Ｂ₄、点Ｂ₅の座標を検出
する。このため、算出部１０は、点Ｂ₁から点Ｂ₂、点Ｂ
₂から点Ｂ₄、点Ｂ₄から点Ｂ₅へ移動する過程における、
後述する座標ベクトル長、座標ベクトル値をそれぞれ算
出し、これらを基に補間処理する。ここで、座標入力周
期Ｔとは、スタイラスペンの運筆速度に応じた適度な値
とする。

【００３９】図１３は、連続した座標間の座標ベクトル
長を表した図である。点Ｂ₁から点Ｂ₂へ移動するときの
点Ｂ₁における座標ベクトル長は、ｘ方向の移動量Δ
ｘ、ｙ方向の移動量Δｙを用いて、以下に定義する。連続した座標間の座標ベクトル長＝（Δｘ²＋Δｙ²）^1/2 …（式７）但し、Δｘ、Δｙは、点Ｂ₁（Ｘ_B1，Ｙ_B1）、点Ｂ₂（Ｘ
_B2，Ｙ_B2）の座標を用いて、Δｘ＝Ｘ_B2−Ｘ_B1、Δｙ＝
Ｙ_B2−Ｙ_B1として求められる。また、Δｘ、Δｙで作ら
れる三角形のΔｘと斜辺（座標ベクトル長）とのなす角
を座標ベクトル角度と定義する。

【００４０】上記の連続した座標間の座標ベクトル長に
対して、点Ｂ₂から点Ｂ₄へのような連続していない座標
間の座標ベクトル長を以下に定義する。但し、デタッチ
・再タッチ間長とは、式７で求められる２点間の直線距
離であり、デタッチ・再タッチ間時間とは、座標を検出
できなかった時間（座標入力周期）のことである。連続していない座標間の座標ベクトル長＝デタッチ・再タッチ間長＊（Ｔ／デタッチ・再タッチ間時間） …（式８）

【００４１】図１４は、単位円を用いて座標ベクトル値
を表した図である。また、図１５は、座標ベクトル値を
表にした図である。正のｙ方向へ移動する場合の座標ベ
クトル値を１として、右回りに１０度単位で座標ベクト
ル値を定義していく。図１５では、理解し易いように分
度法を用いて表したが、弧度法で表しても良い。また、
実施の形態１では、１０度単位に座標ベクトル値を設定
したが、１度単位でも良い。各点での座標ベクトル値
は、近似的に求めていくこととする。例えば、Δｘ＝
１、Δｙ＝１の場合、Δｙ／Δｘ＝１．０となり、ｔａ
ｎ４５°となるが、図１５において、近似的に座標ベク
トル値を６とする。

【００４２】上記した座標ベクトル長、座標ベクトル値
を基に、算出部１０が、検出できなかった座標を補間処
理する。スタイラスペンが指す座標を検出できなかった
場合（デタッチ・再タッチ）、これが、ユーザが意図し
たものか、或いは、スタイラスペン同士が重なったり、
かすれたことによるものかを先に判別する。まず、連続
して検出できた各座標の座標ベクトル長を式７によって
算出し、平均座標ベクトル長を求めておく。算出部１０
は、検出できなかった座標の直前の座標から座標ベクト
ル長を式８によって算出し、平均座標ベクトル長と、該
座標ベクトル長と、を比較する。ここで、直前の座標の
座標ベクトル長が極端に小さい場合は、ユーザによる意
図したデタッチ・再タッチであると見做し、算出部１０
は、補間処理を行わない。これは、破線や文字等、ユー
ザが意図してデタッチ・再タッチを行った場合、連続し
た描画に対して必然的に描画速度が低下し、該座標ベク
トル長が極端に小さくなるためである。また、直前の座
標の座標ベクトル長が極端に大きい場合も、デタッチ・
再タッチの座標間が筆記の連続性が認められない程度に
離れているとして、同様に補間処理を行わない。

【００４３】上記以外の場合、スタイラスペン同士が重
なったり、かすれたことによるものと見做して、算出部
１０は、補間処理を行う。補間処理には、直線近似と、
曲線近似の２通りがある。まず、検出できなかった座標
の前後の座標で、算出部１０は、座標ベクトル値を比較
する。即ち、点Ｂ₂と、点Ｂ₄と、の座標ベクトル値を比
較する。２点の座標ベクトル値が近いとき、２点間は直
線であると見做して、点Ｂ₂と、点Ｂ₄と、を直線近似す
る。補間される座標は、点Ｂ₂から点Ｂ₄へ向かって、検
出できなかった座標入力周期で点Ｂ₂から点Ｂ₄の座標を
分割して算出される。実施の形態１では、点Ｂ₂から点
Ｂ₄へ移動する過程で、Ｔ時間座標を検出できなかった
ため、その中間に点Ｂ₃（Ｘ_B3，Ｙ_B3）が存在するとし
て、内分点の公式を用い、Ｘ_B3＝（Ｘ_B2＋Ｘ_B4）／２、
Ｙ_B3＝（Ｙ_B2＋Ｙ_B4）／２として算出する。２Ｔ時間、
３Ｔ時間検出されなかった場合も、同様にして、内分点
の公式を用いて、算出する。

【００４４】図１６は、曲線近似を示した図である。上
述の直線近似に対して、２点の座標ベクトル値が大きく
異なるとき、検出できなかった座標入力周期の個数分座
標があるとして、点Ｂ₂から点Ｂ₄まで座標ベクトル値を
増分または減少させながら、図１５に示した表から座標
ベクトル角度を求め、平均座標ベクトル長と、座標ベク
トル角度と、を基に、検出できなかった座標を算出す
る。例えば、点Ｂ₂の座標ベクトル値が１で、点Ｂ₄の座
標ベクトル値が５であった場合、検出できなかった点Ｂ
₃（Ｘ_B3，Ｙ_B3）の座標ベクトル値は、３（＝（１＋
５）／２）であるから、図１５の表から座標ベクトル角
度７０°を得る。これにより、点Ｂ₃（Ｘ_B ₃，Ｙ_B3）の
座標は、Ｘ_B3＝Ｘ_B2＋平均座標ベクトル長＊ｃｏｓ７０° Ｙ_B3＝Ｙ_B2＋平均座標ベクトル長＊ｓｉｎ７０° として算出される。

【００４５】前述したように、スタイラスペン９ａおよ
びスタイラスペン９ｂが指す複数の座標（点Ａおよび点
Ｂ）を同時に検出可能な光学式座標検出装置を提供する
ことができる。また、複数のスタイラスペンによる遮
光、或いは、かすれによって検出できない座標を補間す
ることができる。

【００４６】（実施の形態２）実施の形態２における座
標検出装置は、実施の形態１における座標検出装置とほ
ぼ同じ構成であるので、ここでは、異なる部分につい
て、説明する。

【００４７】図１７は、実施の形態２におけるスタイラ
スペンを表した図である。また、図１８は、赤色レーザ
ダイオードのスタイラスペン１９ａおよび青色レーザダ
イオードのスタイラスペン１９ｂの発光タイミングチャ
ートである。スタイラスペン１９ａは、スイッチ２１ａ
が押下されると、図示しない制御部により、発光部２０
ａが断続的に制御され、赤色ＬＤ光を発光する。スタイ
ラスペン１９ｂは、スイッチ２１ｂが押下されると、受
光部２２によって断続的に発光される赤色ＬＤ光を受光
し、図示しない制御部が、これと重ならないように断続
的に発光部２０ｂを制御し、青色ＬＤ光を発光する。こ
こで、スタイラスペン１９ａが、本発明の第一のスタイ
ラスペンに相当し、スタイラスペン１９ｂが、本発明の
第二のスタイラスペンに相当する。

【００４８】図１９は、実施の形態２における座標検出
装置の構成図である。実施の形態２における光学式の座
標検出装置は、タッチパネル２と、光学式のスタイラス
ペン１９ａと、予め設定した基準角に対する入射光の入
射角度を検出する検出部２３と、座標を算出する算出部
２４と、外部へ座標を出力するＩ／Ｆ部２５と、から構
成される。構成および動作については、図３で示した構
成および動作とほぼ同じであるが、図３の構成に比べ
て、図１９の構成では、検出部５が検出部２３に置き換
えられている。検出部２３は、結像レンズ１４と、ＣＣ
Ｄ１５と、から構成され、検出部５におけるフィルタ１
３ａを含まない。

【００４９】図２０は、実施の形態２における座標検出
装置の座標検出を表した図である。検出部２６は、検出
部５と同じ構成で、検出部２７は、検出部７と同じ構成
である。ここで、検出部２６は、本発明の第一の検出手
段に相当し、検出部２７は、本発明の第二の検出手段に
相当し、検出部２３が、本発明の第三の検出手段に相当
する。また、算出部２４が、本発明の算出手段に相当す
る。

【００５０】以上の構成において、その動作を説明す
る。スタイラスペン１９ａが、タッチパネル２上の点Ａ
に押下されると、発光部２０ａから断続的に赤色ＬＤ光
を発光する。検出部２６は、断続的な赤色ＬＤ光を検出
し、その受光レベルを算出部２４へ出力する。同時に、
検出部２３も、断続的な赤色ＬＤ光を検出し、受光レベ
ルを算出部２４へ出力する。算出部２４は、検出部２６
の受光レベルと、検出部２６の受光レベルと同じタイミ
ングで受光した検出部２３の受光レベルと、からそれぞ
れ入射角度を算出し、点Ａの座標を算出する。

【００５１】同様にして、スタイラスペン１９ｂが、タ
ッチパネル２上の点Ｂに押下されると、発光部２０ｂか
ら断続的に赤色ＬＤ光を発光する。受光部２２は、スタ
イラスペン１９ａの発光する赤色ＬＤ光を受光し、図示
しない制御部が、赤色ＬＤ光の発光タイミングとずらし
て、青色ＬＤ光を発光させる。検出部２７が、青色ＬＤ
光を受光し、その受光レベルを算出部２４へ出力する。
同時に、検出部２３も、断続的な青色ＬＤ光を受光し、
受光レベルを算出部２４へ出力する。算出部２４は、検
出部２７の受光レベルと、検出部２７の受光レベルと同
じタイミングで受光した検出部２３の受光レベルと、か
らそれぞれ入射角度を算出し、点Ｂの座標を算出する。

【００５２】前述したように、スタイラスペン１９ａお
よびスタイラスペン１９ｂが指す複数の座標（点Ａおよ
び点Ｂ）を同時に検出可能な光学式座標検出装置を提供
することができる。また、複数のスタイラスペンによる
遮光、或いは、かすれによって検出できない座標を補間
することができ、検出部の数を減らせるので、コスト削
減することができる。

【００５３】（実施の形態３）実施の形態３における座
標検出装置は、スタイラスペンが指す座標の検出につい
て実施の形態１における座標検出装置とほぼ同じである
ので、ここでは、異なる構成部分について、説明してい
く。

【００５４】図２１は、座標検出装置の四隅に座標検出
部３０〜３３を配置した構成図である。また、図２２
は、座標検出部３０の内部構成および受光素子を表した
図である。座標検出部３０〜３３は、入射光を結像して
出射する結像レンズ３４と、２０４８個の受光素子を一
列に配置したＣＣＤ３５と、から構成される。ＣＣＤ３
５は、２０４８個の受光素子の中心となる１０２４番目
の受光素子と直交する垂線（基準線）が、結像レンズ３
４の中心を通るように配置されている。また、座標検出
部３０〜３３の各基準線と、タッチパネル２の上辺また
は下辺とのなす角と、をそれぞれθａ、θｂ、θｃ、θ
ｄとする。ここで、座標検出部３０〜３３が、本発明の
座標検出手段に相当する。

【００５５】以上の構成において、その動作を説明す
る。図示しない光学式のスタイラスペンから座標検出部
３０へ入射したＬＤ光は、結像レンズ３４で結像され、
ＣＣＤ３５へ出射される。このため、結像レンズ３４か
ら出射したＬＤ光は、座標検出部３０へ入射した入射角
度に応じて異なる受光素子で受光される。受光した受光
素子から入射角度を算出する方法は、実施の形態１で示
したものと同様である。

【００５６】図２３は、光学式のスタイラスペン３６ａ
および３６ｂを示した図である。赤色レーザダイオード
のスタイラスペン３６ａは、ペン先が点灯ＯＮ／ＯＦＦ
の切り替えをするスイッチ３７ａと、赤色ＬＤ光を発光
する発光部３８ａと、から構成される。また、青色レー
ザダイオードのスタイラスペン３６ｂは、ペン先が点灯
ＯＮ／ＯＦＦの切り替えをするスイッチ３７ｂと、青色
ＬＤ光を発光する発光部３８ｂと、から構成される。発
光部３８ａと発光部３８ｂは、取り付けられるペン先か
らの距離に差を設けているので、出射されたＬＤ光によ
って形成されるＬＤ光の平面は重なることはない。

【００５７】図２４は、座標検出装置の断面図である。
座標検出部３０および３１は、上段のＬＤ光の平面（入
射平面）に配置され、座標検出部３２および３３は、下
段の入射平面に配置される。算出部３９は、座標検出部
３０〜３３から出力された各受光レベルに基づいて座標
を算出する。算出された座標は、Ｉ／Ｆ部４０から外部
へ出力される。

【００５８】以下、入射平面の段差について詳しく述べ
る。スタイラスペン３６ａがタッチパネル２に押圧され
ると、スタイラスペン３６ａは、発光部３８ａから赤色
ＬＤ光を上段の入射平面に沿って出射する。上段の入射
平面に沿って出射された赤色ＬＤ光は、座標検出部３０
および３１へ入射し、実施の形態１で示した方法によっ
て座標が算出される。同様に、スタイラスペン３６ｂが
タッチパネル２に押圧されると、スタイラスペン３６ｂ
は、発光部３８ｂから青色ＬＤ光を下段の入射平面に沿
って出射する。下段の入射平面に沿って出射された青色
ＬＤ光は、座標検出部３２および３３へ入射し、実施の
形態１で示した方法によって座標が算出される。ここ
で、上段の入射平面に沿って出射された赤色ＬＤ光また
は下段の入射平面に沿って出射された青色ＬＤ光は、互
いにタッチパネル２に平行なので、それぞれ別の段に交
わって入射することがない。

【００５９】前述したように、座標検出部３０〜３３
が、任意のサイズで構成される矩形のタッチパネル２に
おいて、スタイラスペン３６ａおよび３６ｂが発光する
光を検出し、さらに、全てのコーナーに配置されるた
め、座標ＡおよびＢを同時に検出可能な光学式座標検出
装置を提供することができる。

【００６０】

【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、タッチパネル上で、第一のスタイラスペ
ンが第一の波長の光を発光し、第二のスタイラスペン
が、第二の波長の光を発光し、第一のフィルタと、第二
のフィルタと、がそれぞれフィルタリングし、それぞれ
一対の第一の検出手段、一対の第二の検出手段が透過し
た光を受光し、それぞれの位置関係と受光した光の入射
角度とからそれぞれのスタイラスペンが指すタッチパネ
ル上の座標を検出するため、複数の座標を同時に検出可
能な光学式座標検出装置を提供することができる。

【００６１】また、請求項２に記載の発明によれば、第
一の波長の光が、赤色または青色の波長の光であるた
め、第一のスタイラスペン／第二のスタイラスペンは、
簡易に特定の波長の光を発光することができる。

【００６２】また、請求項３に記載の発明によれば、第
一のフィルタ／第二のフィルタは、紫外線領域の波長の
光をカットする紫外線カットフィルタまたは赤外線領域
の波長の光をカットする赤外線カットフィルタであるた
め、簡易に特定の波長の光をカットすることができる。

【００６３】また、請求項４に記載の発明によれば、タ
ッチパネルが、矩形であり、一対の第一の検出部および
一対の第二の検出部は、それぞれコーナーに配置され、
かつ、一対の第一の検出部は、対向しないため、一対の
第一の検出部および一対の第二の検出部は、対向せず、
位置関係と受光した光の角度とから座標を検出できない
一直線を両端部にすることができる。

【００６４】また、請求項５に記載の発明によれば、算
出部が、検出部が第一のスタイラスペンの指す座標を検
出できなかった場合、前後の座標から補間処理するた
め、複数のスタイラスペンによる遮光、或いは、かすれ
によって検出できない座標を補間して、飛びを防ぐこと
ができる。

【００６５】また、請求項６に記載の発明によれば、タ
ッチパネル上で、第一のスタイラスペンが第一の波長の
光を或る間隔で断続的に発光し、第二のスタイラスペン
が、第二の波長の光を第一の波長の光の間隔とずらし
て、断続的に発光し、第一の検出手段および第二の検出
手段が、第一のフィルタおよび第二のフィルタがそれぞ
れフィルタリングした第一の透過光／第二の透過光を受
光して、入射角度を検出し、第三の検出手段が受光した
光の入射角度と併せて、それぞれの位置関係からタッチ
パネル上の座標を検出するため、複数の座標を同時に検
出可能な光学式座標検出装置を提供することができ、検
出部の数を減らせるので、コスト削減することができ
る。

【００６６】また、請求項７に記載の発明によれば、座
標検出手段が、任意のサイズで構成される矩形のタッチ
部分において、スタイラスペンが発光する光を検出し、
さらに、全てのコーナーに配置されるため、複数の座標
を同時に検出可能な光学式座標検出装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における座標検出装置の外観図で
ある。

【図２】座標検出装置の検出部５〜８の配置を表した図
である。

【図３】座標検出装置の構成図である。

【図４】スタイラスペンを示した図である。

【図５】スタイラスペンが発光する光の波長を表した図
である。

【図６】スタイラスペンが発光する光の波長を表した図
である。

【図７】スタイラスペンが発光するＬＤ光を選択的にフ
ィルタリングするフィルタの透過率を示した図である。

【図８】スタイラスペンが発光するＬＤ光を選択的にフ
ィルタリングするフィルタの透過率を示した図である。

【図９】検出部の内部構成およびスタイラスペンからの
受光を示した図である。

【図１０】２０４８個の受光素子を一列に配置したＣＣ
Ｄの各受光素子ごとの受光レベルを表した図である。

【図１１】スタイラスペンの指す座標を検出する例を示
した図である。

【図１２】一方のスタイラスペンが他方のスタイラスペ
ンの光を遮った場合を表した図である。

【図１３】連続した座標間の座標ベクトル長を表した図
である。

【図１４】単位円を用いて座標ベクトル値を表した図で
ある。

【図１５】座標ベクトル値を表にした図である。

【図１６】曲線近似を示した図である。

【図１７】実施の形態２におけるスタイラスペンを表し
た図である。

【図１８】赤色レーザダイオードのスタイラスペンおよ
び青色レーザダイオードのスタイラスペンの発光タイミ
ングチャートである。

【図１９】実施の形態２における座標検出装置の構成図
である。

【図２０】実施の形態２における座標検出装置の座標検
出を表した図である。

【図２１】座標検出装置の四隅に座標検出部を配置した
構成図である。

【図２２】座標検出部の内部構成および受光素子を表し
た図である。

【図２３】光学式のスタイラスペンを示した図である。

【図２４】座標検出装置の断面図である。

【符号の説明】

１座標検出装置２タッチパネル３外枠４操作部５〜８、２３、２６、２７検出部９ａ、９ｂ、１９ａ、１９ｂスタイラスペン１０、２４、３９算出部１１、２５、４０Ｉ／Ｆ部１２ａ、１２ｂ、２０ａ、２０ｂ発光部１３ａ、１３ｂフィルタ１４、３４結像レンズ１５、３５ＣＣＤ１６ａ、１６ｂ、２１ａ、２１ｂスイッチ２２受光部３０〜３３座標検出部３６ａ、３６ｂスタイラスペン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タッチパネルと、前記タッチパネルに押圧されると、ペン先から第一の波
長の光を発光する第一のスタイラスペンと、前記第一の波長の光だけを選択して透過させる第一のフ
ィルタと、前記第一のフィルタを透過した第一の透過光を受光し
て、予め設定した基準角に対する前記第一の透過光の入
射角度を検出する第一の検出手段と、前記タッチパネルに押圧されると、ペン先から第二の波
長の光を発光する第二のスタイラスペンと、前記第二の波長の光だけを選択して透過させる第二のフ
ィルタと、前記第二のフィルタを透過した第二の透過光を受光し
て、予め設定した基準角に対する前記第二の透過光の入
射角度を検出する第二の検出手段と、一対の前記第一の検出手段が、それぞれ検出した前記第
一の透過光の入射角度と前記一対の第一の検出手段の位
置関係とから前記第一のスタイラスペンが発光した前記
タッチパネル上の座標を算出し、かつ、ほぼ同時に、一
対の前記第二の検出手段が、それぞれ検出した前記第二
の透過光の入射角度と前記一対の第二の検出手段の位置
関係とから前記第二のスタイラスペンが発光した前記タ
ッチパネル上の座標を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする座標検出装置。
【請求項２】前記第一の波長の光は、赤色または青色
の波長の光であり、前記第二の波長の光は、前記第一の
波長の光とは異なる青色または赤色の波長の光であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の座標検出装置。
【請求項３】前記第一のフィルタ／前記第二のフィル
タは、紫外線領域の波長の光をカットする紫外線カット
フィルタまたは赤外線領域の波長の光をカットする赤外
線カットフィルタであることを特徴とする請求項１また
は２に記載の座標検出装置。
【請求項４】前記タッチパネルは、矩形であり、前記
一対の第一の検出手段および前記一対の第二の検出手段
は、それぞれコーナーに配置され、かつ、前記一対の第
一の検出手段は、対向しないことを特徴とする請求項１
〜３のいずれか一つに記載の座標検出装置。
【請求項５】前記算出手段は、前記検出手段が前記第
一のスタイラスペンの指す座標を検出できなかった場
合、前後の座標から補間処理することを特徴とする請求
項１〜４のいずれか一つに記載の座標検出装置。
【請求項６】タッチパネルと、前記タッチパネルに押圧されると、ペン先から第一の波
長の光を断続的に発光する第一のスタイラスペンと、前記第一の波長の光だけを選択して透過させる第一のフ
ィルタと、前記第一のフィルタを透過した第一の透過光を受光し
て、予め設定した基準角に対する前記第一の透過光の入
射角度を検出する第一の検出手段と、第一のスタイラスペンが断続的に発光する間隔を検出す
る発光間隔検出手段を有し、前記タッチパネルに押圧さ
れると、ペン先から第二の波長の光を前記間隔とずらし
て、断続的に発光する第二のスタイラスペンと、前記第二の波長の光だけを選択して透過させる第二のフ
ィルタと、前記第二のフィルタを透過した第二の透過光を受光し
て、予め設定した基準角に対する前記第二の透過光の入
射角度を検出する第二の検出手段と、前記第一の波長の光および前記第二の波長の光を受光し
て、予め設定した基準角に対する入射角度を検出する第
三の検出手段と、前記第一の検出手段および第三の検出手段が、それぞれ
検出した前記第一の透過光の入射角度および前記第一の
波長の光の入射角度と、前記第一の検出手段と第三の検
出手段の間隔と、から前記第一のスタイラスペンが指す
前記タッチパネル上の座標を算出し、かつ、ほぼ同時
に、前記第二の検出手段および第三の検出手段が、それ
ぞれ検出した前記第二の透過光の入射角度および前記第
二の波長の光の入射角度と、前記第二の検出手段と第三
の検出手段の間隔と、から前記第二のスタイラスペンが
指す前記タッチパネル上の座標を算出する算出手段と、を備えたことを特徴とする座標検出装置。
【請求項７】スタイラスペンから発光される光を検出
して、スタイラスペンがタッチしている座標を検出する
座標検出装置において、任意のサイズで構成される矩形のタッチ部分において、
前記スタイラスペンが発光する光を検出する座標検出手
段を全てのコーナーに配置することを特徴とする座標検
出装置。