JP2007072589A - Coordinate-input device - Google Patents

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雄一郎 吉村
Kiwamu Kobayashi
究 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve resolution of coordinate computation by reducing a difference between the maximum light quantity and minimum quantity of a detected signal waveform. <P>SOLUTION: Light is made incident to a retroreflection material corner short side part, to which an incident angle is small, by putting down a retroreflection material corner long side by one stage to raise a retroreflection light quantity of a minimum. A broad technical idea is that a structure is seen only from either an L or R sensor but not seen from the other due to a shade for each reteroreflection surface on the base side and for each notched front and back slopes, and a long-side left and right independence effect possibility (except a center part) is high. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力画面上を指示具や指等によって指示した指示位置を検出することで、例えば、接続されているコンピュータを制御したり、文字や図形等を書き込むことができる座標入力装置、その座標入力装置を制御する制御方法、制御プログラム及びその制御プログラムを格納した記憶媒体に関する。   The present invention relates to a coordinate input device capable of controlling a connected computer or writing a character, a figure, or the like, for example, by detecting an indication position indicated by an indication tool or a finger on the input screen, The present invention relates to a control method for controlling a coordinate input device, a control program, and a storage medium storing the control program.

従来、この種の座標入力装置として、各種方式の座標入力装置(タッチパネルやデジタイザ)が提案、または製品化されており、例えば、特殊な器具等を用いずに、指で画面上をタッチすることで、PC(パーソナルコンピュータ)等の操作を簡単に行うことができるタッチパネル等が広く用いられている。   Conventionally, various types of coordinate input devices (touch panels and digitizers) have been proposed or commercialized as this type of coordinate input device. For example, touching the screen with a finger without using a special instrument or the like. A touch panel or the like that can easily operate a PC (personal computer) or the like is widely used.

その方式としては、抵抗膜を用いたもの、または、超音波を用いたもの等、種々のものがあるが、光を用いたものとして、座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、投光手段からの光を再帰反射シートで反射し、その光量分布を受光手段により検出することにより、座標入力領域内の指等で遮光された遮光領域の方向を検出し、遮光位置、つまり、座標入力位置の座標を決定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   There are various methods such as those using a resistance film or using ultrasonic waves, but as a method using light, a retroreflective sheet is provided outside the coordinate input surface, and light is projected. The light from the means is reflected by the retroreflective sheet, and the light distribution is detected by the light receiving means, thereby detecting the direction of the light shielding area shielded by a finger or the like in the coordinate input area, and the light shielding position, that is, coordinate input. One that determines the coordinates of a position is known (for example, see Patent Document 1).

また、再帰反射部材を座標入力有効領域の周辺に配置すると共に、座標入力有効領域の角部2箇所に設けられたセンサユニットに、光を投光する投光手段と、再帰反射板により再帰反射した光を受光する受光手段とが一体に構成されると共に、このセンサユニットの光軸が座標入力有効領域の面内方向に略45°傾いた状態に設定するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the retroreflective member is arranged around the coordinate input effective area, and is retroreflected by the light reflecting means for projecting light to the sensor units provided at the two corners of the coordinate input effective area and the retroreflective plate. It is known that the light receiving means for receiving the received light is integrally configured, and the optical axis of the sensor unit is set to be inclined by approximately 45 ° in the in-plane direction of the coordinate input effective area (for example, Patent Document 2).

ところが、道路標識等の用途で市販されている再帰反射材は、再帰反射効率が高いものは最も広角な特性のものでも入射角が30〜45度以上では急激に効率が低下してしまうし、45度以上の広角な特性のものは再帰反射効率そのものが非常に低いものしかないのが実情である。従って、この種の装置に用いる場合、入力領域が正方形に近く入射角45度+αの範囲で済む場合は市販のものをそのまま使用可能であるが、近年増加している横と縦の比が16:9等の横長画面のディスプレイの場合は再帰性反射部材への入射角が大きくなってしまい、充分な反射光が得られないという問題があった。   However, retroreflective materials that are commercially available for road signs and the like have a high retroreflective efficiency, even if they have the widest angle characteristics, the efficiency decreases sharply at an incident angle of 30 to 45 degrees or more, Actually, the wide-angle characteristics of 45 degrees or more have very low retroreflective efficiency. Therefore, when used in this type of apparatus, a commercially available one can be used as it is when the input area is close to a square and the incident angle is in the range of 45 ° + α. However, the increasing aspect ratio in recent years is 16. : In the case of a horizontally long display such as 9 etc., there was a problem that the incident angle to the retroreflective member becomes large and sufficient reflected light cannot be obtained.

このような問題を解決するために、例えば、特許文献3においては、入射角が大きくなる部分に鋸歯状の部材を用いて、その斜面に再帰性反射材を貼り付けることで入射角を緩和することを提案している。又、特許文献4では再帰性反射部材の前面にフレネル等の屈折部材を設けて光線の方向を曲げて入射角を緩和することを提案している。
米国特許USP4507557号公報 特開2001−243002号公報 特開平11−110116号公報 特開2001−290584号公報
In order to solve such a problem, for example, in Patent Document 3, a sawtooth-like member is used in a portion where the incident angle becomes large, and the incident angle is reduced by attaching a retroreflecting material to the slope. Propose that. Further, Patent Document 4 proposes that a refractive member such as Fresnel is provided on the front surface of the retroreflective member to bend the direction of the light beam to reduce the incident angle.
US Patent No. USP 4507557 JP 2001-243002 A JP-A-11-110116 JP 2001-290484 A

ここで、この種の光学式座標入力装置の概略構成について、図19を用いて説明する。   Here, a schematic configuration of this type of optical coordinate input device will be described with reference to FIG.

図19において、2001L,2001Rは左右のセンサユニットで、投光手段(発光手段)及び受光手段(検出手段)を有する。これらセンサユニット2001L,2001Rは、制御信号を後述する制御・演算ユニット2002から受け取ると共に、検出した信号を制御・演算ユニット2002に送信する。2002は制御・演算ユニットで、光学式座標入力装置全体を制御するものである。2003は座標入力有効領域(模式的に示す)で、この種の光学式座標入力装置が指や指示具等の指示手段により入力指示した位置の検出を行える領域である。2004は再帰反射手段で、座標入力有効領域2003の外側3辺を囲むような形(コ字形状)で配置されている。   In FIG. 19, reference numerals 2001L and 2001R denote left and right sensor units each having a light projecting means (light emitting means) and a light receiving means (detecting means). These sensor units 2001L and 2001R receive a control signal from a control / arithmetic unit 2002, which will be described later, and transmit the detected signal to the control / arithmetic unit 2002. 2002 is a control / arithmetic unit for controlling the entire optical coordinate input device. Reference numeral 2003 denotes a coordinate input effective area (schematically shown), which is an area in which this type of optical coordinate input device can detect a position input by an instruction means such as a finger or an indicator. Reference numeral 2004 denotes retroreflective means, which is arranged in a shape surrounding the three outer sides of the coordinate input effective area 2003 (a U-shape).

再帰反射手段2004は、入射光を到来方向に再帰反射する再帰反射面を有する。再帰反射手段2004は、左右それぞれのセンサユニット2001L,2001Rからθ°(略90°)範囲に投光された光を、センサユニット2001L,2001Rに向けて再帰反射する。再帰反射手段2004により再帰反射された光は、集光光学系とラインCCD等によって構成されたセンサユニット2001L,2001Rの受光手段によって1次元的に検出され、その光量分布を示す信号が制御・演算ユニット2002に送られる。   The retroreflective means 2004 has a retroreflective surface that retroreflects incident light in the direction of arrival. The retroreflective means 2004 retroreflects the light projected from the left and right sensor units 2001L and 2001R in the range of θ ° (approximately 90 °) toward the sensor units 2001L and 2001R. The light retroreflected by the retroreflective means 2004 is detected one-dimensionally by the light receiving means of the sensor units 2001L and 2001R configured by a condensing optical system and a line CCD, and a signal indicating the light quantity distribution is controlled and calculated. Sent to unit 2002.

このように構成することで、座標入力有効領域2003に指や指示具等の指示手段による入力指示がなされると、センサユニット2001L,2001Rの投光手段から投光された光が前記指示手段によって遮られ、センサユニット2001L,2001Rの受光手段では、前記指示手段によって遮られた部位のみの光(再帰反射による反射光)を検出することができなくなり、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを識別することが可能となる。   With this configuration, when an input instruction is given to the coordinate input effective area 2003 by an instruction means such as a finger or an indicator, the light projected from the light projecting means of the sensor units 2001L and 2001R is transmitted by the instruction means. The light receiving means of the sensor units 2001L and 2001R that are blocked cannot detect light only from the part blocked by the indicating means (reflected light due to retroreflection), and as a result, light from any direction can be detected. It was possible to identify whether or not there was.

つまり、制御・演算ユニット2002は、左右のセンサユニット2001L,2001Rの投光手段の光量変化から、前記指示手段により入力指示された部分の遮光範囲を検出し、その遮光範囲の情報から遮光位置の方向(角度)をそれぞれ導出する。更に、前記導出された方向(角度)及びセンサユニット2001L,2001R相互間の距離情報等から遮光位置(座標)を幾何学的に算出すると共に、図示しない表示手段に接続されているPC(パーソナルコンピュータ)等に、USB等のインタフェースを経由して座標値を出力する。   That is, the control / arithmetic unit 2002 detects the light shielding range of the portion instructed to be input by the instruction means from the light amount change of the light projecting means of the left and right sensor units 2001L and 2001R, and determines the light shielding position from the information on the light shielding range. Each direction (angle) is derived. Further, a light shielding position (coordinates) is geometrically calculated from the derived direction (angle) and distance information between the sensor units 2001L and 2001R, and a PC (personal computer) connected to display means (not shown). ) Etc., the coordinate value is output via an interface such as USB.

ここで用いられている再帰反射手段2004を構成する再帰反射部材としては、球体のビーズを反射面上に積層配置することで再帰反射特性を有するビーズタイプの再帰反射シート、若しくは光学反射面であるコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰反射現象を起こす再帰反射シート等が用いられる。   The retroreflective member constituting the retroreflective means 2004 used here is a bead-type retroreflective sheet having a retroreflective property by stacking spherical beads on the reflective surface, or an optical reflective surface. A retroreflective sheet or the like that causes a retroreflective phenomenon by regularly arranging corner cubes by machining or the like is used.

このような構成の座標入力装置において、センサユニット2001L,2001Rの投光手段から投光された光が、再帰反射手段2004により再帰反射され、その再帰反射光がセンサユニット2001L,2001Rの受光手段(ラインCCD)で検出されることになる。   In the coordinate input device having such a configuration, the light projected from the light projecting means of the sensor units 2001L and 2001R is retroreflected by the retroreflective means 2004, and the retroreflected light is received by the light receiving means ( (Line CCD).

なお、図19において、水平線はX軸を、垂直線はY軸を、OはX軸とY軸との交点座標(0,0)を、それぞれ示す。そして、センサユニット2001L,2001Rは、座標入力有効領域2003のX軸に平行に且つY軸に対称な位置に、互いに所定距離離間して配置されている。   In FIG. 19, the horizontal line indicates the X axis, the vertical line indicates the Y axis, and O indicates the intersection coordinates (0, 0) between the X axis and the Y axis. The sensor units 2001L and 2001R are arranged at a predetermined distance apart from each other at a position parallel to the X axis and symmetrical to the Y axis of the coordinate input effective area 2003.

図20は、各部材の配置(図においては、左側のセンサユニット2001Lのみを示すが、右側のセンサユニット2001Rも対称な配置であり、以後の説明は同様である)を示す図であり、図21は、センサユニット2001Lの受光手段であるラインCCDの出力を模式的に示した図である。   FIG. 20 is a diagram showing the arrangement of each member (in the drawing, only the left sensor unit 2001L is shown, but the right sensor unit 2001R is also a symmetrical arrangement, and the following description is the same). 21 is a diagram schematically showing the output of the line CCD which is the light receiving means of the sensor unit 2001L.

図20において、2001Lはセンサユニット、2003は座標入力有効領域(座標入力面)、2004は再帰反射手段、(1)、(2)、(3)、(4)はセンサユニット2001Lの投光手段から投光された光の方向を、それぞれ示す。   20, 2001L is a sensor unit, 2003 is a coordinate input effective area (coordinate input surface), 2004 is retroreflective means, (1), (2), (3), and (4) are light projecting means of the sensor unit 2001L. The direction of the light projected from each is shown.

図20においては、センサユニット2001Lの投光手段から投光された光の内の(2)の方向に向う光と座標入力有効領域2003の図において上辺部との間の角度は45°になっている。   In FIG. 20, the angle between the light directed from the light projecting means of the sensor unit 2001L in the direction (2) and the upper side in the diagram of the coordinate input effective area 2003 is 45 °. ing.

また、図21において、横軸はラインCCDの画素番号(角度情報と等価)[N]を、縦軸は出力信号レベル[V]を、それぞれ示しており、信号レベルBの位置が光を全く検出できないレベルであり、検出光量が大きくなるに従って信号レベルAの方向に出力レベルが変化する。図示されているように、受光手段であるラインCCDで検出される再帰反射された光の量は、角度方向に依存して、その出力レベルは一様とならない。この様な現象が起こる要因としては、主に次のものが考えられる。   In FIG. 21, the horizontal axis indicates the pixel number (equivalent to angle information) [N] of the line CCD, and the vertical axis indicates the output signal level [V]. It is a level that cannot be detected, and the output level changes in the direction of signal level A as the detected light quantity increases. As shown in the figure, the amount of retroreflected light detected by the line CCD as the light receiving means does not become uniform depending on the angular direction. The main causes of such a phenomenon are as follows.

A)センサユニット2001Lの投光手段の投光特性
B)センサユニット2001Lの投光手段から再帰反射手段2004までの距離
C)再帰反射手段2004の再帰反射特性
センサユニット2001Lの投光手段の投光特性は、投光レンズの光学特性に依存することが大きいが、この種の座標入力装置にあっては、赤外LED(発光ダイオード)等の発光素子の出力光を、座標入力有効領域2003の面内に扇状に且つ座標入力有効領域2003に略平行に投光するように投光レンズが構成される。
A) Light projection characteristics of the light projecting means of the sensor unit 2001L B) Distance from the light projecting means of the sensor unit 2001L to the retroreflective means 2004 C) Retroreflective characteristics of the retroreflective means 2004 Light projection of the light projecting means of the sensor unit 2001L The characteristics largely depend on the optical characteristics of the light projecting lens. However, in this type of coordinate input device, the output light of a light emitting element such as an infrared LED (light emitting diode) is output from the coordinate input effective area 2003. The light projecting lens is configured to project in a fan shape in the plane and substantially parallel to the coordinate input effective area 2003.

図22は、センサユニット2001Lの投光手段における投光レンズの構成を模式的に示す図であり、同図において、2300は投光レンズである。図22(A)は、座標入力有効領域2003と直角の方向から見た投光レンズの図、同図(B)、(C)は、座標入力有効領域2003と平行な方向から見た投光レンズの図である。   FIG. 22 is a diagram schematically showing a configuration of a light projecting lens in the light projecting means of the sensor unit 2001L. In FIG. 22, reference numeral 2300 denotes a light projecting lens. FIG. 22A is a diagram of a light projection lens viewed from a direction perpendicular to the coordinate input effective area 2003, and FIGS. 22B and C are light projections viewed from a direction parallel to the coordinate input effective area 2003. It is a figure of a lens.

一般に、座標入力有効領域2003に平行な面内方向に対称軸(以後、主光線方向、図22(A)における1)の方向)を有し、その垂直方向に投光手段からの光が、座標入力有効領域2003に略平行な光束(図22(B)における矢印方向)となって投光される。
図23は、座標入力有効領域2003の面内方向の投光レンズ2300の投光分布を示す図であり、同図において、縦軸は投光レンズ2300の投光レベルを、横軸は投光レンズ2300の投光角度を、それぞれ示す。
Generally, it has an axis of symmetry in the in-plane direction parallel to the coordinate input effective area 2003 (hereinafter, the principal ray direction, the direction of 1 in FIG. 22A), and the light from the light projecting means in the vertical direction is The light is projected as a light beam substantially parallel to the coordinate input effective area 2003 (in the arrow direction in FIG. 22B).
FIG. 23 is a diagram showing a light distribution of the light projection lens 2300 in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003. In FIG. 23, the vertical axis represents the light projection level of the light projection lens 2300, and the horizontal axis represents the light projection. The projection angle of the lens 2300 is shown respectively.

図23においては、主光線方向1)に対称な投光分布が示されている。この投光分布は、投光レンズ2300の曲率、または、その投光角度方向の有効瞳の大きさ等により決定される。   FIG. 23 shows a light distribution that is symmetric in the principal ray direction 1). This projection distribution is determined by the curvature of the projection lens 2300 or the size of the effective pupil in the projection angle direction.

座標入力有効領域2003に垂直な方向においては、座標入力有効領域2003に略平行に且つ光束が広がらないように投光レンズ2300の設計が行われるが、その設計は厳密には困難であり、光束は座標入力有効領域2003の垂直方向に投光距離と共に広がってしまう。   In the direction perpendicular to the coordinate input effective area 2003, the projection lens 2300 is designed so as to be substantially parallel to the coordinate input effective area 2003 and the light flux does not spread. Spreads with the projection distance in the vertical direction of the coordinate input effective area 2003.

従って、その投光距離が長くなるに従って光エネルギーの密度は小さくなり、座標入力有効領域2003に垂直な方向の再帰反射手段2004に入射する光は少なくなる。その結果、座標入力有効領域2003に垂直な方向からの再帰反射光は少なくなり、センサユニット2001Lの投光手段から再帰反射手段2004までの距離が長くなるに従って、センサユニット2001Lの受光手段により検出される光量は少なくなる。   Therefore, the light energy density decreases as the projection distance increases, and the amount of light incident on the retroreflective means 2004 in the direction perpendicular to the coordinate input effective area 2003 decreases. As a result, the retroreflected light from the direction perpendicular to the coordinate input effective area 2003 is reduced, and is detected by the light receiving means of the sensor unit 2001L as the distance from the light projecting means of the sensor unit 2001L to the retroreflective means 2004 becomes longer. Less light.

更には、座標入力有効領域2003に垂直な方向の主光線が座標入力有効領域2003に平行でなければ、センサユニット2001Lの投光手段から再帰反射手段2004までの距離と共にその高さが変わるので、再帰反射手段2004に投光される光量は、やはりセンサユニット2001Lの投光手段から再帰反射手段2004までの距離に依存する結果となる(図22(C)参照)。   Furthermore, if the principal ray in the direction perpendicular to the coordinate input effective area 2003 is not parallel to the coordinate input effective area 2003, the height changes with the distance from the light projecting means to the retroreflective means 2004 of the sensor unit 2001L. The amount of light projected to the retroreflective unit 2004 also depends on the distance from the light projecting unit of the sensor unit 2001L to the retroreflective unit 2004 (see FIG. 22C).

図24は、ビーズタイプの再帰反射手段2004の反射面の一部拡大図であり、図25は、再帰反射手段2004の再帰反射特性を、入射角をパラメータに整理して示す図である。   FIG. 24 is a partially enlarged view of the reflection surface of the bead type retroreflective means 2004, and FIG. 25 is a diagram showing the retroreflective characteristics of the retroreflective means 2004 arranged with the incident angle as a parameter.

図25において、横軸は入射角θ°を、縦軸は入射光量に対する再帰反射した光量の割合(再帰反射効率)を、それぞれ示す。   In FIG. 25, the horizontal axis represents the incident angle θ °, and the vertical axis represents the ratio of the retroreflected light quantity to the incident light quantity (retroreflection efficiency).

これら図24及び図25より、入射角θ°が小さければ、略100%近い光量を再帰反射させることができるが、入射角θ°が、例えば、30°を超えるような範囲では、急激に再帰反射効率が低下することが理解される。   24 and 25, if the incident angle θ ° is small, the amount of light that is nearly 100% can be retroreflected. However, when the incident angle θ ° exceeds 30 °, for example, the amount of light recurs rapidly. It is understood that the reflection efficiency is reduced.

以上のことを踏まえ、図21の光量分布について説明する。   Based on the above, the light quantity distribution in FIG. 21 will be described.

ここでは説明を簡単にするために、投光手段の座標入力有効領域2003の面内方向の投光分布を図23のように、略一定(角度依存性が小さい)と仮定する。この時、図20において、(1)の方向に投光された光は、再帰反射手段2004の反射面までの距離が最も近く、また、入射角θ°も小さい状態となっているが、(2)の方向に向かうに従って、再帰反射手段2004の反射面までの距離及び該反射面への入射角θ°が徐々に大きくなる。   Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the light projection distribution in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003 of the light projecting means is substantially constant (the angle dependency is small) as shown in FIG. At this time, in FIG. 20, the light projected in the direction (1) is in the state where the distance to the reflecting surface of the retroreflective means 2004 is the shortest and the incident angle θ ° is small. As it goes in the direction of 2), the distance to the reflection surface of the retroreflective means 2004 and the incident angle θ ° to the reflection surface gradually increase.

しかしながら、再帰反射手段2004の反射面への入射角θ°が30°前後となるまでは、略一定の再帰反射効率が得られているので、そのような状態にあっては、図20の(1)の方向の角度から(2)の方向の角度になるに従って、センサユニット2001Lの受光手段で検出される光量は徐々に多くなる。そして、再帰反射手段2004の反射面への入射角θ°が30°より大きくなり、更に、図20の(2)の方向から(3)の方向に向かうに従って、極端に再帰反射光率が低下することになるので、それに伴い、センサユニット2001Lの受光手段で検出される光量も極端に少なくなる。   However, substantially constant retroreflective efficiency is obtained until the incident angle θ ° on the reflecting surface of the retroreflective means 2004 reaches about 30 °. In such a state, in FIG. As the angle in the direction 1) is changed to the angle in the direction (2), the amount of light detected by the light receiving means of the sensor unit 2001L gradually increases. Then, the incident angle θ ° to the reflection surface of the retroreflective means 2004 becomes larger than 30 °, and the retroreflected light rate is extremely lowered as it goes from the direction (2) to the direction (3) in FIG. Accordingly, the amount of light detected by the light receiving means of the sensor unit 2001L is extremely reduced accordingly.

更に、図20における光線の方向が(2)→(3)→(4)となる過程において、(3)の角部領域の方向で再帰反射手段2004の反射面の角度が急激に変わる。つまり、(3)−の位置では、再帰反射手段2004への入射角θ°が大きいのに対し、(3)+の位置では、入射角θ°がより小さな値となり、入射角θ°の不連続が起こる。その結果、図21の(3)の位置で光量分布の不連続が発生する。そして、図20における光線が(3)の方向から(4)の方向へ変化すると、再帰反射手段2004の反射面までの距離が徐々に小さくなることで、該反射面に入射する入射角θ°もより小さくなるので、センサユニット2001Lの受光手段で検出される光量レベルは徐々に大きくなっていく。   Furthermore, in the process in which the direction of the light beam in FIG. 20 changes from (2) → (3) → (4), the angle of the reflection surface of the retroreflective means 2004 changes rapidly in the direction of the corner region of (3). That is, the incident angle θ ° to the retroreflective means 2004 is large at the position (3) −, whereas the incident angle θ ° becomes a smaller value at the position (3) +, and the incident angle θ ° Continuation occurs. As a result, the discontinuity of the light amount distribution occurs at the position (3) in FIG. Then, when the light ray in FIG. 20 changes from the direction (3) to the direction (4), the distance to the reflecting surface of the retroreflective means 2004 becomes gradually smaller, so that the incident angle θ ° incident on the reflecting surface becomes 0 °. Accordingly, the light amount level detected by the light receiving means of the sensor unit 2001L gradually increases.

しかしながら、図20における光線の(1)の方向と(4)の方向での再帰反射手段2004への入射角θ°は略等しいが、センサユニット2001Lの投光手段から再帰反射手段2004の反射面までの距離が、(4)の方向の方が遠いため、(4)の方向の光線の検出光量レベルは、(1)の方向での光線の検出光量レベルより小さくなる。   However, although the incident angle θ ° of the light ray in the direction (1) and the direction (4) in FIG. 20 to the retroreflective means 2004 is substantially equal, the light reflecting means of the sensor unit 2001L reflects the reflective surface of the retroreflective means 2004. Therefore, the detected light amount level of the light beam in the direction (4) is smaller than the detected light amount level of the light beam in the direction (1).

以上より、座標入力有効領域2003の縦横比と座標入力有効領域2003に対するセンサユニット2001L,2001Rの配置位置とによって、この光量分布は大きく変化することが理解される。   From the above, it is understood that this light quantity distribution varies greatly depending on the aspect ratio of the coordinate input effective area 2003 and the arrangement positions of the sensor units 2001L and 2001R with respect to the coordinate input effective area 2003.

特に、座標入力有効領域2003の縦横比が4:3から16:9になると、再帰反射手段2004への入射角θ°が大きくなり、再帰反射特性が悪くなるので、図20の(3)の方向で検出される光線の光量レベルは極端に低下することになる。   In particular, when the aspect ratio of the coordinate input effective area 2003 is changed from 4: 3 to 16: 9, the incident angle θ ° to the retroreflective means 2004 becomes large and the retroreflective characteristics are deteriorated. The light quantity level of the light beam detected in the direction is extremely lowered.

一方、センサユニット2001L,2001Rの受光手段であるラインCCDについて述べれば、精度良く遮光部位を検出するためには、図20における光線が(1)の方向であっても、検出信号レベルが電気的に飽和することがあってはならない。   On the other hand, the line CCD as the light receiving means of the sensor units 2001L and 2001R will be described. In order to detect the light shielding portion with high accuracy, the detection signal level is electrical even if the light beam in FIG. 20 is in the direction (1). Must not saturate.

従って、図20における光線が(1)の方向であっても、検出信号レベルが電気的に飽和することがないように、センサユニット2001L,2001RのラインCCDのシャッタを制御、或いは投光手段の投光素子に流れる電流を制御する必要がある。   Therefore, even if the light beam in FIG. 20 is in the direction (1), the shutters of the line CCDs of the sensor units 2001L and 2001R are controlled or the light projecting means of the light projecting means so that the detection signal level is not electrically saturated. It is necessary to control the current flowing through the light projecting element.

しかしながら、検出信号レベルが電気的に飽和を起こさないように制御すると、図20における(3)の方向の光線の信号レベルが極端に低下し、信号が検出できない、或いは信号が検出できたとしても、ノイズにより信号が安定しない等の問題が生じる。   However, if the detection signal level is controlled so as not to cause electrical saturation, the signal level of the light beam in the direction (3) in FIG. 20 is extremely reduced, and even if the signal cannot be detected or the signal can be detected. Problems such as signal instability due to noise occur.

つまり、その方向((3)の方向)で信号が検出できなければ座標算出不能となり、ノイズによる信号劣化は、例えば、所定位置を指や指示具等の指示手段により指示し続けた場合、一定の座標値を出力することができなくなるので、座標算出分解能を大幅に低下させると言う問題が生じる。   That is, if a signal cannot be detected in that direction (direction (3)), the coordinates cannot be calculated, and signal degradation due to noise is constant when, for example, a predetermined position is continuously indicated by an instruction means such as a finger or an indicator. Since the coordinate value cannot be output, there arises a problem that the coordinate calculation resolution is greatly reduced.

更に前記画面周囲の一部に鋸歯状の面を設ける従来例は、その斜面に再帰性反射材を貼り付けることで実質的に入射角を減少させることで改善するものである。前記投光手段及び受光手段は、最も典型的な構成としては図19で示すように長方形の座標入力領域の再帰反射手段である再帰反射材を3辺に装着した場合、非装着の1辺の両端近傍に設置される。前記投光手段及び受光手段近傍の短辺に装着した再帰反射材は、その受光手段の視界外となるため再帰反射対象とはならず、投光手段及び受光手段の対向2辺が再帰反射対象となる。投光手段及び受光手段であるセンサユニット2001Lを例に取ると、再帰反射対象辺は、2001R近傍の辺の図の短辺(図19 AからDへの領域)と長辺(図19 AからCへの領域)である。ここで、短辺(図19 AからDへの領域)に対しては、センサユニット2001Rの視界外であるため、上記鋸歯状の面を設ける構成は、センサユニット2001L単独に対して有効に入射角度特性の改善効果を発揮する。一方、長辺(図19 AからCへの領域)に対しては、センサユニット2001Rとの共有視野内であるため、例えば領域Aはセンサユニット2001Lに対しては、本来最も距離が長く辺に平行な平面で再帰反射面を構成した場合入射角が最も大きくなり検出光量レベルが最も小さくなる領域であるのに対し、同じ領域Aでもセンサユニット2001Rに対しては、本来最も距離が短く辺に平行な平面で再帰反射面を構成した場合入射角が最も小さくなり検出光量レベルが最も大きくなる領域であるという風にセンサユニットごとに異なる領域なので、相反する特性を要求される。しかし、上記従来例の一様に鋸歯状の面を設ける構成では、隣り合う鋸歯状の面のいずれもが同一の投光手段及び受光手段の再帰反射対象となるため、入射角が小さい面に関しては再帰反射光量は増加するものの、一方の入射角が大きい面に関しては再帰反射光量は逆に減少し、その総合的な反射光量特性としては、プラス面とマイナス面との各々面積按分により決定されるので、改善効果は限られるという欠点があった。   Further, the conventional example in which a saw-toothed surface is provided at a part of the periphery of the screen is improved by substantially reducing the incident angle by attaching a retroreflecting material to the slope. As shown in FIG. 19, the light projecting means and the light receiving means have a retroreflective material, which is a retroreflective means of a rectangular coordinate input area, as shown in FIG. Installed near both ends. The retroreflective member attached to the short side in the vicinity of the light projecting unit and the light receiving unit is not a retroreflective object because it is outside the field of view of the light receiving unit, and the two opposite sides of the light projecting unit and the light receiving unit are retroreflective targets. It becomes. Taking the sensor unit 2001L, which is a light projecting means and a light receiving means, as an example, the retroreflective target side is the short side (region from FIG. 19A to D) and the long side (region from FIG. 19A) in the vicinity of 2001R. (Region to C). Here, since the short side (the region from A to D in FIG. 19) is outside the field of view of the sensor unit 2001R, the configuration in which the sawtooth surface is provided effectively enters the sensor unit 2001L alone. Demonstrate the effect of improving angular characteristics. On the other hand, since the long side (the region from A to C in FIG. 19) is within the shared field of view with the sensor unit 2001R, for example, the region A originally has the longest distance to the side with respect to the sensor unit 2001L. When the retroreflective surface is formed by parallel planes, the incident angle is the largest and the detected light amount level is the smallest. On the other hand, even in the same area A, the sensor unit 2001R has the shortest distance on the side. When the retroreflective surface is formed of parallel planes, the sensor unit is different from each other in such a manner that the incident angle is the smallest and the detected light amount level is the largest. However, in the above-described conventional example in which a uniform serrated surface is provided, both adjacent serrated surfaces are retroreflective objects of the same light projecting unit and light receiving unit. Although the amount of retroreflected light increases, the amount of retroreflected light decreases on the one side with a large incident angle, and the total reflected light amount characteristic is determined by the apportionment of each area of the plus and minus surfaces. Therefore, there is a drawback that the improvement effect is limited.

つまり、従来の検出光量レベルの改善が最も求められたのは、上記2つの投光手段及び受光手段から共通視野になる上記長辺の特に図19のA、図20の(3)、図21の(3)の角部領域であるが、これに対する改善効果の効率が低いという課題があった。   In other words, the improvement in the conventional detected light quantity level was most demanded for the long side of the common field of view from the two light projecting means and the light receiving means, in particular, FIG. 19A, FIG. 20 (3), FIG. However, there is a problem that the efficiency of the improvement effect is low.

本発明の目的は、座標算出分解能を向上させることができる座標入力装置を提供することにある。更には、検出レベルの光量分布の大小差(ダイナミックレンジ)を小さくすることを目的とする。   An object of the present invention is to provide a coordinate input device capable of improving the coordinate calculation resolution. Another object is to reduce the difference (dynamic range) in the light amount distribution of the detection level.

上記目的を達成するため、方形の座標入力領域の周囲3辺に設置された入射光を再帰反射する再帰反射手段と、前記再帰反射手段が設置されない1辺の両端角部近傍に各々設けられた前記再帰反射手段に向けて光束を投光する投光手段、及び、前記再帰反射手段で再帰反射した光束を受光する受光手段とを有し、指示手段によって前記投光手段により投光された光束を遮光することによって生じる前記受光手段から得られる光量分布の変化により、前記指示手段による遮光部分の位置座標を算出する座標入力装置であって、上記再帰反射手段非設置辺の対辺の再帰反射手段が複数の再帰反射面により構成され、この対辺の再帰反射面の全て或いは一部において、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, retroreflective means for retroreflecting incident light installed around three sides of a rectangular coordinate input area and near both end corners of one side where the retroreflective means is not provided. A light projecting unit that projects a light beam toward the retroreflective unit, and a light receiving unit that receives the light beam retroreflected by the retroreflective unit, and the light beam projected by the light projecting unit by the instruction unit A coordinate input device for calculating the position coordinates of the light-shielding portion by the instruction means based on a change in the light amount distribution obtained from the light-receiving means caused by shielding light, and the retro-reflecting means on the opposite side of the non-installed side of the retro-reflecting means Is composed of a plurality of retroreflective surfaces, and all or a part of the retroreflective surface on the opposite side has a retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means. Unlike the retroreflective surface according to the light projecting means and light receiving means, wherein the retroreflective surfaces according to the light projecting means and said light receiving means with each other are arranged so as to be non-covalent.

本発明によれば、検出光量レベルの改善が最も求められた前記2つの投光手段及び受光手段から共通視野になる前記長辺の特に角部領域に対して、2つの投光手段及び受光手段に対して独立に再帰反射光量の制御が可能になるので、受光手段で検出される検出信号波形の最大光量と最小光量との差を小さくすることができるので、座標算出分解能を向上させることができる。   According to the present invention, the two light projecting means and the light receiving means are provided for the long side, particularly the corner region, which has a common visual field from the two light projecting means and the light receiving means for which improvement of the detected light amount level is most demanded. Since the amount of retroreflected light can be controlled independently, the difference between the maximum light amount and the minimum light amount of the detection signal waveform detected by the light receiving means can be reduced, so that the coordinate calculation resolution can be improved. it can.

以下、本発明の座標入力装置の実施の形態について、図1を中心に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a coordinate input device of the present invention will be described with reference to FIG.

(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態を、図1を中心に説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、第1の実施の形態に係る座標入力装置の構成を示す図であり、同図において、上述した従来例の図19と同一部分には、同一符号が付してある。   FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the coordinate input device according to the first embodiment. In FIG. 1, the same parts as those in FIG.

図1において図19と異なる点は、長辺(図中領域Aから領域Cにかかる領域)部分の再帰反射手段が一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置される構成となっていること、図19の構成に光透過部材1001を付加したことである。ここでいう再帰反射手段が一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置される構成とは、図で示すように、投光手段及び受光手段によりなる一方のセンサユニットから対辺である長辺方向へ放射された直線の角度方向に平行に、つまりそのセンサユニットから遠ざかるにつれて長辺に対する傾斜がゆるくなるように、他方のセンサユニットに対する再帰反射面が形成される。具体的にはセンサユニット2001Lから長辺方向へ放射された直線の角度方向に平行に配置された再帰反射面は、当然のことながらセンサユニット2001Lに係わる光束に垂直な投影面がないので再帰反射光は発生しないが、他方のセンサユニット2001Rに対する再帰反射面となる。同様にセンサユニット2001Rから長辺方向へ放射された直線の角度方向に平行に配置された再帰反射面は、センサユニット2001Rに係わる光束に垂直な投影面がないので再帰反射光は発生しないが、他方のセンサユニット2001Lに対する再帰反射面となる。結果として、センサユニット2001Lとセンサユニット2001Rの対辺の内、長辺(図中領域Aから領域Cにかかる領域)における再帰反射手段の面構成は、センサユニット2001Lの前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、センサユニット2001Rの投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、また、センサユニット2001Rの前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、2001Lの投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、センサユニット2001Lとセンサユニット2001Rのお互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置されることとなる。   1 differs from FIG. 19 in that the retroreflective means on the long side (area extending from area A to area C in the figure) has a retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means. Unlike the retroreflecting surfaces related to the other light projecting means and the light receiving means, the retroreflecting surfaces related to the light projecting means and the light receiving means are arranged so as not to be shared. That is, the light transmission member 1001 is added to the configuration of 19. Here, the retroreflective means is different from the retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means, unlike the retroreflective surface related to the other light projecting means and the light receiving means. As shown in the figure, the retroreflective surface related to the light receiving means is arranged so as not to be shared, as shown in the figure, from one sensor unit constituted by the light projecting means and the light receiving means to radiate in the long side direction which is the opposite side. A retroreflective surface for the other sensor unit is formed so that the inclination with respect to the long side becomes gentle in parallel to the angle direction of the straight line, that is, as the distance from the sensor unit increases. Specifically, the retroreflective surface arranged in parallel to the angle direction of the straight line radiated from the sensor unit 2001L in the long side direction naturally has no projection surface perpendicular to the light flux related to the sensor unit 2001L, so the retroreflective surface Although no light is generated, it becomes a retroreflective surface for the other sensor unit 2001R. Similarly, the retroreflective surface arranged parallel to the angle direction of the straight line radiated from the sensor unit 2001R in the long side direction has no projection surface perpendicular to the light flux related to the sensor unit 2001R, but no retroreflected light is generated. This is a retroreflective surface for the other sensor unit 2001L. As a result, the surface configuration of the retroreflective means on the long side (area extending from area A to area C in the figure) of the opposite sides of the sensor unit 2001L and the sensor unit 2001R is the same as the light projecting means and the light receiving means of the sensor unit 2001L. The retroreflective surface related to the incidence and reflection of light is different from the retroreflective surface related to the light projecting means and the light receiving means of the sensor unit 2001R, and the retroreflection surface related to the incidence and reflection of the light projecting means and the light receiving means of the sensor unit 2001R. The reflective surface is different from the retroreflective surface related to the light projecting means and the light receiving means of 2001L so that the retroreflective surfaces related to the light projecting means and the light receiving means of the sensor unit 2001L and the sensor unit 2001R are not shared. Will be placed.

以上の再帰反射手段の再帰反射面の構成をとることにより、長辺の各領域でセンサユニットごとに独立に要求された再帰反射特性に対し、独立に対応することができるようになる。実際に、上記投光手段及び受光手段によりなる一方のセンサユニットから対辺である長辺方向へ放射された直線の角度方向に平行に、つまりそのセンサユニットから遠ざかるにつれて長辺に対する傾斜がゆるくなるように、他方のセンサユニットに対する再帰反射面が形成した場合、上記発明が解決しようとする課題で説明した最も検出光量レベルが小さくなる図1の領域Aの従来の平面構成とした場合の面Aとの比較において効果を検証する。センサユニット2001Lに対する再帰反射面は、本発明の構成により、従来の平面構成とした場合の面Aは図の面Gとなる。これにより、センサユニット2001Lに対して、図中領域Aへの矢印で示される入射光束に対して、入射角が従来の面Aの場合、図の∠Eだったものが、面Gに対しては図の∠Fとなる。ここで、幾何学的に、明らかに
∠E>∠F
となるので、入射角が小さくなることにより、従来に比べて再帰反射効率が改善され、再帰反射光が大きくなる。
By adopting the configuration of the retroreflective surface of the retroreflective means described above, it is possible to independently cope with the retroreflective characteristics independently required for each sensor unit in each region of the long side. Actually, the inclination with respect to the long side becomes gentle as it goes away from the sensor unit in parallel with the angle direction of the straight line radiated from the one sensor unit composed of the light projecting means and the light receiving means to the long side direction which is the opposite side. In addition, when the retroreflective surface for the other sensor unit is formed, the surface A in the conventional plane configuration of the region A in FIG. Verify the effect in the comparison. In the retroreflective surface for the sensor unit 2001L, the surface A in the conventional planar configuration is the surface G in the figure due to the configuration of the present invention. As a result, when the incident angle is the conventional surface A with respect to the incident light flux indicated by the arrow to the region A in the figure, the sensor unit 2001L has an angle of E in FIG. Becomes ∠F in the figure. Here, geometrically, clearly ∠E> ∠F
Therefore, when the incident angle is reduced, the retroreflective efficiency is improved as compared with the conventional case, and the retroreflected light is increased.

一方、センサユニット2001Rに対して、図中領域Aへの矢印で示される入射光束に対して、入射角が従来の面Aの場合、ほぼ0°だったものが、面Bに対しては図の∠Hとなる。ここで、幾何学的に、明らかに入射角が大きくなることにより、従来に比べて再帰反射光が小さくなる。   On the other hand, the incident angle of the sensor unit 2001R with respect to the incident light flux indicated by the arrow to the region A in the figure is approximately 0 ° in the case of the conventional surface A, but the surface B is ∠H. Here, geometrically, when the incident angle is obviously increased, the retroreflected light is reduced as compared with the conventional case.

更に、上記センサユニット2001Lに対する再帰反射面Gはセンサユニット2001Rに対しては再帰反射面ではなく、同様に、センサユニット2001Rに対する面Bはセンサユニット2001Lに対しては再帰反射面ではないので、上記特性が独立に効率よく改善される。   Further, the retroreflective surface G for the sensor unit 2001L is not a retroreflective surface for the sensor unit 2001R, and similarly, the surface B for the sensor unit 2001R is not a retroreflective surface for the sensor unit 2001L. The characteristics are improved independently and efficiently.

光透過部材1001は、特定の波長のみの光を透過することができるもので、不要な光の透過を防止すると共に、再帰反射手段2004が直接外部に露出することを防止し、装置筐体(製品外観)の一部を構成する。即ち、光透過部材1001は、再帰反射手段2004の内側に沿い且つこの再帰反射手段2004の反射面全体を覆うようにして反射面との間に所定間隔を存して配置されている。   The light transmitting member 1001 can transmit light of a specific wavelength only, prevents unnecessary light from being transmitted, and prevents the retroreflective means 2004 from being directly exposed to the outside. Part of product appearance). That is, the light transmissive member 1001 is disposed along the inside of the retroreflective means 2004 and with a predetermined interval between the reflective surfaces so as to cover the entire reflective surface of the retroreflective means 2004.

このように光透過部材1001を設けることで、製品として使われている際に、経時に伴い光透過部材1001に『ほこり』、『ゴミ』の類が堆積しても、該光透過部材1001をユーザが掃除することにより、前記堆積した『ほこり』、『ゴミ』の類を簡単に除去できる。その結果として、再帰反射手段2004の光学特性を半永久的に維持することが容易となり、信頼性の高い座標入力装置を実現することが可能となる。   By providing the light transmissive member 1001 in this way, even when “dust” and “dust” are accumulated on the light transmissive member 1001 over time when used as a product, the light transmissive member 1001 is provided. The user can easily remove the accumulated “dust” and “dust”. As a result, it becomes easy to maintain the optical characteristics of the retroreflective means 2004 semipermanently, and a highly reliable coordinate input device can be realized.

再帰反射手段2004で再帰反射された光は、集光光学系とラインCCD等によって構成されたセンサユニット2001L,2001Rの受光手段によって1次元的に検出され、その光量分布データが制御・演算ユニット2002に送られる。   The light retroreflected by the retroreflective means 2004 is detected one-dimensionally by the light receiving means of the sensor units 2001L and 2001R constituted by a condensing optical system and a line CCD, and the light quantity distribution data is controlled / calculated unit 2002. Sent to.

前述した座標入力有効領域2003は、PDPやリアプロジェクタ、LCDパネル等の表示装置の表示画面で構成することにより、インタラクティブな入力装置として利用可能となる。   The coordinate input effective area 2003 described above can be used as an interactive input device by being configured by a display screen of a display device such as a PDP, a rear projector, or an LCD panel.

このように構成することで、座標入力有効領域2003に指や指示具等の指示手段による入力指示がなされると、センサユニット2001L,2001Rの投光手段から投光された光が前記指示手段によって遮光され、センサユニット2001L,2001Rの受光手段では、前記指示手段によって遮光された遮光部位のみの光(再帰反射手段2004による反射光)を検出することができなくなり、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを判別することが可能となる。   With this configuration, when an input instruction is given to the coordinate input effective area 2003 by an instruction means such as a finger or an indicator, the light projected from the light projecting means of the sensor units 2001L and 2001R is transmitted by the instruction means. The light receiving means of the sensor units 2001L and 2001R that are shielded from light cannot detect light only from the light shielding part (reflected light from the retroreflective means 2004) that is shielded by the instruction means. It is possible to determine whether or not it has been detected.

つまり、制御・演算ユニット(設定手段)2002は、左右のセンサユニット2001L,2001Rの投光手段からの光量変化から、前記指示手段により入力指示された部分の遮光範囲を検出し、その遮光範囲の情報から遮光位置の方向(角度)をそれぞれ導出する。更に、前記導出された方向(角度)及びセンサユニット2001L,2001R相互間の距離情報等から、座標入力有効領域2003上の座標位置を算出すると共に、図示しない表示装置に接続されているPC(パーソナルコンピュータ等)に、USB等のインタフェースを経由して座標値を出力する。   That is, the control / arithmetic unit (setting unit) 2002 detects the light shielding range of the portion instructed to be input by the instruction unit from the change in the light amount from the light projecting unit of the left and right sensor units 2001L and 2001R. The direction (angle) of the light shielding position is derived from the information. Furthermore, the coordinate position on the coordinate input effective area 2003 is calculated from the derived direction (angle) and the distance information between the sensor units 2001L and 2001R, and a PC (personal computer) connected to a display device (not shown). A coordinate value is output to a computer or the like via an interface such as a USB.

このようにして、指や指示具等の指示手段によって、表示装置の表示画面上に線を描画したり、その表示画面上のアイコン操作によりPCの制御等が可能となる。   In this way, it is possible to draw a line on the display screen of the display device by an instruction means such as a finger or an indicator, and control the PC by operating an icon on the display screen.

本実施の形態においては、センサユニット2001L,2001Rの投光手段からの光量分布は、略均一の投光分布とした場合図1の長辺方向で受光分布が最大となる角度範囲及びその近傍角度範囲で投光手段による投光分布を不連続に減光され、光軸に対して非対称な分布となる。   In the present embodiment, when the light quantity distribution from the light projecting means of the sensor units 2001L and 2001R is a substantially uniform light distribution, the angle range in which the light reception distribution is maximum in the long side direction in FIG. In the range, the light distribution by the light projecting means is discontinuously dimmed, and the distribution becomes asymmetric with respect to the optical axis.

また、座標入力有効領域2003の対角方向に形成される角部は、再帰反射手段2004により形成されている。   Further, the corners formed in the diagonal direction of the coordinate input effective area 2003 are formed by the retroreflective means 2004.

また、座標入力有効領域2003の対角方向に形成される角部は、再帰反射手段2004を保護する光透過部材1001から成る。   Further, the corner formed in the diagonal direction of the coordinate input effective area 2003 is formed of a light transmitting member 1001 that protects the retroreflective means 2004.

また、座標入力有効領域2003の対角方向に形成される角部は、光透過性部材1001で、しかも装置筐体から成る。   Further, the corners formed in the diagonal direction of the coordinate input effective area 2003 are light transmissive members 1001 and are composed of an apparatus housing.

また、センサユニット2001L,2001Rの投光手段の投光点(発光点)から座標入力有効領域2003の対角方向に形成される再帰反射手段2004から成る角部に向かう光線方向と、前記投光手段の投光点から座標入力有効領域2003の対角方向に形成される光透過部材1001によって構成される角部に向かう光線方向とが互いに異なる方向とすることが望ましい。   Further, the light beam direction from the light projecting point (light emitting point) of the light projecting unit of the sensor units 2001L and 2001R toward the corner portion composed of the retroreflective unit 2004 formed in the diagonal direction of the coordinate input effective area 2003, and the light projecting It is desirable that the light beam directions from the projection point of the means toward the corner portion constituted by the light transmitting member 1001 formed in the diagonal direction of the coordinate input effective area 2003 are different from each other.

また、座標入力有効領域2003の水平方向に設けられた上記長辺の再帰反射手段2004の反射面より反射してセンサユニット2001L,2201Rの受光手段により検出される光量の最大レベルと、座標入力有効領域2003の垂直方向に設けられた上記短辺の再帰反射手段2004の反射面より反射して前記受光手段により検出される光量の最大レベルとが互いに等しくなるように、前記長辺の再帰反射面を配置し光量分布を設定することが望ましい。   Further, the maximum level of the amount of light reflected from the reflection surface of the long-side retroreflective means 2004 provided in the horizontal direction of the coordinate input effective area 2003 and detected by the light receiving means of the sensor units 2001L and 2201R, and the coordinate input effective The long-side retroreflecting surface so that the maximum level of the amount of light reflected from the reflecting surface of the short-side retroreflecting unit 2004 provided in the vertical direction of the region 2003 and detected by the light-receiving unit is equal to each other. It is desirable to arrange the light quantity and set the light quantity distribution.

また、再帰反射手段2004は、前述のように座標入力有効領域2003の周辺部に設けられ且つ再帰的に入射光を反射する。   Further, the retroreflective means 2004 is provided around the coordinate input effective area 2003 as described above and recursively reflects incident light.

また、センサユニット2001L,2201Rの投光手段は、再帰反射手段2004に向けて座標入力有効領域2003の面に略平行で且つ座標入力有効領域2003の面内方向に扇状に光束を投光する。   Further, the light projecting means of the sensor units 2001L and 2201R project a light beam in a fan shape toward the retroreflective means 2004 in a direction substantially parallel to the surface of the coordinate input effective area 2003 and in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003.

以降、各部分毎にその構成及び動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of each part will be described.

〈センサユニット2001L,2201Rの説明〉
図2は、センサユニット2001L,2201Rの分解斜視図であり、センサユニット2001L,2201R中の投光手段及び受光手段の構成例を示したものである。
<Description of sensor units 2001L and 2201R>
FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor units 2001L and 2201R and shows a configuration example of the light projecting means and the light receiving means in the sensor units 2001L and 2201R.

図2(A)において、30は投光手段で、赤外光を発光する赤外LED(発光ダイオード)31及び投光レンズ32より成り、赤外LED31で発光した光は、投光レンズ32によって、座標入力有効領域2003の面に略平行に、座標入力有効領域2003の面内方向に扇状に光を投光する。   In FIG. 2A, reference numeral 30 denotes a light projecting means, which includes an infrared LED (light emitting diode) 31 that emits infrared light and a light projecting lens 32, and the light emitted from the infrared LED 31 is transmitted by the light projecting lens 32. Then, light is projected in a fan shape in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003 substantially parallel to the surface of the coordinate input effective area 2003.

図3(A)は、センサユニット2001L,2201Rの組み立て状態における正面図で、同図における矢印は、投光手段30による光が座標入力有効領域2003の面内方向に扇状に分布している様子を示している。また、図3(B)は、図3(A)を側面から見た図であり、同様に座標入力有効領域2003の面に略平行に、上下方向に制限された光束として投光され、主に再帰反射手段2004に対して光が投光されている様子を示している。   FIG. 3A is a front view of the sensor units 2001L and 2201R in the assembled state, and the arrows in FIG. 3 indicate that the light from the light projecting means 30 is distributed in a fan shape in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003. Is shown. FIG. 3B is a view of FIG. 3A viewed from the side. Similarly, the light is projected as a light beam restricted in the vertical direction substantially parallel to the surface of the coordinate input effective area 2003, and is mainly displayed. Fig. 6 shows a state in which light is projected to the retroreflective means 2004.

再び図2(A)に戻って説明すると、40は受光手段で、一次元のラインCCD41、集光光学系としての集光レンズ42、入射光の入射方向を概略制限する絞り43、可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルタ44から成る。そして、投光手段30で投光された光は、再帰反射手段2004によって再帰反射され、赤外フィルタ44、絞り43を抜けて集光レンズ42によって、ラインCCD41内の検出素子群の面上に集光される。   Referring back to FIG. 2A again, 40 is a light receiving means, which is a one-dimensional line CCD 41, a condensing lens 42 as a condensing optical system, an aperture 43 for roughly limiting the incident direction of incident light, visible light, etc. It comprises an infrared filter 44 that prevents the excess light from entering. The light projected by the light projecting means 30 is retroreflected by the retroreflecting means 2004, passes through the infrared filter 44 and the diaphragm 43, and is collected on the surface of the detection element group in the line CCD 41 by the condenser lens. Focused.

また、図2(A)において、51は下筐体、52は上筐体であり、絞り43、上筐体52及び下筐体51は、再帰反射手段2004の再帰反射光のみを通過させるように、主に高さ方向(座標入力有効領域2003の面よりの高さ方向)の視野を制限しており、座標入力有効領域2003の面内方向の視野は、大まかに制限する構成となっている。   In FIG. 2A, 51 is a lower casing, 52 is an upper casing, and the diaphragm 43, the upper casing 52, and the lower casing 51 pass only retroreflected light from the retroreflective means 2004. In addition, the visual field in the height direction (the height direction from the surface of the coordinate input effective area 2003) is mainly limited, and the visual field in the in-plane direction of the coordinate input effective area 2003 is roughly limited. Yes.

なお、本実施の形態においては、下筐体51と絞り43とは、互いに一体に成型されているが、これらを別部材で構成しても良いことは言うまでもない。   In the present embodiment, the lower housing 51 and the diaphragm 43 are formed integrally with each other, but it goes without saying that these may be formed of separate members.

図4は、センサユニット2001L,2201Rの投光手段30による光が再帰反射手段2004により再帰反射して、受光手段であるラインCCD41で検出されるまでの光路を説明するための図であり、同図において図2(A)及び図3と同一部分には、同一符号が付してある。   FIG. 4 is a diagram for explaining an optical path from when the light from the light projecting means 30 of the sensor units 2001L and 2201R is retroreflected by the retroreflective means 2004 and detected by the line CCD 41 as the light receiving means. In the figure, the same parts as those in FIGS. 2A and 3 are denoted by the same reference numerals.

図4(A)は、座標入力有効領域2003の面に対して垂直方向から見た正面図、図4(B)は、その側面図である。   4A is a front view seen from the direction perpendicular to the surface of the coordinate input effective area 2003, and FIG. 4B is a side view thereof.

図4(A)において、前述した略90°方向に投光された投光手段30の光は、再帰反射手段2004によって再帰反射され、赤外フィルタ44、絞り43を抜けて集光レンズ42に入射することになるが、その光は、集光レンズ42に対する入射角に応じてラインCCD41の画素45上に結像する(図4(B)参照)。従って、ラインCCD41の出力信号は、再帰反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインCCD41の画素番号が角度情報を示すことになる。   In FIG. 4A, the light of the light projecting means 30 projected in the substantially 90 ° direction described above is retroreflected by the retroreflecting means 2004 and passes through the infrared filter 44 and the aperture 43 to the condenser lens 42. Although the light is incident, the light forms an image on the pixel 45 of the line CCD 41 in accordance with the incident angle with respect to the condenser lens 42 (see FIG. 4B). Accordingly, since the output signal of the line CCD 41 outputs a light amount distribution corresponding to the incident angle of the retroreflected light, the pixel number of the line CCD 41 indicates angle information.

また、本実施の形態の場合、投光手段30と検出手段である受光手段40は、互いに重ねて配置されており、その距離L(図3(B)参照)は、投光手段30から再帰反射手段2004までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Lを有していても十分な再帰反射光を検出手段である受光手段40で検知することが可能な構成となっている。   In the case of the present embodiment, the light projecting means 30 and the light receiving means 40 as the detecting means are arranged so as to overlap each other, and the distance L (see FIG. 3B) is recursed from the light projecting means 30. This is a sufficiently small value compared to the distance to the reflection means 2004, and even if the distance L is present, a sufficient retroreflected light can be detected by the light receiving means 40 as the detection means.

図5は、本実施の形態に係る座標入力装置における受光光学系で観測されるラインCCD41の画素番号Nと導出すべき角度θとの関係を示す図であり、同図において、縦軸は導出すべき角度θを、横軸はラインCCD41の画素番号を、それぞれ示す。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the pixel number N of the line CCD 41 observed by the light receiving optical system in the coordinate input device according to the present embodiment and the angle θ to be derived. In FIG. The angle θ to be output, and the horizontal axis indicates the pixel number of the line CCD 41.

ここでは、ラインCCD41の法線方向と受光光学系の対称軸βL,βRとを互いに一致させ、その方向を角度0°と定義する。この時、測定角度範囲が小さければ、ラインCCD41の画素番号Nと測定角度θとの関係が、例えば、良好な線形性を有する集光レンズ42を設計、製造することは容易であるが、測定角度範囲が大きくなると、集光レンズ42の端部で発生する光学的歪を除去することが困難となり、測定角度に大きな誤差が発生するようになる。   Here, the normal direction of the line CCD 41 and the symmetry axes βL and βR of the light receiving optical system are made to coincide with each other, and the direction is defined as an angle of 0 °. At this time, if the measurement angle range is small, the relationship between the pixel number N of the line CCD 41 and the measurement angle θ is, for example, easy to design and manufacture a condenser lens 42 having good linearity. When the angle range becomes large, it becomes difficult to remove optical distortion generated at the end of the condenser lens 42, and a large error occurs in the measurement angle.

従って、図1に示すように、受光光学系の対称軸βL,βRは、座標入力有効領域2003のX軸に対して略45°傾けた方向に設定、若しくはセンサユニット2001L,2001Rと座標入力有効領域2003によって決まる光線A、及び光線Bの角度2等分線方向に、受光光学系の対称軸βL,βRを設けるのが好ましい設定となる。このように設定することで、受光光学系の測定角度範囲は、少なくとも±45°以下になる。   Therefore, as shown in FIG. 1, the symmetry axes βL and βR of the light receiving optical system are set in a direction inclined approximately 45 ° with respect to the X axis of the coordinate input effective area 2003, or coordinate input effective with the sensor units 2001L and 2001R. It is preferable to provide the symmetry axes βL and βR of the light receiving optical system in the angle bisector direction of the light beam A and the light beam B determined by the region 2003. By setting in this way, the measurement angle range of the light receiving optical system is at least ± 45 ° or less.

一方、本実施の形態に係る座標入力装置は、表示ディスプレイ(表示装置)と重ねて配置することによって、指や指示具等の指示手段による筆跡を表示ディスプレイに表示させて、恰も紙と鉛筆の様な使い勝手を実現できるものである。   On the other hand, the coordinate input device according to the present embodiment is arranged so as to overlap the display display (display device), so that the handwriting by the instruction means such as a finger or an indicator is displayed on the display display. It is possible to realize various usability.

表示ディスプレイの動向について述べれば、表示領域の縦横比(アスペクト比)は4:3のものが主流であったが、フルHD画像等に見られるように16:9のものが普及しつつある。つまり、座標入力装置の座標入力有効領域2003もそれに対応すべく横長の仕様となる。   Regarding the trend of display, the aspect ratio (aspect ratio) of the display area is mainly 4: 3, but the aspect ratio of 16: 9 is becoming widespread as seen in full HD images and the like. That is, the coordinate input effective area 2003 of the coordinate input device has a horizontally long specification so as to correspond to it.

従って、再帰反射手段2004に対する入射角、または再帰反射手段2004までの距離は、光学的にはより厳しい条件となり、課題の項でも述べた通り、図21で示される検出信号波形の最大信号レベルと最小信号レベルとの差は、より大きなものとなる。従って、ラインCCD41のダイナミックレンジでその信号差をカバーすることができなくなり、結果的に座標算出分解能が低下したり、或いは座標算出不能の状態を引き起こす。   Accordingly, the incident angle with respect to the retroreflective unit 2004 or the distance to the retroreflective unit 2004 is optically stricter. As described in the section of the problem, the maximum signal level of the detection signal waveform shown in FIG. The difference from the minimum signal level is larger. Therefore, the signal difference cannot be covered by the dynamic range of the line CCD 41, and as a result, the coordinate calculation resolution is lowered or the coordinate calculation is impossible.

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、その特徴は、上述したように、本装置の再帰反射面の全て或いは一部において、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置されることである。   The present invention has been made in view of this point. As described above, the feature of the present invention is that, on all or part of the retroreflective surface of the present apparatus, the incidence of one of the light projecting means and the light receiving means and The retroreflective surface related to reflection is different from the retroreflective surface related to the other light projecting means and the light receiving means, and the retroreflective surfaces related to the light projecting means and the light receiving means are not shared. It is.

図6は、本願発明の効果を説明するための図であって、センサユニット2001L,2001R中の受光手段40の座標入力有効領域2003と平行な面内方向の対称軸βL,βRを図1に示すように、座標入力有効領域2003のX軸方向に45°傾けて配置し、その方向を角度0°と定義すると共に、角度の符号を左側センサユニット2001Lでは時計回りに、右側センサユニット2001Rでは不図示であるが反時計回りに定義する(図1参照)。   FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the present invention. FIG. 1 shows in-plane symmetric axes βL and βR parallel to the coordinate input effective area 2003 of the light receiving means 40 in the sensor units 2001L and 2001R. As shown, the coordinate input effective area 2003 is inclined by 45 ° in the X-axis direction, the direction is defined as an angle of 0 °, and the sign of the angle is clockwise in the left sensor unit 2001L and in the right sensor unit 2001R. Although not shown, it is defined counterclockwise (see FIG. 1).

図6(A)は、受光手段40の座標入力有効領域2003と平行な面内方向の対称軸(座標入力有効領域2003のX軸方向に45°傾いた方向であって、図6(A)の角度0°方向相当)と同一の方向に投光手段30の対称軸を設け、且つ投光分布が略一様(角度依存性が小さい)となるような投光手段30の投光レベルを示す図であり、縦軸はレベル比を、横軸は角度を、それぞれ示す。   6A shows an in-plane symmetric axis parallel to the coordinate input effective area 2003 of the light receiving means 40 (a direction inclined by 45 ° in the X-axis direction of the coordinate input effective area 2003, and FIG. The light projecting level of the light projecting means 30 is such that the symmetry axis of the light projecting means 30 is provided in the same direction as that of the angle 0 ° and the light distribution is substantially uniform (angle dependency is small). The vertical axis indicates the level ratio, and the horizontal axis indicates the angle.

この時、図1の様な光学的部品配置にて受光手段40で出力される信号のレベル比を示したのが図6(B)であり、縦軸はレベル比を、横軸は角度を、それぞれ示す。図6(B)に示すように、領域Aの角度−14°付近、つまり、投光手段30により投光された光束のうち、投光(発光)点から対向する再帰反射手段2004により形成される角部へ向かう光線(図1においては、左側のセンサユニット2001LからAの領域へ向かう光線)の再帰反射レベルが最も小さくなる。つまり、このAの領域へ向かう光線は、再帰反射手段2004の反射面までの距離が遠いことに加え、再帰反射手段2004の反射面への入射角が大きいことから、受光手段40で検出される光量レベルが小さくなる。   At this time, FIG. 6B shows the level ratio of the signal output from the light receiving means 40 in the optical component arrangement as shown in FIG. 1, where the vertical axis indicates the level ratio and the horizontal axis indicates the angle. , Respectively. As shown in FIG. 6 (B), it is formed by the retroreflective means 2004 facing from the light projecting (light emitting) point of the light flux projected by the light projecting means 30 in the vicinity of the angle -14 ° of the region A. The retroreflective level of the light beam traveling toward the corner (the light beam traveling from the left sensor unit 2001L toward the region A in FIG. 1) is the smallest. That is, the light beam toward the region A is detected by the light receiving unit 40 because the distance to the reflecting surface of the retroreflecting unit 2004 is long and the incident angle to the reflecting surface of the retroreflecting unit 2004 is large. The light level decreases.

一方、図1において、左側のセンサユニット2001LからC方向へ向かう光線(角度に換算して、略+45°方向)は、再帰反射手段2004までの距離も近く、入射角も小さいことから、受光手段40により十分な光量レベルが得られる。   On the other hand, in FIG. 1, a light beam (approximately + 45 ° direction in terms of angle) from the left sensor unit 2001L in the C direction is close to the retroreflective unit 2004 and has a small incident angle. A sufficient light level can be obtained by 40.

一方、図1において、左側のセンサユニット2001LからD方向へ向かう光線(角度に換算して、略−45°方向)は、再帰反射手段2004への入射角は、左側のセンサユニット2001LからC方向へ向かう光線のそれと大差ないが、再帰反射手段2004までの距離が大きくなっているので、受光手段40により得られる光量レベルは、Cの方向へ向かう光線の光量レベルよりは小さな値となる。   On the other hand, in FIG. 1, a light ray traveling in the D direction from the left sensor unit 2001 </ b> L (converted into an angle of approximately −45 °) has an incident angle to the retroreflective means 2004 in the C direction from the left sensor unit 2001 </ b> L. Although the distance to the retroreflecting unit 2004 is large, the light amount level obtained by the light receiving unit 40 is smaller than the light amount level of the light beam traveling in the direction C.

従って、検出される光量のレベル差は約10倍にも達し、ラインCCD41のダイナミックレンジを考慮すると、図1のAの方向で検出される信号は、ノイズに弱い信号レベルとならざるを得ない。   Therefore, the level difference of the detected light amount reaches about 10 times, and considering the dynamic range of the line CCD 41, the signal detected in the direction A in FIG. .

更にこれは、既に発明が解決しようとする課題のところでも述べたが、同じ前記A方向の角部から検出される再帰反射レベルは最も小さな値となるのではあるが、さらに詳しく説明すると、同じ前記A方向へ投光される光束に対して、長辺方向の再帰反射手段に対する入射角は図に示すように∠Eであり、短辺方向の再帰反射手段に対する入射角は90°−∠Eであるが、表示領域の縦横比(アスペクト比)が例えば16:9のものに対応した座標入力有効領域2003においては(90°−∠E)<∠Eは自明であり、従って再帰反射手段n入射角特性により再帰反射光の光量は短辺側から長辺側へ大きく不連続に低下する図6(B)の様な段差を生じることとなる。   Furthermore, as already described in the problem to be solved by the invention, the retroreflective level detected from the same corner in the A direction is the smallest value. The incident angle with respect to the retroreflective means in the long side direction is ∠E as shown in the figure with respect to the light beam projected in the A direction, and the incident angle with respect to the retroreflective means in the short side direction is 90 ° −∠E. However, in the coordinate input effective area 2003 corresponding to a display area having an aspect ratio (aspect ratio) of, for example, 16: 9, (90 ° −∠E) <∠E is self-evident, and therefore the retroreflective means n. Due to the incident angle characteristics, the amount of retroreflected light is greatly stepped as shown in FIG.

従って、後述する方法で位置検出を行う際に、その方向での座標算出分解能が極端に低下する原因となる。更に、これは、再帰反射手段への入射角が最大となる長辺に関わる対角角部に対して最も顕著となる。   Therefore, when position detection is performed by a method to be described later, the coordinate calculation resolution in that direction is extremely reduced. Furthermore, this becomes most noticeable with respect to the diagonal portion related to the long side where the incident angle to the retroreflective means is maximum.

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、検出信号レベルの差を改善し、座標算出分解能を向上させることを目的とするものである。   The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to improve the difference in detection signal level and improve the coordinate calculation resolution.

図6(B)は、前述のように従来の座標入力装置における検出信号レベルとCCD画素番号との関係を示す図21を横軸をセンサユニットを構成する投光手段30及び受光手段40を及びの座標入力有効領域2003と平行な面内方向の対称軸(座標入力有効領域2003のX軸方向に45°傾いた方向)を角度0°方向相当とした場合の角度とし、縦軸を投光分布の場合の検出レベル比を示す図である。そのセンサユニットの対象とする再帰反射範囲として、長辺に相当する角度領域が図のAからCにかけての角度範囲、短辺に相当する角度領域が図のAからDにかけての角度範囲である。前述の通り、そのセンサユニットの対象とする長辺の角部領域Aにおいては、最小検出レベルとなる。   FIG. 6B shows the relationship between the detection signal level and the CCD pixel number in the conventional coordinate input apparatus as described above. FIG. 21 shows the light projecting means 30 and the light receiving means 40 constituting the sensor unit on the horizontal axis. The coordinate axis in the in-plane direction parallel to the coordinate input effective area 2003 (the direction inclined 45 ° to the X axis direction of the coordinate input effective area 2003) is the angle when the angle is equivalent to the 0 ° direction, and the vertical axis is the light projection It is a figure which shows the detection level ratio in the case of distribution. As the retroreflection range targeted by the sensor unit, an angle region corresponding to the long side is an angle range from A to C in the drawing, and an angle region corresponding to the short side is an angle range from A to D in the drawing. As described above, in the corner area A of the long side targeted by the sensor unit, the minimum detection level is obtained.

図6(C)は、本実施例の、図1に示す様な一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置した場合の検出分布レベルを示す。図で示すように、短辺側の検出レベル分布に変化はないが、長辺側の角部領域Aに対しては、前述のように入射角度が小さくなるため再帰反射光量が増加し、一方、領域Cの領域では、逆に入射角度が大きくなるため再帰反射光量が減少する。トータルとして、対象センサユニットに対する検出レベルの最小値と最大値の差は小さくなり、ダイナミックレンジは改善される。本発明の更に特徴的な効果は、この改善効果は一方のセンサユニットに対して独立に生じ、その効果が他方のセンサユニットに対して影響を与えることなく、そして、他方のセンサユニットに関しては、また同様な検出レベル分布に対する改善効果が現れることである。従って、全てのセンサユニットを含めた装置全体として、効率よく検出レベル分布に対する改善効果を得ることができる。   FIG. 6C shows a retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means as shown in FIG. Unlike the reflection surface, the detection distribution level when the retroreflection surfaces related to the light projecting unit and the light receiving unit are arranged not to be shared is shown. As shown in the figure, there is no change in the detection level distribution on the short side, but for the corner region A on the long side, the amount of retroreflected light increases because the incident angle is small as described above. In the region C, on the contrary, the incident angle increases, so the amount of retroreflected light decreases. As a total, the difference between the minimum value and the maximum value of the detection level for the target sensor unit is reduced, and the dynamic range is improved. A further characteristic effect of the present invention is that this improvement effect occurs independently for one sensor unit, the effect does not affect the other sensor unit, and for the other sensor unit, In addition, the same improvement effect on the detection level distribution appears. Therefore, the improvement effect on the detection level distribution can be efficiently obtained as the entire apparatus including all the sensor units.

図7(A)は、本発明の他の実施例であり、図1で示した、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置した構成に更に改良を加えたものである。ここでは、本発明の他の実施例の差異が明確になるような要素となる光束方向を示す線、再帰反射面のみを示すが、不図示の基本的な構成は図1と同様である。図に示すように、領域Aにおいて、例えばセンサユニット2001Lから角部への直線に平行な面として配置されていた再帰反射面Bは、更に長辺に対して傾斜角を大きくして配置した面B´として構成される。この再帰反射面B´は、前述のように、センサユニット2001Lに関する再帰反射に係わらないので本実施例によって、センサユニット2001Lつまり、投光手段及び受光手段の対角角部方向への入射角に係わる再帰反射特性には影響をもたらさない。但し、再帰反射面B´は、センサユニット2001Rに対しては、入射角が大きくなるので再帰反射手段の入射角特性により再帰反射光量は小さくなる。面B´のみならず、その他の再帰反射面に対しても図に示すように第1の実施例に比べて長辺に対して傾斜角を大きくして配置し、同様の構成を領域C近傍に対してもセンサユニット2001Lに対する入射角が大きくなるように構成する。   FIG. 7A shows another embodiment of the present invention. The retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means shown in FIG. Unlike the retroreflective surface related to the light receiving means, the arrangement is made such that the light reflecting means and the retroreflective surfaces related to the light receiving means are not shared. Here, only the line indicating the light beam direction and the retroreflective surface, which are elements that make the difference of the other embodiments of the present invention clear, are shown, but the basic configuration (not shown) is the same as in FIG. As shown in the figure, in the region A, for example, the retroreflective surface B arranged as a surface parallel to the straight line from the sensor unit 2001L to the corner is a surface arranged with a larger inclination angle with respect to the long side. Configured as B ′. As described above, the retroreflective surface B ′ is not related to the retroreflection related to the sensor unit 2001L. Therefore, according to the present embodiment, the sensor unit 2001L, that is, the incident angle in the diagonal direction of the light projecting unit and the light receiving unit. It does not affect the retroreflective properties involved. However, the retroreflective surface B ′ has a large incident angle with respect to the sensor unit 2001R, so the amount of retroreflected light is small due to the incident angle characteristics of the retroreflective means. As shown in the drawing, not only the surface B ′ but also other retroreflective surfaces are arranged with a larger inclination angle with respect to the longer side than in the first embodiment, and the same configuration is provided near the region C. Also, the incident angle with respect to the sensor unit 2001L is configured to be large.

図7(B)は、この他の実施例(第2の実施例)とした場合の検出分布レベルを図6(B)、(C)と同様な形式で示したものである。本実施例により、最小検出レベル自体は前述の第1の実施例の通り変化はないが、最大レベル領域となる再帰反射対象センサユニットに対してのみ独立に傾斜角がを大きくし、従って入射角が大きくなることにより再帰反射光レベルを下げることが出来、結果として、図に示すように最大と最小のレベル差を小さくしダイナミックレンジをより改善することができる。   FIG. 7B shows the detection distribution level in the case of the other embodiment (second embodiment) in the same format as FIGS. 6B and 6C. According to this embodiment, the minimum detection level itself does not change as in the first embodiment described above, but the inclination angle is increased independently only for the retroreflective target sensor unit that becomes the maximum level region, and therefore the incident angle. As a result, the retroreflected light level can be lowered. As a result, as shown in the figure, the difference between the maximum and minimum levels can be reduced to further improve the dynamic range.

更に望ましくは、領域A近傍に関しては領域Aから領域Cに向かうに従い、領域C近傍に関しては領域Cから領域Aに向かうに従い、入射角が小さくなるように配置する。このような再帰反射面とすることにより、徐々にセンサユニットからの距離が大きくなるに従い入射角を小さくしていくことが可能となり、よりなだらかな検出レベル分布の平坦化が可能となる。   More preferably, the incident angle is decreased in the vicinity of the region A as it goes from the region A to the region C, and in the vicinity of the region C as it moves from the region C to the region A. By using such a retroreflective surface, the incident angle can be reduced as the distance from the sensor unit gradually increases, and the detection level distribution can be smoothed more smoothly.

図7(C)は、本発明の更に他の実施例であり、第2の実施例と同様に、図1で示した、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置した構成に更に改良を加えたものである。ここでも、本発明の他の実施例の差異が明確になるような要素となる光束方向を示す線、再帰反射面のみを示すが、不図示の基本的な構成は図1と同様である。図に示すように、領域Aにおいて、例えばセンサユニット2001Rから再帰反射手段の長辺への直線に平行な面として配置されていた再帰反射面Gは、その面の角度に関し、更に長辺に対して傾斜角を小さくして配置した面G´として構成される。前述の再帰反射面Bはこの場合配置に変更はないので、再帰反射面Bの入力領域側の先端部のみが突き出た格好になり、センサユニット2001Rからみて再帰反射面G´は、再帰反射面Bの入力領域側の先端部の陰に更に奥まって配置されることになり、この再帰反射面G´は、センサユニット2001Rに関する再帰反射に係わらない。従って、本実施例によって、センサユニット2001Rつまり、投光手段及び受光手段の最も距離の短い長辺領域への入射角に係わる再帰反射特性には影響をもたらさない。但し、再帰反射面G´は、センサユニット2001Lに対しては、入射角がほぼ0°に近くなるほど小さくなるので再帰反射手段の入射角特性により再帰反射光量は大きくなる。面G´のみならず、その他の近傍のセンサユニット2001Lに対する再帰反射面に対しても図に示すように第1の実施例に比べて長辺に対して傾斜角を小さくして配置し、同様の構成を領域C近傍に対してもセンサユニット2001Rに対する入射角が小さくなるように構成する。   FIG. 7C shows still another embodiment of the present invention. Like the second embodiment, FIG. 7C shows recursion related to incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means shown in FIG. The reflection surface is different from the retroreflective surface related to the other light projecting means and the light receiving means, and the retroreflective surface related to the light projecting means and the light receiving means is not shared. It is a thing. Here, only the line indicating the light beam direction and the retroreflective surface, which are elements that make the difference of the other embodiments of the present invention clear, are shown, but the basic configuration (not shown) is the same as in FIG. As shown in the drawing, in the region A, for example, the retroreflective surface G arranged as a plane parallel to the straight line from the sensor unit 2001R to the long side of the retroreflective means is related to the angle of the surface and further to the long side. The surface G ′ is arranged with a small inclination angle. In this case, since there is no change in the arrangement of the retroreflective surface B, only the tip of the retroreflective surface B on the input region side protrudes, and the retroreflective surface G ′ is viewed from the sensor unit 2001R. The retroreflecting surface G ′ is not involved in the retroreflection of the sensor unit 2001R. Therefore, according to the present embodiment, the retroreflective characteristics relating to the incident angle of the sensor unit 2001R, that is, the long side region having the shortest distance between the light projecting unit and the light receiving unit are not affected. However, the retroreflective surface G ′ becomes smaller with respect to the sensor unit 2001L as the incident angle approaches 0 °, and therefore the amount of retroreflected light increases due to the incident angle characteristics of the retroreflective means. As shown in the drawing, not only the surface G ′ but also the retroreflective surface for the other nearby sensor unit 2001L is arranged with a smaller inclination angle with respect to the longer side than in the first embodiment. Is configured so that the incident angle with respect to the sensor unit 2001R is small even in the vicinity of the region C.

図7(D)は、この他の実施例(第3の実施例)とした場合の検出分布レベルを図7(B)と同様な形式で示したものである。本実施例により、最大検出レベル自体は前述の第1の実施例の通り変化はないが、最小レベル領域となる再帰反射対象センサユニットに対してのみ独立に傾斜角がを小さくし、従って入射角が小さくなることにより再帰反射光レベルを上げることが出来、結果として、図に示すように最大と最小のレベル差を小さくしダイナミックレンジをより改善することができる。   FIG. 7D shows a detection distribution level in the same format as FIG. 7B in the case of another embodiment (third embodiment). According to the present embodiment, the maximum detection level itself does not change as in the first embodiment described above, but the inclination angle is reduced independently only for the retroreflective target sensor unit that is the minimum level region, and therefore the incident angle. As a result, the retroreflected light level can be increased, and as a result, the maximum and minimum level difference can be reduced and the dynamic range can be further improved as shown in the figure.

更に望ましくは、領域A近傍に関しては領域Aから領域Cに向かうに従い、領域C近傍に関しては領域Cから領域Aに向かうに従い、入射角が大きくなるように配置する。このような再帰反射面とすることにより、徐々にセンサユニットからの距離が大きくなるに従い入射角を小さくしていくことが可能となり、よりなだらかな検出レベル分布の平坦化が可能となる。   More preferably, the incident angle increases in the vicinity of the region A as it goes from the region A to the region C, and in the vicinity of the region C as it goes from the region C to the region A. By using such a retroreflective surface, the incident angle can be reduced as the distance from the sensor unit gradually increases, and the detection level distribution can be smoothed more smoothly.

尚図7(E)は、面Bを構成する再帰反射手段に厚みが存在し、その厚みが、面B端部の面G´´としてセンサユニット2001Lにおける検出分解能に対し無視できない影として検出されてしまうのを防ぐため、面B端部の面G´´の傾斜角をセンサユニット2001Rからの長辺への直線に平行な角度として形成し、その面G´´にも再帰反射手段を装着した構成を示す。この構成により、仮に、面Bを構成する再帰反射手段に厚みがある場合にも面G´´に影がセンサユニット2001L発生することなく、また、センサユニット2001Rに対しても影響を与えることはない。これは、面G´´のみならず他の全ての再帰反射面に対しても同様である、もちろん、面Bを構成する再帰反射手段の厚みがセンサユニットに対して無視できるくらい薄い場合にはこの限りではない。   In FIG. 7E, the retroreflective means constituting the surface B has a thickness, and the thickness is detected as a surface G ″ at the end of the surface B as a shadow that cannot be ignored with respect to the detection resolution in the sensor unit 2001L. In order to prevent this, the inclination angle of the surface G ″ at the end of the surface B is formed as an angle parallel to the straight line from the sensor unit 2001R to the long side, and retroreflective means is also attached to the surface G ″. Shows the configuration. With this configuration, even if the retroreflective means constituting the surface B has a thickness, the shadow does not occur on the surface G ″ and does not affect the sensor unit 2001R. Absent. This is the same not only for the surface G ″ but also for all other retroreflective surfaces. Of course, when the thickness of the retroreflective means constituting the surface B is negligibly small relative to the sensor unit. This is not the case.

以上は、主に再帰反射面の傾斜配置により再帰反射入射角を制御する実施例を示したが、この再帰反射面の傾斜方向は前述のように傾斜の回転軸が、前記入力領域に垂直方向の傾斜のみならず、傾斜の回転軸が前記入力領域に平行の傾斜でもよい。   In the above, the embodiment in which the retroreflective incident angle is controlled mainly by the inclined arrangement of the retroreflective surface has been described. The tilt direction of the retroreflective surface is the direction in which the rotation axis of the tilt is perpendicular to the input area as described above. In addition to the inclination, the rotation axis of the inclination may be an inclination parallel to the input area.

以上の本発明における実施例においては、検出光量分布の大小差を小さくし、分布を均一にするために、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置する構成を基本として、再帰反射手段の傾斜角を調整し、これにより再帰反射手段への入射角を制御する構成を示してきた。更に、第4の実施例としては、この手法に加え、本発明の再帰反射手段が各センサユニットごとに独立に制御可能であるという特性を生かし、再帰反射手段の再帰反射に係わる有効面積を制御する構成としてもよい。図8は、前記実施例の図1に示す基本構成の特に長辺の領域Aの部分に関し、入力領域に対し垂直な深さ方向の再帰反射面の状態がわかるように部分的に示した図である。不図示のセンサユニット2001Rに係わる再帰反射面であり、センサユニット2001Lに対しては再帰反射しないように傾斜して配置された前記再帰反射面Bは、図に示すように、実際に有効に再帰反射を行う機能を有する再帰反射材装着部分B1と、再帰反射材を装着しておらず、有効に再帰反射を行う機能を有しない再帰反射材非装着部分B2により構成される。このB1とB2の面Bに占める面積比率は2:3とすると、この構成の場合、本来再帰反射手段の面B全体で再帰反射してセンサユニット2001Rに受光される光量の40%の検出光量となる。更に、領域Aから領域Cに行くに従いこの有効再帰反射手段の面積割合を増加させてゆく。前述のように本来領域Aは、センサユニット2001Rに対しては距離が短く入射角度も小さいことから検出光量レベルも大きかったが、前述の再帰反射面を傾斜させて入射角度を大きくし、更に本他の実施例における再帰反射面の構成で有効に再帰反射する面積を制御することにより、より効果的にセンサユニットごとに独立に最大光量を抑制でき、検出光量レベル分布における大小差を小さくすることができる。もちろん、これはセンサユニット2001Lに対する、領域Cにおける再帰反射面の構造に対しても同様である。また、有効再帰反射面の比率は、上記の比率にかかわらず、装置、つまり、座標入力面の縦横比率を考慮し、前記実施例、更には第2の実施例における再帰反射面の傾斜角、つまり、再帰反射に係わる入射角制御に応じて最も検出光量レベル分布における大小差を小さくできる面積比率を適応してもよい。   In the above embodiment of the present invention, in order to reduce the difference in the detected light amount distribution and make the distribution uniform, the retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means is the other. Unlike the retroreflective surfaces related to the light projecting means and the light receiving means, the inclination angle of the retroreflective means is basically based on a configuration in which the retroreflective surfaces related to the light projecting means and the light receiving means are not shared. Thus, the configuration for controlling the incident angle to the retroreflective means has been shown. Furthermore, as a fourth embodiment, in addition to this method, the effective area related to retroreflection of the retroreflective means is controlled by utilizing the characteristic that the retroreflective means of the present invention can be controlled independently for each sensor unit. It is good also as composition to do. FIG. 8 is a diagram partially showing the state of the retroreflective surface in the depth direction perpendicular to the input region, particularly with respect to the long-side region A of the basic configuration shown in FIG. It is. A retroreflective surface related to a sensor unit 2001R (not shown), and the retroreflective surface B arranged so as not to be retroreflected with respect to the sensor unit 2001L is actually recursive as shown in the figure. The retroreflective material mounting part B1 having a function of performing reflection and the retroreflective material non-mounting part B2 having no function of performing retroreflective without mounting the retroreflective material. Assuming that the area ratio of B1 and B2 to the surface B is 2: 3, in this configuration, the amount of light detected is 40% of the amount of light that is originally retroreflected by the entire surface B of the retroreflective means and received by the sensor unit 2001R. It becomes. Further, the area ratio of the effective retroreflective means is increased from the region A to the region C. As described above, the original region A has a large detection light amount level because the distance to the sensor unit 2001R is short and the incident angle is small, but the incident angle is increased by tilting the retroreflective surface. By controlling the area of retroreflecting effectively with the configuration of the retroreflecting surface in other embodiments, the maximum light quantity can be suppressed more effectively independently for each sensor unit, and the difference in the detected light quantity level distribution can be reduced. Can do. Of course, the same applies to the structure of the retroreflective surface in the region C with respect to the sensor unit 2001L. In addition, the effective retroreflective surface ratio, regardless of the above ratio, considers the aspect ratio of the apparatus, that is, the coordinate input surface, the inclination angle of the retroreflective surface in the embodiment, and further in the second embodiment, That is, an area ratio that can reduce the size difference in the detected light amount level distribution most according to the incident angle control related to retroreflection may be applied.

更に、図8の領域Aに対するセンサユニット2001Lの再帰反射に係わる面Gに対して有効再帰反射面の面積制御を並行して行っても良い。具体的には、面Bの場合とは逆に領域Aの面Gでは、有効再帰反射面の比率は100%として、領域Cに向かうに従い、面Gに隣接するセンサユニット2001Lの再帰反射に係わる面を順次その比率を下げて行く。この場合も、上記面Bの場合と同じで、全体の検出光量レベル分布の中で最適な面積制御を行うのが望ましい。   Furthermore, the area control of the effective retroreflective surface may be performed in parallel with respect to the surface G related to the retroreflection of the sensor unit 2001L with respect to the region A in FIG. Specifically, on the surface G of the region A, contrary to the case of the surface B, the ratio of the effective retroreflective surface is 100%, and the sensor unit 2001L adjacent to the surface G is related to the retroreflection as it goes to the region C. Decrease the ratio of the surface sequentially. In this case as well, as in the case of the surface B, it is desirable to perform optimal area control in the entire detected light amount level distribution.

また、上記有効な再帰反射面の制御の方法としては、図8の様に対象センサユニットの視野内にある全面積を再帰反射に有効な面とそうでない面を2分割にするのではなく、全面にわたって細かく有効面が分散する構成でもよいし、所望の有効面積比率にするために面に穴を開ける、マスクの印刷をする等の手法を用いても良い。   In addition, as a method for controlling the effective retroreflective surface, the entire area in the field of view of the target sensor unit as shown in FIG. A configuration in which the effective surface is finely dispersed over the entire surface may be used, or a method such as making a hole in the surface or printing a mask in order to obtain a desired effective area ratio may be used.

以上は、長辺における複数の再帰反射面を様々な傾斜角、面積に設定した構成を示したが、第5の実施例としては、よりシンプルな構成で、特に対角センサユニットに対して再帰反射光量が最小となる長辺の角部のみの検出光量分布の改善を目的とする構成を図9に示す。周囲に再帰反射材を設ける基本的な構成は前記実施例と同様であるが、図に示すように本来の長辺の再帰反射材の位置を示すLに対して、長辺両端部の再帰反射材の位置を図のM1及びM2のように一定の距離下げて角部領域Aから領域A1の位置に配置する。AからA1までは、従来の短辺DAの延長上の再帰反射面として構成されるが、AからA1の長さは、再帰反射面を下げたことにより結果として生じる開口部A−A2のA2へ対角のセンサユニット2001Lからの延長線がA1となるように設定される。或いは、多少の余裕を持って、A1は前記延長線の位置よりもさらに下部の位置に設定する。この再帰反射材構成により、従来長辺のA−A2の位置にあった再帰反射面に入射した光束は短辺側のA−A1の面に入射することとなる。従来の再帰反射面と平行なM1つまりA1−A3には入射しない。これにより、従来A−A2に入射した光束の代表的な図に示す入射角∠Nは、短辺側の入射角∠Oの再帰反射光となり、この再帰反射光は、本実施例のアスペクト比の表示装置に装着される座標入力装置の形状の場合
∠N>∠O
であるので、入射角が小さくなり、従って、再帰反射率は向上し、従来検出光量が最小であった領域の検出光量は増大し、全体としての検出光量分布は改善される。
The above shows a configuration in which a plurality of retroreflective surfaces on the long side are set to various inclination angles and areas. However, the fifth embodiment has a simpler configuration, particularly for a diagonal sensor unit. FIG. 9 shows a configuration for the purpose of improving the detected light amount distribution only at the corners of the long side where the reflected light amount is minimum. The basic configuration in which the retroreflective material is provided in the periphery is the same as that of the above embodiment, but as shown in the figure, the retroreflective material at both ends of the long side with respect to L indicating the position of the original long side retroreflective material. The position of the material is lowered by a certain distance as shown by M1 and M2 in the figure, and is arranged from the corner area A to the area A1. A to A1 are configured as a retroreflective surface on the extension of the conventional short side DA, but the length from A to A1 is A2 of the opening A-A2 resulting from lowering the retroreflective surface. The extension line from the diagonal sensor unit 2001L is set to A1. Alternatively, A1 is set at a lower position than the position of the extension line with some margin. With this retroreflective material configuration, the light beam incident on the retroreflective surface at the position of A-A2 on the long side conventionally enters the surface of AA1 on the short side. It does not enter M1, that is, A1-A3 parallel to the conventional retroreflective surface. Thereby, the incident angle ∠N shown in the typical figure of the light beam incident on the conventional A-A2 becomes the retroreflected light having the incident angle ∠O on the short side, and this retroreflected light has the aspect ratio of the present embodiment. In the case of the shape of the coordinate input device attached to the display device of ∠N> ∠O
Therefore, the incident angle is reduced, and therefore the retroreflectance is improved, the detected light amount in the region where the detected light amount is conventionally minimized is increased, and the detected light amount distribution as a whole is improved.

また、センサユニット2001Lから図にA2よりも左側の領域A2´へ投射された光束は、図点線の矢印で示された方向で再帰反射面M1には入射できず、点A2´で再帰反射される。つまり、この部分は、前記領域Aに比べて検する光量が大きい部分なので、従来の検出光量と変わらない構成とした。また、仮に、これは本発明の構成ではない長辺中央部もA1、C1のところまで一律に下げた場合の構成と比較すると、中央部下部のスペースを他の目的に使用することは出来なくなること以外に、このセンサユニット2001Lから図のA2よりも左側の領域A2´へ投射された光束は、点A2´で再帰反射された場合と同じ入射角でM1の面で再帰反射するが、A2´で再帰反射する本発明構成の方が、距離が短いので検出光量が大きくなるという効果が生じる。   Further, the light beam projected from the sensor unit 2001L to the area A2 ′ on the left side of A2 in the drawing cannot enter the retroreflective surface M1 in the direction indicated by the dotted line arrow and is retroreflected at the point A2 ′. The That is, since this portion is a portion where the amount of light to be detected is larger than that of the region A, the configuration is the same as the conventional detected light amount. Further, if this is not the configuration of the present invention, the central portion of the long side is also lowered uniformly to A1 and C1, and the space below the central portion cannot be used for other purposes. In addition, the light beam projected from the sensor unit 2001L to the region A2 'on the left side of A2 in the drawing is retroreflected on the surface of M1 at the same incident angle as that when retroreflected at the point A2'. The configuration of the present invention that retroreflects with ′ has an effect that the detected light quantity increases because the distance is shorter.

尚、再帰反射面M1を構成するA1−A3のA3の位置は、再帰反射面M1に係わるのはセンサユニット2001Rのみであるので、センサユニット2001Rから前記点A2への延長線上にA3が来るように、或いは、多少の余裕を持って、A3は前記延長線の位置よりもさらに左部の位置に設定する。   Note that the position of A3 of A1-A3 constituting the retroreflective surface M1 is related only to the sensor unit 2001R with respect to the retroreflective surface M1, so that A3 comes on an extension line from the sensor unit 2001R to the point A2. Alternatively, A3 is set at a position further left than the position of the extension line with some margin.

以上領域A近傍の本実施例の構成を示したが、同様に領域Cに関しても、対象となるセンサユニットを入れ替えて考慮して同様に開口部C-C2に対して、C1、C3が設定される。   Although the configuration of the present embodiment in the vicinity of the region A has been described above, similarly for the region C, C1 and C3 are similarly set for the opening C-C2 in consideration of replacing the target sensor unit. The

A2−C2の下部の部分は、従来の再帰反射面の位置であるので、その下部に、本装置に必要な前記制御・演算ユニット、或いは、必要な表示装置に対する制御回路等を設置するスペースを確保することができる。以上必要とされるA−A2、及びC−C2の大きさは大きい方が検出光量増大効果が大きいが、長辺中心部分も下部に再帰反射面が下がると前記中央部分のスペースが小さくなるので、装置全体の中で構造の調整を行うことが望ましい。   Since the lower part of A2-C2 is the position of the conventional retroreflective surface, a space for installing the control / arithmetic unit necessary for the apparatus or a control circuit for the necessary display device is provided below the part. Can be secured. The larger the required size of A-A2 and C-C2, the greater the effect of increasing the detected light amount. However, if the retroreflecting surface is lowered to the lower part of the central part of the long side, the space of the central part is reduced. It is desirable to adjust the structure in the entire apparatus.

以上の第5の実施例は、従来の単に角領域に再帰反射手段の段差を設けた構成とは異なり、図に示す一段下がった再帰反射面M1、M2は一方のセンサユニットのみに係わる独立した再帰反射面で構成され、前記本発明の基本思想である、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置を単純な構成で特に角部の最小検出光量対策として実施することが出来、低コストで高精度な座標入力装置を実現できる。また、最も必要とされる長辺両端部分及びその近傍に本構成を用いることにより、長辺全体の再帰反射面がAからA1の位置までに下方に拡がる場合に比べて、長辺中央下部のスペースを有効に活用することが出来、装置全体のコンパクト化を実現することができる。   The fifth embodiment described above is different from the conventional configuration in which the step of the retroreflective means is simply provided in the corner region, and the retroreflective surfaces M1 and M2 lowered by one step shown in the figure are independent of only one sensor unit. The retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means is constituted by a retroreflective surface and is the basic idea of the present invention. In contrast, the arrangement of the retroreflective surfaces related to the light projecting means and the light receiving means is not shared, and the arrangement can be implemented with a simple configuration, particularly as a countermeasure for the minimum detected light quantity at the corners. An accurate coordinate input device can be realized. In addition, by using this configuration at both ends of the long side that is most required and in the vicinity thereof, the retroreflecting surface of the entire long side extends downward from the position of A to A1, compared to the lower part of the center of the long side. Space can be used effectively and the entire device can be made compact.

また、これは、前記実施例と同様に、最大検出光量を下げるために、センサユニット2001R単独に係わる再帰反射面であるM1、センサユニット2001L単独に係わる再帰反射面であるM2に傾斜を持たせて入射角を大きくし、或いは、有効再帰反射面の制御を行い、全体としての検出光量の大小差を小さくし、ダイナミックレンジを改善する構成としても良い。   Similarly to the above-described embodiment, in order to reduce the maximum detected light amount, M1 which is the retroreflective surface related to the sensor unit 2001R alone and M2 which is the retroreflective surface related to the sensor unit 2001L alone are inclined. Thus, the incident angle may be increased, or the effective retroreflective surface may be controlled to reduce the difference in the detected light amount as a whole, thereby improving the dynamic range.

〈制御・演算ユニット2002の説明〉
図1の制御・演算ユニット2002とセンサユニット2001L,2001Rの間では、ラインCCD41の制御信号、CCD用クロック信号、ラインCCD41の出力信号及びLED31の駆動信号がやり取りされている。
<Description of Control / Calculation Unit 2002>
A control signal of the line CCD 41, a CCD clock signal, an output signal of the line CCD 41, and a drive signal of the LED 31 are exchanged between the control / arithmetic unit 2002 and the sensor units 2001L and 2001R in FIG.

図10は、制御・演算ユニット2002の構成を示すブロック図であり、同図において、2001L,2001Rはセンサユニット、81L,81RはA/Dコンバータ、82はメモリ、83はワンチップマイコン等で構成されるCPU(中央演算処理装置)、84L,84RはLED駆動回路、85はCPU制御用の動作クロック、86はCCD制御用動作クロック(CLK)、87はシリアルインタフェースである。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the control / arithmetic unit 2002, in which 2001L and 2001R are sensor units, 81L and 81R are A / D converters, 82 is a memory, 83 is a one-chip microcomputer, and the like. The CPU (central processing unit), 84L and 84R are LED drive circuits, 85 is an operation clock for CPU control, 86 is an operation clock (CLK) for CCD control, and 87 is a serial interface.

図10において、CCD制御信号は、CPU83から出力されており、ラインCCD41のシャッタタイミングや、データの出力制御等を行っている。ラインCCD41用のクロックは、CLK86からセンサユニット2001L,2001Rに送られると共に、ラインCCD41との同期をとって、各種制御を行うために、CPU83にも入力されている。   In FIG. 10, a CCD control signal is output from the CPU 83, and performs shutter timing of the line CCD 41, data output control, and the like. The clock for the line CCD 41 is sent from the CLK 86 to the sensor units 2001L and 2001R, and is also input to the CPU 83 in order to perform various controls in synchronization with the line CCD 41.

LED駆動信号は、CPU83からLED駆動回路84L,84Rを経て、センサユニット2001L,2001R中の赤外LED31に供給されている。   The LED drive signal is supplied from the CPU 83 to the infrared LEDs 31 in the sensor units 2001L and 2001R via the LED drive circuits 84L and 84R.

センサユニット2001L,2001R中の検出手段であるラインCCD41からの検出信号は、制御・演算ユニット2002中のA/Dコンバータ81L,81Rに入力され、CPU83からの制御によってデジタル値に変換される。変換されたデジタル値は、必要に応じてメモリ82に記憶され、後述する方法で角度算出、さらには座標値が求められ、その結果を、外部PC(パーソナルコンピュータ)等にシリアルインタフェース87等を介して出力される。   Detection signals from the line CCD 41 serving as detection means in the sensor units 2001L and 2001R are input to the A / D converters 81L and 81R in the control / arithmetic unit 2002, and converted into digital values under the control of the CPU 83. The converted digital value is stored in the memory 82 as necessary, and an angle is calculated and a coordinate value is obtained by a method described later. The result is sent to an external PC (personal computer) or the like via the serial interface 87 or the like. Is output.

〈光量分布検出の説明〉
図11は、制御信号のタイミングチャートであり、同図において、91,92,93がラインCCD41制御用の制御信号であり、91Sh信号の間隔でラインCCD41のシャッタ解放時間が決定される。92,93はそれぞれ左右のセンサユニット2001L,2001Rへのゲート信号であり、ラインCCD41内部の光電変換部の電荷を読み出し部へ転送する信号である。
<Explanation of light intensity distribution detection>
FIG. 11 is a timing chart of control signals. In FIG. 11, reference numerals 91, 92, and 93 denote control signals for controlling the line CCD 41, and the shutter release time of the line CCD 41 is determined at intervals of 91Sh signals. Reference numerals 92 and 93 denote gate signals to the left and right sensor units 2001L and 2001R, respectively.

94,95は左右のセンサユニット2001L,2001RのLED31の駆動信号であり、Shの最初の周期で一方のLED31(この場合は、センサユニット2001L中のLED)を点灯するために94の駆動信号がLED駆動回路(この場合は、LED駆動回路84L)を経てLED31に供給される。次の周期で他方のLED(この場合は、センサユニット2001R中のLED)が駆動される。双方のLED31の駆動が終了した後に、ラインCCD41の信号が左右のセンサユニット2001L,2001Rから読み出される。   94 and 95 are drive signals for the LEDs 31 of the left and right sensor units 2001L and 2001R. In order to light one LED 31 (in this case, the LED in the sensor unit 2001L) in the first cycle of Sh, The LED 31 is supplied to the LED 31 via the LED driving circuit (in this case, the LED driving circuit 84L). The other LED (in this case, the LED in the sensor unit 2001R) is driven in the next cycle. After the driving of both LEDs 31 is completed, the signal of the line CCD 41 is read from the left and right sensor units 2001L and 2001R.

読み出される信号は、例えば、指、或いは指示具等による入力が無い場合、つまり、遮光部分が無い場合には、それぞれのセンサユニット2001L,2001Rからの出力として、図12(A)のような光量分布が得られる。   For example, when there is no input by a finger or an indicator, that is, when there is no light shielding part, the read signal is output as the output from each of the sensor units 2001L and 2001R as shown in FIG. Distribution is obtained.

図12は、ラインCCD41の出力レベル(V)とCCD画素番号[N]との関係を示す図であり、同図において、縦軸はラインCCD41の出力レベル(V)を、横軸はCCD画素番号[N]を、それぞれ示す。   FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the output level (V) of the line CCD 41 and the CCD pixel number [N], in which the vertical axis represents the output level (V) of the line CCD 41 and the horizontal axis represents the CCD pixel. Number [N] is shown respectively.

勿論、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰反射手段2004の特性(前述した再帰反射手段2004の入射角による再帰反射特性)やLED31を含む投光手段30の特性、また、経時変化(再帰反射手段2004の反射面の汚れ等)によって、この光量分布は変化する。   Of course, such a light quantity distribution is not necessarily obtained in any system. The characteristics of the retroreflective means 2004 (retroreflective characteristics depending on the incident angle of the retroreflective means 2004 described above), the characteristics of the light projecting means 30 including the LED 31, Further, this light amount distribution changes due to a change with time (dirt of the reflection surface of the retroreflective means 2004, etc.).

図12(A)において、Aのレベルが最大光量を検出した時のレベルであり、Bのレベルが最低レベルであるものとし、従って、反射光のない状態では、得られるレベルはB付近になり、反射光量が増えるほどAのレベルに近づく事になる。この様に、ラインCCD41から出力されたデータは、逐次A/DコンバータによりA/D変換された後、CPU83にデジタルデータとして取り込まれる。   In FIG. 12A, it is assumed that the level A is the level when the maximum light amount is detected, and the level B is the minimum level. Therefore, the level obtained in the absence of reflected light is near B. As the amount of reflected light increases, the level of A approaches. As described above, the data output from the line CCD 41 is sequentially A / D converted by the A / D converter and then taken into the CPU 83 as digital data.

図12(B)は、指等で入力を行った、つまり、再帰反射手段2004の反射光を遮った場合の出力の例を示す図であり、同図のCの部分が指等で再帰反射手段2004の反射光が遮られたため、その部分のみの光量が低下している。   FIG. 12B is a diagram showing an example of output when input is performed with a finger or the like, that is, when the reflected light of the retroreflective means 2004 is blocked, and part C of FIG. Since the reflected light of the means 2004 is blocked, the amount of light only at that portion is reduced.

光量分布の検出は、この光量分布の変化を検知して行うものであり、具体的に説明すれば、まず、図12(A)のような入力の無い初期状態(以後、初期状態で得られたデータを初期データと記述する。)を予めメモリ82に記憶しておき、それぞれのサンプル期間で得られるデータと予めメモリ82に記憶しておいた初期データとの差分を算出することで、図12(B)のような変化があるか否かを判別する。   The detection of the light amount distribution is performed by detecting the change in the light amount distribution. More specifically, the light amount distribution is detected first in an initial state without input as shown in FIG. Are stored in the memory 82 in advance, and the difference between the data obtained in each sample period and the initial data stored in the memory 82 is calculated. It is determined whether or not there is a change such as 12 (B).

〈角度計算の説明〉
角度計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。
<Description of angle calculation>
In calculating the angle, it is first necessary to detect the light shielding range.

先にも述べたように、光量分布は経時変化等で一定ではないため、システムの起動時等に前述した初期データを記憶することが望ましい。つまり、工場等の出荷時に初期データを設定し、そのデータの更新が逐次行われなければ、例えば、所定の位置の再帰反射手段2004の反射面にゴミが付着した場合、その部分での再帰反射効率が低下するので、恰もその位置(センサユニット2001L,2001Rから見た方向)で座標入力動作が行われた、即ち、誤検出してしまうと言う重大な結果を引き起こす。従って、システムの起動時等に前述した初期データを記憶することで、再帰反射手段2004の反射面が経時的にゴミ等で汚れて再帰反射効率が落ちていても、その状態を初期状態として設定し直すことができるので、誤動作を無くすことができる。   As described above, since the light quantity distribution is not constant due to changes over time, it is desirable to store the above-mentioned initial data when the system is started up. That is, if initial data is set at the time of shipment from a factory or the like and the data is not updated sequentially, for example, when dust adheres to the reflective surface of the retroreflective means 2004 at a predetermined position, retroreflection at that portion is performed. Since the efficiency is lowered, the saddle also causes a serious result that the coordinate input operation is performed at that position (direction seen from the sensor units 2001L and 2001R), that is, erroneous detection is performed. Therefore, by storing the above-mentioned initial data at the time of starting the system, even if the reflection surface of the retroreflective means 2004 becomes dirty with dust or the like with time and the retroreflective efficiency is lowered, the state is set as the initial state. Since it can be redone, malfunctions can be eliminated.

無論、再帰反射手段2004からの信号がゴミの付着した部分で全く受け取ることができなくなれば、座標検出不能の事態となり、何らかの方法で、そのゴミ等を除去しなければならないが、仮に、再帰反射手段2004からの光信号が大幅に減っている状態にあっては、S/N比の関係で信号の信頼性が低下(例えば、同一地点を指示しているにも拘らず座標が揺らぐ現象が発生し、座標算出分解能を低下させてしまう)するので、このような場合であっても、付着したゴミ等は除去することが好ましく、本発明においては、容易にそのゴミ等の除去が可能なように光透過部材1001が設けられている。   Of course, if the signal from the retroreflective means 2004 cannot be received at the part where the dust is attached, it becomes impossible to detect the coordinates and the dust must be removed by some method. In a state where the optical signal from the means 2004 is greatly reduced, the reliability of the signal is reduced due to the S / N ratio (for example, the phenomenon that the coordinates fluctuate despite the fact that the same point is indicated). Even if this is the case, it is preferable to remove the attached dust and the like, and in the present invention, it is possible to easily remove the dust and the like. Thus, a light transmission member 1001 is provided.

さて、電源投入時、入力の無い(遮光部分が無い)状態で、まず、投光手段30から照明すること無しにラインCCD41の出力をA/Dコンバータ81L、81RによりA/D変換して、これをBas_data[N]として、メモリ82に記憶する。これは、ラインCCD41のバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図12(A)のBのレベル付近のデータとなる。ここで、[N]はCCD画素番号であり、有効な入力範囲に対応する画素番号が用いられる。   Now, when the power is turned on, the output of the line CCD 41 is first A / D converted by the A / D converters 81L and 81R without illuminating from the light projecting means 30 without any input (no light-shielding portion). This is stored in the memory 82 as Bas_data [N]. This is data including variations in the bias of the line CCD 41 and the like, and is data near the level B in FIG. Here, [N] is a CCD pixel number, and a pixel number corresponding to an effective input range is used.

次に、投光手段30から照明した状態での光量分布を記憶する。図12(A)の実線で表されたデータであり、Ref_data[N]とし、初期データの記憶を完了する。   Next, the light quantity distribution in the state illuminated from the light projecting means 30 is stored. The data is represented by a solid line in FIG. 12A, and is set as Ref_data [N], and the storage of the initial data is completed.

これらのデータを用いて、まずは入力が行われたか、遮光範囲があるか否かの判定を行う。   Using these data, it is first determined whether an input has been made or whether there is a light shielding range.

あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。   Data of a certain sample period is assumed to be Norm_data [N].

まず、遮光範囲を特定するために、データの変化の絶対量によって、入力の有無を判定する。これは、ノイズ等による誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。変化の絶対量を各々の画素において以下の式(1)の計算を行い、予め決定してある閾値Vthaと比較する。   First, in order to specify the light shielding range, the presence / absence of input is determined based on the absolute amount of change in data. This is to prevent erroneous determination due to noise or the like and to detect a certain amount of reliable change. The absolute amount of change is calculated for each pixel by the following equation (1) and compared with a predetermined threshold value Vtha.

Norm_data_a[N]=Norm_data[N]−Ref_data[N] (1)
従って、Norm_data_a[N]は、各画素における絶対変化量に相当することになる。
Norm_data_a [N] = Norm_data [N] −Ref_data [N] (1)
Therefore, Norm_data_a [N] corresponds to the absolute change amount in each pixel.

この処理は、差を取って比較するだけなので、処理時間が短くて済むので、入力の有無の判定を高速に行うことが可能である。   Since this process only compares the differences, the processing time can be shortened, so that the presence / absence of input can be determined at high speed.

Vthaを初めて超えた画素が所定数を超えて検出された時に入力があったと判定する。   When the number of pixels exceeding Vtha for the first time is detected exceeding a predetermined number, it is determined that there is an input.

次に、より高精度に検出するために、変化の比を計算して入力点の決定を行う。   Next, in order to detect with higher accuracy, a change ratio is calculated to determine an input point.

図13は、再帰反射手段2004の再帰反射面を示す図であり、同図において、910は再帰反射手段2004の反射面、911は指や指示具等の指示手段である。ここで反射面910の領域(10)の反射率が汚れ等により低下していたとすると、このときのRef_data[N]の分布は、図14(A)のように、領域(10)の反射光量が少なくなる。   FIG. 13 is a diagram showing a retroreflective surface of the retroreflective means 2004. In FIG. 13, reference numeral 910 denotes a reflective surface of the retroreflective means 2004, and 911 denotes an instruction means such as a finger or an indicator. Here, assuming that the reflectance of the region (10) of the reflecting surface 910 is reduced due to dirt or the like, the distribution of Ref_data [N] at this time is as follows. Less.

図14は、ラインCCD41の出力レベル(V)とCCD画素番号[N]との関係を示す図であり、同図において、縦軸はラインCCD41の出力レベル(V)を、横軸はCCD画素番号[N]を、それぞれ示す。   FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the output level (V) of the line CCD 41 and the CCD pixel number [N], in which the vertical axis indicates the output level (V) of the line CCD 41 and the horizontal axis indicates the CCD pixel. Number [N] is shown respectively.

図14(A)の状態で、図13のように、指や指示具等の指示手段911により再帰反射手段2004の略半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図14(B)の太線で示した分布Norm_data[N]が観測される。この状態に対して、上記式(1)を適用すると、図15(A)のようになる。   In the state shown in FIG. 14A, if almost half of the retroreflective means 2004 is covered by the pointing means 911 such as a finger or pointing tool as shown in FIG. ) Distribution Norm_data [N] indicated by a thick line is observed. When the above formula (1) is applied to this state, the result is as shown in FIG.

図15(A)は、Norm_data_a[N]とCCD画素番号[N]との関係を示す図であり、同図において、縦軸はNorm_data_a[N]を、横軸はCCD画素番号[N]を、それぞれ示す。   FIG. 15A is a diagram showing the relationship between Norm_data_a [N] and the CCD pixel number [N]. In FIG. 15A, the vertical axis indicates Norm_data_a [N], and the horizontal axis indicates the CCD pixel number [N]. , Respectively.

また、図15(B)は、Norm_data_r[N]とCCD画素番号[N]との関係を示す図であり、同図において、縦軸はNorm_data_r[N]を、横軸はCCD画素番号[N]を、それぞれ示す。   FIG. 15B is a diagram showing the relationship between Norm_data_r [N] and the CCD pixel number [N]. In FIG. 15B, the vertical axis indicates Norm_data_r [N], and the horizontal axis indicates the CCD pixel number [N]. ] Are shown respectively.

ここで、図15において、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。   Here, in FIG. 15, the vertical axis represents the differential voltage from the initial state.

このデータに対して、閾値Vthaと比較すると、本来の入力範囲を外れてしまうような場合(図15(A)の破線領域)がある。勿論、閾値Vthaをより小さな値に設定することで、ある程度の検出は可能となるが、ノイズ等の影響を受ける可能性が高くなり、座標算出性能を劣化させると言う弊害が発生する。   When this data is compared with the threshold value Vtha, there is a case where the original input range is deviated (broken line area in FIG. 15A). Of course, by setting the threshold value Vtha to a smaller value, a certain degree of detection is possible, but the possibility of being affected by noise or the like is increased, resulting in a problem that the coordinate calculation performance is degraded.

そこで、指示手段911によって遮られる光量は、反射面910の領域(10)、領域(11)ともに最初の半分(領域(10)ではV1レベル相当、領域(11)ではレベルV2相当)であるので、次の式(2)で変化の比を計算する。   Therefore, the amount of light blocked by the instruction means 911 is the first half of the area (10) and the area (11) of the reflecting surface 910 (corresponding to the V1 level in the area (10) and equivalent to the level V2 in the area (11)). Then, the change ratio is calculated by the following equation (2).

Norm_data_r[N]=Norm_data_a[N]/(Bas_data[N]-Ref_data[N]) (2)
この式(2)の計算結果を示すと、図15(B)のようになり、変動比で表されるため、反射率が異なる場合でも等しく扱うことが可能になり、このデータに対して、閾値Vthrを別途設定して、その立ち上がり部と立ち下がり部の画素番号から、例えば、両者の中央を入力画素として、高精度に画素情報が取得可能となる。
Norm_data_r [N] = Norm_data_a [N] / (Bas_data [N] -Ref_data [N]) (2)
The calculation result of this equation (2) is as shown in FIG. 15B and is represented by a fluctuation ratio, so that even when the reflectance is different, it can be handled equally. By separately setting the threshold value Vthr, pixel information can be obtained with high accuracy from the pixel numbers of the rising and falling portions, for example, using the center of both as the input pixel.

ところで、図15(B)は、説明の便宜上、模式的に描いたものであり、実際の検出信号波形を詳細に表示すると、図16のようになる。   Incidentally, FIG. 15B is schematically drawn for convenience of explanation, and FIG. 16 shows an actual detection signal waveform in detail.

今、閾値Vthrと比較して遮光領域の立ち上がり部分は、Nr番目の画素で閾値Vthrを越えたとし、Nf番の画素で閾値Vthrを下まわったと仮定する。この時、出力すべきラインCCD41の画素番号Npを、先に説明したように、立ち上がり部と立ち下がり部の画素番号の中央値として下記式(3)のように計算しても良いが、そうすると、ラインCCD41の画素間隔が出力画素番号の分解能になる。   Now, it is assumed that the rising portion of the light-shielding region as compared with the threshold value Vthr exceeds the threshold value Vthr in the Nfth pixel, assuming that the Nrth pixel exceeds the threshold value Vthr. At this time, as described above, the pixel number Np of the line CCD 41 to be output may be calculated as the median value of the pixel numbers of the rising and falling portions as shown in the following formula (3). The pixel interval of the line CCD 41 becomes the resolution of the output pixel number.

Np=Nr+(Nf-Nr)/2 (3)
そこで、より高分解能に検出するために、画素の出力レベル情報を用いて演算を行う。
図16において、画素番号NrのラインCCD41の出力レベルをLr、画素番号Nr-1の出力レベルをLr-1とする。同様に、画素番号Nfの出力レベルをLf、画素番号Nf-1の出力レベルをLf-1とする。このとき検出すべき画素番号を、それぞれのNrv、Nfvとすれば、
Nrv=Nr-1+(Vthr-Lr-1)/(Lr-Lr-1) (4)
Nfv=Nf-1+(Vthr-Lf-1)/(Lf-Lf-1) (5)
と計算すれば、出力レベルに応じた仮想の画素番号、つまり、ラインCCD41の画素番号よりも細かい画素番号を取得でき、出力される仮想中心画素Npvは、下記式(6)で決定される。
Np = Nr + (Nf-Nr) / 2 (3)
Therefore, in order to detect with higher resolution, calculation is performed using the output level information of the pixel.
In FIG. 16, the output level of the line CCD 41 with the pixel number Nr is Lr, and the output level of the pixel number Nr-1 is Lr-1. Similarly, the output level of the pixel number Nf is Lf, and the output level of the pixel number Nf-1 is Lf-1. If the pixel numbers to be detected at this time are Nrv and Nfv respectively,
Nrv = Nr-1 + (Vthr-Lr-1) / (Lr-Lr-1) (4)
Nfv = Nf-1 + (Vthr-Lf-1) / (Lf-Lf-1) (5)
Is calculated, a virtual pixel number corresponding to the output level, that is, a pixel number smaller than the pixel number of the line CCD 41 can be acquired, and the virtual center pixel Npv to be output is determined by the following equation (6).

Npv=Nrv+(Nfv-Nrv)/2 (6)
このように、画素番号とその画素の出力レベルから仮想的な画素番号を計算することで、より分解能の高い検出が可能となる。
Npv = Nrv + (Nfv-Nrv) / 2 (6)
As described above, by calculating the virtual pixel number from the pixel number and the output level of the pixel, detection with higher resolution becomes possible.

〈CCD画素情報から角度情報への変換〉
さて、得られた中央画素番号から、実際の座標値を計算するためには、前述の画素番号を角度情報に変換する必要がある。
<Conversion from CCD pixel information to angle information>
Now, in order to calculate an actual coordinate value from the obtained center pixel number, it is necessary to convert the aforementioned pixel number into angle information.

図5は、得られた画素番号と角度θとの関係をプロットした図である。この関係の近似式(下記式7)
θ=f(N) (7)
を求め、この近似式よりデータの変換を行う。
FIG. 5 is a graph plotting the relationship between the obtained pixel number and the angle θ. Approximate expression of this relationship (Formula 7 below)
θ = f (N) (7)
The data is converted from this approximate expression.

本発明では、1次近似式を用いて近似できるように、先に説明したセンサユニット2001L,2001R中の受光手段のレンズ群を構成するが、レンズの光学的収差等により、より高次な近似式を用いた方が、より高精度に角度情報を得ることが可能となる場合がある。   In the present invention, the lens group of the light receiving means in the sensor units 2001L and 2001R described above is configured so that it can be approximated using a first-order approximation formula. However, higher-order approximation is performed due to optical aberration of the lens and the like. In some cases, the angle information can be obtained with higher accuracy by using the equation.

どのようなレンズ群を採用するかは、製造コストと密接に関連し、レンズ群の製造原価を下げることによって一般的に発生する光学的な歪を、より高次の近似式を用いて補正する場合には、それなりの演算能力(演算速度)を要求されるので、目的とする製品に要求される座標算出精度を鑑みながら、その両者を適宜設定すれば良い。   The lens group to be used is closely related to the manufacturing cost, and optical distortion generally generated by lowering the manufacturing cost of the lens group is corrected using a higher-order approximation formula. In such a case, since a certain amount of computing power (calculation speed) is required, both may be set as appropriate in consideration of the coordinate calculation accuracy required for the target product.

〈座標計算方法の説明〉
図17は、本実施の形態に係る座標入力装置におけるセンサユニット2001L及びセンサユニット2001Rの位置関係を示す図であり、座標入力有効領域2003の水平方向にX軸、垂直方向にY軸を、そして、座標入力有効領域2003の中央を原点位置に配置するものとし、座標入力有効領域2003の上辺左右にセンサユニット2001L及びセンサユニット2001RをY軸に対称に取り付け、そのセンサユニット2001L,2001R相互間の距離をDsとする。
<Description of coordinate calculation method>
FIG. 17 is a diagram showing the positional relationship between the sensor unit 2001L and the sensor unit 2001R in the coordinate input device according to the present embodiment. The horizontal direction of the coordinate input effective area 2003 is the X axis, the vertical direction is the Y axis, and The center of the coordinate input effective area 2003 is arranged at the origin position, the sensor unit 2001L and the sensor unit 2001R are mounted symmetrically with respect to the Y axis on the left and right sides of the coordinate input effective area 2003, and between the sensor units 2001L and 2001R. Let Ds be the distance.

また、図示されているように、センサユニット2001L,2001RのラインCCD41の受光面は、その法線方向がX軸と45°の角度を成すように配置され、その法線方向を0°(基準方向)と定義する。この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット2001Lの場合には、時計回りの方向を『+』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット2001Rの場合には、反時計回りの方向を『+』方向と定義する。   Further, as shown in the drawing, the light receiving surfaces of the line CCD 41 of the sensor units 2001L and 2001R are arranged so that the normal direction forms an angle of 45 ° with the X axis, and the normal direction is 0 ° (reference Direction). At this time, the sign of the angle is the clockwise direction in the case of the sensor unit 2001L arranged on the left side, and the counterclockwise direction in the case of the sensor unit 2001R arranged on the right side. The direction of is defined as the “+” direction.

さらには、図中Poは、各センサユニット2001L,2001Rの法線方向の交点位置であり、Y軸方向の原点からの距離をPoyと定義する。この時、それぞれのセンサユニット2001L,2001Rで得られた角度をθL、θRとして、検出すべき点Pの座標P(x,y)は、下記式(8)、(9)で得られる。   Furthermore, Po in the figure is the position of the intersection of the sensor units 2001L and 2001R in the normal direction, and the distance from the origin in the Y-axis direction is defined as Poy. At this time, the angles P obtained by the respective sensor units 2001L and 2001R are θL and θR, and the coordinates P (x, y) of the point P to be detected are obtained by the following equations (8) and (9).

Figure 2007072589
次に、本実施の形態に係る座標入力装置の一連の処理工程を、図18を用いて説明する。
Figure 2007072589
Next, a series of processing steps of the coordinate input device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図18は、本実施の形態に係る座標入力装置のデータ取得から座標計算までの処理動作の流れを示すフローチャートである。   FIG. 18 is a flowchart showing a flow of processing operations from data acquisition to coordinate calculation of the coordinate input device according to the present embodiment.

電源投入が行われると、まず、ステップS1801でCPU83等のポート設定、タイマ設定等、様々な初期化が行われる。次に、ステップS1802で、後述する受光素子であるところのCCD画素の有効範囲を、例えば、メモリ82から読み出して設定する。次に、ステップS1803で、立ち上げ時のみに行うラインCCD41の不要電荷除去のための準備である初期読み込み回数を設定する。   When the power is turned on, first, in step S1801, various initializations such as port settings for the CPU 83, timer settings, and the like are performed. Next, in step S1802, the effective range of a CCD pixel, which is a light receiving element described later, is read from, for example, the memory 82 and set. In step S1803, the number of initial readings, which is a preparation for removing unnecessary charges of the line CCD 41 that is performed only at startup, is set.

ラインCCD41等の光電変換素子においては、動作させていない時に不要な電荷が蓄積している場合があり、そのデータをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能、或いは誤検出の原因となる。   In photoelectric conversion elements such as the line CCD 41, unnecessary charges may be accumulated when not being operated, and if the data is used as it is as reference data, it may become undetectable or cause false detection.

それを避けるために、ステップS1804で、前述した投光手段30の照明無しの状態で、ラインCCD41からのデータを、前記ステップS1801において予め設定された回数読み出すことにより、ラインCCD41に蓄積されていた不要電荷の除去を行う。   In order to avoid this, in step S1804, the data from the line CCD 41 is stored in the line CCD 41 by reading the number of times set in advance in the step S1801 in a state where the light projecting means 30 is not illuminated. Unnecessary charges are removed.

次に、ステップS1805で、読み込み回数が所定回数に達したか否かを判断する。そして、読み込み回数が所定回数に達しないと判断された場合は、前記ステップS1804へ戻り、また、読み込み回数が所定回数に達したと判断された場合は、ステップS1806へ進む。   In step S1805, it is determined whether the number of readings has reached a predetermined number. If it is determined that the number of readings has not reached the predetermined number, the process returns to step S1804. If it is determined that the number of readings has reached the predetermined number, the process proceeds to step S1806.

ステップS1806では、投光手段30の照明無しの状態でのデータの取り込みを行い、これは、リファレンスデータとして上述したBas_data[N]の取得に相当し、次のステップS1807で、前記ステップS1806において取得されたデータがメモリ82に記憶され、以降の計算に用いられる。   In step S1806, data is acquired when the light projecting unit 30 is not illuminated. This corresponds to the acquisition of Bas_data [N] described above as reference data. In step S1807, the data is acquired in step S1806. The obtained data is stored in the memory 82 and used for subsequent calculations.

次に、ステップS1808で、投光手段30により照明したときの初期光量分布に相当するリファレンスデータRef_data[N]の取り込みを行い、次のステップS1809で、前記ステップS1808において取得したデータをメモリ82に記憶する。   Next, in step S1808, reference data Ref_data [N] corresponding to the initial light quantity distribution when illuminated by the light projecting means 30 is fetched. In the next step S1809, the data acquired in step S1808 is stored in the memory 82. Remember.

以上のステップまでが電源投入時の初期設定動作であるが、この初期設定動作は、リセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことは言うまでもなく、この初期設定動作を経て、通常の取り込み動作状態に移行することになる。   Up to the above steps is the initial setting operation when the power is turned on, but it goes without saying that this initial setting operation may be configured to operate according to the operator's intention using a reset switch or the like. After that, the normal capturing operation state is entered.

通常の取り込み動作は、まず、ステップS1810で、光量分布を通常取り込みにより取り込む。次に、ステップS1811で、メモリデータ(Ref_data)との差分値を計算し、次のステップS1812で、遮光部分の有無を判断、つまり、座標入力が有るか否かを判断する。そして、座標入力が無いと判断された場合は前記ステップS1810へ戻り、同様にデータの取り込みを開始する。   In the normal capturing operation, first, in step S1810, the light amount distribution is captured by normal capturing. Next, in step S1811, a difference value with respect to the memory data (Ref_data) is calculated, and in the next step S1812, it is determined whether or not there is a light shielding portion, that is, whether or not there is a coordinate input. If it is determined that there is no coordinate input, the process returns to step S1810 to similarly start data acquisition.

一方、前記ステップS1812において座標入力が有ると判断された場合は、ステップS1813へ進んで、メモリデータとの比を前記式(2)を用いて計算する。次に、ステップS1814で、前記ステップS1813において得られた比に対して閾値で立ち上がり部、立ち下がり部を決定し、上記式(4)、(6)、(7)で画素番号を計算する。   On the other hand, if it is determined in step S1812 that there is a coordinate input, the process proceeds to step S1813, and the ratio with the memory data is calculated using the equation (2). Next, in step S1814, a rising portion and a falling portion are determined by a threshold with respect to the ratio obtained in step S1813, and a pixel number is calculated by the above equations (4), (6), and (7).

次に、ステップS1815で、前記ステップS1814において得られた画素番号から、近似多項式より、例えば、Tanθを算出し、次のステップS1816で、左右のセンサユニット2001L,2001RでのTanθ値からx、y座標を前記式(8)、(9)を用いて算出する。次に、ステップS1817で、前記ステップS1816において算出したデータをホストPC等の外部機器へ送信する。このデータの送信手段としては、USB、RS232C等のシリアル通信等、任意のインタフェースで送れば良く、前記ステップS1817の送信処理を終了した後は、前記ステップS1810の処理に戻り、以降電源OFF、若しくは、操作者の意図によってリセット状態が設定されるまで、この処理を繰り返すことになる。   Next, in step S1815, for example, Tanθ is calculated from the pixel number obtained in step S1814 from an approximate polynomial, and in the next step S1816, x, y are calculated from the Tanθ values in the left and right sensor units 2001L and 2001R. The coordinates are calculated using the equations (8) and (9). In step S1817, the data calculated in step S1816 is transmitted to an external device such as a host PC. The data transmission means may be transmitted by any interface such as serial communication such as USB, RS232C, etc. After the transmission process of step S1817 is completed, the process returns to the process of step S1810 and thereafter the power is turned off or This process is repeated until the reset state is set according to the operator's intention.

この繰り返し周期を10[msec]程度に設定すれば、本実施の形態に係る座標入力装置は、100回/秒の周期で指や指示具等の指示手段911により指示した座標を外部機器等に出力することが可能となる。   If this repetition cycle is set to about 10 [msec], the coordinate input device according to the present embodiment can display the coordinates designated by the pointing means 911 such as a finger or pointing tool at a cycle of 100 times / second to an external device or the like. It becomes possible to output.

以上説明したように、本実施の形態に係る座標入力装置によれば、検出信号波形の最大光量と最小光量との差を小さくすることができるので、座標入力装置の座標算出分解能を格段と向上させることができる。   As described above, according to the coordinate input device according to the present embodiment, the difference between the maximum light amount and the minimum light amount of the detection signal waveform can be reduced, so that the coordinate calculation resolution of the coordinate input device is greatly improved. Can be made.

(その他の実施の形態)
以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、これら実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または実施の形態の構成が持つ機能を達成できる構成であれば、どのようなものであっても適用可能である。
(Other embodiments)
The above is the description of the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the functions shown in the claims or the functions of the embodiments can be achieved. Any configuration is applicable.

第1の実施の形態に係る座標入力装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置におけるセンサユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sensor unit in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置におけるセンサユニットの外観図である。It is an external view of the sensor unit in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置におけるセンサユニット中の検出手段の説明図である。It is explanatory drawing of the detection means in the sensor unit in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における画素番号Nと角度θとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pixel number N and angle (theta) in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における検出レベルを示す図である。It is a figure which shows the detection level in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. (A)−(B)第2の実施の形態に係る座標入力装置における再帰反射手段の概略構成及び検出レベルを示す図である。(A)-(B) It is a figure which shows schematic structure and the detection level of the retroreflection means in the coordinate input device which concerns on 2nd Embodiment. (C)−(E)第3の実施の形態に係る座標入力装置における再帰反射手段の概略構成及び検出レベルを示す図である。(C)-(E) It is a figure which shows schematic structure and the detection level of the retroreflection means in the coordinate input device which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る座標入力装置における再帰反射手段の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the retroreflection means in the coordinate input device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る座標入力装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the coordinate input device which concerns on 5th Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における制御・演算ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control and arithmetic unit in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における投光手段の発光のタイミングチャートである。It is a timing chart of light emission of the light projection means in the coordinate input device according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における投光手段の光量分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light quantity distribution of the light projection means in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における再帰反射手段の反射面の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the reflective surface of the retroreflection means in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における光量変化の説明図である。It is explanatory drawing of the light quantity change in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における光量変化量と光量変化率の説明図である。It is explanatory drawing of the light quantity change amount and light quantity change rate in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における遮光範囲検出の説明図である。It is explanatory drawing of the light-shielding range detection in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における座標算出の説明図である。It is explanatory drawing of the coordinate calculation in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る座標入力装置における座標検出処理動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the coordinate detection process operation | movement in the coordinate input device which concerns on 1st Embodiment. 従来の座標入力装置における作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing in the conventional coordinate input device. 従来の座標入力装置における検出信号レベルの説明図である。It is explanatory drawing of the detection signal level in the conventional coordinate input device. 従来の座標入力装置における検出信号レベルとCCD画素番号との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the detection signal level and CCD pixel number in the conventional coordinate input device. 従来の座標入力装置における投光手段の説明図である。It is explanatory drawing of the light projection means in the conventional coordinate input device. 従来の座標入力装置における投光手段の投光レベルと角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the light projection level of the light projection means in a conventional coordinate input device, and an angle. 従来の座標入力装置における再帰反射手段の説明図である。It is explanatory drawing of the retroreflection means in the conventional coordinate input device. 従来の座標入力装置における再帰反射手段の特性図である。It is a characteristic view of the retroreflection means in the conventional coordinate input device.

符号の説明Explanation of symbols

1001 光透過部材
2001L センサユニット
2001R センサユニット
2002 制御・演算ユニット(設定手段)
2003 座標入力有効領域
2004 再帰反射手段
2005 指示手段(遮光部材)
30 投光手段
31 赤外LED(発光ダイオード)
32 投光レンズ
40 受光手段(検出手段)
41 ラインCCD
1001 Light transmitting member 2001L Sensor unit 2001R Sensor unit 2002 Control / arithmetic unit (setting unit)
2003 Coordinate input effective area 2004 Retroreflective means 2005 Instruction means (light-shielding member)
30 Projection means 31 Infrared LED (light emitting diode)
32 Projection lens 40 Light receiving means (detection means)
41 line CCD

Claims (3)

方形の座標入力領域の周囲3辺に設置された入射光を再帰反射する再帰反射手段と、前記再帰反射手段が設置されない1辺の両端角部近傍に各々設けられた前記再帰反射手段に向けて光束を投光する投光手段、及び、前記再帰反射手段で再帰反射した光束を受光する受光手段とを有し、指示手段によって前記投光手段により投光された光束を遮光することによって生じる前記受光手段から得られる光量分布の変化により、前記指示手段による遮光部分の位置座標を算出する座標入力装置であって、上記再帰反射手段非設置辺の対辺の再帰反射手段が複数の再帰反射面により構成され、本装置の再帰反射面の全て或いは一部において、一方の前記投光手段及び前記受光手段の入射及び反射に係わる再帰反射面が、他方の投光手段及び受光手段に係わる再帰反射面と異なり、お互いの前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面が非共有となるように配置されることを特徴とする座標入力装置。   To the retroreflective means for retroreflecting incident light installed on the three sides around the rectangular coordinate input area and the retroreflective means provided in the vicinity of both corners of one side where the retroreflective means is not installed A light projecting unit configured to project a light beam, and a light receiving unit configured to receive the light beam retroreflected by the retroreflecting unit, and the light beam projected by the light projecting unit is blocked by the instruction unit. A coordinate input device that calculates a position coordinate of a light-shielding portion by the instruction means based on a change in a light amount distribution obtained from a light receiving means, wherein the retroreflective means on the opposite side of the non-retroreflective means is provided by a plurality of retroreflective surfaces. The retroreflective surface related to the incidence and reflection of one of the light projecting means and the light receiving means is connected to the other light projecting means and light receiving means in all or part of the retroreflective surface of the apparatus. Unlike Waru retroreflective surface, the coordinate input device, wherein the retroreflective surfaces according to the light projecting means and said light receiving means with each other are arranged so as to be non-covalent. 前記前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面において、該投光手段及び受光手段までの距離の大きい再帰反射面への光束の入射角が、投光手段及び受光手段までの距離の小さい再帰反射面への光束の入射角より小さくなるように、再帰反射面が配置されることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。   In the retroreflective surface related to the light projecting unit and the light receiving unit, the incident angle of the light beam to the retroreflective surface having a large distance to the light projecting unit and the light receiving unit is small. The coordinate input device according to claim 1, wherein the retroreflective surface is disposed so as to be smaller than an incident angle of the light beam on the retroreflective surface. 前記前記投光手段及び前記受光手段に係わる再帰反射面において、該投光手段及び受光手段までの距離の大きい再帰反射面の有効再帰反射面積が、投光手段及び受光手段までの距離の小さい再帰反射面の有効再帰反射面積より大きくなるように、再帰反射面が構成されることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。   In the retroreflective surface related to the light projecting unit and the light receiving unit, the effective retroreflective area of the retroreflective surface having a large distance to the light projecting unit and the light receiving unit has a small recursion to the light projecting unit and the light receiving unit. The coordinate input device according to claim 1, wherein the retroreflective surface is configured to be larger than an effective retroreflective area of the reflective surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017013957A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-26 富士電機株式会社 Optical touch panel, reflection-preventing structure for inner surface of cover, and vending machine

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