JP2012043227A - 光学式タッチパネル装置及び光学式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】指示された複数の位置を正確に検出することができる光学式タッチパネル装置及び光学式タッチパネルを提供する。
【解決手段】光学式タッチパネル１に含まれる表示面（平面部）１７１上の複数の位置を、複数のペン型指示具（指示具）２で接触することにより指示することができる。ペン型指示具２は、移動センサを備え、表示面１７１に接触した場合に、ペン型指示具２を識別する識別情報、及びペン型指示具２の移動状態を示す移動情報を光学式タッチパネル１へ送信する。光学式タッチパネル１は、表示面１７１に接触したペン型指示具２が遮断した光路の位置の変化、及びペン型指示具２の移動状態に基づいて、複数のペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の位置で一度に入力が可能な光学式タッチパネル装置及び光学式タッチパネルに関する。

従来利用されているタッチパネルの一つに、光学式タッチパネルがある。特許文献１には、光学式タッチパネルの例が開示されている。光学式タッチパネルは、矩形状の表示面の縁に沿ってｘ軸方向及びｙ軸方向に複数の発光素子を並べてあり、矩形状の表示面の縁に沿った発光素子に対向する位置に複数の受光素子を並べてある。各発光素子が発光した光は表示面の表面に沿って進行し、対向する位置にある受光素子で受光される。使用者が指又はペン等を使って表示面上で位置を指示した場合、光が遮られて受光できない受光素子が発生する。光学式タッチパネルは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に並んだ受光素子の内、受光できない受光素子の位置を特定することにより、表示面上で使用者が指示した位置の座標を検出する。使用者が表示面で指示する位置を連続的に動かした場合、光学式タッチパネルは、指示された位置の履歴を記憶することにより、使用者が表示面で指示した位置の軌跡を検出することも可能である。光学式タッチパネルは、検出した軌跡を表示面に表示することによって、描画を行うことも可能となる。

特開２００４−３１８２５７号公報

光学式タッチパネルで指示された位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）に対応する受光素子を受光素子ｘｉ及び受光素子ｙｉとする。即ち、座標（ｘｉ，ｙｉ）の位置が指示された場合、受光素子ｘｉ及び受光素子ｙｉで受光ができなくなる。光学式タッチパネルで座標（ｘｉ，ｙｉ）及び座標（ｘｊ，ｙｊ）の２箇所で位置が指示された場合は、受光素子ｘｉ、受光素子ｙｉ、受光素子ｘｊ及び受光素子ｙｊで受光ができなくなる。しかしながら、座標（ｘｉ，ｙｊ）及び座標（ｘｊ，ｙｉ）の２箇所で位置が指示された場合でも、同じ受光素子で受光ができなくなるので、光学式タッチパネルは誤った位置を検出する虞がある。従って、光学式タッチパネルで複数の位置が指示された場合は、指示された位置を正確に検出することが困難である。特に、光学式タッチパネルは、表示面上で指示された複数の位置の軌跡を検出する場合、軌跡の接近又は交錯によって複数の位置のｘ座標又はｙ座標が重なったときに、誤った位置を検出し、以降は誤った軌跡を検出する虞がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、指示された複数の位置の軌跡を正確に検出することができる光学式タッチパネル装置及び光学式タッチパネルを提供することにある。

本発明に係る光学式タッチパネル装置は、平面部を有し、該平面部に沿った複数の光路を生成する光学式タッチパネルと、何れかの光路を遮断するように前記平面部上の何れかの位置を指示する指示具とを備える光学式タッチパネル装置において、複数の指示具を備え、指示具は、該指示具の移動状態を検出する移動センサを有し、前記光学式タッチパネルは、遮断された光路の位置に基づいて、一又は複数の指示具が指示した前記平面部上の位置を決定する手段と、複数の指示具によって遮断された光路の変遷、及び複数の指示具の移動状態に基づいて、複数の指示具の夫々が指示した前記平面部上の位置を更新する手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る光学式タッチパネル装置は、平面部、該平面部に沿った平行な複数の第１光路を生成する手段、前記平面部に沿った前記複数の第１光路に交差する平行な複数の第２光路を生成する手段、並びに複数の第１光路及び第２光路の内で遮断された第１光路及び第２光路の位置を特定する手段を有する光学式タッチパネルと、何れかの第１光路及び第２光路を遮断するように前記平面部に接触することによって前記平面部上の何れかの位置を指示する指示具とを備える光学式タッチパネル装置において、複数の指示具を備え、指示具は、該指示具を識別する識別情報を記憶する手段と、前記平面部に接触したことを検出する接触検出手段と、前記指示具の移動状態を検出する移動センサと、前記接触検出手段が前記平面部に接触したことを検出した場合に、前記識別情報、及び前記移動センサで検出した前記指示具の移動状態を示す移動情報を、前記光学式タッチパネルへ送信する手段とを有し、前記光学式タッチパネルは、指示具から識別情報及び移動情報を受信する手段と、単一の第１光路及び第２光路が遮断され、単一の指示具から識別情報及び移動情報を受信した場合に、前記単一の指示具が指示した前記平面部上の位置を、遮断された第１光路及び第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、一又は複数の指示具が指示した前記平面部上の位置を決定した状態で、他の第１光路及び／又は第２光路が遮断され、他の指示具から識別情報及び移動情報を受信した場合に、前記他の指示具が指示した前記平面部上の位置を、遮断された前記他の第１光路及び／又は第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、夫々の指示具が指示した前記平面部上の位置の履歴を記憶する手段と、複数の指示具が指示した前記平面部上の位置の履歴、各指示具から受信した移動情報が示す各指示具の移動状態、並びに遮断された第１光路及び第２光路の位置の変遷に基づいて、複数の指示具の夫々が指示した前記平面部上の位置を更新する手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る光学式タッチパネル装置は、前記平面部は、画像を表示するための表示面であり、前記光学式タッチパネルは、指示具が指示した前記平面部上の位置の軌跡を表した画像を前記平面部に表示させる手段を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る光学式タッチパネル装置は、前記移動センサは、指示具の移動方向を検出するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る光学式タッチパネルは、平面部と、該平面部に沿った平行な複数の第１光路を生成する手段と、前記平面部に沿った前記複数の第１光路に交差する平行な複数の第２光路を生成する手段と、複数の第１光路及び第２光路の内で遮断された第１光路及び第２光路の位置を特定する手段とを備える光学式タッチパネルにおいて、前記平面部上の何れかの位置を指示する外部の指示具を識別する識別情報、及び前記外部の指示具の移動状態を示す移動情報を受信する手段と、単一の第１光路及び第２光路が遮断され、単一の外部の指示具に係る識別情報及び移動情報を受信した場合に、指示された前記平面部上の位置を、遮断された第１光路及び第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、指示された一又は複数の前記平面部上の位置を決定した状態で、他の第１光路及び／又は第２光路が遮断され、他の外部の指示具に係る識別情報及び移動情報を受信した場合に、指示された前記平面部上の位置を、遮断された前記他の第１光路及び／又は第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、指示された前記平面部上の位置の履歴を記憶する手段と、一度に指示された前記平面部上の複数の位置の履歴、受信した移動情報が示す外部の指示具の移動状態、並びに遮断された第１光路及び第２光路の位置の変遷に基づいて、一度に指示された前記平面部上の複数の位置を更新する手段とを有することを特徴とする。

本発明においては、光学式タッチパネルに含まれる平面部上の複数の位置を、複数の指示具で接触することにより指示することができる。指示具は、移動センサを備え、平面部に接触した場合に、指示具を識別する識別情報、及び指示具の移動状態を示す移動情報を光学式タッチパネルへ送信する。光学式タッチパネルは、平面部に接触した指示具が遮断した光路の変遷、及び指示具の移動状態に基づいて、複数の指示具で指示された平面上の位置を決定する。

また本発明においては、光学式タッチパネルは、指示具で何れかの位置を指示される平面は表示面であり、各指示具で指示された位置の軌跡を表示面に表示する。これにより、複数の指示具を用いた描画が可能となる。

また本発明においては、指示具は移動センサで移動方向を検出し、光学式タッチパネルは、指示具の移動方向に基づいて、複数の指示具で指示された平面上の位置を決定する。

本発明にあっては、光学式タッチパネルは、平面上の複数の位置が複数の指示具で指示された場合でも、指示された複数の位置を正確に検出することができる。また光学式タッチパネルは、平面上で指示された複数の位置の軌跡が接近又は交錯することによって指示された複数の位置のｘ座標又はｙ座標が重なった場合でも、指示された複数の位置を正確に検出することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

本発明の光学式タッチパネル装置の外観を示す模式図である。 光学式タッチパネルの内部構成を示すブロック図である。 発光部及び受光部の構成を示す模式図である。 ペン型指示具の内部構成を示すブロック図である。 スイッチを備えたペン型指示具の外観を示す模式図である。 光学式タッチパネルが行う動作の手順を示すフローチャートである。 二つのペン型指示具で表示面上を指示した例を示す模式図である。 ペン型指示具で指示した表示面上の位置の決定を誤った例を示す模式図である。 ペン型指示具で指示した表示面上の位置を正しく決定した例を示す模式図である。 画像を表示しない光学式タッチパネル装置の例を示す模式図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の光学式タッチパネル装置の外観を示す模式図である。光学式タッチパネル装置は、光学式タッチパネル１と、使用者が手で保持して光学式タッチパネル１の何れかの位置を指示するための複数のペン型指示具（指示具）２とを備えている。光学式タッチパネル１は、平面状の表示面（平面部）１７１を立てて備えたものである。ペン型指示具２は、使用者が手で保持し、表示面１７１上にペン型指示具２の先端を接触させることにより、表示面１７１上の何れかの位置を指示する。光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を検出する。光学式タッチパネル１及びペン型指示具２は、互いにデータを送受信することが可能な構成となっている。光学式タッチパネル１には、パーソナルコンピュータ等の外部のコンピュータ３が接続可能である。

図２は、光学式タッチパネル１の内部構成を示すブロック図である。光学式タッチパネル１は、制御部１１を備える。制御部１１は、演算を行う演算部、光学式タッチパネル１の動作に必要な制御プログラムを記憶するメモリ、及び演算に伴う一時的なデータを記憶するメモリ等からなる。また光学式タッチパネル１は、液晶パネル又はＥＬ（エレクトロルミネセンス）パネル等の画像表示パネルでなる矩形の表示面１７１と、表示面に画像を表示させる制御を行う表示制御部１７２とを備えている。表示面１７１は、表示制御部１７２に接続され、表示制御部１７２は制御部１１に接続されている。また光学式タッチパネル１は、複数の発光素子を含んでなる発光部１２と、複数の受光素子を含んでなる受光部１３とを備えている。発光部１２はアドレスデコーダ１４１に接続され、アドレスデコーダ１４１は制御部１１に接続されている。また受光部１３はアドレスデコーダ１４２に接続され、アドレスデコーダ１４２は制御部１１に接続されている。更に受光部１３はＡ／Ｄコンバータ１４３に接続され、Ａ／Ｄコンバータ１４３は制御部１１に接続されている。

図３は、発光部１２及び受光部１３の構成を示す模式図である。矩形状の表示面１７１の一辺の縁に沿って、複数の発光素子１２１，１２１，…，１２１が並んで配置されている。発光素子１２１は、赤外光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。図３中には、各発光素子１２１が発光する赤外光の光路を破線で示している。複数の発光素子１２１，１２１，…，１２１は、発光する赤外光の光路が表示面１７１に沿って互いに平行になるように配置されている。各発光素子１２１が発光する赤外光の光路は、本発明における第１光路に対応する。複数の発光素子１２１，１２１，…，１２１が並んだ方向を表示面１７１のｘ軸方向とする。また、表示面１７１のｘ軸方向に直交する辺に沿って、赤外光を発光するＬＥＤでなる複数の発光素子１２２，１２２，…，１２２が並んで配置されている。図３中には、各発光素子１２２が発光する赤外光の光路を破線で示しており、各発光素子１２２が発光する赤外光の光路は、本発明における第２光路に対応する。複数の発光素子１２２，１２２，…，１２２は、発光する赤外光の光路が表示面１７１に沿って互いに平行になるように配置されており、複数の発光素子１２２，１２２，…，１２２が並んだ方向を表示面１７１のｙ軸方向とする。発光部１２は、発光素子１２１，１２１，…，１２１及び発光素子１２２，１２２，…，１２２を含んでなる。発光部１２は、図示しないマルチプレクサを含んでおり、発光素子１２１，１２１，…，１２１及び発光素子１２２，１２２，…，１２２の夫々はマルチプレクサに接続されている。

複数の発光素子１２１，１２１，…，１２１が沿って配置された表示面１７１の辺に対向する辺の縁に沿って、複数の受光素子１３１，１３１，…，１３１が並んで配置されている。即ち、受光素子１３１，１３１，…，１３１はｘ軸方向に並んでいる。受光素子１３１は、赤外光を受光するフォトダイオードである。発光素子１２１，１２１，…，１２１の夫々には、受光素子１３１，１３１，…，１３１の何れか一つが対向している。一の発光素子１２１が発光した赤外光は、一の受光素子１３１で受光され、他の受光素子１３１では受光されない。また、複数の発光素子１２２，１２２，…，１２２が沿って配置された表示面１７１の辺に対向する辺の縁に沿って、赤外光を受光するフォトダイオードでなる複数の受光素子１３２，１３２，…，１３２が並んで配置されている。即ち、受光素子１３２，１３２，…，１３２はｙ軸方向に並んでいる。発光素子１２２，１２２，…，１２２の夫々には、受光素子１３２，１３２，…，１３２の何れか一つが対向している。受光部１３は、受光素子１３１，１３１，…，１３１及び受光素子１３２，１３２，…，１３２を含んでなる。受光部１３は、図示しないマルチプレクサを含んでおり、受光素子１３１，１３１，…，１３１及び受光素子１３２，１３２，…，１３２の夫々はマルチプレクサに接続されている。

制御部１１は、複数の発光素子を順次スキャンするための信号をアドレスデコーダ１４１へ出力し、複数の受光素子を順次スキャンするための信号をアドレスデコーダ１４２へ出力する。アドレスデコーダ１４１は、制御部１１からの信号に応じて、発光素子１２１，１２１，…，１２１及び発光素子１２２，１２２，…，１２２の内の何れかの発光素子を選択する信号を発光部１２へ出力する。アドレスデコーダ１４２は、制御部１１からの信号に応じて、受光素子１３１，１３１，…，１３１及び受光素子１３２，１３２，…，１３２の内で、選択された発光素子に対向する受光素子を選択する信号を受光部１３へ出力する。選択された発光素子は、赤外光を発光し、選択された受光素子は、赤外光を受光し、受光した赤外光の強度を電圧値で示す強度信号をＡ／Ｄコンバータ１４３へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１４３は、受光素子からの強度信号を例えば８ビットのデジタル信号へ変換し、変換後の強度信号を制御部１１へ出力する。制御部１１は、全ての受光素子からの強度信号を取得するように、各受光素子からの強度信号を取得するための処理を順次繰り返す。例えば、制御部１１は、発光素子１２１，１２１，…，１２１を端から順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得し、次に、発光素子１２２，１２２，…，１２２を端から順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得する。

制御部１１は、各受光素子から取得した強度信号から、各受光素子での受光量を計算する。ある受光素子での受光量が、予め定められている閾値を超過している場合は、制御部１１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路は遮断されていないと判定する。ある受光素子での受光量が、予め定められている閾値以下である場合は、制御部１１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されていると判定する。このようにして、制御部１１は、受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子を特定する。ペン型指示具２が表示面１７１に接触することによって表示面１７１上の何れかの位置を指示している場合は、ペン型指示具２が指示している位置を通る光路が遮断される。制御部１１は、特定した受光素子の位置から、ペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を決定する処理を行う。例えば、座標（ｘｉ，０）の位置にある受光素子１３１及び座標（０，ｙｉ）の位置にある受光素子１３２での受光量が閾値以下であり、他の受光素子での受光量が閾値を超過している場合は、制御部１１は、指示された表示面１７１上の位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）と決定する。ペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を決定する処理の詳細は後述する。

更に、制御部１１には、ペン型指示具２から送信される情報を受信するための受信部１５と、外部のコンピュータ３に接続することが可能なインタフェース部１６とが接続されている。受信部１５で受信する情報は後述する。制御部１１は、ペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を示す位置データを、インタフェース部１６から外部のコンピュータ３へ送信する。コンピュータ３は、光学式タッチパネル１から受信した位置データを記憶し、位置データに応じた処理を実行する。また制御部１１は、位置データを表示制御部１７２へ出力し、表示制御部１７２は、ペン型指示具２で指示された表示面１７１上の位置を示す画像を表示面１７１に表示させる処理を行う。

図４は、ペン型指示具２の内部構成を示すブロック図である。ペン型指示具２は、制御部２１を備える。制御部２１は、演算部、制御プログラムを記憶するメモリ、及び演算に伴う一時的なデータを記憶するメモリ等からなる。またペン型指示具２は、使用者に操作されることによって光学式タッチパネル１の表示面１７１接触したときにオン状態となるスイッチ（接触検出手段）２２を備える。図５は、スイッチ２２を備えたペン型指示具２の外観を示す模式図である。スイッチ２２は、ペン型指示具２の先端に設けられた機械式スイッチである。ペン型指示具２の先端が何の物体にも接触していない状態では、スイッチ２２はオフ状態となっている。ペン型指示具２の先端が表示面１７１に接触したときには、スイッチ２２は押し込まれ、オン状態となる。スイッチ２２は制御部２１に接続されており、制御部２１は、スイッチ２２がオン状態となったことを検出する処理を行う。なお、スイッチ２２は機械式スイッチに限るものではなく、光学式スイッチ等のその他のスイッチであってもよい。

また制御部２１には、ペン型指示具２の移動状態を検出する加速度センサ（移動センサ）２３が接続されている。加速度センサ２３は、三軸の加速度センサであり、ペン型指示具２の移動方向を検出する。なお、本発明における移動センサは、三軸の加速度センサに限るものではなく、ジャイロセンサ等のその他のセンサであってもよい。また本発明における移動センサは、光学センサ等を用いて、ペン型指示具２の先端が表示面１７１に接触した状態で表示面１７１上をペン型指示具２が移動する方向を検出するセンサであってもよい。

また制御部２１には、ペン型指示具２を識別するためのペン型指示具２に固有のＩＤコード（識別情報）を記憶するＩＤメモリ２４と、各種のデータを光学式タッチパネル１へ送信するための送信部２５とが接続されている。送信部２５は、超音波、赤外線又は電波等を利用した無線通信によって光学式タッチパネル１へデータを送信する通信部である。なお、ペン型指示具２と光学式タッチパネル１とが無線通信を行う形態に限るものではなく、ペン型指示具２と光学式タッチパネル１とは、有線で接続されてあって有線通信を互いに行う形態であってもよい。

制御部２１は、スイッチ２２がオン状態となったことを検出した場合に、ペン形指示具２が表示面１７１に接触したことを示す接触情報、及び加速度センサ２３が検出したペン型指示具２の移動方向を示す移動情報を生成し、ＩＤメモリ２４からＩＤコードを読み出す。制御部２１は、次に、生成した接触情報及び移動情報、並びに読み出したＩＤコードを、互いに関連付けた上で、送信部２５に光学式タッチパネル１へ送信させる処理を行う。光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２からの接触情報、移動情報及びＩＤコードを受信部１５で受信する。

光学式タッチパネル１は、加速度センサ２３が検出するペン型指示具２の移動方向と表示面１７１上での方向との対応付けを予め設定してある。例えば、使用者が単独のペン型指示具２を表示面１７１に接触させながら移動させ、ペン型指示具２は、加速度センサ２３が検出した移動方向を示す移動情報を送信する。このとき、使用者は少なくとも２種類の方向にペン型指示具２を移動させる。制御部１１は、移動情報が示す移動方向と受光部１３での受光結果により決定したペン型指示具２の位置の変化とに基づき、移動情報が示すペン型指示具２の移動方向と表示面１７１上のｘ軸方向及びｙ軸方向とを対応付ける処理を行う。また制御部１１は、ペン型指示具２の移動方向と表示面１７１上のｘ軸方向及びｙ軸方向との対応付けを示す設定情報を内部のメモリに記憶する。

次に、本発明の光学式タッチパネル装置の動作を説明する。ペン型指示具２の制御部２１は、スイッチ２２がオン状態となった場合に、接触情報、移動情報及びＩＤコードを送信部２５から光学式タッチパネル１へ送信する。光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２から送信された接触情報、移動情報及びＩＤコードを受信部１５で随時受信する。

図６は、光学式タッチパネル１が行う動作の手順を示すフローチャートである。光学式タッチパネル１の制御部１１は、随時、発光部１２に赤外光を発光させ、受光部１３に赤外光を受光させ、各受光素子から取得した強度信号から、遮断された赤外光の光路があるか否かを判定する（Ｓ１）。何れかの赤外光の光路が遮断されることは、使用者に保持されたペン型指示具２が表示面１７１上の何れかの位置を指示したことを意味する。遮断された赤外光の光路がない場合は（Ｓ１：ＮＯ）、制御部１１は、遮断された赤外光の光路の有無の判定を随時繰り返す。遮断された赤外光の光路がある場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部１１は、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置が一箇所であるか否かを判定する（Ｓ２）。受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子の数が、ｘ軸方向及びｙ軸方向の夫々において一個である場合は、指示された表示面１７１上の位置は一箇所である。受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子の数が、ｘ軸方向及びｙ軸方向の少なくとも一方において複数である場合は、指示された表示面１７１上の位置は複数箇所である。

ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置が一箇所である場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御部１１は、接触情報と関連付けて受信部１５で受信したＩＤコードを取得する（Ｓ３）。制御部１１は、次に、受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子の位置に基づいて、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置を決定する（Ｓ４）。ステップＳ４では、制御部１１は、座標（ｘｉ，０）の位置にある受光素子１３１及び座標（０，ｙｉ）の位置にある受光素子１３２が受光する赤外光の光路が遮断されている場合に、指示された表示面１７１上の位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）と決定する。制御部１１は、次に、ペン型指示具２のＩＤコードとペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置とを対応付け、対応付けた結果を内部のメモリに記憶する（Ｓ５）。制御部１１は、次に、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置を示す位置データを、ペン型指示具２のＩＤコードに関連付けて、インタフェース部１６からコンピュータ３へ出力する（Ｓ６）。制御部１１は、次に、ＩＤコードに対応付けた表示面１７１上の位置の履歴に基づいて、ＩＤコードが識別するペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置の軌跡を表示面１７１に表示させる処理を行う（Ｓ７）。ステップＳ６では、制御部１１は、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置の軌跡を示す画像データを生成し、生成した画像データを表示制御部１７２へ出力する。表示制御部１７２は、制御部１１からの画像データに基づいて、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置の軌跡を表した画像を表示面１７１に表示させる。ステップＳ７が終了した後は、制御部１１は、処理をステップＳ１へ戻す。

ステップＳ２で、ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置が複数箇所である場合は（Ｓ２：ＮＯ）、制御部１１は、受信部１５で夫々に接触情報と関連付けて受信した複数のＩＤコードを取得する（Ｓ８）。制御部１１は、次に、取得した複数のＩＤコードの中に、既に表示面１７１上の位置と対応付けて記憶しているＩＤコードとは別に、新規のＩＤコードが含まれているか否かを判定する（Ｓ９）。新規のＩＤコードがある場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、制御部１１は、既に表示面１７１上の何れかの位置を指示しているペン型指示具２とは別のペン型指示具２によって新規に指示された表示面１７１上の位置を決定する（Ｓ１０）。ステップＳ１０では、制御部１１は、新たに赤外光の光路が遮断された受光素子の位置に基づいて、新規に指示された表示面１７１上の位置を決定する。

例えば、指示された表示面１７１上の位置の座標（ｘ１，ｙ１）が既に記憶されており、座標（ｘ１，０）、（ｘ２，０）、（０，ｙ１）及び（０，ｙ２）の位置にある受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されたとする。制御部１１は、受光素子の座標の内、既に記憶されている座標（ｘ１，ｙ１）に対応する座標（ｘ１，０）及び（０，ｙ１）とは別の座標（ｘ２，０）及び（０，ｙ２）を、新規に指示された位置に対応する受光素子の座標であると判定する。制御部１１は、新規に指示された位置に対応する受光素子の座標（ｘ２，０）及び（０，ｙ２）から、新規に指示された表示面１７１上の位置の座標を（ｘ２，ｙ２）と決定する。なお、制御部１１は、新規に指示された位置のｘ座標又はｙ座標が既に記憶されている座標と一致する場合でも、新規に指示された位置を決定することが可能である。例えば、指示された表示面１７１上の位置の座標（ｘ１，ｙ１）が既に記憶されており、座標（ｘ１，０）、（ｘ２，０）及び（０，ｙ１）の位置にある受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されたとする。制御部１１は、指示された位置のｙ座標が同一であると判定し、新規に指示された表示面１７１上の位置の座標を（ｘ２，ｙ１）と決定する。

制御部１１は、次に、複数のペン型指示具２のＩＤコードとペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の複数の位置とを対応付け、対応付けた結果を内部のメモリに記憶する（Ｓ５）。このとき、制御部１１は、新規のＩＤコードと、新規に指示された表示面１７１上の位置とを対応付ける。制御部１１は、次に、指示された表示面１７１上の複数の位置を示す位置データをインタフェース部１６からコンピュータ３へ出力する（Ｓ６）。制御部１１は、次に、複数のＩＤコードの夫々に対応付けた表示面１７１上の位置の履歴に基づいて、各ＩＤコードが識別するペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の位置の軌跡を表示面１７１に表示させる処理を行う（Ｓ７）。表示面１７１には、複数の軌跡が表示されることとなる。

ステップＳ９で、取得した複数のＩＤコードの中に新規のＩＤコードが無い場合は（Ｓ９：ＮＯ）、制御部１１は、赤外光の光路が遮断されている受光素子の位置に基づいて、指示された表示面１７１上の複数の位置の候補を定める処理を行う（Ｓ１１）。ステップＳ１１の段階では、各ペン型指示具２は、ＩＤコードに対応付けて記憶した表示面１７１上の位置から移動し、他の位置を指示している可能性がある。ペン型指示具２が移動している場合は、ペン型指示具２が遮断する赤外光の光路は入れ替わっており、ＩＤコードに対応付けて記憶した表示面１７１上の位置を指示したときに遮断した赤外光の光路とは別の光路が遮断される。複数のペン型指示具２が移動した可能性のある状態では、赤外光の光路が遮断されている受光素子の位置のみからでは、複数のペン型指示具２で指示された位置を確定することはできず、指示された位置の複数通りの候補が得られる。ステップＳ１１では、制御部１１は、遮断されている赤外線の光路を遮断することができる表示面１７１上の複数の位置を列挙する処理を行う。制御部１１は、次に、夫々に接触情報及びＩＤコードと関連付けて受信部１５で受信した複数の移動情報を取得する（Ｓ１２）。制御部１１は、次に、各ＩＤコードに関連付けられた移動情報が示す各ペン型指示具２の移動方向、及び各ＩＤコードと対応付けて記憶してある位置の履歴に基づいて、複数のペン型指示具２の夫々によって指示された表示面１７１上の位置を決定する処理を行う（Ｓ１３）。具体的には、制御部１１は、複数の候補の内、履歴に含まれる最終の位置から移動情報が示す移動方向に移動した位置にある候補を選択することによって、指示された表示面１７１上の位置を決定する。制御部１１は、一のペン型指示具２を選択し、当該ペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置を決定し、候補の数を減らし、他のペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置を決定する。

例えば、表示面１７１上で二箇所が指示されており、座標（ｘ１，０）、（ｘ２，０）、（０，ｙ１）及び（０，ｙ２）の位置にある受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されたとする。指示された位置の座標の候補は、一方が（ｘ１，ｙ１）で他方が（ｘ２，ｙ２）である組合せと、一方が（ｘ１，ｙ２）で他方が（ｘ２，ｙ１）である組合せとである。二箇所を指示した一方のペン型指示具２の位置の履歴における最終位置の座標が（ｘ１，ｙ０）であり、ｙ０＜ｙ１であり、当該ペン型指示具２の移動方向はｙ座標の値が大きくなる方向であるとする。制御部１１は、当該ペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置の座標は、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ１，ｙ２）及び（ｘ２，ｙ１）の候補の内、（ｘ１，ｙ１）であると決定する。一方のペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置の座標が（ｘ１，ｙ１）となったので、制御部１１は、他方のペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置の座標を（ｘ２，ｙ２）と決定する。

制御部１１は、次に、各ペン型指示具２のＩＤコードと各ペン型指示具２によって指示された表示面１７１上の新たな位置とを対応付け、対応付けた結果を内部のメモリに記憶する（Ｓ５）。このとき、制御部１１は、各ＩＤコードと、各ＩＤコードが識別するペン型指示具２で指示された表示面１７１上の新たな位置とを対応付ける。これにより、各ペン型指示具２が指示した表示面１７１上の位置が更新される。制御部１１は、次に、位置データをインタフェース部１６からコンピュータ３へ出力し（Ｓ６）、複数のペン型指示具２によって指示された位置の軌跡を表示面１７１に表示させる処理を行う（Ｓ７）。

ペン型指示具２によって指示された位置の軌跡を表示面１７１に表示させる例を説明する。図７は、二つのペン型指示具２で表示面１７１上を指示した例を示す模式図である。図７Ａは、ペン型指示具２を移動させる前の状態を示す。二つのペン型指示具２の内、一方に２Ａを付し、他方に２Ｂを付す。二つのペン型指示具２の移動方向を白抜き矢印で示す。ペン型指示具２Ａは座標（ｘ１，ｙ１）にあり、図面内で下方向へ移動する。ペン型指示具２Ａは座標（ｘ２，ｙ２）にあり、図面内で上方向へ移動する。図７Ｂは、移動した二つのペン型指示具２のｙ座標が重なった状態を示す。図７Ｂに示す状態でのペン型指示具２Ａの座標の候補は、（ｘ１，ｙ３）及び（ｘ２，ｙ３）の２種類がある。ペン型指示具２Ａの移動方向に基づき、ペン型指示具２Ａの座標は（ｘ１，ｙ３）であると決定される。同様に、ペン型指示具２Ｂの座標は（ｘ２，ｙ３）であると決定される。

図８は、ペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置の決定を誤った例を示す模式図である。図７Ｂに示すようなｙ座標が重なったときにペン型指示具２Ａで指示した位置の決定を誤った場合、ペン型指示具２Ａと表示面１７１に表示された軌跡は離隔する。図９は、ペン型指示具２で指示した表示面１７１上の位置を正しく決定した例を示す模式図である。表示面１７１には、ペン型指示具２Ａ及び２Ｂ夫々の軌跡が正しく表示されている。本発明では、移動情報に基づいて、ペン型指示具２で指示された位置を決定することにより、図９に示すように、ペン型指示具２の軌跡を正しく表示することができる。

以上詳述した如く、光学式タッチパネル１の表示面１７１上を複数のペン型指示具２で指示した場合に、光学式タッチパネル１は、遮断された赤外光の光路の変遷、及び各ペン型指示具２の移動方向に基づいて、各ペン型指示具２で指示された表示面１７１上を定める。これにより、光学式タッチパネル１は、表示面１７１上の複数の位置が指示された場合でも、指示された複数の位置を正確に検出することができる。また、光学式タッチパネル１は、表示面１７１上で指示された複数の位置の軌跡が接近又は交錯することによって指示された複数の位置のｘ座標又はｙ座標が重なった場合でも、指示された複数の位置を正確に検出することができる。更に、光学式タッチパネル１は、指示された複数の位置を正確に検出すると共に、指示された位置の軌跡を表示面１７１に表示する。このため、使用者は、複数のペン型指示具２を操作することにより、表示面１７１上に描画を行い、描画された画像を光学式タッチパネル１へ入力することができる。

なお、本実施の形態においては、ペン型指示具２は、スイッチ２２がオン状態となった場合に、ＩＤコード、接触情報及び移動情報を送信する形態を示したが、ペン型指示具２は、接触情報を送信しない形態であってもよい。即ち、この形態においては、ペン型指示具２は、スイッチ２２がオン状態となった場合に、ＩＤコード及び移動情報を光学式タッチパネル１へ送信する。ペン型指示具２が接触情報を送信する形態では、光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２から接触情報を受信することによって、ペン型指示具２が表示面１７１上の何れかの位置を指示していることを検知する。ペン型指示具２が接触情報を送信しない形態では、光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２が表示面１７１に接触した場合に送信するＩＤコード及び移動情報を受信することによって、ペン型指示具２が表示面１７１上の何れかの位置を指示していることを検知する。このように、ペン型指示具２が接触情報を送信しない形態でも、本発明を実現することは可能である。

また、本実施の形態においては、受光素子での受光量が低下したことを検出することによって光路の遮断を検出する形態を示したが、光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２で反射した赤外光を検出することによって光路の遮断を検出する形態であってもよい。また光学式タッチパネル１は、可視光等の赤外光以外の光を用いて光路を生成する形態であってもよい。また本実施の形態においては、光学式タッチパネル１が表示画面１７１に画像を表示させる処理を行う形態を示したが、本発明の光学式タッチパネル装置は表示画面１７１に画像を表示させる処理を、コンピュータ３が実行する形態であってもよい。また本実施の形態においては、ペン形指示具２は移動状態として移動方向を検出する形態を示したが、これに限るものではなく、ペン形指示具２は、各種の移動センサを用いて、移動状態として、速度、加速度又は移動の有無等を検出する形態であってもよい。この形態の場合でも、光学式タッチパネルは、ペン形指示具２の移動状態に基づいて、複数のペン形指示具２で指示された表示面１７１上の位置を検出することができる。

また、本実施の形態においては、表示画面１７１にペン型指示具２の軌跡を表示する形態を示したが、本発明の光学式タッチパネル装置は、表示面１７１にメニュー画像等の他の画像を表示し、指示された位置に応じた各種の処理を実行する形態であってもよい。また本発明の光学式タッチパネル装置は、位置を指示される平面として画像を表示しない平面を用いた形態であってもよい。図１０は、画像を表示しない光学式タッチパネル装置の例を示す模式図である。光学式タッチパネル１は、画像を表示せず、ペン型指示具２で指示された位置を示す位置データをコンピュータ３へ出力するペンタブレットとして機能する。コンピュータ３は、位置データが示すペン型指示具２の軌跡を表示する等、位置データに応じた処理を実行する。この形態においても、光学式タッチパネル１は、複数のペン型指示具２を用いて指示された複数の位置を正確に検出することができる。

１ 光学式タッチパネル
１１ 制御部
１５ 受信部
１７１ 表示面（平面部）
２ ペン型指示具（指示具）
２１ 制御部
２２ スイッチ（接触検出手段）
２３ 加速度センサ（移動センサ）
２４ ＩＤメモリ
２５ 送信部
３ コンピュータ

Claims (5)

1. 平面部を有し、該平面部に沿った複数の光路を生成する光学式タッチパネルと、何れかの光路を遮断するように前記平面部上の何れかの位置を指示する指示具とを備える光学式タッチパネル装置において、
   複数の指示具を備え、
   指示具は、該指示具の移動状態を検出する移動センサを有し、
   前記光学式タッチパネルは、
   遮断された光路の位置に基づいて、一又は複数の指示具が指示した前記平面部上の位置を決定する手段と、
   複数の指示具によって遮断された光路の変遷、及び複数の指示具の移動状態に基づいて、複数の指示具の夫々が指示した前記平面部上の位置を更新する手段と
   を有することを特徴とする光学式タッチパネル装置。
2. 平面部、該平面部に沿った平行な複数の第１光路を生成する手段、前記平面部に沿った前記複数の第１光路に交差する平行な複数の第２光路を生成する手段、並びに複数の第１光路及び第２光路の内で遮断された第１光路及び第２光路の位置を特定する手段を有する光学式タッチパネルと、何れかの第１光路及び第２光路を遮断するように前記平面部に接触することによって前記平面部上の何れかの位置を指示する指示具とを備える光学式タッチパネル装置において、
   複数の指示具を備え、
   指示具は、
   該指示具を識別する識別情報を記憶する手段と、
   前記平面部に接触したことを検出する接触検出手段と、
   前記指示具の移動状態を検出する移動センサと、
   前記接触検出手段が前記平面部に接触したことを検出した場合に、前記識別情報、及び前記移動センサで検出した前記指示具の移動状態を示す移動情報を、前記光学式タッチパネルへ送信する手段とを有し、
   前記光学式タッチパネルは、
   指示具から識別情報及び移動情報を受信する手段と、
   単一の第１光路及び第２光路が遮断され、単一の指示具から識別情報及び移動情報を受信した場合に、前記単一の指示具が指示した前記平面部上の位置を、遮断された第１光路及び第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、
   一又は複数の指示具が指示した前記平面部上の位置を決定した状態で、他の第１光路及び／又は第２光路が遮断され、他の指示具から識別情報及び移動情報を受信した場合に、前記他の指示具が指示した前記平面部上の位置を、遮断された前記他の第１光路及び／又は第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、
   夫々の指示具が指示した前記平面部上の位置の履歴を記憶する手段と、
   複数の指示具が指示した前記平面部上の位置の履歴、各指示具から受信した移動情報が示す各指示具の移動状態、並びに遮断された第１光路及び第２光路の位置の変遷に基づいて、複数の指示具の夫々が指示した前記平面部上の位置を更新する手段と
   を有することを特徴とする光学式タッチパネル装置。
3. 前記平面部は、画像を表示するための表示面であり、
   前記光学式タッチパネルは、
   指示具が指示した前記平面部上の位置の軌跡を表した画像を前記平面部に表示させる手段を更に備えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の光学式タッチパネル装置。
4. 前記移動センサは、指示具の移動方向を検出するように構成してあること
   を特徴とする請求項１から３までの何れか一つに記載の光学式タッチパネル装置。
5. 平面部と、該平面部に沿った平行な複数の第１光路を生成する手段と、前記平面部に沿った前記複数の第１光路に交差する平行な複数の第２光路を生成する手段と、複数の第１光路及び第２光路の内で遮断された第１光路及び第２光路の位置を特定する手段とを備える光学式タッチパネルにおいて、
   前記平面部上の何れかの位置を指示する外部の指示具を識別する識別情報、及び前記外部の指示具の移動状態を示す移動情報を受信する手段と、
   単一の第１光路及び第２光路が遮断され、単一の外部の指示具に係る識別情報及び移動情報を受信した場合に、指示された前記平面部上の位置を、遮断された第１光路及び第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、
   指示された一又は複数の前記平面部上の位置を決定した状態で、他の第１光路及び／又は第２光路が遮断され、他の外部の指示具に係る識別情報及び移動情報を受信した場合に、指示された前記平面部上の位置を、遮断された前記他の第１光路及び／又は第２光路の位置の特定結果に基づいて決定する手段と、
   指示された前記平面部上の位置の履歴を記憶する手段と、
   一度に指示された前記平面部上の複数の位置の履歴、受信した移動情報が示す外部の指示具の移動状態、並びに遮断された第１光路及び第２光路の位置の変遷に基づいて、一度に指示された前記平面部上の複数の位置を更新する手段と
   を有することを特徴とする光学式タッチパネル。

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