JP2013190863A - 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】指示具の位置検出能力が高く応答性の良い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は、表示面（平面部）１０上の何れかの位置を指示する複数のペン型指示具（指示具）２の位置を光学的に検出する。光学式タッチパネル１は、各ペン型指示具２の状態の通知を要求する要求信号を送信する。ペン型指示具２は、表示面１０上の何れかの位置を指示している場合に、この状態を通知する通知信号を、各ペン型指示具２別に個別のタイミングで送信する。光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２別に異なるタイミングで通知信号を受信し、表示面１０上の何れかの位置を指示しているペン型指示具２を容易に区別することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学的に位置検出を行う光学式タッチパネル及び指示具を含む光学式タッチパネル装置、並びに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装置の一つに、光学式タッチパネル装置がある。光学式タッチパネル装置は、矩形状の平面部の辺に沿ってｘ軸方向及びｙ軸方向に複数の発光素子を並べてあり、平面部の辺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。発光素子が発光した光は平面部の表面に沿って進行し、受光素子で受光される。使用者がペン等の指示具で平面部上の何れかの位置を指定した場合、指示具に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装置は、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、指示具によって指定された平面部上の位置を検出する。

光学式タッチパネル装置では、平面部に接触したときに信号を発信する指示具が用いられることがある。このような指示具は、指示具を平面部から浮かした状態にも関わらず指示具を平面部上に置いた状態であると誤認識されることを防止するためのものである。しかしながら、光学式タッチパネル装置で複数の指示具を用いる場合は、指示具からの信号が混信する虞がある。特許文献１には、各指示具に識別子を付与しておき、識別子によって複数の指示具を区別する技術が開示されている。

特開２００６−９９２７３号公報

特許文献１に開示された技術では、指示具から発信する信号のキャリアとして赤外光等の光の利用を想定している。しかしながら、指示具の位置を検出するための光と、信号発信用の光との区別が困難となり、指示具の位置を検出する能力及び複数の指示具を区別する能力が低くなる虞がある。また、指示具を区別するために指示具の識別子を利用した場合は、識別子をデコードする処理が必要となり、この処理のために光学式タッチパネル装置の応答性が悪化する虞がある。

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、信号発信のタイミングを調整することにより、指示具の位置検出能力が高く応答性の良い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、平面部を有しており、該平面部上の物体の位置を光学的に検出する光学式タッチパネルと、前記平面部上の何れかの位置を指示する複数の指示具とを備え、前記光学式タッチパネルと前記複数の指示具との間で通信が可能な光学式タッチパネル装置において、前記光学式タッチパネルは、前記複数の指示具の状態の通知を要求する要求信号を前記複数の指示具へ送信する要求信号送信手段を有し、前記指示具は、前記平面部上の何れかの位置を指示している状態で要求信号を受信した場合に、前記状態を通知する通知信号を、前記複数の指示具別に異なったタイミングで前記光学式タッチパネルへ送信する通知信号送信手段を有し、前記光学式タッチパネルは、更に、通知信号を受信した後で前記平面部上の物体の位置を検出する位置検出手段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、前記要求信号送信手段は、前記複数の指示具の夫々に対応した要求信号を、前記複数の指示具別に異なるタイミングで送信するように構成してあり、前記通知信号送信手段は、前記指示具で他の指示具に対応する要求信号を受信した場合は通知信号を送信せず、前記指示具で自身に対応する要求信号を受信した場合に通知信号を送信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装置は、前記通知信号送信手段は、前記複数の指示具別に長さが異なる待機時間を設定してある設定手段と、前記指示具で要求信号を受信してから、前記設定手段で設定してある待機時間が経過した後に、通知信号を送信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、前記光学式タッチパネルは、前記平面部に沿った光を発光する発光部を有し、前記位置検出手段は、前記発光部が発光した光が遮断された位置を求めることによって、前記指示具の位置を検出するように構成してあり、前記要求信号送信手段は、前記位置検出手段で前記指示具の位置を検出するために前記発光部が発光するタイミングとは異なるタイミングで前記発光部を発光させることによって、要求信号を送信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装置は、前記指示具は、操作部を更に備え、前記通知信号送信手段は、通知信号として所定時間継続する信号を送信し、前記操作部の状態に応じて通知信号が継続する時間を異ならせ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装置は、前記指示具は、操作部を更に備え、前記通知信号送信手段は、通知信号として複数のパルス信号を送信し、前記操作部の状態に応じて前記複数のパルス信号の時間間隔を異ならせ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、平面部を有しており、該平面部上の物体の位置を光学的に検出す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している状態であるかの通知を要求する要求信号を外部の物体へ送信する手段と、前記平面部上の何れかの位置を指示している状態であることを通知する通知信号を前記外部の物体から受信する手段と、該手段が前記通知信号を受信した場合に、前記平面部上の物体の位置を検出する手段とを備え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装置は、平面部上の物体の位置を検出する光学式タッチパネルと、平面部上の何れかの位置を指示する複数の指示具とを備える。光学式タッチパネルが指示具の状態の通知を要求する信号を送信した後、平面部上の何れかの位置を指示している状態を通知する通知信号が、各指示具から個別のタイミングで送信される。各指示具が通知信号を送信するタイミングを光学式タッチパネルで指定することができる。通知信号を光学式タッチパネルが受信した後、指示具の位置が検出される。

また、本発明においては、光学式タッチパネルは、各指示具に対応する要求信号を送信するタイミングを複数の指示具別に異ならせる。このため、各指示具が通知信号を送信するタイミングが指示具別に異なり、光学式タッチパネルは指示具別に通知信号を受信する。

また、本発明においては、指示具は、要求信号を受信してから、指示具別に異なる待機時間が経過した後に通知信号を送信する。このため、各指示具が通知信号を送信するタイミングが指示具別に異なり、光学式タッチパネルは指示具別に通知信号を受信する。

また、本発明においては、光学式タッチパネルは、発光した光が遮光された位置を求めることによって指示具の位置を検出する。また光学式タッチパネルは、位置検出のための発光とは異なるタイミングで発光することにより、要求信号を送信する。このようにして、光学式タッチパネルは、要求信号の送信手段と位置検出のための発光手段とを兼用している。

また、本発明においては、指示具は、操作部を備え、操作部が操作された場合には、通知信号が継続する時間長さを変更する。光学式タッチパネルは、通知信号の時間長さに応じて操作の有無を判定することにより、操作部の操作に対応した情報を取得することができる。

また、本発明においては、指示具は、操作部を備え、操作部が操作された場合には、通知信号に含まれる複数のパルス信号の時間間隔を変更する。光学式タッチパネルは、パルス信号の時間間隔に応じて操作の有無を判定することにより、操作部の操作に対応した情報を取得することができる。

本発明にあっては、光学式タッチパネルは、複数の指示具を迅速に区別して指示具の位置を検出することができるので、位置検出能力が高く応答性の良い光学式タッチパネル装置が実現される。

実施の形態１に係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。 実施の形態１に係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。 実施の形態１に係るペン型指示具の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るペン型指示具の内部を模式的に示す模式図である。 実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置が送受信する信号の例を示すタイミングチャートである。 実施の形態２に係るペン型指示具の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置が送受信する信号の例を示すタイミングチャートである。 実施の形態３に係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。 実施の形態３に係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。 実施の形態３に係るペン型指示具の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係るペン型指示具の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係るペン型指示具が送信する通知信号の例を示す特性図である。 実施の形態５に係るペン型指示具が送信する通知信号の例を示す特性図である。 実施の形態６に係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。 実施の形態６に係る光学式タッチパネルの例を示す模式的正面図である。 実施の形態６に係るペン型指示具の外観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。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係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）１０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１０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１０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１０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、実施の形態１に係る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部１７１と、表示部１７１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１０は表示部１７１の表面である。なお、表示面１０は、表示部１７１に重ねられた面状の部材の表面であってもよい。表示部１７１は、表示制御部１７２に接続されており、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１０の一辺に沿って、複数の発光素子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。複数の発光素子１２１，１２１，…が並んだ方向を表示面１０のｘ軸方向とする。また、隣り合う辺に沿って、赤外光を発光するＬＥＤでなる複数の発光素子１２２，１２２，…が並んで配置されている。複数の発光素子１２２，１２２，…が並んだ方向を表示面１０のｙ軸方向とする。発光部１２は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子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，…及び発光素子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，…が沿って配置された表示面１０の辺に対向する辺に沿って、複数の受光素子１３１，１３１，…が並んで配置されている。即ち、受光素子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，…の夫々には、受光素子１３１，１３１，…の何れか一つが１対１で対向している。また、複数の発光素子１２２，１２２，…が沿って配置された表示面１０の辺に対向する辺に沿って、複数の受光素子１３２，１３２，…が並んで配置されている。即ち、受光素子１３２，１３２，…はｙ軸方向に並んでいる。発光素子１２２，１２２，…の夫々には、受光素子１３２，１３２，…の何れか一つが１対１で対向している。受光素子１３１及び受光素子１３２は、赤外光を受光するフォトダイオードである。受光部１３は、受光素子１３１，１３１，…及び受光素子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，…及び受光素子１３２，１３２，…の夫々はマルチプレクサに接続されている。

図３中には、各発光素子が赤外光を発光して１対１で対向する受光素子が赤外光を受光する際の光路を破線で示している。発光素子１２１，１２１，…及び受光素子１３１，１３１，…は、発光素子１２１及び受光素子１３１が１対１で発光及び受光を行う際の光路が表示面１０に沿って等間隔で互いに平行になるように配置されている。同様に、発光素子１２２，１２２，…及び受光素子１３２，１３２，…は、１対１で発光及び受光を行う際の光路が表示面１０に沿って等間隔で互いに平行になるように配置されている。

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，…及び発光素子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，…及び受光素子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，…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，…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べき赤外光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べき赤外光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、受光すべき赤外光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１０に接触することによって表示面１０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赤外光が遮断される。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１０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１０上の位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）と決定する。なお、光学式タッチパネル１は、一つの発光素子からの赤外光を複数の受光素子で受光して位置検出を行う形態であってもよい。

更に、制御部１１には、ペン型指示具２からの信号を受信する受信部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は、超音波又は電波を用いてペン型指示具２から送信された信号を受信する構成となっている。制御部１１は、ペン型指示具２で指示された表示面１０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１０上の位置を示す画像を表示部１７１に表示させる処理を行う。これにより、ペン型指示具２で指示された位置を示す図形を含む画像が表示面１０に表示される。例えば、表示面１０には、ペン型指示具２の軌跡を線で示す画像が表示される。更に、制御部１１は、ペン型指示具２の位置を検出するための発光のタイミングとは別のタイミングで、発光部１２を発光させることにより、ペン型指示具２へ信号を送信する処理を行うことができる。信号を送信する処理の詳細は後述する。

図４は、実施の形態１に係るペン型指示具２の機能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、制御プログラムを含む制御に必要なデータを記憶するメモリ、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。制御部２１には、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１０に先端が接触したことを検出する接触検出部２２と、発光部１２からの赤外光を受光する受光部２３とが接続されている。また、制御部２１には、超音波又は電波を用いて光学式タッチパネル１へ信号を送信する送信部２５が接続されている。また、制御部２１には、ペン型指示具２の動作に必要な設定が記録されている設定部２４が接続されている。設定部２４は、設定内容を示す情報を記録したメモリである。ペン型指示具２には、蓄電池等を用いた図示しない電源が備えられており、電源は制御部２１等へ必要な電力を供給する。

図５は、実施の形態１に係るペン型指示具２の内部を模式的に示す模式図である。ペン型指示具２は、全体的に円筒形状であり、内部に同心状の空洞が形成されている。ペン型指示具２の先端に近い部分に、受光部２３が設けられている。発光部１２から発光される表示面１０に沿った赤外光が受光部２３で受光される。ペン型指示具２の後端部分には、送信部２５が設けられている。接触検出部２２は、ペン型指示具２の先端に設けられたペン先２２１とペン先２２１の移動を検出するセンサ２２２とを含んでいる。ペン先２２１は、空洞内をスライドすることが可能であり、ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触した場合に、表示面１０に押されて空洞内へ進入する。センサ２２２は、空洞内に設けられたスイッチであり、空洞内へ進入したペン先２２１に押されてオンとなる。なお、センサ２２２は、ペン先２２１に押されてオンとなる圧力センサであってもよい。制御部２１は、先端が表示面１０に接触したことを接触検出部２２が検出した場合に、ペン型指示具２が表示面１０上の何れかの位置を指示していることを示す信号を送信部２５に光学式タッチパネル１へ送信させる処理を行う。

次に、光学式タッチパネル装置の動作を説明する。図６は、実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置が実行する処理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は、ペン型指示具２の状態の通知を要求するための、複数のペン型指示具２の内で一のペン型指示具２に対応した要求信号を送信する処理を行う（Ｓ１１）。ステップＳ１１では、要求信号を送信するための信号をアドレスデコーダ１４１へ出力し、アドレスデコーダ１４１は、制御部１１からの信号に応じた信号を発光部１２へ出力する。発光部１２は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子１２２，１２２，…を発光させることにより、要求信号を送信する。要求信号は、複数のペン型指示具２の夫々に対応する時間長さだけ継続する赤外光信号である。要求信号の時間長さは、夫々のペン型指示具２別に異なっており、予め定められている。制御部１１は、複数のペン型指示具２の夫々に対応する要求信号の時間長さを予め記憶しており、一のペン型指示具２に対応した時間長さだけ発光部１２が発光するように発光部１２を動作させる。

図７は、実施の形態１に係る光学式タッチパネル装置が送受信する信号の例を示すタイミングチャートである。光学式タッチパネル装置で二つのペン型指示具２を使用した例を示し、二つのペン型指示具２の一方に２Ａを付し、他方に２Ｂを付す。図７の横軸は時間を示し、縦軸は信号の強度を示す。光学式タッチパネル１は、時間長さがＴ１である要求信号と、時間長さがＴ２である要求信号とを送信することが可能である。Ｔ１とＴ２とは異なる時間長さであり、時間長さがＴ１である要求信号はペン型指示具２Ａに対応し、時間長さがＴ２である要求信号はペン型指示具２Ｂに対応する。

ペン型指示具２は、光学式タッチパネル１から送信された要求信号を受光部２３で受信する（Ｓ１２）。制御部２１は、次に、受信した要求信号が自身に対応した要求信号であるか否かを判定する（Ｓ１３）。設定部２４には、ペン型指示具２に対応した要求信号の時間長さが設定されている。ステップＳ１３では、受信した要求信号の時間長さと設定部２４に設定されている時間長さとを比較することにより、受信した要求信号が自身に対応した要求信号であるか否かを判定する。受信した要求信号が自身に対応した要求信号ではない場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、制御部２１は、要求信号に対する応答をせずに処理を終了する。

受信した要求信号が自身のペン型指示具２に対応した要求信号である場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御部２１は、ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触しているか否かを判定する（Ｓ１４）。ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触していることを接触検出部２２が検出していない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、制御部２１は、要求信号に対する応答をせずに処理を終了する。ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触していることを接触検出部２２が検出している場合は（Ｓ１４：ＹＥＳ）、制御部２１は、送信部２５に、ペン型指示具２が表示面１０上の何れかの位置を指示していることを通知する通知信号を送信させる（Ｓ１５）。

光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２から送信された通知信号を受信部１５で受信する（Ｓ１６）。制御部１１は、次に、ペン型指示具２の位置を検出するための処理を開始し（Ｓ１７）、通知信号を要求する処理を終了する。光学式タッチパネル１が通知信号を受信しない場合は、制御部１１は、他のペン型指示具２に対応した要求信号を送信すべくステップＳ１１から処理を繰り返す。

図７に示すように、複数のペン型指示具２の夫々に対応する要求信号は、個々に別々のタイミングで光学式タッチパネル１から送信される。図７には、各要求信号に応じた各ペン型指示具２からの通知信号を示している。ペン型指示具２Ａに対応する要求信号が送信された場合は、ペン型指示具２Ａからは通知信号が送信されるものの、ペン型指示具２Ｂからは送信されない。但し、ペン型指示具２Ａの先端が表示面１０に接触していない場合は、ペン型指示具２Ａからも通知信号は送信されない。また、ペン型指示具２Ｂに対応する要求信号が送信された場合は、ペン型指示具２Ｂからは通知信号が送信されるものの、ペン型指示具２Ａからは送信されない。同様に、ペン型指示具２Ｂの先端が表示面１０に接触していない場合は、ペン型指示具２Ｂからも通知信号は送信されない。このように、光学式タッチパネル１から要求信号を送信することにより、ペン型指示具２が通知信号を送信するタイミングを光学式タッチパネル１で指定することができる。各ペン型指示具２別の要求信号を送信するタイミングを異ならせることにより、光学式タッチパネル１が各ペン型指示具２から通知信号を受信するタイミングを異ならせることが可能となる。このため、識別子のデコード等の複雑な処理を光学式タッチパネル１で実行せずとも、各ペン型指示具２からの通知信号が容易に区別される。

実際の処理では、何れかのペン型指示具２からの通知信号が光学式タッチパネル１で受信された後、ペン型指示具２の位置を検出するための処理が実行される。このとき、発光部１２では、要求信号を送信するための発光は行われず、ペン型指示具２の位置を検出するための発光が行われる。位置検出の処理時には、制御部１１は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子１２２，１２２，…の夫々の発光時間が要求信号の時間長さと異なるように発光部１２を制御する。ペン型指示具２は、受光部２３で受光した赤外光の時間長さが要求信号の時間長さと異なる場合には、処理を実行しない。例えば、制御部１１は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子１２２，１２２，…の夫々の発光時間を、何れの要求信号の時間長さよりも十分短く制御する。このようにして、光学式タッチパネル１では、要求信号の送信手段と位置検出のための発光手段とを発光部１２で兼用している。このため、光学式タッチパネル１の構成が簡単になり、部品数が削減される。また、要求信号のための発光と位置検出のための発光とは、時間長さが異なるので、容易に区別が可能である。

なお、光学式タッチパネル装置は、要求信号のための発光と位置検出のための発光とをその他の方法で区別する形態であってもよい。例えば、光学式タッチパネル１は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子１２２，１２２，…を点滅発光させ、要求信号のための発光と位置検出のための発光とで点滅の周波数を異ならせる形態であってもよい。この形態では、ペン型指示具２は、受信した信号をフィルタで濾波する等の方向によって周波数を判定し、要求信号を判別する処理を行う。また、光学式タッチパネル１は、要求信号の送信時に発光の中断期間を設ける形態であってもよい。この形態では、要求信号は、中断前の発光信号と中断後の発光信号とからなる。制御部１１は、中断期間の時間長さを、位置検出時に複数の発光素子が順次発光するときの発光間隔の時間長さとは異なる時間長さに制御する。ペン型指示具２は、受信した信号に含まれる中断期間の有無を判定することによって要求信号を判別する処理を行う。この形態では、光学式タッチパネル１は、位置検出のための発光の時間長さを変化させることができる。

また、図７には、赤外光の時間長さを異ならせることによって複数のペン型指示具２の夫々に対応する要求信号を区別する例を示したが、光学式タッチパネル１は、その他の方法で複数のペン型指示具２の夫々に対応する要求信号を区別してもよい。光学式タッチパネル１は、発光素子を所定の周期で点滅させて要求信号を送信し、要求信号の周期を異ならせることによって複数のペン型指示具２の夫々に対応する要求信号を区別する形態であってもよい。例えば、ペン型指示具２Ａに対応する要求信号の周期を５０Ｈｚとし、ペン型指示具２Ｂに対応する要求信号の周期を７０Ｈｚとする。また、光学式タッチパネル１は、発光素子を点滅させてパルス信号を生成し、パルス信号を変調して各ペン型指示具２を識別するための信号を生成することにより、要求信号を送信する形態であってもよい。

以上詳述した如く、本実施の形態においては、複数のペン型指示具２からの通知信号が容易に区別されるので、光学式タッチパネル装置は、複数のペン型指示具２を迅速に区別することができる。また、信号送信用の発光と位置検出用の発光とが容易に区別されるので、光学式タッチパネル装置は、ペン型指示具２の位置を確実に検出することができる。従って、位置検出能力が高く応答性の良い光学式タッチパネル装置が実現される。

なお、本実施の形態においては、超音波又は電波を用いてペン型指示具２から光学式タッチパネル１へ通知信号を送信する形態を示したが、光学式タッチパネル装置は、赤外光を用いてペン型指示具２から光学式タッチパネル１へ通知信号を送信する形態であってもよい。この形態では、ペン型指示具２は、通知信号を送信するための発光部を先端部分に備え、光学式タッチパネル１は、通知信号を受光部１３を用いて受信する。通知信号のための発光と位置検出のための発光とは、要求信号のための発光と位置検出のための発光とを区別する方法と同様の方法で区別される。この形態では、光学式タッチパネル１は受信部１５を備えておらず、光学式タッチパネル１の構成がより簡単になり、部品数がより削減される。

また、本実施の形態においては、ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触することで表示面１０上の位置を指示する形態を示したが、ペン型指示具２は、操作部を備え、使用者が操作部を操作することで表示面１０上の位置を指示する形態であってもよい。例えば、ペン型指示具２は、操作部として押下ボタンを備え、使用者が押下ボタンを押下した場合に通知信号を送信する処理を行う。また、本実施の形態においては、ペン型指示具２は表示面１０上の位置を指示していない場合には何ら信号を送信しない形態を示したが、ペン型指示具２は、表示面１０上の位置を指示していないことを通知する信号を送信する形態であってもよい。また、本実施の形態においては、二本のペン型指示具２を用いる形態を示したが、光学式タッチパネル装置は、三本以上のペン型指示具２を備えた形態であってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２においては、実施の形態１とは異なる方法で複数のペン型指示具２からの通知信号を区別する形態を示す。図８は、実施の形態２に係るペン型指示具２の機能構成を示すブロック図である。ペン型指示具２は、時間を計測するタイマ部２６を備えている。また、設定部２４には、ペン型指示具２が要求信号を受信してから通知信号を送信するまでに待機すべき待機時間が設定されている。待機時間は、夫々のペン型指示具２別に異なっている。光学式タッチパネル１の構成は実施の形態１と同様である。

図９は、実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置が実行する処理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は、複数のペン型指示具２の状態の通知を要求するための要求信号を送信する処理を行う（Ｓ２１）。ステップＳ２１で送信される要求信号は、全てのペン型指示具２に対応する要求信号である。発光部１２は、発光素子１２１，１２１，…及び発光素子１２２，１２２，…を発光させることにより、要求信号を送信する。

ペン型指示具２は、光学式タッチパネル１から送信された要求信号を受光部２３で受信する（Ｓ２２）。制御部２１は、要求信号を受信してから経過した時間をタイマ部２６に計測させる。制御部２１は、次に、ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触しているか否かを判定する（Ｓ２３）。ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触していることを接触検出部２２が検出していない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、制御部２１は、要求信号に対する応答をせずに処理を終了する。ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触していることを接触検出部２２が検出している場合は（Ｓ２３：ＹＥＳ）、制御部２１は、タイマ部２６が計測する時間に従って、設定部２４で設定されている待機時間が経過するまで、待機する（Ｓ２４）。要求信号を受信してから、待機時間が経過した後、制御部２１は、送信部２５に、ペン型指示具２が表示面１０上の何れかの位置を指示していることを通知する通知信号を送信させる（Ｓ２５）。

図１０は、実施の形態２に係る光学式タッチパネル装置が送受信する信号の例を示すタイミングチャートである。図１０の横軸は時間を示し、縦軸は信号の強度を示す。光学式タッチパネル１は、全てのペン型指示具２に対応した要求信号を送信する。夫々のペン型指示具２は、要求信号を受信してから、互いに異なる待機時間が経過した後に、通知信号を送信する。図１０には、ペン型指示具２Ａの待機時間がＴ３であり、ペン型指示具２Ｂの待機時間がＴ４である例を示す。Ｔ３の長さはゼロであってもよい。Ｔ４は、Ｔ３とペン型指示具２Ａからの通知信号が継続する時間とを足し合わせた時間よりも長い時間に設定されている。このように、各ペン型指示具２での待機時間は、ペン型指示具２から送信される通知信号が他のペン型指示具２からの通知信号と時間的に重ならないように定められている。

光学式タッチパネル１は、ペン型指示具２から送信された通知信号を受信部１５で受信する（Ｓ２６）。制御部１１は、各ペン型指示具２での待機時間を予め記憶しており、要求信号を送信してから通知信号を受信するまでに経過した時間と各ペン型指示具２での待機時間とを比較することにより、通知信号を送信したペン型指示具２を特定する（Ｓ２７）。制御部１１は、次に、特定したペン型指示具２の位置を検出するための処理を開始し（Ｓ２８）、通知信号を要求する処理を終了する。光学式タッチパネル１が通知信号を受信しない場合は、制御部１１は、処理を終了するか、又はステップＳ２１から処理を繰り返す。

図１０に示すように、複数のペン型指示具２からの通知信号は、夫々のペン型指示具２別に異なるタイミングで送信され、光学式タッチパネル１では各ペン型指示具２からの通知信号を別々のタイミングで受信する。ペン型指示具２Ａからの通知信号は、要求信号を送信してから時間Ｔ３以降に受信され、ペン型指示具２Ｂからの通知信号は、要求信号を送信してから時間Ｔ４以降に受信される。なお、ペン型指示具２の先端が表示面１０に接触していない場合は、通知信号は送信されない。実際の処理では、何れかのペン型指示具２からの通知信号が光学式タッチパネル１で受信された後は、ペン型指示具２の位置を検出するための処理が実行され、ペン型指示具２の位置を検出するための発光が行われる。

以上のように、本実施の形態では、ペン型指示具２が通知信号を送信するまでの待機時間を夫々のペン型指示具２別に異ならせることにより、光学式タッチパネル１が通知信号を受信するタイミングを夫々のペン型指示具２別に異ならせる。このため、光学式タッチパネル１は、通知信号の送信元のペン型指示具２を容易に区別することができる。また、光学式タッチパネル１は、全てのペン型指示具２に対応した要求信号を送信するだけであるので、要求信号の内容は単純である。要求信号を送受信するための処理、及びペン型指示具２を区別するための処理が簡易化されるので、処理速度が高速化され、光学式タッチパネル装置の応答性がより向上する。また、処理が簡易化されるので、性能を落とさずに光学式タッチパネル装置の機能を簡略化することも可能となる。

（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係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装置は、複数のペン型指示具２を収納する収納部４を備えている。図１２は、実施の形態３に係る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。収納部４内には、ペン型指示具２に接続するための複数の接続部４１が設けられており、複数の接続部４１は制御部１１に接続されている。図１３は、実施の形態３に係るペン型指示具２の機能構成を示すブロック図である。ペン型指示具２は、接続部２７を備えており、接続部２７は制御部２１に接続されている。ペン型指示具２を収納部４に収納した場合に、ペン型指示具２の接続部２７が収納部４内の接続部４１に接続されるようになっている。光学式タッチパネル装置のその他の構成は実施の形態２と同様である。

制御部１１は、接続部４１にペン型指示具２の接続部２７が接続された場合に、待機時間の長さを示すデータを接続部４１からペン型指示具２へ入力する処理を行う。ペン型指示具２は、データを接続部２７で受け付け、制御部２１は、受け付けたデータに応じた待機時間を設定部２４に設定させる処理を行う。制御部１１は、複数の接続部４１別に異なった待機時間の長さを示すデータをペン型指示具２へ入力する。このような処理によって、各ペン型指示具２から送信される通知信号が時間的に重ならないように、各ペン型指示具２に固有の待機時間が設定される。なお、光学式タッチパネル装置は、収納部４にペン型指示具２が収納された順番に、互いに異なった待機時間の長さを示すデータをペン型指示具２へ入力する処理を行ってもよい。

なお、本実施の形態は、実施の形態１に適用してもよい。この形態では、制御部１１は、各ペン型指示具２に対応する要求信号の内容を示すデータを、接続部４１からペン型指示具２へ入力する処理を行う。この処理により、各ペン型指示具２に対応する要求信号の内容が各ペン型指示具２で設定される。

（実施の形態４）
図１４は、実施の形態４に係るペン型指示具２の機能構成を示すブロック図である。ペン型指示具２は、使用者が押下することのできる押下ボタン（操作部）２８を備えている。押下ボタン２８は、使用者が押下することによって、表示面１０に表示する図形の変更、線の太さの変更、線の描画モードと消去モードとの切り替え等の各種の処理命令を入力するためのものである。光学式タッチパネル装置のその他の構成は実施の形態１と同様である。

図１５は、実施の形態４に係るペン型指示具２が送信する通知信号の例を示す特性図である。図１５の横軸は時間を示し、縦軸は信号の強度を示す。通知信号は、所定の時間長さだけ電波、超音波又は赤外光が継続する信号である。ペン型指示具２の制御部２１は、押下ボタン２８の状態に応じて通知信号の時間長さを調整する処理を行う。図１５に示す例では、ペン型指示具２は、押下ボタン２８が押下されていない状態では時間長さＴ５の通知信号を送信し、押下ボタン２８が押下された状態では時間長さＴ６の通知信号を送信する。光学式タッチパネル１は、受信した通知信号の時間長さを判定し、判定結果に応じた処理を実行する。例えば、光学式タッチパネル１は、押下ボタン２８が押下されていない状態での通知信号を受信した場合は、位置検出の処理を行い、押下ボタン２８が押下された状態での通知信号を受信した場合は、位置検出と共に、線の太さの変更等の押下ボタン２８の押下に応じた処理を実行する。

以上のように、本実施の形態においては、ペン型指示具２に押下ボタン２８を備えることにより、各種の処理命令を光学式タッチパネル１へ入力することができる。また、通知信号の継続時間の長短によって押下ボタン２８の押下の有無を表現するので、光学式タッチパネル１は、容易に押下ボタン２８の押下の有無を判定することが可能であり、光学式タッチパネル装置の良好な応答性が保たれる。

なお、光学式タッチパネル１は、複数の押下ボタン２８を備えた形態であってもよい。この形態では、ペン型指示具２は、夫々の押下ボタン２８の押下の有無に応じた時間長さの通知信号を送信する。また、ペン型指示具２は、ダイヤル等の押下ボタン２８以外の操作部を備えた形態であってもよい。この形態でも、ペン型指示具２は、操作部の状態に応じた時間長さの通知信号を送信する。また、本実施の形態は、実施の形態２に適用することも可能である。

（実施の形態５）
実施の形態５においては、光学式タッチパネル装置の構成は実施の形態４と同様である。図１６は、実施の形態５に係るペン型指示具２が送信する通知信号の例を示す特性図である。図１６の横軸は時間を示し、縦軸は信号の強度を示す。通知信号は、複数のパルス信号からなる。ペン型指示具２の制御部２１は、押下ボタン２８の状態に応じて通知信号を構成するパルス信号の時間間隔を調整する処理を行う。図１６に示す例では、ペン型指示具２は、押下ボタン２８が押下されていない状態では時間間隔Ｔ７の通知信号を送信し、押下ボタン２８が押下された状態では時間間隔Ｔ８の通知信号を送信する。光学式タッチパネル１は、受信した通知信号を構成するパルス信号の時間間隔を判定し、判定結果に応じた処理を実行する。

以上のように、本実施の形態においては、実施の形態４と同様に、ペン型指示具２から各種の処理命令を光学式タッチパネル１へ入力することができる。また、パルス信号の時間間隔によって押下ボタン２８の押下の有無を表現するので、光学式タッチパネル１は、容易に押下ボタン２８の押下の有無を判定することが可能であり、光学式タッチパネル装置の良好な応答性が保たれる。なお、実施の形態４と同様に、光学式タッチパネル１は、複数の押下ボタン２８を備えた形態であってもよい。この形態では、ペン型指示具２は、夫々の押下ボタン２８の押下の有無に応じた時間間隔のパルス信号を送信する。また、同様に、ペン型指示具２は、押下ボタン２８以外の操作部を備えた形態であってもよい。また、本実施の形態は、実施の形態２に適用することも可能である。

（実施の形態６）
実施の形態６においては、実施の形態１〜５と異なる方法で光学式タッチパネル１とペン型指示具２とが送受信を行う形態を示す。図１７は、実施の形態６に係る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、発光部１２とは別に、赤外光を用いて要求信号を送信するための送信部１８を備えている。図１８は、実施の形態６に係る光学式タッチパネル１の例を示す模式的正面図である。送信部１８は、赤外光を発光するＬＥＤ等の発光素子を用いてなる発光部１８１を含んで構成されている。発光部１８１は、表示面１０に接触したペン型指示具２に対して赤外光を放射できる位置に配置されている。図１８には、正面視で光学式タッチパネル１の上隅の二箇所に発光部１８１が配置された例を示す。なお、発光部１８１の個数は単数でもよく、三個以上であってもよい。図１９は、実施の形態６に係るペン型指示具２の外観例を示す模式図である。ペン型指示具２の後端部分に、受光部２３が設けられている。光学式タッチパネル装置のその他の構成は実施の形態１と同様である。

発光部１８１は、広角に赤外光を放射し、また、位置検出用の赤外光とは交差しない方向に赤外光を発光する。制御部１１は、要求信号を送信すべく送信部１８を制御する。ペン型指示具２は、受光部２３で要求信号を受信する。この形態では、要求信号のための発光と位置検出のための発光とをより容易に区別することが可能となる。

なお、光学式タッチパネル装置は、赤外光を用いてペン型指示具２から通知信号を送信し、光学式タッチパネル１では、受光部１３とは別に、受信部１５で通知信号を受信する形態であってもよい。この形態では、受信部１５は受光部を含んで構成されており、受光部は発光部１８１と同様な位置に配置されている。ペン型指示具２は、後端部分に設けられた送信部２５から、赤外光を用いて通知信号を送信する。ペン型指示具２の送信部２５は、位置検出用の赤外光とは交差しない方向に赤外光を発光する。光学式タッチパネル１は、受信部１５の受光部で赤外光を受光することにより、通知信号を受信する。また、光学式タッチパネル装置は、超音波又は電波を用いて要求信号の送受信を行う形態であってもよい。

本実施の形態で説明した要求信号及び方向信号の送受信方法は、赤外線の遮光を検出する方法以外の方法で位置検出を行う光学式タッチパネル装置に適用することも可能である。例えば、光学式タッチパネル装置は、複数のカメラを備え、ペン型指示具２で指示された表示面１０上の部分を複数のカメラで撮影し、三角点法を用いて表示面１０上の指示された位置を計算する形態であってもよい。また、例えば、光学式タッチパネル装置は、ペン型指示具２が発光した光を複数のカメラで検出し、三角点法を用いてペン型指示具２の位置を計算する形態であってもよい。この形態では、光学式タッチパネル１は、発光部１２及び受光部１３を備えておらず、発光部１２及び受光部１３を利用せずに要求信号の送信及び通知信号の受信を行う。

１ 光学式タッチパネル
１０ 表示面（平面部）
１１ 制御部
１２ 発光部
１３ 受光部
１５ 受信部
１７１ 表示部（平面部）
２ ペン型指示具（指示具）
２１ 制御部
２２ 接触検出部
２３ 受光部
２４ 設定部
２５ 送信部
２６ タイマ部
２８ 押下ボタン（操作部）
４ 収納部
３ コンピュータ

Claims (7)

1. 平面部を有しており、該平面部上の物体の位置を光学的に検出する光学式タッチパネルと、前記平面部上の何れかの位置を指示する複数の指示具とを備え、前記光学式タッチパネルと前記複数の指示具との間で通信が可能な光学式タッチパネル装置において、
   前記光学式タッチパネルは、
   前記複数の指示具の状態の通知を要求する要求信号を前記複数の指示具へ送信する要求信号送信手段を有し、
   前記指示具は、
   前記平面部上の何れかの位置を指示している状態で要求信号を受信した場合に、前記状態を通知する通知信号を、前記複数の指示具別に異なったタイミングで前記光学式タッチパネルへ送信する通知信号送信手段を有し、
   前記光学式タッチパネルは、更に、
   通知信号を受信した後で前記平面部上の物体の位置を検出する位置検出手段を有すること
   を特徴とする光学式タッチパネル装置。
2. 前記要求信号送信手段は、
   前記複数の指示具の夫々に対応した要求信号を、前記複数の指示具別に異なるタイミングで送信するように構成してあり、
   前記通知信号送信手段は、
   前記指示具で他の指示具に対応する要求信号を受信した場合は通知信号を送信せず、前記指示具で自身に対応する要求信号を受信した場合に通知信号を送信するように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の光学式タッチパネル装置。
3. 前記通知信号送信手段は、
   前記複数の指示具別に長さが異なる待機時間を設定してある設定手段と、
   前記指示具で要求信号を受信してから、前記設定手段で設定してある待機時間が経過した後に、通知信号を送信する手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光学式タッチパネル装置。
4. 前記光学式タッチパネルは、
   前記平面部に沿った光を発光する発光部を有し、
   前記位置検出手段は、
   前記発光部が発光した光が遮断された位置を求めることによって、前記指示具の位置を検出するように構成してあり、
   前記要求信号送信手段は、
   前記位置検出手段で前記指示具の位置を検出するために前記発光部が発光するタイミングとは異なるタイミングで前記発光部を発光させることによって、要求信号を送信するように構成してあること
   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。
5. 前記指示具は、
   操作部を更に備え、
   前記通知信号送信手段は、
   通知信号として所定時間継続する信号を送信し、前記操作部の状態に応じて通知信号が継続する時間を異ならせるように構成してあること
   を特徴とする請求項１から４までの何れか一つに記載の光学式タッチパネル装置。
6. 前記指示具は、
   操作部を更に備え、
   前記通知信号送信手段は、
   通知信号として複数のパルス信号を送信し、前記操作部の状態に応じて前記複数のパルス信号の時間間隔を異ならせるように構成してあること
   を特徴とする請求項１から４までの何れか一つに記載の光学式タッチパネル装置。
7. 平面部を有しており、該平面部上の物体の位置を光学的に検出す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している状態であるかの通知を要求する要求信号を外部の物体へ送信する手段と、
   前記平面部上の何れかの位置を指示している状態であることを通知する通知信号を前記外部の物体から受信する手段と、
   該手段が前記通知信号を受信した場合に、前記平面部上の物体の位置を検出する手段と
   を備えることを特徴とする光学式タッチパネル。

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