JP3811290B2

JP3811290B2 - Coordinate input device

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Publication number: JP3811290B2
Application number: JP12578998A
Authority: JP
Inventors: 仁服部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JPH11327770A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の入力装置であり、特に図形の描画等の情報をコンピュータに入力する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータに接続された表示装置に利用者の指や利用者が持つペンを接触又は接近させることでその表示画面上の所定の位置を指定することができる座標入力装置の一つとしては、赤外線を発光する発光ダイオードと赤外線を受光するフォトトランジスタとを組み合わせて赤外線をＸ−Ｙ方向に格子状に走査させた座標入力領域を有し、指示された座標位置を検出する方式のものがある。この方式によれば、利用者の指等を座標入力領域に挿入することにより特定のＸ−Ｙ方向それぞれの赤外線が遮断されるので、赤外線を受光しなかったフォトトランジスタの位置の組み合わせを検出することで利用者の指等により指示された座標位置が検出される。
【０００３】
しかしながら、この方式の座標入力装置を大型の座標入力領域を必要とする電子黒板等に適用する場合には、発光ダイオードとフォトトランジスタとの数をそれぞれ増やさなければならないので製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、座標入力装置を大型化するにしたがって、発光ダイオードとフォトトランジスタとの設置精度を維持するのが困難になる。
【０００４】
また、特開平９−９１０９４号公報には、レーザビーム光を回転させながら出射する一対の発光装置と、そのレーザビーム光を反射して再び同一光路を辿る再帰反射光とするコーナーキューブリフレクタ等の再帰性反射部材と、その再帰反射光を受光する一対の受光装置とを備えて座標位置を検出する光学式の座標入力装置が記載されている。この光学式の座標入力装置においては、座標入力領域にはレーザビーム光が走っており、利用者の指等を座標入力領域に挿入することにより特定の組み合わせのレーザビーム光が遮断され、その遮断された各レーザビーム光の出射角度をそれぞれの受光装置で検出することにより、それらの出射角度に基づいて利用者の指等により指示された座標位置が算出される。したがって、特開平９−９１０９４号公報に記載された座標入力装置を大型の座標入力領域を必要とする電子黒板等に適用する場合には、発光装置と受光装置との設置位置をそれぞれ変更するとともに再帰性反射部材を延出させて設けるだけで良いので、構造的には設置精度等の維持が容易になっている。
【０００５】
ところが、特開平９−９１０９４号公報に記載された座標入力装置では、再帰性反射部材として使用しているコーナーキューブリフレクタは、再帰反射特性に極めて優れた部材ではあるが、大型化に伴うコーナーキューブリフレクタの設置数の増加によって製造コストが高くなってしまったり、設置の自由度が制限されるといった問題がある。
【０００６】
一方、別の再帰性反射部材としては、例えば『２０００Ｘ（３Ｍ製）』のようなテープ状の再帰性反射シートが知られている。この再帰性反射シートは、コーナーキューブリフレクタに比較して再帰反射特性は劣るものの、低コストであって設置の自由度に優れるという利点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した再帰性反射シートの再帰反射特性は、レーザビーム光の入射角度に依存することが知られている。この再帰光特性の角度依存性は、レーザビーム光の入射角度が小さい場合には、入射角度が大きい場合に比較して再帰反射光の光パワーの減衰が大きくなることに起因している。
【０００８】
したがって、特開平９−９１０９４号公報に記載された座標入力装置のようにレーザビーム光を回転させながら出射する場合、その装置の構造上、発光装置から再帰性反射シートまでの距離がレーザビーム光の照射角度によって異なることにより、各レーザビーム光の再帰性反射シートへの入射位置により入射角度が異なるので、受光装置で受光される各再帰反射光の光パワーに差が生じてしまうことになる。
【０００９】
このような各再帰反射光の光パワーの差は、座標入力装置を大型化するほど顕著になる。そして、この各再帰反射光の光パワーの差が、受光装置において出力される再帰反射光毎の電気信号（出力電圧値）に変動を生じさせて正確な座標位置の検出を困難にしている。
【００１０】
本発明の目的は、座標位置の正確な検出を容易にする座標入力装置を得ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、光源と受光素子とを有する複数の受発光装置から出射された各光を交差させ、それらの各光を再帰性反射部材で各受発光装置に再帰反射させることにより形成される光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することによって、その指示手段を挿入した位置座標を検出する座標入力装置において、前記受発光装置と前記再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて前記光毎にその光路の透過率を変化させた透過率調整部材を備えて前記受光素子での再帰反射光の受光パワーを均一にする。
【００１４】
したがって、複数の受発光装置の光源から出射される光の光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することにより位置座標を検出する座標入力装置において、光毎の光路の透過率をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させた透過率調整部材を備えることにより、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化が図られる。これにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光が正確に検出される。
【００１５】
請求項２記載の発明は、光源と受光素子とを有する複数の受発光装置から出射された各光を交差させ、それらの各光を再帰性反射部材で各受発光装置に再帰反射させることにより形成される光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することによって、その指示手段を挿入した位置座標を検出する座標入力装置において、前記受発光装置と前記再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて前記光毎の前記再帰性反射部材における反射率を変化させる反射抑制部材を前記再帰性反射部材に積層して備えて前記受光素子での再帰反射光の受光パワーを均一にする。
【００１６】
したがって、複数の受発光装置の光源から出射される光の光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することにより位置座標を検出する座標入力装置において、光毎の再帰性反射部材における反射率をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させた反射抑制部材を再帰性反射部材に積層して備えることにより、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化が図られる。これにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光が正確に検出される。
【００１７】
請求項３記載の発明は、光源と受光素子とを有する複数の受発光装置から出射された各光を交差させ、それらの各光を再帰性反射部材で各受発光装置に再帰反射させることにより形成される光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することによって、その指示手段を挿入した位置座標を検出する座標入力装置において、前記受発光装置と前記再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じてその反射位置の前記再帰性反射部材の前記座標入力領域に対する取付角度を変化させて前記受光素子での再帰反射光の受光パワーを均一にする。
【００１８】
したがって、複数の受発光装置の光源から出射される光の光走査領域である座標入力領域へ指示手段を挿入することにより位置座標を検出する座標入力装置において、光毎の反射位置の再帰性反射部材の座標入力領域に対する取付角度をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させることにより、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化が図られる。これにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光が正確に検出される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態の座標入力装置は、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンとする。）に接続され、コンピュータディスプレイの表面に装着される座標入力装置に適用されている。
【００２０】
ここで、図１は座標入力装置１の構成を概略的に示す正面図である。コンピュータディスプレイＤの表面に装着される座標入力装置１は、四角形状の空間である座標入力領域２を有している。この座標入力領域２の上方両端部には、光ビームの発光と受光とを行う受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）が設けられている。この受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）は、レーザ光を出射する光源であるレーザダイオード（以下、ＬＤとする。）４を備えている。このＬＤ４から出射されたレーザ光は、ハーフミラー５を透過した後、後述するモータ１７（図３参照）により回転駆動されるポリゴンミラー６によって放射状に順次反射され、例えばＬ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・，Ｌｎ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒｎ）といった光ビーム（プローブ光）として、座標入力領域２（コンピュータディスプレイＤ）の表面に沿って平行な放射状に繰り返し照射される。また、このＬＤ４は、出力されたレーザ光の発光パワーをモニタするフォトダイオード４ａを内蔵している。このフォトダイオード４ａでモニタされた発光パワーは、ＬＤ４に内蔵されるフィードバック回路（図示せず）に送られる。そして、フィードバック回路において、ＬＤ４の発光出力がそのモニタされた発光パワーに基づいて制御される。より詳細には、ＬＤ４からレーザ光がハーフミラー５の方向に出射されると同時にフォトダイオード４ａにもレーザ光が出射される。このレーザ光がフォトダイオード４ａにおいてモニタされ、フィードバック回路がそのモニタされたレーザ光の発光パワーに基づいてＬＤ４の発光出力を制御するものである。
【００２１】
また、座標入力装置１の内側であって座標入力領域２の上部を除く周辺部には、再帰性反射部材である再帰性反射シート７がコンピュータディスプレイＤの表面に対して略垂直になるように設けられている。この再帰性反射シート７は、入射した光をその入射角度によらずに所定の位置に向けて反射する特性を有している。より具体的には、例えば、左側受発光装置３Ｌから照射されたプローブ光Ｌ３は、座標入力領域２内の再帰性反射シート７のＰ点の位置において反射され、再び同一光路を辿る再帰反射光Ｌ３´として左側受発光装置３Ｌに向かって進行する。そして、再帰性反射シート７で反射されてポリゴンミラー６に戻った再帰反射光は、ハーフミラー５によって折り返され、集光レンズ８を通過して集光された後、受光素子９において受光される。受光素子９は、例えばＰＩＮフォトダイオードで構成されており、受光した再帰反射光の光パワーを電気信号（出力電圧値）に変換する。
【００２２】
ここで、図２は受発光装置３のＬＤ４の発光パワーと再帰性反射シート７上の反射位置との関係を示すグラフである。例えば、左側受発光装置３ＬのＬＤ４のフィードバック回路は、図２（ａ）に示すように、左側受発光装置３Ｌのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（再帰性反射シート７のＱ点→Ｐ点→Ｓ点→Ｒ点）、発光パワーを大きくするような制御（Ｐｑ→Ｐｐ→Ｐｓ→Ｐｒ）を実行する。すなわち、左側受発光装置３ＬのＬＤ４のフィードバック回路は、座標入力領域２において左側受発光装置３Ｌから最も遠くなる対角線上に位置するＲ点へ出射されるレーザ光の発光パワーを最も大きくしている。なお、図２（ａ）に示す左側受発光装置３ＬのＬＤ４の発光パワーと反射位置との関係は、左側受発光装置３Ｌの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００２３】
一方、右側受発光装置３ＲのＬＤ４のフィードバック回路は、図２（ｂ）に示すように、右側受発光装置３Ｒのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（再帰性反射シート７のＲ点→Ｐ点→Ｔ点→Ｑ点）、発光パワーを大きくするような制御（Ｐｒ→Ｐｐ→Ｐｔ→Ｐｑ）を実行する。すなわち、右側受発光装置３ＲのＬＤ４のフィードバック回路は、座標入力領域２において右側受発光装置３Ｒから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点へ出射されるレーザ光の発光パワーを最も大きくしている。なお、図２（ｂ）に示す右側受発光装置３ＲのＬＤ４の発光パワーと反射位置との関係は、右側受発光装置３Ｒの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００２４】
また、この受光素子９には、演算部１０が接続されている。この演算部１０は、受光素子９からの電気信号に基づいて後述する指示手段である遮光物Ａ（図５参照）の位置座標（ｘ，ｙ）を算出するものである。なお、演算部１０による遮光物Ａの位置座標（ｘ，ｙ）の算出法は、例えば駆動されたモータ１７のパルス数により遮光物Ａで遮断されたプローブ光の角度を求め、この角度に基づいて遮光物Ａの位置座標（ｘ，ｙ）の算出する等の周知の手法によるものである。
【００２５】
次に、座標入力装置１に内蔵される各部の電気的接続について図３を参照して説明する。座標入力装置１は各部の制御を受け持つマイコン１１を備え、このマイコン１１にバス接続されるインターフェース（Ｉ／Ｆ）１２を介してパソコンが接続されている。マイコン１１は、各部を集中的に制御するＣＰＵ１３、制御プログラム等の固定的データを予め格納するＲＯＭ１４、可変的なデータを書換え自在に格納するＲＡＭ１５により構成されている。このマイコン１１には、フォトダイオード４ａを内蔵するＬＤ４、ＬＤ４の発光時間間隔を制御するタイマ１６、ポリゴンミラー６を駆動するモータ１７、受光素子９、演算部１０等がバス接続されている。マイコン１１は、ＬＤ４の発光タイミングとモータ１７の駆動タイミングとを制御し、ＬＤ４から出射されたレーザ光を座標入力領域２の表面に沿って平行な放射状に繰り返し走査させる。また、マイコン１１は、受光素子９から出力される電気信号を検出し、この電気信号に基づいて演算部１０における遮光物Ａの位置座標（ｘ，ｙ）の算出を実現させる。
【００２６】
ここで、図４は走査開始の際の受発光装置３を模式的に示す説明図である。例えば、図４に示すように、ポリゴンミラー６の一面６ａがＬＤ４から出射されたレーザ光に直角になることにより、レーザ光がポリゴンミラー６の一面６ａによって反射されて再び同一光路を辿ってハーフミラー５によって折り返されて集光レンズ８を通過して集光された場合、その集光されたレーザ光は再帰性反射シート７による光パワーの減衰を受けない。したがって、このような場合、再帰性反射シート７からの再帰反射光に比べて大きな光パワーが得られ、受光素子９から検出される電気信号は突出して大きくなる（図６参照）。この大きな電気信号をマイコン１１が検出することにより、走査の開始が判断される。走査の開始が判断されると、例えば左側受発光装置３Ｌにおいては、ＬＤ４から出射されるレーザ光の発光パワーがＰｓに制御される。そして、図２（ａ）に示すように、ＬＤ４から出射されるレーザ光の発光パワーは左側受発光装置３Ｌから最も遠くなる対角線上に位置するＲ点に入射する場合に最も大きな発光パワーＰｒに制御された後、ＬＤ４のフィードバック回路により左側受発光装置３Ｌから最も近くに位置するＱ点に入射する場合に最も小さな発光パワーＰｑにまで順次制御されて、一走査が終了する。ここでは、特に説明しないが、右側受発光装置３Ｒについても同様である。
【００２７】
このような構成において、例えば、座標入力装置１をコンピュータディスプレイＤの表面に装着し、操作者が指先でコンピュータディスプレイＤ上を指し示した場合について説明する。
【００２８】
ここで、図５は座標入力装置１の座標入力領域２内の一点を指し示した一例を示す正面図である。図５に示すように、座標入力装置１の座標入力領域２を介してコンピュータディスプレイＤ上の適当な位置（ｘ，ｙ）を指し示した操作者の指先が遮光物Ａ（以下、指先Ａとする。）となって、受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）から照射されたプローブ光Ｌｎ，Ｒｎが遮られる。したがって、指先Ａによって遮られたプローブ光Ｌｎ，Ｒｎは再帰性反射シート７に到達することはないので、プローブ光Ｌｎ，Ｒｎの再帰反射光は受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）の各受光素子９に受光されることはない。すなわち、この場合には電気信号が受光素子９から出力されることはない。したがって、演算部１０は、電気信号の出力されなかったプローブ光Ｌｎ，Ｒｎのそれぞれの角度をこれらのプローブ光を出射した際のモータ１７のパルス数に基づいて算出し、それらの角度に基づいて指先Ａによって指し示した位置座標（ｘ，ｙ）を算出する。こうして算出された位置座標（ｘ，ｙ）は、Ｉ／Ｆ１２を介してパソコン等に転送され、指先Ａによる指示位置の表示や指示位置に対応するコマンド入力などの処理に利用される。
【００２９】
ここで、図６（ａ）は指先Ａのない状態での受光素子９において変換された出力電圧値と時間との関係を示すグラフ、図６（ｂ）は指先Ａで指示した状態での受光素子９において変換された出力電圧値と時間との関係を示すグラフである。なお、ここでは左側受発光装置３Ｌの受光素子９についてのみ説明するが、右側受発光装置３Ｒについても同様である。図６（ａ）に示すように、走査開始後に左側受発光装置３Ｌの受光素子９において変換された出力電圧値は、左側受発光装置３ＬのＬＤ４のフィードバック回路によってＬＤ４からのレーザ光の発光パワーが制御されることによって、変動することなく均一化されている。この状態で指先Ａが挿入されてプローブ光Ｌｎが遮られた場合には、図６（ｂ）に示すように、一走査のうちで左側受発光装置３Ｌの受光素子９に受光されなかった部分（プローブ光Ｌｎが遮られた部分）のみ出力電圧値が低下することになり、指先Ａを挿入した座標位置が正確に検出される。
【００３０】
ここに、ＬＤ４から出射されるレーザ光の発光パワーを制御することにより、受光素子９により受光される再帰性反射シート７からの再帰反射光の光パワーがその反射位置によらず均一化され、受光素子９からの出力電圧値が均一化されるので、遮光物Ａが有る場合、その遮光物Ａの位置座標の正確な検出処理が可能になる。
【００３１】
次に、本発明の第二の実施の形態を図７ないし図８に基づいて説明する。なお、本発明の第一の実施の形態において説明した図１ないし図６の部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。
【００３２】
ここで、図７は座標入力装置３０の構成を概略的に示す正面図、図８はその一部を拡大して示す正面図である。本実施の形態の座標入力装置３０と本発明の第一の実施の形態の座標入力装置１とは、構造的にはＬＤ４に代えてＬＤ３２を用い、かつ、透過率調整部材であるフィルタ３３（左側フィルタ３３Ｌ、右側フィルタ３３Ｒ）を新たに備えた受発光装置３１（左側受発光装置３１Ｌ、右側受発光装置３１Ｒ）を受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）に代えて設けたものである。ＬＤ（レーザダイオード）３２は、レーザ光を出射する光源である。このＬＤ３２は、出力されるレーザ光の発光パワーを常に一定に制御されている。また、ポリゴンミラー６の近傍であってレーザ光出射方向下流に設けられたフィルタ３３の一例としては、エネルギーの相対分光分布を変えることなく光の強さを減らすＮＤフィルター（Neutral Dentisy filter）がある。
【００３３】
ここで、例えば右側受発光装置３１Ｒの右側フィルタ３３Ｒにおいては、図８（ａ）に示すように、右側受発光装置３１Ｒのポリゴンミラー６を介して各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、再帰性反射シート７のＲ点，Ｐ点，Ｔ点，Ｑ点等）に応じた透過率がその各プローブ光の光路毎に設定されている。この透過率は、右側受発光装置３Ｒのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（再帰性反射シート７のＲ点→Ｐ点→Ｔ点→Ｑ点）、大きくなるように設定されている。これは、透過率が大きい程、プローブ光の光パワーの減衰が小さくなるためである。すなわち、右側受発光装置３１Ｒの右側フィルタ３３Ｒでは、座標入力領域２において右側受発光装置３１Ｒから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点へ出射されるプローブ光の通過する部分の透過率が最も大きくなっている。なお、右側受発光装置３１Ｒの右側フィルタ３３Ｒの透過率と反射位置との関係は、右側受発光装置３１Ｒの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００３４】
一方、左側受発光装置３１Ｌの左側フィルタ３３Ｌは、図８（ｂ）に示すように、左側受発光装置３１Ｌのポリゴンミラー６を介して各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、再帰性反射シート７のＱ点，Ｐ点，Ｒ点，Ｓ点等）に応じた透過率がその各プローブ光の光路毎に設定されている。この透過率は、左側受発光装置３１Ｌのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（再帰性反射シート７のＱ点→Ｐ点→Ｓ点→Ｒ点）、大きくなるように設定されている。すなわち、左側受発光装置３１Ｌの左側フィルタ３３Ｌでは、座標入力領域２において左側受発光装置３１Ｌから最も遠くなる対角線上に位置するＲ点へ出射されるプローブ光の通過する部分の透過率が最も大きくなっている。なお、左側受発光装置３１Ｌの左側フィルタ３３Ｌの透過率と反射位置との関係は、左側受発光装置３１Ｌの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００３５】
このような構成において、例えば、座標入力装置３０をコンピュータディスプレイＤの表面に装着し、操作者が指先ＡでコンピュータディスプレイＤ上を指し示した場合には、前述した第一の実施の形態で説明した図６（ｂ）と同様の状態になるので、指先Ａによって指し示した位置座標（ｘ，ｙ）が正確に検出される。
【００３６】
ここに、受発光装置３１から出射されるプローブ光、及び再帰性反射シート７からの反射再帰光について、その反射位置に応じた透過率を有するフィルタ３３を通過させることにより、受光素子９により受光される再帰性反射シート７からの再帰反射光の光パワーがその反射位置によらず均一化され、受光素子９からの出力電圧値が均一化されるので、遮光物Ａが有る場合、その遮光物Ａの位置座標の正確な検出処理が可能になる。
【００３７】
次に、本発明の第三の実施の形態を図９に基づいて説明する。なお、本発明の第一又は第二の実施の形態において説明した図１ないし図８の部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。
【００３８】
ここで、図９（ａ）は座標入力装置４０の構成を概略的に示す正面図、図９（ｂ）はその側面図である。本実施の形態の座標入力装置４０は、本発明の第一の実施の形態である座標入力装置１の受発光装置３（左側受発光装置３Ｌ、右側受発光装置３Ｒ）のＬＤ４に代えて、第二の実施の形態である座標入力装置３０と同様のＬＤ３２を備えた受発光装置４１（左側受発光装置４１Ｌ、右側受発光装置４１Ｒ）を設けている。
【００３９】
また、座標入力装置４０は、図９（ｂ）に示すように、コンピュータディスプレイＤから左側受発光装置４１Ｌまでの距離と、コンピュータディスプレイＤから右側受発光装置４１Ｒまでの距離とが異なり、かつ、再帰性反射シート４２が左側再帰性反射シート４２Ｌと右側再帰性反射シート４２Ｒとに分離されている点に特長を有している。これにより、左側受発光装置４１Ｌから出射される光束と右側受発光装置４１Ｒから出射される光束とは同一平面上で交差せずに平行に走査されるので、左側座標入力領域４３Ｌと右側座標入力領域４３Ｒとがそれぞれに形成され、これらを積層させることで座標入力領域４３が形成される。なお、この場合のコンピュータディスプレイＤから左側受発光装置４１Ｌまでの距離と、コンピュータディスプレイＤから右側受発光装置４１Ｒまでの距離との差は、指示手段である遮光物Ａの長さよりも短く設定されている。
【００４０】
さらに、座標入力装置４０は、再帰性反射シート４２上に反射抑制部材であるフィルタ４４を積層して備えている点に特長を有している。このフィルタ４４は、光学用のフィルタであって、透過率の違いによって再帰性反射シート４２での反射再帰光の反射率を変化させるものである。
【００４１】
ここで、例えば右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート４２Ｒ上の右側フィルタ４４Ｒは、各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、右側再帰性反射シート４２ＲのＲ点，Ｐ点，Ｔ点，Ｑ点等）に応じて透過率が設定されている。この透過率は、右側受発光装置４１Ｒのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（右側再帰性反射シート４２ＲのＲ点→Ｐ点→Ｔ点→Ｑ点）、大きくなるように設定されている。これは、透過率が大きい程、プローブ光の光パワーの減衰は小さくなるためである。すなわち、右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート４２Ｒ上の右側フィルタ４４Ｒでは、右側座標入力領域４３Ｒにおいて右側受発光装置４１Ｒから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点における右側フィルタ４４Ｒの透過率が最も大きくなっている。なお、右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート４２Ｒ上の右側フィルタ４４Ｒの透過率と反射位置との関係は、右側受発光装置４１Ｒの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００４２】
一方、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート４２Ｌ上の左側フィルタ４４Ｌは、各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、左側再帰性反射シート４２ＬのＲ点，Ｐ点，Ｓ点，Ｑ点等）に応じて透過率が設定されている。この透過率は、左側受発光装置４１Ｌのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（左側再帰性反射シート４２ＬのＱ点→Ｐ点→Ｓ点→Ｒ点）、大きくなるように設定されている。すなわち、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート４２Ｌ上の左側フィルタ４４Ｌでは、左側座標入力領域４３Ｌにおいて左側受発光装置４１Ｌから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点における左側フィルタ４４Ｌの透過率が最も大きくなっている。なお、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート４２Ｌ上の左側フィルタ４４Ｌの透過率と反射位置との関係は、左側受発光装置４１Ｌの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００４３】
このような構成において、例えば、座標入力装置４０をコンピュータディスプレイＤの表面に装着し、操作者が指先ＡでコンピュータディスプレイＤ上を指し示した場合には前述した第一の実施の形態で説明した図６（ｂ）と同様の状態になるので、指先Ａによって指し示した位置座標（ｘ，ｙ）が正確に検出される。
【００４４】
ここに、各受発光装置４１から出射されるプローブ光、及び各再帰性反射シート４２からの反射再帰光について、その反射位置に応じた透過率を有するフィルタ４４を再帰性反射シート４２上に積層させて設けることにより、受光素子９により受光される再帰性反射シート４２からの再帰反射光の光パワーがその反射位置によらず均一化され、受光素子９からの出力電圧値が均一化されるので、遮光物Ａが有る場合、その遮光物Ａの位置座標の正確な検出処理が可能になる。
【００４５】
次に、本発明の第四の実施の形態を図１０又は図１１に基づいて説明する。なお、本発明の第一ないし第三の実施の形態において説明した図１ないし図９の部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。
【００４６】
ここで、図１０（ａ）は座標入力装置５０の構成を概略的に示す正面図、図１０（ｂ）はその側面図である。本実施の形態の座標入力装置５０は、左側座標入力領域４３Ｌと右側座標入力領域４３Ｒとを有し、これらを積層させて座標入力領域４３を形成している点で本発明の第三の実施の形態の座標入力装置４０と共通する。しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、座標入力装置４０が設けていたフィルタ４４を設けず、かつ、再帰性反射シート４２とはコンピュータディスプレイＤの表面に対する取付角度の異なる再帰性反射シート５１（左側再帰性反射シート５１Ｌ，右側再帰性反射シート５１Ｒ）を設けた点で異なる。
【００４７】
ここで、図１１（ａ）は座標入力装置５０のＱ点での断面を示す断面図、（ｂ）はＰ点での断面を示す断面図、（ｃ）はＲ点での断面を示す断面図である。図１１に示すように、再帰性反射シート５１（左側再帰性反射シート５１Ｌ，右側再帰性反射シート５１Ｒ）のコンピュータディスプレイＤの表面に対する取付角度は、その再帰性反射シート５１における各プローブ光の反射位置から各受発光装置４１（左側受発光装置４１Ｌ、右側受発光装置４１Ｒ）までの距離に応じて異なっている。
【００４８】
ここで、例えば右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート５１Ｒ上の右側フィルタ４４Ｒの取付角度は、各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、右側再帰性反射シート５１ＲのＲ点，Ｐ点，Ｔ点，Ｑ点等）に応じて設定されている。この取付角度は、右側受発光装置４１Ｒのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（右側再帰性反射シート５１ＲのＲ点→Ｐ点→Ｑ点）、小さくなるように設定されている（取付角度θ３＞取付角度θ２＞取付角度θ１）。これは、取付角度が大きい程、プローブ光の光パワーの減衰は大きくなるためである。すなわち、右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート５１Ｒでは、右側座標入力領域４３Ｒにおいて右側受発光装置４１Ｒから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点における右側再帰性反射シート５１Ｒの取付角度が最も小さくなっている。なお、右側受発光装置４１Ｒの右側再帰性反射シート５１Ｒの取付角度と反射位置との関係は、右側受発光装置４１Ｒの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００４９】
一方、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート５１Ｌ上の左側フィルタ４４Ｌの取付角度は、各方向に出射される各プローブ光の反射位置（例えば、左側再帰性反射シート５１ＬのＲ点，Ｐ点，Ｓ点，Ｑ点等）に応じて設定されている。この取付角度は、左側受発光装置４１Ｌのポリゴンミラー６から反射位置が遠ざかるほど（左側再帰性反射シート５１ＬのＱ点→Ｐ点→Ｒ点）、小さくなるように設定されている（取付角度θ３＞取付角度θ２＞取付角度θ１）。すなわち、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート５１Ｌでは、左側座標入力領域４３Ｌにおいて左側受発光装置４１Ｌから最も遠くなる対角線上に位置するＱ点における左側再帰性反射シート５１Ｌの取付角度が最も小さくなっている。なお、左側受発光装置４１Ｌの左側再帰性反射シート５１Ｌの取付角度と反射位置との関係は、左側受発光装置４１Ｌの受光素子９において受光される再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。また、ここでは、座標入力装置５０の下部の再帰性反射シート５１についてのみ説明したが、座標入力装置５０の左右方向の再帰性反射シート５１についても取付角度と反射位置との関係は、再帰反射光の光パワーを均一化するように関係付けられている。
【００５０】
このような構成において、例えば、座標入力装置４０をコンピュータディスプレイＤの表面に装着し、操作者が指先ＡでコンピュータディスプレイＤ上を指し示した場合には前述した第一の実施の形態で説明した図６（ｂ）と同様の状態になるので、指先Ａによって指し示した位置座標（ｘ，ｙ）が正確に検出される。
【００５１】
ここに、各受発光装置４１から出射されるプローブ光、及び各再帰性反射シート５１からの反射再帰光について、再帰性反射シート５１をその反射位置に応じた取付角度をもって設けることにより、受光素子９により受光される再帰性反射シート５１からの再帰反射光の光パワーがその反射位置によらず均一化され、受光素子９からの出力電圧値が均一化されるので、遮光物Ａが有る場合、その遮光物Ａの位置座標の正確な検出処理が可能になる。
【００５２】
なお、各実施の形態において、座標入力装置をコンピュータディスプレイＤの表面に装着したが、これに限るものではなく画像データを表示する表示装置であれば良く、また、電子黒板等の筆記面を有する装置に装着するようにしても良い。
【００５３】
また、各実施の形態において、受発光装置を２つ設けたが、３つ以上設けるようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複数の受発光装置の光源から出射される光毎の光路の透過率をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させた透過率調整部材を備え、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化を図ることにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光を正確に検出することができるので、座標位置の正確な検出を容易にすることができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、複数の受発光装置の光源から出射される光毎の再帰性反射部材における反射率をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させた反射抑制部材を再帰性反射部材に積層して備え、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化を図ることにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光を正確に検出することができるので、座標位置の正確な検出を容易にすることができる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、複数の受発光装置の光源から出射される光毎の反射位置の再帰性反射部材の座標入力領域に対する取付角度をその受発光装置と再帰性反射部材における光毎の反射位置との距離に応じて変化させ、受発光装置の受光素子における再帰反射光の受光パワーの均一化を図ることにより、座標入力領域へ指示手段を挿入した場合に、その指示手段によって遮られた光を正確に検出することができるので、座標位置の正確な検出を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の座標入力装置の構成を概略的に示す正面図である。
【図２】（ａ）は左受発光装置のＬＤの発光パワーと再帰性反射シート上の反射位置との関係を示すグラフ、（ｂ）は右受発光装置のＬＤの発光パワーと再帰性反射シート上の反射位置との関係を示すグラフである。
【図３】座標入力装置に内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。
【図４】走査開始の際の受発光装置を模式的に示す説明図である。
【図５】座標入力装置の座標入力領域内の一点を差し示した一例を示す正面図である。
【図６】（ａ）は指先のない状態での受光素子において変換された出力電圧値と時間との関係を示すグラフ、（ｂ）は指先で指示した状態での受光素子において変換された出力電圧値と時間との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第二の実施の形態の座標入力装置の構成を概略的に示す正面図である。
【図８】その一部を拡大して示す正面図である。
【図９】本発明の第三の実施の形態の座標入力装置を示すものであって、（ａ）はその構成を概略的に示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態の座標入力装置を示すものであって、（ａ）はその構成を概略的に示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１１】（ａ）は座標入力装置のＱ点での断面を示す断面図、（ｂ）はＰ点での断面を示す断面図、（ｃ）はＲ点での断面を示す断面図である。
【符号の説明】
２，４３座標入力領域
３，３１，４１受発光装置
４，３２光源
７，４２，５１再帰性反射部材
９受光素子
３３透過率調整部材
４４反射抑制部材
Ａ指示手段
Ｌｎ，Ｒｎ光ビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an input device such as a computer, and more particularly to a coordinate input device that inputs information such as drawing of a figure to a computer.
[0002]
[Prior art]
As one of the coordinate input devices that can designate a predetermined position on the display screen by bringing a finger of a user or a pen held by the user into contact with or approaching a display device connected to a computer, infrared rays are used. There is a system in which a light emitting diode that emits light and a phototransistor that receives infrared light are combined to have a coordinate input region in which infrared light is scanned in a grid pattern in the XY direction, and the designated coordinate position is detected. According to this method, since the infrared rays in specific XY directions are blocked by inserting a user's finger or the like into the coordinate input area, a combination of positions of phototransistors that did not receive the infrared rays is detected. Thus, the coordinate position designated by the user's finger or the like is detected.
[0003]
However, when this type of coordinate input device is applied to an electronic blackboard or the like that requires a large coordinate input area, the number of light emitting diodes and phototransistors must be increased, resulting in an increase in manufacturing cost. There is a problem. Further, as the coordinate input device is increased in size, it becomes difficult to maintain the installation accuracy of the light emitting diode and the phototransistor.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-91094 discloses a pair of light emitting devices that emit laser beam light while rotating it, a corner cube reflector that reflects the laser beam light, and makes retroreflected light that follows the same optical path again. An optical coordinate input device that includes a retroreflective member and a pair of light receiving devices that receive the retroreflected light and detects the coordinate position is described. In this optical coordinate input device, laser beam light runs in the coordinate input area, and a specific combination of laser beam lights is blocked by inserting a user's finger or the like into the coordinate input area, and the blocking is performed. By detecting the emission angle of each of the laser beam lights by the respective light receiving devices, the coordinate position designated by the user's finger or the like is calculated based on the emission angle. Therefore, when the coordinate input device described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-91094 is applied to an electronic blackboard or the like that requires a large coordinate input area, the installation positions of the light emitting device and the light receiving device are changed respectively. Since it is only necessary to extend and provide the retroreflective member, the installation accuracy and the like can be easily maintained structurally.
[0005]
However, in the coordinate input device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-91094, the corner cube reflector used as a retroreflective member is a member that is extremely excellent in retroreflective properties. There are problems that the manufacturing cost increases due to an increase in the number of reflectors installed, and the degree of freedom of installation is limited.
[0006]
On the other hand, as another retroreflective member, for example, a tape-like retroreflective sheet such as “2000X (manufactured by 3M)” is known. Although this retroreflective sheet is inferior in retroreflective properties as compared with a corner cube reflector, it has an advantage of low cost and excellent flexibility in installation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is known that the retroreflection characteristics of the retroreflective sheet described above depend on the incident angle of the laser beam light. The angle dependence of the retroreflective characteristics is attributed to the fact that when the incident angle of the laser beam light is small, the attenuation of the optical power of the retroreflected light is larger than when the incident angle is large.
[0008]
Accordingly, when the laser beam light is emitted while being rotated as in the coordinate input device described in JP-A-9-91094, the distance from the light emitting device to the retroreflective sheet is the laser beam light due to the structure of the device. Since the incident angle differs depending on the incident position of each laser beam light on the retroreflective sheet, a difference occurs in the optical power of each retroreflected light received by the light receiving device. .
[0009]
Such a difference in the optical power of each retroreflected light becomes more prominent as the coordinate input device becomes larger. The difference in optical power between the retroreflected lights causes fluctuations in the electrical signal (output voltage value) for each retroreflected light output from the light receiving device, making it difficult to accurately detect the coordinate position.
[0010]
An object of the present invention is to obtain a coordinate input device that facilitates accurate detection of coordinate positions.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  Claim1The described invention is a plurality of light emitting / receiving devices having a light source and a light receiving element.OutEach shotlightCross each of themlightFormed by retroreflecting each light receiving and emitting device with a retroreflective memberlightIn the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area which is the scanning area, in the light receiving and emitting device and the retroreflective memberlightDepending on the distance to each reflection positionlightRetroreflective reflection at the light receiving element having a transmittance adjusting member that changes the transmittance of the optical path every timelightThe received light power is made uniform.
[0014]
  Therefore, it is emitted from the light sources of a plurality of light emitting / receiving devices.lightoflightIn a coordinate input device that detects position coordinates by inserting an instruction means into a coordinate input area that is a scanning area,lightThe transmittance of each optical path in the light emitting / receiving device and the retroreflective memberlightRetroreflecting in the light receiving element of the light receiving and emitting device by providing a transmittance adjusting member that is changed according to the distance to each reflection positionlightThe received light power is made uniform. As a result, when the instruction means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the instruction means.lightIs accurately detected.
[0015]
  Claim2The described invention is a plurality of light emitting / receiving devices having a light source and a light receiving element.OutEach shotlightCross each of themlightFormed by retroreflecting each light receiving and emitting device with a retroreflective memberlightIn the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area which is the scanning area, in the light receiving and emitting device and the retroreflective memberlightDepending on the distance to each reflection positionlightA reflection suppressing member for changing the reflectance of the retroreflective member for each layer is provided on the retroreflective member so as to be retroreflected by the light receiving element.lightThe received light power is made uniform.
[0016]
  Therefore, it is emitted from the light sources of a plurality of light emitting / receiving devices.lightoflightIn a coordinate input device that detects position coordinates by inserting an instruction means into a coordinate input area that is a scanning area,lightThe reflectance of each retroreflective member is determined by the light emitting / receiving device and the retroreflective member.lightRetroreflecting in the light receiving element of the light receiving and emitting device by providing the retroreflective member with a reflection suppressing member that is changed according to the distance from each reflection position.lightThe received light power is made uniform. As a result, when the instruction means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the instruction means.lightIs accurately detected.
[0017]
  Claim3The described invention is a plurality of light emitting / receiving devices having a light source and a light receiving element.OutEach shotlightCross each of themlightFormed by retroreflecting each light receiving and emitting device with a retroreflective memberlightIn the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area which is the scanning area, in the light receiving and emitting device and the retroreflective memberlightRetroreflecting at the light receiving element by changing the mounting angle of the retroreflective member at the reflective position with respect to the coordinate input area according to the distance from each reflective positionlightThe received light power is made uniform.
[0018]
  Therefore, it is emitted from the light sources of a plurality of light emitting / receiving devices.lightoflightIn a coordinate input device that detects position coordinates by inserting an instruction means into a coordinate input area that is a scanning area,lightThe mounting angle of each reflection position with respect to the coordinate input area of the retroreflective member is determined by the light emitting / receiving device and the retroreflective member.lightRetroreflecting in the light receiving element of the light emitting and receiving device by changing according to the distance to each reflection positionlightThe received light power is made uniform. As a result, when the instruction means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the instruction means.lightIs accurately detected.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The coordinate input device of this embodiment is applied to a coordinate input device that is connected to a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer) and is mounted on the surface of a computer display.
[0020]
Here, FIG. 1 is a front view schematically showing the configuration of the coordinate input device 1. The coordinate input device 1 mounted on the surface of the computer display D has a coordinate input area 2 that is a square space. At both upper ends of the coordinate input area 2, there are provided light emitting / receiving devices 3 (left light emitting / receiving device 3L, right light emitting / receiving device 3R) for emitting and receiving light beams. The light emitting / receiving device 3 (left light emitting / receiving device 3L, right light emitting / receiving device 3R) includes a laser diode (hereinafter referred to as LD) 4 that is a light source that emits laser light. The laser light emitted from the LD 4 passes through the half mirror 5, and then is sequentially reflected radially by a polygon mirror 6 that is rotationally driven by a motor 17 (see FIG. 3) to be described later. For example, L1, L2, L3,. .., Ln (R1, R2, R3,..., Rn) are repeatedly irradiated in parallel and radially along the surface of the coordinate input area 2 (computer display D) as a light beam (probe light). The LD 4 has a built-in photodiode 4a for monitoring the emission power of the output laser beam. The light emission power monitored by the photodiode 4a is sent to a feedback circuit (not shown) built in the LD 4. In the feedback circuit, the light emission output of the LD 4 is controlled based on the monitored light emission power. More specifically, the laser light is emitted from the LD 4 toward the half mirror 5 and at the same time, the laser light is emitted to the photodiode 4a. This laser light is monitored by the photodiode 4a, and a feedback circuit controls the light emission output of the LD 4 based on the light emission power of the monitored laser light.
[0021]
In addition, a retroreflective sheet 7 that is a retroreflective member is substantially perpendicular to the surface of the computer display D inside the coordinate input device 1 and in the peripheral part except for the upper part of the coordinate input region 2. Is provided. The retroreflective sheet 7 has a characteristic of reflecting incident light toward a predetermined position regardless of the incident angle. More specifically, for example, the probe light L3 emitted from the left side light receiving and emitting device 3L is reflected at the position of point P of the retroreflective sheet 7 in the coordinate input area 2, and retroreflected light that follows the same optical path again. It progresses toward the left side light emitting / receiving device 3L as L3 ′. The retroreflected light reflected by the retroreflective sheet 7 and returned to the polygon mirror 6 is folded back by the half mirror 5, passes through the condenser lens 8, and is collected by the light receiving element 9. . The light receiving element 9 is composed of, for example, a PIN photodiode, and converts the optical power of the received retroreflected light into an electric signal (output voltage value).
[0022]
Here, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the light emission power of the LD 4 of the light receiving and emitting device 3 and the reflection position on the retroreflective sheet 7. For example, as shown in FIG. 2A, the feedback circuit of the LD 4 of the left side light emitting / receiving device 3L moves away from the polygon mirror 6 of the left side light emitting / receiving device 3L (Q point → P of the retroreflective sheet 7). (Point → S Point → R Point) and control to increase the light emission power (Pq → Pp → Ps → Pr) is executed. That is, the feedback circuit of the LD 4 of the left light emitting / receiving device 3L maximizes the light emission power of the laser light emitted to the point R located on the diagonal line farthest from the left light receiving / emitting device 3L in the coordinate input area 2. . The relationship between the light emission power of the LD 4 of the left light emitting / receiving device 3L and the reflection position shown in FIG. 2A makes the optical power of retroreflected light received by the light receiving element 9 of the left light receiving / emitting device 3L uniform. Are related.
[0023]
On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), the feedback circuit of the LD 4 of the right side light receiving and emitting device 3R increases as the reflection position is further away from the polygon mirror 6 of the right side light receiving and emitting device 3R (R point → P of the retroreflective sheet 7). Point → T point → Q point) and control (Pr → Pp → Pt → Pq) to increase the light emission power is executed. That is, the feedback circuit of the LD 4 of the right light emitting / receiving device 3R maximizes the light emission power of the laser light emitted to the Q point located on the diagonal line farthest from the right light emitting / receiving device 3R in the coordinate input region 2. . Note that the relationship between the light emission power of the LD 4 of the right light receiving and emitting device 3R and the reflection position shown in FIG. 2B equalizes the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the right light receiving and emitting device 3R. Are related.
[0024]
The light receiving element 9 is connected to a calculation unit 10. The calculation unit 10 calculates position coordinates (x, y) of a light shielding object A (see FIG. 5) which is an instruction means described later based on an electrical signal from the light receiving element 9. In addition, the calculation method of the position coordinate (x, y) of the light shielding object A by the calculation unit 10 obtains the angle of the probe light blocked by the light shielding object A based on, for example, the number of pulses of the driven motor 17, and based on this angle. This is due to a known method such as calculating the position coordinates (x, y) of the light shielding object A.
[0025]
Next, the electrical connection of each part built in the coordinate input device 1 will be described with reference to FIG. The coordinate input device 1 includes a microcomputer 11 that controls each unit, and a personal computer is connected to the microcomputer 11 via an interface (I / F) 12 connected to the bus. The microcomputer 11 includes a CPU 13 that centrally controls each unit, a ROM 14 that stores fixed data such as a control program in advance, and a RAM 15 that stores variable data in a rewritable manner. The microcomputer 11 is connected to the LD 4 having the photodiode 4a, the timer 16 for controlling the light emission time interval of the LD 4, the motor 17 for driving the polygon mirror 6, the light receiving element 9, the arithmetic unit 10 and the like. The microcomputer 11 controls the light emission timing of the LD 4 and the drive timing of the motor 17 to repeatedly scan the laser light emitted from the LD 4 in parallel radial directions along the surface of the coordinate input area 2. Further, the microcomputer 11 detects an electrical signal output from the light receiving element 9 and realizes calculation of the position coordinates (x, y) of the light shielding object A in the arithmetic unit 10 based on the electrical signal.
[0026]
Here, FIG. 4 is an explanatory view schematically showing the light receiving and emitting device 3 at the start of scanning. For example, as shown in FIG. 4, when one surface 6a of the polygon mirror 6 is perpendicular to the laser light emitted from the LD 4, the laser light is reflected by the one surface 6a of the polygon mirror 6 and again follows the same optical path to make a half. When the laser beam is folded by the mirror 5 and collected through the condenser lens 8, the condensed laser light is not attenuated by the retroreflective sheet 7. Therefore, in such a case, a larger optical power is obtained than the retroreflected light from the retroreflective sheet 7, and the electric signal detected from the light receiving element 9 protrudes and becomes larger (see FIG. 6). When the microcomputer 11 detects this large electric signal, the start of scanning is determined. When the start of scanning is determined, for example, in the left light receiving and emitting device 3L, the emission power of the laser light emitted from the LD 4 is controlled to Ps. As shown in FIG. 2A, the light emission power of the laser light emitted from the LD 4 becomes the largest light emission power Pr when entering the R point located on the diagonal line farthest from the left side light emitting / receiving device 3L. After the control, when the laser beam enters the point Q located closest to the left light receiving and emitting device 3L by the feedback circuit of the LD 4, the light emission power Pq is sequentially controlled to complete one scan. Although not specifically described here, the same applies to the right side light receiving and emitting device 3R.
[0027]
In such a configuration, for example, a case where the coordinate input device 1 is mounted on the surface of the computer display D and the operator points on the computer display D with a fingertip will be described.
[0028]
Here, FIG. 5 is a front view showing an example in which one point in the coordinate input area 2 of the coordinate input device 1 is indicated. As shown in FIG. 5, the fingertip of the operator who points to an appropriate position (x, y) on the computer display D via the coordinate input area 2 of the coordinate input device 1 is a light shielding object A (hereinafter referred to as a fingertip A). Thus, the probe lights Ln and Rn emitted from the light emitting / receiving device 3 (the left light emitting / receiving device 3L, the right light emitting / receiving device 3R) are blocked. Accordingly, since the probe lights Ln and Rn blocked by the fingertip A do not reach the retroreflective sheet 7, the retroreflected light of the probe lights Ln and Rn is received / received by the light emitting / receiving device 3 (left side light emitting / receiving device 3L, right side Light is not received by each light receiving element 9 of the light emitting device 3R). That is, in this case, no electrical signal is output from the light receiving element 9. Accordingly, the calculation unit 10 calculates the angles of the probe lights Ln and Rn for which no electrical signal is output based on the number of pulses of the motor 17 when these probe lights are emitted, and based on these angles. The position coordinates (x, y) pointed by the fingertip A are calculated. The position coordinates (x, y) calculated in this way are transferred to a personal computer or the like via the I / F 12 and used for processing such as display of the designated position by the fingertip A and command input corresponding to the designated position.
[0029]
Here, FIG. 6A is a graph showing the relationship between the output voltage value converted in the light receiving element 9 in the state without the fingertip A and time, and FIG. 6B shows the light reception in the state designated by the fingertip A. 10 is a graph showing the relationship between the output voltage value converted in the element 9 and time. Here, only the light receiving element 9 of the left side light receiving and emitting device 3L will be described, but the same applies to the right side light receiving and emitting device 3R. As shown in FIG. 6A, the output voltage value converted in the light receiving element 9 of the left light receiving and emitting device 3L after the start of scanning is the light emission power of the laser light from the LD 4 by the feedback circuit of the LD 4 of the left light receiving and emitting device 3L. Is controlled to be uniform without fluctuation. In this state, when the fingertip A is inserted and the probe light Ln is blocked, as shown in FIG. 6 (b), the portion not received by the light receiving element 9 of the left side light emitting / receiving device 3L in one scan Only in the portion where the probe light Ln is blocked, the output voltage value decreases, and the coordinate position where the fingertip A is inserted is accurately detected.
[0030]
Here, by controlling the emission power of the laser light emitted from the LD 4, the optical power of the retro-reflected light from the retro-reflective sheet 7 received by the light receiving element 9 is made uniform regardless of the reflection position, Since the output voltage value from the light receiving element 9 is made uniform, when there is the light shielding object A, it is possible to accurately detect the position coordinates of the light shielding object A.
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in FIGS. 1 to 6 described in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is also omitted.
[0032]
7 is a front view schematically showing the configuration of the coordinate input device 30, and FIG. 8 is an enlarged front view showing a part thereof. The coordinate input device 30 of the present embodiment and the coordinate input device 1 of the first embodiment of the present invention structurally use an LD 32 instead of the LD 4 and a filter 33 (a transmittance adjusting member). The light emitting / receiving device 31 (the left light emitting / receiving device 31L, the right light emitting / receiving device 31R) newly provided with the left filter 33L and the right filter 33R is replaced with the light emitting / receiving device 3 (the left light emitting / receiving device 3L, the right light emitting / receiving device 3R). Is provided. The LD (laser diode) 32 is a light source that emits laser light. In the LD 32, the emission power of the output laser light is always controlled to be constant. An example of the filter 33 provided near the polygon mirror 6 and downstream of the laser beam emission direction is an ND filter (Neutral Dentisy filter) that reduces the intensity of light without changing the relative spectral distribution of energy. .
[0033]
Here, for example, in the right filter 33R of the right light emitting / receiving device 31R, as shown in FIG. 8A, the reflection position of each probe light emitted in each direction through the polygon mirror 6 of the right light emitting / receiving device 31R. The transmittance according to (for example, the R point, P point, T point, Q point, etc. of the retroreflective sheet 7) is set for each optical path of the probe light. This transmittance is set so as to increase as the reflection position is further away from the polygon mirror 6 of the right side light emitting / receiving device 3R (R point → P point → T point → Q point of the retroreflective sheet 7). This is because the attenuation of the optical power of the probe light decreases as the transmittance increases. That is, in the right filter 33R of the right light emitting / receiving device 31R, the transmittance of the portion through which the probe light emitted to the Q point located on the diagonal line farthest from the right light emitting / receiving device 31R in the coordinate input region 2 passes is the largest. It has become. The relationship between the transmittance of the right filter 33R and the reflection position of the right light receiving and emitting device 31R is related to make the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the right light receiving and emitting device 31R uniform. ing.
[0034]
On the other hand, as shown in FIG. 8B, the left filter 33L of the left light emitting / receiving device 31L reflects the reflection position (for example, each probe light emitted in each direction via the polygon mirror 6 of the left light emitting / receiving device 31L). The transmittance corresponding to the Q point, P point, R point, S point, etc. of the retroreflective sheet 7 is set for each optical path of the probe light. This transmittance is set so as to increase as the reflection position moves away from the polygon mirror 6 of the left side light emitting / receiving device 31L (Q point → P point → S point → R point of the retroreflective sheet 7). That is, in the left filter 33L of the left light emitting / receiving device 31L, the transmittance of the portion through which the probe light emitted to the R point located on the diagonal line farthest from the left light emitting / receiving device 31L in the coordinate input region 2 passes is the largest. It has become. The relationship between the transmittance of the left filter 33L and the reflection position of the left light receiving and emitting device 31L is related to make the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the left light receiving and emitting device 31L uniform. ing.
[0035]
In such a configuration, for example, when the coordinate input device 30 is mounted on the surface of the computer display D and the operator points on the computer display D with the fingertip A, the description has been given in the first embodiment. Since the state is the same as in FIG. 6B, the position coordinates (x, y) pointed to by the fingertip A are accurately detected.
[0036]
Here, the probe light emitted from the light receiving and emitting device 31 and the reflected retroreflected light from the retroreflective sheet 7 are received by the light receiving element 9 by passing through a filter 33 having a transmittance according to the reflection position. The optical power of the retroreflected light from the retroreflective sheet 7 is made uniform regardless of the reflection position, and the output voltage value from the light receiving element 9 is made uniform. It is possible to accurately detect the position coordinates of the object A.
[0037]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is used about the same part as the part of FIG. 1 thru | or 8 demonstrated in 1st or 2nd embodiment of this invention, and description is also abbreviate | omitted.
[0038]
Here, FIG. 9A is a front view schematically showing the configuration of the coordinate input device 40, and FIG. 9B is a side view thereof. The coordinate input device 40 of the present embodiment is replaced with the LD 4 of the light emitting / receiving device 3 (left light emitting / receiving device 3L, right light emitting / receiving device 3R) of the coordinate input device 1 according to the first embodiment of the present invention. A light emitting / receiving device 41 (left side light emitting / receiving device 41L, right side light emitting / receiving device 41R) provided with an LD 32 similar to the coordinate input device 30 of the second embodiment is provided.
[0039]
Further, as shown in FIG. 9B, the coordinate input device 40 has a different distance from the computer display D to the left side light emitting / receiving device 41L and a distance from the computer display D to the right side light emitting / receiving device 41R, and The retroreflective sheet 42 is characterized by being separated into a left retroreflective sheet 42L and a right retroreflective sheet 42R. As a result, the light beam emitted from the left side light emitting / receiving device 41L and the light beam emitted from the right side light receiving / emitting device 41R are scanned in parallel without intersecting on the same plane, so the left coordinate input area 43L and the right coordinate input Each of the regions 43R is formed, and the coordinate input region 43 is formed by stacking these regions 43R. In this case, the difference between the distance from the computer display D to the left side light emitting / receiving device 41L and the distance from the computer display D to the right side light emitting / receiving device 41R is set to be shorter than the length of the light shielding object A as the instruction means. ing.
[0040]
Further, the coordinate input device 40 has a feature in that a filter 44 as a reflection suppressing member is laminated on a retroreflective sheet 42. This filter 44 is an optical filter, and changes the reflectance of the retroreflected light reflected by the retroreflective sheet 42 according to the difference in transmittance.
[0041]
Here, for example, the right filter 44R on the right retroreflective sheet 42R of the right light emitting / receiving device 41R reflects the reflection position of each probe light emitted in each direction (for example, R point and P point of the right retroreflective sheet 42R). , T point, Q point, etc.), the transmittance is set. This transmittance is set so as to increase as the reflection position is further away from the polygon mirror 6 of the right side light emitting / receiving device 41R (R point → P point → T point → Q point of the right retroreflective sheet 42R). This is because the optical power attenuation of the probe light decreases as the transmittance increases. That is, in the right filter 44R on the right retroreflective sheet 42R of the right light emitting / receiving device 41R, the transmittance of the right filter 44R at the Q point located on the diagonal line farthest from the right light emitting / receiving device 41R in the right coordinate input region 43R. Is the largest. The relationship between the transmittance of the right filter 44R on the right retroreflective sheet 42R of the right light emitting / receiving device 41R and the reflection position is the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the right light emitting / receiving device 41R. It is related to uniform.
[0042]
On the other hand, the left filter 44L on the left retroreflective sheet 42L of the left light emitting / receiving device 41L reflects the reflection position of each probe light emitted in each direction (for example, the R point, P point, and S of the left retroreflective sheet 42L). The transmittance is set according to the point, the Q point, and the like. This transmittance is set so as to increase as the reflection position moves away from the polygon mirror 6 of the left side light emitting / receiving device 41L (Q point → P point → S point → R point of the left retroreflective sheet 42L). That is, in the left filter 44L on the left retroreflective sheet 42L of the left light emitting / receiving device 41L, the transmittance of the left filter 44L at the Q point located on the diagonal line farthest from the left light emitting / receiving device 41L in the left coordinate input region 43L. Is the largest. The relationship between the transmittance of the left filter 44L on the left retroreflective sheet 42L and the reflection position of the left light emitting / receiving device 41L is the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the left light receiving / emitting device 41L. It is related to uniform.
[0043]
In such a configuration, for example, when the coordinate input device 40 is mounted on the surface of the computer display D and the operator points on the computer display D with the fingertip A, the diagram described in the first embodiment described above. 6 (b), the position coordinates (x, y) pointed to by the fingertip A are accurately detected.
[0044]
A filter 44 having a transmittance corresponding to the reflection position of the probe light emitted from each light emitting / receiving device 41 and the reflected retrolight from each retroreflective sheet 42 is laminated on the retroreflective sheet 42. Thus, the optical power of the retroreflected light from the retroreflective sheet 42 received by the light receiving element 9 is made uniform regardless of the reflection position, and the output voltage value from the light receiving element 9 is made uniform. Therefore, when there is the light shielding object A, it is possible to accurately detect the position coordinates of the light shielding object A.
[0045]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 or FIG. The same parts as those of FIGS. 1 to 9 described in the first to third embodiments of the present invention are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is also omitted.
[0046]
Here, FIG. 10A is a front view schematically showing the configuration of the coordinate input device 50, and FIG. 10B is a side view thereof. The coordinate input device 50 according to the present embodiment has a left coordinate input area 43L and a right coordinate input area 43R, and the coordinate input area 43 is formed by stacking them to form the third embodiment of the present invention. It is common with the coordinate input device 40 of the form. However, as shown in FIG. 10B, the filter 44 provided by the coordinate input device 40 is not provided, and the retroreflective sheet 51 is different from the retroreflective sheet 42 in the mounting angle with respect to the surface of the computer display D. The difference is that a left retroreflective sheet 51L and a right retroreflective sheet 51R are provided.
[0047]
11A is a cross-sectional view showing a cross section at the point Q of the coordinate input device 50, FIG. 11B is a cross-sectional view showing a cross section at the point P, and FIG. 11C is a cross section showing a cross section at the point R. FIG. As shown in FIG. 11, the attachment angle of the retroreflective sheet 51 (left retroreflective sheet 51L, right retroreflective sheet 51R) with respect to the surface of the computer display D is the reflection of each probe light on the retroreflective sheet 51. It differs according to the distance from the position to each light emitting / receiving device 41 (left side light emitting / receiving device 41L, right side light emitting / receiving device 41R).
[0048]
Here, for example, the mounting angle of the right filter 44R on the right retroreflective sheet 51R of the right light receiving and emitting device 41R is the reflection position of each probe light emitted in each direction (for example, the R point of the right retroreflective sheet 51R). , P point, T point, Q point, etc.). This attachment angle is set to be smaller (attachment angle θ3) as the reflection position is further away from the polygon mirror 6 of the right side light emitting / receiving device 41R (R point → P point → Q point of the right retroreflective sheet 51R). > Mounting angle θ2> Mounting angle θ1). This is because the optical power attenuation of the probe light increases as the mounting angle increases. That is, in the right retroreflective sheet 51R of the right light emitting / receiving device 41R, the mounting angle of the right retroreflective sheet 51R at the point Q located on the diagonal line farthest from the right light receiving / emitting device 41R in the right coordinate input region 43R is the largest. It is getting smaller. The relationship between the mounting angle of the right retroreflective sheet 51R of the right light receiving / emitting device 41R and the reflection position is such that the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the right light receiving / emitting device 41R is made uniform. It is related.
[0049]
On the other hand, the mounting angle of the left filter 44L on the left retroreflective sheet 51L of the left light receiving and emitting device 41L is the reflection position of each probe light emitted in each direction (for example, the R point, P of the left retroreflective sheet 51L) Point, S point, Q point, etc.). This attachment angle is set so as to decrease as the reflection position is further away from the polygon mirror 6 of the left side light emitting / receiving device 41L (Q point → P point → R point of the left retroreflective sheet 51L) (attachment angle θ3). > Mounting angle θ2> Mounting angle θ1). That is, in the left retroreflective sheet 51L of the left light emitting / receiving device 41L, the attachment angle of the left retroreflective sheet 51L at the point Q located on the diagonal line farthest from the left light receiving / emitting device 41L in the left coordinate input area 43L is the largest. It is getting smaller. The relationship between the attachment angle of the left retroreflective sheet 51L of the left light emitting / receiving device 41L and the reflection position is such that the optical power of the retroreflected light received by the light receiving element 9 of the left light receiving / emitting device 41L is made uniform. It is related. Although only the retroreflective sheet 51 below the coordinate input device 50 has been described here, the relationship between the mounting angle and the reflection position of the retroreflective sheet 51 in the horizontal direction of the coordinate input device 50 is also retroreflective. It is related to make the optical power of light uniform.
[0050]
In such a configuration, for example, when the coordinate input device 40 is mounted on the surface of the computer display D and the operator points on the computer display D with the fingertip A, the diagram described in the first embodiment described above. 6 (b), the position coordinates (x, y) pointed to by the fingertip A are accurately detected.
[0051]
Here, with respect to the probe light emitted from each light emitting / receiving device 41 and the reflected retrolight from each retroreflective sheet 51, the retroreflective sheet 51 is provided at an attachment angle corresponding to the reflection position, thereby receiving the light receiving element. The light power of retroreflected light from the retroreflective sheet 51 received by the light 9 is made uniform regardless of the reflection position, and the output voltage value from the light receiving element 9 is made uniform. Thus, it is possible to accurately detect the position coordinates of the light shielding object A.
[0052]
In each embodiment, the coordinate input device is mounted on the surface of the computer display D. However, the present invention is not limited to this, and any display device that displays image data may be used, and a writing surface such as an electronic blackboard is provided. You may make it mount | wear with an apparatus.
[0053]
In each embodiment, two light emitting / receiving devices are provided, but three or more light emitting / receiving devices may be provided.
[0055]
【The invention's effect】
  Claim1According to the described invention, the light is emitted from the light sources of the plurality of light receiving and emitting devices.lightThe transmittance of each optical path in the light emitting / receiving device and the retroreflective memberlightRetroreflective reflection in the light receiving element of the light receiving and emitting device, equipped with a transmittance adjusting member that is changed according to the distance from each reflection positionlightWhen the pointing means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the pointing means.lightTherefore, it is possible to easily detect the coordinate position.
[0056]
  Claim2According to the described invention, the light is emitted from the light sources of the plurality of light receiving and emitting devices.lightThe reflectance of each retroreflective member is determined by the light emitting / receiving device and the retroreflective member.lightA reflection suppressing member, which is changed according to the distance to each reflection position, is laminated on the retroreflective member, and is retroreflected in the light receiving element of the light receiving and emitting devicelightWhen the pointing means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the pointing means.lightTherefore, it is possible to easily detect the coordinate position.
[0057]
  Claim3According to the described invention, the light is emitted from the light sources of the plurality of light receiving and emitting devices.lightThe mounting angle of each reflection position with respect to the coordinate input area of the retroreflective member is determined by the light emitting / receiving device and the retroreflective member.lightIt is changed according to the distance to each reflection position, and retroreflection on the light receiving element of the light receiving and emitting devicelightWhen the pointing means is inserted into the coordinate input area, it is blocked by the pointing means.lightTherefore, it is possible to easily detect the coordinate position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view schematically showing a configuration of a coordinate input device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a graph showing the relationship between the light emission power of the LD of the left light receiving / emitting device and the reflection position on the retroreflective sheet, and FIG. 2B is the graph showing the light emission power of the LD of the right light receiving / emitting device and the retroreflection. It is a graph which shows the relationship with the reflective position on a sheet | seat.
FIG. 3 is a block diagram showing electrical connection of each unit built in the coordinate input device.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a light receiving and emitting device at the start of scanning.
FIG. 5 is a front view showing an example in which one point in a coordinate input area of the coordinate input device is shown.
6A is a graph showing the relationship between the output voltage value converted in the light receiving element without a fingertip and time, and FIG. 6B is the output converted in the light receiving element in the state instructed by the fingertip. It is a graph which shows the relationship between a voltage value and time.
FIG. 7 is a front view schematically showing a configuration of a coordinate input device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged front view showing a part thereof.
FIGS. 9A and 9B show a coordinate input apparatus according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 9A is a front view schematically showing the configuration, and FIG. 9B is a side view thereof.
FIGS. 10A and 10B show a coordinate input device according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 10A is a front view schematically showing the configuration, and FIG. 10B is a side view thereof.
11A is a cross-sectional view showing a cross section at a point Q of the coordinate input device, FIG. 11B is a cross-sectional view showing a cross section at a point P, and FIG. 11C is a cross-sectional view showing a cross section at the point R; is there.
[Explanation of symbols]
2,43 coordinate input area
3, 31, 41 Light emitting / receiving device
4,32 light source
7, 42, 51 Retroreflective member
9 Light receiving element
33 Transmittance adjusting member
44 Antireflection member
A Instruction means
Ln, Rn Light beam

Claims

Source and crossed the plurality of light receiving and emitting device or RaIzuru Isa each light was having a light receiving element, an optical scanning region formed by the retroreflective each light receiving and emitting device retroreflection member their respective optical In the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area,
Retroreflected light from the light receiving element, comprising a transmittance adjusting member that changes the transmittance of the optical path for each light according to the distance between the light receiving and emitting device and the reflection position for each light in the retroreflective member. Coordinate input device characterized by uniform light receiving power.

Source and crossed the plurality of light receiving and emitting device or RaIzuru Isa each light was having a light receiving element, an optical scanning region formed by the retroreflective each light receiving and emitting device retroreflection member their respective optical In the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area,
A reflection suppressing member that changes the reflectance of the retroreflective member for each light according to the distance between the light emitting and receiving device and the reflection position of each light in the retroreflective member is laminated on the retroreflective member. And a coordinate input device characterized in that the light receiving power of the retroreflected light at the light receiving element is made uniform.

Source and crossed the plurality of light receiving and emitting device or RaIzuru Isa each light was having a light receiving element, an optical scanning region formed by the retroreflective each light receiving and emitting device retroreflection member their respective optical In the coordinate input device for detecting the position coordinates where the instruction means is inserted by inserting the instruction means into the coordinate input area,
Depending on the distance between the light receiving / emitting device and the reflection position for each light in the retroreflective member, the angle of attachment of the reflective position to the coordinate input region of the retroreflective member is changed to retroreflect the light receiving element. coordinate input apparatus characterized by a uniform light power of the light.