JP4031594B2 - 座標入力／検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力／検出装置に関し、特にパーソナルコンピュータ等において、情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチパネル方式の座標入力／検出装置に関する。この座標入力／検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、座標入力／検出装置としては、ペンで座標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を検出するものがある。
また他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報として知られているような超音波方式のタッチパネル座標入力／検出装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、静電又は電磁誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を有するため製造コストが高く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点があった。
また、超音波方式のものでは、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う）でペン入力を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れてしまう。そこで、十分な接触を得るには、ペンを必要以上の力で押し付けてしまう。するとペンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため一旦ペン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得られないため、入力が途絶えたと判断してしまう。このためにペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【０００４】
しかしながら、このような従来技術が保有する問題についても、先に本出願人が特願平１０−１２７０３５号として提案したものに代表される光学式の座標入力／検出装置によって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型の座標入力／検出装置が実現できる。
【０００５】
近年、このような座標入力／検出装置は、パーソナルコンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択をするための有力なツールとして位置付けられ、本出願人が特願平１０−１２７０３５号として提案したもの以外にも鋭意検討されつつあるが、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならない課題が多々存在する。
【０００６】
本発明はこのような光学式の座標入力／検出装置に関するものであり、その目的は以下に述べるとおりである。
【０００７】
（請求項１に対応する発明の目的）
人の指や一般的なペンなどの不透明な指示物体（以下、指示物体）を座標入力面近傍に配置することにより、座標入力面の近傍にほぼ平行に配置された光（以下、プローブ光）を遮ることで指示物体により指示された座標入力面上の座標を検知する座標入力／検出装置において、プローブ光を配光するための反射手段にゴミや異物が付着した場合に、それを容易に除去できる、反射手段の構成を提供するものである。
【００１０】
（請求項２に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を配光するための反射手段にゴミや異物が付着した場合に、それを容易に除去できる、反射手段近傍に設置する遮光板の構成を提供するものである。
【００１１】
（請求項３に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を均一に配光するための複数に分割された反射手段の設置方法，接合方法を提供するものである。
【００１２】
（請求項４に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を均一に配光するための、座標入力面近傍に設置する反射手段と座標入力面との設置方法，接合方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項 1 に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する下辺と、該下辺の端部から上方に延びた側辺とに反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に配置された前記受光手段と、を配置した座標入力／検出装置であって、前記下辺と、前記側辺の下端との間に開口を有し、前記下辺の端部は、前記発光手段からの前記開口を通る光を反射し得る長さを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域とおおむね垂直に設置された前記反射手段と、前記反射手段近傍に前記２次元被座標入力領域とおおむね平行に設置された少なくとも一部分が分離された複数の遮光手段と、分離された遮光手段を接合する接合手段であって接合される部分が可動である接合手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、複数に分割された反射手段のうち少なくとも一つの反射手段が分離でき、複数に分割された反射手段うちの少なくとも一つの反射手段の、少なくとも一部の反射面が、他の反射手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、座標入力面の下辺の前記遮光手段と前記反射手段が一体となり座標入力面から分離でき、反射手段のうち少なくとも一部の反射面が、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域を構成する手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする。
【００１９】
第７に、反射手段を例えば四角枠状の座標入力面の４つの辺のうちの３辺に設置する場合に、それぞれの辺に対応して反射手段を分割し、第１，第２，第３のいずれかまたはすべての辺に設置した反射手段の反射面の一部を、その反射手段近傍にその反射面におおむね垂直に設置された遮光手段の一部で覆うように設置すること、
を特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置について、その原理について説明する。なお、ここで説明する原理は光学式の座標入力／検出装置に関する１例であって、本発明はこの方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標入力／検出装置全般について適用されることはいうまでもない。
【００２１】
図１に本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を示す。座標入力領域３は四角形の形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力領域３上を光学的に不透明な材質からなるユーザの手指やペン，支持棒など指示手段で触った場合を考える。このときの指示手段の座標位置２を検出することがこのような光学式の座標入力／検出装置の目的である。
【００２２】
座標入力領域の上方両端に受発光手段１が装着されている。受発光手段１からは座標入力領域に向けて、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎの光ビームの束（プローブ光）が照射されている。実際には点光源８１から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。
座標入力領域３の周辺部分には、再帰性反射部材４が再帰反射面を座標入力領域３の中央に向けて装着されている。
【００２３】
再帰性反射部材４は入射した光を、入射角度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば受発光手段１から発した扇形板状の光波のうちある一つのビーム１２に注目すると、ビーム１２は再帰性反射部材４によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光１１として受発光手段１に向かって戻るように進行する。受発光手段１には、後に述べる受光手段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれに対して、その再帰光が受発光手段に再帰したかどうかを判断することができる。
【００２４】
いま、ユーザーが手で位置２を触った場合を考える。このときプローブ光１０は位置２で手に遮られて再帰性反射部材４には到達しない。従ってプローブ光１０の再帰光は受発光手段１には到達せず、プローブ光１０に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１０の延長線（直線Ｌ）上に支持物体が挿入されたことを検出することができる。同様に図１の右上方に設置された受発光手段１からもプローブ光を照射し、プローブ光１３に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１３の延長線（直線Ｒ）上に支持物体が挿入されたことを検出することができる。直線Ｌおよび直線Ｒを求めることができれば、この交点座標を演算により算出することにより、指示手段が挿入された座標を得ることができる。
【００２５】
次に、受発光手段１の構成とプローブ光Ｌ１〜Ｌｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。受発光手段１の内部の構造の概略を図２に示す。図２は図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段１を、座標入力面３に垂直な方向から見た図である。ここでは簡単のため、座標入力面３に平行な２次元平面で説明を行う。
【００２６】
受発光手段１は、概略の構成では点光源８１，集光レンズ５１および受光素子５０から構成される。点光源８１は光源から見て受光素子５０と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源８１から射出された扇形の光は矢印５３，５８，その他の方向に進行するビームの集合であると考える。５３方向に進行したビームは再帰性反射部材４で反射され、その反射光５４は、集光レンズ５１を通り、受光素子５０上の位置５７に到達する。また進行方向５８に沿って進行したビームは再帰性反射部材４によって反射され、その反射光５９は受光素子５０上の位置５６に到達する。このように点光源８１から発し、再帰性反射部材４で反射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ５１の作用によって、それぞれ受光素子５０上のそれぞれ異なる位置に到達する。従って、ある位置に指示手段が挿入されあるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子５０上の点に光が到達しなくなる。よって受光素子５０上の光強度の分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００２７】
図３で上記動作を詳しく説明する。図３で受光素子５０は集光レンズ５１の焦点面に設置されているものとする。点光源８１から図３の右側に向けて発した光は再帰性反射部材４によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って点光源８１の位置に再び集光する。集光レンズ５１中心は点光源位置と一致するように設置する。再帰性反射部材４から戻った再帰光は集光レンズ５１の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）に対称の経路で進行する。
【００２８】
このとき受光素子５０上の光強度分布を考える。２に示す位置に指示手段が挿入されていなければ、受光素子５０上の光強度分布はほぼ一定であるが、図３に示すように２の位置に光を遮る指示手段が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子５０上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θnと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを知ることができる。すなわち、θｎはＤｎの関数として、
θｎ＝arctan（Ｄｎ／ｆ） 式（１）
と表すことができる。ここで、特に、図１左上方の受発光手段１におけるθnをθnＬ，ＤｎをＤｎＬと置き換える。
【００２９】
さらに、図４において、受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｇにより、指示手段の位置２と座標入力領域３とのなす角θＬは、
式（１）で求められるＤｎＬの関数として、
θＬ＝ｇ（θｎＬ）
ただし、
θｎＬ＝arctan（ＤｎＬ／ｆ） 式（２）
と表すことができる。
【００３０】
同様に、図１右上方の受発光手段１についても同様の説明により、上記式のL記号をR記号に置き換えて、右側の受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換hにより、
θＲ＝ｈ（θｎＲ）
ただし、
θｎＲ＝arctan（ＤｎＲ／ｆ） 式（３）
と表すことができる。
【００３１】
ここで、座標入力領域上の、受発光手段の取り付け間隔を図４に示すwとし、原点を原点と座標を図４に示すようにとれば、座標入力領域３上の指示手段で指示した点２の座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｗtanθＲ／（tanθＬ＋tanθR） 式（４）
ｙ＝ｗtanθL・tanθR／（tanθＬ＋tanθR） 式（５）
となる。
【００３２】
このようにｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として表すことができる。すなわち、左右の受発光手段１上の受光素子５０上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出し、受発光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段で指示した点２の座標を検出することができる。
【００３３】
次に、座標入力領域、例えば、ディスプレイの表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を示す。図５は、図１，図２で述べた左右の受発光手段１のうち一方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例である。図５の３は座標入力領域のディスプレイ面の断面を示しており、図２で示したy軸の負から正に向かう方向に見たものである。また、図５のAおよびBは、説明のため視点を図に示したように変えて表示したものである。受発光手段のうち発光手段について説明する。光源８３としてレーザーダイオード，ピンポイントＬＥＤなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。
【００３４】
光源８３からディスプレイ面３に垂直に発した光はシリンドリカルレンズ８４によってｘ方向にのみコリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー８７で折り返された後、ディスプレイ面と垂直な方向には平行光として配光するためである。シリンドリカルレンズ８４を出た後、該シリンドリカルレンズ８４とは曲率の分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ８５，８６で同図ｙ方向に対して集光される。図５のA部分はこの様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と高速の集光状態を視点をz軸に対して回転しx方向から見たものである。
【００３５】
このシリンドリカルレンズ群の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ８６の後方に形成される。ここにｙ方向に狭くx方向に細長いスリット８２を挿入する。すなわち、スリット位置に線状の二次光源８１を形成する。二次光源８１から発した光はハーフミラー８７で折り返され、ディスプレイ面３の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面３と平行方向には二次光源８１を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ面３に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材４で反射されて、同様の経路でハーフミラー８７方向（矢印C）に戻る。ハーフミラーを透過した光は、ディスプレイ面３に平行に進みシリンドリカルレンズ５１を通り受光素子５０に入射する。
【００３６】
このとき二次光源８１とシリンドリカルレンズ５１はハーフミラー８７に対して共役な位置関係にある（図５のＤ）。従って、二次光源８１は図３の光源８１に対応し、シリンドリカルレンズ５１は図３のレンズ５１に対応する。また、図５のB部分は受光側のシリンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてz軸方向から見たものであり、図３のレンズ５１，受光素子５０に対応する。
このような光学式の座標入力／検出装置において、各請求項に対応する実施例を以下に示す。
【００３７】
（請求項１に対応する実施例）図６は、前述の光学式の座標入力／検出装置の反射手段および遮光手段のおおよその設置位置を示す略図である。座標入力面３（ディスプレイ面＝座標入力領域）が例えばホワイトボードのように床に対して垂直に立っている場合、図６（Ａ）はこれを上から見た図、図６（Ｂ）は正面から見た図、図６（Ｃ）は側面から見た図に対応する。以下の説明では座標入力面３が上記のように設置されているものとして上，正面，側面という呼び方を向きの説明に用いる。図６で、１は図１で説明した受発光手段であり、その内部は図２で説明した構成になっている。３は四角枠状の座標入力領域で、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどである。ディスプレイ面３の周辺３Ａ，３Ｂ，３Ｃには再帰性反射部材４Ａ，４Ｂ，４Ｃが座標入力面３とほぼ直角に、その反射面を座標入力領域３の中央に向けて設置されている。５は再帰性反射部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に外濫光が入り込むことを防止するための遮光板である。座標入力面３と遮光板５の間隔は数ミリから１０〜２０ミリ程度である。
【００３８】
図７は、図６のＰ部分に開口６を設けた実施例である。この例では辺３Ａと辺３Ｃの接合部分に開口６を設け、辺３Ａを長さＬだけ延長した構成となっている。一般に、下側の辺３Ａ上の再帰性反射部材４Ａの上にはゴミや、ペン，クリップなどの文房具などが異物として侵入しやすい。この実施例のようにＰ部分に開口部６を設けることで、指などでこれらの異物を開口から掃き出すことが容易である。従って、開口６の大きさは指などが通過できる大きさが望ましい。また、開口部分では下側の辺３Ａが長さＬだけ側面に突き出ている。これは左側上方に設置された受発光手段１からのプローブ光がすべて再帰性反射部材上に到達する必要があるからである。Ｌの延長部分が無い場合は、受発光手段１から発したプローブ光のうち点線矢印で表した光線は開口から突き抜けて、再帰光が返らないが、この突き出しがあることにより受発光手段１から座標入力面３を見込んだ領域すべてで、その延長上には再帰性反射部材が存在するので、再帰光を受発光素子１に返すことができる。
【００３９】
また、図８に示したようにＰ部分で再帰性反射部材の一部Ｗが取り外し可能とする構成が可能であり、Ｗを取り外したあとの開口部分から異物を容易に掃き出すことができる。
【００４０】
図６にＰで示した部分の詳細図を図９に示す。図９で４Ｃ’，５Ｃ’は４Ｃ，５Ｃから分割分離された再帰性反射部材および遮光板である。分離分割された再帰性反射部材４Ｃ’と遮光板５Ｃ’はヒンジ７で分離する前の再帰性反射部材４Ｃおよび遮光板５Ｃと接合されている。４Ｃ’，５Ｃ’はヒンジ７によって矢印Ａの方向に跳ね上げることができる。これにより再帰性反射部材４Ａの上にたまったゴミや、異物として再帰性反射部材４Ａの上に入り込んだペン，クリップなどのオフィスで頻繁に利用されると予想される器具を指などで簡単に矢印Ｂの方向に排出することができる。図９に示すように、座標入力面の側面に設置された再帰性反射部材の一部を跳ね上げるように設置することは、異物等の排出が容易であり特に有効である。
【００４１】
第２の実施例を図１０に示す。図１０は図６（Ｃ）のＱ部分を詳細に示したもので、図６の座標入力面３の下側の辺３Ａの部分を示している。図１０に示すように座標入力面３の下側の辺３Ａに設置されている遮光板５Ａと再帰性反射部材４Ａが一体となり、座標入力面側面の再帰性反射部材および遮光板から分離されて、ヒンジ７で座標入力面３もしくはこれを支える筐体に接合されている。このヒンジ７によって座標入力面下側の反射部材４Ａおよび遮光板３Ａ，５Ａは一体となってＣ方向に折れ曲がる。これにより４Ａの面４Ａ’が装置の前面にむき出しになるため、ユーザは容易に、ゴミや異物を除去することができる。図１０に示すように、座標入力面の下側に設置された再帰性反射部材を前面に折れ曲がるように設置することは、異物等の排出が容易であり特に有効である。
【００４２】
（請求項２に対応する実施例）図１１に請求項２に対する実施例を示す。図１１（Ａ）は正面図、図１１（Ｂ）は側面図である。遮光板５Ａの一部分、すなわち本実施例では下側の辺と側面の辺との接合部近傍の、下側の辺の一部を分離分割して５Ａ’とする。分割された遮光板５Ａ’はヒンジ７によって座標入力面３もしくはこれを支える筐体の下側に接合されている。このヒンジ７により遮光板５Ａ’は座標入力面に対して前面に倒すことができる。従って、再帰反射部材４Ａ上に付着したゴミや挿入された異物等を簡単に掃き出すことができる。図１１では下側の遮光板の一部を分離分割したが、同様に下側の辺と側面の辺との接合部近傍で側面の遮光板を分離分割してもよい。
【００４３】
（請求項３に対応する実施例）図１２に請求項３に対応する実施例を示す。図１２は図９で示した実施例に、請求項３に対応する実施例を施した説明図である。図９で示した実施例では再帰性反射部材４Ａ，５Ｃから４Ｃ’，５Ｃ’が分離され稼働とすることを特徴とした。このとき、再帰性反射部材の接合部分、例えば、図９のＲで示した部分では再帰性反射部材４Ａと４Ｃの間にすき間があくと、図６（Ｂ）の左側の受発光手段１から発し、前記すき間の位置で反射し再び受発光手段１に帰る光が、前記すき間のために反射されず、指等で座標入力面上の点を指示していないにも関わらず、指示しているかのような信号を発生させる（図３で説明したＤｎ）。
【００４４】
本発明の実施例では図１２に示すように、再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ′の一部を再帰性反射部材４Ｃ′の側面４Ｃ″で覆うように配置する（Ｓ部分）。このようにすることで、４Ｃ″と４Ａ′との接触面に透き間があいても、例えば、図１２では同図の左上方に設置されている受発光手段からＳ部分を見込んだ場合、必ず４Ｃ′もしくは４Ａの反射面が見えることになる。従って、このような可動機構を設け、すき間ができても指示物体が座標入力面に挿入されプローブ光が遮断されない限り、受発光手段には再帰光が帰り、安定した座標検出を行うことができる。
【００４５】
また、図１２に示した可動部分を持たない単純な構成の場合でも、再帰反射部材を設置する位置関係を図１３に示すようにすると、接合のすき間が生じても安定した再帰光を得ることができることは言うまでもない。すなわち、図１３は座標入力面を正面から見た図であるが、このときＴ部分で下側の再帰性反射部材４Ａの側面で、側面の再帰性反射部材４Ｃの反射面４Ｃ″′の一部を覆うように設置することでＴ部分にすき間ができても、前記説明と同様の理由により、安定した再帰光が得られる。
【００４６】
（請求項４に対応する実施例）請求項４に対する実施例を図１４に示す。図１４は図１０で示した実施例に、請求項４に対応する実施例を施した説明図である。図１４に示すように座標入力面３の下側の辺３Ａに設置されている遮光板５Ａと再帰性反射部材４Ａが一体となり、座標入力面側面の再帰性反射部材および遮光板から分離されて、ヒンジ７で座標入力面３もしくはこれを支える筐体に接合されている。このヒンジ７によって座標入力面下側の反射部材および遮光板４Ａ，５Ａは一体となって矢印Ｅにて示す方向に折れ曲がる。座標入力面下側の反射部材および遮光板が同図実線の位置にあるときは、再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ’は座標入力面３もしくはこれを支える筐体の一部に覆われるように（図１４のＤ部分）設置されている。
【００４７】
この例では、図に示すように再帰性反射部材４Ａの寸法を遮光板５Ａと座標入力面３との間隔より大きくすることにより実施した。このような構成にすることで、Ｄ部分で反射面４Ａ′と座標入力面３との間にすき間ができても、この図の例では図上方に設置される受発光手段から４Ａ′を見込んだ場合、すき間は見えず安定した再帰光を受発光手段に返すことができ、安定した座標検出を行うことができる。
【００４８】
また、図１４に示したような可動部分を持たない単純な構成の場合でも、再帰反射部材を設置する位置関係を図１５に示すようにすると、接合のすき間が生じても安定した再帰光を得ることができることは言うまでもない。すなわち、図１５は座標入力面を側面から見た図であるが、このときD部分で下側の再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ′を、座標入力面３あるいはそれを支える筐体の一部で覆うように設置することで、その接合部分ですき間ができても、Ｄ部分では前記説明と同様の理由により、安定した再帰光が得られる。図１６はこのような配置をしなかった場合であり、図１６にDに示すような位置にすき間ができやすく、Ｄ部分はプローブ光が到達しているにもかかわらず再帰光を返さない領域となってしまい、安定な座標検知ができなくなる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する下辺と、該下辺の端部から上方に延びた側辺とに反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に配置された前記受光手段と、を配置した座標入力／検出装置であって、前記下辺と、前記側辺の下端との間に開口を有し、前記下辺の端部は、前記発光手段からの前記開口を通る光を反射し得る長さを有するので、反射面に付着したゴミや反射面上に落ち込んだ異物の排出を開口部分から容易に行うことができる。
【００５３】
請求項２に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域とおおむね垂直に設置された前記反射手段と、前記反射手段近傍に前記２次元被座標入力領域とおおむね平行に設置された少なくとも一部分が分離された複数の遮光手段と、分離された遮光手段を接合する接合手段であって接合される部分が可動である接合手段とを有するので、反射面に付着したゴミや反射面上に落ち込んだ異物の排出を可動部分から容易に行うことができる。
【００５４】
請求項３に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、複数に分割された反射手段うちの少なくとも一つの反射手段の、少なくとも一部の反射面が、他の反射手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたので、分割された反射面の接合部分に生じるすき間や、分割しかつ可動な反射面の接合部分に生じるすき間の、再帰光への影響をなくし、安定した座標入力が可能となる。
【００５５】
請求項４に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、反射手段うちの少なくとも一部の反射面が、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域を構成する手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたので、反射面と座標入力面との接合部分に生じるすき間の、再帰光への影響をなくし、安定した座標入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を説明するための概略構成図である。
【図２】受発光手段の内部の構造の概略を説明するための図である。
【図３】受発光手段の動作を詳しく説明するための図である。
【図４】受発光手段と座標入力領域との幾何学的な相対位置関係を説明するための図である。
【図５】受発光手段を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例を説明するための図である。
【図６】座標入力／検出装置の反射手段および遮光手段の設置位置を示す概略図である。
【図７】図６のＰ部分に開口を設けた実施例を示す図である。
【図８】図６のＰ部分で再帰性反射部材の一部を取り外し可能にした実施例を示す図である。
【図９】図６にＰで示した部分の詳細を示す図である。
【図１０】図６のＱ部分を詳細に示した図である。
【図１１】請求項２の発明に対する実施例を示す図である。
【図１２】請求項３の発明に対応する実施例を示す図である。
【図１３】再帰性反射部材を設置する位置関係を示した図である。
【図１４】図１０で示した実施例に、請求項４に対応する実施例を施した図である。
【図１５】図１４に示した可動部分を持たない単純な構成の例を示す図である。
【図１６】図１４，図１５の配置をしなかった場合の例を示す図である。
【図１７】図１６のＤ部分左側に示した部分における再帰性反射部材の反射面を遮光板の一部に重なるように設置した例を示す図である。
【符号の説明】
１…受発光手段、
２…指示手段の位置、
３…座標入力領域（ディスプレイ面，座標入力面）、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…座標入力領域３の周辺部、
４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…再帰性反射部材、
５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）…遮光板、
６…開口、
７…ヒンジ、
５０…受光素子、
５１…集光レンズ、
８１…点光源、
８２…スリット、
８３…光源、
８４，８５，８６…シリンドリカルレンズ、
８７…ハーフミラー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力／検出装置に関し、特にパーソナルコンピュータ等において、情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチパネル方式の座標入力／検出装置に関する。この座標入力／検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、座標入力／検出装置としては、ペンで座標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を検出するものがある。
また他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報として知られているような超音波方式のタッチパネル座標入力／検出装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、静電又は電磁誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を有するため製造コストが高く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点があった。
また、超音波方式のものでは、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う）でペン入力を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れてしまう。そこで、十分な接触を得るには、ペンを必要以上の力で押し付けてしまう。するとペンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため一旦ペン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得られないため、入力が途絶えたと判断してしまう。このためにペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【０００４】
しかしながら、このような従来技術が保有する問題についても、先に本出願人が特願平１０−１２７０３５号として提案したものに代表される光学式の座標入力／検出装置によって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型の座標入力／検出装置が実現できる。
【０００５】
近年、このような座標入力／検出装置は、パーソナルコンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択をするための有力なツールとして位置付けられ、本出願人が特願平１０−１２７０３５号として提案したもの以外にも鋭意検討されつつあるが、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならない課題が多々存在する。
【０００６】
本発明はこのような光学式の座標入力／検出装置に関するものであり、その目的は以下に述べるとおりである。
【０００７】
（請求項１に対応する発明の目的）
人の指や一般的なペンなどの不透明な指示物体（以下、指示物体）を座標入力面近傍に配置することにより、座標入力面の近傍にほぼ平行に配置された光（以下、プローブ光）を遮ることで指示物体により指示された座標入力面上の座標を検知する座標入力／検出装置において、プローブ光を配光するための反射手段にゴミや異物が付着した場合に、それを容易に除去できる、反射手段の構成を提供するものである。
【００１０】
（請求項２に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を配光するための反射手段にゴミや異物が付着した場合に、それを容易に除去できる、反射手段近傍に設置する遮光板の構成を提供するものである。
【００１１】
（請求項３に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を均一に配光するための複数に分割された反射手段の設置方法，接合方法を提供するものである。
【００１２】
（請求項４に対応する発明の目的）前記座標入力／検出装置において、プローブ光を均一に配光するための、座標入力面近傍に設置する反射手段と座標入力面との設置方法，接合方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項 1 に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する下辺と、該下辺の端部から上方に延びた側辺とに反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に配置された前記受光手段と、を配置した座標入力／検出装置であって、前記下辺と、前記側辺の下端との間に開口を有し、前記下辺の端部は、前記発光手段からの前記開口を通る光を反射し得る長さを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域とおおむね垂直に設置された前記反射手段と、前記反射手段近傍に前記２次元被座標入力領域とおおむね平行に設置された少なくとも一部分が分離された複数の遮光手段と、分離された遮光手段を接合する接合手段であって接合される部分が可動である接合手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、複数に分割された反射手段のうち少なくとも一つの反射手段が分離でき、複数に分割された反射手段うちの少なくとも一つの反射手段の、少なくとも一部の反射面が、他の反射手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明において、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、座標入力面の下辺の前記遮光手段と前記反射手段が一体となり座標入力面から分離でき、反射手段のうち少なくとも一部の反射面が、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域を構成する手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする。
【００１９】
第７に、反射手段を例えば四角枠状の座標入力面の４つの辺のうちの３辺に設置する場合に、それぞれの辺に対応して反射手段を分割し、第１，第２，第３のいずれかまたはすべての辺に設置した反射手段の反射面の一部を、その反射手段近傍にその反射面におおむね垂直に設置された遮光手段の一部で覆うように設置すること、
を特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置について、その原理について説明する。なお、ここで説明する原理は光学式の座標入力／検出装置に関する１例であって、本発明はこの方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標入力／検出装置全般について適用されることはいうまでもない。
【００２１】
図１に本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を示す。座標入力領域３は四角形の形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力領域３上を光学的に不透明な材質からなるユーザの手指やペン，支持棒など指示手段で触った場合を考える。このときの指示手段の座標位置２を検出することがこのような光学式の座標入力／検出装置の目的である。
【００２２】
座標入力領域の上方両端に受発光手段１が装着されている。受発光手段１からは座標入力領域に向けて、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎの光ビームの束（プローブ光）が照射されている。実際には点光源８１から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。
座標入力領域３の周辺部分には、再帰性反射部材４が再帰反射面を座標入力領域３の中央に向けて装着されている。
【００２３】
再帰性反射部材４は入射した光を、入射角度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば受発光手段１から発した扇形板状の光波のうちある一つのビーム１２に注目すると、ビーム１２は再帰性反射部材４によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光１１として受発光手段１に向かって戻るように進行する。受発光手段１には、後に述べる受光手段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれに対して、その再帰光が受発光手段に再帰したかどうかを判断することができる。
【００２４】
いま、ユーザーが手で位置２を触った場合を考える。このときプローブ光１０は位置２で手に遮られて再帰性反射部材４には到達しない。従ってプローブ光１０の再帰光は受発光手段１には到達せず、プローブ光１０に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１０の延長線（直線Ｌ）上に支持物体が挿入されたことを検出することができる。同様に図１の右上方に設置された受発光手段１からもプローブ光を照射し、プローブ光１３に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光１３の延長線（直線Ｒ）上に支持物体が挿入されたことを検出することができる。直線Ｌおよび直線Ｒを求めることができれば、この交点座標を演算により算出することにより、指示手段が挿入された座標を得ることができる。
【００２５】
次に、受発光手段１の構成とプローブ光Ｌ１〜Ｌｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。受発光手段１の内部の構造の概略を図２に示す。図２は図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段１を、座標入力面３に垂直な方向から見た図である。ここでは簡単のため、座標入力面３に平行な２次元平面で説明を行う。
【００２６】
受発光手段１は、概略の構成では点光源８１，集光レンズ５１および受光素子５０から構成される。点光源８１は光源から見て受光素子５０と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源８１から射出された扇形の光は矢印５３，５８，その他の方向に進行するビームの集合であると考える。５３方向に進行したビームは再帰性反射部材４で反射され、その反射光５４は、集光レンズ５１を通り、受光素子５０上の位置５７に到達する。また進行方向５８に沿って進行したビームは再帰性反射部材４によって反射され、その反射光５９は受光素子５０上の位置５６に到達する。このように点光源８１から発し、再帰性反射部材４で反射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ５１の作用によって、それぞれ受光素子５０上のそれぞれ異なる位置に到達する。従って、ある位置に指示手段が挿入されあるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子５０上の点に光が到達しなくなる。よって受光素子５０上の光強度の分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００２７】
図３で上記動作を詳しく説明する。図３で受光素子５０は集光レンズ５１の焦点面に設置されているものとする。点光源８１から図３の右側に向けて発した光は再帰性反射部材４によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って点光源８１の位置に再び集光する。集光レンズ５１中心は点光源位置と一致するように設置する。再帰性反射部材４から戻った再帰光は集光レンズ５１の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）に対称の経路で進行する。
【００２８】
このとき受光素子５０上の光強度分布を考える。２に示す位置に指示手段が挿入されていなければ、受光素子５０上の光強度分布はほぼ一定であるが、図３に示すように２の位置に光を遮る指示手段が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子５０上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θnと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを知ることができる。すなわち、θｎはＤｎの関数として、
θｎ＝arctan（Ｄｎ／ｆ） 式（１）
と表すことができる。ここで、特に、図１左上方の受発光手段１におけるθnをθnＬ，ＤｎをＤｎＬと置き換える。
【００２９】
さらに、図４において、受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｇにより、指示手段の位置２と座標入力領域３とのなす角θＬは、
式（１）で求められるＤｎＬの関数として、
θＬ＝ｇ（θｎＬ）
ただし、
θｎＬ＝arctan（ＤｎＬ／ｆ） 式（２）
と表すことができる。
【００３０】
同様に、図１右上方の受発光手段１についても同様の説明により、上記式のL記号をR記号に置き換えて、右側の受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換hにより、
θＲ＝ｈ（θｎＲ）
ただし、
θｎＲ＝arctan（ＤｎＲ／ｆ） 式（３）
と表すことができる。
【００３１】
ここで、座標入力領域上の、受発光手段の取り付け間隔を図４に示すwとし、原点を原点と座標を図４に示すようにとれば、座標入力領域３上の指示手段で指示した点２の座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｗtanθＲ／（tanθＬ＋tanθR） 式（４）
ｙ＝ｗtanθL・tanθR／（tanθＬ＋tanθR） 式（５）
となる。
【００３２】
このようにｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として表すことができる。すなわち、左右の受発光手段１上の受光素子５０上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出し、受発光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段で指示した点２の座標を検出することができる。
【００３３】
次に、座標入力領域、例えば、ディスプレイの表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を示す。図５は、図１，図２で述べた左右の受発光手段１のうち一方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例である。図５の３は座標入力領域のディスプレイ面の断面を示しており、図２で示したy軸の負から正に向かう方向に見たものである。また、図５のAおよびBは、説明のため視点を図に示したように変えて表示したものである。受発光手段のうち発光手段について説明する。光源８３としてレーザーダイオード，ピンポイントＬＥＤなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。
【００３４】
光源８３からディスプレイ面３に垂直に発した光はシリンドリカルレンズ８４によってｘ方向にのみコリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー８７で折り返された後、ディスプレイ面と垂直な方向には平行光として配光するためである。シリンドリカルレンズ８４を出た後、該シリンドリカルレンズ８４とは曲率の分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ８５，８６で同図ｙ方向に対して集光される。図５のA部分はこの様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と高速の集光状態を視点をz軸に対して回転しx方向から見たものである。
【００３５】
このシリンドリカルレンズ群の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ８６の後方に形成される。ここにｙ方向に狭くx方向に細長いスリット８２を挿入する。すなわち、スリット位置に線状の二次光源８１を形成する。二次光源８１から発した光はハーフミラー８７で折り返され、ディスプレイ面３の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面３と平行方向には二次光源８１を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ面３に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材４で反射されて、同様の経路でハーフミラー８７方向（矢印C）に戻る。ハーフミラーを透過した光は、ディスプレイ面３に平行に進みシリンドリカルレンズ５１を通り受光素子５０に入射する。
【００３６】
このとき二次光源８１とシリンドリカルレンズ５１はハーフミラー８７に対して共役な位置関係にある（図５のＤ）。従って、二次光源８１は図３の光源８１に対応し、シリンドリカルレンズ５１は図３のレンズ５１に対応する。また、図５のB部分は受光側のシリンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてz軸方向から見たものであり、図３のレンズ５１，受光素子５０に対応する。
このような光学式の座標入力／検出装置において、各請求項に対応する実施例を以下に示す。
【００３７】
（請求項１に対応する実施例）図６は、前述の光学式の座標入力／検出装置の反射手段および遮光手段のおおよその設置位置を示す略図である。座標入力面３（ディスプレイ面＝座標入力領域）が例えばホワイトボードのように床に対して垂直に立っている場合、図６（Ａ）はこれを上から見た図、図６（Ｂ）は正面から見た図、図６（Ｃ）は側面から見た図に対応する。以下の説明では座標入力面３が上記のように設置されているものとして上，正面，側面という呼び方を向きの説明に用いる。図６で、１は図１で説明した受発光手段であり、その内部は図２で説明した構成になっている。３は四角枠状の座標入力領域で、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどである。ディスプレイ面３の周辺３Ａ，３Ｂ，３Ｃには再帰性反射部材４Ａ，４Ｂ，４Ｃが座標入力面３とほぼ直角に、その反射面を座標入力領域３の中央に向けて設置されている。５は再帰性反射部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）に外濫光が入り込むことを防止するための遮光板である。座標入力面３と遮光板５の間隔は数ミリから１０〜２０ミリ程度である。
【００３８】
図７は、図６のＰ部分に開口６を設けた実施例である。この例では辺３Ａと辺３Ｃの接合部分に開口６を設け、辺３Ａを長さＬだけ延長した構成となっている。一般に、下側の辺３Ａ上の再帰性反射部材４Ａの上にはゴミや、ペン，クリップなどの文房具などが異物として侵入しやすい。この実施例のようにＰ部分に開口部６を設けることで、指などでこれらの異物を開口から掃き出すことが容易である。従って、開口６の大きさは指などが通過できる大きさが望ましい。また、開口部分では下側の辺３Ａが長さＬだけ側面に突き出ている。これは左側上方に設置された受発光手段１からのプローブ光がすべて再帰性反射部材上に到達する必要があるからである。Ｌの延長部分が無い場合は、受発光手段１から発したプローブ光のうち点線矢印で表した光線は開口から突き抜けて、再帰光が返らないが、この突き出しがあることにより受発光手段１から座標入力面３を見込んだ領域すべてで、その延長上には再帰性反射部材が存在するので、再帰光を受発光素子１に返すことができる。
【００３９】
また、図８に示したようにＰ部分で再帰性反射部材の一部Ｗが取り外し可能とする構成が可能であり、Ｗを取り外したあとの開口部分から異物を容易に掃き出すことができる。
【００４０】
図６にＰで示した部分の詳細図を図９に示す。図９で４Ｃ’，５Ｃ’は４Ｃ，５Ｃから分割分離された再帰性反射部材および遮光板である。分離分割された再帰性反射部材４Ｃ’と遮光板５Ｃ’はヒンジ７で分離する前の再帰性反射部材４Ｃおよび遮光板５Ｃと接合されている。４Ｃ’，５Ｃ’はヒンジ７によって矢印Ａの方向に跳ね上げることができる。これにより再帰性反射部材４Ａの上にたまったゴミや、異物として再帰性反射部材４Ａの上に入り込んだペン，クリップなどのオフィスで頻繁に利用されると予想される器具を指などで簡単に矢印Ｂの方向に排出することができる。図９に示すように、座標入力面の側面に設置された再帰性反射部材の一部を跳ね上げるように設置することは、異物等の排出が容易であり特に有効である。
【００４１】
第２の実施例を図１０に示す。図１０は図６（Ｃ）のＱ部分を詳細に示したもので、図６の座標入力面３の下側の辺３Ａの部分を示している。図１０に示すように座標入力面３の下側の辺３Ａに設置されている遮光板５Ａと再帰性反射部材４Ａが一体となり、座標入力面側面の再帰性反射部材および遮光板から分離されて、ヒンジ７で座標入力面３もしくはこれを支える筐体に接合されている。このヒンジ７によって座標入力面下側の反射部材４Ａおよび遮光板３Ａ，５Ａは一体となってＣ方向に折れ曲がる。これにより４Ａの面４Ａ’が装置の前面にむき出しになるため、ユーザは容易に、ゴミや異物を除去することができる。図１０に示すように、座標入力面の下側に設置された再帰性反射部材を前面に折れ曲がるように設置することは、異物等の排出が容易であり特に有効である。
【００４２】
（請求項２に対応する実施例）図１１に請求項２に対する実施例を示す。図１１（Ａ）は正面図、図１１（Ｂ）は側面図である。遮光板５Ａの一部分、すなわち本実施例では下側の辺と側面の辺との接合部近傍の、下側の辺の一部を分離分割して５Ａ’とする。分割された遮光板５Ａ’はヒンジ７によって座標入力面３もしくはこれを支える筐体の下側に接合されている。このヒンジ７により遮光板５Ａ’は座標入力面に対して前面に倒すことができる。従って、再帰反射部材４Ａ上に付着したゴミや挿入された異物等を簡単に掃き出すことができる。図１１では下側の遮光板の一部を分離分割したが、同様に下側の辺と側面の辺との接合部近傍で側面の遮光板を分離分割してもよい。
【００４３】
（請求項３に対応する実施例）図１２に請求項３に対応する実施例を示す。図１２は図９で示した実施例に、請求項３に対応する実施例を施した説明図である。図９で示した実施例では再帰性反射部材４Ａ，５Ｃから４Ｃ’，５Ｃ’が分離され稼働とすることを特徴とした。このとき、再帰性反射部材の接合部分、例えば、図９のＲで示した部分では再帰性反射部材４Ａと４Ｃの間にすき間があくと、図６（Ｂ）の左側の受発光手段１から発し、前記すき間の位置で反射し再び受発光手段１に帰る光が、前記すき間のために反射されず、指等で座標入力面上の点を指示していないにも関わらず、指示しているかのような信号を発生させる（図３で説明したＤｎ）。
【００４４】
本発明の実施例では図１２に示すように、再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ′の一部を再帰性反射部材４Ｃ′の側面４Ｃ″で覆うように配置する（Ｓ部分）。このようにすることで、４Ｃ″と４Ａ′との接触面に透き間があいても、例えば、図１２では同図の左上方に設置されている受発光手段からＳ部分を見込んだ場合、必ず４Ｃ′もしくは４Ａの反射面が見えることになる。従って、このような可動機構を設け、すき間ができても指示物体が座標入力面に挿入されプローブ光が遮断されない限り、受発光手段には再帰光が帰り、安定した座標検出を行うことができる。
【００４５】
また、図１２に示した可動部分を持たない単純な構成の場合でも、再帰反射部材を設置する位置関係を図１３に示すようにすると、接合のすき間が生じても安定した再帰光を得ることができることは言うまでもない。すなわち、図１３は座標入力面を正面から見た図であるが、このときＴ部分で下側の再帰性反射部材４Ａの側面で、側面の再帰性反射部材４Ｃの反射面４Ｃ″′の一部を覆うように設置することでＴ部分にすき間ができても、前記説明と同様の理由により、安定した再帰光が得られる。
【００４６】
（請求項４に対応する実施例）請求項４に対する実施例を図１４に示す。図１４は図１０で示した実施例に、請求項４に対応する実施例を施した説明図である。図１４に示すように座標入力面３の下側の辺３Ａに設置されている遮光板５Ａと再帰性反射部材４Ａが一体となり、座標入力面側面の再帰性反射部材および遮光板から分離されて、ヒンジ７で座標入力面３もしくはこれを支える筐体に接合されている。このヒンジ７によって座標入力面下側の反射部材および遮光板４Ａ，５Ａは一体となって矢印Ｅにて示す方向に折れ曲がる。座標入力面下側の反射部材および遮光板が同図実線の位置にあるときは、再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ’は座標入力面３もしくはこれを支える筐体の一部に覆われるように（図１４のＤ部分）設置されている。
【００４７】
この例では、図に示すように再帰性反射部材４Ａの寸法を遮光板５Ａと座標入力面３との間隔より大きくすることにより実施した。このような構成にすることで、Ｄ部分で反射面４Ａ′と座標入力面３との間にすき間ができても、この図の例では図上方に設置される受発光手段から４Ａ′を見込んだ場合、すき間は見えず安定した再帰光を受発光手段に返すことができ、安定した座標検出を行うことができる。
【００４８】
また、図１４に示したような可動部分を持たない単純な構成の場合でも、再帰反射部材を設置する位置関係を図１５に示すようにすると、接合のすき間が生じても安定した再帰光を得ることができることは言うまでもない。すなわち、図１５は座標入力面を側面から見た図であるが、このときD部分で下側の再帰性反射部材４Ａの反射面４Ａ′を、座標入力面３あるいはそれを支える筐体の一部で覆うように設置することで、その接合部分ですき間ができても、Ｄ部分では前記説明と同様の理由により、安定した再帰光が得られる。図１６はこのような配置をしなかった場合であり、図１６にDに示すような位置にすき間ができやすく、Ｄ部分はプローブ光が到達しているにもかかわらず再帰光を返さない領域となってしまい、安定な座標検知ができなくなる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する下辺と、該下辺の端部から上方に延びた側辺とに反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に配置された前記受光手段と、を配置した座標入力／検出装置であって、前記下辺と、前記側辺の下端との間に開口を有し、前記下辺の端部は、前記発光手段からの前記開口を通る光を反射し得る長さを有するので、反射面に付着したゴミや反射面上に落ち込んだ異物の排出を開口部分から容易に行うことができる。
【００５３】
請求項２に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域とおおむね垂直に設置された前記反射手段と、前記反射手段近傍に前記２次元被座標入力領域とおおむね平行に設置された少なくとも一部分が分離された複数の遮光手段と、分離された遮光手段を接合する接合手段であって接合される部分が可動である接合手段とを有するので、反射面に付着したゴミや反射面上に落ち込んだ異物の排出を可動部分から容易に行うことができる。
【００５４】
請求項３に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、複数に分割された反射手段うちの少なくとも一つの反射手段の、少なくとも一部の反射面が、他の反射手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたので、分割された反射面の接合部分に生じるすき間や、分割しかつ可動な反射面の接合部分に生じるすき間の、再帰光への影響をなくし、安定した座標入力が可能となる。
【００５５】
請求項４に対応する効果：複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置であって、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置において、反射手段うちの少なくとも一部の反射面が、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域を構成する手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたので、反射面と座標入力面との接合部分に生じるすき間の、再帰光への影響をなくし、安定した座標入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を説明するための概略構成図である。
【図２】受発光手段の内部の構造の概略を説明するための図である。
【図３】受発光手段の動作を詳しく説明するための図である。
【図４】受発光手段と座標入力領域との幾何学的な相対位置関係を説明するための図である。
【図５】受発光手段を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例を説明するための図である。
【図６】座標入力／検出装置の反射手段および遮光手段の設置位置を示す概略図である。
【図７】図６のＰ部分に開口を設けた実施例を示す図である。
【図８】図６のＰ部分で再帰性反射部材の一部を取り外し可能にした実施例を示す図である。
【図９】図６にＰで示した部分の詳細を示す図である。
【図１０】図６のＱ部分を詳細に示した図である。
【図１１】請求項２の発明に対する実施例を示す図である。
【図１２】請求項３の発明に対応する実施例を示す図である。
【図１３】再帰性反射部材を設置する位置関係を示した図である。
【図１４】図１０で示した実施例に、請求項４に対応する実施例を施した図である。
【図１５】図１４に示した可動部分を持たない単純な構成の例を示す図である。
【図１６】図１４，図１５の配置をしなかった場合の例を示す図である。
【図１７】図１６のＤ部分左側に示した部分における再帰性反射部材の反射面を遮光板の一部に重なるように設置した例を示す図である。
【符号の説明】
１…受発光手段、
２…指示手段の位置、
３…座標入力領域（ディスプレイ面，座標入力面）、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…座標入力領域３の周辺部、
４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…再帰性反射部材、
５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）…遮光板、
６…開口、
７…ヒンジ、
５０…受光素子、
５１…集光レンズ、
８１…点光源、
８２…スリット、
８３…光源、
８４，８５，８６…シリンドリカルレンズ、
８７…ハーフミラー。
Claims (4)
- 複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する下辺と、該下辺の端部から上方に延びた側辺とに反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に配置された前記受光手段と、を配置した座標入力／検出装置であって、前記下辺と、前記側辺の下端との間に開口を有し、前記下辺の端部は、前記発光手段からの前記開口を通る光を反射し得る長さを有することを特徴とする座標入力／検出装置。
- 複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域とおおむね垂直に設置された前記反射手段と、前記反射手段近傍に前記２次元被座標入力領域とおおむね平行に設置された少なくとも一部分が分離された複数の遮光手段と、分離された遮光手段を接合する接合手段であって接合される部分が可動である接合手段とを有することを特徴とする座標入力／検出装置。
- 複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、複数に分割された反射手段のうち少なくとも一つの反射手段が分離でき、複数に分割された反射手段うちの少なくとも一つの反射手段の、少なくとも一部の反射面が、他の反射手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする座標入力／検出装置。
- 複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置において、前記発光手段から出射した光を前記発光手段の方向とほぼ同一方向に向けて反射する反射手段を有するとともに、該反射手段によって反射した光を受光できる位置に前記受光手段を配置した座標入力／検出装置であって、座標入力面の下辺の前記遮光手段と前記反射手段が一体となり座標入力面から分離でき、反射手段のうち少なくとも一部の反射面が、平面もしくはほぼ平面の２次元被座標入力領域を構成する手段の少なくとも一部に覆われるように設置されたことを特徴とする座標入力／検出装置。
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