JP4118665B2

JP4118665B2 - Coordinate detection device

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Publication number: JP4118665B2
Application number: JP2002355871A
Authority: JP
Inventors: 健平林; 賢一竹川
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP2004192066A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を算出する座標検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ディスプレイ画面と座標入力装置とを一体化し、ディスプレイ画面上をタッチしながらディスプレイ画面に表示される画像を制御することができるタッチパネル付きディスプレイ装置が普及しつつある。また、学校の授業や企業のプレゼンテーション等での利用を想定した、比較的大型のタッチパネル付きディスプレイ装置も知られている。
【０００３】
座標入力装置は、光学式のものが知られている。光学式の座標入力装置では、座標入力面に入力された位置の方向を２方向から検知することにより、その位置の座標を算出する。図１２は、従来の光学式の座標検知装置の一例を示している。座標入力装置３００は、座標入力面３０１の両端に配置された光学ユニット３０３ａ，３０３ｂと、座標を入力する際に使用する座標入力面３０１と、座標入力面３０１の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃとを有している。
【０００４】
光学ユニット３０３ａ，３０３ｂは、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、座標入力面３０１にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置３００は、２つの光学ユニット３０３ａ，３０３ｂでそれぞれ検知された光の遮蔽方向（θＬ，θＲ）と当該光学ユニット３０３ａ，３０３ｂ間の距離に基づいて、座標入力面３０１に入力された座標の位置を算出することができる。
【０００５】
近年では、光学ユニットに加えて、さらにミラーを配置し、ミラーを回転させ、回転角度から２点を検知する技術も知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５５７７０号公報（第４−７頁，第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光学ユニットは、光源、受光手段、光を拡散させるためのレンズ、および反射光を受光手段に受光させるためのレンズなどを有する大きなユニットである。従って、これらの光学ユニットにより、装置全体の小型化が制限されている。
【０００８】
また、光学ユニットは、座標入力面の一辺の両端に配置されているため、座標を入力する際に利用者の邪魔となり、装置の利便性が悪い。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、低コストで、より小型化することができ、かつ利便性に優れた座標検知装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を算出する座標検知装置であって、前記座標入力面に近接する位置に配置され、前記座標入力面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面に近接する位置であって、かつ前記発光手段と隔たった位置に配置され、前記発光手段からの入射光の光軸を、前記座標入力面の方向に変換する光学素子と、前記発光手段から射出された光を反射する反射手段と、前記反射手段によって反射された第１の反射光、および前記反射手段によって反射され、さらに前記光学素子によって変換された第２の反射光を受光する受光手段と、前記受光手段が受光した前記第１の反射光および前記第２の反射光の反射光方向に基づいて、前記タッチ点のタッチ点座標を算出する算出制御手段とを備え、前記光学素子は、凸状の湾曲面を有するミラーであること、を特徴とする。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、光学ユニットを１つのみ設け、もうひとつの光学ユニットを設けるかわりに、光学素子を設けた。このように、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置を小型化することができる。また、このように小型化することにより、タッチ点座標算出の精度を低下させることなく、装置の利便性を向上させることができる。また、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置は、低コストで製造、提供することができる。また、光学素子は、凸面状のミラーであるので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００１８】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記ミラーは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する曲率に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項２の発明によれば、光学素子は、発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる幅を有する発散光に変換できるような曲率の、凸状の湾曲面を有するミラーである。従って、光学素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる角度を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２０】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、前記レンズから射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の発明によれば、光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００２２】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記光学素子は、正の屈折力を有するレンズと、前記レンズから射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４の発明によれば、光学素子は、正の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、レンズにより一度集光させた後、より大きい角度で発散させることができる。この結果、発光手段からの入射光をより大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００２４】
なお、発光手段と正の屈折力を有するレンズとは、発光手段からの光線のうち、光軸と最も大きい角度（以下「入射角」と称す）をなす光線の光軸が、レンズにより、入射角よりも大きい角度（以下「射出角」と称す）で射出されるように配置されていることが望ましい。これにより、レンズを透過後、結像位置に集まった光線は、その後射出角で発散する発散光となる。この結果、正の屈折力を有するレンズを用いて、入射光を所望の角度を有する発散光へ変換することができる。
【００２５】
また、請求項５にかかる発明は、請求項３または４に記載の座標検知装置であって、前記レンズは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換可能な屈折力を有することを特徴とする。
【００２６】
この請求項５の発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２７】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記発光素子は、前記入射光を前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する回折素子と、前記回折素子から射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項６の発明によれば、入射光を座標入力面の全面に扇状に広がる発散光に変換する回折素子と、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２９】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記光学素子は、前記発光手段から射出した光の一部を、前記座標入力面の全面に扇状に広がる光に偏向する位置に配置されたことを特徴とする。
【００３０】
この請求項７の発明によれば、発光素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる座標検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
図１は、この発明の実施の形態にかかる座標検知装置を含むタッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。以下、図１を参照しつつタッチパネル付きディスプレイ装置１００の特徴的な構成および機能について説明する。タッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１と、座標入力面１０１の下辺の一端に近接して配置された光学ユニット１０２と、座標入力面１０１の下辺のうち光学ユニット１０２が配置された一端と他の一端に近接して配置されたミラー１０７と、座標入力面１０１の外縁に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、メイン制御部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。ここで、ミラー１０７は、本発明の光学素子を構成する。
【００３３】
座標入力面１０１は、矩形の面であって、ユーザがペンなどの指示棒や指によりタッチすることにより、タッチ点Ａを入力するときに利用される。
【００３４】
光学ユニット１０２は、配置された位置を基準とするタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する。ここで、タッチ点方向とは、本発明における反射光方向に相当する方向である。光学ユニット１０２は、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、扇形に広がる光を射出し、受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。受光部は、例えばラインセンサを有しており、これにより指や指示棒などによって遮蔽された方向であるタッチ点方向を検知する。
【００３５】
ミラー１０７は、凸状に形成された、曲率ｒの湾曲面１０７ａを有している。ミラー１０７は、発光部から射出された光の一部を入射光として受光する。そして、入射光の光軸を、座標入力面１０１の方向に変換する。これにより、入射光を座標入力面１０１の全面に広がる光に変換する。ミラー１０７はまた、反射部１０３からの反射光を受光部に導く。
【００３６】
このように、発光部から射出された光のうち直接座標入力面１０１に到達しない光の一部は、ミラー１０７に入射する。そして、ミラー１０７によって座標入力面１０１の方向に偏向され、さらに反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃによって反射された後、再びミラー１０７によって偏向され、受光部に入射する。
【００３７】
メイン制御部１０５は、装置全体を制御する。メイン制御部１０５は、例えば、光学ユニット１０２が検知した光の情報、すなわちタッチ点方向を示す情報をアナログデータとして取得する。そして、タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標であるタッチ点座標を算出する。ここで、アナログデータは、扇状に照射された光のうち、受光部の光を受光しなかった位置で本来受光されるはずの光の光軸の方向を示す情報である。メイン制御部１０５はまた、光学ユニット１０２の駆動を制御する。ここで、メイン制御部１０５は、本発明の算出制御手段を構成する。インターフェース部１０６は、メイン制御部１０５からタッチ点座標を受け取り外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０に送る。インターフェース部１０６はまた、外部接続のパーソナルコンピュータ１１０のドライバから動作の指示を受けたりするコマンドのやり取りを行う。
【００３８】
図２（Ａ）は、ミラー１０７、ミラー１０７に入射する入射光、およびその反射光を示している。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のミラー１０７において光が偏向される様子を模式的に示している。図２（Ｂ）に示すように、例えば、入射光６００は、反射光６０２に偏向され、入射光６１０は、反射光６１２に偏向される。また、入射光６２０は、反射光６２２に偏向される。このように、ミラー１０７は、曲率ｒの湾曲面１０７ａを有している。従って、ミラー１０７は、入射される光の角度θ１に比べて、より大きい角度θ２の光を射出する。
【００３９】
このように、ミラー１０７は、発光部から射出された光の一部を、座標入力面１０１に扇状に広がる光に偏向することができる。また、逆に、ミラー１０７は、反射部１０３からの光を受光部に導くことができる。
【００４０】
なお、光の角度θ１とは、ミラー１０７の一端１０７ｂに入射する光の光軸と、ミラー１０７の他端１０７ｃに入射する光の光軸とがなす角度である。また、光の角度θ２とは、ミラー１０７の一端１０７ｂにより反射された反射光の光軸と、ミラー１０７の他端１０７ｃにより反射された反射光の光軸とがなす角度である。
【００４１】
次に、図３および図４を参照しつつ、光学ユニット１０２の詳細な構成および機能について説明する。図３は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。図３（Ａ）は、光学ユニット１０２を、座標入力面１０１に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向き、すなわちｘ軸方向から見た状態を示している。また、図３（Ｂ）は、光学ユニット１０２を照射光の進行方向、すなわちｙ軸方向から見た状態を示している。図４は、受光部１２５がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。
【００４２】
光学ユニット１０２は、発光部１２１と、反射部１０３ａ〜ｄからの反射光を受光する受光部１２５と、光の方向を制御するハーフミラー１２４とを有している。さらに、発光部１２１は、光源１２２から射出された光を扇状に拡散するレンズ１２３ａ〜ｃとを含んでいる。また、受光部１２５は、ハーフミラー１２４を通過した光を集光する集光レンズ１２６と、フォトセンサなどの受光素子が複数個連なったラインセンサ１２７とを含んでいる。
【００４３】
座標入力面１０１上のある位置Ｕに指が接触すると照射光が遮断され、その方向に対応するラインセンサ１２７上の対応する点に反射光が到達しなくなる。すなわち、図４に示すように座標入力面１０１上の位置Ｕに光を遮る指が接触すると、位置Ｕを通過する光が遮られ、ラインセンサ１２７上では位置Ｄにおいて受光強度の小さい領域、すなわち暗点が生じる。この暗点の位置Ｄは、遮蔽方向と一対一に対応する。したがって、ラインセンサ１２７が検知した暗点に基づいて遮蔽方向を検知することができる。
【００４４】
このように、反射部１０３およびミラー１０７から射出された反射光は、ラインセンサ１２７の異なる位置に配置された受光素子に到達するので、反射光を検知した受光素子が配置された位置に基づいて、遮蔽方向を検出することができる。
【００４５】
なお、ラインセンサ１２７における受光強度が均一になるように、シリンドリカルレンズ１２３ｃの後段もしくはラインセンサ１２７の前段に濃淡のついたフィルタを設けてもよい。これにより、ラインセンサ１２７の各素子に対して方向に依存した閾値を設定する必要が無くなり、制御が容易となる。
【００４６】
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）・・・（１）
【００４７】
なお、厳密には、受光レンズ１２６による光の屈折により、式（１）の関係は成立しない。しかし、検出角度θｄとＤ／ｆとの関係は一意に決まるので、ここでは、簡単のため式（１）が成立するものとして取り扱う。なお、光軸とは受光レンズ１２６の光軸を示す。
【００４８】
以上のようにして算出された角度、すなわちタッチ点方向θｄに基づいて、タッチ点Ｕのタッチ点座標を算出することができる。
【００４９】
図５は、タッチ点とタッチ点方向との関係を示す図である。本図を用いて、第１光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点Ｔの座標を算出する場合について説明する。まず、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいて、光学ユニット１０２とタッチ点Ｔとを通る直線５００と、座標入力面１０１の下辺とのなす角の角度をθＬ、ミラー１０７とタッチ点Ｔとを通る直線５１０と、座標入力面１０１の下辺とのなす角の角度をθＲを算出する。ここで、角度θＬ、θＲは、タッチ点Ｔのタッチ点方向を示している。なお、角度θＲは、図４を参照しつつ説明した、タッチ点方向θｄに基づいて算出する。具体的には、角度θＲとタッチ点方向θｄとは、１対１に対応するので、予め、対応テーブルを作成しておき、この対応テーブルを参照して、タッチ点方向θｄを角度θＲに変換してもよい。
そして、角度θＬ，θＲを以下の式に代入することによってタッチ点Ｔの座標(ｘ，ｙ)を算出する。
ｘ＝Ｗ×ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …（２）
ｙ＝（Ｗ×ｔａｎθＲ×ｔａｎθＬ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）…（３）
なお、ここで、Ｗは、光学ユニット１０２の発光部の中心位置と、ミラー１０７の取り付け基準位置５０４との間の距離である。
【００５０】
次に、図６および図７を参照しつつ、反射部１０３により反射された後、直接受光レンズ１２６に入射する反射光、および反射部１０３により反射された後、ミラー１０７に入射し、ミラー１０７によって反射された後に、受光レンズ１２６に入射する反射光について説明する。ここで、反射部１０３により反射された後、直接受光レンズ１２６に入射する反射光は、本発明の第１の反射光に相当する。また、反射部１０３により反射された後、ミラー１０７に入射し、ミラー１０７によって反射された後に、受光レンズ１２６に入射する反射光は、本発明の第２の反射光に相当する。
【００５１】
図６は、ミラー１０７の位置を示す図である。図７は、反射部１０３から射出する光と、ミラー１０７から射出する光を模式的に示す図である。
【００５２】
図６に示すように、ミラー１０７は、反射部１０３ｃから隔たった位置に配置されている。従って、受光レンズ１２６は、ミラー１０７と反射部１０３との間の隙間に対応する角度θ４の範囲からは光を受光することはない。一方、受光レンズ１２６は、ミラー１０７に対応する角度θ３の範囲から、すなわちミラー１０７から反射光を受光し、また、反射部１０３に対応する角度θ５の範囲から、すなわち反射部１０３から反射光を受光する。
【００５３】
従って、図７に示すように、反射部１０３とミラー１０７の間に設けられた隙間１６０に対応する位置の素子１６２には、ミラー１０７および反射部１０３のいずれからも光が入射することはないため、素子１６２は、常に暗点となっている。そこで、この暗点を境界として、ミラー１０７からの反射光と反射部１０３からの反射光とを判別することができる。
【００５４】
このため、ミラー１０７からの反射光と、反射部１０３からの反射光とを正確に認識することができる。また、このように、ある程度の大きさの隙間１６０を有しているので、反射光がラインセンサ１２７に到達したときに放射状に広がり、反射光が幅を有している場合であっても、反射部１０３からの反射光をミラー１０７からの反射光と誤認するのを避けることができる。
【００５５】
本実施の形態においては、タッチ点方向と、タッチ点座標との対応を示す対応テーブルを予め保持している。従って、タッチ点方向を検知した場合には、対応テーブルにおける対応に基づいて、暗点Ｄの位置から座標（ｘ，ｙ）を決定する。
【００５６】
次に、図８を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細なハードウェア構成について説明する。
【００５７】
図８に示すＭＢＵ３００は、装置全体を制御するものであり、図１において示したメイン制御部１０５およびインターフェース部１０６を実現するハードウェアである。
【００５８】
光学ユニット１０２は、ＬＤＵ２００とＳＢＵ２１０とを有している。ＬＤＵ２００は、ＬＤ１２２を搭載する基板である。ＳＢＵ２１０は、ＣＣＤ２１２を搭載する基板である。ＣＣＤ２１２は、画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【００５９】
ＭＢＵ３００は、ＣＰＵ３０２と、装置全体を制御するプログラムを格納しているＲＯＭ３０４と、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ３０６と、外部ＰＣ１１０とのインターフェースを制御するインターフェース制御部３０８と、ＳＢＵ２１０からアナログ信号を受け取り、デジタル信号に変換し、または画像処理を行う画像処理ＬＳＩ３１０と、ＳＢＵ２１０からのラインごとのデータを格納しておくデータ格納メモリ３１２と、シェーディング補正を行う基準となるデータを格納しているシェーディングメモリ３１４とを有している。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、ワークエリアとして使用しているＲＯＭ３０８と、データ格納メモリ３１２とをそれぞれ別個に設けたが、他の例としては、１つのメモリ内で、エリアを分割して使用してもよい。
【００６１】
ここで、タッチパネル付きディスプレイ装置１００における基本的なデータの流れを説明する。まず、ＲＯＭ３０４からの命令に従って、ＣＰＵ３０２は、ＬＤ点灯信号をＬＤＵ２００に送る。ＬＤＵ２００は、ＬＤＵ点灯信号を受け取ると、ＬＤ１２２を点灯する。これに対して、ＳＢＵ２１０のＣＣＤ２１２は、反射光を受光する。そして、ＳＢＵ２１０は、受光した光のデータをＭＢＵ３００の画像処理ＬＳＩ３１０に送出する。
【００６２】
画像処理ＬＳＩ３１０は、受け取った光のデータをデジタル変換し、シェーディングメモリ３１４に格納されている基準データに基づいて、シェーディング補正する。そして、補正後のデータをデータ格納メモリ３１２に格納する。データ格納メモリ３１２に格納されたデータは、ＣＰＵ３０２にて読み出され、タッチ点の位置の検出を行い、座標位置を算出し、算出した座標位置をインターフェース制御部３０８を通じて外部ＰＣ１１０に送出する。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。
【００６４】
そうした第１の変更例を図９に示す。本実施の形態においては、座標入力面１０１の下辺の一端に光学ユニットを配置し、他方には、光学ユニットにかえて、湾曲型のミラー１０７を配置した。これに対し、第１変更例としては、ミラー１０７にかえて、凹レンズ６１０と平面状のミラー６１２を備えている。
【００６５】
この場合、光学ユニット１０２からの射出された、入射角の角度θ１の光は、凹レンズ６１０とミラー６１２を通過することにより角度θ１よりも大きい角度θ２の光に偏向される。すなわち、凹レンズ６１０と平面状のミラー６１２は、本実施の形態におけるミラー１０７と同様に、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する。
【００６６】
またこの場合、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に広がる発散光に変換可能な負の屈折力を有するように、凹レンズ６１０の曲率および位置のうち少なくとも一方を制御する。
【００６７】
さらに他の例としては、凹レンズ６１０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また他の例としては、凹レンズ６１０は、ミラー６１２によって反射された光が通過する位置、すなわちミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００６８】
図１０は、第２の変更例を示す。第２の変更例においては、ミラー１０７にかえて、凸レンズ６２０と平面状のミラー６１２を備えている。この場合、光学ユニット１０２から射出された、入射角θ１の光は、凸レンズ６２０によって、一度集光され、さらに入射光をより大きい角度θ２を有する発散光に変換される。なお、光学ユニット１０２と、凸レンズ６２０とは、凸レンズ６２０から射出される光の角度θ２が凸レンズ６２０に入射する入射光の角度θ１よりも大きくなるように配置されていることが望ましい。これにより、凸レンズ６２０を透過後、結像位置に集まった光線は、その後、角度θ２よりも大きい角度で発散する発散光となる。
【００６９】
さらに他の例としては、凸レンズ６２０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また他の例としては、凸レンズ６２０は、ミラー６１２によって反射された光が通過する位置、すなわちミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００７０】
図１１は、第３の変更例を示す。第３の変更例においては、ミラー１０７にかえて、回折素子６３０および平面状のミラー６１２を備えている。本例においては、光学ユニット１０２から射出された幅θ１の光は、回折素子６３０とミラー６１２を通過することにより幅θ１よりも広い幅θ２の光に偏向される。すなわち、回折素子６３０と平面状のミラー６１２は、本実施の形態におけるミラー１０７と同様に、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。
【００７１】
さらに他の例としては、回折素子６３０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また、他の例としては、回折素子６３０は、ミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００７２】
またこの場合、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に広がる発散光に変換可能な負の屈折力を有するような回折素子６３０を配置する。
【００７３】
このように、光学ユニット１０２から射出された光を座標入力面１０１の全面を照射するような光に変換することができればよく、上記変更例の他、複数のレンズを組み合わせることにより光学素子を実現してもよく、その自由度は高い。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置を小型化することができる。また、このように小型化することにより、タッチ点座標算出の精度を低下させることなく、装置の利便性を向上させることができる。また、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置は、低コストで製造、提供することができるという効果を奏する。また、光学素子は、凸面状のミラーであるので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００７８】
また、請求項２にかかる発明によれば、光学素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる角度を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【００７９】
また、請求項３にかかる発明によれば、光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項４にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、レンズにより一度集光させた後、より大きい角度で発散させることができる。この結果、発光手段からの入射光をより大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、請求項５にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【００８２】
また、請求項６にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【００８３】
また、請求項７にかかる発明によれば、発光素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】タッチパネル付きディスプレイ装置を示す図である。
【図２】ミラー、ミラーに入射する入射光、およびミラーからの反射光を示す図である。
【図３】光学ユニットの構成を示す図である。
【図４】受光部がタッチ点方向を検知する原理を説明するための図である。
【図５】タッチ点とタッチ点座標との関係を示す図である。
【図６】タッチパネル付きディスプレイ装置におけるミラーの設置位置を示す図である。
【図７】反射部から射出する光と、ミラーから射出する光を模式的に示す図である。
【図８】タッチパネル付きディスプレイ装置の詳細なハードウェア構成を示す図である。
【図９】タッチパネル付きディスプレイ装置の第１の変更例を示す図である。
【図１０】タッチパネル付きディスプレイ装置の第２の変更例を示す図である。
【図１１】タッチパネル付きディスプレイ装置の第３の変更例を示す図である。
【図１２】従来の光学式の座標入力装置を示した図である。
【符号の説明】
１００タッチパネル付きディスプレイ装置
１０１座標入力面
１０２光学ユニット
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ反射部
１０５メイン制御部
１０６インターフェース部
１０７ミラー
１０７ａ湾曲面
１１０パーソナルコンピュータ
１２２光源
１２３ａレンズ
１２３ｃシリンドリカルレンズ
１２４ハーフミラー
１２５受光部
１２６受光レンズ
１２７ラインセンサ
３０８インターフェース制御部
３１０画像処理ＬＳＩ
３１２データ格納メモリ
３１４シェーディングメモリ
６１２ミラー
６１０，６２０凸レンズ
６３０回折素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate detection device that calculates the coordinates of a touch point input to a coordinate input surface.
[0002]
[Prior art]
Currently, a display device with a touch panel that integrates a display screen and a coordinate input device and can control an image displayed on the display screen while touching the display screen is becoming widespread. In addition, a relatively large display device with a touch panel, which is assumed to be used in school lessons or company presentations, is also known.
[0003]
An optical type coordinate input device is known. The optical coordinate input device calculates the coordinates of the position by detecting the direction of the position input to the coordinate input surface from two directions. FIG. 12 shows an example of a conventional optical coordinate detection device. The coordinate input device 300 surrounds three directions of the optical units 303a and 303b disposed at both ends of the coordinate input surface 301, the coordinate input surface 301 used when inputting coordinates, and the coordinate input surface 301, and enters the light. And reflective portions 302a, 302b, 302c that recursively reflect in the direction in which the light enters.
[0004]
The optical units 303a and 303b have a light emitting part and a light receiving part (not shown). The light emitting unit emits light that spreads in a fan shape substantially parallel to the coordinate input surface 301, and the light receiving unit receives the light that has been recursively reflected by the reflecting units 302a, 302b, and 302c. The coordinate input device 300 has coordinates input to the coordinate input surface 301 based on the light shielding directions (θL, θR) detected by the two optical units 303a and 303b and the distance between the optical units 303a and 303b. Can be calculated.
[0005]
In recent years, in addition to the optical unit, a technique is also known in which a mirror is further arranged, the mirror is rotated, and two points are detected from the rotation angle (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-55770 A (page 4-7, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The optical unit is a large unit having a light source, a light receiving unit, a lens for diffusing light, a lens for causing the light receiving unit to receive reflected light, and the like. Therefore, downsizing of the entire apparatus is limited by these optical units.
[0008]
In addition, since the optical units are arranged at both ends of one side of the coordinate input surface, the user becomes inconvenienced when inputting the coordinates, and the convenience of the apparatus is poor.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a coordinate detection apparatus that can be further reduced in size and is excellent in convenience.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a coordinate detection device that calculates the coordinates of a touch point input to a coordinate input surface, and is arranged at a position close to the coordinate input surface, wherein the coordinates A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along the input surface; and an optical axis of incident light from the light emitting means disposed at a position close to the coordinate input surface and separated from the light emitting means. Is reflected in the direction of the coordinate input surface, reflecting means for reflecting the light emitted from the light emitting means, first reflected light reflected by the reflecting means, and reflected by the reflecting means. And a light receiving means for receiving the second reflected light converted by the optical element, and the touch based on the first reflected light and the reflected light direction of the second reflected light received by the light receiving means. point And a calculation control means for calculating the touch point coordinatesThe optical element is a mirror having a convex curved surface;It is characterized by.
[0011]
  According to the first aspect of the present invention, instead of providing only one optical unit and providing another optical unit, an optical element is provided. Thus, since only one optical unit is provided, the coordinate detection apparatus can be reduced in size. Further, by reducing the size in this way, it is possible to improve the convenience of the device without reducing the accuracy of touch point coordinate calculation. In addition, since only one optical unit is provided, the coordinate detection device can be manufactured and provided at low cost.Further, since the optical element is a convex mirror, a part of the light emitted from the light emitting means can be converted into divergent light having a larger angle.
[0018]
  Claims2The invention according to claim1The mirror is provided with a curvature that converts the incident light from the light emitting means into divergent light having an angle that spreads in a fan shape over the entire surface of the coordinate input surface. Features.
[0019]
  This claim2According to the invention, the optical element is a mirror having a convex curved surface having such a curvature that the incident light from the light emitting means can be converted into divergent light having a fan-shaped width at least over the entire coordinate input surface. It is. Therefore, the optical element can convert a part of the light emitted from the light emitting means into divergent light having an angle spreading in a fan shape over the entire coordinate input surface. Therefore, even if the touch point is input at any position on the coordinate input surface, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[0020]
  Claims3The invention according to claim1The coordinate detection apparatus according to claim 1, wherein the optical element includes a lens having a negative refractive power and a mirror that reflects light emitted from the lens.
[0021]
  This claim3According to the invention, since the optical element has a lens having negative refractive power and a mirror that reflects light, a part of the light emitted from the light emitting means is converted into divergent light having a larger angle. can do.
[0022]
  Claims4The invention according to claim12. The coordinate detection device according to claim 1, wherein the optical element includes a lens having a positive refractive power and a mirror that reflects light emitted from the lens.
[0023]
  This claim4According to the invention, since the optical element has a lens having a positive refractive power and a mirror that reflects light, after a part of the light emitted from the light emitting means is once condensed by the lens, Can diverge at larger angles. As a result, incident light from the light emitting means can be converted into divergent light having a larger angle.
[0024]
The light emitting means and the lens having a positive refractive power means that the optical axis of the light beam that forms the largest angle with the optical axis (hereinafter referred to as “incident angle”) is incident on the lens by the lens. It is desirable that they are arranged so as to be emitted at an angle larger than the angle (hereinafter referred to as “injection angle”). Thereby, after passing through the lens, the light rays gathered at the imaging position become divergent light that diverges at the exit angle thereafter. As a result, it is possible to convert incident light into divergent light having a desired angle using a lens having positive refractive power.
[0025]
  Claims5The invention according to claim3Or4The coordinate detection device according to claim 1, wherein the lens has a refractive power capable of converting the incident light from the light emitting means into divergent light having an angle that spreads in a fan shape over the entire surface of the coordinate input surface. And
[0026]
  This claim5According to the invention, since a part of the light emitted from the light emitting means can be converted into divergent light having a fan-like width across the coordinate input surface, the touch point can be placed at any position on the coordinate input surface. Even when is inputted, it is possible to accurately calculate the touch point coordinates based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[0027]
  Claims6The invention according to claim1The light emitting element includes: a diffractive element that converts the incident light into divergent light having an angle that spreads in a fan shape over the entire coordinate input surface; and light emitted from the diffractive element. And a reflecting mirror.
[0028]
  This claim6According to the invention, since the diffractive element that converts incident light into divergent light that spreads in a fan shape over the entire surface of the coordinate input surface and the mirror that reflects the light are provided, a part of the light emitted from the light emitting means is coordinated. It can be converted into divergent light having a fan-like width across the entire input surface. Therefore, even if the touch point is input at any position on the coordinate input surface, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[0029]
  Claims7The invention according to claim 1 is from6The coordinate detection device according to any one of the above, wherein the optical element is disposed at a position where a part of the light emitted from the light emitting means is deflected into light spreading in a fan shape on the entire surface of the coordinate input surface. It is characterized by that.
[0030]
  This claim7According to the invention, the light emitting element can convert a part of the light emitted from the light emitting means into divergent light having a fan-like width across the entire coordinate input surface. Even when the touch point is input at the position, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a coordinate detection apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0032]
FIG. 1 is a diagram showing a display device 100 with a touch panel including a coordinate detection device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the characteristic configuration and function of the display device 100 with a touch panel will be described with reference to FIG. The display device 100 with a touch panel includes a coordinate input surface 101, an optical unit 102 disposed near one end of the lower side of the coordinate input surface 101, and one end of the lower side of the coordinate input surface 101 where the optical unit 102 is disposed. A mirror 107 disposed close to the other end, reflectors 103 a, 103 b, 103 c provided on the outer edge of the coordinate input surface 101, a main control unit 105, and an interface unit 106 are provided. Here, the mirror 107 constitutes an optical element of the present invention.
[0033]
The coordinate input surface 101 is a rectangular surface, and is used when the user inputs a touch point A by touching with a pointing stick such as a pen or a finger.
[0034]
The optical unit 102 detects the touch point direction, which is the direction of the touch point with respect to the arranged position. Here, the touch point direction is a direction corresponding to the reflected light direction in the present invention. The optical unit 102 has a light emitting unit and a light receiving unit (not shown). The light emitting unit emits light that spreads in a fan shape, and the light receiving unit receives light that has been recursively reflected by the reflecting units 302a, 302b, and 302c. The light receiving unit includes, for example, a line sensor, and detects a touch point direction which is a direction shielded by a finger, an indicator rod, or the like.
[0035]
The mirror 107 has a curved surface 107a with a curvature r formed in a convex shape. The mirror 107 receives a part of the light emitted from the light emitting unit as incident light. Then, the optical axis of the incident light is converted to the direction of the coordinate input surface 101. As a result, incident light is converted into light that spreads over the entire coordinate input surface 101. The mirror 107 also guides the reflected light from the reflecting unit 103 to the light receiving unit.
[0036]
Thus, a part of the light emitted from the light emitting unit that does not directly reach the coordinate input surface 101 is incident on the mirror 107. Then, after being deflected in the direction of the coordinate input surface 101 by the mirror 107 and further reflected by the reflecting portions 302a, 302b, and 302c, it is again deflected by the mirror 107 and enters the light receiving portion.
[0037]
The main control unit 105 controls the entire apparatus. For example, the main control unit 105 acquires information on the light detected by the optical unit 102, that is, information indicating the touch point direction as analog data. Then, touch point coordinates, which are the coordinates of the touch point, are calculated based on the touch point direction. Here, the analog data is information indicating the direction of the optical axis of light that is supposed to be received at a position where the light of the light receiving unit is not received among the light irradiated in a fan shape. The main control unit 105 also controls driving of the optical unit 102. Here, the main control unit 105 constitutes a calculation control unit of the present invention. The interface unit 106 receives touch point coordinates from the main control unit 105 and sends them to a personal computer (PC) 110 as an external device. The interface unit 106 also exchanges commands for receiving operation instructions from the driver of the externally connected personal computer 110.
[0038]
FIG. 2A shows the mirror 107, incident light incident on the mirror 107, and reflected light thereof. FIG. 2B schematically shows how light is deflected in the mirror 107 of FIG. As shown in FIG. 2B, for example, incident light 600 is deflected to reflected light 602, and incident light 610 is deflected to reflected light 612. Further, incident light 620 is deflected to reflected light 622. Thus, the mirror 107 has the curved surface 107a with the curvature r. Therefore, the mirror 107 emits light having an angle θ2 larger than the angle θ1 of incident light.
[0039]
In this way, the mirror 107 can deflect a part of the light emitted from the light emitting unit into light spreading in a fan shape on the coordinate input surface 101. Conversely, the mirror 107 can guide the light from the reflection unit 103 to the light receiving unit.
[0040]
The light angle θ1 is an angle formed by the optical axis of light incident on the one end 107b of the mirror 107 and the optical axis of light incident on the other end 107c of the mirror 107. The light angle θ2 is an angle formed by the optical axis of the reflected light reflected by the one end 107b of the mirror 107 and the optical axis of the reflected light reflected by the other end 107c of the mirror 107.
[0041]
Next, a detailed configuration and function of the optical unit 102 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the optical unit 102. FIG. 3A shows a state where the optical unit 102 is viewed from a direction orthogonal to the traveling direction of the irradiation light in a plane parallel to the coordinate input surface 101, that is, from the x-axis direction. FIG. 3B shows a state where the optical unit 102 is viewed from the traveling direction of the irradiation light, that is, the y-axis direction. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle that the light receiving unit 125 detects the touch point direction.
[0042]
The optical unit 102 includes a light emitting unit 121, a light receiving unit 125 that receives reflected light from the reflecting units 103a to 103d, and a half mirror 124 that controls the direction of light. Furthermore, the light emitting unit 121 includes lenses 123a to 123c that diffuse light emitted from the light source 122 in a fan shape. The light receiving unit 125 includes a condenser lens 126 that condenses the light that has passed through the half mirror 124, and a line sensor 127 in which a plurality of light receiving elements such as photosensors are connected.
[0043]
When the finger touches a certain position U on the coordinate input surface 101, the irradiation light is blocked, and the reflected light does not reach the corresponding point on the line sensor 127 corresponding to the direction. That is, as shown in FIG. 4, when a finger that blocks light contacts the position U on the coordinate input surface 101, the light passing through the position U is blocked, and on the line sensor 127, an area where the received light intensity is low at the position D A dark spot occurs. This dark spot position D corresponds one-to-one with the shielding direction. Therefore, the shielding direction can be detected based on the dark spot detected by the line sensor 127.
[0044]
As described above, the reflected light emitted from the reflecting unit 103 and the mirror 107 reaches the light receiving elements arranged at different positions of the line sensor 127, and therefore, based on the position where the light receiving element that detects the reflected light is arranged. The shielding direction can be detected.
[0045]
Note that a shaded filter may be provided at the rear stage of the cylindrical lens 123c or the front stage of the line sensor 127 so that the light reception intensity at the line sensor 127 becomes uniform. This eliminates the need to set a direction-dependent threshold for each element of the line sensor 127, and facilitates control.
[0046]
θd = arctan (D / f) (1)
[0047]
Strictly speaking, the relationship of formula (1) does not hold due to light refraction by the light receiving lens 126. However, since the relationship between the detection angle θd and D / f is uniquely determined, for the sake of simplicity, it is assumed that the expression (1) is satisfied. The optical axis indicates the optical axis of the light receiving lens 126.
[0048]
The touch point coordinates of the touch point U can be calculated based on the angle calculated as described above, that is, the touch point direction θd.
[0049]
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a touch point and a touch point direction. A case where the coordinates of the touch point T are calculated based on the touch point direction detected by the first optical unit 102 will be described with reference to FIG. First, based on the touch point direction detected by the optical unit 102, the main control unit 105 sets the angle between the straight line 500 passing through the optical unit 102 and the touch point T and the lower side of the coordinate input surface 101 to θL, ΘR is calculated as the angle between the straight line 510 passing through the mirror 107 and the touch point T and the lower side of the coordinate input surface 101. Here, the angles θL and θR indicate the touch point direction of the touch point T. Note that the angle θR is calculated based on the touch point direction θd described with reference to FIG. Specifically, since the angle θR and the touch point direction θd have a one-to-one correspondence, a correspondence table is created in advance, and the touch point direction θd is converted into the angle θR with reference to the correspondence table. May be.
Then, the coordinates (x, y) of the touch point T are calculated by substituting the angles θL and θR into the following equations.
x = W × tan θR / (tan θL + tan θR) (2)
y = (W × tan θR × tan θL) / (tan θL + tan θR) (3)
Here, W is the distance between the center position of the light emitting part of the optical unit 102 and the reference mounting position 504 of the mirror 107.
[0050]
Next, referring to FIG. 6 and FIG. 7, the light reflected by the reflecting portion 103 and then directly incident on the light receiving lens 126, and after being reflected by the reflecting portion 103 and then incident on the mirror 107, The reflected light incident on the light receiving lens 126 after being reflected by the light will be described. Here, the reflected light directly incident on the light receiving lens 126 after being reflected by the reflecting portion 103 corresponds to the first reflected light of the present invention. In addition, the reflected light that is reflected by the reflecting portion 103, then enters the mirror 107, is reflected by the mirror 107, and then enters the light receiving lens 126 corresponds to the second reflected light of the present invention.
[0051]
FIG. 6 is a diagram showing the position of the mirror 107. FIG. 7 is a diagram schematically showing light emitted from the reflection unit 103 and light emitted from the mirror 107.
[0052]
As shown in FIG. 6, the mirror 107 is arranged at a position separated from the reflecting portion 103c. Therefore, the light receiving lens 126 does not receive light from the range of the angle θ4 corresponding to the gap between the mirror 107 and the reflecting portion 103. On the other hand, the light receiving lens 126 receives the reflected light from the range of the angle θ3 corresponding to the mirror 107, that is, the reflected light from the mirror 107, and receives the reflected light from the range of the angle θ5 corresponding to the reflecting unit 103, that is, from the reflecting unit 103. Receive light.
[0053]
Accordingly, as shown in FIG. 7, no light is incident on the element 162 at a position corresponding to the gap 160 provided between the reflecting portion 103 and the mirror 107 from either the mirror 107 or the reflecting portion 103. Therefore, the element 162 is always a dark spot. Therefore, it is possible to discriminate between the reflected light from the mirror 107 and the reflected light from the reflecting portion 103 with this dark spot as a boundary.
[0054]
For this reason, the reflected light from the mirror 107 and the reflected light from the reflecting portion 103 can be accurately recognized. In addition, since the gap 160 has a certain size as described above, even when the reflected light spreads radially when it reaches the line sensor 127 and the reflected light has a width, It is possible to avoid mistakenly reflecting the reflected light from the reflecting portion 103 as reflected light from the mirror 107.
[0055]
In the present embodiment, a correspondence table indicating correspondence between touch point directions and touch point coordinates is held in advance. Therefore, when the touch point direction is detected, the coordinates (x, y) are determined from the position of the dark spot D based on the correspondence in the correspondence table.
[0056]
Next, a detailed hardware configuration of the display device with a touch panel 100 will be described with reference to FIG.
[0057]
The MBU 300 shown in FIG. 8 controls the entire apparatus, and is hardware that implements the main control unit 105 and the interface unit 106 shown in FIG.
[0058]
The optical unit 102 has an LDU 200 and an SBU 210. The LDU 200 is a substrate on which the LD 122 is mounted. The SBU 210 is a substrate on which the CCD 212 is mounted. The CCD 212 is driven by an image processing LSI (described later).
[0059]
The MBU 300 receives an analog signal from the CPU 302, a ROM 304 storing a program for controlling the entire apparatus, a RAM 306 used as a work area, an interface control unit 308 for controlling an interface with the external PC 110, and an SBU 210. An image processing LSI 310 that converts to digital signals or performs image processing, a data storage memory 312 that stores data for each line from the SBU 210, and a shading memory 314 that stores data serving as a reference for shading correction And have.
[0060]
In this embodiment, the ROM 308 used as a work area and the data storage memory 312 are provided separately, but as another example, the area is divided and used in one memory. May be.
[0061]
Here, a basic data flow in the display device 100 with a touch panel will be described. First, in accordance with a command from the ROM 304, the CPU 302 sends an LD lighting signal to the LDU 200. When the LDU 200 receives the LDU lighting signal, the LDU 200 lights the LD 122. On the other hand, the CCD 212 of the SBU 210 receives the reflected light. Then, the SBU 210 sends the received light data to the image processing LSI 310 of the MBU 300.
[0062]
The image processing LSI 310 digitally converts the received light data and performs shading correction based on the reference data stored in the shading memory 314. Then, the corrected data is stored in the data storage memory 312. The data stored in the data storage memory 312 is read by the CPU 302, detects the position of the touch point, calculates the coordinate position, and sends the calculated coordinate position to the external PC 110 through the interface control unit 308.
[0063]
As described above, the present invention has been described using the embodiment, but various changes or improvements can be added to the above embodiment.
[0064]
Such a first modification is shown in FIG. In the present embodiment, an optical unit is disposed at one end of the lower side of the coordinate input surface 101, and a curved mirror 107 is disposed at the other end instead of the optical unit. On the other hand, as a first modification, a concave lens 610 and a planar mirror 612 are provided instead of the mirror 107.
[0065]
In this case, the light having an incident angle of θ1 emitted from the optical unit 102 is deflected to light having an angle θ2 larger than the angle θ1 by passing through the concave lens 610 and the mirror 612. That is, the concave lens 610 and the planar mirror 612 convert the light emitted from the optical unit 102 into divergent light having an angle spreading in a fan shape over the entire surface of the coordinate input surface 101, like the mirror 107 in the present embodiment. To do.
[0066]
Further, in this case, at least one of the curvature and the position of the concave lens 610 is controlled so that the light emitted from the optical unit 102 has a negative refractive power that can be converted into divergent light spreading over the entire coordinate input surface 101. .
[0067]
As another example, a concave lens 610 and a mirror 612 curved in a convex shape may be provided. As another example, the concave lens 610 may be provided at a position where the light reflected by the mirror 612 passes, that is, between the mirror 612 and the coordinate input surface 101.
[0068]
FIG. 10 shows a second modification. In the second modified example, a convex lens 620 and a planar mirror 612 are provided instead of the mirror 107. In this case, the light having an incident angle θ1 emitted from the optical unit 102 is once condensed by the convex lens 620, and the incident light is converted into divergent light having a larger angle θ2. The optical unit 102 and the convex lens 620 are desirably arranged so that the angle θ2 of the light emitted from the convex lens 620 is larger than the angle θ1 of the incident light incident on the convex lens 620. As a result, after passing through the convex lens 620, the light rays gathered at the imaging position become divergent light that diverges at an angle larger than the angle θ2.
[0069]
As another example, a convex lens 620 and a mirror 612 curved in a convex shape may be provided. As another example, the convex lens 620 may be provided at a position where the light reflected by the mirror 612 passes, that is, between the mirror 612 and the coordinate input surface 101.
[0070]
FIG. 11 shows a third modification. In the third modified example, a diffraction element 630 and a planar mirror 612 are provided instead of the mirror 107. In this example, the light having the width θ1 emitted from the optical unit 102 is deflected to the light having the width θ2 wider than the width θ1 by passing through the diffraction element 630 and the mirror 612. That is, the diffractive element 630 and the planar mirror 612 convert the light emitted from the optical unit 102 into divergent light having a width spreading in a fan shape over the entire surface of the coordinate input surface 101, like the mirror 107 in the present embodiment. Can be converted.
[0071]
As yet another example, a diffractive element 630 and a convexly curved mirror 612 may be provided. As another example, the diffraction element 630 may be provided between the mirror 612 and the coordinate input surface 101.
[0072]
In this case, a diffraction element 630 having a negative refractive power capable of converting light emitted from the optical unit 102 into divergent light spreading over the entire coordinate input surface 101 is disposed.
[0073]
As described above, it is only necessary to convert the light emitted from the optical unit 102 into light that irradiates the entire surface of the coordinate input surface 101. In addition to the above modification, an optical element is realized by combining a plurality of lenses. Yes, the degree of freedom is high.
[0074]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, since only one optical unit is provided, the coordinate detection apparatus can be reduced in size. Further, by reducing the size in this way, it is possible to improve the convenience of the device without reducing the accuracy of touch point coordinate calculation. In addition, since only one optical unit is provided, the coordinate detection apparatus can be manufactured and provided at a low cost.Further, since the optical element is a convex mirror, there is an effect that part of the light emitted from the light emitting means can be converted into divergent light having a larger angle.
[0078]
  Claims2According to the invention, the optical element can convert a part of the light emitted from the light emitting means into divergent light having an angle spreading in a fan shape over the entire coordinate input surface. Therefore, even if a touch point is input at any position on the coordinate input surface, the touch point coordinates can be calculated accurately based on the reflected light of the light emitted from the mirror. .
[0079]
  Claims3According to the invention, since the optical element includes the lens having negative refractive power and the mirror that reflects light, a part of the light emitted from the light emitting means is converted into divergent light having a larger angle. There is an effect that it can be converted.
[0080]
  Claims4According to the invention, a part of the light emitted from the light emitting means can be once condensed by the lens and then diverged at a larger angle. As a result, there is an effect that incident light from the light emitting means can be converted into divergent light having a larger angle.
[0081]
  Claims5According to the invention, since a part of the light emitted from the light emitting means can be converted into divergent light having a fan-like width over the entire coordinate input surface, any position on the coordinate input surface can be touched. Even when a point is input, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[0082]
  Claims6According to the invention, it is possible to convert part of the light emitted from the light emitting means into divergent light having a fan-like width across the entire coordinate input surface. Therefore, even if a touch point is input at any position on the coordinate input surface, the touch point coordinates can be calculated accurately based on the reflected light of the light emitted from the mirror. .
[0083]
  Claims7According to the invention, the light emitting element can convert a part of the light emitted from the light emitting means into divergent light having a fan-like width extending over the entire coordinate input surface. Even when the touch point is input at the position, it is possible to accurately calculate the touch point coordinates based on the reflected light of the light emitted from the mirror.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a display device with a touch panel.
FIG. 2 is a diagram showing a mirror, incident light incident on the mirror, and reflected light from the mirror.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical unit.
FIG. 4 is a diagram for explaining a principle that a light receiving unit detects a touch point direction.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between touch points and touch point coordinates.
FIG. 6 is a diagram illustrating a mirror installation position in a display device with a touch panel.
FIG. 7 is a diagram schematically showing light emitted from a reflecting portion and light emitted from a mirror.
FIG. 8 is a diagram showing a detailed hardware configuration of a display device with a touch panel.
FIG. 9 is a diagram showing a first modification of the display device with a touch panel.
FIG. 10 is a diagram showing a second modification of the display device with a touch panel.
FIG. 11 is a diagram showing a third modification of the display device with a touch panel.
FIG. 12 is a diagram showing a conventional optical coordinate input device.
[Explanation of symbols]
100 Display device with touch panel
101 Coordinate input surface
102 Optical unit
103a, 103b, 103c Reflector
105 Main control unit
106 Interface section
107 mirror
107a Curved surface
110 Personal computer
122 Light source
123a lens
123c cylindrical lens
124 half mirror
125 Receiver
126 Light receiving lens
127 Line sensor
308 Interface control unit
310 Image Processing LSI
312 Data storage memory
314 Shading memory
612 mirror
610, 620 Convex lens
630 Diffraction element

Claims

A coordinate detection device that calculates the coordinates of a touch point input on a coordinate input surface,
A light emitting means that is arranged at a position close to the coordinate input surface and emits light that spreads in a fan shape along the coordinate input surface;
An optical element disposed at a position close to the coordinate input surface and separated from the light emitting means, and converting an optical axis of incident light from the light emitting means into a direction of the coordinate input surface;
Reflecting means for reflecting light emitted from the light emitting means;
A light receiving means for receiving a first reflected light reflected by the reflecting means and a second reflected light reflected by the reflecting means and further converted by the optical element;
Calculation control means for calculating touch point coordinates of the touch point based on the reflected light direction of the first reflected light and the reflected light direction of the second reflected light received by the light receiving means ;
The coordinate detecting device , wherein the optical element is a mirror having a convex curved surface .

2. The coordinates according to claim 1 , wherein the mirror is provided with a curvature that converts the incident light from the light emitting means into divergent light having an angle extending in a fan shape over at least the entire coordinate input surface. Detection device.

The optical element is
A lens having negative refractive power;
The coordinate detection apparatus according to claim 1 , further comprising a mirror that reflects light emitted from the lens.

The optical element is
A lens having a positive refractive power;
The coordinate detection apparatus according to claim 1 , further comprising a mirror that reflects light emitted from the lens.

The lens of claim 3 or 4, characterized in that it has the convertible power to divergent light incident light having a whole surface fan out angle of at least the coordinate input surface from said light emitting means Coordinate detection device.

The optical element is
A diffractive element that converts the incident light into divergent light having a fan-shaped angle over the entire coordinate input surface;
The coordinate detection apparatus according to claim 1 , further comprising a mirror that reflects light emitted from the diffraction element.

The optical element, a portion of light emitted from said light emitting means, any one of claims 1 to 6, characterized in that arranged at a position deflected light spreading in a fan over the entire surface of the coordinate input surface The coordinate detection device according to item.