JP4320101B2

JP4320101B2 - Light blocking detection device and information display system

Info

Publication number: JP4320101B2
Application number: JP2000035920A
Authority: JP
Inventors: 健平林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP2001228966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字および画像等が表示される表示領域を通過する光が遮断されたとき、該遮断位置の検出する光遮断検出装置および大画面装置付タッチパネル、電子黒板、テレビ会議システム等の情報表示システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータシステムによる情報が表示される表示面を指等で指示することにより、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたり、新たな情報を入力することができる情報表示システムが知られている。かかるシステムは、所謂タッチパネルと称される表示面を有するものであって、該タッチパネルには指等でタッチした位置の座標を検出する座標検出手段を備えている。
【０００３】
タッチパネルにおける座標検出は、従来から様々な方式が提案されているが、近年では大型画面に適用してもコスト等の点で有利で、しかも検出精度が良好な光を用いた方式のものが注目されている。この方式の装置は、発光部と受光部を持ち、発光部より表示面に沿って出射された光が指等で遮られた位置を検出する光遮断検出装置を備えているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光により座標を検出する方式を採用した装置では、外光等が受光部等に入光すると、検出に誤動作を引き起こす恐れがあった。さらに、光学経路の内部に、塵埃やゴミ等が付着すると、読取性能が低下してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、外光等の影響を受け難く、しかも塵埃の付着等に対してもその処理が容易な光遮断検出装置および情報表示システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、文字および画像等が表示される表示領域を通過する光が遮断されたとき、該遮断位置の検出する光遮断検出装置において、前記表示領域に沿って光を出射する発光部と、該発光部と前記表示領域を介して対向配置された反射部と、該反射部で反射した光を受光する受光部と、前記反射部に設けられ、前記表示領域に対して立てる方向に配置した光透過性のカバー部材とを有し、該カバー部材が前記表示領域の端縁より外側に位置するとともに、該カバー部材の表示領域側の端部が該表示領域の表面より内側に位置していることを特徴とする光遮断検出装置を提案する。
【０００７】
なお、本発明において、前記発光部とそれと組みをなす受光部が前記表示領域の異なる位置に２組以上設けられていると、効果的である。
【０００８】
さらに、本発明において、前記発光部とそれと組みをなす受光部が前記表示領域の異なる位置に２組以上設けられていると、効果的である。
さらにまた、本発明において、前記発光部からの光を前記表示領域上で走査する光走査手段を有すると、効果的である。
【００１１】
さらにまた、本発明において、前記受光部に入射される光の幅を規制する手段を設け、該規制する手段が前記受光部より前記発光部に近づいた位置に配置された板状の規制部材であると、効果的である。
さらに、本発明において、前記規制部材が前記表示領域の周縁に配置された枠体に設けられていると、効果的である。
【００１２】
さらにまた、本発明において、前記枠体に前記表示領域側に張り出し、かつ、表示領域の面と隙間を持って配置された張り出し部が設けられ、前記規制部材が前記張り出し部に表示領域の面へ近づく方向に折り曲げて形成された規制板であると、効果的である。
【００１３】
さらにまた、本発明において、前記規制板の前記発光部と対向する面が、光を吸収する色に設定されていると、効果的である。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、表示領域に文字および画像等を表示する表示装置と、前記表示領域を通過する光が遮断されたとき、その遮断位置の検出する光遮断検出装置と、該光遮断検出装置の遮断位置検出に基づいて前記表示装置の制御を行う制御装置と有する情報表示システムにおいて、前記光遮断検出装置が、前記請求項１ないし９の何れか１つに記載の光遮断検出装置であることを特徴としている。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る光遮断検出装置の概略を示す概略構成図である。
図１において、本実施形態における光遮断検出装置１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータに接続されるとともに、コンピュータのディスプレイの前面に装着して使用可能なものである。図１において、符号ｄは表示領域であるコンピュータのディスプレイを示している。光遮断検出装置１は、デイスプレイｄのサイズに対応させて、手書きにより文字や図形を入力する等の座標入力を行うための入力領域２の範囲を規定する筐体１ａと、筐体１ａの下方両端部に設けられ、入力領域２の全域に行き渡るような例えば扇形状の拡大する光を出射し、かつ筐体１ａの下部を除く周辺部に設けられた反射部としての再帰性反射部材４によって反射された光を受光する受発光装置３Ｌおよび３Ｒと、受発光装置３Ｌおよび３Ｒで受光した光に基づいて、入力領域２の光が遮られた場合に、その位置を特定する処理を実行する図示しない制御装置（図４および図５参照）とを備えている。なお、ここでは受発光装置３Ｌおよび３Ｒから扇形状の光を出射することにするが、拡大して入力領域２の全域に行き渡るような光であれば扇形状でなくても良い。
【００２１】
図１に示す受発光装置３Ｌおよび３Ｒは、それぞれカバー３ａ内に設けられ、互いに距離ｗの間隔を空けて筐体１ａに固定配置されている。以下の説明においては、説明の便宜上、受発光装置３Ｌから出射される扇形状の光がＬ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・，Ｌｍからなる光の束で構成されているものと仮定する。同様に、受発光装置３Ｒから出射される扇形状の光がＲ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒｍからなる光の束で構成されているものと仮定する。また、以下では、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・，ＬｍおよびＲ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒｍの光をそれぞれプローブ光と呼ぶことにする。このように、受発光装置３Ｌおよび３Ｒは、これらのプローブ光の束からなる扇形状の光をディスプレイｄの表面に沿って平行に出射するものとする。
【００２２】
再帰性反射部材４は、後に詳述するように、筐体１ａの内側であって、筐体１ａの下部を除く周辺部に設けられている。この再帰性反射部材４は、例えば円錐形状のコーナーキューブを多数配列して形成されたものであり、入射したプロープ光を同一光路に向けで反射する特性を有している。例えば、受発光装置３Ｌから出射されたプローブ光Ｌ３は、再帰性反射部材４によって反射される結果、再び同一光路を通って左側受発光装置３Ｌに向かう再帰性反射光Ｌ３’となる。
【００２３】
つぎに、受発光装置３Ｌおよび３Ｒの構成について具体的に説明する。図２は受発光装置３Ｌおよび３Ｒのいずれか一方を示す概略構成図である。なお、図２はＸ−Ｚ方向を主体にして受発光装置３Ｌおよび３Ｒを示す図であるが、図中の二点鎖線で示す部分は同一の構成要素を別方向（Ｘ−Ｙ方向またはＹ−Ｚ方向）から見た図である。
【００２４】
図２に示すように、受発光装置３Ｌおよび３Ｒは、それぞれ発光部５と受光部６とを備えている。発光部５は、スポットをある程度絞ることの可能なＬＤ，ＬＥＤ等の光源７を備えている。この光源７からディスプレイｄに対して垂直に出射された光は、一方向の倍率のみを変更可能なシリンドリカルレンズ８によってＸ方向にコリメートされる。シリンドソカルレンズ８によってＸ方向にコリメートされた光は、シリンドリカルレンズ８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９および１０によりＹ方向に対して集光される。そして、シリンドリカルレンズ群（シリンドリカルレンズ８，９および１０）を通過した光は、スリット板１１に設けられたＹ方向に狭くＸ方向に細長いスリットに入射される。このスリットは、二次光源１２を形成するものである。二次光源１２から出射された光は、ハーフミラー１３で反射され、ディスプレイｄの表面に対して平行かつ二次光源１２を中心とした扇形状の光となって、入力領域２を進行する。換言すれば、扇形状の光が入力領域２を形成する。なお、シリンドリカルレンズ群（シリンドリカルレンズ８，９および１０）とスリット板１１は、扇形状の光を形成する集光光学系を構成する。
【００２５】
扇形状となって入力領域２を進行した光は、再帰性反射部材４で再帰的に反射され、再び同一光路を辿ってハーフミラー１３に戻ることになる。ハーフミラー１３に戻った再起反射光は、ハーフミラー１３を透過して受光部６に入射する。受光部６に入射した再帰反射光は、集光ンンズであるシリンドリカルレンズ１４を通って線状にされた後、シリンドリカルンンズ１４から距離ｆ（ｆはシリンドリカルレンズ１４の焦点距離）の間隔を空けて設けられた受光素子１５において、プローブ光毎に異なる位置で受光される。
【００２６】
そして、受光素子１５は、再帰反射光（プローブ光）の光強度分布に基づいた電気信号を生成し、後述するコントローラ1６（図４および図５参照）に人力する。なお、図２に示すように、二次光源１２とハーフミラー１３との距離Ｄと、シリンドリカルレンズ１４とハーフミラー１３との距離Ｄとが等しくなるように光学系が構成されている。この構成において、再帰性反射部材４で反射された再帰反射光は、Ｚ軸方向ではシリンドリカルレンズ１４の作用を受レナず、コリメートされたまま受光素子１５に到達する。また、再帰反射光は、ディスプレイ面と平行方向では、シリンドリカルレンズ１４の中心に集光するように伝搬し、その結果、シリンドリカルレンズ１４の作用を受けてシリンドリカルレンズ１４の焦点面に設置された受光素子１５上に結像する。これにより、受光素子１５上に、再帰反射光の有無に応じて光強度の分布が形成される。すなわち、再帰反射光を指やペン等の指示物体で遮った場合、受光素子１５上の遮られた再帰反射光に相当する位置に光強度が弱い点（後述するピーク点）が生じる。
【００２７】
また、図２で示したシリンドリカルレンズ１４に代えて、同心円上に同じ曲率を持つ通常のレンズを用いることにしても良い。この湯合の構成例を図３に示す。この構成において、再帰性反射部材４で反射された再起反射光は、Ｚ軸方向では集光レンズ１４ａの作用を受けて、コリメートされた状態から集光されて受光素子１５に到達する。また、再帰反射光は、ディスプレイ面と平行方向では集光レンズ１４ａの中心に集光するように伝搬し、その結果、集光レンズ１４ａの作用を受けて集光レンズ１４ａの焦点面に設置された受光素子１５上に結像する。これにより、受光素子１５上に、Ｙ軸に平行な細い線状の光強度の分布が、再帰反射光の有無に応じて形成される。すなわち、再帰反射光を指やペン等の指示物体で遮った場合、受光素子１５上の遮られた再帰反射光に相当する位置に光強度が弱い点（後述するピーク点）が生じる。
【００２８】
図４は、受光素子１５から再帰反射光の光強度分布に基づいた電気信号が入力され、入力領域２を進行する光が遮られた位置の座標を特定する処理を実行するコントコーラのブロック構成図である。図４において、受発光袋置３Ｌおよび３Ｒ以外の各ブロックでコントローラ１６が構成される。図４に示すコントローラ１６は、各部を集中的に制御するＣＰＵ２２と、制御プログラム等の固定的データを格納するＲＯＭ２３と、可変的なデータを格納するＲＡＭ２４と、受発光装置３Ｌおよび３Ｒに設けられた光源７の発光時間間隔を制御するタイマ２５と、ピーク検出器１８と、ｘｙ演算器１９と、コントローラ１６をコンピュータに接続するためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）２０と、上記各部を接続するバス２１と、を備えている。なお、ＲＡＭ２４には、可変的なデータを書換え自在に格納する機能を利用して、波形メモリ１７が設けられている。
【００２９】
続いて、コントローラ１６において実行される処理について説明する。図５は、コントローラ１６によって実行される処理の説明図である。受光素子１５から電気信号として出力された光強度分布を表す波形データは、ＲＡＭ２４の波形メモリ１７Ｌおよび１７Ｒに格納される。ピーク検出器１８Ｌおよびｌ８Ｒは、波形メモリ１７Ｌおよび１７Ｒに格納された波形データのピーク点の位置を検出する処理を実行する。
【００３０】
図６は、ピーク点の説明図である。例えば、受発光装置３Ｌから出射されたプローブ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎ，Ｌｎ＋１，・・・，Ｌｍの束で構成される扇形状の光において、ｎ番目のプローブ光Ｌｎがユーザの指やペン等の指示物体Ａによって遮られると、そのプローブ光Ｌｎは再帰性反射部材４に到達することはない。したがって、プローブ光Ｌｎは受発光装置３Ｌの受光素子１５によって受光されることはないため、プローブ光Ｌｎに対応する受光素子１５上の位置ＤｎＬが光強度の弱い領域（暗点）となる。その結果、受光素子１５から出力される光強度の波形にピーク点が出現することになる。ピーク検出器１８Ｌおよび１８Ｒは、例えば平滑化微分等の波形処理演算手法を用いることにより、光強度の波形のピーク点となった暗点の位置Ｄｎ（受発光装置３Ｌの受光素子１５上ではＤｎＬ、受発光装置３Ｒの受光素子１５上ではＤｎＲ）をそれぞれ検出する。
【００３１】
ピーク検出器１８Ｌおよび１８Ｒによって波形データからピーク点が検出された場合、ｘｙ演算器１９は、波形データにピーク点を出現させた指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）を算出する。
【００３２】
続いて、ｘｙ演算器１９において、指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）を算出する処理について具体的に説明する。図６に示したように、指示物体Ａによって遮られた受発光装置３Ｌからのプローブ光の出射／入射角θｎＬ（受発光装置３Ｒからのプローブ光ではθｎＲ）を、以下の式を用いて算出することができる。
【００３３】
θnL＝arctan （DnL/f）・・・・（１）
θnR＝arctan （DnR/f）・・・・（２）
ただし、ＤｎＬはピーク検出器１８Ｌで検出された受発光装置３Ｌにおける受光素子１５上の暗点の位置、ＤｎＲはピーク検出器１８Ｒで検出された受発光装置３Ｒにおける受光素子１５上の暗点の位置、ｆはシリンドリカルレンズ１４（図２）または集光レンズ１４ａ（図３）と受光素子１５の間の距離で、それぞれのレンズの焦点距離に相当する。
【００３４】
また、（１）式で得たθｎＬを用いることにより、指示物体Ａと受発光装置３Ｌとの角度θＬ（図７参照）を以下の式で算出することができる。
θＬ＝ｇ（θｎL）・・・・（３）
【００３５】
ただし、ｇは指示物体Ａと受発光装置３Ｌとの幾何学的な相対位置関係の変換係数である。
さらに、（２）式で得たθｎＲを用いることにより、指示物体Ａと受発光装置３Ｒとの角度θＲ（図７参照）を以下の式で算出することができる。
【００３６】
θＲ＝ｈ（θｎR）・・・・（４）
ただし、ｈは指示物体Ａと受発光装置３Ｒとの幾何学的な相対位置関係の変換係数である。
【００３７】
一方、指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）は、三角測量の原理により、以下の式を用いて算出される。
ｘ＝ｗ tanθＲ／（tanθＬ＋tanθＲ）・・・・（５）
【００３８】
ｙ＝ｗ tanθＬ・tanθＲ／（tanθＬ＋ tanθＲ）・・・・（６）
ただし、ｗは受発光装置３Ｌおよび３Ｒ間の距離である（図１および図７参照）。
上記（１），（２），（３），（４），（５）および（６）式により、指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）は、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として算出される。すなわち、受発光装置３Ｌにおける受光素子１５上の暗点の位置ＤｎＬ，受発光装置３Ｒにおける受光素子１５上の暗点の位置ＤｎＲを検出すれば、指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）が検出されることになる。なお、（１），（２），（３），（４），（５）および（６）式は制御プログラムの一部として予めＲＯＭ２３に格納しておくことが可能である。
【００３９】
コントローラ１６において、前述したような処理で求めた指示物体Ａの位置座標（ｘ，ｙ）は、Ｉ／Ｆ２０を介してコンピュータに入力される。
以上の構成を有する座標入力／検出装置１全体の動作について、図７を参照しつつ具体的に説明する。まず、図７に示すように、座標入力／検出装置ｌの入力領域２を介してディスプレイｄ上の適当な位置（ｘ，ｙ）をユーザが指やペン等の指示物体Ａで指し示したものとする。その結果、受発光装置３Ｌおよび３Ｒからそれぞれ出射されたブロープ光ＬｎおよびＲｎが指示物体Ａによって遮られることになる。したがって、指示物体Ａによって遮られたプローブ光ＬｎおよびＲｎは、再帰性反射部材４に到達することはなく、また、プローブ光Ｌｎ，Ｒｎの再帰反射光は受発光装置３Ｌおよび３Ｒの各受光素子１５によって受光されることはない。これに応じて、各受光素子１５上の所定の位置（ＤｎＬ，ＤｎＲ）に光強度の弱い領域（暗点）が発生することになる（図６参照）。各受光素子１５から出力された光強度に応じた波形データは、波形メモリ１７Ｌおよび１７Ｒに格納される。
【００４０】
ピーク検出器１８Ｌおよび１８Ｒは、波形メモリ１７ＬおよびＩ７Ｒ中の波形データに基づいて、各受光素子１５上の暗点（ＤｎＬ，ＤｎＲ）を波形データ中のピーク点として検出する。そして、ｘｙ演算器１９は、ピーク検出器１８Ｌおよび１８Ｒによって検出された各受光素子１５上の暗点（ＤｎＬ，ＤｎＲ）に基づいて、指示物体Ａで指し示された位置座標（ｘ，ｙ）を算出する。こうして得られた位置座標（ｘ，ｙ）は、Ｉ／Ｆ２０を介してコンピュータに入力され、指示物体Ａによるユーザの指示に応じた処理が実行される。
【００４１】
このように、実施の形態１に係る座標入力／検出装置１によれば、入力領域中の光の一部を指やペン等の任意の指示物体Ａで遮るだけで、所望の入力操作を行うことができるため、反射部材が設けられた特殊なペンを用いる必要をなくすことができる。
【００４２】
また、ポリゴンミラーの回転により入力領域を走査する方式ではポリゴンミラーを回転するためのモータが必要である。このモータは振動源であり、この振動により座標検出精度が悪化するおそれがあるが、本発明の実施の形態１では発光部５が光源７の光から扇形状の光を形成して筐体１ａ内部に向けて出射しているため、可動部、つまり装置に振動源はなく、指示物体Ａで指示された位置の座標を高い精度で検出することが可能となる。
【００４３】
ところで、上記した光遮断検出装置１は再帰反射部材４に外光が射し込むと、座標検出を不正確となり、誤動作等を招く恐れがある。そのため、本発明に係る光遮断検出装置には、反射部である再帰反射部材４に入射される光の幅を規制する規制手段が設けられている。
【００４４】
図８および図９において、再帰反射部材４は筐体１ａに設けられた支枠３０に支持され、支枠３０にはディスプレイｄの面に対して隙間を持ち、かつディスプレイｄ側に張り出した張り出し部３１が設けられている。張り出し部３１には、その先端に規制手段としての規制板３２が一体または固定されており、規制板３２は張り出し部３１からディスプレイｄの面へ近づく方向に折り曲げられた板状部材で構成されている。また、再帰反射部材４は張り出し部３１に覆われ、かつその付け根部分において支枠３０に取り付けられている。
【００４５】
このように構成することにより、発光部５からのプローブ光は再帰反射部材４に達する前にその幅Ｌｗが規制板３２によって規制されるとともに、外光が再帰反射部材４に射し込むことを規制板３２によって防止される。
【００４６】
図１０は、上記規制手段によって規制する光の幅Ｌｗの寸法を示す一具体例であって、受発光装置３を出射した光の幅は３ｍｍ程度であり、この光は再帰反射部材４に近づいたときには２５ｍｍ程度の幅に拡大されている。規制板３２の先端からディスプレイｄの面までの間隔は１０ｍｍであり、したがって再帰反射部材４には１０ｍｍ幅に規制された光が入射して反射する。また、受光部６は１．５ｍｍ幅の光を検出できるものであって、再帰反射部材４を反射して入光する光は３ｍｍ幅であるため確実に検出される。なお、上記したように受発光装置３を出射した光は再帰反射部材４に近づいたときには２５ｍｍ程度の幅に拡大されており、この光は規制板３２に面に当って反射する。この反射光が万一受発光装置３に入射すると、検出精度に悪化する恐れがあるため、規制板３２の受発光装置３に対向する面には光が反射しにくい色、例えば黒色に色付けがされている。
【００４７】
また、上記再帰反射部材４に入射する光の幅Ｌｗが規制板３２によって、例えば１０ｍｍに規制される場合、再帰反射部材４の幅Ｗは図８に示すように、その入射光より幅広のものが用いられている。そして、再帰反射部材４は入射光を全反射できるように、幅方向の両端が入射光のそれぞれ外側に位置するように配置されている。
【００４８】
このように構成すると、光遮断検出装置１の検出精度を良好に保つとともに、再帰反射部材４への入射光がその反射部材の端縁に当って屈折し、検出精度に悪影響を及ぼすことも防止される。
【００４９】
光遮断検出装置１は、上記したようにディスプレイｄと支枠３０の間に隙間があり、よって塵埃が入り込むことは避けられない。さらに、ユーザーの指等も侵入できるため、反射部材や受発光装置３の光学系部材に指紋、油、ゴミ等が付着し、読み取り性能の低下等が生じたり、指が隙間に挟まって怪我する恐れもある。
【００５０】
このような問題を解消するため、図８および図９に示すように、支枠３０とディスプレイｄの隙間を無くすべく、透明なガラス板もしくはその類似物からなる光透過性のカバー部材４０を設けている。このようなカバー部材４０を設けることによって、再帰反射部材４や受発光装置３への塵埃の付着や指等が隙間に入り込むことが防止できるものである。
【００５１】
ところで、本願発明者はカバー部材４０を設置した状態によっては光遮断検出装置１の検出精度を低下させることがあることを見出した。これについて詳しく説明すると、図１１に示すように、カバー部材４０はディスプレイｄの面に突き立てて設けている。しかし、このように設置すると、カバー部材４０の突き立て側端部４１を通過する光が屈折し、その屈折光が再帰反射部材４に入射されることによって検出精度が低下してしまうことがあった。
【００５２】
そこで、本発明の図１２に示す実施形態ではカバー部材４０のディスプレイ面側端部４１を、その面よりも内部側、すなわち図１２では下側に位置するように配置している。そして、本実施形態ではカバー部材４０をディスプレイｄの端縁より外側に配置することで、端部４１をディスプレイ面よりも内部側に位置させられる。
【００５３】
このように構成すると、光遮断位置検出のための光がカバー部材４０の端部４１を通過することがないので、上記した屈折光によって検出精度が低下することを防止できる。
【００５４】
また、ディスプレイｄの表面には図１３に示すように、保護シート材としてのスクリーンシートを貼着することもできる。このスクリーンシートを使用すると、ディスプレイｄの表面がガラスの場合、割れても飛び散らない、さらにディスプレイに集中応力がかからない、視差がない等の利点を有するものである。このようにスクリーンシートを貼着した場合、カバー部材４０はその端部４１をディスプレイ面に突き当ててスクリーンシートの表面より内側に位置させると、実質上ディスプレイｄの表面より内側に位置させたことになり、上記した屈折光が生じないので、検出精度が低下することを防止できる。
【００５５】
以上、本発明の光遮断検出装置の実施形態について説明したが、光遮断検出装置の基本構成は上記実施形態のものに限定されるものではなく、他の構成の光遮断検出装置についても適用することができるものである。以下に、上記した実施形態が適用可能な光遮断検出装置について簡単に説明する。
【００５６】
図１４に示す光遮断検出装置６１は、タッチパネル６２の異なる位置に配置され、タッチパネル６２にほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に回転しつつ光線を出射すると共に、タッチパネル６２に設けられた反射部材６３で再帰的に反射された光線を受光する光走査手段としてのライトスキャナ６４ａおよび６４ｂと、タッチパネル６２上の光線が遮られた場合、ライトスキャナ６４ａおよび６４ｂにおける受光結果に基づいて遮光点の座標を演算する演算部６５とを備えたものである。この光遮断検出装置６１においても反射部材６３に入射される光を規制することや、また、カバー部材の端部をタッチパネル６２の面より内側に配置することが検出精度を低下等において有効である。なお、図１４の光遮断検出装置において、光走査手段としてはライトスキャナ６４ａおよび６４ｂの代りに、レーザーダイオードからのレーザー光をポリゴンミラーによって走査するものを用いたものであってもよい。
【００５７】
図１５に示す光遮断検出装置７１は、タッチパネル７２の外周に配列された複数対の発光素子７３，７４および受光素子７５，７６を備え、指示物体Ａでタッチパネル７２の任意の位置が指し示された場合、受光素子７５，７６の受光結果に基づいて、指示物体Ａの位置座標を求めるというものである。このような光遮断検出装置６１においても受光部材７５，７６に入射される光を規制することや、また、カバー部材の端部をタッチパネル７２の面より内側に配置することが検出精度を低下等において有効である。
【００５８】
さらに、図１５の光遮断検出装置の変形例として発光素子７３，７４を設けた部分に同様な数の受発光装置を配置し、受光素子７５，７６を設けた部分に反射部を配し、受発光装置の発光部から出射した光が反射部で反射して受光部に入射するものがある。かかる光遮断検出装置６１においても反射部材６３に入射される光を規制することや、また、カバー部材の端部をタッチパネル６２の面より内側に配置することが検出精度を低下等において有効である。
【００５９】
図１６は、本発明に係る情報表示システムとしての電子黒板システムのブロック構成図である。図１６に示す電子黒板システム１００は、主として、画像を表示するプラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」と記述する）１０１と、ＰＤＰ１０１の前面に配置され、入力領域（図１参照）をタッチ面（書き込み面）とし、指先やペンで書いた文字や図形等をタッチ面を介して入力する光遮断検出装置１０２（実施の形態１〜３で説明した光遮断検出装置に該当する）と、指先またはペンでタッチされたタッチ面上の座標位置の演算等を行う光遮断検出装置用コントローラ１０３と、コントローラ１０３から座標位置情報を入力し、光遮断検出装置１０２を介して入力された文字・図形等をＰＤＰ１０１に描画する処理等、システム全体を制御するコンピュータ１０４（パーソナルコンピュータ）とを備えている。
【００６０】
また、電子黒板システム１００のコンピュータ１０４には各種の周辺機器を接続することができる。図１６においては、一例として、原稿の画像を読み取るためのスキャナ１０５や画像データを記録紙に出力するプリンタ１０６がコンピュータ１０４に接続された様子が示されている。また、コンピュータ１０４を介して電子黒板システム１００をネットワーク１０７に接続することができ、ネットワーク１０７上に接続された他のコンピュータで作成したデータをＰＤＰ１０１に表示したり、電子黒板システム１００で作成したデータを他のコンピュータに転送することも可能となる。
【００６１】
さらに、図示することは省略するが、ＰＤＰ１０１にはビデオ入力端子やスピーカーが設けられており、ビデオプレイヤー１０８をはじめ、その他レーザディスクプレイヤー、ＤＶＤプレイヤー、ビデオカメラ等の各種情報機器やＡＶ機器を接続し、ＰＤＰ１０１を大画面モニタとして利用することができる。
【００６２】
ここで、ＰＤＰ１０１としては、４０インチ、５０インチ等、電子黒板として利用可能な大画面タイプのものが用いられる。プラズマディスプレイには、大型化が可能であり、輝度が高くプロジェクターを用いた場合のように部屋を暗くする必要がなく、液晶ディスプレイと異なり視野角が広く、さらに、動画もスムーズに再生できるという特徴があることから、実施の形態４ではディスプレイとしてプラズマディスプレイを採用することにしている。このようにプラズマディスプレイを用いるため、表示装置の薄型化（小型化）を図ることができる。ただし、ここではＰＤＰ１０１を用いることにするが、ＰＤＰ１０１に代えて、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の他の表示装置を用いることが可能であることはいうまでもない。
【００６３】
コントローラ１０３は、光遮断検出装置１０２のタッチ面で行なわれた操作を座標位置情報としてコンピュータに入力し、コンピュータ１０４は入力した座標位置情報に基づいて、ユーザがタッチ面をタッチした位置にマウスカーソルを一致させてＰＤＰ１０１に表示する等、各種の処理を実行する。
【００６４】
続いて、図１６に示すコンピュータ１０４の概略構成を説明する。図１７は、コンピュータ１０４のブロック構成図である。図１７に示すコンピュータ１０４は、パーソナルコンピュータであって、システム全体を制御するＣＰＵ５００と、ブートプログラム等を記憶したＲＯＭ５０１と、ＣＰＵ５００のワークエリアとして使用されるＲＡＭ５０２と、文字、数値、各種指示等の入力を行うためのキーボード５０３と、カーソルの移動や範囲選択等を行うためのマウス５０４と、オペレーティング・システム（ＯＳ）５０５、電子黒板システム１００を電子黒板として機能させる電子黒板ソフト５０６、光遮断検出装置１０２およびコントローラ１０３をコンピュータ１０４上で動作させるデバイスドライバ５０７およびワードプロセッサ・表計算ソフト等の各種アプリケーションプログラム５０８等を記憶したハードディスク５０９と、ＰＤＰ１０１と接続され、ＰＤＰ１０１に対する画像の表示を制御するグラフィックス・ボード５１０と、電子黒板システム１００をコンピュータ１０４を介してネットワーク１０７に接続するネットワーク・カード５１１（またはモデムでも良い）と、コントローラ１０３、スキャナ１０５、プリンタ１０６等を接続するためのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）５１２と、上記各部を接続するためのバス５１３と、を備えている。
【００６５】
図１７においては、説明の便宜上、コンピュータ１０４に周辺機器を接続するためのインターフェイスをＩ／Ｆ５１２という一つのブロックで示すことにしたが、具体的にＩ／Ｆ５１２は、例えばコントローラ１０３を接続するためのＲＳ−２３２Ｃのようなシリアル・インターフェイス、プリンタ１０６を接続するためのセントロニクスのようなパラレル・インターフェイス、スキャナを接続するためのＳＣＳＩ等で構成される。
【００６６】
なお、図１６に示したように、コントローラ１０３をコンピュータ１０４から独立させた構成としているが、コンピュータ１０４中にコントローラ１０３を内蔵することにしても良いし、コンピュータ１０４自体にコントローラ１０３の機能を持たせるようにしても良い。また、図１７に図示することは省略するが、コンピュータ１０４にはフロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＭＯドライブ装置等を搭載することが可能である。
【００６７】
このように構成された電子黒板システムにおいて、再帰反射部材４に入射する光の幅を規制した光遮断検出装置を用いることはきわめて有効であり、また、端部がディスプレイｄ面より内側に配置したカバー部材を設けることもそれを設けた利点を享受できると共に、カバー部材を設けることによる問題を確実に回避することができる。なお、電子黒板システムの光遮断検出装置において、図８に示すように、規制板３２にカバー部材４０を取り付ければ、カバー部材４０を取り付けるための部材等を設ける必要がなく有利である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、反射部または受光部に入射する光の幅を規制するので、外光がその反射部や受光部に射し込みにくく、外光による読み取り性能の悪化を確実に防止することができる。さらに、本発明は光の幅を規制する部材を反射部または受光部の手前に設けているので、光が遮断された位置の座標を検出する方式を問わず、種々の方式の光遮断検出装置においてそれぞれ良好な検出結果が得られる。
【００６９】
さらに、本発明の構成によれば、発光部、反射部および受光部にゴミ、塵埃が侵入や、油や指紋の付着を防止し、さらに指等が挟まる等の危険を軽減するカバー部材を設けても、そのカバー部材による検出性能の劣化を確実に回避することができる。さらに、本発明において設けたカバー部材は、光が遮断された位置の座標を検出する方式を問わず、種々の方式の光遮断検出装置においてそれぞれ有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る情報表示システムの概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す受発光装置の概略構成図である。
【図３】図１に示す受発光装置の他の構成例を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る情報表示装置を構成するコントローラのブロック図である。
【図５】図４に示すコントローラによって実行される処理の説明図である。
【図６】図４に示すコントローラによる処理によって検出されるピーク点の説明図である。
【図７】本発明に係る情報表示システムの変形例を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る一実施形態における規制手段を示す斜視図である。
【図９】その規制手段の規制幅と反射部の幅の関係を示す断面説明図である。
【図１０】光の入射幅と規制幅の具体的数値例を示す説明図である。
【図１１】防塵カバーを設けた際の光の出射例を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における防塵カバーの設置例を示す断面説明図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態における防塵カバーの設置例を示す断面説明図である。
【図１４】本発明が適用可能な他の光遮断検出装置の概略構成図である。
【図１５】本発明が適用可能な他の光遮断検出装置の概略構成図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態における電子黒板システムのブロック図である。
【図１７】その電子黒板システムを構成するコンピュータのブロック図である。
【符号の説明】
３受発光装置
４再帰反射部材
５発光部
６受光部
３０支枠
３１張り出し部
３２規制板
４０カバー部材
４１カバー部材の端部
４２スクリーンシート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to information on a light blocking detection device, a touch panel with a large screen device, an electronic blackboard, a video conference system, etc., which detects the blocking position when light passing through a display area where characters and images are displayed is blocked. The present invention relates to a display system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an information display system that can give various instructions to a computer system or input new information by designating a display surface on which information is displayed by the computer system with a finger or the like. . Such a system has a display surface called a so-called touch panel, and the touch panel is provided with coordinate detection means for detecting coordinates of a position touched with a finger or the like.
[0003]
Various methods have been proposed for coordinate detection on touch panels, but in recent years, even when applied to large screens, it is advantageous in terms of cost, etc., and uses a method that uses light with good detection accuracy. Has been. This type of apparatus includes a light blocking unit that includes a light emitting unit and a light receiving unit and detects a position where light emitted from the light emitting unit along the display surface is blocked by a finger or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an apparatus that employs a method of detecting coordinates using light, if external light or the like enters a light receiving unit or the like, there is a risk of causing a malfunction in detection. Furthermore, there is a problem that the reading performance is deteriorated when dust or dirt adheres to the inside of the optical path.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to provide a light blocking detection device and an information display system that are not easily affected by external light or the like and that can be easily processed even when dust is attached thereto. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a light blocking detection device that detects a blocking position when light passing through a display region where characters and images are displayed is blocked along the display region. A light-emitting unit that emits light; a reflection unit that is disposed opposite to the light-emitting unit via the display region; a light-receiving unit that receives light reflected by the reflection unit; A light-transmitting cover member arranged in a direction to stand against, The cover member is positioned outside the edge of the display area; A light blocking detection device is proposed in which the end of the cover member on the display area side is located inside the surface of the display area.
[0007]
In the present invention, Two or more sets of the light emitting unit and the light receiving unit forming a set therewith are provided at different positions in the display area. And effective.
[0008]
Furthermore, in the present invention, Two or more sets of the light emitting unit and the light receiving unit forming a set therewith are provided at different positions in the display area. And effective.
Furthermore, in the present invention, An optical scanning unit configured to scan the display area with light from the light emitting unit; And effective.
[0011]
Furthermore, in the present invention, there is provided means for regulating the width of light incident on the light receiving unit, It is effective that the regulating means is a plate-like regulating member disposed at a position closer to the light emitting unit than the light receiving unit.
Furthermore, in the present invention, it is effective that the restricting member is provided on a frame body arranged on the periphery of the display area.
[0012]
Furthermore, in the present invention, the frame is provided with a projecting portion that projects to the display region side and is disposed with a gap from the surface of the display region, and the regulating member is disposed on the surface of the display region. It is effective if the restricting plate is formed by being bent in a direction approaching.
[0013]
Furthermore, in the present invention, it is effective if the surface of the regulation plate that faces the light emitting portion is set to a color that absorbs light.
[0018]
In order to achieve the above object, the present invention provides a display device that displays characters, images, and the like in a display area, and light blocking detection that detects a blocking position when light passing through the display area is blocked. In an information display system having a device and a control device that controls the display device based on detection of a blocking position of the light blocking detection device, the light blocking detection device includes: Any one of claims 1 to 9 It is characterized by being the light interruption | blocking detection apparatus of description.
[0020]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an outline of a light interception detection apparatus according to the present invention.
Referring to FIG. 1, a light blocking detection device 1 according to the present embodiment is connected to a computer such as a personal computer or a workstation, and can be used by being mounted on the front of a computer display. In FIG. 1, the symbol d indicates a computer display which is a display area. The light blocking detection device 1 corresponds to the size of the display d, and includes a housing 1a for defining a range of an input area 2 for inputting coordinates such as inputting characters and figures by handwriting, and a lower portion of the housing 1a. By a retroreflecting member 4 as a reflecting portion provided at both ends, emitting a fan-shaped expanding light that spreads over the entire input area 2 and provided in the peripheral portion excluding the lower portion of the housing 1a. Based on the light received and received by the light receiving and emitting devices 3L and 3R that receive the reflected light and the light received and received by the light receiving and emitting devices 3L and 3R, a process for specifying the position of the input region 2 is executed. And a control device (not shown) (see FIGS. 4 and 5). Here, fan-shaped light is emitted from the light emitting / receiving devices 3L and 3R. However, the light may not be fan-shaped as long as it is enlarged and spreads over the entire input region 2.
[0021]
The light emitting / receiving devices 3L and 3R shown in FIG. 1 are provided in the cover 3a, respectively, and are fixedly arranged on the housing 1a with a distance w from each other. In the following description, for convenience of explanation, it is assumed that the fan-shaped light emitted from the light emitting / receiving device 3L is composed of a bundle of light composed of L1, L2, L3,. Similarly, it is assumed that the fan-shaped light emitted from the light emitting / receiving device 3R is composed of a bundle of light composed of R1, R2, R3,. In the following description, the light beams L1, L2, L3,..., Lm and R1, R2, R3,. As described above, the light emitting / receiving devices 3L and 3R emit the fan-shaped light including the bundle of probe lights in parallel along the surface of the display d.
[0022]
As will be described in detail later, the retroreflective member 4 is provided inside the casing 1a and in the peripheral portion excluding the lower portion of the casing 1a. The retroreflective member 4 is formed by arranging a large number of conical corner cubes, for example, and has a characteristic of reflecting incident probe light toward the same optical path. For example, the probe light L3 emitted from the light emitting / receiving device 3L is reflected by the retroreflecting member 4 and becomes retroreflected light L3 ′ directed again toward the left light emitting / receiving device 3L through the same optical path.
[0023]
Next, the configuration of the light emitting / receiving devices 3L and 3R will be specifically described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one of the light emitting / receiving devices 3L and 3R. FIG. 2 is a diagram showing the light emitting / receiving devices 3L and 3R mainly in the XZ direction, but the portion indicated by a two-dot chain line in the figure shows the same component in another direction (X-Y direction or Y-direction). It is the figure seen from (-Z direction).
[0024]
As shown in FIG. 2, the light emitting / receiving devices 3L and 3R each include a light emitting unit 5 and a light receiving unit 6. The light emitting unit 5 includes a light source 7 such as an LD or an LED that can narrow down the spot to some extent. The light emitted from the light source 7 perpendicularly to the display d is collimated in the X direction by a cylindrical lens 8 that can change only the magnification in one direction. The light collimated in the X direction by the cylindrical lens 8 is condensed in the Y direction by two cylindrical lenses 9 and 10 having a curvature distribution orthogonal to that of the cylindrical lens 8. The light that has passed through the cylindrical lens group (cylindrical lenses 8, 9, and 10) is incident on a slit that is narrow in the Y direction and elongated in the X direction provided on the slit plate 11. This slit forms the secondary light source 12. The light emitted from the secondary light source 12 is reflected by the half mirror 13 and becomes fan-shaped light parallel to the surface of the display d and centering on the secondary light source 12, and travels through the input region 2. In other words, the fan-shaped light forms the input region 2. The cylindrical lens group (cylindrical lenses 8, 9, and 10) and the slit plate 11 constitute a condensing optical system that forms fan-shaped light.
[0025]
The light that has progressed through the input region 2 in a fan shape is recursively reflected by the retroreflecting member 4, and then returns to the half mirror 13 through the same optical path again. The re-reflected light that has returned to the half mirror 13 passes through the half mirror 13 and enters the light receiving unit 6. The retroreflected light incident on the light receiving unit 6 is linearized through the cylindrical lens 14 that is a condensing sensor, and then spaced from the cylindrical lens 14 by a distance f (f is the focal length of the cylindrical lens 14). Are received at different positions for each probe light.
[0026]
Then, the light receiving element 15 generates an electrical signal based on the light intensity distribution of the retroreflected light (probe light) and manually powers a controller 16 (see FIGS. 4 and 5) described later. As shown in FIG. 2, the optical system is configured so that the distance D between the secondary light source 12 and the half mirror 13 and the distance D between the cylindrical lens 14 and the half mirror 13 are equal. In this configuration, the retroreflected light reflected by the retroreflective member 4 does not receive the action of the cylindrical lens 14 in the Z-axis direction and reaches the light receiving element 15 while being collimated. Further, the retroreflected light propagates so as to be condensed at the center of the cylindrical lens 14 in the direction parallel to the display surface, and as a result, the light received on the focal plane of the cylindrical lens 14 by the action of the cylindrical lens 14. An image is formed on the element 15. As a result, a light intensity distribution is formed on the light receiving element 15 in accordance with the presence or absence of retroreflected light. That is, when the retroreflected light is blocked by a pointing object such as a finger or a pen, a point having a low light intensity (a peak point described later) is generated at a position corresponding to the blocked retroreflected light on the light receiving element 15.
[0027]
Further, instead of the cylindrical lens 14 shown in FIG. 2, a normal lens having the same curvature on a concentric circle may be used. A configuration example of this hot water is shown in FIG. In this configuration, the re-reflected light reflected by the retroreflecting member 4 receives the action of the condensing lens 14 a in the Z-axis direction, is condensed from the collimated state, and reaches the light receiving element 15. Further, the retroreflected light propagates so as to be condensed at the center of the condenser lens 14a in a direction parallel to the display surface, and as a result, is installed on the focal plane of the condenser lens 14a under the action of the condenser lens 14a. An image is formed on the light receiving element 15. Thereby, a thin linear light intensity distribution parallel to the Y axis is formed on the light receiving element 15 in accordance with the presence or absence of retroreflected light. That is, when the retroreflected light is blocked by a pointing object such as a finger or a pen, a point having a low light intensity (a peak point described later) is generated at a position corresponding to the blocked retroreflected light on the light receiving element 15.
[0028]
FIG. 4 is a block diagram of a controller that executes processing for specifying the coordinates of the position where the light traveling in the input area 2 is blocked when an electrical signal based on the light intensity distribution of retroreflected light is input from the light receiving element 15. FIG. In FIG. 4, the controller 16 is composed of blocks other than the light receiving and emitting bag devices 3L and 3R. The controller 16 shown in FIG. 4 is provided in the CPU 22 that centrally controls each unit, the ROM 23 that stores fixed data such as a control program, the RAM 24 that stores variable data, and the light emitting and receiving devices 3L and 3R. A timer 25 for controlling the light emission time interval of the light source 7, a peak detector 18, an xy calculator 19, an interface (I / F) 20 for connecting the controller 16 to a computer, and a bus for connecting the above-described units. 21. The RAM 24 is provided with a waveform memory 17 by using a function of storing variable data in a rewritable manner.
[0029]
Next, processing executed in the controller 16 will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of processing executed by the controller 16. Waveform data representing the light intensity distribution output as an electrical signal from the light receiving element 15 is stored in the waveform memories 17L and 17R of the RAM 24. The peak detectors 18L and 18R execute processing for detecting the position of the peak point of the waveform data stored in the waveform memories 17L and 17R.
[0030]
FIG. 6 is an explanatory diagram of peak points. For example, in fan-shaped light composed of a bundle of probe lights L1, L2, L3,..., Ln-1, Ln, Ln + 1,. When the probe light Ln is blocked by the pointing object A such as a user's finger or pen, the probe light Ln does not reach the retroreflecting member 4. Accordingly, since the probe light Ln is not received by the light receiving element 15 of the light receiving and emitting device 3L, the position DnL on the light receiving element 15 corresponding to the probe light Ln becomes a region (dark spot) with low light intensity. As a result, a peak point appears in the waveform of the light intensity output from the light receiving element 15. The peak detectors 18L and 18R use, for example, a waveform processing calculation method such as smoothing differentiation, so that the dark spot position Dn (DnL on the light receiving element 15 of the light receiving and emitting device 3L) becomes the peak point of the light intensity waveform. , DnR) is detected on the light receiving element 15 of the light emitting / receiving device 3R.
[0031]
When the peak points are detected from the waveform data by the peak detectors 18L and 18R, the xy calculator 19 calculates the position coordinates (x, y) of the pointing object A that caused the peak point to appear in the waveform data.
[0032]
Next, a process for calculating the position coordinates (x, y) of the pointing object A in the xy calculator 19 will be specifically described. As shown in FIG. 6, the emission / incidence angle θnL of the probe light from the light receiving / emitting device 3L blocked by the pointing object A (θnR for the probe light from the light receiving / emitting device 3R) is calculated using the following equation: can do.
[0033]
θnL = arctan (DnL / f) (1)
θnR = arctan (DnR / f) (2)
However, DnL is the position of the dark spot on the light receiving element 15 in the light receiving and emitting device 3L detected by the peak detector 18L, and DnR is the dark spot on the light receiving element 15 in the light receiving and emitting apparatus 3R detected by the peak detector 18R. The position f is the distance between the cylindrical lens 14 (FIG. 2) or the condenser lens 14a (FIG. 3) and the light receiving element 15, and corresponds to the focal length of each lens.
[0034]
Further, by using θnL obtained by the equation (1), the angle θL (see FIG. 7) between the pointing object A and the light emitting / receiving device 3L can be calculated by the following equation.
θL = g (θnL) (3)
[0035]
Here, g is a conversion coefficient of the geometric relative positional relationship between the pointing object A and the light emitting / receiving device 3L.
Furthermore, by using θnR obtained by the equation (2), the angle θR (see FIG. 7) between the pointing object A and the light emitting / receiving device 3R can be calculated by the following equation.
[0036]
θR = h (θnR) (4)
Here, h is a conversion coefficient of the geometric relative positional relationship between the pointing object A and the light emitting / receiving device 3R.
[0037]
On the other hand, the position coordinates (x, y) of the pointing object A are calculated by using the following formula based on the principle of triangulation.
x = w tanθR / (tanθL + tanθR) (5)
[0038]
y = w tanθL · tanθR / (tanθL + tanθR) (6)
Here, w is the distance between the light emitting / receiving devices 3L and 3R (see FIGS. 1 and 7).
The position coordinates (x, y) of the pointing object A are calculated as a function of DnL and DnR by the above equations (1), (2), (3), (4), (5) and (6). That is, if the position DnL of the dark spot on the light receiving element 15 in the light receiving / emitting device 3L and the position DnR of the dark spot on the light receiving element 15 in the light receiving / emitting device 3R are detected, the position coordinates (x, y) of the pointing object A are obtained. Will be detected. Note that the equations (1), (2), (3), (4), (5) and (6) can be stored in the ROM 23 in advance as part of the control program.
[0039]
In the controller 16, the position coordinate (x, y) of the pointing object A obtained by the processing as described above is input to the computer via the I / F 20.
The overall operation of the coordinate input / detection apparatus 1 having the above configuration will be specifically described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7, the user points an appropriate position (x, y) on the display d with the pointing object A such as a finger or a pen through the input area 2 of the coordinate input / detection device l. To do. As a result, the probe lights Ln and Rn emitted from the light emitting / receiving devices 3L and 3R are blocked by the pointing object A, respectively. Accordingly, the probe lights Ln and Rn blocked by the pointing object A do not reach the retroreflective member 4, and the retroreflected lights of the probe lights Ln and Rn are received by the light receiving / emitting devices 3L and 3R. 15 does not receive light. Accordingly, a region (dark spot) having a low light intensity is generated at a predetermined position (DnL, DnR) on each light receiving element 15 (see FIG. 6). Waveform data corresponding to the light intensity output from each light receiving element 15 is stored in the waveform memories 17L and 17R.
[0040]
Peak detectors 18L and 18R detect dark spots (DnL, DnR) on each light receiving element 15 as peak points in the waveform data based on the waveform data in waveform memories 17L and I7R. Then, the xy calculator 19 is a position coordinate (x, y) pointed to by the pointing object A based on the dark spot (DnL, DnR) on each light receiving element 15 detected by the peak detectors 18L and 18R. Is calculated. The position coordinates (x, y) obtained in this way are input to the computer via the I / F 20, and processing according to the user's instruction by the pointing object A is executed.
[0041]
As described above, according to the coordinate input / detection device 1 according to the first embodiment, a desired input operation is performed only by blocking a part of the light in the input area with an arbitrary pointing object A such as a finger or a pen. Therefore, it is possible to eliminate the need to use a special pen provided with a reflecting member.
[0042]
Further, in the method of scanning the input area by rotating the polygon mirror, a motor for rotating the polygon mirror is required. This motor is a vibration source, and there is a possibility that the coordinate detection accuracy may deteriorate due to this vibration. However, in the first embodiment of the present invention, the light emitting unit 5 forms fan-shaped light from the light from the light source 7 to form the housing 1a. Since the light is emitted toward the inside, there is no vibration source in the movable part, that is, the apparatus, and the coordinates of the position indicated by the pointing object A can be detected with high accuracy.
[0043]
By the way, when the above described light blocking detection apparatus 1 is exposed to the retroreflective member 4, coordinate detection becomes inaccurate, which may cause malfunction. Therefore, the light blocking detection device according to the present invention is provided with a restricting means for restricting the width of the light incident on the retroreflective member 4 that is the reflecting portion.
[0044]
8 and 9, the retroreflective member 4 is supported by a support frame 30 provided in the housing 1a, and the support frame 30 has a gap with respect to the surface of the display d and protrudes to the display d side. A part 31 is provided. A restriction plate 32 as a restricting means is integrated or fixed at the tip of the overhanging portion 31, and the restriction plate 32 is configured by a plate-like member bent in a direction approaching the surface of the display d from the overhanging portion 31. Yes. The retroreflective member 4 is covered with the overhanging portion 31 and attached to the support frame 30 at the base portion.
[0045]
By configuring in this way, the probe light from the light emitting unit 5 is regulated by the regulating plate 32 before the light L5 reaches the retroreflective member 4, and the regulating plate prevents external light from entering the retroreflective member 4. 32.
[0046]
FIG. 10 is a specific example showing the dimension of the light width Lw regulated by the regulating means. The width of the light emitted from the light receiving and emitting device 3 is about 3 mm, and this light approaches the retroreflective member 4. The width is enlarged to about 25 mm. The distance from the front end of the restricting plate 32 to the surface of the display d is 10 mm. Therefore, light that is restricted to a width of 10 mm is incident on the retroreflective member 4 and reflected. The light receiving unit 6 can detect light having a width of 1.5 mm, and the light reflected by the retroreflective member 4 and having incident light has a width of 3 mm and is thus reliably detected. As described above, the light emitted from the light emitting / receiving device 3 is enlarged to a width of about 25 mm when approaching the retroreflective member 4, and this light hits the surface of the regulating plate 32 and is reflected. If this reflected light is incident on the light emitting / receiving device 3, the detection accuracy may be deteriorated. Therefore, the surface of the regulating plate 32 facing the light emitting / receiving device 3 is colored in a color that hardly reflects light, for example, black. Has been.
[0047]
Further, when the width Lw of light incident on the retroreflective member 4 is restricted to, for example, 10 mm by the restriction plate 32, the width W of the retroreflective member 4 is wider than the incident light as shown in FIG. Is used. And the retroreflection member 4 is arrange | positioned so that the both ends of the width direction may be located in each outer side of incident light so that incident light can be totally reflected.
[0048]
If comprised in this way, while maintaining the detection accuracy of the light-blocking detection apparatus 1 favorable, the incident light to the retroreflection member 4 will be refracted and hit | reflected on the edge of the reflection member, and it will also prevent a bad influence on detection accuracy. Is done.
[0049]
The light blocking detection device 1 has a gap between the display d and the support frame 30 as described above, and therefore it is inevitable that dust enters. Furthermore, since the user's finger can also enter, fingerprints, oil, dust, etc. may adhere to the reflecting member or the optical system member of the light emitting / receiving device 3, resulting in a decrease in reading performance or injuries with the finger caught in the gap. There is also a fear.
[0050]
In order to solve such a problem, as shown in FIGS. 8 and 9, a light-transmissive cover member 40 made of a transparent glass plate or the like is provided so as to eliminate a gap between the support frame 30 and the display d. ing. By providing such a cover member 40, it is possible to prevent dust from adhering to the retroreflective member 4 and the light emitting / receiving device 3 or fingers from entering the gap.
[0051]
By the way, the inventor of the present application has found that the detection accuracy of the light blocking detection device 1 may be lowered depending on the state in which the cover member 40 is installed. This will be described in detail. As shown in FIG. 11, the cover member 40 is provided so as to protrude from the surface of the display d. However, if it is installed in this way, the light passing through the protruding end 41 of the cover member 40 is refracted, and the refracted light is incident on the retroreflective member 4 so that the detection accuracy may be lowered. It was.
[0052]
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 12 of the present invention, the display surface side end 41 of the cover member 40 is arranged so as to be located on the inner side of the surface, that is, on the lower side in FIG. And in this embodiment, the edge part 41 can be located inside the display surface by arrange | positioning the cover member 40 outside the edge of the display d.
[0053]
If comprised in this way, since the light for light blocking position detection does not pass through the edge part 41 of the cover member 40, it can prevent that detection accuracy falls by the above-mentioned refracted light.
[0054]
Moreover, as shown in FIG. 13, the screen sheet as a protective sheet material can also be stuck on the surface of the display d. When this screen sheet is used, when the surface of the display d is made of glass, there are advantages such as no scattering even if it is broken, no concentrated stress on the display, and no parallax. When the screen sheet is attached in this way, the cover member 40 is positioned substantially inside the surface of the display d when the end 41 is abutted against the display surface and positioned inside the surface of the screen sheet. Thus, since the above-described refracted light is not generated, it is possible to prevent the detection accuracy from being lowered.
[0055]
As mentioned above, although the embodiment of the light-blocking detection device of the present invention has been described, the basic configuration of the light-blocking detection device is not limited to that of the above-described embodiment, and the light-blocking detection device of other configurations is also applicable. It is something that can be done. Hereinafter, a light blocking detection apparatus to which the above-described embodiment can be applied will be briefly described.
[0056]
14 is arranged at a different position on the touch panel 62, emits light while rotating about the installation position substantially parallel to the touch panel 62, and is provided on the touch panel 62. When the light scanners 64a and 64b serving as light scanning means for receiving the light beam recursively reflected by the member 63 and the light beam on the touch panel 62 are blocked, the light shielding point is determined based on the light reception result of the light scanners 64a and 64b. And a calculation unit 65 for calculating coordinates. Even in this light blocking detection device 61, it is effective in restricting the light incident on the reflecting member 63 and disposing the end of the cover member inside the surface of the touch panel 62 in reducing the detection accuracy. . In the light blocking detection device of FIG. 14, the light scanning means may be one that scans laser light from a laser diode with a polygon mirror instead of the light scanners 64a and 64b.
[0057]
15 includes a plurality of pairs of light emitting elements 73 and 74 and light receiving elements 75 and 76 arranged on the outer periphery of the touch panel 72, and an arbitrary position of the touch panel 72 is indicated by the pointing object A. In this case, the position coordinates of the pointing object A are obtained based on the light reception results of the light receiving elements 75 and 76. Even in such a light blocking detection device 61, it is possible to restrict the light incident on the light receiving members 75 and 76, and to arrange the end of the cover member on the inner side of the surface of the touch panel 72. Is effective.
[0058]
Further, as a modification of the light blocking detection device of FIG. 15, a similar number of light receiving and emitting devices are arranged in the portion where the light emitting elements 73 and 74 are provided, and a reflecting portion is arranged in the portion where the light receiving elements 75 and 76 are provided, Some light emitted from the light emitting part of the light receiving and emitting device is reflected by the reflecting part and enters the light receiving part. Even in such a light blocking detection device 61, it is effective in restricting the light incident on the reflecting member 63 and disposing the end of the cover member inside the surface of the touch panel 62 in reducing the detection accuracy. .
[0059]
FIG. 16 is a block diagram of an electronic blackboard system as an information display system according to the present invention. An electronic blackboard system 100 shown in FIG. 16 is mainly arranged on a plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”) 101 for displaying an image and a front surface of the PDP 101, and an input area (see FIG. 1) is touched (written). A light blocking detection device 102 (corresponding to the light blocking detection device described in the first to third embodiments) for inputting characters or figures written with a fingertip or a pen through the touch surface, and a fingertip or a pen. The controller 103 for the light interception detection device that performs the calculation of the coordinate position on the touch surface touched in the above, and the coordinate position information from the controller 103 is input, and the characters, figures, etc. that are input via the light interception detection device 102 are input. A computer 104 (personal computer) that controls the entire system such as a process of drawing on the PDP 101 is provided.
[0060]
Various peripheral devices can be connected to the computer 104 of the electronic blackboard system 100. In FIG. 16, as an example, a state in which a scanner 105 for reading an image of a document and a printer 106 for outputting image data to recording paper are connected to a computer 104 is shown. Further, the electronic blackboard system 100 can be connected to the network 107 via the computer 104. Data created by another computer connected on the network 107 can be displayed on the PDP 101, or data created by the electronic blackboard system 100 can be displayed. Can be transferred to another computer.
[0061]
Further, although not shown in the figure, the PDP 101 is provided with a video input terminal and a speaker to connect various information devices such as a video player 108, a laser disc player, a DVD player, a video camera, and an AV device. The PDP 101 can be used as a large screen monitor.
[0062]
Here, as the PDP 101, a large screen type that can be used as an electronic blackboard, such as 40 inches or 50 inches, is used. The plasma display can be enlarged, has high brightness, does not need to be dark like a projector, has a wide viewing angle unlike a liquid crystal display, and can play movies smoothly Therefore, in the fourth embodiment, a plasma display is adopted as the display. Since the plasma display is used in this way, the display device can be thinned (downsized). However, although the PDP 101 is used here, it goes without saying that other display devices such as a CRT and a liquid crystal display can be used instead of the PDP 101.
[0063]
The controller 103 inputs an operation performed on the touch surface of the light blocking detection device 102 as coordinate position information to the computer, and the computer 104 moves the mouse cursor to a position where the user touches the touch surface based on the input coordinate position information. And the like are displayed on the PDP 101 so as to match each other.
[0064]
Next, a schematic configuration of the computer 104 illustrated in FIG. 16 will be described. FIG. 17 is a block configuration diagram of the computer 104. A computer 104 shown in FIG. 17 is a personal computer, and includes a CPU 500 that controls the entire system, a ROM 501 that stores a boot program and the like, a RAM 502 that is used as a work area of the CPU 500, characters, numerical values, various instructions, and the like. Keyboard 503 for input, mouse 504 for cursor movement, range selection, etc., operating system (OS) 505, electronic blackboard software 506 for functioning the electronic blackboard system 100 as an electronic blackboard, light blocking detection A device driver 507 for operating the apparatus 102 and the controller 103 on the computer 104, a hard disk 509 storing various application programs 508 such as a word processor and spreadsheet software, and the PDP 101 are connected. A graphics board 510 that controls display of images on the PDP 101, a network card 511 (or a modem) that connects the electronic blackboard system 100 to the network 107 via the computer 104, a controller 103, a scanner 105, and a printer 106 Etc., and an interface (I / F) 512 for connecting the above components, and a bus 513 for connecting the above components.
[0065]
In FIG. 17, for convenience of explanation, an interface for connecting peripheral devices to the computer 104 is indicated by one block called I / F 512, but the I / F 512 is specifically for connecting the controller 103, for example. RS-232C serial interface, a Centronics parallel interface for connecting the printer 106, a SCSI for connecting a scanner, and the like.
[0066]
As shown in FIG. 16, the controller 103 is configured to be independent from the computer 104, but the controller 103 may be built in the computer 104, or the computer 104 itself has the function of the controller 103. You may make it. Although not shown in FIG. 17, the computer 104 can be mounted with a floppy disk drive device, a CD-ROM drive device, an MO drive device, or the like.
[0067]
In the electronic blackboard system configured as described above, it is extremely effective to use a light blocking detection device in which the width of light incident on the retroreflective member 4 is regulated, and the end portion is disposed inside the display d surface. Providing the cover member can also enjoy the advantages of providing the cover member and reliably avoid problems caused by providing the cover member. In the light blackout detection device of the electronic blackboard system, as shown in FIG. 8, if the cover member 40 is attached to the regulation plate 32, there is no need to provide a member or the like for attaching the cover member 40.
[0068]
【The invention's effect】
According to the configuration of the present invention, since the width of the light incident on the reflection part or the light receiving part is regulated, it is difficult for external light to enter the reflection part or the light receiving part, and it is possible to reliably prevent the reading performance from being deteriorated by the external light. Can do. Furthermore, since the present invention provides a member that regulates the width of light in front of the reflecting portion or the light receiving portion, regardless of the method for detecting the coordinates of the position where the light is blocked, various types of light blocking detection devices. A good detection result can be obtained in each case.
[0069]
Furthermore, according to the configuration of the present invention, there is provided a cover member that prevents dust and dirt from entering the light emitting part, the reflecting part, and the light receiving part, preventing oil and fingerprints from being attached, and further reducing the risk of fingers being caught. However, it is possible to reliably avoid deterioration in detection performance due to the cover member. Further, the cover member provided in the present invention is effective in various types of light blocking detection devices regardless of the method of detecting the coordinates of the position where the light is blocked.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an information display system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the light emitting and receiving device shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating another configuration example of the light emitting and receiving device illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram of a controller constituting the information display device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of processing executed by the controller shown in FIG. 4;
6 is an explanatory diagram of peak points detected by processing by the controller shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a modification of the information display system according to the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a restricting means in an embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing the relationship between the regulating width of the regulating means and the width of the reflecting portion.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing specific numerical examples of the incident width of light and the regulation width.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of light emission when a dustproof cover is provided.
FIG. 12 is a cross-sectional explanatory view showing an installation example of a dustproof cover in another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view showing an installation example of a dustproof cover in still another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of another light blocking detection apparatus to which the present invention is applicable.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of another light blocking detection apparatus to which the present invention is applicable.
FIG. 16 is a block diagram of an electronic blackboard system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram of a computer constituting the electronic blackboard system.
[Explanation of symbols]
3 Light receiving and emitting device
4 Retroreflective members
5 Light emitting part
6 Light receiving part
30 Support frame
31 Overhang
32 Restriction plate
40 Cover member
41 End of cover member
42 Screen sheet

Claims

In the light blocking detection device that detects the blocking position when the light passing through the display area where characters and images are displayed is blocked,
A light emitting unit that emits light along the display area;
A reflective part disposed opposite to the light emitting part via the display area;
A light receiving unit that receives light reflected by the reflecting unit;
A light-transmitting cover member provided in the reflective portion and arranged in a direction to stand with respect to the display area;
The light blocking detection device , wherein the cover member is located outside the edge of the display region, and the end of the cover member on the display region side is located inside the surface of the display region.

2. The light block detection device according to claim 1, wherein two or more sets of the light emitting unit and the light receiving unit forming a set therewith are provided at different positions in the display area.

3. The light blocking detection apparatus according to claim 1, further comprising an optical system that expands the light from the light emitting unit as it travels on the display area.

4. The light interception detection apparatus according to claim 1, further comprising: a light scanning unit that scans light from the light emitting unit on the display area.

5. The light blocking detection device according to claim 1, wherein a transmissive sheet member is provided on a surface of the display region, and an end of the cover member on the display region side is a surface of the sheet member. A light-blocking detection device, characterized in that it is located on the inner side.

The light blocking detection device according to claim 1, wherein means for restricting a width of light incident on the light receiving portion is provided, and the restricting means is disposed at a position closer to the light emitting portion than the light receiving portion. A light blocking detection device characterized in that the light blocking detection device is a shaped regulating member.

The light blockage detection apparatus according to claim 6, wherein the restriction member is provided on a frame body arranged at a peripheral edge of the display region.

The light blocking detection device according to claim 7, wherein an overhang portion is provided on the frame body so as to protrude toward the display area side and is disposed with a gap from a surface of the display area, and the restricting member is the overhang portion. A light blocking detection device, characterized in that it is a restriction plate formed by being bent in a direction approaching the surface of the display area.

9. The light blocking detection apparatus according to claim 8, wherein a surface of the regulation plate facing the light emitting portion is set to a color that absorbs light.

Based on a display device that displays characters and images in a display area, a light blocking detection device that detects a blocking position when light passing through the display region is blocked, and a blocking position detection of the light blocking detection device In an information display system having a control device for controlling the display device,
10. An information display system, wherein the light blocking detection device is the light blocking detection device according to any one of claims 1 to 9.