JP4393030B2

JP4393030B2 - 光学式位置検出装置及び記録媒体

Info

Publication number: JP4393030B2
Application number: JP2001576581A
Authority: JP
Inventors: 康秀岩本; 聡佐野; 文彦中沢; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: US6838657B2; US20040206889A1; DE10085455T1; WO2001079981A1; US20030020008A1; US7075054B2; US6844539B2; US6927386B2; US20040207858A1; US20040218479A1

Description

技術分野
本発明は、光走査系と光再帰性反射体とを用いて光遮断物の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置、及び、光学式位置検出装置における動作プログラムを記録した記録媒体に関する。
背景技術
主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人の指または特定の器具等の指示物により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。パーソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。
このような座標面となる表示画面上の指示位置を検出する装置の一例として、光学的な位置検出装置が、特公昭６２−３２４９１号公報に開示されている。この装置は、表示画面を指示する指示部材と、表示画面上での走査光を発する少なくとも２つの光走査器と、走査光を反射する反射手段と、走査光が指示部材に当たった時点を検出する手段とを備え、光走査器による光走査の開始時点または終了時点と走査光が指示部材に当たった時点との関係に基づいて、表示画面における指示部材の位置を検出する。
また、他の光学的な位置検出装置が、特開昭５７−２１１６３７号公報に開示されている。この装置は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角度走査し、反射手段を有する専用ペンからの反射光の２つのタイミングから専用ペンが存在する角度を夫々求め、求めた角度を三角測量の原理にあてはめて位置座標を計算にて検出する。
更に、他の光学的な位置検出装置が、特開昭６２−５４２８号公報等に提案されている。この装置は、表示画面の両側枠に反射手段としての光再帰性反射体を配置し、角度走査したレーザ光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指またはペンによって光線が遮断されるタイミングから指またはペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原理にて位置座標を検出する。
光学式位置検出装置において、走査光の反射手段が汚れていたり、反射手段自身に塵が付着している場合には。正常な検出動作を行えない。しかしながら、上述したような従来の光学式位置検出装置は何れも、このような汚れ，塵を検出する機能が設定されておらず、これらが原因となる動作不良を起こし易いという問題がある。
また、光再帰性反射体を配置した従来の光学式位置検出装置にあっては、表示画面内における位置検出しか行っておらず、表示画面と光再帰性反射体との間の領域を有効に利用できていないという問題もある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示画面外の領域を有効に利用できる光学式位置検出装置及びその動作プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、光再帰性反射体の汚れ、及び／または、光再帰性反射体上或いはその近傍の塵を検出できる光学式位置検出装置及びその動作プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、光再帰性反射体の汚れ、及び／または、光再帰性反射体上或いはその近傍の塵を検出して、その汚れ及び／または塵が原因となる動作不良を未然に防止できる光学式位置検出装置及びその動作プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、光走査部（ポリゴンミラー）の動作不良を容易に検出できて、位置検出処理の安定動作が可能である光学式位置検出装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、光送受器を覆うカバーの汚れを検出できる光学式位置検出装置を提供することにある。
発明の開示
本発明では、所定領域（表示画面）だけでなく、所定領域の外側の範囲（所定領域と光再帰性反射体との間の領域）でも、所定領域と同様に、光遮断物の位置検出を行う。よって、所定領域の外側の範囲も有効的に利用でき、例えば、そこに仮想ボタンを設けることが可能である。
本発明では、戻り反射光の受光結果に従って算出した光遮断物の位置、及び、光遮断物にてその受光レベルが低下している継続時間に基づいて、光再帰性反射体上またはその近傍の塵を検出する。具体的には、算出した光遮断物の位置が光再帰性反射体の位置に合致するかまたはその近傍であり、しかも、光遮断物による受光レベルの低下が所定時間以上継続する場合に、塵があると判断する。よって、光再帰性反射体周辺の塵を検出できるので、その塵が原因となる動作不良を未然に防止することが可能である。
本発明では、戻り反射光の受光レベルに基づいて、光再帰性反射体の汚れを検出する。具体的には、その受光レベルが、光遮断物があるときよりは低く、全く何もないときよりは高い場合に、光再帰性反射体が汚れていると判断する。よって、光再帰性反射体の汚れを検出できるので、その汚れが原因となる動作不良を未然に防止することが可能である。
本発明では、戻り反射光の受光レベルが周期的に減衰する場合に、光走査部（ポリゴンミラー）が動作不良であることを検出する。よって、迅速に対策を施せて、位置検出処理を安定して行える。
本発明では、光送受器がカバーで覆われている場合、戻り反射光の受光信号のベース電位に基づいて、その汚れを検出する。具体的には、ベース電位が所定値より高い場合に、汚れていると判断する。よって、その汚れが原因となる動作不良を未然に防止することが可能である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
第１図（ａ）は光学式位置検出装置の正面図である。この光学式位置検出装置１は、全体として蓋及び底がない中空直方体の筐体状をなしており、４個の側面枠１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを有する。第１図（ａ）で上側の側面枠１ａは、他の３個の側面枠１ｂ，１ｃ，１ｄに比べて幅が大きくなっており、後述する内部構成を有する光学ユニット１０ａ，１０ｂを両端部に内蔵している。更に、これらの３個の側面枠１ｂ，１ｃ，１ｄには、光再帰性反射体４が設けられている。
第１図（ｂ）は、表示装置の正面図であり、偏平直方体状の表示装置２０は表示画面２１とこれが取り付けられた画面枠２２とを有する。このような表示装置２０に、上述した構成の光学式位置検出装置１が外付けされる。第２図は光学式位置検出装置１を表示装置２０に外付けした状態を示す正面図である。
第３図は、光学ユニット１０ａ，１０ｂの構成及び光路を示す図である。両光学ユニット１０ａ，１０ｂは同じ内部構成をなしている。光学ユニット１０ａ（１０ｂ）は、赤外線レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）からなる発光素子１１と、発光素子１１からのレーザ光を平行光にするためのコリメーションレンズ１２と、光再帰性反射体４からの反射光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子１３と、受光素子１３への入射光を制限するためのアパーチャ１４ａを有する遮光部材１４と、発光素子１１からのレーザ光を角度走査するための例えば４角柱状のポリゴンミラー１５と、アパーチャ１６ａによりコリメーションレンズ１２からポリゴンミラー１５への投射光を制限すると共に、ポリゴンミラー１５を介した光再帰性反射体４からの反射光を受光素子１３側へ反射するアパーチャミラー１６と、アパーチャミラー１６での反射光を集束させるための集光レンズ１７と、ポリゴンミラー１５を回転させるモータ１８と、これらを取付け固定するための光学ユニット本体１９とを備える。
発光素子１１から出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ１２にて平行光にされ、アパーチャミラー１６のアパーチャ１６ａを通過した後、ポリゴンミラー１５の回転によって光学式位置検出装置１の各側面枠１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに実質的に直交する面内を角度走査されて光再帰性反射体４に投射される。そして、光再帰性反射体４からの反射光が、ポリゴンミラー１５及びアパーチャミラー１６にて反射された後、集光レンズ１７で集束されて遮光部材１４のアパーチャ１４ａを通って、受光素子１３に入射される。但し、走査光の経路に物体が存在する場合には走査光が遮断されるため、反射光が受光素子１３に入射されることはない。
第４図は、光学ユニット１０ａ，１０ｂに接続される回路構成及び位置検出の処理状態を示す図である。
各光学ユニット１０ａ，１０ｂには、各発光素子１１を駆動する発光素子駆動回路３２ａ，３２ｂと、各受光素子１３の受光量を電気信号に変換する受光信号検出回路３３ａ，３３ｂと、各ポリゴンミラー１５の動作を制御するポリゴン制御回路３４とが接続されている。
制御部３５は、発光素子駆動回路３２ａ，３２ｂに駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光素子駆動回路３２ａ，３２ｂが駆動されて、各発光素子１１の発光動作が制御される。受光信号検出回路３３ａ，３３ｂは、各受光素子１３での反射光の受光信号を制御部３５へ送る。制御部３５は、受光信号検出回路３３ａ，３３ｂからの受光信号に基づいて、指，ペン等の光遮断物Ｓの位置，大きさの算出処理、光再帰性反射体４の汚れの検出処理、光再帰性反射体４周辺の塵の検出処理などを行うと共に、装置全体の動作を制御する。
第５図は、制御部３５の構成図である。制御部３５は、ＣＰＵ４１とＲＯＭ４２とＲＡＭ４３と表示インターフェース４４とを有する。ＣＰＵ４１は、これらのハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、ＲＯＭ４２に格納されたコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＯＭ４２は、光学式位置検出装置の処理動作に必要な種々のソフトウェアのプログラムを予め格納している。ＲＡＭ４３は、ＳＲＡＭまたはフラッシュメモリ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータ，ソフトウェアの実行に必要な閾値レベルなどを記憶する。また、表示インターフェース４４は、表示装置２０におけるユーザへのメッセージ表示などを制御する。
次に、位置検出の動作について説明する。第４図に示されているように、例えば光学ユニット１０ｂに関して説明すると、光学ユニット１０ｂからの投射光は、自身の受光素子１３に直接入射する位置から第４図上で反時計方向回りに走査され、光再帰性反射体４の先端部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、光遮断物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）までは光再帰性反射体４により反射されるが、指示物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は光遮断物Ｓによって遮断され、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは光再帰性反射体４により反射される。
次に、光遮断物Ｓの位置，大きさの具体的な算出動作について説明する。第６図は、その算出原理を示す模式図である。但し、第６図では光学ユニット１０ａ，１０ｂ、光再帰性反射体４、表示画面２１以外の構成部材は図示を省略している。また、光遮断物Ｓとして指を用いた場合を示している。
制御部３５はポリゴン制御回路３４を制御することにより、光学ユニット１０ａ，１０ｂ内の各ポリゴンミラー１５を回転させて、各発光素子１１からのレーザ光を角度走査する。この結果、光再帰性反射体４からの反射光が各受光素子１３に入射する。このようにして各受光素子１３に入射した光の受光量は受光信号検出回路３３ａ，３３ｂの出力である受光信号として得られる。
なお、第６図において、θ００，φ００は両光学ユニット１０ａ，１０ｂを結ぶ基準線から各受光素子までの角度を、θ０，φ０は両光学ユニット１０ａ，１０ｂを結ぶ基準線から光再帰性反射体４の端部までの角度を、θ１，φ１は基準線から光遮断物Ｓの基準線側端部までの角度を、θ２，φ２は基準線から光遮断物Ｓの基準線と逆側端部までの角度を夫々示している。
表示画面２１上の走査光の光路に光遮断物Ｓが存在する場合には、光学ユニット１０ａ，１０ｂから投射された光の光遮断物Ｓからの反射光は各受光素子１３に入射されない。従って、第６図に示されているような状態では，走査角度が０°からθ０までの間では光学ユニット１０ａ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がθ０からθ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間ではその受光素子１３に反射光が入射されない。同様に、走査角度が０°からφ０までの間では光学ユニット１０ｂ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がφ０からφ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入射され、走査角度がφ１からφ２までの間ではその受光素子１３に反射光が入射されない。
次に、このようにして求めた遮断範囲から、光遮断物Ｓ（本例では指）の中心位置（指示位置）の座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に基づく角度から直交座標への変換を説明する。第７図に示すように、光学ユニット１０ａの位置を原点Ｏ、表示画面２１の上辺，左辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長さ（光学ユニット１０ａ，１０ｂ間の距離）をＬとする。また、光学ユニット１０ｂの位置をＢとする。表示画面２１上の光遮断物Ｓが指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光学ユニット１０ａ，１０ｂからＸ軸に対してθ，φの角度でそれぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の（１），（２）式のように求めることができる。
Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ
…（１）
Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷
（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）
ところで、光遮断物Ｓ（指）には大きさがあるので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、第８図に示すように、光遮断物Ｓ（指）のエッジ部の４点（第８図のＰ１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れも指示した中心点（第８図のＰｃ）とは異なっている。そこで、以下のようにして、中心点Ｐｃの座標（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以下の（３），（４）式のように表せる。
Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）
…（３）
Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）
…（４）
そこで、（３），（４）式で表されるθ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（１），（２）式のθ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐｃの座標を求めることができる。
なお、上述した例では、最初に角度の平均値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式（１），（２）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式（１），（２）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出して、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能である。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも可能である。
ところで、各ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合には、時間を計時することにより走査角度の情報を得ることができる。第９図は、受光信号検出回路３３ａからの受光信号と、光学ユニット１０ａ内のポリゴンミラー１５の走査角度θ及び走査時間Ｔとの関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合、その走査角速度をωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記（５）式に示すような比例関係が成り立つ。
θ＝ω×Ｔ …（５）
よって、受光信号の立ち下がり，立ち上がり時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ２と下記（６），（７）式の関係が成り立つ。
θ１＝ω×ｔ１ …（６）
θ２＝ω×ｔ２ …（７）
従って、ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合には、時間情報を用いて、光遮断物Ｓ（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能である。
また、計測した遮断範囲から光遮断物Ｓ（指）の大きさ（断面の直径）を求めることも可能である。第１０図は、この光遮断物Ｓの断面の直径の計測原理を示す模式図である。第１０図において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ光学ユニット１０ａ，１０ｂから見た光遮断物Ｓの断面の直径である。まず、光学ユニット１０ａ，１０ｂの位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から光遮断物Ｓの中心点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（８），（９）式の如く求められる。
ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ^２＋Ｐｃｙ^２）^１／２ …（８）
ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）^２＋Ｐｃｙ^２｝^１／２ …（９）
光遮断物Ｓの断面の半径が中心点までの距離と遮断角度の半分の正弦値との積で近似できるので、各断面の直径Ｄ１，Ｄ２は、下記（１０），（１１）式に従って計測可能である。
Ｄ１＝２・ｒ１・ｓｉｎ（ｄθ／２）
＝２（Ｐｃｘ^２＋Ｐｃｙ^２）^１／２・ｓｉｎ（ｄθ／２）
…（１０）
Ｄ２＝２・ｒ２・ｓｉｎ（ｄφ／２）
＝２｛（Ｌ−Ｐｃｘ）^２＋Ｐｃｙ^２｝^１／２
・ｓｉｎ（ｄφ／２） …（１１）
なお、ｄθ／２，ｄφ／２≒０である場合には、ｓｉｎ（ｄθ／２）≒ｄθ／２≒ｔａｎ（ｄθ／２），ｓｉｎ（ｄφ／２）≒ｄφ／２≒ｔａｎ（ｄφ／２）と近似できるので、（１０），（１１）式においてｓｉｎ（ｄθ／２），ｓｉｎ（ｄφ／２）の代わりに、ｄθ／２またはｔａｎ（ｄθ／２），ｄφ／２またはｔａｎ（ｄφ／２）としても良い。
ところで、第４図に示すように、光学ユニット１０ａ，１０ｂからのレーザ光は、表示画面２１内だけでなくその外側の領域、つまり表示画面２１と光再帰性反射体４との間の領域も走査することができ、その光再帰性反射体４からの反射光を光学ユニット１０ａ，１０ｂで受光できる。よって、このような領域に光遮断物が存在する場合にも、表示画面２１内と全く同様に、その位置を算出することが可能である。また、表示画面２１の大きさ情報と位置情報とを予め入力設定しておくことにより、その算出位置から、光遮断物が表示画面２１内に存在するかまたは表示画面２１外に存在するかを容易に判別できる。以下、表示画面２１外の領域での光遮断物の検出及び位置算出を利用した例（塵の検出，仮想ボタンの利用）について説明する。
まず、光再帰性反射体４上またはその近傍に存在する光遮断物の検出について説明する。第１１図は、下側の側面枠１ｃの光再帰性反射体４に光遮断物Ｓがある状態を示す図である。このような状態での光学ユニット１０ａ，１０ｂの受光信号を第１２図（ａ），（ｂ）に夫々示す。また、第１３図は、右側の側面枠１ｄの光再帰性反射体４に光遮断物Ｓがある状態を示す図である。このような状態での光学ユニット１０ａ，１０ｂの受光信号を第１４図（ａ），（ｂ）に夫々示す。なお、第１２図及び第１４図における破線は光遮断物を検出するための閾値レベルであり、走査範囲内でこの閾値レベルより受光信号レベルが低下した場合には、光遮断物があることを検出する。
下側の側面枠１ｃの光再帰性反射体４に光遮断物Ｓがある場合には、両光学ユニット１０ａ，１０ｂにて共にその光遮断物Ｓを検出しており、右側の側面枠１ｄの光再帰性反射体４に光遮断物Ｓがある場合には、その領域には光学ユニット１０ｂからレーザ光が走査されないので、光学ユニット１０ａのみでその光遮断物Ｓを検出している。なお、左側の側面枠１ｂの光再帰性反射体４に光遮断物がある場合には、光学ユニット１０ｂのみでその光遮断物を検出することになる。
このように、光学ユニット１０ａ，１０ｂと光再帰性反射体４との位置情報を予め入力設定しておくことにより、光遮断物の算出位置に基づいて、どの側面枠の光再帰性反射体４上またはその近傍に光遮断物が存在するかを検出できる。
次に、仮想ボタンの利用例について説明する。第１５図は、仮想ボタンの設置例を示す図である。表示画面２１の外側であって、光遮断物の位置検出が可能である領域に、特定の機能を外部から受け付けるための仮想ボタン５１を設けている。よって、表示画面２１の外側を有効的に利用でき、隠しコマンド入力手段としても使用できる。ユーザは、この仮想ボタン５１を押すことにより、所望のコマンドを入力できる。
第１６図は、ユーザインターフェースを向上させるために、仮想ボタン５１のテンプレート５２を表示装置２０に取り付けた状態を示す図である。走査光に干渉しないように、テンプレート５２の厚さは薄い方が良い。表示装置２０に予め段差を設けておき、その段差にテンプレート５２を嵌め込むようにしても良い。
なお、第１５図及び第１６図では、表示画面２１の上下外側に仮想ボタン５１を設けているが、その左右外側に仮想ボタン５１を設けても良いことは言うまでもない。
第１７図は、このような仮想ボタン５１の形状例を示す図である。三角測量の原理にて光遮断物の位置を算出しているので、光学ユニット１０ａ，１０ｂと表示画面２１との間であって、しかも両光学ユニット１０ａ，１０ｂの中間またはその近傍に仮想ボタンを設ける場合（第１７図の仮想ボタン５１ａ）、横長方向に位置算出精度が悪くなる。よって、この領域に設置する仮想ボタン５１ａの形状を横長として、ボタン押下を安定的に検出できるようにする。また、同じ理由により、表示画面２１を介して光学ユニット１０ａ，１０ｂの反対側であって、しかも表示装置２０の両端付近に仮想ボタンを設ける場合（第１７図の仮想ボタン５１ｂ）、縦長方向に位置算出精度が悪くなる。よって、この領域に設置する仮想ボタン５１ｂの形状を縦長として、ボタン押下を安定的に検出できるようにする。
第１８図は、本発明の光学式位置検出装置における処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ４１は、光遮断物を検出してその位置を算出する（ステップＳ１）。ＣＰＵ４１は、その光遮断物の算出位置が表示画面２１内であるか否かを判定し（ステップＳ２）、表示画面２１内である場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、入力手段（例えば指）による指示入力に基づく描画処理を行う（ステップＳ７）。
次に、ＣＰＵ４１は、光遮断物の算出位置が光再帰性反射体４上またはその近傍であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そうでない場合に（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、算出位置が仮想ボタン５１の位置であるか否かを判定する（ステップＳ８）。仮想ボタン５１の位置である場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、入力手段（例えば指）で仮想ボタン５１が指示されたとしてその仮想ボタン５１の処理を実行する（ステップＳ９）。仮想ボタン５１の位置でない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、ユーザが誤って触ったと考えられるので、ＣＰＵ４１は、そのまま処理を終了する。
光遮断物の算出位置が光再帰性反射体４上またはその近傍である場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、その旨をユーザへ通知する（ステップＳ４）。第１９図は、この通知例を示す図であり、「光再帰性反射体上に光遮断物が存在」というメッセージをその位置情報と共に表示画面２１に表示してユーザに知らせる。第２０図は、他の通知例を示す図であり、光遮断物存在のメッセージを表示すると共に、その光遮断物の位置を矢印で表示する。このようにすることにより、入力手段（例えば指）に使用している以外のものが光再帰性反射体４上またはその近傍にないか、ユーザに注意を促すことができる。
次に、ＣＰＵ４１は、光再帰性反射体４上またはその近傍の光遮断物が所定時間以上（例えば１分以上）存在しているか否かを判定する（ステップＳ５）。所定時間以上存在している場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、その光遮断物は塵であると判断して、塵の除去を指示する（ステップＳ６）。第２１図は、この指示例を示す図であり、「光再帰性反射体の塵の除去」というメッセージをその位置情報と共に表示画面２１に表示してユーザに知らせる。第２２図は、他の指示例を示す図であり、塵除去のメッセージを表示すると共に、その塵の位置を矢印で表示する。このようにすることにより、塵の存在がユーザに通知され、塵が迅速に除去されて、塵が原因となる動作不良を未然に防止できる。
なお、所定時間内に光遮断物が消失した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、ユーザが誤って触ったと考えられるので、ＣＰＵ４１は、光遮断物存在のメッセージ表示を終了する（ステップＳ１０）。
なお、上述した例では、光再帰性反射体４上またはその近傍の塵と仮想ボタン５１の押下とを算出位置に基づいて判別したが、光遮断時間に基づいて判別することも可能である。具体的には、光遮断時間が所定時間より長い場合には光再帰性反射体４上またはその近傍の塵と判断し、光遮断時間が所定時間より短い場合には仮想ボタン５１の押下と判断する。
次に、光再帰性反射体４の汚れを検出する実施の形態について説明する。第２３図は、下側の側面枠１ｃの光再帰性反射体４に汚れＤがある状態を示す図である。このような状態での光学ユニット１０ａ，１０ｂの受光信号を第２４図（ａ），（ｂ）に夫々示す。なお、第２４図における破線は第１２，１４図と同様の光遮断物を検出するための閾値レベルであり、第２４図における点線は光再帰性反射体４の汚れを検出するために必要な汚れ検出レベルである。この汚れ検出レベルは、閾値レベルよりも高レベルである。
第２５図は、この光再帰性反射体４の汚れを検出する処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ４１は、走査範囲において受光信号レベルが閾値レベルより低くなったか否かを判定し（ステップＳ１１）、低くなった場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、光遮断物が存在すると判断する（ステップＳ１５）。閾値レベルより低くならなかった場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、走査範囲において受光信号レベルが汚れ検出レベルより低くなったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
受光信号レベルが汚れ検出レベルより低くなった場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、光再帰性反射体４に汚れがあることを検出してその位置を算出する（ステップＳ１３）。そして、ＣＰＵ４１は、ユーザに光再帰性反射体４の清掃を指示する（ステップＳ１４）。第２６図は、この指示例を示す図であり、「光再帰性反射体の清掃」というメッセージをその位置情報と共に表示画面２１に表示してユーザに知らせる。このようにすることにより、光再帰性反射体４の汚れがユーザに通知され、光再帰性反射体４が迅速に清掃されて、その汚れが原因となる動作不良を未然に防止できる。
なお、第２５図におけるＳ１５の処理の後に、第１８図に示したＳ１〜Ｓ１０の処理を結び付けることにより、正常な描画処理，光再帰性反射体４の汚れ検出処理，仮想ボタンの押下検出処理及び光再帰性反射体４上またはその近傍の塵検出処理を一連的に実行することが可能である。
次に、ポリゴンミラー１５の走査光ずれを検出する実施の形態について説明する。第２７図は、光学ユニット１０ａ，１０ｂでの受光信号の一例をポリゴンミラー１５の４個の各走査面に対応して示す図である。受光信号レベルが周期的に閾値レベルより低下しており、第２７図では、ポリゴンミラー１５の第３走査面に対応する受光信号のみが閾値レベルより低くなっている。
ポリゴンミラー１５の面倒れ角は均一ではないので、走査光が光再帰性反射体４から外れた場合、反射光が得られず、第２７図のようなパターンを呈する。このように、そのレベルが周期的に閾値レベルより低下するように受光信号が変動したことを検出した場合に、ポリゴンミラー１５の動作不良と判断することができる。
このようなポリゴンミラー１５の動作不良を検知した場合には、光遮断物の位置算出を行うソフトウェアにおいて、移動平均を求める、最大，最小の値は除去するなどのスムージング処理を行うことにより、算出データを安定させることができる。
次に、光学ユニット１０ａ，１０ｂにカバーを設けた場合に．そのカバーの表面の汚れを検出する実施の形態について説明する。第２８図は、光学ユニット１０ａ，１０ｂへ外部から塵などが侵入することを防止するために、光学ユニット１０ａ，１０ｂを覆うようにカバー５３を設けた状態を示す図である。
このような状態での光学ユニット１０ａ，１０ｂの受光信号の例を第２９図に示す。第２９図（ａ）はカバー５３の表面が汚れていない場合の受光信号を示し、第２９図（ｂ）はカバー５３の表面が汚れ汚れている場合の受光信号を示す。なお、第２９図における破線は光遮断物を検出するための閾値レベルであり、点線はカバー５３の表面の汚れを検出するために必要な基準電位を表す。
カバー５３の表面が汚れていない場合には、ベース電位は高くなっていない。一方、汚れている場合には、その汚れからの乱反射によって、受光信号のベース電位が上昇する。よって、このようなベース電位の上昇を検知することにより、カバー５３の表面の汚れを検出できる。
第３０図は、このカバー５３の表面の汚れを検出する処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ４１は、得られた受光信号のベース電位を測定し（ステップＳ２１）、その測定値が基準電位より高いか否かを判定する（ステップＳ２２）。高い場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ），ＣＰＵ４１は、カバー５３の表面に汚れがあることを検出し（ステップＳ２３）、ユーザにカバー５３の清掃を指示する（ステップＳ２４）。第３１図は、この指示例を示す図であり、「カバーの清掃」というメッセージを表示画面２１に表示してユーザに知らせる。このようにすることにより、カバー５３の表面の汚れがユーザに通知され、カバー５３が迅速に清掃されて、その汚れが原因となる動作不良を未然に防止できる。一方、測定ベース電位が基準電位より高くない場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、カバー５３の表面に汚れがないと判断する（ステップＳ２５）。
なお、以上のような第３０図に示すＳ２１〜Ｓ２５の処理を、第１８図及び／または第２５図のフローチャートに結び付けて、一連的に実行するようにできることは勿論である。
第３２図は、本発明の記録媒体の実施の形態の構成を示す図である。ここに例示するプログラムは、前述した光遮断物の位置及び大きさの算出処理、第１８図，第２５図，第３０図に示す各フローチャートの処理の一部または全部を含んでおり、以下に説明する記録媒体に記録されている。
第３２図において、コンピュータ６０とオンライン接続する記録媒体６１は、コンピュータ６０の設置場所から隔たって設置される例えばＷＷＷ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）のサーバコンピュータを用いてなり、記録媒体６１には前述の如きプログラム６１ａが記録されている。記録媒体６１から読み出されたプログラム６１ａがコンピュータ６０を制御することにより、コンピュータ６０が上述した各処理を実行する。
コンピュータ６０の内部に設けられた記録媒体６２は、内蔵設置される例えばハードディスクドライブまたはＲＯＭ（第５図のＲＯＭ４２が該当）などを用いてなり、記録媒体６２には前述の如きプログラム６２ａが記録されている。記録媒体６２から読み出されたプログラム６２ａがコンピュータ６０を制御することにより、コンピュータ６０が上述した各処理を実行する。
コンピュータ６０に設けられたディスクドライブ６０ａに装填して使用される記録媒体６３は、運搬可能な例えば光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭまたはフレキシブルディスクなどを用いてなり、記録媒体６３には前述の如きプログラム６３ａが記録されている。記録媒体６３から読み出されたプログラム６３ａがコンピュータ６０を制御することにより、コンピュータ６０が上述した各処理を実行する。
なお、上述した例では、表示装置に外付けされる光学式位置検出装置の場合について説明したが、表示画面が一体化されている光学式位置検出装置についても、本発明を同様に適用できることは勿論である。
産業上の利用可能性
以上のように本発明では、所定領域（表示画面）内だけでなく、所定領域の外側の範囲でも、所定領域と同様に、光遮断物の位置検出を行うので、所定領域の外側の範囲も有効的に利用できる。また、光再帰性反射体上或いはその近傍の塵、及び／または、光再帰性反射体の汚れを検出できるので、これらが原因となる動作不良を未然に防止することが可能である。また、光走査部（ポリゴンミラー）の動作不良を容易に検出できて、位置検出処理の安定動作を行える。更に、光送受器を覆うカバーの汚れを検出できるので、それが原因となる動作不良を未然に防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は光学式位置検出装置の正面図、第１図（ｂ）は表示装置の正面図、第２図は光学式位置検出装置を表示装置に外付けした状態を示す正面図、第３図は光学ユニットの構成及び光路を示す図、第４図は光学ユニットに接続される回路構成及び位置検出の処理状態を示す図、第５図は制御部の構成を示すブロック図、第６図は光遮断物の位置，大きさの算出原理を示す模式図、第７図は座標検出のための三角測量の原理を示す模式図、第８図は光遮断物及び遮断範囲を示す模式図、第９図は受光信号と走査角度と走査時間との関係を示すタイミングチャート、第１０図は光遮断物の断面の直径の計測原理を示す模式図、第１１図は下側の光再帰性反射体に光遮断物（塵）がある状態を示す図、第１２図（ａ），（ｂ）は第１１図の状態での光学ユニットの受光信号を示す図、第１３図は右側の光再帰性反射体に光遮断物（塵）がある状態を示す図、第１４図（ａ），（ｂ）は第１３図の状態での光学ユニットの受光信号を示す図、第１５図は仮想ボタンの設置例を示す図、第１６図は仮想ボタンのテンプレートを表示装置に取り付けた状態を示す図、第１７図は仮想ボタンの形状例を示す図、第１８図は光学式位置検出装置における処理手順を示すフローチャート、第１９図は光再帰性反射体上に光遮断物が存在することをユーザに通知する一例を示す図、第２０図は光再帰性反射体上に光遮断物が存在することをユーザに通知する他の例を示す図、第２１図は塵を除去することをユーザに指示する一例を示す図、第２２図は塵を除去することをユーザに指示する他の例を示す図、第２３図は光再帰性反射体に汚れがある状態を示す図、第２４図（ａ），（ｂ）は第２３図の状態での光学ユニットの受光信号を示す図、第２５図は光再帰性反射体の汚れを検出する処理手順を示すフローチャート、第２６図は光再帰性反射体を清掃することをユーザに指示する例を示す図、第２７図は光学ユニットでの受光信号の一例をポリゴンミラーの４個の各走査面に対応して示す図、第２８図は光学ユニット用のカバーを設けた状態を示す図、第２９図（ａ），（ｂ）は第２８図の状態での光学ユニットの受光信号を示す図、第３０図はカバーの表面の汚れを検出する処理手順を示すフローチャート、第３１図はカバーを清掃することをユーザに指示する例を示す図、第３２図は記録媒体の実施の形態の構成を示す図である。

Claims

所定領域の外側の複数の側面枠に設けられた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査部、及び、その走査光によって照射された部分の前記光再帰性反射体による反射光を受光する受光部を有する少なくとも２つの光送受器と、前記光走査部での走査角度及び前記受光部での受光結果に基づいて、前記光走査部による光走査領域に存する光遮断物の位置を検出する検出器とを備える光学式位置検出装置において、検出した前記光遮断物の位置と前記所定領域の大きさ情報及び位置情報とに基づいて、前記光遮断物が前記所定領域内に存するか前記所定領域外に存するかを判別する判別部を備えており、前記判別部は、検出した前記光遮断物の位置と前記光送受器及び光再帰性反射体の位置情報とに基づいて、どの側面枠の光再帰性反射体上またはその近傍に前記光遮断物が存するかを検出するようにしたことを特徴とする光学式位置検出装置。
前記所定領域と前記光再帰性反射体との間に設けられており、所定機能の指示入力を外部から受け付ける仮想ボタンを備え、前記仮想ボタンの形状をその設置位置に応じて設定している請求項１に記載の光学式位置検出装置。
所定領域の外側の複数の側面枠に設けられた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査部、及び、その走査光によって照射された部分の前記光再帰性反射体による反射光を受光する受光部を有する少なくとも２つの光送受器とを備えた光学式位置検出装置について、コンピュータに、前記光走査部での走査角度及び前記受光部での受光結果に基づいて、前記光走査部による光走査領域に存する光遮断物の位置を検出させるためのプログラムが記録されているコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、検出した前記光遮断物の位置と前記所定領域の大きさ情報及び位置情報とに基づいて、前記光遮断物が前記所定領域内に存するか前記所定領域外に存するかを判別することと、検出した前記光遮断物の位置と前記光送受器及び光再帰性反射体の位置情報とに基づいて、どの側面枠の光再帰性反射体上またはその近傍に前記光遮断物が存するかを検出することとをコンピュータに実行させるプログラムコード手段を含むプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。