JP5157025B2

JP5157025B2 - 光学式座標入力装置

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Publication number: JP5157025B2
Application number: JP2009009534A
Authority: JP
Inventors: 紀行十二
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2013-03-06
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Description

本発明は、ディスプレイ上で矩形状の操作領域を構成する横方向（Ｘ方向）において対向する２辺の一辺に複数の発光手段を配置するとともに他辺に各発光手段に対向して複数の受光手段を配置し、また、操作領域の縦方向（Ｙ方向）において対向する２辺の一辺に複数の発光手段を配置するとともに他辺に各発光手段に対向して複数の受光手段を配置し、操作領域内で各発光手段から出射される光線をＸ−Ｙマトリックス状に構成してＸ方向の受光手段及びＹ方向の受光手段を介して光遮蔽信号が検出された際に、そのＸ方向ラインとＹ方向ラインの交点でディスプレイにタッチされたものと判断して交点の座標を入力する光学式座標入力装置に関するものである。

従来より、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置上に配置され、指等を介してディスプレイ装置上にタッチされた位置を検出する各種の座標入力装置が提案されている。この種の座標入力装置には、抵抗膜方式、表面弾性波方式、光学（赤外線）方式、電磁誘導方式、静電容量方式等の各種の方式が存在するが、例えば、光学式の座標入力装置は、光透過が高く透明性及び信頼性に優れることから、銀行のＡＴＭ装置や駅の券売機等に広く採用されている。

この種の光学式の座標入力装置では、一般に、ディスプレイ装置上で画成された矩形状の操作領域の横方向における１辺及び縦方向における１辺のそれぞれに複数の発光ダイオードを配置するとともに、操作領域の横方向における他辺及び縦方向における他辺のそれぞれに、各発光ダイオードに離間対向して複数のフォトトランジスタを配置することにより構成されている（特許文献１）。

特開２００４−２９５６４４号公報

ここに、前記従来の光学式座標入力装置では、矩形状操作領域の横方向でその１辺に配置された複数の発光ダイオードを発光させ、また、縦方向の１辺に配置された複数の発光ダイオードを発光させることにより、各発光ダイオードから出射される光線を操作領域でＸ−Ｙマトリックス状に形成し、Ｘ方向のフォトトランジスタとＹ方向のフォトトランジスタとから同時に光遮蔽信号が検出された際に、そのＸ方向ラインとＹ方向ラインとの交点でディスプレイにタッチされたものと判断している。

しかし、前記従来の光学式座標入力装置では、矩形状の操作領域にて指、ペン等による１回の入力操作で、１つのタッチ位置のみを検出することしか本来的に想定されてはおらず、従って、操作領域内にて同時に２以上のタッチ位置でディスプレイにタッチされた場合における制御については、何ら開示、示唆されてはいない。

ここに、前記光学式座標入力装置において、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行った場合においても、現実に２点が同時にタッチされることはあり得ず、人間工学的見地から、２点のタッチ時間につき少なくとも１ｍｓ以上の時間的ズレが発生してしまう。

このような状況下で、光学式座標入力装置における発光素子や受光素子を順次連続してスキャンすることにより光遮蔽信号を検出するためのスキャン時間が、１ｍｓ以上である場合には、１スキャン時間内に２以上のタッチ位置を検出してしまう虞がある。

このような場合について、図５及び図６に基づき説明する。図５及び図６は１スキャン時間内に２つのタッチ位置を検出した場合を模式的に示す説明図である。
図５において、光学式座標入力装置１００はＬ字状の発光装置１０１及び受光装置１０２を備えており、発光装置１０１と受光装置１０２とにより囲まれて矩形状操作領域１０３が形成されている。発光装置１０１の縦部（Ｙ側部）には９個の発光素子が１０４が縦方向に整列されており、また、発光装置１０１の横部（Ｘ側部）には９個の発光素子１０４が横方向に整列されている。
また、受光装置１０２の縦部（Ｙ側部）には９個の受光素子１０５が縦方向に整列されており、また、受光装置１０２の横部（Ｘ側部）には９個の受光素子１０５が横方向に整列されている。

前記光学式座標入力装置１００において、発光装置１０１の縦部に整列された各発光素子１０４は、受光装置１０２の縦部に整列された各受光素子１０５と相互に対向されており、各発光素子１０４から発せられる光線は各受光素子を介して受光される。また、受光装置１０２の横部に整列された各発光素子１０４は、受光装置１０２の横部に整列された各受光素子１０５と相互に対向されており、各発光素子１０４から発せられる光線は各受光素子を介して受光される。これにより、操作領域１０３では、図５に示すように、各発光素子１０４から発せられる光線はＸ−Ｙマトリックスを形成する。

ここで、図５に示すように、オペレータが２本の指でＡ点、Ｂ点の順序でタッチしたものとする。このとき、Ａ点は、発光装置１０１の縦部において、上から７番目の発光素子１０４から発せられる光線と、横部おいて左から３番目の発光素子１０４から発せられる光線との交点に存在し、かかる交点で各光線が遮蔽されることに基づき、受光装置１０２の縦部における上から７番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出されるとともに、横部における左から３番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出される。同様にして、Ｂ点は、発光装置１０１の縦部において、上から３番目の発光素子１０４から発せられる光線と、横部おいて左から７番目の発光素子１０４から発せられる光線との交点に存在し、かかる交点で各光線が遮蔽されることに基づき、受光装置１０２の縦部における上から３番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出されるとともに、横部における左から７番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出される。

前記したように１スキャン時間が１ｍｓ以上であることに起因して、１スキャン時間内にＡ点及びＢ点が検出された場合、オペーレータがＡ点、Ｂ点の順序でタッチしたにも拘わらず、スキャニングのタイミングに依存してタッチ順序を正確に認識することはできない。

また、図６に示すように、前記Ａ点及びＢ点を対角の２頂点とする四角形を想定した場合における残りの２頂点であるＣ点及びＤ点が、１スキャン時間内にこの順序でタッチされたものとすると、Ｃ点は、発光装置１０１の縦部において、上から７番目の発光素子１０４から発せられる光線と、横部おいて左から７番目の発光素子１０４から発せられる光線との交点に存在し、かかる交点で各光線が遮蔽されることに基づき、受光装置１０２の縦部における上から７番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出されるとともに、横部における左から７番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出される。同様にして、Ｄ点は、発光装置１０１の縦部において、上から３番目の発光素子１０４から発せられる光線と、横部おいて左から３番目の発光素子１０４から発せられる光線との交点に存在し、かかる交点で各光線が遮蔽されることに基づき、受光装置１０２の縦部における上から３番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出されるとともに、横部における左から３番目の受光素子１０５により光遮蔽信号Ｓが検出される。

ここに、図５の場合に得られる光遮蔽信号Ｓの結果と図６の場合に得られる光遮蔽信号Ｓの結果は、完全に同一であり、これよりすれば図５のようにＡ点、Ｂ点をタッチしたにも拘わらず、図６のようにＣ点、Ｄ点をタッチしたものと認識されたり、また、その逆に認識される虞も存在する。

近年における光学式座標検出装置の進展に伴い、１つのタッチ位置のみしか検出できない場合には汎用性に乏しく、ディスプレイ上にて同時に２点でタッチされた場合においても、そのタッチ順序に従って正確にタッチ位置を検出可能な光学式座標入力装置の出現が望まれている。

本発明は前記従来の問題点を解消するためになされたものであり、矩形状の操作領域の対向する２辺のそれぞれに複数の発光手段及び受光手段を配置した光学式座標入力装置において、各発光手段を同時に発光させた状態で各受光手段を連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出するに際して、各受光手段のスキャン時間を１ｍｓ以下にすることにより、操作領域にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することが可能な光学式座標入力装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る光学式座標入力装置は、ディスプレイ上で矩形状の操作領域を画成する第１辺に沿って配置される複数の第１発光手段と、第１辺と直交する第２辺に沿って配置される複数の第２発光手段と、第１辺に対向する第３辺に沿って配置されるとともに第１発光手段のそれぞれに対向するように設けられ、第１発光手段のそれぞれから出射される光線を受光する複数の第１受光手段と、第２辺に対向する第４辺に沿って配置されるとともに第２発光手段のそれぞれに対向するように設けられ、第２発光手段のそれぞれから出射される光線を受光する複数の第２受光手段とを備え、前記第１受光手段及び第２受光手段で光遮断信号が検出された際に、前記操作領域内において第１受光手段に対応する第１発光手段から出射される光線と、第２受光手段に対応する第２発光手段から出射される光線との交点でディスプレイがタッチされたと判断して、操作領域における交点の座標を入力する光学式座標入力装置において、前記複数の第１発光手段及び第２発光手段を同時に発光させる発光手段と、前記複数の第１受光手段及び第２受光手段のそれぞれを連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出する検出制御手段とを備え、前記検出制御手段により全ての第１受光手段及び第２受光手段のスキャンが行われるスキャン時間は、１ｍｓ以下であることを特徴とする。

また、請求項２に係る光学式座標入力装置は、請求項１の光学式座標入力装置において、前記スキャン時間は、０．２ｍｓ以下であることを特徴とする。

更に、請求項３に係る光学式座標入力装置は、請求項１又は請求項２の光学式座標入力装置において、前記検出制御手段は、前記第１受光手段を連続的にスキャンし、第１受光手段を介して光遮蔽信号が検出された時点で前記第２受光手段のスキャンを開始することを特徴とする。

また、請求項４に係る光学式座標入力装置は、請求項１乃至請求項３のいずれの光学式座標入力装置において、前記第１発光手段及び第２発光手段は、１つの発光素子と、一端部が前記発光素子に近接収束して配置された複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各他端部は前記第１辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各他端部は前記第２辺に沿って配置される光導波路とから構成されることを特徴とする。

更に、請求項５に係る光学式座標入力装置は、請求項１乃至請求項４の光学式座標入力装置において、前記第１受光手段及び第２受光手段は、複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各一端部が前記第３辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各一端部が前記第４辺沿って配置され、光案内部材の各他端部は収束して前記検出制御手段に接続される光導波路から構成されることを特徴とする。

前記構成を有する請求項１に係る光学式座標入力装置では、発光制御手段を介して第１発光手段及び第２発光手段を同時に発光させながら、検出制御手段を介して複数の第１受光手段及び第２受光手段のそれぞれを連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出する際に、第１受光手段及び第２受光手段のスキャン時間は１ｍｓ以下にされているので、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレよりも第１受光手段及び第２受光手段を速くスキャンすることが可能となり、従って、操作領域にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することができる。

また、請求項２に係る光学式座標入力装置では、スキャン時間が０．２ｍｓ以下にされているので、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレに比して５倍以上速いこととなり、これより操作領域にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を更に正確に検出することができる。

更に、請求項３に係る光学式座標入力装置では、検出制御手段は、第１受光手段を連続的にスキャンし、光遮蔽信号が検出された時点で第２受光手段のスキャンを開始するように構成されているので、光遮蔽信号が検出されるまでの間で無駄なスキャン動作を行うことを防止することができ、これより受光検出制御手段による第１受光手段及び第２受光手段のスキャン速度を速くすることが可能となる。

ここに、第１発光手段及び第２発光手段は、請求項４に記載されているように、１つの発光素子と、一端部が前記発光素子に近接収束して配置された複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各他端部は前記第１辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各他端部は前記第２辺に沿って配置される光導波路とから構成されることが望ましい。このように光導波路を使用することにより、１つの発光素子で複数の第１発光手段及び第２発光手段を構成することができる。

また、第１受光手段及び第２受光手段は、請求項５に記載されているように、複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各一端部が前記第３辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各一端部が前記第４辺沿って配置され、光案内部材の各他端部は収束して前記検出制御手段に接続される光導波路から構成されることが望ましい。

以下、本発明に係る光学式座標入力装置の構成について、本発明を具体化した実施形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、本実施形態に係る光学式座標入力装置の概略構成について図１に基づき説明する。図１は光学式座標入力装置の模式平面図である。

図１において、光学式座標入力装置１は、液晶ディスプレイ等の各種のディスプレイ上に設置されて使用されるものであり、２つの光導波路２、３を備えている。光導波路２はＬ字形状に成形され、１８本のコア（光案内部材）４を有している。この内、８本（図１に示す端部における左側の８本）のコア４は、矩形状操作領域５の右辺の端縁まで案内されている。また、残りの１０本（図１に示す端部における右側の１０本）のコア４は、矩形状操作領域５の上辺の端縁まで案内されている。

導波路２において、各コア４が収束される端部には、ＬＥＤ等の発光素子６が１個配設されている。発光素子６は制御装置７に接続されており、かかる制御装置７を介して発光素子６の発光制御が行われる。ここに、制御装置７を介して発光素子６が発光されると、発光素子６からの光は、各コア４を介して矩形状操作領域５の右辺（発光側Ｙ辺）端縁及び上辺（発光側Ｘ辺）端縁まで案内され、各コア４の端部から光線が発せられる。

また、光導波路３は、光導波路２と同様、Ｌ字形状に成形され、１８本のコア８を有している。この内、８本（図１に示す端部における右側の８本）のコア８は、矩形状操作領域５の左辺（受光側Ｙ辺）の端縁まで案内されている。また、残りの１０本（図１に示す端部における右側の１０本）のコア８は、矩形状操作領域５の下辺（受光側Ｘ辺）の端縁まで案内されている。

導波路３において、各コア８が収束される端部には、各コア８のそれぞれに対応して複数個の受光素子を有する受光素子群９が配設されている。かかる受光素子群９は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサから構成されている。受光素子群９は制御装置７に接続されており、かかる制御装置７を介して受光素子群９における各受光素子のスキャン制御及び受光検出制御が行われる。

ここに、受光Ｙ辺側の端縁に整列された各コア８の端部は、発光Ｙ辺側の端縁に整列された各コア４の端部と対応して配置されており、各コア４の端部から発せられた光線を受光し、その受光された光は、各コア８を介して受光素子群９の各受光素子を介して受光される。また、受光Ｘ辺側の端縁に整列された各コア８の端部は、発光Ｘ辺側の端縁に整列された各コア４の端部と対応して配置されており、各コア４の端部から発せられた光線を受光し、その受光された光は、各コア８を介して受光素子群９の各受光素子を介して受光される。
ここに、制御装置７により、受光素子群９における全ての受光素子をスキャンして光遮蔽信号の有無を検出するためのスキャン時間は、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレが１ｍｓ以上であることを勘案して、１ｍｓ以下に設定されている。このスキャン時間は好ましくは、０．２ｍｓ以下である。
尚、各光導波路２、３は、特開２００８−２０３４３１号公報に記載された各導波路と同一の構成を有しており、従って、ここではその詳細な説明は省略する。

続いて、前記のように構成された光学式座標入力装置１の操作領域５にて、オペレータが２本の指を使用して座標入力する状態について図２に基づき説明する。図２はオペレータが２本の指を使用して非タッチ状態から座標入力していく状態を連続的且つ模式的に示す説明図である。

図２（Ａ）は非タッチ状態を示し、この状態で受光素子群９の各受光素子のスキャンが連続して行われているが、オペレータは時間ｔ＝ｔ０では座標入力操作１の操作領域５にタッチしていない。そして、第１スキャンタイミングにおけるスキャン時間内で、図２（Ｂ）に示す時間ｔ＝ｔ１では、中指Ｆ１が操作領域５にタッチされる。このとき、中指Ｆ１以外の指は未だ操作領域５にタッチされていない。

更に、前記第１スキャンタイミングに連続する第２スキャンタイミングにおけるスキャン時間内で、図２（Ｃ）に示す時間ｔ＝ｔ２では、中指Ｆ１が操作領域５にタッチされた状態を保持したまま、親指Ｆ２が操作領域５にタッチされ始める。そして、前記第２スキャンタイミングに連続するスキャン時間内で、図２（Ｄ）に示す時間ｔ＝ｔ３では、中指Ｆ１及び親指Ｆ２が同時に操作領域５にタッチされる。

続いて、前記した図２に示すように座標入力操作１の操作領域５にてタッチ操作が行われた場合に、タッチタイミングと受光素子群９の各受光素子を介して検出される光遮蔽信号との関係について図３に基づき説明する。図３はタッチタイミングと光遮蔽信号の関係を模式的に示す説明図である。

座標入力装置１の操作を行う際には、先ず制御装置７を介して発光素子６がオンされる。これにより、発光素子６からの光が各コア４により案内され、操作領域５の発光側Ｙ辺の端縁に沿って整列されたコア４の端面から光線が発せられるとともに、操作領域５の発光側Ｘ辺に沿って整列されたコア４の端面から光線が発せられる。従って、操作領域５において、各コア４の端面から発せられた光線はＸ−Ｙマトリックスを形成している。
ここに、前記制御装置７には、Ｘ−Ｙマトリックスを構成する光線群の交点のそれぞれに対応するフラグ領域を有するフラグメモリが設けられている。各フラグ領域は、各交点がタッチされたかどうかをフラグのオン・オフで記憶するものである。例えば、１つの交点がタッチされると、その交点に対応するフラグ領域にはフラグが立てられてフラグオン状態となり、一方、その交点のタッチが解除されると、フラグオフ状態となる。

また、各コア４から発せられた光線は、受光側Ｙ辺に沿って整列された各コア８の端面に照射されるとともに、受光側Ｘ辺に沿って整列された各コア８の端面に照射されている。この状態では、各コア８を案内された光が受光素子群９の各受光素子に受光されており、各受光素子はオン状態にある。

この状態で、受光素子群９における各受光素子のスキャンは、１ｍｓ以下のスキャン時間で行われている。
ここで、スキャン動作について説明すると、先ず、受光側Ｙ辺に沿って整列された各コア８の内、図３中上側のコア８から下側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうか判断される。そして、コア８に対応する受光素子を介して光遮蔽信号が検出された時点で、その受光素子を基準として、受光Ｘ側に整列された各コア８の内、図３中左側のコア８から右側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうかの判断が開始される。

そして、先ず、第１スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ１で、Ａ点が中指Ｆ１を介してタッチされる。この状態では、受光Ｙ側の各コア８の内上側から７番目のコア８に対応する受光素子で光検出信号ＳＹ１が検出されており、操作領域５におけるＡ点の座標を（ｘ１，ｙ１）とすると、ｙ＝ｙ１で光検出信号ＳＹ１が検出されることとなる。

この後、受光Ｙ側の各コア８の内上側から７番目のコア８に対応する受光素子を基準として、受光Ｘ側の各コア８に対する受光素子のスキャンが行われていき、左から３番目のコア８に対応する受光素子で光遮蔽信号ＳＸ１が検出される。即ち、Ａ点のｘ座標であるｘ＝ｘ１で光検出信号ＳＸ１が検出されることとなる。
前記のように検出される光遮蔽信号ＳＹ１とＳＸ１とに基づき、操作領域５におけるＡ点（ｘ１，ｙ１）でタッチされたと認識される。これに基づき、Ａ点に対応するフラグメモリのフラグ領域にはフラグが立てられ、フラグオンとされる。

続く、中指Ｆ１によるＡ点のタッチが保持されている状態で、第２スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ２では、Ｂ点において親指Ｆ２によるタッチが開始される。この状態では、受光Ｙ側の各コア８の内上側から３番目のコア８に対応する受光素子で光検出信号ＳＹ２の検出が開始され、操作領域５におけるＢ点の座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、ｙ＝ｙ２で光検出信号ＳＹ２が検出される始めることとなる。

この後、受光Ｙ側の各コア８の内上側から３番目のコア８に対応する受光素子を基準として、受光Ｘ側の各コア８に対する受光素子のスキャンが行われていき、左から７番目のコア８に対応する受光素子で光遮蔽信号ＳＸ２の検出が開始される。即ち、Ｂ点のｘ座標であるｘ＝ｘ２で光検出信号ＳＸ２が検出され始めることとなる。

そして、中指Ｆ１によるＡ点のタッチが保持されている状態で、第３スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ３では、Ｂ点において親指Ｆ２によるタッチが完全となる。この状態では、ｙ＝ｙ２で光検出信号ＳＹ２が完全に検出され、また、ｘ＝ｘ２で光検出信号ＳＸ２が完全に検出されることとなる。
前記のように検出される光遮蔽信号ＳＹ２とＳＸ２とに基づき、操作領域５におけるＢ点（ｘ２，ｙ２）でタッチされたと認識される。これに基づき、Ｂ点に対応するフラグメモリのフラグ領域にはフラグが立てられ、フラグオンとされる。
このとき、前記したように、点Ａについては、時間ｔ＝ｔ１のスキャンタイミングでＡ点のタッチを認識することに基づきＡ点に対応するフラグ領域はフラグオンにされており、従って、時間ｔ＝ｔ３のスキャンタイミングでＢ点のタッチを認識する際に、Ａ点のフラグ領域がフラグオンであることを確認することにより、Ａ点が、時間ｔ＝ｔ３以前のスキャンタイミングでタッチされたことを検出することができる。

続いて、図３の場合と同様にして、前記Ａ点及びＢ点を対角の２頂点とする四角形を想定した場合における残りの２頂点であるＣ点及びＤ点でタッチ操作が行われた場合に、タッチタイミングと受光素子群９の各受光素子を介して検出される光遮蔽信号との関係について図４に基づき説明する。図４はタッチタイミングと光遮蔽信号の関係を模式的に示す説明図である。

座標入力装置１の操作を行う際には、先ず制御装置７を介して発光素子６がオンされる。これにより、発光素子６からの光が各コア４により案内され、操作領域５の発光側Ｙ辺の端縁に沿って整列されたコア４の端面から光線が発せられるとともに、操作領域５の発光側Ｘ辺に沿って整列されたコア４の端面から光線が発せられる。従って、操作領域５において、各コア４の端面から発せられた光線はＸ−Ｙマトリックスを形成している。

この状態で、受光素子群９における各受光素子のスキャンは、１ｍｓ以下のスキャン時間で行われている。
ここで、スキャン動作について説明すると、先ず、受光側Ｙ辺に沿って整列された各コア８の内、図４中上側のコア８から下側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうか判断される。そして、コア８に対応する受光素子を介して光遮蔽信号が検出された時点で、その受光素子を基準として、受光Ｘ側に整列された各コア８の内、図４中左側のコア８から右側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうかの判断が開始される。

そして、先ず、第１スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ１で、Ｃ点がタッチされる。この状態では、受光Ｙ側の各コア８の内上側から７番目のコア８に対応する受光素子で光検出信号ＳＹ１が検出されており、操作領域５におけるＣ点の座標を（ｘ２，ｙ１）とすると、ｙ＝ｙ１で光検出信号ＳＹ１が検出されることとなる。

この後、受光Ｙ側の各コア８の内上側から７番目のコア８に対応する受光素子を基準として、受光Ｘ側の各コア８に対する受光素子のスキャンが行われていき、左から７番目のコア８に対応する受光素子で光遮蔽信号ＳＸ２が検出される。即ち、Ｃ点のｘ座標であるｘ＝ｘ２で光検出信号ＳＸ２が検出されることとなる。
前記のように検出される光遮蔽信号ＳＹ１とＳＸ２とに基づき、操作領域５におけるＣ点（ｘ２，ｙ１）でタッチされたと認識される。これに基づき、Ｃ点に対応するフラグメモリのフラグ領域にはフラグが立てられ、フラグオンとされる。

続く、Ｃ点のタッチが保持されている状態で、第２スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ２では、Ｄ点においてタッチが開始される。この状態では、受光Ｙ側の各コア８の内上側から３番目のコア８に対応する受光素子で光検出信号ＳＹ２の検出が開始され、操作領域５におけるＤ点の座標を（ｘ２，ｙ２）とすると、ｙ＝ｙ２で光検出信号ＳＹ２が検出される始めることとなる。

この後、受光Ｙ側の各コア８の内上側から３番目のコア８に対応する受光素子を基準として、受光Ｘ側の各コア８に対する受光素子のスキャンが行われていき、左から３番目のコア８に対応する受光素子で光遮蔽信号ＳＸ１の検出が開始される。即ち、Ｄ点のｘ座標であるｘ＝ｘ１で光検出信号ＳＸ１が検出され始めることとなる。

そして、Ｃ点のタッチが保持されている状態で、第３スキャンタイミングのスキャン時間内におけるｔ＝ｔ３では、Ｄ点においてタッチが完全となる。この状態では、ｙ＝ｙ２で光検出信号ＳＹ２が完全に検出され、また、ｘ＝ｘ１で光検出信号ＳＸ１が完全に検出されることとなる。
前記のように検出される光遮蔽信号ＳＹ２とＳＸ１とに基づき、操作領域５におけるＤ点（ｘ１，ｙ２）でタッチされたと認識される。これに基づき、Ｄ点に対応するフラグメモリのフラグ領域にはフラグが立てられ、フラグオンとされる。
このとき、前記したように、点Ｃについては、時間ｔ＝ｔ１のスキャンタイミングでＣ点のタッチを認識することに基づきＣ点に対応するフラグ領域はフラグオンにされており、従って、時間ｔ＝ｔ３のスキャンタイミングでＤ点のタッチを認識する際に、Ｃ点のフラグ領域がフラグオンであることを確認することにより、Ｃ点が、時間ｔ＝ｔ３以前のスキャンタイミングでタッチされたことを検出することができる。
ここに、図３と図４とを比較すれば明かなように、ｔ＝ｔ３の時点で得られる光遮蔽信号ＳＸ１、ＳＸ２、ＳＹ１、ＳＹ２は、図３の場合と図４の場合とで同一となるが、制御装置７は、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレよりも速くなるように１ｍｓ以下のスキャン時間で受光素子群９における各受光素子をスキャンしているので、Ａ点及びＢ点並びにＣ点及びＤ点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することが可能となる。
また、各スキャンタイミング毎にフラグメモリの各フラグ領域におけるオン・オフ状態を検出することにより各タッチ点のタッチ履歴を確認するようにしているので、前記スキャン時間と相まってＡ点及びＢ点並びにＣ点及びＤ点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することが可能となる。

以上詳細に説明した通り本実施形態に係る座標入力装置１では、１つの発光素子６からの光を導波路２に設けられた複数の各コア４を介して操作領域５の発光側Ｙ辺及び発光側Ｘ辺の端縁まで同時に案内し、受光側Ｙ辺に整列された各コア８に対応する受光素子群９の各受光素子及び受光側Ｘ辺に整列された各コア８に対応する受光素子群９の各受光素子のそれぞれを連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出する際に、受光素子群９における各受光素子のスキャン時間を１ｍｓ以下に設定したので、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレよりも速く受光素子群９の各受光素子をスキャンすることが可能となり、従って、操作領域５にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することができる。

また、各受光素子のスキャン時間が、０．２ｍｓ以下に設定された場合には、一般のオペーレータが２点を同時にタッチするという意識下で２点のタッチを行う際に発生する時間的ズレに比して５倍以上速いこととなり、これより操作領域５にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を更に正確に検出することができる。

更に、制御装置７は、受光素子群９の各受光素子をスキャンするについて、先ず、受光側Ｙ辺に沿って整列された各コア８の内、上側のコア８から下側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうか判断し、コア８に対応する受光素子を介して光遮蔽信号が検出された時点で、その受光素子を基準として、受光Ｘ側に整列された各コア８の内、左側のコア８から右側のコア８に向かって連続するように、各コア８に対応する受光素子により光遮蔽信号が検出されたかどうか判断を開始するように構成されているので、光遮蔽信号が検出されるまでの間で無駄なスキャン動作を行うことを防止することができ、これより制御装置７による各受光素子のスキャン速度を速くすることが可能となる。

また、１つの発光素子６からの光を導波路２に設けられた複数の各コア４を介して操作領域５の発光側Ｙ辺及び発光側Ｘ辺の端縁まで同時に案内するように構成されているので、発光素子としては１つの発光素子６を使用して複数の発光手段を達成することができ、座標入力装置１のコストを低減することができる。

尚、本実施形態は、本発明の要旨を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。

本発明に係る座標入力装置は、各発光手段を同時に発光させた状態で各受光手段を連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出するに際して、各受光手段のスキャン時間を１ｍｓ以下にすることにより、操作領域にて２つの位置で略同時にタッチされた場合においても、２点のそれぞれのタッチ順序及びタッチ位置を正確に検出することが可能な光学式座標入力装置を提供することができる。

本実施形態に係る光学式座標入力装置の模式平面図である。オペレータが２本の指を使用して非タッチ状態から座標入力していく状態を連続的且つ模式的に示す説明図である。タッチタイミングと光遮蔽信号の関係を模式的に示す説明図である。タッチタイミングと光遮蔽信号の関係を模式的に示す説明図である。従来の光学式座標入力装置において、１スキャン時間内に２つのタッチ位置を検出した場合を模式的に示す説明図である。従来の光学式座標入力装置において、１スキャン時間内に２つのタッチ位置を検出した場合を模式的に示す説明図である。

１座標入力装置
２、３導波路
４、８コア
５操作領域
６発光素子
９受光素子群
ＳＸ１、ＳＸ２、ＳＹ１、ＳＹ２光遮蔽信号
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄタッチ位置

Claims

ディスプレイ上で矩形状の操作領域を画成する第１辺に沿って配置される複数の第１発光手段と、第１辺と直交する第２辺に沿って配置される複数の第２発光手段と、第１辺に対向する第３辺に沿って配置されるとともに第１発光手段のそれぞれに対向するように設けられ、第１発光手段のそれぞれから出射される光線を受光する複数の第１受光手段と、第２辺に対向する第４辺に沿って配置されるとともに第２発光手段のそれぞれに対向するように設けられ、第２発光手段のそれぞれから出射される光線を受光する複数の第２受光手段とを備え、
前記第１受光手段及び第２受光手段で光遮断信号が検出された際に、前記操作領域内において第１受光手段に対応する第１発光手段から出射される光線と、第２受光手段に対応する第２発光手段から出射される光線との交点でディスプレイがタッチされたと判断して、操作領域における交点の座標を入力する光学式座標入力装置において、
前記複数の第１発光手段及び第２発光手段を同時に発光させる発光手段と、
前記複数の第１受光手段及び第２受光手段のそれぞれを連続的にスキャンして光遮蔽信号の有無を検出する検出制御手段とを備え、
前記検出制御手段により全ての第１受光手段及び第２受光手段のスキャンが行われるスキャン時間は、１ｍｓ以下であることを特徴とする光学式座標入力装置。
前記スキャン時間は、０．２ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学式座標入力装置。
前記検出制御手段は、前記第１受光手段を連続的にスキャンし、第１受光手段を介して光遮蔽信号が検出された時点で前記第２受光手段のスキャンを開始することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学式座標入力装置。
前記第１発光手段及び第２発光手段は、
１つの発光素子と、
一端部が前記発光素子に近接収束して配置された複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各他端部は前記第１辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各他端部は前記第２辺に沿って配置される光導波路とから構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光学式座標入力装置。
前記第１受光手段及び第２受光手段は、
複数個の光案内部材を有し、一部の光案内部材の各一端部が前記第３辺に沿って配置されるとともに、残余の光案内部材の各一端部が前記第４辺沿って配置され、光案内部材の各他端部は収束して前記検出制御手段に接続される光導波路から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学式座標入力装置。