WO2016098502A1 - 座標検出装置 - Google Patents

座標検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016098502A1
WO2016098502A1 PCT/JP2015/082015 JP2015082015W WO2016098502A1 WO 2016098502 A1 WO2016098502 A1 WO 2016098502A1 JP 2015082015 W JP2015082015 W JP 2015082015W WO 2016098502 A1 WO2016098502 A1 WO 2016098502A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
input
light receiving
unit
input surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/082015
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大村　克之
Original Assignee
株式会社リコー
大村　克之
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社リコー, 大村　克之 filed Critical 株式会社リコー
Publication of WO2016098502A1 publication Critical patent/WO2016098502A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a coordinate detection apparatus.
  • a so-called touch panel type coordinate detection device that detects position coordinates indicated by an indication member such as a pen or a finger is known.
  • the light receiving element receives light including both the retroreflective component by the retroreflective plate and the regular reflection component by the surface of the protective member covering the retroreflective plate. For this reason, it has been difficult to accurately detect the position coordinates.
  • a coordinate detection apparatus includes an emission unit that travels through an input region for performing coordinate input on an input surface and emits light parallel to the input surface, and the input surface.
  • a retroreflective member that retroreflects the light emitted from the light emitting part on a reflective surface, and a first surface on the opposite side of the retroreflective member that is provided on the reflective surface side of the retroreflective member.
  • the input surface based on the intensity distribution of the light received by the light receiving unit, the light receiving unit that receives the light reflected by the retroreflective member,
  • a specifying unit that specifies coordinates of a position that blocks the traveling light.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of a coordinate detection apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of light reception by the light receiving unit.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the coordinate specification.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for specifying coordinates.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the optical system of the emitting portion.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional coordinate detection apparatus.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the protective member.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the protective member.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the coordinate detection process.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of a coordinate detection apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the coordinate detection device 10 includes a main body unit 13 and a control unit 11.
  • the main body 13 and the control unit 11 are connected so as to be able to exchange data and signals.
  • the control unit 11 controls each unit provided in the light emitting / receiving unit 12 and performs coordinate detection processing.
  • the main body 13 includes an input member 20, a retroreflective member 28, and a light emitting / receiving unit 12.
  • the input member 20 includes an input surface 20A instructed by a user's finger or pen.
  • the shape of the input surface 20A is, for example, a square shape.
  • the shape of the input surface 20A is not limited to a square shape.
  • the coordinate detection device 10 detects the coordinates of the position indicated by the user on the input surface 20A.
  • the instruction by the user may be performed by an optically opaque instruction member such as the user's hand, finger or support bar. That is, the coordinate detection device 10 of the present embodiment is an optical touch panel coordinate detection device.
  • the input target member 20 functions as a touch panel having both a display function for displaying an image and an input function for receiving an instruction position instructed by a user.
  • the liquid crystal panel 24 is a known member that displays various images.
  • a protective glass 26 may be provided on the surface of the liquid crystal panel 24.
  • a plurality of light emitting / receiving sections 12 are provided in the main body section 13.
  • the light emitting / receiving unit 12A and the light receiving / emitting unit 12B are provided at positions corresponding to one vertex of the rectangular input surface 20A and one vertex adjacent to the vertex.
  • the light emitting / receiving unit 12 includes an emitting unit 14 and a light receiving unit 16.
  • the emitting unit 14 travels through the input area P for inputting coordinates on the input surface 20A and emits light parallel to the input surface 20A.
  • the input area P is an area on the input surface 20 ⁇ / b> A, and a position whose position is detected (detectable) by the control unit 11 via the light emitting / receiving unit 12.
  • the input region P is a region on the optical path of the light emitted from the emitting unit 14 on the input surface 20A. For this reason, the input region P is the entire region where the light from the emitting portion 14 travels on the input surface 20A when the pointing member is not positioned on the input surface 20A.
  • the emitting unit 14 provided in the light emitting / receiving unit 12A emits light bundles (probe lights) L 1 to L n (n is an integer of 2 or more) parallel to the input surface 20A. These probe lights travel through the input region P. In the present embodiment, these probe lights are light waves that propagate in a fan shape along a plane parallel to the input surface 20 ⁇ / b> A from the emission portion 14.
  • the light emitting section 14 provided in the light emitting / receiving section 12B emits a bundle of light parallel to the input surface 20A. These probe lights also travel through the input region P. These probe lights are also light waves that propagate in a fan shape along the plane parallel to the input surface 20 ⁇ / b> A from the emitting portion 14.
  • the emission part 14 provided in the light emitting / receiving part 12A and the emission part 14 provided in the light receiving / emitting part 12B advance in advance in the installation position and the optical axis so as to advance toward the direction intersecting each other on the input surface 20A. Has been adjusted.
  • the light emitting / receiving unit 12A and the light emitting / receiving unit 12B are arranged at different positions at the end of the input surface 20A.
  • the light emitted from the emission part 14 of the light receiving / emitting part 12A and the light emitted from the emission part 14 of the light receiving / emitting part 12B are emitted from different positions on the input surface 20A toward the inside of the input surface 20A.
  • the input region P travels in a direction crossing each other on the input surface 20A.
  • the light receiving unit 16 will be described later.
  • the retroreflective member 28 retroreflects the light emitted from the emitting portion 14 on the reflecting surface 28A. That is, when the light emitted from the emitting portion 14 is incident, the retroreflective member 28 reflects the incident light again in the same incident direction.
  • the retroreflective member 28 may be any member that can retroreflect light on the reflective surface 28A.
  • the retroreflective member 28 is provided at the peripheral edge of the input surface 20A.
  • the retroreflective member 28 is disposed with the reflecting surface 28A facing the center of the input surface 20A.
  • the retroreflective member 28 is disposed on the peripheral portion of the input surface 20 ⁇ / b> A by the exterior portion 22 that holds the input member 20.
  • a protective member 30 is provided on the reflective surface 28A side of the retroreflective member 28.
  • the protection member 30 protects the reflective surface 28A of the retroreflective member 28.
  • the light emitted from the emission part 14 of the light emitting / receiving part 12 is reflected by the retroreflective member 28, the light travels again through the same optical path and reaches the light receiving / emitting part 12.
  • Each of the light emitting / receiving units 12 includes a light receiving unit 16.
  • the light receiving unit 16 receives the light reflected by the retroreflective member 28.
  • the light receiving unit 16 has a configuration in which a plurality of light receiving elements (CCD (Charge Coupled Device)) are arranged on the light receiving surface.
  • CCD Charge Coupled Device
  • the user has designated the designated position 18 on the input surface 20A with a pointing member such as a finger.
  • the light emitted from the emitting portion 14 is blocked by the pointing member at the pointing position 18 and does not reach the retroreflective member 28.
  • the light receiving area that receives the reflected light of the retroreflective member 28 of the light corresponding to the position blocked by the pointing member at the pointing position 18 is compared with the other light receiving areas.
  • the intensity of the received light is reduced. In the example shown in FIG. 1, the intensity of the received light is lower in the light receiving region that receives the reflected light corresponding to the light L 10 reaching the designated position 18 than in the other light receiving regions.
  • the intensity of the received light is lower in the light receiving area that receives the reflected light corresponding to the position blocked by the pointing member at the indicated position 18 than in the other light receiving areas.
  • the intensity of the received light is lower in the light receiving region that receives the reflected light corresponding to the light L 13 reaching the designated position 18 than in the other light receiving regions.
  • Control unit 11 includes a specific unit 11A. Based on the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16, the specifying unit 11A specifies the coordinates of a position (indicated position 18 in FIG. 1) that blocks the light traveling through the input region P.
  • the pointing member is located at the pointing position 18 shown in FIG.
  • particular unit 11A the light intensity distribution of light received by the light receiving portion 16 of the light emitting and receiving portion 12A, on the optical path of the light L 10 that reaches the indicated position 18 (see the straight line L), that the pointer member position Is detected.
  • certain unit 11A the light intensity distribution of which is received by the light receiving portion 16 of the light receiving and emitting unit 12B, on the optical path of the light L 13 that reaches the indicated position 18 (see a straight line R), that the pointer member position To detect.
  • the specifying unit 11A calculates the intersection coordinates of these detected optical paths (straight line L and straight line R), thereby specifying the coordinates of the position that blocks light traveling in the input area P (indicated position 18 in FIG. 1). To do.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of light reception by the light receiving unit 16.
  • FIG. 2 is a plan view showing a state in which the light receiving unit 16 provided on the peripheral portion of the input surface 20A is viewed from a direction perpendicular to the input surface 20A.
  • the description will be made assuming a secondary plane parallel to the input surface 20A.
  • a condensing lens 32 is disposed on the light receiving side of the light receiving unit 16.
  • the light receiving unit 16 is installed at the focal position of the condenser lens 32. That is, the light receiving surface of the light receiving unit 16 coincides with the focal plane of the condenser lens 32.
  • the emitting portion 14 is disposed at the center position of the condenser lens 32.
  • the emitting unit 14 is configured to emit light in a fan shape with the central position of the condenser lens 32 as a point light source.
  • the emitting unit 14 emits light toward the opposite side of the light receiving unit 16. As described above, the light emitted from the emitting portion 14 travels in a fan shape along a plane parallel to the input surface 20A.
  • the light L 3 emitted from the emission unit 14 travels through the input region P parallel to the input surface 20 ⁇ / b> A and is retroreflected by the retroreflective member 28. Then, the light R 3 retroreflected by the reflecting surface 28 A of the retroreflective member 28 is collected by the condenser lens 32 and reaches the light receiving region 16 3 in the light receiving unit 16.
  • the light L 8 emitted from the emission unit 14 travels through the input region P in parallel with the input surface 20 ⁇ / b> A and is retroreflected by the retroreflective member 28.
  • the light R 8 reflected by the reflecting surface 28A of the retroreflective material 28 is condensed by the condensing lens 32, reaches the light receiving region 16 8 in the light-receiving unit 16.
  • the light emitted from the emitting unit 14 and retroreflected by the retroreflecting member 28 is received by the condenser lens 32 at different positions on the light receiving surface of the light receiving unit 16 (that is, light receiving regions by light receiving elements arranged at different positions). ) Will be reached.
  • the pointing member when the pointing member is inserted into the input region P on the input surface 20A and the light emitted from the emitting unit 14 is blocked, the light is received in the light receiving region corresponding to the blocked position in the light receiving unit 16. It will not reach. Further, the intensity of the light reaching the light receiving area is lower than the intensity of the light reaching the other light receiving areas.
  • the specifying unit 11A specifies the coordinates of the position where the light traveling through the input region P is blocked by analyzing the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16.
  • 3 and 4 are explanatory diagrams for specifying coordinates when the pointing position 18 on the input surface 20A is pointed by a pointing member such as a finger.
  • the light receiving unit 16 is disposed so that the light receiving surface of the light receiving unit 16 coincides with the focal plane of the condenser lens 32.
  • the emitting unit 14 includes a secondary light source 15 described later.
  • the light emitted from the emission part 14 in a fan shape is retroreflected by the reflection surface 28A of the retroreflection member 28, travels along the same optical path, and returns to the emission part 14 side.
  • the emitting unit 14 is configured to emit light in a fan shape with the central position of the condenser lens 32 as a point light source (secondary light source 15). For this reason, the light retroreflected by the reflection surface 28 ⁇ / b> A of the retroreflective member 28 is collected at the center position of the condenser lens 32. Then, the light collected at the central position of the condenser lens 32 travels toward the light receiving unit 16 side in a fan-shaped path that is a line target with respect to the fan shape at the time of emission.
  • the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16 is considered.
  • the intensity distribution of light received by the light receiving unit 16 is substantially constant.
  • the pointing member is inserted into the pointing position (for example, pointing position 18) of the input area P, the light passing through the pointing position 18 is blocked.
  • the pointing member when the pointing member is inserted into the input region P on the input surface 20A and the light emitted from the emitting unit 14 is blocked, the light is received in the light receiving region corresponding to the blocked position in the light receiving unit 16. It will not reach. Further, the intensity of the light reaching the light receiving area is lower than the intensity of the light reaching the other light receiving areas.
  • the intensity of light received in the light receiving region 16 8 in the light receiving unit 16 is higher than that in other light receiving regions. Become lower.
  • a light receiving region whose light intensity is lower (for example, intensity “0”) than other light receiving regions is referred to as a dark spot.
  • This position Dn corresponds to the emission angle (or incident angle) ⁇ n of the light blocked by the indicating member.
  • the identifying unit 11A first detects the position Dn where the light intensity is lower than that of the other light receiving regions from the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16, and thereby the light blocked by the indicating member.
  • the emission angle ⁇ n is calculated.
  • the specifying unit 11A calculates the emission angle ⁇ n using the following formula (1). When there are a plurality of positions with low light intensity, the position with the lowest light intensity is detected as the position Dn.
  • the position Dn where the light intensity is low is DnL, and the emission calculated from the DnL by the equation (1).
  • the angle ⁇ n is assumed to be ⁇ nL.
  • a conversion coefficient of the geometric relative positional relationship between the light emitting / receiving unit 12A and the input surface 20A is defined as g.
  • the angle ⁇ L formed by the pointing position 18 by the pointing member and the pointing member such as a finger or a pen can be expressed by the following equation (2) as a function of DnL corresponding to Dn obtained by the above equation (1).
  • ⁇ nL can be expressed by formula (3).
  • the intensity of light in the light intensity distribution received by the light receiving unit 16 of the light receiving / emitting unit 12B is also similar.
  • the low position Dn is defined as DnR
  • the exit angle ⁇ n calculated from the DnR according to the equation (1) is defined as ⁇ nR.
  • the conversion coefficient of the geometric relative positional relationship between the light emitting / receiving unit 12B and the input surface 20A is set to h.
  • the angle ⁇ R formed by the pointing position 18 by the pointing member and the pointing member such as a finger or a pen can be expressed by the following formula (4) as a function of DnR corresponding to Dn obtained by the above formula (1).
  • ⁇ nR can be expressed by formula (5).
  • the mounting interval between the light emitting / receiving unit 12A and the light receiving / emitting unit 12B on the input surface 20A is set to w (see FIG. 4). Then, the coordinates (x, y) of the designated position 18 on the input surface 20A can be expressed by Expression (6) and Expression (7).
  • the coordinates (x, y) of the position where the light traveling through the input area P on the input surface 20A is blocked can be expressed as a function of the DnL and the DnR.
  • the specifying unit 11A determines each dark spot based on the intensity distribution of light received by the light receiving unit 16 of the light receiving / emitting unit 12A and the intensity distribution of light received by the light receiving unit 16 of the light receiving / emitting unit 12B.
  • the position DnL and the position DnR are calculated.
  • the specifying unit 11A specifies the coordinates of the pointing position 18 (coordinates of the position where light is blocked) indicated by the pointing member by considering the geometrical arrangement of the light emitting / receiving units 12A and 12B.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of the optical system of the emitting unit 14.
  • FIG. 5 shows a state in which one of the light emitting / receiving unit 12A and the light receiving / emitting unit 12B is arranged in the main body unit 13 for the sake of simplicity.
  • both the light emitting / receiving unit 12A and the light receiving / emitting unit 12B have the optical system shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a cross section of the main body 13 cut in a direction perpendicular to the input member 20.
  • FIG. 5 is a cross section of the coordinate system A1 shown in FIG. 5 viewed from the negative direction of the y-axis toward the positive direction.
  • the area A and the area B are expressed by changing the viewpoint as shown in FIG. Specifically, the coordinate system of the region A is indicated by a coordinate system A1. Further, the coordinate system of the region B is indicated by a coordinate system B1.
  • the emission unit 14 of the light emitting / receiving unit 12 includes a primary light source 34, a cylindrical lens 36, a cylindrical lens 38, a cylindrical lens 40, a slit 42, and a half mirror 44.
  • the primary light source 34 is a light source capable of narrowing the light spot to some extent.
  • the primary light source 34 is, for example, a laser diode or a pinpoint LED (Light Emitting Diode).
  • the primary light source 34 emits light perpendicular to the input surface 20A of the input member 20.
  • a cylindrical lens 36, a cylindrical lens 38, and a cylindrical lens 40 are arranged along the optical axis.
  • the light emitted from the primary light source 34 is collimated by the cylindrical lens 36 only in the x-axis direction of the coordinate system A1.
  • the light collimated in the x-axis direction by the cylindrical lens 36 passes through the cylindrical lens 38 and the cylindrical lens 40 in this order.
  • the curvature distribution of the cylindrical lens 38 and the cylindrical lens 40 is orthogonal to the curvature distribution of the cylindrical lens 36. For this reason, the light collimated in the x-axis direction by the cylindrical lens 36 passes through the cylindrical lens 38 and the cylindrical lens 40 and is collected in the y-axis direction of the coordinate system A1.
  • a portion indicated by a region A corresponding to the coordinate system A1 rotates the viewpoint in the z-axis direction of the coordinate system A1 with the arrangement of the cylindrical lenses 36, 38, and 40 and the light condensing state. It is the figure seen from the x-axis direction.
  • a slit 42 is disposed on the light emitting side of the cylindrical lens 40.
  • the slit 42 is a slit that is narrow in the y-axis direction of the coordinate system A1 and is elongated in the x-axis direction.
  • the same state as that in which the long linear secondary light source 15 is disposed along the slit 42 at the position where the slit 42 is disposed is obtained.
  • the position of the secondary light source 15 coincides with the center position of the condenser lens 32 (see also FIG. 3).
  • the light transmitted through the slit 42 that is, the light emitted from the secondary light source 15 is turned back by the half mirror 44 and travels through the input region P in parallel to the input surface 20A. At this time, the light emitted from the secondary light source 15 travels in a fan shape that is parallel to the input surface 20A and spreads in the traveling direction.
  • the light that has traveled is retroreflected by the retroreflective member 28 disposed at the peripheral edge of the input surface 20A, travels in the direction of the half mirror 44 through the same optical path (see arrow C direction), and passes through the half mirror 44. To do. Then, this light reaches the light receiving unit 16 via the condenser lens 32.
  • the secondary light source 15 and the condenser lens 32 are conjugated with respect to the half mirror 44 (see reference numeral D in FIG. 5). For this reason, the secondary light source 15 will be located in the center position of the condensing lens 32 (refer FIG. 3).
  • the region B is a view of the condensing lens 32 and the light receiving unit 16 as seen from the z-axis direction of the coordinate system B1 while changing the viewpoint.
  • the specifying unit 11A uses the position coordinates specified by the indicating member with accuracy. It can be detected well.
  • the light reaching the light receiving unit 16 sometimes includes a regular reflection component in addition to the retroreflection component. For this reason, conventionally, it has been difficult to accurately detect the position coordinates.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional coordinate detection device 110.
  • the specifying unit 11A can accurately detect the position coordinates indicated by the indication member.
  • the light receiving unit 16 may light L n emitted from the emitting unit 14, the protection member 30 specular reflected light RR, etc. of the retroreflective member 28 reaches.
  • the light receiving unit 16 reflects the light Rn of the retroreflective component retroreflected by the retroreflective member 28 as the reflected light corresponding to the light Ln emitted from the output unit 14 and the specular reflection specularly reflected by the protective member 30 or the like.
  • the component light RR arrives. Therefore, a plurality of the light receiving region, the reflected light corresponding to the light Ln emitted is to reach (the light-receiving region 16 2, the reference light region 16 7) differ in the light receiving surface of the light receiving portion 16. For this reason, conventionally, it has been difficult to accurately detect the position coordinates designated by the pointing member.
  • the coordinate detection apparatus 10 arranges the protective member 30 that protects the reflective surface 28 ⁇ / b> A of the retroreflective member 28 as follows.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the protection member 30.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG.
  • the E-E ′ and F-F ′ cross-sectional views in FIG. 1 are the same as those in FIG. 7.
  • the protection member 30 is provided on the reflection surface 28 ⁇ / b> A side of the retroreflection member 28. Further, the angle (see ⁇ in FIG. 7) between the first surface 30A on the opposite side of the retroreflective member 28 and the input surface 20A of the protective member 30 is non-right angle.
  • the spacer 33 is provided on the reflection surface 28 ⁇ / b> A of the retroreflective member 28, thereby adjusting the angle formed by the first surface 30 ⁇ / b> A of the protection member 30 and the input surface 20 ⁇ / b> A to a non-right angle.
  • constituent material of the protection member 30 should just be a material which permeate
  • the angle formed by the first surface 30A of the protection member 30 and the input surface 20A of the input member 20 may be a non-right angle, but is preferably an obtuse angle (greater than 90 ° and less than 180 °).
  • the liquid crystal panel 24 and the protective glass 26 are laminated in this order on the inside of the exterior portion 22 of the main body portion 13 to form the input member 20.
  • a support member 35 is disposed at right angles to the liquid crystal panel 24 and the protective glass 26, and the retroreflective member 28 is fixed on the support member 35. For this reason, the reflective surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A are arranged at a right angle.
  • the angle formed between the reflective surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A is not limited to a right angle.
  • the angle formed by the reflecting surface 28A and the input surface 20A may be in the range of 90 ° ⁇ 10 ° to 90 ° ⁇ 20.
  • the protective member 30 is disposed on the retroreflective member 28 via the spacer 33 so that the angle formed between the first surface 30A of the protective member 30 and the input surface 20A is non-right angle.
  • the case of adjusting was shown. However, by adjusting the shape of the protection member 30, the angle formed between the first surface 30A of the protection member 30 and the input surface 20A may be a non-right angle.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the protection member 31 having another shape.
  • the protection member 31 has a cross-sectional shape perpendicular to the input member 20 and a trapezoidal shape having a long first side on the input member 20 side and a short second side on the side far from the input member 20.
  • the angle formed between the first surface 30A of the protection member 31 and the input surface 20A may be adjusted to a non-right angle.
  • the retroreflective member 28 and the protective member 30 are configured as separate bodies.
  • the retroreflective member 28 and the protection member 30 may be configured integrally.
  • the angle formed by the reflection surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A may be a non-right angle.
  • the angle formed by the reflection surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A is preferably an obtuse angle.
  • the main body 13 may be configured not to include the protection member 30 and the angle formed by the reflection surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A may be a non-right angle.
  • the regular reflection component included in the light reflected from the retroreflective member 28 of the light emitted from the light emitting / receiving unit 12 is reflected in a shifted direction away from the light receiving surface of the light receiving unit 16 included in the light receiving / emitting unit 12. Can do.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of coordinate detection processing executed by the control unit 11 of the coordinate detection device 10.
  • the emitting unit 14 When power is supplied to each part of the coordinate detection device 10, the emitting unit 14 starts emitting light, and the light receiving unit 16 starts receiving light.
  • the specifying unit 11 ⁇ / b> A receives the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16.
  • the specifying unit 11A determines whether or not a change in light intensity is observed in the received light intensity distribution (step S100).
  • the identification unit 11A performs the determination in step S100 by determining whether or not the received light intensity distribution includes a dark spot.
  • step S100: No If a negative determination is made in step S100 (step S100: No), this routine is terminated. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S100 (step S100: Yes), the process proceeds to step S102.
  • step S102 the specifying unit 11A specifies the coordinates of the position that blocks the light traveling through the input region P based on the intensity distribution of the received light (step S102).
  • step S104 the specifying unit 11A outputs the specified coordinates to the liquid crystal panel 24 (step S104). Then, this routine ends. In step S104, the specified coordinates are displayed on the liquid crystal panel 24.
  • the specifying unit 11A may transmit the specified coordinates to an external device via a communication unit or the like. Further, the specifying unit 11A may store the specified coordinates in a storage unit or the like.
  • the coordinate detection apparatus 10 includes the emission unit 14, the retroreflective member 28, the protection member 30, the light receiving unit 16, and the specifying unit 11A.
  • the emitting unit 14 travels through the input area P for inputting coordinates on the input surface 20A and emits light parallel to the input surface 20A.
  • the retroreflective member 28 is provided at the peripheral portion of the input surface 20A, and retroreflects the light emitted from the emitting unit 14 on the reflecting surface 28A.
  • the protective member 30 is provided on the reflective surface 28A side of the retroreflective member 28, and the angle formed between the first surface 30A on the opposite side of the retroreflective member 28 and the input surface 20A is non-right angle.
  • the light receiving unit 16 receives the light reflected by the retroreflective member 28.
  • the specifying unit 11A specifies the coordinates of the position where the light traveling through the input region P is blocked based on the intensity distribution of the light received by the light receiving unit 16.
  • the angle formed between the first surface 30A of the protective member 30 and the input surface 20A is a non-right angle. For this reason, the specularly reflected light by the protective member 30 of the light emitted from the emitting part 14 can be reflected while being shifted in the direction away from the light receiving surface of the light receiving part 16. For this reason, it can suppress that the regular reflection light component is contained in the light which reaches the light-receiving surface of the light-receiving part 16.
  • the coordinate detection apparatus 10 of the present embodiment can detect the position coordinates with high accuracy.
  • the angle formed between the first surface 30A of the protective member 30 and the input surface 20A is preferably an obtuse angle. Moreover, it is preferable that the angle formed by the input surface 20A and the reflective surface 28A of the retroreflective member 28 is a right angle.
  • retroreflective member 28 and the protective member 30 may be integrally configured.
  • the coordinate detection device 10 of the present embodiment may be configured not to include the protection member 30, and the angle formed by the reflection surface 28A of the retroreflective member 28 and the input surface 20A may be a non-right angle.
  • the specifying unit 11A of the control unit 11 causes a processing device such as a CPU (Central Processing Unit) to execute a program, that is, may be realized by software, or hardware such as an IC (Integrated Circuit). It may be realized by a combination of software and hardware.
  • a processing device such as a CPU (Central Processing Unit) to execute a program
  • a program may be realized by software, or hardware such as an IC (Integrated Circuit). It may be realized by a combination of software and hardware.
  • the program for executing the coordinate detection process of the present embodiment is a file in an installable or executable format, and is a CD-ROM, flexible disk (FD), CD-R, DVD (Digital Versatile Disk).
  • the program is recorded on a computer-readable storage medium such as a computer program product.
  • the program for executing the coordinate detection processing of the present embodiment may be provided by storing it on a computer connected to a network such as the Internet and downloading it via the network. Further, a program for executing the coordinate detection processing of the present embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.
  • a program for executing the coordinate detection processing of the present embodiment may be provided by being incorporated in advance in a ROM or the like.
  • the program for executing the coordinate detection processing of the present embodiment has a module configuration including the specifying unit 11A, and as actual hardware, a CPU (processor) reads the program from the storage medium and executes it.
  • the specifying unit 11A is loaded on the main storage device and is generated on the main storage device.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Various modifications are possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

出射部（１４）は、入力面（２０Ａ）上における座標入力を行うための入力領域Ｐを進行すると共に入力面（２０Ａ）に平行な光を出射する。再帰反射部材（２８）は、入力面（２０Ａ）の周縁部に設けられ、出射部（１４）から出射した光を反射面で再帰反射する。保護部材（３０）は、再帰反射部材（２８）の反射面側に設けられ、再帰反射部材（２８）の反対側の第１面（３０Ａ）と入力面（２０Ａ）との成す角度が非直角である。受光部（１６）は、再帰反射部材（２８）で反射した光を受光する。特定部（１１Ａ）は、受光部（１６）で受光した光の強度分布に基づいて、入力領域（Ｐ）を進行する光を遮る位置の座標を特定する。

Description

座標検出装置
　本発明は、座標検出装置に関する。
　ペン等の指示部材や指等によって指示された位置座標を検出する、所謂タッチパネル方式の座標検出装置が知られている。
　例えば、光出射手段から出射した光の再帰反射板による反射光を受光し、受光した光の強度分布を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。これらの技術では、受光した光の強度分布の検出結果から、座標入力面を進行する光を遮る位置の座標を、指示された位置座標として検出する。
　しかし、従来では、受光素子は、再帰反射板による再帰反射成分と、再帰反射板を覆う保護部材の表面などによる正反射成分と、の双方の成分を含む光を受光する。このため、位置座標を精度良く検出することは困難であった。
　上記目的を達成するために、本発明にかかる座標検出装置は、入力面上における座標入力を行うための入力領域を進行すると共に前記入力面に平行な光を出射する出射部と、前記入力面の周縁部に設けられ、前記出射部から出射した光を反射面で再帰反射する再帰反射部材と、前記再帰反射部材の前記反射面側に設けられ、前記再帰反射部材の反対側の第１面と前記入力面との成す角度が非直角である保護部材と、前記再帰反射部材で反射した光を受光する受光部と、前記受光部で受光した光の強度分布に基づいて、前記入力領域を進行する光を遮る位置の座標を特定する特定部と、を備える。
　本発明によれば、位置座標を精度良く検出することができる、という効果を奏する。
図１は、座標検出装置の概略構成の一例を示す模式図である。 図２は、受光部による受光の説明図である。 図３は、座標特定の説明図である。 図４は、座標特定の説明図である。 図５は、出射部の光学系の説明図である。 図６は、従来の座標検出装置の説明図である。 図７は、保護部材の説明図である。 図８は、保護部材の一例を示す図である。 図９は、座標検出処理の手順を示すフローチャートである。
　以下に図面を参照して、座標検出装置の一の実施の形態を詳細に説明する。
　図１は、本実施の形態に係る座標検出装置１０の概略構成の一例を示す模式図である。
　座標検出装置１０は、本体部１３と、制御部１１と、を含む。本体部１３と制御部１１とは、データや信号授受可能に接続されている。制御部１１は、受発光部１２に設けられた各部を制御し、座標検出処理を行う。
　本体部１３は、被入力部材２０と、再帰反射部材２８と、受発光部１２と、を備える。
　被入力部材２０は、ユーザの指やペンなどによって指示される入力面２０Ａを備える。入力面２０Ａの形状は、例えば、四角形状である。なお、入力面２０Ａの形状は四角形状に限定されない。
　座標検出装置１０は、入力面２０Ａにおける、ユーザによる指示位置の座標を検出する。ユーザによる指示は、ユーザの手や指や支持棒などの光学的に不透明な指示部材によって行えばよい。すなわち、本実施の形態の座標検出装置１０は、光学式のタッチパネル方式の座標検出装置である。
　本実施の形態では、被入力部材２０は、画像を表示する表示機能と、ユーザによって指示された指示位置を受け付ける入力機能と、の双方を備えたタッチパネルとして機能する場合を説明する。
　このため、本実施の形態では、被入力部材２０は、液晶パネル２４を含む場合を説明する。液晶パネル２４は、各種画像を表示する公知の部材である。液晶パネル２４の表面には、保護ガラス２６が設けられていてもよい。
　受発光部１２は、本体部１３に複数設けられている。本実施の形態では、本体部１３には、受発光部１２として、受発光部１２Ａと受発光部１２Ｂとが設けられている場合を説明する。受発光部１２Ａおよび受発光部１２Ｂは、四角形状の入力面２０Ａの１つの頂点と、該頂点に隣接する１つの頂点と、の各々に相当する位置に設けられている。
　受発光部１２は、出射部１４と受光部１６とを含む。出射部１４は、入力面２０Ａ上における座標入力を行うための入力領域Ｐを進行すると共に入力面２０Ａに平行な光を出射する。入力領域Ｐとは、入力面２０Ａ上の領域であり、受発光部１２を介して制御部１１によって位置を検出される（検出可能な）領域である。具体的には、入力領域Ｐは、入力面２０Ａ上における、出射部１４が出射した光の光路上の領域である。このため、入力領域Ｐは、入力面２０Ａ上に指示部材が位置しない場合、入力面２０Ａ上の、出射部１４による光が進行する全領域である。
　例えば、受発光部１２Ａに設けられた出射部１４は、入力面２０Ａに平行な光の束（プローブ光）Ｌ１～Ｌｎ（ｎは２以上の整数）を出射する。これらのプローブ光は入力領域Ｐを進行する。本実施の形態では、これらのプローブ光は、出射部１４から入力面２０Ａに平行な面に沿って扇状に広がって進行する光波である。
　受発光部１２Ｂに設けられた出射部１４についても同様に、入力面２０Ａに平行な光の束を出射する。これらのプローブ光もまた、入力領域Ｐを進行する。これらのプローブ光についても、出射部１４から入力面２０Ａに平行な面に沿って扇状に広がって進行する光波である。
　なお、受発光部１２Ａに設けられた出射部１４および受発光部１２Ｂに設けられた出射部１４は、入力面２０Ａ上で互いに交差する方向に向かって進行するように、予め設置位置や光軸が調整されている。
　具体的には、図１に示すように、受発光部１２Ａと受発光部１２Ｂとは、入力面２０Ａの端部の互いに異なる位置に配置されている。そして、受発光部１２Ａの出射部１４から出射した光と、受発光部１２Ｂの出射部１４から出射した光と、は、入力面２０Ａ上の異なる位置から入力面２０Ａの内側に向かって出射され、入力領域Ｐを、入力面２０Ａ上で互いに交差する方向に進行する。
　受光部１６については後述する。
　再帰反射部材２８は、出射部１４から出射した光を反射面２８Ａで再帰反射する。すなわち、再帰反射部材２８は、出射部１４から出射した光が入射すると、入射した光をふたたび同じ入射方向に反射する。
　再帰反射部材２８は、光を反射面２８Ａで再帰反射可能な部材であればよい。再帰反射部材２８は、入力面２０Ａの周縁部に設けられている。再帰反射部材２８は、反射面２８Ａを入力面２０Ａの中央側に向けて配置されている。
　具体的には、再帰反射部材２８は、被入力部材２０を保持する外装部２２によって、入力面２０Ａの周縁部に配置されている。
　再帰反射部材２８の反射面２８Ａ側には、保護部材３０が設けられている。保護部材３０は、再帰反射部材２８の反射面２８Ａを保護する。
　受発光部１２の出射部１４から出射した光は、再帰反射部材２８で反射すると、再び同じ光路を進行して受発光部１２へ到達する。
　例えば、受発光部１２Ａの出射部１４から出射したある一つの光Ｌ１２に着目して説明する。受発光部１２Ａの出射部１４から出射した光Ｌ１２は、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで反射し、反射した光Ｒ１２は、再び同じ光路を進行して受発光部１２Ａへ至る。
　受発光部１２（受発光部１２Ａ、受発光部１２Ｂ）の各々は、受光部１６を含む。受光部１６は、再帰反射部材２８で反射した光を受光する。受光部１６は、受光面に複数の受光素子（ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ））を配置した構成である。
　ここで、ユーザが入力面２０Ａ上の指示位置１８を、指などの指示部材で指示したとする。この場合、出射部１４から出射した光は、指示位置１８で指示部材により遮られ、再帰反射部材２８に到達しない。
　このため、受発光部１２Ａの受光部１６における、指示位置１８で指示部材に遮られた位置に対応する光の再帰反射部材２８による反射光を受光する受光領域では、他の受光領域に比べて受光した光の強度が低くなる。図１に示す例では、指示位置１８に到る光Ｌ１０に対応する反射光を受光する受光領域では、他の受光領域に比べて受光した光の強度が低くなる。
　同様に、受発光部１２Ｂの受光部１６における、指示位置１８で指示部材に遮られた位置に対応する反射光を受光する受光領域では、他の受光領域に比べて受光した光の強度が低くなる。図１に示す例では、指示位置１８に到る光Ｌ１３に対応する反射光を受光する受光領域では、他の受光領域に比べて受光した光の強度が低くなる。
　制御部１１は、特定部１１Ａを含む。特定部１１Ａは、受光部１６で受光した光の強度分布に基づいて、入力領域Ｐを進行する光を遮る位置（図１では指示位置１８）の座標を特定する。
　例えば、図１に示す指示位置１８に指示部材が位置したとする。この場合、特定部１１Ａは、受発光部１２Ａの受光部１６で受光した光の強度分布から、指示位置１８に到る光Ｌ１０の光路（直線Ｌ参照）上に、指示部材が位置することを検出する。また、特定部１１Ａは、受発光部１２Ｂの受光部１６で受光した光の強度分布から、指示位置１８に到る光Ｌ１３の光路（直線Ｒ参照）上に、指示部材が位置することを検出する。そして、特定部１１Ａは、検出したこれらの光路（直線Ｌと直線Ｒ）の交点座標を演算することにより、入力領域Ｐを進行する光を遮る位置（図１では指示位置１８）の座標を特定する。
　次に、受光部１６による光の受光について、詳細に説明する。図２は、受光部１６による受光の説明図である。
　なお、図２は、入力面２０Ａの周縁部に設けられた受光部１６を、入力面２０Ａに垂直な方向から見た状態を示す平面図である。なお、説明を簡略化するために、図２では、入力面２０Ａに平行な二次平面を想定して説明を行う。
　受光部１６の光受光側には、集光レンズ３２が配置されている。受光部１６は、集光レンズ３２の焦点位置に設置されている。すなわち、受光部１６の光の受光面は、集光レンズ３２の焦点面と一致する。集光レンズ３２の中心位置には、出射部１４が配置されている。詳細は後述するが、出射部１４は、集光レンズ３２の中心位置を点光源として扇状に光を出射するように構成されている。出射部１４は、受光部１６の反対側に向かって光を出射する。上述したように、出射部１４が出射する光は、入力面２０Ａに平行な面に沿って扇状に広がって進行する。
　例えば、出射部１４が出射した光Ｌ３は、入力面２０Ａに平行に入力領域Ｐを進行し、再帰反射部材２８で再帰反射する。そして、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで再帰反射した光Ｒ３は、集光レンズ３２で集光され、受光部１６における受光領域１６３に到る。
　一方、出射部１４が出射した光Ｌ８は、入力面２０Ａに平行に入力領域Ｐを進行し、再帰反射部材２８で再帰反射する。そして、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで反射した光Ｒ８は、集光レンズ３２で集光され、受光部１６における受光領域１６８に到る。
　このように、出射部１４から出射され再帰反射部材２８で再帰反射した光は、集光レンズ３２によって、受光部１６の受光面における異なる位置（すなわち、異なる位置に配置された受光素子による受光領域）に到達することとなる。
　このため、入力面２０Ａ上の入力領域Ｐに指示部材が挿入され、出射部１４から出射する光が遮断されると、受光部１６における、遮断された位置に対応する受光領域には、光が到達しなくなる。また、該受光領域に到達する光の強度が、他の受光領域に到達する光の強度に比べて低くなる。
　図１に戻り、このため、特定部１１Ａは、受光部１６で受光した光の強度分布を解析することによって、入力領域Ｐを進行する光を遮る位置の座標を特定する。
　次に、光の強度分布に基づく座標の特定について、更に詳細に説明する。図３および図４は、入力面２０Ａにおける指示位置１８を指などの指示部材で指示したときの、座標の特定の説明図である。
　図２で説明したように、受光部１６は、受光部１６の光の受光面が集光レンズ３２の焦点面と一致するように配置されている。なお、出射部１４は、後述する二次光源１５を含む。出射部１４から扇状に出射した光は、各々、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで再帰反射し、同じ光路を進行して出射部１４側に戻る。
　上述したように、出射部１４は、集光レンズ３２の中心位置を点光源（二次光源１５）として扇状に光を出射するように構成されている。このため、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで再帰反射した光は、集光レンズ３２の中心位置に集光する。そして、集光レンズ３２の中心位置に集光した光は、受光部１６側に向かって、出射時の扇形状に対して線対象の扇形状の経路で進行することとなる。
　ここで、受光部１６で受光した光の強度分布を考える。例えば、指示部材が入力領域Ｐに挿入されていない場合、受光部１６で受光する光の強度分布は略一定となる。一方、入力領域Ｐの指示位置（例えば、指示位置１８）に指示部材が挿入されると、指示位置１８を通過する光は遮られる。
　このため、入力面２０Ａ上の入力領域Ｐに指示部材が挿入され、出射部１４から出射する光が遮断されると、受光部１６における、遮断された位置に対応する受光領域には、光が到達しなくなる。また、該受光領域に到達する光の強度が、他の受光領域に到達する光の強度に比べて低くなる。
　図３に示す例では、例えば、受光部１６における受光領域１６８（受光部１６の受光面の中心からＤｎの位置の受光領域１６８）で受光する光の強度は、他の受光領域に比べて低くなる。この光の強度が他の受光領域に比べて低い（例えば、強度“０”の）受光領域を、暗点と称する。この位置Ｄｎは、指示部材によって遮られた光の出射角（または入射角）θｎに対応する。
　このため、特定部１１Ａでは、まず、受光部１６で受光した光の強度分布から、他の受光領域に比べて光の強度の低い位置Ｄｎを検出することによって、指示部材によって遮られた光の出射角θｎを算出する。具体的には、特定部１１Ａは、下記式（１）を用いて、出射角θｎを算出する。なお、光の強度の低い位置が複数ある場合、最も光の強度の低い位置を位置Ｄｎとして検出する。
　θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ）　　・・・式（１）
　ここで、受発光部１２Ａ（図１、図４参照）の受光部１６で受光した光の強度分布における、光の強度の低い位置ＤｎをＤｎＬとし、該ＤｎＬから式（１）により算出した出射角θｎをθｎＬとする。そして、受発光部１２Ａと入力面２０Ａとの幾何学的な相対位置関係の変換係数をｇとする。すると、指示部材による指示位置１８と、指やペンなどの指示部材と、の成す角度θＬは、上記式（１）で求められるＤｎに相当するＤｎＬの関数として、下記式（２）で表せる。
　θＬ＝ｇ（θｎＬ）　　・・・式（２）
　但し、式（２）中、θｎＬは、式（３）で表せる。
　θｎＬ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ）　　・・・式（３）
　受発光部１２Ｂ（図１、図４参照）の受光部１６についても同様に、受発光部１２Ｂ（図１、図４参照）の受光部１６で受光した光の強度分布における、光の強度の低い位置ＤｎをＤｎＲとし、該ＤｎＲから式（１）により算出した出射角θｎをθｎＲとする。そして、受発光部１２Ｂと入力面２０Ａとの幾何学的な相対位置関係の変換係数をｈとする。すると、指示部材による指示位置１８と、指やペンなどの指示部材と、の成す角度θＲは、上記式（１）で求められるＤｎに相当するＤｎＲの関数として、下記式（４）で表せる。
　θＲ＝ｈ（θｎＲ）　　・・・式（４）
　但し、式（４）中、θｎＲは、式（５）で表せる。
　θｎＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ）　　・・・式（５）
　ここで、入力面２０Ａ上の、受発光部１２Ａと受発光部１２Ｂとの取付け間隔をｗとする（図４参照）。すると、入力面２０Ａ上の指示位置１８の座標（ｘ，ｙ）は、式（６）および式（７）で表せる。
　ｘ＝ｗ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）　　・・・式（６）
　ｙ＝ｗ・ｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）　　・・・式（７）
　このように、入力面２０Ａにおける入力領域Ｐを進行する光を遮る位置の座標（ｘ，ｙ）は、上記ＤｎＬ、および上記ＤｎＲの関数として表すことができる。
　すなわち、特定部１１Ａは、受発光部１２Ａの受光部１６で受光した光の強度分布と、受発光部１２Ｂの受光部１６で受光した光の強度分布と、に基づいて、各々の暗点の位置ＤｎＬ、位置ＤｎＲを算出する。そして、特定部１１Ａは、受発光部１２Ａと受発光部１２Ｂの幾何学的配置を考慮することにより、指示部材によって指示された指示位置１８の座標（光を遮る位置の座標）を特定する。
　次に、出射部１４の光学系について詳細を説明する。図５は、出射部１４の光学系の一例の説明図である。
　なお、図５は、説明を簡略化するために、受発光部１２Ａおよび受発光部１２Ｂの一方を本体部１３に配置した状態を示した。しかし、受発光部１２Ａおよび受発光部１２Ｂの双方ともに、図５に示す光学系を有する。
　また、図５は、本体部１３を、被入力部材２０に対して垂直方向に切断した断面を示す。また、図５は、該断面を、図５に示す座標系Ａ１の、ｙ軸の負の方向から正の方向に向かって視認した断面である。また、図５中、領域Ａおよび領域Ｂは、説明のために、視点を図５に示すように変えて表現している。具体的には、領域Ａの座標系は座標系Ａ１で示される。また、領域Ｂの座標系は、座標系Ｂ１で示される。
　受発光部１２の出射部１４は、一次光源３４と、シリンドリカルレンズ３６と、シリンドリカルレンズ３８と、シリンドリカルレンズ４０と、スリット４２と、ハーフミラー４４と、を含む。
　一次光源３４は、光スポットをある程度絞る事の可能な光源である。一次光源３４は、例えば、レーザーダイオード、ピンポイントＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などである。
　一次光源３４は、被入力部材２０の入力面２０Ａに対して垂直に光を出射する。一次光源３４の光出射側には、シリンドリカルレンズ３６、シリンドリカルレンズ３８、およびシリンドリカルレンズ４０が光軸に沿って配列されている。
　一次光源３４から出射した光は、シリンドリカルレンズ３６によって、座標系Ａ１のｘ軸方向にのみコリメートされる。シリンドリカルレンズ３６によってｘ軸方向にコリメートされた光は、シリンドリカルレンズ３８およびシリンドリカルレンズ４０をこの順に通過する。シリンドリカルレンズ３８およびシリンドリカルレンズ４０の曲率の分布は、シリンドリカルレンズ３６の曲率の分布に直交する。このため、シリンドリカルレンズ３６によってｘ軸方向にコリメートされた光は、シリンドリカルレンズ３８およびシリンドリカルレンズ４０を通過することで、座標系Ａ１のｙ軸方向に集光される。図５中、座標系Ａ１に対応する領域Ａで示す部分は、シリンドリカルレンズ３６、３８、４０の配置と、光の集光状態と、を座標系Ａ１のｚ軸方向に視点を回転して、ｘ軸方向から見た図である。
　これらのシリンドリカルレンズ３６、３８、４０の作用により、シリンドリカルレンズ４０の光出射側には、線状の光が出射する。シリンドリカルレンズ４０の光出射側には、スリット４２が配置されている。スリット４２は、座標系Ａ１のｙ軸方向に狭く、ｘ軸方向に細長いスリットである。
　このため、このスリット４２の配置位置に、該スリット４２に沿って長い線状の二次光源１５が配置された状態と同じ状態となる。なお、この二次光源１５の位置が、集光レンズ３２の中心位置に一致する（図３も参照）。
　スリット４２を透過した光、すなわち二次光源１５から出射した光は、ハーフミラー４４で折り返され、入力面２０Ａに対して平行に入力領域Ｐを進行する。このとき、二次光源１５から出射した光は、入力面２０Ａに対して平行な板状であり、且つ進行方向に対して広がった扇状に進行する。
　進行した光は、入力面２０Ａの周縁部に配置された再帰反射部材２８で再帰反射され、同じ光路を通って（矢印Ｃ方向参照）、ハーフミラー４４の方向へと進み、ハーフミラー４４を透過する。そして、この光は、集光レンズ３２を介して受光部１６に到る。
　このとき、二次光源１５と集光レンズ３２とは、ハーフミラー４４に対して共役な位置関係にある（図５中、符号Ｄ参照）。このため、二次光源１５は、集光レンズ３２の中心位置に位置することとなる（図３参照）。
　なお、図５中、領域Ｂの部分は、集光レンズ３２と受光部１６とを、視点を変えて座標系Ｂ１のｚ軸方向からみたものである。
　ここで、再帰反射部材２８の反射面２８Ａで再帰反射した光の成分（再帰反射成分と称する）のみが受光部１６に到達した場合、特定部１１Ａは、指示部材によって指示された位置座標を精度良く検出することができる。
　しかし、従来では、受光部１６に到達する光が、再帰反射成分以外に、正反射成分を含む場合があった。このため、従来では、位置座標を精度良く検出することは困難であった。
　図６は、従来の座標検出装置１１０の説明図である。
　例えば、出射部１４から出射した光Ｌｎの、再帰反射部材２８によって再帰反射した光Ｒｎのみが、集光レンズ３２を介して受光部１６に到る。この場合、特定部１１Ａは、指示部材によって指示された位置座標を精度良く検出することができる。
　しかし、受光部１６には、出射部１４から出射した光Ｌｎの、再帰反射部材２８の保護部材３０などで正反射した反射光ＲＲが到達する場合がある。
　この場合、受光部１６には、出射部１４から出射した光Ｌｎに対応する反射光として、再帰反射部材２８で再帰反射した再帰反射成分の光Ｒｎと、保護部材３０などで正反射した正反射成分の光ＲＲと、が到達する。このため、受光部１６の受光面における異なる複数の受光領域に、出射した光Ｌｎに対応する反射光が到達することとなる（受光領域１６２、受光領域１６７参照）。このため、従来では、指示部材によって指示された位置座標を精度良く検出することは困難であった。
　図１に戻り、そこで、本実施の形態の座標検出装置１０は、再帰反射部材２８の反射面２８Ａを保護する保護部材３０を、以下のように配置する。
　図７は、保護部材３０の説明図である。なお、図７は、図１のＤ－Ｄ’断面図である。なお、図１のＥ－Ｅ’断面図、Ｆ－Ｆ’断面図についても、図７と同様である。
　図７に示すように、本実施の形態では、保護部材３０は、再帰反射部材２８の反射面２８Ａ側に設けられている。また、保護部材３０は、再帰反射部材２８の反対側の第１面３０Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度（図７中、θ参照）が非直角である。
　図７に示す例では、再帰反射部材２８の反射面２８Ａにスペーサ３３を設けることで、保護部材３０の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を、非直角に調整する。
　保護部材３０の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を、非直角とすることによって、受発光部１２から出射した光の保護部材３０による正反射光を、受発光部１２に含まれる受光部１６の受光面から外れた方向にずらして反射させることができる。
　なお、保護部材３０の構成材料は、少なくとも、出射部１４から出射した光の少なくとも一部、および、再帰反射部材２８で再帰反射した光の少なくとも一部、の双方を透過する材料であればよい。
　保護部材３０の第１面３０Ａと、被入力部材２０の入力面２０Ａと、の成す角度は、非直角であればよいが、鈍角（９０°より大きく１８０°未満）であることが好ましい。
　なお、図７に示す例では、本体部１３の外装部２２の内側に、液晶パネル２４および保護ガラス２６をこの順に積層し、被入力部材２０としている。また、液晶パネル２４および保護ガラス２６に直角に支持部材３５を配置し、支持部材３５上に再帰反射部材２８を固定している。このため、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと入力面２０Ａとは、直角となるように配置されている。
　但し、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと入力面２０Ａとの成す角度は直角に限定されない。例えば、反射面２８Ａと入力面２０Ａとの成す角度は、９０°±１０°以上９０°±２０以下の範囲であってもよい。
　なお、図７に示す例では、再帰反射部材２８上にスペーサ３３を介して保護部材３０を配置することで、保護部材３０の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を、非直角に調整する場合を示した。しかし、保護部材３０の形状を調整することで、保護部材３０の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を非直角としてもよい。
　図８は、他の形状の保護部材３１の一例を示す図である。保護部材３１は、被入力部材２０に垂直な断面形状を、被入力部材２０側の第１辺が長く且つ被入力部材２０から遠い側の第２辺が短い台形形状としている。このように、保護部材３１の形状を調整することによって、保護部材３１の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を、非直角に調整してもよい。
　なお、図７および図８に示す例では、再帰反射部材２８と保護部材３０（または保護部材３１）と、を別体として構成する場合を示した。しかし、再帰反射部材２８と保護部材３０（または保護部材３１）とを一体的に構成してもよい。
　一体的に構成する場合、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度を非直角とすればよい。また、この場合、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度は、鈍角であることが好ましい。
　すなわち、本体部１３に保護部材３０を備えない構成とし、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度を非直角としてもよい。この場合、受発光部１２から出射した光の再帰反射部材２８による反射光に含まれる正反射成分を、受発光部１２に含まれる受光部１６の受光面から外れた方向にずらして反射させることができる。
　次に、本実施の形態の座標検出装置１０で実行する座標検出処理を説明する。図９は、座標検出装置１０の制御部１１で実行する座標検出処理の手順を示すフローチャートである。
　座標検出装置１０の装置各部に電力が供給されると、出射部１４は光の出射を開始し、受光部１６は、光の受光を開始する。そして、特定部１１Ａは、受光部１６で受光した光の強度分布を受け付ける。
　そして、特定部１１Ａは、受光した光の強度分布に光強度の変化がみられるか否かを判断する（ステップＳ１００）。特定部１１Ａは、受付けた光の強度分布に暗点が含まれるか否かを判別することによって、ステップＳ１００の判断を行う。
　ステップＳ１００で否定判断すると（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００で肯定判断すると（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２へ進む。
　ステップＳ１０２では、特定部１１Ａは、受光した光の強度分布に基づいて、入力領域Ｐを進行する光を遮る位置の座標を特定する（ステップＳ１０２）。
　そして、特定部１１Ａは、特定した座標を、液晶パネル２４へ出力する（ステップＳ１０４）。そして、本ルーチンを終了する。ステップＳ１０４によって、特定した座標が液晶パネル２４に表示される。
　なお、ステップＳ１０４において、特定部１１Ａは、特定した座標を、通信部などを介して外部装置へ送信してもよい。また、特定部１１Ａは、特定した座標を、記憶部などに記憶してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態の座標検出装置１０は、出射部１４と、再帰反射部材２８と、保護部材３０と、受光部１６と、特定部１１Ａと、を備える。出射部１４は、入力面２０Ａ上における座標入力を行うための入力領域Ｐを進行すると共に入力面２０Ａに平行な光を出射する。再帰反射部材２８は、入力面２０Ａの周縁部に設けられ、出射部１４から出射した光を反射面２８Ａで再帰反射する。保護部材３０は、再帰反射部材２８の反射面２８Ａ側に設けられ、再帰反射部材２８の反対側の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度が非直角である。受光部１６は、再帰反射部材２８で反射した光を受光する。特定部１１Ａは、受光部１６で受光した光の強度分布に基づいて、入力領域Ｐを進行する光を遮る位置の座標を特定する。
　本実施の形態の座標検出装置１０では、保護部材３０の第１面３０Ａと入力面２０Ａとの成す角度を、非直角とする。このため、出射部１４から出射した光の保護部材３０による正反射光を、受光部１６の受光面から外れた方向にずらして反射させることができる。このため、受光部１６の受光面に到達する光に、正反射光成分が含まれることを抑制することができる。
　従って、本実施の形態の座標検出装置１０は、位置座標を精度良く検出することができる。
　また、保護部材３０の第１面３０Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度は、鈍角であることが好ましい。また、入力面２０Ａと再帰反射部材２８の反射面２８Ａと、の成す角度は直角であることが好ましい。
　また、再帰反射部材２８と保護部材３０とを一体的に構成してもよい。
　また、本実施の形態の座標検出装置１０は、保護部材３０を備えない構成とし、再帰反射部材２８の反射面２８Ａと、入力面２０Ａと、の成す角度を非直角としてもよい。
　なお、制御部１１の特定部１１Ａは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
　また、本実施の形態の座標検出処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供される。
　また、本実施の形態の座標検出処理を実行するためのプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態の座標検出処理を実行するためのプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
　また、本実施の形態の座標検出処理を実行するためのプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
　本実施の形態の座標検出処理を実行するためのプログラムは、特定部１１Ａを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより特定部１１Ａが主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。
　なお、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、種々の変形が可能である。
　１０　座標検出装置
　１１Ａ　特定部
　１４　出射部
　１６　受光部
　２８　再帰反射部材
　３０　保護部材
特許第４６２７７８１号公報 米国特許第４５０７５５７号明細書

Claims (5)

  1. 　入力面上における座標入力を行うための入力領域を進行すると共に前記入力面に平行な光を出射する出射部と、
    　前記入力面の周縁部に設けられ、前記出射部から出射した光を反射面で再帰反射する再帰反射部材と、
    　前記再帰反射部材の前記反射面側に設けられ、前記再帰反射部材の反対側の第１面と前記入力面との成す角度が非直角である保護部材と、
    　前記再帰反射部材で反射した光を受光する受光部と、
    　前記受光部で受光した光の強度分布に基づいて、前記入力領域を進行する光を遮る位置の座標を特定する特定部と、
    　を備えた座標検出装置。
  2. 　前記保護部材の前記第１面と、前記入力面と、の成す角度が鈍角である、請求項１に記載の座標検出装置。
  3. 　前記入力面と、前記再帰反射部材の前記反射面と、の成す角度が直角である、請求項１に記載の座標検出装置。
  4. 　前記再帰反射部材と、前記保護部材と、を一体的に構成した、請求項１に記載の座標検出装置。
  5. 　入力面上における座標入力を行うための入力領域を進行すると共に前記入力面に平行な光を出射する出射部と、
    　前記入力面の周縁部に設けられ、前記出射部から出射した光を反射面で再帰反射する再帰反射部材と、
    　前記再帰反射部材で反射した光を受光する受光部と、
    　前記受光部で受光した光の強度分布に基づいて、前記入力領域を進行する光を遮る位置の座標を特定する特定部と、
    　を備え、
    　前記再帰反射部材の前記反射面と、前記入力面と、の成す角度が非直角である、
    　座標検出装置。
PCT/JP2015/082015 2014-12-17 2015-11-13 座標検出装置 WO2016098502A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014255365 2014-12-17
JP2014-255365 2014-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016098502A1 true WO2016098502A1 (ja) 2016-06-23

Family

ID=56126401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/082015 WO2016098502A1 (ja) 2014-12-17 2015-11-13 座標検出装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016098502A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI675214B (zh) * 2018-03-09 2019-10-21 謝文揚 訊號方向判別裝置及訊號追蹤定位系統

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076819U (ja) * 1993-06-25 1995-01-31 株式会社寺岡精工 タッチパネル
JPH11327771A (ja) * 1998-05-19 1999-11-30 Ricoh Co Ltd 座標入力装置
JP2000222112A (ja) * 1999-02-04 2000-08-11 Ricoh Elemex Corp 座標検出装置
JP2000267811A (ja) * 1999-03-19 2000-09-29 Ricoh Co Ltd 座標入力／検出装置
JP2002132435A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Newcom:Kk 位置検出方法及び位置検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076819U (ja) * 1993-06-25 1995-01-31 株式会社寺岡精工 タッチパネル
JPH11327771A (ja) * 1998-05-19 1999-11-30 Ricoh Co Ltd 座標入力装置
JP2000222112A (ja) * 1999-02-04 2000-08-11 Ricoh Elemex Corp 座標検出装置
JP2000267811A (ja) * 1999-03-19 2000-09-29 Ricoh Co Ltd 座標入力／検出装置
JP2002132435A (ja) * 2000-10-19 2002-05-10 Newcom:Kk 位置検出方法及び位置検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI675214B (zh) * 2018-03-09 2019-10-21 謝文揚 訊號方向判別裝置及訊號追蹤定位系統

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4043128B2 (ja) 光走査型タッチパネル
JP5163713B2 (ja) 距離画像センサ及び距離画像生成装置並びに距離画像データ取得方法及び距離画像生成方法
TW201030376A (en) A transmissive body
JP2014115182A (ja) レーザレーダ
CN103324358A (zh) 光学触控系统
WO2009031550A1 (ja) 測距装置
EP3156822B1 (en) Photoelectric sensor
JP5754266B2 (ja) 指示部材、光学式位置検出装置、および入力機能付き表示システム
US20130187892A1 (en) Optical touch device
WO2016098502A1 (ja) 座標検出装置
JP2011149760A (ja) 光波距離測定装置
JP2021025993A (ja) 測量装置
JP3931030B2 (ja) 位置検出装置
JP4531081B2 (ja) 光走査型タッチパネル
JP2008171444A (ja) 光走査型タッチパネル
CN102063228B (zh) 光学侦测系统及应用该光学侦测系统的触摸屏
JP4034328B2 (ja) 発光検出装置および座標検出装置
JP4004177B2 (ja) 光走査型タッチパネル
EP2454649B1 (en) An encoding device and a method of encoding
JP2007280433A (ja) 光走査型タッチパネル
JP4167789B2 (ja) 表示装置
JP4183327B2 (ja) 光走査型タッチパネル
JP4053071B2 (ja) 位置検出装置
KR101504608B1 (ko) 광학방식 터치검출장치의 안정화 장치
JP2004110442A (ja) 座標入力装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15869710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15869710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP