(57)【要約】【課題】コンパクトな検出ユニットとすると共に、簡単に着脱可能な光学式位置検出装置を提供する。【解決手段】検出領域１に入力される指示体２の指示位置を検出可能な光学式位置検出装置は、再帰反射部材１０と、検出ユニット２０とからなる。再帰反射部材１０は、検出領域周辺を覆うように配置される。検出ユニットは、検出領域の周辺の１カ所に配置され再帰反射部材からの反射光を用いて指示体の指示位置を検出するものであり、光源部とカメラ部をそれぞれ有する２つの検出部２１からなる。光源部は、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有し、カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、光源部に近接して配置され、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、２つの検出部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置される。【選択図】図１
2010257089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域に入力される指示体の指示位置を検出可能な光学式位置検出装置であって、該光学式位置検出装置は、
指示体に、又は検出領域周辺の少なくとも一部を覆うように配置される再帰反射部材と、
検出領域の周辺の１カ所に配置され再帰反射部材からの反射光を用いて指示体の指示位置を検出するための検出ユニットであって、検出領域の面方向に沿う光を照射する光源部と、該光源部から発せられ再帰反射部材で反射する反射光を撮像するカメラ部とをそれぞれ有する少なくとも２つの検出部を含む検出ユニットと、を具備し、
前記光源部は、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有し、
前記カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、光源部に近接して配置され、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、
前記２つの検出部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置される、
ことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式位置検出装置において、前記光源部は、トーリックレンズ及び複数のＬＥＤからなることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式位置検出装置において、前記超広角レンズ及び／又はトーリックレンズは、レンズ用樹脂で成形されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記超広角レンズは、検出領域の面方向に沿って上下面が平面となるように薄く構成され、前記光源部に積層されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記検出ユニットは、３つの検出部を有し、両端の検出部の間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置され、もう１つの検出部はその間に配置されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記検出ユニットは、検出領域の周辺の１カ所に着脱可能に構成されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記検出領域周辺の少なくとも一部を覆うように配置される再帰反射部材は、検出領域周辺に着脱可能に構成されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の光学式位置検出装置において、前記検出ユニット及び／又は再帰反射部材は、磁石を有し、該磁石を用いて検出領域周辺に着脱可能に構成されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光学式位置検出装置であって、さらに、前記検出ユニット及び／又は再帰反射部材の有する磁石が付く強磁性体からなる位置決めベース材を検出領域周辺に具備することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記検出ユニットは、複数の指示体の指示位置を同時に検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１１】
検出領域への指示位置を検出可能な光学式位置検出装置であって、該光学式位置検出装置は、
先端部に光源を有する指示体と、
検出領域の周辺の１カ所に配置され指示体の光源からの光を用いて指示体の検出位置を検出するための検出ユニットであって、前記指示体の光源から発せられる光を撮像する少なくとも２つのカメラ部を有する検出ユニットと、を具備し、
前記カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、
前記２つのカメラ部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置される、
ことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１２】
検出領域に入力される指示体の指示位置を検出可能な光学式位置検出装置であって、該光学式位置検出装置は、
検出領域の周辺の１カ所に配置され指示体の指示位置を検出するための検出ユニットであって、検出領域の面方向に沿う光を照射する光源部と、該光源部から発せられ指示体で反射する反射光を撮像する少なくとも２つのカメラ部とを有する検出ユニットと、を具備し、
前記カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、
前記光源部は、前記少なくとも２つのカメラ部の間に配置され、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有し、
前記２つのカメラ部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置される、
ことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学式位置検出装置において、前記光源部は、複数の赤外ＬＥＤからなり、前記カメラ部は赤外光透過フィルタを具備し、前記光源部による照射中のみ撮像することを特徴とする光学式位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学式位置検出装置に関し、特に、イメージセンサを用いて検出領域に入力される指示体の指示位置を光学的に検出する光学式位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来からイメージセンサを用いる光学式の位置検出装置、デジタイザが種々開発されている。例えば、本願発明者と同一人による特許文献１には、検出領域の周辺に配置され指示体を撮像するイメージセンサと、イメージセンサに結像するための結像レンズと、イメージセンサの視野角を拡大するための曲面ミラーとを有する光デジタイザが開示されている。これは、検出領域の隣り合う角部の近傍にそれぞれイメージセンサを配置すると、物理的に側方に飛び出してしまうことを防ぐために、曲面ミラーを用いることで、イメージセンサや光源を検出領域の内側に折り曲げて配置するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１では、曲面ミラーを検出領域の隣り合う角部の近傍にそれぞれ配置することには変わりなく、曲面ミラーの設置位置には制限があった。また、曲面ミラーとイメージセンサや光源の配置位置は正確に決定する必要があり、それぞれ別々の状態で後付けで設置することは難しかった。さらに、黒板やホワイトボード等に位置検出装置を適用してデジタイザとする場合、検出領域が巨大となるため、これをカバー可能なような曲面ミラーをそれぞれ設置することは難しかった。また、一対の曲面ミラーやイメージセンサの位置合わせが容易となるように、相対的な位置を固定するためにこれらをユニット状に構成することが考えられる。しかしながら、検出領域が巨大な場合には、このようなユニットは検出領域の１辺全体を覆うようなものとなるため、装置が大型化してしまう問題もあった。
【０００５】
また、上述の特許文献１では、光源とイメージセンサの光軸を合わせるためにハーフミラー等を用いているため、光量が減衰するので低効率であった。さらに、曲面ミラーを含めた光軸を合わせるのも難しかった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、コンパクトな検出ユニットとすると共に、簡単に着脱可能な光学式位置検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による光学式位置検出装置は、指示体に、又は検出領域周辺の少なくとも一部を覆うように配置される再帰反射部材と、検出領域の周辺の１カ所に配置され再帰反射部材からの反射光を用いて指示体の指示位置を検出するための検出ユニットであって、検出領域の面方向に沿う光を照射する光源部と、該光源部から発せられ再帰反射部材で反射する反射光を撮像するカメラ部とをそれぞれ有する少なくとも２つの検出部を含む検出ユニットと、を具備するものである。そして、光源部は、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有し、カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、光源部に近接して配置され、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、２つの検出部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置されるものである。
【０００８】
ここで、光源部は、トーリックレンズ及び複数のＬＥＤからなるものであれば良い。
【０００９】
また、超広角レンズ及び／又はトーリックレンズは、レンズ用樹脂で成形されれば良い。
【００１０】
また、超広角レンズは、検出領域の面方向に沿って上下面が平面となるように薄く構成され、光源部に積層されれば良い。
【００１１】
さらに、検出ユニットは、３つの検出部を有し、両端の検出部の間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置され、もう１つの検出部はその間に配置されても良い。
【００１２】
また、検出ユニットは、検出領域の周辺の１カ所に着脱可能に構成されても良い。
【００１３】
そして、検出領域周辺の少なくとも一部を覆うように配置される再帰反射部材は、検出領域周辺に着脱可能に構成されても良い。
【００１４】
ここで、検出ユニット及び／又は再帰反射部材は、磁石を有し、該磁石を用いて検出領域周辺に着脱可能に構成されても良い。
【００１５】
さらに、検出ユニット及び／又は再帰反射部材の有する磁石が付く強磁性体からなる位置決めベース材を検出領域周辺に具備しても良い。
【００１６】
また、検出ユニットは、複数の指示体の指示位置を同時に検出するものであっても良い。
【００１７】
さらに、本発明による光学式位置検出装置は、先端部に光源を有する指示体と、検出領域の周辺の１カ所に配置され指示体の光源からの光を用いて指示体の検出位置を検出するための検出ユニットであって、指示体の光源から発せられる光を撮像する少なくとも２つのカメラ部を有する検出ユニットと、を具備するものである。そして、カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、２つのカメラ部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置されるものである。
【００１８】
またさらに、本発明による光学式位置検出装置は、検出領域の周辺の１カ所に配置され指示体の指示位置を検出するための検出ユニットであって、検出領域の面方向に沿う光を照射する光源部と、該光源部から発せられ指示体で反射する反射光を撮像する少なくとも２つのカメラ部とを有する検出ユニットと、を具備するものである。そして、カメラ部は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、検出領域全体を撮像可能な画角を有し、光源部は、少なくとも２つのカメラ部の間に配置され、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有し、２つのカメラ部は、その間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置されるものである。
【００１９】
ここで、光源部は、複数の赤外ＬＥＤからなり、カメラ部は赤外光透過フィルタを具備し、光源部による照射中のみ撮像するものであっても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学式位置検出装置には、コンパクトな検出ユニットであり、簡単に着脱も可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置の検出ユニットの検出部の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置に用いられる光源部の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置に用いられるカメラ部の構成を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。第１実施例は、指や指示棒等、特殊な機能をそれ自身に有していない指示体の指示位置を検出する例である。図示の通り、検出領域１に入力される指示体２の指示位置を検出可能な光学式位置検出装置は、再帰反射部材１０と検出ユニット２０とから主に構成されている。
【００２３】
再帰反射部材１０は、検出領域１の少なくとも一部を覆うように配置されている。具体的には、再帰反射部材１０は、検出領域１の周辺３辺を覆うように配置されている。
【００２４】
検出ユニット２０は、検出領域１の周辺の１カ所に配置されている。具体的には、再帰反射部材１０が配置されていない１辺に配置されている。検出ユニット２０は、再帰反射部材１０からの反射光を用いて指示体２の指示位置を検出するものである。図示例の検出ユニット２０には、２つの検出部２１が含まれている。そして、２つの検出部２１は、その間の距離が検出ユニット２０から検出領域方向を見る検出領域１の幅よりも狭くなるように配置されている。即ち、図１の図面上、検出領域１の上辺の幅よりも狭くなるように、検出領域の両側の辺の内側に配置されている。後述のように、本発明の光学式位置検出装置は、三角測量の原理を用いて指示体の指示位置を検出するものであるため、２つの検出部２１間の距離が検出精度に影響し、間の距離が短くなるほど検出精度が悪くなるものである。したがって、許容できる検出精度を維持しつつ、例えば検出領域１の上辺の幅の１／２程度の間隔となるように２つの検出部２１を配置すれば良い。なお、検出精度が許容できる範囲であれば、より狭く２つの検出部を配置しても勿論構わない。これにより、検出ユニットの長さをより短くコンパクトに構成可能となる。
【００２５】
図２に、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置の検出ユニットの検出部の構成を説明するための斜視図を示す。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、検出部２１は、光源部３０と、カメラ部４０とから主に構成されている。
【００２６】
光源部３０は、検出領域１（図１参照）全体に光を照射可能な照射角となるように構成されている。即ち、検出領域１の面方向全体をカバーするような照射角を有するように構成されている。光源部３０は、例えば複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を扇状に配置して約１２０度から１８０度程度の照射角を有するように構成される。
【００２７】
また、カメラ部４０は、光源部３０から発せられ再帰反射部材１０（図１参照）で反射する反射光を撮像するものである。カメラ部４０は、超広角レンズ及びイメージセンサからなり、光源部３０に近接して配置され、検出領域１全体を撮像可能な画角を有するものである。即ち、検出領域１の面方向全体をカバーするような画角を有するように構成されている。カメラ部４０は、超広角レンズを用いて、例えば約１２０度から１８０度程度の画角を有するように構成される。なお、本発明において、カメラ部の超広角レンズには、歪曲収差を補正しない魚眼レンズも含まれるものとする。歪曲収差は、レンズ側で補正しても補正しなくても良く、レンズ側で補正しない場合には、イメージセンサにより撮像されたデータを適宜補正しても良い。
【００２８】
光源部３０やカメラ部４０からなる検出部を有する検出ユニットが、検出領域１に近い位置に配置されればされるほど、検出領域１全体をカバーできるように、光源部３０の照射角やカメラ部４０の画角が広いことが望まれる。
【００２９】
そして、このように構成された検出部２１にはフレキシブル基板２５が設けられており、検出ユニット内又は外部に設けられるコントローラやコンピュータ等（図示せず）に接続されている。なお、検出ユニットとコントローラ等との接続は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等を用いた有線であってもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた無線であっても構わない。
【００３０】
以下、図３を用いて光源部３０の具体的な構成について説明する。図３は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置に用いられる光源部の構成を説明するための図であり、図３（ａ）が光源部の上面図、図３（ｂ）が光源部のｂ−ｂ断面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、光源部３０は、一例として、トーリックレンズ３１及び複数のＬＥＤ３２からなっている。
【００３１】
トーリックレンズ３１は、図示のように、円筒形の屈折面を有する平凸レンズであるシリンドリカルレンズを湾曲させた形状の屈折面を有するレンズである。これは、ＬＥＤ３２からの光を、水平方向では少なくとも１２０度程度以上の放射角を有し、垂直方向には集光するものである。即ち、検出領域１の面に平行であり、検出領域の面方向に広い光を照射可能とするものである。トーリックレンズ３１の屈折面や湾曲率は、検出領域１の面方向に沿う光とすると共に、検出領域１に対して全体的に均一に光を照射できるように決定されれば良い。また、トーリックレンズ３１は、例えば、レンズ用樹脂で構成されれば良い。レンズ用樹脂とは、プラスチックやアクリル、ポリカーボネート等の樹脂である。レンズ用樹脂でレンズを成形すれば、研磨加工が必要なく安価に製造可能となる。
【００３２】
複数のＬＥＤ３２は、図示のように扇状に配置され、トーリックレンズ３１を介して検出領域１の面方向に沿った光を照射するよう構成されている。例えばＬＥＤ３２は、赤外ＬＥＤであれば良い。また、ＬＥＤ３２は、フレキシブル基板２５に直接配置されれば良い。
【００３３】
なお、本発明の光学式位置検出装置に用いられる光源部は、上述の図示例のものには限定されず、検出領域全体に光を照射可能な照射角となるように構成されるものであれば、いかなる構成であっても良い。例えば、広照射角なＬＥＤをいくつか用いて検出領域の面方向全体をカバーする光を照射するように構成しても良い。
【００３４】
次に、図４を用いてカメラ部４０の具体的な構成について説明する。図４は、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置に用いられるカメラ部の構成を説明するための図であり、図４（ａ）がカメラ部の上面図、図４（ｂ）がカメラ部のｂ−ｂ断面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、カメラ部４０は、一例として、超広角レンズ４１及びイメージセンサ４２からなっている。
【００３５】
超広角レンズ４１は、例えば図示例のように、２群４枚のレンズで構成されるものである。これは、検出領域からイメージセンサ４２の結像面に向かって、第１レンズ４１１、第２レンズ４１２、第３レンズ４１３、第４レンズ４１４の順に配置されるものであり、第３レンズ４１３と第４レンズ４１４との間に、絞り４１５が配置されている。第１レンズ４１１は検出領域側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズ４１２は結像面側に小さな曲率面を設けた負レンズである。また、第３レンズ４１３は検出領域側に凸面を向けた正レンズであり、第４レンズ４１４は結像面側に凸面を向けた正レンズである。
【００３６】
そして、このように構成されたレンズ群を、検出領域１の面方向に沿って上下面が平面となるように薄く構成するスライスレンズとする。そして、この超広角レンズ４１を、図２に示されるように、光源部３０に積層する。より具体的には、超広角レンズ４１とトーリックレンズ３１を上下に配置する。これにより、検出部２１を薄型化することが可能となると共に、光源部３０とカメラ部４０の光軸を近接させることが可能となる。
【００３７】
また、超広角レンズ４１は、例えば、レンズ用樹脂で構成されれば良い。レンズ用樹脂でレンズを成形すれば、研磨加工が必要なく安価に製造可能となる。
【００３８】
イメージセンサ４２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子である。また、イメージセンサ４２は、リニアイメージセンサやエリアイメージセンサであれば良い。エリアイメージセンサの場合には、位置検出装置のタッチ検出の前後の指示体の高さ方向の動きも検出可能なため、より高度な検出が可能となる。イメージセンサ４２は、フレキシブル基板２５に直接配置されれば良い。なお、図３に示される光源部３０のフレキシブル基板２５と図４に示されるカメラ部４０のフレキシブル基板２５は、共通の基板で構成されれば良い。
【００３９】
なお、本発明の光学式位置検出装置に用いられるカメラ部は、上述の図示例のものには限定されず、検出領域全体を撮像可能な画角を有するものであれば、いかなる構成であっても良い。例えば、検出領域の面方向全体をカバー可能な画角を有するレンズ構成であれば、いかなるものであっても構わない。歪曲収差を補正しない魚眼レンズであっても良いし、画角についても１８０度以上のものであっても良い。
【００４０】
本発明の第１実施例の光学式位置検出装置は、上述のような検出ユニットと再帰反射部材とからなるものである。ここで、検出ユニット及び再帰反射部材は、検出領域の周辺に着脱可能に構成されていても良い。例えば、黒板やホワイトボードをデジタイザとして本発明の光学式位置検出装置を用いる場合には、図１に示されるように、検出ユニットを検出領域である黒板の周辺の１カ所、例えば上辺に貼付し、再帰反射部材を検出領域である黒板の周辺、例えば両側辺と下辺を覆うように貼付する。検出ユニットや再帰反射部材は、貼付される面である裏面側に磁石を有し、これを用いて検出領域周辺に着脱可能に構成されれば良い。磁石を用いれば、黒板やホワイトボード等に容易に貼付することが可能となる。
【００４１】
また、液晶表示装置やプラズマ表示装置等をタッチパネル化する場合に本発明の光学式位置検出装置を適用するときには、表示領域周辺のベゼル部分に、磁石が付く強磁性体からなる位置決めベース材を両面テープ等で貼付しても良い。位置決めベース材は、例えば検出ユニットや再帰反射部材に設けられる磁石が嵌合するような凹部を有するものであれば、検出ユニットや再帰反射部材の位置決めが容易となる。位置決めベース材としては、ベゼルと同様、枠状のものであっても良い。この場合には、検出ユニットや再帰反射部材の設置位置が予め決まるため、これらの配置が容易となる。また、枠状の位置決めベース材ではなく、検出ユニットや再帰反射部材に設けられる磁石の位置に対応するところに設けられる板状のものであっても良い。この場合でも位置決めベース材に設けられる凹部に磁石が嵌合することで、配置が容易となる。
【００４２】
なお、検出ユニットや再帰反射部材を設置後に、検出領域内での検出位置をキャリブレーションすることにより、正確な指示位置を検出可能なように調整すれば良い。
【００４３】
次に、上述のように構成された本発明の第１実施例の光学式位置検出装置を用いた指示体の指示位置検出について説明する。本発明の第１実施例は、指や指示棒等、特殊な機能をそれ自身に有していない指示体の指示位置を検出するための構成を有している。本実施例では、検出部２１の光源部３０から発せられた光が再帰反射部材１０で反射し、再帰反射して元に戻ってきた反射光をカメラ部４０にて撮像するものである。本発明では、検出領域全体に光を照射可能な照射角を有する光源部３０と、検出領域全体を撮像可能な画角を有する超広角レンズを用いているため、各検出部２１のカメラ部４０には、３辺に設けられたすべての再帰反射部材１０の像が写る。指等の指示体２が検出領域１上に入力された場合、再帰反射部材１０からの反射光が指示体２により遮断され、影の像が各検出部２１にて検出される。この２つの検出部２１によりそれぞれ検出された影の位置と２つの検出部２１間の距離とを用いて、三角測量の原理により指示体の指示位置（２次元座標）が算出可能となる。これらの演算は、検出ユニット２０内又は外部に設けられるコンピュータ等により行われれば良い。
【００４４】
また、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置では、イメージセンサが複数の影の位置を検出可能なため、複数の指示体の指示位置を同時に検出することも可能である。これにより所謂マルチタッチ検出も可能な位置検出装置が実現できる。
【００４５】
本発明の光学式位置検出装置では、２つの検出部を近づけ、検出領域の幅よりも狭く配置することが可能となるため、マルチタッチ検出に有利となる。即ち、例えば２つの指示体が検出領域の左右に入力されたときには、検出部の間の距離が近く、検出領域の中央付近に配置される本願発明の場合には、各検出部では、他方の指示体の干渉を殆ど受けることなく一方の指示体の検出が可能となる。しかしながら、従来技術のように、検出領域の両角部近傍に検出部が設けられると、例えば左側に入力された指示体が左角の検出部の視界を妨害するため、右側に入力された指示体が左側に入力された指示体の死角に入る可能性が高くなる。したがって、本発明の光学式位置検出装置は、マルチタッチ検出にも有利となる。
【００４６】
なお、上述の図示例では、検出ユニット２０には２つの検出部２１が含まれる例を説明したが、本発明はこれに限定されず、３つの検出部を有するものであっても良い。３つの検出部を用いた場合、例えば両端の検出部の間の距離が検出ユニットから検出領域方向を見る検出領域の幅よりも狭くなるように配置され、もう１つの検出部がその間に配置されれば良い。特に複数の指示体の指示位置を検出可能とした場合に、検出部の直前に入力された指示体により生じる死角をさらに減らすことが可能である。なお、検出部は３つよりも多く増やしても勿論構わない。
【００４７】
このように、本発明の光学式位置検出装置によれば、コンパクトな検出ユニットであり、簡単に着脱も可能とすることが実現可能となる。また、検出部の配置位置の制限が少ないため、検出部を増やして誤認識を減らすことも可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施例の光学式位置検出装置を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。第２実施例は、指示体に再帰反射部材が配置されている例である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、検出領域１に入力される指示体３の先端部には、再帰反射部材１３が設けられている。そして、第１実施例のような、検出領域の周辺３辺を覆う再帰反射部材は設けられていない。その他の構成は第１実施例と同様であるため、説明は省略する。
【００４９】
このように構成された第２実施例の光学式位置検出装置を用いた指示体の指示位置検出を行う場合について説明する。検出領域１に指示体３が入力されていない場合には、検出部２１のカメラ部４０では何も検出されない。検出領域１に指示体３が入力されたときには、検出部２１の光源部３０から発せられた光は、指示体３の先端に設けられた再帰反射部材１３で反射し、再帰反射して元に戻ってきた反射光が各カメラ部４０にて撮像される。したがって、この２つの検出部２１によりそれぞれ検出された反射光の位置と２つの検出部２１間の距離とを用いて、三角測量の原理により指示体の指示位置（２次元座標）が算出可能となる。
【００５０】
なお、第２実施例の光学式位置検出装置では、再帰反射部材等の検出領域を囲う枠等がないため、図示例のように検出領域を長方形とせず、カメラ部にて指示体を検出可能な距離を検出領域として画定しても良い。
【００５１】
また、第２実施例の光学式位置検出装置の場合には、検出領域を囲う枠等がないので、外来光と反射光との区別ができないと、指示体を誤認識する可能性がある。したがって、例えば検出領域の周辺を不反射性の枠で囲むことにより外来光を遮断すれば良い。また、光源部による光をパルス光等にし、パルス光に対応する反射光のみを検出するように適宜フィルタ処理を行っても良い。さらに、光源部のＬＥＤを赤外ＬＥＤとし、カメラ部に赤外透過フィルタを設け、光源部が発光中のみ撮像するように構成しても良い。
【００５２】
他の構成や応用例、効果等については、第１実施例と同様であるため説明は省略する。
【００５３】
次に、本発明の第３実施例の光学式位置検出装置を、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第３実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。第３実施例は、指示体に光源が配置されている例である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図示の通り、検出領域１に入力される指示体４の先端部には、例えばＬＥＤ等の光源３３が設けられている。そして、第１実施例のような検出領域の周辺３辺を覆う再帰反射部材や、第２実施例のような指示体先端の再帰反射部材は設けられていない。
【００５４】
さらに、検出ユニット２０は、指示体４の光源３３から発せられる光を撮像する少なくとも２つのカメラ部４０を有する構成となっている。即ち、第１実施例や第２実施例では、カメラ部と光源部は積層され一体となって検出部を構成していたが、第３実施例では、カメラ部のみが検出ユニットに設けられている。
【００５５】
このように構成された第３実施例の光学式位置検出装置を用いた指示体の指示位置検出を行う場合について説明する。検出領域１に指示体４が入力されていない場合には、検出ユニット２０のカメラ部４０では何も撮像されない。検出領域１に指示体４が入力されたときには、指示体４の先端に設けられた光源３３から発せられる光が各カメラ部４０にて撮像される。したがって、この２つのカメラ部４０によりそれぞれ検出された光の位置と２つのカメラ部４０間の距離とを用いて、三角測量の原理により指示体の指示位置（２次元座標）が算出可能となる。
【００５６】
なお、第３実施例の光学式位置検出装置の場合にも、検出領域を囲う枠等がないので、外来光と反射光との区別ができないと、指示体を誤認識する可能性がある。したがって、例えば検出領域の周辺を不反射性の壁で囲んだり、指示体先端に設けられる光源による光をパルス光等にし、パルス光に対応する光のみを検出するように適宜フィルタ処理を行っても良い。さらに、指示体先端に設けられるＬＥＤを赤外ＬＥＤとし、カメラ部に赤外透過フィルタを設け、指示体先端の赤外ＬＥＤが発光中のみ撮像するように構成しても良い。
【００５７】
他の構成や応用例、効果等については、第１実施例や第２実施例と同様であるため説明は省略する。
【００５８】
次に、本発明の第４実施例の光学式位置検出装置を、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第４実施例の光学式位置検出装置を説明するための概略構成図である。第４実施例は、指や指示棒等、特殊な機能をそれ自身に有していない指示体の像を直接撮像することで指示位置を検出する例である。図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００５９】
図示の通り、指示体２は指等である。また、検出ユニット２０は、少なくとも２つのカメラ部４０を有する構成となっている。そして、光源部３５が２つのカメラ部の間に配置され、検出領域１全体に光を照射可能な照射角を有するように構成されている。光源部３５は、例えば複数の赤外ＬＥＤからなり、これらが放射状に広がるように配置されれば良い。なお、光源部３５は、複数の赤外ＬＥＤが図示のように横方向に直線状に並ぶと共に放射状に広がるようにそれぞれ所定の傾きで配置されても良いし、扇状に配置されても良い。また、均一な光を照射可能なように、ＬＥＤの前に散乱板が設けられても良い。散乱板としては、検出領域の面方向に広く滑らかな光を照射可能なように、例えば、レンチキュラレンズを用いることが可能である。
【００６０】
また、第４実施例の光学式位置検出装置では、カメラ部による撮像は指示体の像を直接撮像することになるため、例えば、光源部３５の発光を極短時間で強いものとし、その間に撮像するようにすれば良い。光源部の発光量は、カメラ部のシャッタ速度と絞り、検出領域の基準の明るさを元に決定されれば良い。光源部を複数の赤外ＬＥＤで構成し、カメラ部のレンズ前面、又はイメージセンサ前面に赤外光透過フィルタを設け、光源部による赤外光の照射中のみ撮像するように構成することで、外来光の影響を抑制することも可能である。
【００６１】
このように構成された第４実施例の光学式位置検出装置を用いた指示体の指示位置検出を行う場合について説明する。検出領域１に指示体２が入力されていない場合には、検出ユニット２０のカメラ部４０では指示体は撮像されない。検出領域１に指示体２が入力されたときには、指示体２が光源部３５から発せられた光により照らされ、反射光として指示体２の像が各カメラ部４０にて撮像される。したがって、この２つのカメラ部４０によりそれぞれ検出された指示体２の像の位置と２つのカメラ部４０間の距離とを用いて、三角測量の原理により指示体の指示位置（２次元座標）が算出可能となる。
【００６２】
他の構成や応用例、効果等については、第１実施例乃至第３実施例と同様であるため説明は省略する。
【００６３】
なお、本発明の光学式位置検出装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１    検出領域
２，３，４    指示体
１０，１３    再帰反射部材
２０    検出ユニット
２１    検出部
２５    フレキシブル基板
３０，３５    光源部
３１    トーリックレンズ
３３    光源
４０    カメラ部
４１    超広角レンズ
４２    イメージセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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