(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】概ね長方形状の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は、再帰反射部材１０と、検出ユニット２０とを具備する。再帰反射部材１０は、検出領域１周辺の所定の２辺を覆うように配置される。検出ユニット２０は、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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、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２１を含む。光源部は、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有し、カメラ部は、光源部に近接して配置され、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有する。【選択図】図１
2010277122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね長方形状の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所定の２辺を覆うように配置される再帰反射部材と、
検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有し、
前記カメラ部は、光源部に近接して配置され、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有する、
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、前記検出ユニットは、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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３】
請求項１又は請求項２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所定の２辺を覆うように配置される再帰反射部材は、検出領域周辺の所定の２辺近傍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４】
請求項２又は請求項３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５】
請求項４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６】
概ね長方形状の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、
検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍に配置され指示体の光源からの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、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、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有する、
ことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項７】
概ね長方形状の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、
検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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、検出領域周辺の所定の２辺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、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有する、
ことを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記カメラ部は、その撮像面が検出領域周辺の所定の２辺に対して略４５度の角度と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９】
請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光学式位置検出装置において、前記カメラ部はエリアイメージセンサを具備し、前記検出ユニットは、検出領域の面に鏡面反射する指示体の鏡面反射像をも検出し、指示体の像と鏡面反射像との距離に基づき、指示体の検出領域へのタッチを検出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９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、検出される指示体の指示位置と２つのカメラ部との距離に基づき、指示体から遠いほうのカメラ部を用いて指示体の鏡面反射像を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】
請求項９又は請求項１０に記載の光学式位置検出装置において、前記カメラ部は、検出領域の面全体の範囲を撮像可能な画角を有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の板面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】
さらに、光学式の位置検出装置の場合、検出領域の面に平行な光が遮られた影を検出したり、反射光を検出することにより指示位置を算出するものである。したがって、検出領域の面に平行な光及びカメラの視野が検出領域の面に近くなければ、検出面に指示体が確実に触れたことを検出できない場合がある。即ち、検出面に指示体が接触しない状態なのに光が遮られて誤タッチ検出をする場合があった。しかしながら、あまりに検出領域の面に平行な光やカメラの視野を近づけすぎると、ホワイトボードや黒板等の板面に対応する大きな検出領域の場合、板面の反りや凹凸により光や視野が遮られてしまい、指示位置を検出できない問題も生じ得る。このため、ある程度光を検出領域の面から離さなければならず、正確なタッチ検出の障害となっていた。
【０００７】
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。また、タッチ検出を正確に行える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】
【０００８】
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所定の２辺を覆うように配置される再帰反射部材と、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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、光源部は、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有し、カメラ部は、光源部に近接して配置され、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有するものである。
【０００９】
ここで、検出ユニットは、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍に着脱可能に構成されても良い。
【００１０】
また、検出領域周辺の所定の２辺を覆うように配置される再帰反射部材は、検出領域周辺の所定の２辺近傍に着脱可能に構成されても良い。
【００１１】
また、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。
【００１２】
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するものであっても良い。
【００１３】
また、概ね長方形状の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は、先端部に光源を有する指示体と、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍に配置され指示体の光源からの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、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、カメラ部は、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有するものである。
【００１４】
さらに、概ね長方形状の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は、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍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、カメラ部は、検出領域周辺の所定の２辺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、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有するものである。
【００１５】
ここで、カメラ部は、その撮像面が検出領域周辺の所定の２辺に対して略４５度の角度となるように配置されれば良い。
【００１６】
また、カメラ部はエリアイメージセンサを具備し、検出ユニットは、検出領域の面に鏡面反射する指示体の鏡面反射像をも検出し、指示体の像と鏡面反射像との距離に基づき、指示体の検出領域へのタッチを検出しても良い。
【００１７】
ここで、検出ユニットは、検出される指示体の指示位置と２つのカメラ部との距離に基づき、指示体から遠いほうのカメラ部を用いて指示体の鏡面反射像を検出しても良い。
【００１８】
また、カメラ部は、検出領域の面全体の範囲を撮像可能な画角を有するものであれば良い。
【発明の効果】
【００１９】
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とすると共に、簡単に着脱可能であるという利点がある。また、タッチ検出を正確に行えるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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概略側面図である。
【図３】図３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４】図４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５】図５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。
【図６】図６は、本発明の光学式位置検出装置において、鏡面反射像の検出が可能な検出ユニットを説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。なお、検出領域１は、概ね長方形状を有しており、後述のように検出ユニット２０の検出部２１，２１の視野が重なる部分を意味する。
【００２２】
再帰反射部材１０は、概ね長方形状の検出領域１周辺の所定の２辺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、図示例では検出領域１の右辺と底辺の２辺を覆うように配置されている。
【００２３】
検出ユニット２０は、検出領域周辺の所定の２辺に対向する角部近傍に配置されている。具体的には、再帰反射部材が配置されている２辺に対向する角部近傍、図示例では、左上角部近傍に配置されている。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。
【００２４】
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概略側面図を示す。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。
【００２５】
光源部３０は、検出領域１の面方向に沿う光を照射する。そして、光源部３０は、検出領域１周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有している。即ち、再帰反射部材１０が配置される検出領域１の右辺と底辺の２辺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）を扇状に配置して構成されれば良い。
【００２６】
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、広角レンズ４１及びイメージセンサ４２からなり、光源部３０に近接して配置され、検出領域１周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有するものである。即ち、再帰反射部材１０が配置される検出領域１の右辺と底辺の２辺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。広角レンズ４１は、画角が９０度以上、好ましくは１００度以上程度のものであり、検出領域周辺の２辺を撮像可能なものであれば良い。なお、より広い画角であっても勿論構わない。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。
【００２７】
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、検出領域周辺の２辺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。
【００２８】
そして、このように構成された検出部２１は、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。
【００２９】
ここで、図示例の検出ユニット２０は、三角形状を有するように示しているが、これは黒板やホワイトボード等の板面５０の角部に配置するのに位置合わせしやすいように構成したためである。例えば、黒板やホワイトボード等の板面５０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、検出ユニットは、検出領域の周辺の所定の２辺に対向する角部近傍に着脱可能に構成される。即ち、図１に示されるように、検出ユニットを黒板等の板面５０の角部に貼付する。また、再帰反射部材についても、検出領域周辺の所定の２辺近傍に着脱可能に構成されれば良い。即ち、図１に示されるように、再帰反射部材を黒板等の板面５０の右辺と底辺に貼付する。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の板面５０に容易に貼付することが可能となる。
【００３０】
より具体的には、例えば市販の１６０ｃｍ×１２０ｃｍのホワイトボードを用意し、このホワイトボードの板面の左上の角部に、２０ｃｍ程度離して配置されるカメラ部を有する検出ユニットを磁石により貼付する。検出ユニットが三角形状であれば、位置合わせも用意である。
【００３１】
また、カメラ部は、その撮像面が検出領域周辺の所定の２辺に対して略４５度の角度となるように配置されれば良い。例えば９０度の画角を有するカメラ部を２つ、２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度離してホワイトボード等の板面の角部に設置する。このようにすると、２つのカメラ部の視野は略同じ方向を向き、２つのカメラ部の視野が重なる領域が検出領域となる。
【００３２】
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、２つの検出部２１間の距離を短く配置することで、検出ユニット２０を小さくすることができる。本発明の光学式位置検出装置では、各検出部２１の視野（カメラ部の撮像領域及び光源部の照射領域）が重なる領域が検出領域１となる。したがって、検出ユニット２０を黒板やホワイトボード等の板面５０に配置する場合には、黒板等の面積と検出領域の面積をなるべく同等とする意味でも、検出ユニット２０の小型化は有効である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、検出領域周辺の所定の２辺に光を照射可能な照射角を有する光源部３０と、検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有するカメラ部を用いているため、各検出部２１のカメラ部４０には、それぞれ２辺に設けられた再帰反射部材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。
【００３６】
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、上述の２つの検出部の間にもう１つの検出部を配置すれば良い。これにより誤差を減らすことが可能となる。なお、検出部は３つよりも多く増やしても勿論構わない。
【００３７】
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、簡単に着脱も可能な構成とすることが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例の光学式位置検出装置を、図３を用いて説明する。図３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２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。
【００３９】
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。
【００４０】
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板面と同等の長方形とせず、検出部にて指示体を検出可能な距離であり、且つ各検出部の視野が重なる部分を検出領域として画定しても良い。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、本発明の第３実施例の光学式位置検出装置を、図４を用いて説明する。図４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等の光源部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２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。
【００４４】
さらに、検出ユニット２０は、指示体４の光源部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、検出ユニット２０がカメラ部と光源部を有する構成であったが、第３実施例では、カメラ部４０のみが検出ユニット２０に設けられている。カメラ部４０は、検出領域１周辺の所定の２辺を撮像可能な画角を有するものである。所定の２辺は、例えば図示例では、右辺と底辺の２辺である。
【００４５】
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部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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、本発明の第４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４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４９】
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周辺の所定の２辺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。
【００５０】
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。
【００５１】
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て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。
【００５２】
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。
【００５３】
上述の各実施例では、何れもカメラ部のイメージセンサとして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ものである。ここで、エリアイメージセンサを用いた場合、検出領域の面に鏡面反射する指示体の鏡面反射像をも検出して指示体のタッチ検出を行うことが可能である。以下、図６を用いてより詳細に説明する。
【００５４】
図６は、本発明の光学式位置検出装置において、鏡面反射像の検出が可能な検出ユニットを説明するための概略図であり、図６（ａ）が光学式位置検出装置の側面図、図６（ｂ）が検出ユニットから見た指示体の像を説明するための概略図である。図中、図１乃至図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。なお、説明の都合上、図６（ｂ）については、実際の検出ユニットの視野の範囲ではなく、より広い範囲を表わしている。
【００５５】
カメラ部４０はイメージセンサ４２としてエリアイメージセンサを用いる構成である。そして、検出ユニットとしては、検出領域に鏡面反射する指示体の鏡面反射像をも検出するように構成されている。そして、指示体２の像と鏡面反射像との距離に基づき、指示体の検出領域１へのタッチを検出する。
【００５６】
図６（ｂ）に示されるように、検出ユニットから見ると、検出領域の面、即ちホワイトボード等の板面５０上に指示体２の鏡面反射像が写る。検出領域１の面に指示体２が完全にタッチすると、指示体２の像と鏡面反射像は一体となり、その間の距離はゼロとなる。しかしながら、タッチ前であれば、指示体２の像と鏡面反射像の間には隙間が開く。したがって、指示体の像と鏡面反射像との距離を元に、指示体２が検出面にタッチしたかどうかを検出することが可能となる。なお、板面としては反射効率の高いものが好ましく、ホワイトボードの他、プラズマディスプレイ画面やガラスやアクリル等を前面に張ったＬＣＤ画面等が適用可能である。
【００５７】
カメラ部の画角としては、平面的には検出領域周辺の所定の２辺を撮像可能な画角であると共に、垂直方向では、図６（ａ）に示されるように、検出領域周辺の所定の２辺からカメラ部直下近傍までの範囲を撮像可能な画角であれば良い。即ち、検出領域１の面全体の範囲を撮像可能な画角であれば良い。板面５０からある程度高さを持ってカメラ部が配置され、見下ろすように検出領域１の面全体を撮像するように構成する。
【００５８】
これまでの光学式位置検出装置においては、光源からの光やカメラ部の視野を検出領域の面に平行且つなるべく近づけることでタッチ検出を行おうとしていた。ところが、上述の従来技術の課題でも述べた通り、あまりに検出領域の面に平行な光を面に近づけすぎると、板面の反りや凹凸により光や視野が遮られてしまい、指示位置を検出できないという問題も生じ得る。しかしながら、本発明では、図示例のように、検出領域の面からある程度の高さを持ってカメラ部が配置され、検出領域の面全体の範囲を撮像可能な画角を有するように構成されているため、板面の反りや凹凸により光や視野が遮られ難くなる。
【００５９】
ここで、指示体の鏡面反射像は、カメラ部の視野の板面への入射角が小さくなるほど、即ち、板面に対して垂直方向に視野が近づくほど反射率が下がり、鏡面反射像が薄くなる（検出しづらくなる）。鏡面反射像の板面への入射角を大きくするほど、即ち、板面に平行に近づくほど、反射率が上がり、鏡面反射像が強くなる（検出しやすくなる）。したがって、指示体の鏡面反射像を検出するカメラ部を、２つのカメラ部のうち指示体から遠いほうのカメラ部を用いるように検出ユニットで制御することが好ましい。なお、指示体の指示位置を検出した後にタッチ検出を行うようにすれば、各カメラ部と指示体との位置関係は把握可能であるため、遠いほうのカメラ部を用いて鏡面反射像によりタッチ検出をすることが可能である。さらに、鏡面反射像の強いほうのカメラ部を用いてタッチ検出をしても良い。なお、タッチ検出に関しては、検出ユニットは必ずしも検出領域の角部近傍に設けられるものには限定されず、カメラ部が検出領域の左右の角部近傍に設けられるものであっても良い。
【００６０】
また、本発明の第１実施例の光学式位置検出装置の場合には、再帰反射部材からの反射光と指示体の影の像の鏡面反射像が検出できるので、これを用いれば同様にタッチ検出が可能である。また、第２実施例や第３実施例でも、ペン先の鏡面反射像が検出できるため、同様にタッチ検出が可能である。
【００６１】
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】
【００６２】
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
３０，３３，３５    光源部
４０    カメラ部
４１    広角レンズ
４２    イメージセンサ
５０    板面
【図１】
2010277122.tif 000003
【図２】
2010277122.tif 000004
【図３】
2010277122.tif 000005
【図４】
2010277122.tif 000006
【図５】
2010277122.tif 000007
【図６】
2010277122.tif 000008