(57)【要約】【課題】タッチパネル上の所望位置の位置情報を安定して精度良く求めるためのスタイラスを提供する。【解決手段】スタイラスペン１０は、光学式タッチパネル装置が有するタッチパネル１２上の所望位置を指示するために用いられ、所定の軸線に沿って延び、先端１０４ａの表面の一部の任意の部位が前記所望位置に当接されるスタイラスであって、先端１０４ａは、入射された光の全部を遮光する遮光体１０４ａから成り、前記軸線は、遮光体１０４ａの中心部Ｃを通り、遮光体１０４ａにおける前記軸線上の所定部位（中心部Ｃ）と前記任意の部位との距離が一定である。【選択図】図７
2014197384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式タッチパネル装置が有するタッチパネル上の所望位置を指示するために用いられ、所定の軸線に沿って延び、先端の表面の少なくとも一部の任意の部位が前記所望位置に近接又は当接されるスタイラスであって、
前記先端の少なくとも一部は、入射された光の少なくとも一部を遮光する遮光体から成り、
前記軸線は、前記遮光体の重心部を通り、
前記遮光体における前記軸線上の所定部位と前記任意の部位との距離が一定であるスタイラス。
【請求項２】
前記遮光体は、前記軸線に関して対称な形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のスタイラス。
【請求項３】
前記遮光体は、球体の少なくとも半分から成ることを特徴とする請求項２に記載のスタイラス。
【請求項４】
前記先端は、前記軸線に関して対称な形状を有する、球体の少なくとも半分から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスタイラス。
【請求項５】
前記遮光体は、前記先端内の一部を構成することを特徴とする請求項４に記載のスタイラス。
【請求項６】
前記所望位置に前記任意の部位が当接されたときの、前記先端に掛かる圧力を検出する圧力検出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスタイラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のスタイラスと、
前記スタイラスを用いて所望位置が指示される矩形板状のタッチパネルと、
前記タッチパネルの２つの隅部に個別に設けられ、発光部及び受光部をそれぞれが含む一対の受発光装置と、
前記タッチパネルの外縁に沿って設けられ、入射された光を入射方向と逆方向に反射する再帰性反射部材と、
前記一対の受発光装置に個別に対応して設けられ、対応する前記受発光装置の発光部からの光を前記タッチパネルに沿って進行させて前記再帰性反射部材に導き、該再帰性反射部材で反射された光を該受発光装置の受光部に導く光学系と、
前記スタイラスを用いて前記所望位置が指示されたとき、前記一対の受発光装置それぞれから射出され前記スタイラスの遮光体で遮光された光の影の位置情報に基づいて、前記所望の位置の位置情報を算出する位置情報算出手段と、を備える光学式タッチパネル装置。
【請求項８】
前記光学系は、前記タッチパネルに沿って進行させる光の断面を前記タッチパネルに直交する方向に延びるライン状に整形することを特徴とする請求項７に記載の光学式タッチパネル装置。
【請求項９】
前記発光部は、指向性を有する光を射出することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式タッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタイラス、及び光学式タッチパネル装置に係り、更に詳しくは、光学式タッチパネル装置が有するタッチパネルの所望位置を指示するために用いられるスタイラス、及び該スタイラスと該スタイラスを用いて所望位置が指示されるタッチパネルとを備える光学式タッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スタイラスを用いて所望位置が指示されているタッチパネルに沿って２つの受発光手段それぞれから光を射出し、該光がスタイラスの先端で遮られることにより生じる影（遮光像）の位置情報を検出し、該位置情報に基づいて上記所望位置の位置情報を求める技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、上記所望位置の位置情報を安定して精度良く求めることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、光学式タッチパネル装置が有するタッチパネル上の所望位置を指示するために用いられ、所定の軸線に沿って延び、先端の表面の少なくとも一部の任意の部位が前記所望位置に近接又は当接されるスタイラスであって、前記先端の少なくとも一部は、入射された光の少なくとも一部を遮光する遮光体から成り、前記軸線は、前記遮光体の重心部を通り、前記遮光体における前記軸線上の所定部位と前記任意の部位との距離が一定であるスタイラスである。
【発明の効果】
【０００５】
これによれば、スタイラスを用いて指示されている、タッチパネル上の所望位置の位置情報を安定して精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、一実施形態に係る光学式タッチパネル装置の制御の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、指示手段を用いて指示されている、タッチパネル上の所望位置の位置情報の求め方を説明するための図（その１）である。
【図３】図３は、指示手段を用いて指示されている、タッチパネル上の所望位置の位置情報の求め方を説明するための図（その２）である。
【図４】図４は、指示手段を用いて指示されている、タッチパネル上の所望位置の位置情報の求め方を説明するための図（その３）である。
【図５】図５は、指示手段を用いて指示されている、タッチパネル上の所望位置の位置情報の求め方を説明するための図（その４）である。
【図６】図６は、光学式タッチパネル装置が有する光学系を説明するための図である。
【図７】図７は、光学式タッチパネル装置が有するスタイラスペンの構成を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、それぞれ本実施形態のスタイラスペンを用いてタッチパネル上の所望位置を指示している状態を示す図（その１〜その３）である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ比較例のスタイラスペンを用いてタッチパネル上の所望位置を指示している状態を説明するための図（その１〜その３）である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ変形例１及び２のスタイラスペンの可動ペン先を抜き出して示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ変形例３及び４のスタイラスペンの可動ペン先を抜き出して示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態に係る光学式タッチパネル装置のハードウェア構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８（Ｃ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る光学式タッチパネル装置１００の概略構成が示されている。
【０００８】
光学式タッチパネル装置１００は、一例として、図１に示されるように、スタイラスペン１０、タッチパネル１２（図１では不図示、図２参照）、タッチパネル制御ユニット１４、ＰＣユニット１６（パーソナルコンピュータユニット）などを備えている。ここでは、光学式タッチパネル装置１００は、いわゆる電子黒板として機能する。
【０００９】
スタイラスペン１０は、タッチパネル１２上の所望位置を指示するために用いられるポインティングデバイスである。スタイラスペン１０については、後に詳述する。
【００１０】
タッチパネル１２は、一例として、矩形板状の外形を有している。以下では、タッチパネル１２の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも直交する方向（タッチパネル１２の厚さ方向）をＺ軸方向とするＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明する。
【００１１】
タッチパネル１２の例えば−Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部には、第１受発光手段２０ａが設けられ、タッチパネル１２の例えば＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部には、第２受発光手段２０ｂが設けられている。ここでは、第１及び第２受発光手段２０ａ、２０ｂは、実質的に同一の構成及び機能を有している。各受発光手段は、発光部８３及び受光部５０を含む受発光装置を有している。
【００１２】
タッチパネル１２の＋Ｘ側、−Ｘ側及び−Ｙ側の辺部それぞれには、再帰性反射部材２４が設けられている。各再帰性反射部材２４は、入射光を入射角度によらず、入射方向と逆方向（反対方向）に反射する特性を有している。
【００１３】
タッチパネル制御ユニット１４は、タッチパネル１２の、スタイラスペン１０を用いて指示されている所望位置の位置情報（ＸＹ座標）を算出する位置情報算出部１４ａと、該位置情報をＰＣユニット１６に適宜出力する制御部１４ｂと、を含む。位置情報算出部１４ａについては、後に詳述する。
【００１４】
図１に戻り、ＰＣユニット１６は、制御部１４ｂからの位置情報を入力する信号入力部１６ａ、該信号入力部１６ａからの信号を処理する信号処理部１６ｂ、該信号処理部１６ｂで処理された信号に基づく処理内容を出力するＯＳ１６ｃ（オペレーティングシステム）と、ＯＳ１６ｃからの処理内容が適用されるアプリケーション１６ｄとを有している。
【００１５】
ここで、光学式タッチパネル装置１００における指示位置検出の原理の一例を、図２を参照して説明する。先ず、光学式タッチパネル装置１００のタッチパネル１２の所望位置（指示位置Ｐ）が、光学的に不透明な成分からなる例えばユーザの手指、ペン、支持棒などの指示手段２で押圧されて指示されている。この指示位置の位置情報（ＸＹ座標）を検出することで、最終的に、アプリケーション１６ｄを実行することができる。
【００１６】
また、第１受発光手段２０ａからタッチパネル１２に沿って、複数の光ビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、・・・、Ｌｎの束（プローブ光）が射出されている。すなわち、このプローブ光は、第１受発光手段２０ａからタッチパネル１２に沿って広がりながら進行する扇形の光波である。同様に、第２受発光手段２０ｂからタッチパネル１２に沿って複数の光ビームの束（プローブ光）が射出されている。
【００１７】
第１受発光手段２０ａからの扇形の光波のうち、光ビームＬｍは−Ｙ側の再帰性反射部材２４で反射され、再帰反射光Ｌｍ´として光ビームＬｍと同じ光路を通って第１受発光手段２０ａに戻る。この場合、光ビームＬ１〜Ｌｎそれぞれの再帰反射光が第１受発光手段２０ａに再帰したか否かを判断することができる。同様に、第２受発光手段２０ｂから射出された各光ビームの再帰反射光が第２受発光手段２０ｂに再帰したか否かを判断することができる。
【００１８】
そこで、ユーザが例えば手指でタッチパネル１２上の指示位置Ｐに触れると、光ビームＬｋは指示位置Ｐで手指に遮られ、再帰性反射部材２４に到達しない。この場合、光ビームＬｋの再帰反射光は第１受発光手段２０ａで受光されないため、光ビームＬｋの光路上（直線Ｌ上）に遮光物が位置していることを検出できる。同様に、第２受発光手段２０ｂから射出された光ビームＬｊの再帰反射光も第２受発光手段２０ｂで受光されないため、光ビームＬｊの光路上（直線Ｒ上）に遮光物が位置していることを検出できる。
【００１９】
この場合、直線Ｌ及び直線Ｒを求め、両直線の交点座標を算出することで、タッチパネル１２上の指示位置ＰのＸＹ座標を得ることができる。
【００２０】
次に、第１受発光手段２０ａの構成と、光ビームＬ１〜Ｌｎのうち、どの光ビームがスタイラスペン１０で遮光されているかを検出する方法について説明する。
【００２１】
図３には、第１受発光手段２０ａの構成が概略的に示されている。第１受発光手段２０ａは、上述した受発光装置に加えて、点光源８１、集光レンズ５１を含む光学系９０などを有する。以下では、集光レンズ５１の光軸方向をｘ軸方向、タッチパネル１２に平行な面内でｘ軸方向に直交する方向をｙ軸方向、ｘ軸方向及びｙ軸方向のいずれにも直交する方向をｚ軸方向とするｘｙｚ３次元直交座標系（図３参照）を用いて説明する。なお、ｚ軸方向は、Ｚ軸方向に平行である。
【００２２】
点光源８１は、一例として、受光部５０の＋ｘ側であって集光レンズ５１の中央近傍に配置され、＋ｘ側にｘｙ平面に平行な扇形の光を射出する。受光部５０は、一例として、受光面がｘ軸に直交するように集光レンズ５１の焦点位置近傍に配置されている。点光源８１から射出された扇形の光は、矢印α方向、矢印β方向、その他の方向に進行する光ビームの束である。
【００２３】
矢印α方向に進行する光ビームは、再帰性反射部材２４で反射され、集光レンズ５１で集光され、受光部５０上の受光位置ｐ１に到達する。また、矢印β方向に進行する光ビームは、再帰性反射部材２４で反射され、集光レンズ５１で集光され、受光部５０上の受光位置ｐ２に到達する。
【００２４】
このように、点光源８１から射出され、再帰性反射部材２４で反射され同じ光路を戻ってきた複数の光ビームは、集光レンズ５１の作用によって、それぞれ受光部５０上の異なる位置に到達する。この際、タッチパネル１２上の任意の位置が指示手段２で指示され、ある光ビームが遮断されると、その光ビームに対応する受光部５０上の点に光が到達しなくなる。
【００２５】
そこで、受光部５０上の光強度分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００２６】
図４に示されるように、第１受発光手段２０ａから＋ｘ側に射出された光は再帰性反射部材２４で反射され同じ光路を通って点光源８１に戻る。再帰性反射部材２４から戻った再帰反射光は集光レンズ５１の中心を通り、集光レンズ５１の−ｘ側（受光部５０側）に集光レンズ５１の中心に関して点対称となる光路を進行する。
【００２７】
このとき、受光部５０上の光強度分布は、指示手段２がタッチパネル１２に当接されておらず、かつ近接されていなければ、全域でほぼ一定である。一方、図４に示されるようにタッチパネル１２上の任意の指示位置Ｐに指示手段２が当接された場合、第１受発光手段２０ａから指示位置Ｐに向けて進行するビームは遮られ、受光部５０上の位置Ｄｎに、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θｎと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを求めることができる。すなわち、θｎは、Ｄｎの関数として、次の式（１）で表すことができる。
【００２８】
θｎ=ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ）・・・（１）
【００２９】
なお、Ｄｎは、受光部５０の受光面と、集光レンズ５１の中心を通るｘ軸に平行な直線との交点を原点としたときの受光位置ｐｎのｙ座標に等しい。
【００３０】
ここで、特に、図４におけるθｎをθｎＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換える。また、図５に示されるように、第１受発光手段２０ａとタッチパネル１２上の座標入力領域（指示領域）との幾何学的な相対位置関係の変換ｇにより、第１受発光手段２０ａの位置Ａとタッチパネル１２上の指示位置Ｐとを結ぶ直線ＡＰとＸ軸との成す角θＬは、上記（１）式で求められるＤｎＬの関数として、次の（２）式で表される。
【００３１】
θＬ=ｇ（θｎＬ）、θｎＬ=ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ）・・・（２）
【００３２】
同様に、第２受発光手段２０ｂについても、上記（２）式中のＬをＲに置き換えて、第２受発光手段２０ｂとタッチパネル１２上の座標入力領域との幾何学的な相対位置関係の変換ｈにより、第２受発光手段２０ｂの位置Ｂとタッチパネル１２上の指示位置Ｐとを結ぶ直線ＢＰとＸ軸との成す角θＲは、次の（３）式で表される。
【００３３】
θＲ=ｈ(θｎＲ)、θｎＲ=ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ）・・・（３）
【００３４】
ここで、座標入力領域上の、第１受発光手段２０ａの取り付け間隔を図５に示されるＷとし、座標入力領域上における指示位置Ｐの座標（Ｘ、Ｙ）は、次の（４）式及び（５）式で表される。
【００３５】
Ｘ＝ｗｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）・・・（４）
Ｙ=ｗｔａｎθＬ×ｔａｎθＲ／（ｔａｎθL＋ｔａｎθR）・・・（５）
【００３６】
このように、Ｘ、Ｙを、ＤｎＬ、ＤｎＲの関数として表すことができる。この場合、第１及び第２受発光手段２０ａ、２０ｂ上の受光部５０上の暗点の位置ＤｎＬ、ＤｎＲを検出し、各受発光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段２で指示された指示位置Ｐの座標を検出することができる。
【００３７】
次に、集光レンズ５１を含む光学系９０の一例について説明する。図６には、一の受発光手段がタッチパネル１２に設置された状態が示されている。
【００３８】
ここで、発光部８３として、例えばレーザダイオード、ピンポイントＬＥＤ等のある程度指向性を有する光を射出可能な光源が用いられている。発光部８３は、−Ｚ方向に光を射出する。また、受光部５０として、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等が用いられている。
【００３９】
光学系９０は、上述した集光レンズ５１に加えて、発光部８３からの光の光路上に配置された３枚のシリンドリカルレンズ８４、８５、８６を含むシリンドリカルレンズ群、該シリンドリカルレンズ群を介した光の光路上に配置されたスリット板８２、スリット板８２を介した光の光路上に配置されたハーフミラー８７などを有している。
【００４０】
発光部８３から−Ｚ方向に射出された光は、シリンドリカルレンズ８４でＸ軸方向にのみコリメート（平行化）された後、シリンドリカルレンズ８４とは曲率分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ８５、８６でＹ軸方向に集光される。図６のＱ部分は、発光部８３、シリンドリカルレンズ群及びスリット板８８を＋Ｘ側から見た図である。このシリンドリカルレンズ群の作用により、断面がＸ軸方向に延びるライン状に整形された光がシリンドリカルレンズ８６の−Ｚ側に射出される。シリンドリカルレンズ８６からの光は、Ｘ軸方向に延びる細長いスリットが形成されたスリット板８２に入射し、二次光源としての点光源８１を形成する。以下では、便宜上、点光源８１を二次光源８１とも称する。
【００４１】
すなわち、スリット板８２のスリットの位置に、断面がＸ軸方向に延びるライン状の光を射出する二次光源８１が形成される。二次光源８１からの光は、ハーフミラー８７で＋Ｘ側に反射され、Ｚ軸方向には広がらない平行光で、かつタッチパネル１２と平行な方向には二次光源８１を中心に扇形状に広がりながら、タッチパネル１２に沿って進行する。進行した光は、タッチパネル１２の外縁に設けられている再帰性反射部材２４で反射されて、同じ経路でハーフミラー８７側（図６の矢印Ｃ方向）に戻る。ハーフミラー８７を透過した光は、タッチパネル１２に平行に進み集光レンズ５１を通り、受光部５０に入射する。
【００４２】
ここで、二次光源８１と集光レンズ５１はハーフミラー８７に対して共役な位置関係にある（図６の矢印Ｄ参照）。また、図６におけるＶ部分は、受光部５０と集光レンズ５１を＋Ｚ方向から見た図である。以上説明した光学系９０は、適宜変更可能である。
【００４３】
次に、位置情報算出部１４ａについて説明する。位置情報算出部１４ａは、先に説明した光学式タッチパネル装置１００に搭載された各受発光手段の受光部からの受光信号に基づいて、指示位置Ｐの位置情報（ＸＹ座標）を三角測量の原理を用いて算出し、制御部１４ｂを介して信号入力部１６ａに所定のレートで出力する。
【００４４】
位置情報算出部１４ａからは、指示位置Ｐの座標値、及び光遮断信号が、所定のレートで出力され、信号入力部１６ａを介して信号処理部１６ｂ（ドライバ）に入力される。光遮断信号は、光学式タッチパネル装置１００において、スタイラスペン１０で光が遮断された場合に「光遮断信号=真」、それ以外の場合「光遮断信号=偽」とされている。指示位置Ｐの座標値は、光遮断信号が真のとき有効な値であり、光遮断信号が偽のときは無効な値である。
【００４５】
以下に、スタイラスペン１０について、図７〜図８（Ｃ）を参照して詳細に説明する。スタイラスペン１０は、図７に示されるように、所定の軸線に沿って延びている。スタイラスペン１０は、一例として、図７に示されるように、上記軸線方向に延びる細長い略円筒状の部材から成る把持部１０２と、該把持部１０２に取り付けられた可動ペン先１０４と、圧力検出手段１０５とを含む。
【００４６】
可動ペン先１０４は、一例として、上記軸線方向に延びる部材から成り、球形状の遮光体から成る先端１０４ａを有する。そして、上記軸線は、先端１０４ａの中心部Ｃ（重心部）を通っている。すなわち、先端１０４ａ（遮光体）は、上記軸線に関して対称な形状を有している。以下では、便宜上、先端１０４ａを、遮光体１０４ａとも称する。
【００４７】
この場合、遮光体１０４ａにおける上記軸線上の所定部位である中心部Ｃと、先端１０４ａの表面（外周面）の任意の部位との距離は、一定である。
【００４８】
ここで、「遮光体」は、入射された光の少なくとも一部を遮光する物体を意味する。本実施形態では、遮光体の一例として、入射された光の全部を遮光するものが採用されている。この場合、入射光の影の位置を安定して精度良く検出できる。
【００４９】
可動ペン先１０４は、基端部１０４ｂが把持部１０２の一端面に形成された凹部１０２ａに嵌め込まれている。また、可動ペン先１０４は、把持部１０２に対して該把持部１０２の軸線方向に所定ストロークで変位可能に例えば弾性部材を介して把持部１０２に接続されている。
【００５０】
圧力検出手段１０５は、圧力センサ１０６、該圧力センサ１０６からの検出信号を処理する信号処理回路１０８などを含む。
【００５１】
圧力センサ１０６は、凹部１０２ａの底面に取り付けられている。すなわち、圧力センサ１０６は、可動ペン先１０４と凹部１０２ａの底面との間に配置されている。圧力センサ１０６は、加えられた圧力によって抵抗値が変化するものであり、例えばニッタ株式会社製のフレキシフォース、イナバゴム株式会社製のイナストマー等である。
【００５２】
そこで、可動ペン先１０４の先端１０４ａがタッチパネル１２に当接されると、可動ペン先１０４が圧力センサ１０６側に変位して圧力センサ１０６が押圧される。
【００５３】
以下では、圧力検出手段１０５から信号入力部１６ａを介して信号処理部１６ｂに入力される、真偽信号を圧力信号と称する。すなわち、可動ペン先１０４がタッチパネル１２に物理的に接触しているとき、信号処理部１６ｂでは「圧力信号=真」、それ以外は「圧力信号=偽」となる。
【００５４】
信号処理回路１０８は、圧力センサ１０６の抵抗値変化を電圧に変換する変換回路と、該電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、所定の閾値を記憶する記憶回路と、ディジタル値に変換された圧力信号と記憶回路に記憶されたしきい値とを比較し、圧力信号が閾値を越えた場合に「真」、それ以外の場合に「偽」を出力する閾値処理回路と、閾値処理回路から出力される論理値を所定のレートで信号入力部１６ａを介して信号処理部１６ｂに送り出す出力回路とを含んで構成されている。
【００５５】
ユーザは、以上のように構成されるスタイラスペン１０の先端１０４ａ（遮光体）の表面の一部の任意の部位をタッチパネル１２上の所望位置（指示位置）に当接させて、該所望位置を指示する。
【００５６】
ここで、上述したように、スタイラスペン１０の先端１０４ａは球形状であるため、該先端１０４ａをタッチパネル１２上の任意の位置に当接させたとき、各受発光手段からの光が遮光される幅（タッチパネル１２に沿う方向の幅）は、スタイラスペン１０のタッチパネル１２に対する傾斜角度によらず、一定である（図８（Ａ）〜図８（Ｃ）参照）。この場合、図４で示される暗点の幅と、その中心位置は、スタイラスペン１０の傾斜角度によらず、不変である。すなわち、先端１０４ａで遮光された光の影（遮光像）の中心位置は、スタイラスペン１０の傾斜角度によらず、不変である。結果として、スタイラスペン１０の傾斜角度によらず、位置情報算出部１４ａで算出される位置情報（ＸＹ座標）は変動しない。
【００５７】
以下に、この作用を詳細に説明する。図８（Ａ）〜図９（Ｃ）において、例えば紙面奥側に設置された受発光手段から射出された光は、一部がスタイラスペン１０で指示された指示位置で遮光され、残部が通過し、紙面手前に設置された図示しない再帰性反射部材で再帰的に反射され受発光手段に戻る。
【００５８】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）におけるｗ１〜ｗ３は、本実施形態のスタイラスペン１０を用いてタッチパネル１２上の所望位置を指示したときの、可動ペン先１０４の先端１０４ａにより遮光される光の幅を示す。なお、図８（Ａ）には、スタイラスペン１０の軸線がタッチパネル１２に直交している状態が示されている。図８（Ｂ）には、スタイラスペン１０の軸線がタッチパネル１２に対して傾斜角度Φ１で傾斜している状態が示されている。図８（Ｃ）には、スタイラスペン１０の軸線がタッチパネル１２に対して傾斜角度Φ２（＜Φ１）で傾斜している状態が示されている。
【００５９】
ここで、スタイラスペン１０の先端１０４ａが球形状のため、スタイラスペン１０の軸線とタッチパネル１２との成す角度に関わらず、遮光される光の幅は変化せず、ｗ１＝ｗ２＝ｗ３となる。しかも、先端１０４ａ（遮光体）の中心部（重心部）のＸＹ座標と、先端１０４ａにおけるタッチパネル１２に当接している部位のＸＹ座標は、上記角度に関わらず一致するため、先端１０４ａで遮光される光の影（遮光像）の中心位置（受光部５０で検出される暗点の位置）は、上記角度に関わらず、不変である。この結果、タッチパネル１２上における先端１０４ａが当接されている位置の実際のＸＹ座標と、位置情報算出部１４ａで算出されるＸＹ座標は、上記角度に関わらず、一致する。すなわち、タッチパネル１２における先端１０４ａが当接されている部位のＸＹ座標を安定して精度良く求めることができる。
【００６０】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）におけるｗ４〜ｗ６は、比較例のスタイラスペンＳＰを用いてタッチパネル上の任意の位置を指示したときの、該スタイラスペンＳＰの先端ＳＰａにより遮光される光の幅である。なお、図９（Ａ）には、スタイラスペンＳＰの軸線がタッチパネルに直交している状態が示されている。図９（Ｂ）には、スタイラスペンＳＰの軸線がタッチパネルに対して傾斜角度Φ１´で傾斜している状態が示されている。図９（Ｃ）には、スタイラスペンＳＰの軸線がタッチパネルに対して傾斜角度Φ２´（＜Φ１´）で傾斜している状態が示されている。
【００６１】
ここで、比較例のスタイラスペンＳＰの先端ＳＰａ（遮光体）は、先細の略円錐形状となっている。すなわち、比較例では、スタイラスペンの先端の形状のみが本実施形態と異なる。この場合、スタイラスペンＳＰの軸線とタッチパネルとの成す角度によって遮光される光の幅が異なり、ｗ４≠ｗ５≠ｗ６となる。しかも、先端ＳＰａの重心のＸＹ座標と、タッチパネルにおける先端ＳＰａが当接されている位置のＸＹ座標は、上記角度によって異なるため、先端ＳＰａで遮光される光の影（遮光像）の中心位置（受光部で検出される暗点の位置）は、上記角度によって異なる。この結果、タッチパネル上における先端ＳＰａが当接されている位置のＸＹ座標と、位置情報算出部で算出されるＸＹ座標は、上記角度によって、異なる。すなわち、タッチパネルにおける先端ＳＰａが当接されている部位のＸＹ座標を安定して精度良く求めることができない。結果として、比較例では、スタイラスペンＳＰでタッチパネル上の同じ位置を指示していても、位置情報算出部で算出される位置情報（ＸＹ座標）は、スタイラスペンＳＰの傾斜角度に応じて変わってしまう。
【００６２】
以上説明した本実施形態のスタイラスペン１０は、光学式タッチパネル装置１００が有するタッチパネル１２上の所望位置を指示するために用いられ、所定の軸線に沿って延び、先端１０４ａの表面の一部の任意の部位が前記所望位置に当接されるスタイラスであって、先端１０４ａは、入射された光の全部を遮光する遮光体１０４ａから成り、前記軸線は、遮光体１０４ａの中心部Ｃを通り、遮光体１０４ａにおける前記軸線上の所定部位（中心部Ｃ）と前記任意の部位との距離が一定である。
【００６３】
この場合、タッチパネル１２における遮光体１０４ａの表面が当接されている位置のタッチパネル１２に平行な面内での位置情報と、遮光体１０４ａの中心部Ｃのタッチパネル１２に平行な面内での位置情報とが、スタイラスペン１０のタッチパネル１２に対する傾斜角度によらず一致する。
【００６４】
結果として、スタイラスペン１０を用いて指示される、タッチパネル１２上の所望位置の位置情報を安定して精度良く求めることができる。
【００６５】
また、先端１０４ａを構成する遮光体１０４ａは、球形状であるため、例えば上記比較例と比べて、スタイラスペン１０の傾斜角度によらず、遮光体１０４ａを一見して容易に把握できるため、遮光体１０４ａに例えば刻印等の目印を形成しなくても、遮光体１０４ａをタッチパネル１２上の所望位置に容易に当接させることができる。この結果、スタイラスペン１０の操作性を向上させることができる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、スタイラスペン１０の先端１０４ａを球形状の遮光体で構成しているが、これに限らず、要は、遮光体における上記軸線上の所定部位とスタイラスペンの先端の表面の、タッチパネル１２に当接される任意の部位との距離が一定であれば良い。
【００６７】
具体的には、例えば、図１０（Ａ）に示される第１変形例のように、上記軸線に関して対称な、球体の少なくとも半分から成る、可動ペン先の先端内の一部を、該球体の中心と中心が一致する球体から成る遮光体で構成しても良い。この場合、遮光体における上記軸線上の所定部位である中心部Ｃ１と、可動ペン先の先端の表面の、タッチパネル１２に当接される任意の部位との距離は、一定である。
【００６８】
また、例えば、図１０（Ｂ）に示される第２変形例のように、上記軸線に関して対称な、球体の少なくとも半分から成る、可動ペン先の先端内の一部を、該球体の中心と中心が一致する、上記軸線に関して対称な、球体の少なくとも半分から成る遮光体で構成しても良い。この場合、遮光体における上記軸線上の所定部位Ｃ２と、可動ペン先の先端の表面の、タッチパネル１２に当接される任意の部位との距離は、一定である。
【００６９】
また、例えば、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示される第３変形例（その１及びその２）のように、上記軸線に関して対称な、球体の少なくとも半分から成る、可動ペン先の先端の少なくとも一部を、該球体の中心と中心が一致する、上記軸線に関して対称な、球体の少なくとも半分から成る遮光体で構成しても良い。この場合、遮光体における上記軸線上の所定部位Ｃ３（又はＣ４）と、可動ペン先の先端の表面の、タッチパネル１２に当接される任意の部位との距離は、一定である。
【００７０】
また、上記実施形態及び各変形例では、遮光体は、球体の少なくとも半分から成る１面体又は２面体であるが、３面体以上の多面体（例えば正多面体）であっても良い。但し、この場合であっても、上記軸線が遮光体の重心を通り、遮光体における上記軸線上の所定部位とスタイラスの先端の表面の、タッチパネル１２に当接される任意の部位との距離が一定であることが好ましい。
【００７１】
また、上記実施形態及び各変形例では、スタイラスペン１０の先端１０４ａがタッチパネル１２上の所望位置に当接されて該所望位置が指示されているが、これに代えて又は加えて、例えば、スタイラスペンの先端をタッチパネル上の所望位置に近接させて（当接させず）、該所望位置を指示することとしても良い。この場合、圧力検出手段１０５は、設けられていなくても良い。
【００７２】
また、上記実施形態及び各変形例では、遮光体として、入射された光の全部を遮光するものが採用されているが、これに代えて、入射された光の一部を遮光するものを採用しても良い。
【００７３】
また、上記実施形態及び各変形例では、スタイラスペンの先端は、表面の一部の任意の部位がタッチパネル１２上の所望位置に当接される形状とされているが、表面の全部の任意の部位がタッチパネル１２上の所望位置に当接される形状（例えば半球形状）とされても良い。
【００７４】
また、上記実施形態及び各変形例では、遮光体の重心を通る軸線は、スタイラスの軸線と一致しているが、一致していなくても良い。
【００７５】
また、上記実施形態では、光学式タッチパネル装置１００として、大型のタッチパネルを有する電子黒板が採用されているが、これに限らず、例えば小型のタッチパネルを有するタブレット型端末を採用しても良い。
【００７６】
図１２は、本発明の別の実施形態に係る光学式タッチパネル装置のハードウェア構成を例示する図である。光学式タッチパネル装置１１００は、座標検出システム用に開発された情報処理装置である。光学式タッチパネル装置１１００は、アドレスバスやデータバス等のバスライン１１１８を介して電気的に接続されたＣＰＵ１１０１、ＲＯＭ１１０２、ＲＡＭ１１０３、ＳＳＤ１１０４、ネットワークコントローラ１１０５、外部記憶コントローラ１１０６、センサコントローラ１１１４、ＧＰＵ１１１２、及び、キャプチャデバイス１１１１を有している。
【００７７】
ＣＰＵ１１０１はアプリケーションを実行して座標検出システムとしての光学式タッチパネル装置１１００の動作全体を制御する。ＲＯＭ１１０２にはＩＰＬ等が記憶されており、主に起動時にＣＰＵ１１０１が実行するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１１０３は、ＣＰＵ１１０１がアプリケーションを実行する際のワークエリアとなる。ＳＳＤ１１０４は、座標検出システム用のアプリケーション１１１９や各種データが記憶された不揮発メモリである。ネットワークコントローラ１１０５は、不図示のネットワークを介してサーバなどと通信する際に通信プロトコルに基づく処理を行う。なお、ネットワークは、ＬＡＮ又は複数のＬＡＮが接続されたＷＡＮ（例えばインターネット）などである。
【００７８】
外部記憶コントローラ１１０６は、着脱可能な外部メモリ１１１７に対する書き込み又は外部メモリ１１１７からの読み出しを行う。外部メモリ１１１７は、例えばＵＳＢメモリ、ＳＤカードなどである。キャプチャデバイス１１１１は、ＰＣ１３００が表示装置に表示している映像を取り込む（キャプチャする）。ＧＰＵ１１１２は、ディスプレイ１２００の各ピクセルの画素値を演算する描画専用のプロセッサである。ディスプレイコントローラ１１１３は、ＧＰＵ１１１２が作成した画像をディスプレイ１２００に出力する。
【００７９】
センサコントローラ１１１４には、４つの検出部１０１１が接続されており、赤外線光遮断またはペン発光方式による三角測量方式による座標の検出を行う。
【００８０】
なお、本実施形態では、光学式タッチパネル装置１１００はスタイラスペン１０と通信する機能を有する。スタイラスペン１０は、光学式タッチパネル装置１１００に信号を通知する手段を有する。図１２に図示するように光学式タッチパネル装置１１００はスタイラスペンコントローラ１１１６を有し、スタイラスペン１０から押圧信号を受信する。これにより、光学式タッチパネル装置１１００はスタイラスペン１０の先端が押圧されているか否かを検出することができる。
【００８１】
なお、座標検出システム用のアプリケーションは、外部メモリ１１１７に記憶された状態で流通されてもよいし、ネットワークコントローラ１１０５を介して不図示のサーバからダウンロードされてもよい。アプリケーションは圧縮された状態でも実行形式でもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…スタイラスペン（スタイラス）、１２…タッチパネル、１４ａ…位置情報算出部（位置情報算出手段）、２０ａ…第１受発光手段（受発光手段）、２０ｂ…第２受発光手段（受発光手段）、５０…受光部、８３…発光部、９０…光学系、２４…再帰性反射部材、１００…光学式タッチパネル装置、１０４ａ…可動ペン先の先端（スタイラスの先端、遮光体）、１０５…圧力検出手段。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】特許第４６２７７８１号公報
【図１】
2014197384.tif 000003
【図２】
2014197384.tif 000004
【図３】
2014197384.tif 000005
【図４】
2014197384.tif 000006
【図５】
2014197384.tif 000007
【図６】
2014197384.tif 000008
【図７】
2014197384.tif 000009
【図１０】
2014197384.tif 000010
【図１１】
2014197384.tif 000011
【図１２】
2014197384.tif 000012
【図８】
2014197384.tif 000013
【図９】
2014197384.tif 000014