(57)【要約】【課題】検出精度及び保守、耐久性を向上することのできるポインティングデバイスを提供することにある。【解決手段】表示装置Ｄの前面に取り付けられる入力平面板１２と、入力平面板に対して所定の距離を有する平行平面内に走査光を投受光する光センサユニット１３と、光センサユニットの投光する光線を再帰反射する再帰反射部材１４と、前記光センサユニットの受光した再帰反射光を利用して、前記入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段と、撮像手段により得られた撮像信号を解析して前記指示体の座標位置を算出する画像処理手段と、前記各構成部材を支持するハウジング１７とを備えたポインティングデバイスであって、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を調整可能に構成したので、ディスプレイ画面を直接触ることなく操作することができ、検出精度及び保守、耐久性を向上することができる。【選択図】　図１
2004005171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の前方に配置される入力平面板と、
該入力平面板に対して所定の距離を有する平面内に走査光を投受光する光センサユニットと、
前記光センサユニットの投光する光線を再帰反射する再帰反射部材と、
前記光センサユニットの受光した再帰反射光を利用して、前記入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた撮像信号を解析して前記指示体の座標位置を算出する画像処理手段とを備えたポインティングデバイスであって、
前記各構成部材を支持するハウジングが前記入力平面板の前面側に重ね合わせて設けられ、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との間を所定の距離に設定可能に構成したことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のポインティングデバイスにおいて、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を光センサユニットとハウジングとの間隔を変更することにより設定することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を入力平面板とハウジングとの間隔を変更することにより設定することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離調整は、前記ハウジングとの間に介在させるスペーサーによって行うことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記再帰反射部材は前記入力平面板の周囲の少なくとも３辺を囲蔽することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記入力平面板と光センサユニットとは平面位置を違えて配設されたことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記光センサユニットは複数個配置されたことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記光センサユニットは、赤外線を使用することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記ハウジングの前面に、透明な前面板を設けたことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載のポインティングデバイスにおいて、前記ハウジングと前面板との間には、所定の文字、模様、または色彩の少なくともいずれかが表示された表示板が設けられたことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載のポインティングデバイスにおいて、前記ハウジングには、該ハウジングを表示装置に固定する着脱金具が設けられたことを特徴とするポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画面上の指先或いは入力ぺンの位置を複数の光源を用いて検出するポインティングデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学方式のポインティングデバイスは、例えば図６に示すように画面表示装置（ＬＣＤモニター等）１の上面に透明なアクリル板等から形成された入力平面板２が取り付けられ、この入力平面板２の上面で且つ側方に光センサユニット３が取り付けられている。光センサユニット３は、前記入力平面板２に対して所定の距離Ｈ０を有する平行平面内に走査光Ｌを投受光する。また、光センサユニット３の投光する光線Ｌを再帰反射する再帰反射部材４が入力平面板２の周囲に配設されている。光センサユニット３は、ＬＥＤ等の光源３ａ、プリズム３ｂ、結像レンズ３ｃ、イメージセンサ３ｄ等を備えており、カバー部材５で覆われている。
【０００３】
このように構成された光学方式のポインティングデバイスは、画面表示装置１上の点を指６或いは専用ペンで指し示すことにより、その座標位置を前記光センサユニット３の受光した再帰反射光を利用して図外の画像処理手段により解析して前記指示体の座標位置を算出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のポインティングデバイスにおいては、光センサユニット３の投光する走査光Ｌと入力平面板２との距離Ｈ０は、光センサユニットが入力平面板の上に載って配設されているために、小さくするには限界が存在した。しかし、この走査光Ｌと入力平面板２との距離Ｈ０は、操作性に影響を与え、小さい方が操作性が向上する特性を有している。
また、従来のポインティングデバイスは、光センサユニット及びカバー部材が上に突出しており、操作の邪魔になるという問題点を有していた。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、操作性を向上すると共に操作面の周囲を平坦化することのできるポインティングデバイスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
表示装置の前方に配置される入力平面板と、該入力平面板に対して所定の距離を有する平行平面内に走査光を投受光する光センサユニットと、前記光センサユニットの投光する光線を再帰反射する再帰反射部材と、前記光センサユニットの受光した再帰反射光を利用して、前記入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段により得られた撮像信号を解析して前記指示体の座標位置を算出する画像処理手段とを備えたポインティングデバイスであって、前記各構成部材を収納するハウジングが前記入力平面板の前面側に重ねて設けられ、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との間を所定の距離に設定可能に構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を光センサユニットとハウジングとの取り付け位置を変更することにより設定することを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を入力平面板とハウジングとの取り付け位置を変更することにより設定することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離調整は、前記ハウジングとの間に介在させるスペーサーによって行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記再帰反射部材は前記入力平面板の周囲の少なくとも３辺を囲蔽することを特徴とするものである。
【００１１】
また、入力平面板と光センサユニットとは平面位置を違えて配設されたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記光センサユニットは複数個配置されたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記光センサユニットは、赤外線を使用することを特徴とする。
【００１４】
また、前記ハウジングの前面に透明な前面板を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記ハウジングと前面板との間には、所定の文字、模様、または色彩の少なくともいずれかが表示された表示板が設けられたことを特徴とする。
また、前記ハウジングには、該ハウジングを表示装置に固定する着脱金具が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るポインティングデバイスの断面図、図２は本発明のポインティングデバイスの概略構成を示す原理構成図、図３は本発明のポインティングデバイスにおける光センサユニットと入力平面板との関係を示す断面図、図４は、さらに透明な前面板を設けた状態の正面図である。ここで、ポインティングデバイス１０は、最前面に設けられる透明な前面板１１と、ＣＲＴや液晶を用いた表示装置Ｄの前面に取り付けられる透明或いは半透明の入力平面板１２と、この入力平面板１２に対して所定の距離Ｈを有する平行平面内に走査光Ｌを投受光する光センサユニット１３と、この光センサユニット１３の投光する光線を再帰反射する再帰反射部材１４と、前記光センサユニット１３の受光した再帰反射光を利用して、前記入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段１５と、前記撮像手段により得られた撮像信号を解析して前記指示体の座標位置を算出する画像処理手段１６と、前記入力平面板に重ね合わせられて各構成部材を支持するハウジング１７とを備えている。
【００１７】
表示装置Ｄは、ＬＣＤモニター等から構成されており、その上にアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等から構成された透明な入力平面板１２が載置されている。また、入力平面板１２は、スペーサー１８を介してハウジング１７に固定されている。スペーサー１８は、適当な厚さの物を選択して挟み込むことにより（あるいは所定の単位厚さのものを必要枚数だけ挟み込むことにより）ハウジング１７と入力平面板１２との取り付け間隔を自由に調整することができる。更に、スペーサー１８は、図２に示すように前記入力平面板の周囲の少なくとも３辺を囲蔽するべく、コ字状に配設されており、スペーサー１８の内側壁に再帰反射部材１４が取り付けられている。再帰反射部材１４は、入力平面板１２に対して垂直に配設されている。再帰反射部材１４は、ガラスビーズ、小さなコーナーキューブプリズム等を敷き詰めたもの、反射率の高い白色材料等を使用することができる。
【００１８】
図２に示す実施の形態において、光センサユニット１３は、左右にそれぞれ一個ずつ配設されており、画像処理手段１６と接続されている。また、光センサユニット１３を複数配設することで、個々の光源１３ａの放射角が狭くても、組み合わせることにより十分な放射角が得られる。
【００１９】
光センサユニット１３は、ハウジング１７にスペーサー１９を介して固定されると共にＬＥＤ等の光源１３ａ、プリズム１３ｂ、結像レンズ１３ｃ、撮像手段１５等を備えている。したがって、このスペーサー１９として適当な厚さの物を選択して挟み込むことにより（あるいは所定の単位厚さのものを必要枚数だけ挟み込むことにより）、ハウジング１７と光センサユニット１３との取り付け間隔を自由に調整することができる。つまり、入力平面板１２と光センサユニット１３が投受光する光軸Ｌとの距離を調整して、光軸Ｌを可能な限り入力平面板１２の表面に接近させることができる。また、光源１３ａは、種々の光を使用することができる。例えば、赤外線等を使用できる。
さらに、前記ハウジング１７の前面には、図４に示すように透明な前面板１１が設けられており、この前面板１１は、タッチ操作を行う領域（入力平面板１２の操作範囲と重なる領域）がくり抜かれて枠状をなしており、前方から操作可能なボルト１１ａによって、ハウジング１７に着脱自在に取り付けられている。
また、前記ハウジング１７の背面には、図５に示すように、ポインティングデバイスを表示装置Ｄに取り付けるための上部取付金具２０が設けられている。この取付金具２０は、ボルト２１を矢印方向へねじ込むことにより、ハウジング１７との間に表示装置Ｄを挟み込むことができる。またハウジング１７の下部には、下部取付金具２２が設けられており、該下部取付金具２２は、ゴム等の弾性板２３を介して表示装置Ｄの下縁に接することにより、ポインティングデバイスを表示装置Ｄに対して位置決めするようになっている。そして、これら上部および下部の取付金具２０、２２により、ポインティングデバイスを表示装置Ｄの所定位置にいわゆる後付けにて着脱可能に取り付けることができる。
【００２０】
以上ような構成のポインティングデバイスによれば、入力平面板１２と光センサユニット１３が投受光する光軸Ｌとの距離を小さくすることができる。したがって、ポインティングデバイスの操作性を向上することができる。また、入力平面板に直接接触する必要がないので、表示画面が汚れることがなく、保守性、耐久性に優れている。更に、従来のタッチパネルに比べて高精度で指などの指示体の位置を検出することができる。
【００２１】
また、指示体の本数を複数にすることにより、表示画面上の画像の大小を変換するように設定できる。例えば、指１本で指示した場合より２本で指示した場合の方が大きな画像とすることができる。したがって、指示体の数に応じた操作が行える。また、表示画像上のオブジェクトの拡大、縮小或いは加速、減速等の操作を行うこともできる。
【００２２】
また、ハウジング１７として、入力平面板１２より十分に剛性が高い寸法および材料のものを採用し、このハウジング１７の平面度を十分に高くしておいて、これに入力平面板１２を重ね合わせることにより、入力平面板１２の平面度を高くし、あるいは、平面度のわるい入力平面板１２の平面度を矯正するようにしてもよい。また、前面板１１についても、十分に剛性が高くかつ平面度の高いものを用いることにより、同様にハウジング１７や入力平面板１２の平面度を矯正することができる。
【００２３】
また、前記ハウジング１７と前面板１１との間に所定の文字、模様、あるいは色彩が表示されたシートを挟み込むことにより、ポインティングデバイスの正面視におけるデザイン上の効果を与えたり、あるいは広告等を表示してもよい。さらに、前面板１１は、ボルト１１ａを操作することによってハウジング１７対して容易に着脱することができるから、必要に応じて前面板１１を着脱して、前記装飾用のシートを容易に交換することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画面表示装置に取り付けられる入力平面板と、該入力平面板に対して所定の距離を有する平行平面内に走査光を投受光する光センサユニットと、前記光センサユニットの投光する光線を再帰反射する再帰反射部材と、前記光センサユニットの受光した再帰反射光を利用して、前記入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段により得られた撮像信号を解析して前記指示体の座標位置を算出する画像処理手段とを備えたポインティングデバイスであって、前記各構成部材を支持するハウジングが前記入力平面板の前面側に重ね合わせて設けられ、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との間を所定の距離に設定可能に構成したので、検出精度及び保守、耐久性を向上することができる。
【００２５】
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を光センサユニットとハウジングとの取り付け位置を変更することにより設定できるので、ポインティングデバイスの操作性を向上することができる。
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離を入力平面板とハウジングとの取り付け位置を変更することにより設定するので、相対的に前記入力平面板と光軸との距離が近くなり操作性を向上することができる。
また、前記入力平面板と前記光センサユニットが投受光する光軸との距離調整は、前記ハウジングと間に介在させるスペーサーによって行うので、介在させるスペーサーの厚さを調整することにより確実、且つ精確に距離を設定することができる。
また、前記再帰反射部材は前記入力平面板の周囲の少なくとも３辺を囲蔽するので、光センサユニットから投光された光線が再帰反射して元の方向へ戻る。この戻った光線を三角測量の原理を用いて解析することにより、指示体の精確な位置を検出することができる。
また、前記入力平面板と光センサユニットとは平面位置を違えて配設されたので、入力平面板と光センサユニットから投光された光線との平面距離を一層接近させることができる。
また、前記光センサユニットは複数個配置されたので、それぞれの光センサユニットが受光する光線を三角測量の原理を用いて解析指示体の座標位置を精確に検出することができる。
また、前記光センサユニットは、赤外線を使用するので、使用者の目に見えないので安全に操作することができる。
また、前記ハウジングの前面に透明な前面板を設けたので、これらの間に所定の文字、模様、または色彩の少なくともいずれかが表示された表示板を挟み込むことにより、ポインティングデバイスの正面視におけるデザインに変化を与えることや、必要な装飾を加えたり、広告等を表示させたりすることができる。
また、前記ハウジングには、該ハウジングを表示装置に固定する着脱金具が設けられているので、ポインティングデバイスを表示装置の前面に容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るポインティングデバイスの断面図である。
【図２】同ポインティングデバイスの概略構成を示す原理構成図である。
【図３】同ポインティングデバイスにおける光センサユニットと入力平面板との関係を示す断面図である。
【図４】ポインティングデバイスに前面板を取り付けた状態の正面図である。
【図５】ポインティングデバイスに対する取付金具の取付状態を示す縦断面図である。
【図６】従来のポインティングデバイスの一例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｄ　　　表示装置
１０　　　ポインティングデバイス
１１　　　前面板
１２　　　入力平面板
１３　　　光センサユニット
１４　　　再帰反射部材
１５　　　撮像手段
１６　　　画像処理手段
１７　　　ハウジング
１８　　　スペーサー
２０　　　上部取付金具
２２　　　下部取付金具
【図１】
2004005171.tif 000003
【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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