(57)【要約】【課題】座標入力面に入力されたタッチ点の座標を正確に算出することのできる座標検知装置を提供する。【解決手段】座標入力面上に入力されたタッチ点の座標を検知する座標検知装置１００であって、座標入力面１０１の第１の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とするタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第１の方向検知手段１０２，１０４と、座標入力面１０１の第２の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とするタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第２の方向検知手段１０２，１０４と、第１の方向検知手段１０２，１０４および第２ののうち少なくとも２つの方向検知手段１０２，１０４が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する算出制御手段１０５とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力面上に入力されたタッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、
前記座標入力面の第１の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第１の方向検知手段と、
前記座標入力面の第２の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第２の方向検知手段と、
前記第１の方向検知手段および前記第２の方向検知手段のうち少なくとも２つの方向検知手段が検知した前記タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する算出制御手段と
を備えたことを特徴とする座標検知装置。
【請求項２】
前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に対向する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の座標検知装置。
【請求項３】
前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に接する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする請求項１に記載の座標検知装置。
【請求項４】
前記第１の方向検知手段と、前記第２の方向検知手段とは、それぞれ異なるタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項５】
前記方向検知手段は、
前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段と
を有し、
前記第１の辺に近接して配置された前記受光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記受光手段とは、それぞれ異なるタイミングで反射光を受光することを特徴とする請求項４に記載の座標検知装置。
【請求項６】
前記方向検知手段は、
前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段と
を有し、
前記第１の辺に近接して配置された前記発光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段とは、それぞれ異なるタイミングで光を射出することを特徴とする請求項４または５に記載の座標検知装置。
【請求項７】
前記座標入力面の同一の辺側に配置された複数の前記方向検知手段は、同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項８】
前記方向検知手段は、
前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段と
を有し、
前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記受光手段は、同一のタイミングで反射光を受光することを特徴とする請求項７に記載の座標検知装置。
【請求項９】
前記方向検知手段は、
前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段と
を有し、
前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記発光手段は、同一のタイミングで光を射出することを特徴とする請求項７または８に記載の座標検知装置。
【請求項１０】
前記方向検知手段は、
前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段と
を有し、
前記座標入力面の前記第１の辺に近接し、かつ当該第１の辺側に配置された前記発光手段から射出された光が通過する通過領域に近接する位置に配置され、前記第２の辺側に配置された前記発光手段から射出された光を反射する反射手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項１１】
前記反射手段は、前記通過領域の前記座標入力面に対する垂直方向に沿った幅に対応する間隔だけ、前記座標入力面から隔たった位置に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の座標検知装置。
【請求項１２】
前記座標入力面の前記第１の辺に近接して配置された前記反射手段は、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段から射出された光の、前記反射手段の位置における前記垂直方向の広がりの幅とほぼ等しい幅を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の座標検知装置。
【請求項１３】
前記第１の辺の互いに異なる位置に、３つ以上の前記方向検知手段を備え、
前記算出制御手段は、前記同一の辺側の前記方向検知手段のうち少なくとも３つの方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、２つの前記タッチ点座標を算出し、いずれの組み合わせからも算出される２つの前記タッチ点座標を、真のタッチ点座標と決定することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項１４】
前記算出制御手段は、前記第１の辺側の２つの前記方向検知手段と前記第２の辺側の２つの前記方向検知手段とがそれぞれ２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、前記第１の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、かつ前記第２の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、いずれの前記２つのタッチ点方向検知手段の組み合わせからも算出される２つの前記タッチ点座標を、真のタッチ点座標と決定することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項１５】
前記座標入力面の同一の辺側に配置された２つの前記方向検知手段は、前記２つのタッチ点それぞれの大きさに対する角度範囲の２つのタッチ点方向をそれぞれ検知し、
前記算出制御手段は、前記２つの方向検知手段が検知した２つの前記タッチ点方向の前記角度範囲のそれぞれに基づいて、前記タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出し、互いに近似する幅に対応するタッチ点座標を、真の前記タッチ点座標として決定することを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の座標検知装置。
【請求項１６】
前記座標入力面の前記第１の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のうちいずれか１つの前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合、または前記座標入力面の前記第１の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のいずれもが２つの前記タッチ点方向を検知しない場合に、前記算出制御手段は、前記タッチ点方向の所定の角度範囲に基づいて前記２つのタッチ点座標を決定することを特徴とする請求項１５に記載の座標検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を検知する座標検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ディスプレイ画面と座標入力装置とを一体化し、ディスプレイ画面上をタッチしながらディスプレイ画面に表示される画像を制御することができるタッチパネル付きディスプレイ装置が普及しつつある。また、学校の授業や企業のプレゼンテーション等での利用を想定した、比較的大型のタッチパネル付きディスプレイ装置も知られている。
【０００３】
座標入力装置としては、光学式のものが知られている。光学式の座標入力装置では、座標入力面に入力された位置の方向を２方向から検知することにより、その位置の座標を算出する。図１９は、従来の光学式の座標検知装置の一例を示している。座標入力装置３００は、座標入力面３０１の両端に配置された光学ユニット３０３ａ，３０３ｂと、座標を入力する際に使用する座標入力面３０１と、座標入力面３０１の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃとを有している。
【０００４】
光学ユニット３０３ａ，３０３ｂは、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、座標入力面３０１にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置３００は、２つの光学ユニット３０３ａ，３０３ｂでそれぞれ検知された光の遮蔽方向（θＬ，θＲ）と当該光学ユニット３０３ａ，３０３ｂ間の距離に基づいて、座標入力面３０１に入力された座標の位置を算出することができる。
【０００５】
しかし、例えば、図１９に示すように、点Ａと点Ｂとを通る直線上に右側の光学ユニット３０３ａが配置されるような位置関係の点Ａと点Ｂとが同時にタッチされた場合には光学ユニット３０３ａに近い位置の点Ａの座標の精度は維持できるが、点Ａの本影や半影の影響により、点Ｂの正確な方向を検知できず、点Ｂの座標の精度を維持できない。すなわち、光学ユニット３０３ａは、タッチ点Ｂの座標を推定値としてしか算出できないという不具合がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法としては、３６０°回転可能なミラーを設け、２点タッチされたにもかかわらず一の光学ユニットが１点の方向のみしか検知しない場合には、１点しか検知しない光学ユニット側の光をミラーに照射し、ミラーを回転させ、回転角度から２点を検知する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５７７０号公報（第４−７頁，第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、ユーザが座標入力面に手をついて筆記している場合など、２点の大きさが極端に異なる場合や、２点が近接している場合には、２点を分離して検出するのが困難であるという問題がなお残されている。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を正確に算出することのできる座標検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、座標入力面上に入力されたタッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、前記座標入力面の第１の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第１の方向検知手段と、前記座標入力面の第２の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも２つの第２の方向検知手段と、前記第１の方向検知手段および前記第２の方向検知手段のうち少なくとも２つの方向検知手段が検知した前記タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する算出制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、第１の辺と第２の辺にそれぞれ方向検知手段が設けられているので、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出することができる。従って、より正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１２】
さらに、第１の辺と第２の辺の両方に方向検知手段を配置することができるので、各方向検知手段の配置位置の自由度が増加し、より適切な位置に各方向検知手段を配置することができる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に対向する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の発明によれば、対向する２辺にそれぞれ方向検知手段が配置されているので、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１５】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に接する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の発明によれば、互いに接する２辺にそれぞれ方向検知手段が配置されているので、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。または、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１７】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記第１の方向検知手段と、前記第２の方向検知手段とは、それぞれ異なるタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００１８】
この請求項４の発明によれば、異なる辺に配置される第１の方向検知手段と第２の方向検知手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互にタッチ点方向を検知するので、他方の方向検知手段の方向検知に起因した誤検出を防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記第１の辺に近接して配置された前記受光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記受光手段とは、それぞれ異なるタイミングで反射光を受光することを特徴とする。
【００２０】
この請求項５の発明によれば、異なる辺に配置される受光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に反射光を受光するので、各受光手段が異なる辺に配置された発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明は、請求項４または５に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記第１の辺に近接して配置された前記発光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段とは、それぞれ異なるタイミングで光を射出することを特徴とする。
【００２２】
この請求項６の発明によれば、異なる辺に配置される発光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に光を射出するので、このタイミングにあわせて、同一の辺に配置された受光手段が射出された光の反射光を受光することにより、当該発光手段と異なる辺に配置された受光手段が当該発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の同一の辺側に配置された複数の前記方向検知手段は、同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００２４】
この請求項７の発明によれば、同一の辺に配置された複数の方向検知手段は、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、各方向検知手段がタッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検知するのを避けることができる。このように、複数の方向検知手段が同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、タッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記受光手段は、同一のタイミングで反射光を受光することを特徴とする。
【００２６】
この請求項８の発明によれば、同一の辺に配置された受光手段は、いずれも同一のタイミングで反射光を受光するので、各受光手段が、タッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明は、請求項７または８に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記発光手段は、同一のタイミングで光を射出することを特徴とする。
【００２８】
この請求項９の発明によれば、同一の辺に配置された発光手段は、いずれも同一のタイミングで光を射出するので、光を射出するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができる。
【００２９】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の前記第１の辺に近接し、かつ当該第１の辺側に配置された前記発光手段から射出された光が通過する通過領域に近接する位置に配置され、前記第２の辺側に配置された前記発光手段から射出された光を反射する反射手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１０の発明によれば、座標入力面と反射手段との間の隙間に光学ユニットを配置することにより、座標入力装置全体を大型化することなく、２辺に光学ユニットを配置することができる。
【００３１】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１０に記載の座標検知装置であって、前記反射手段は、前記通過領域の前記座標入力面に対する垂直方向に沿った幅に対応する間隔だけ、前記座標入力面から隔たった位置に配置されたことを特徴とする。
【００３２】
この請求項１１の発明によれば、反射手段と座標入力面との間に、通過領域に相当する隙間が設けられているので、反射手段により光が遮られるのを避けることができる。
【００３３】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１０または１１に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の前記第１の辺に近接して配置された前記反射手段は、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段から射出された光の、前記反射手段の位置における前記垂直方向の広がりの幅とほぼ等しい幅を有することを特徴とする。
【００３４】
この請求項１２の発明によれば、反射手段は、光の広がりの幅とほぼ等しい幅に設けられているので、一方の辺の光学ユニットから射出された光を他方の辺の光学ユニットが受光することを避けることができる。
【００３５】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記第１の辺の互いに異なる位置に、３つ以上の前記方向検知手段を備え、前記算出制御手段は、前記同一の辺側の前記方向検知手段のうち少なくとも３つの方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、２つの前記タッチ点座標を算出し、いずれの組み合わせからも算出される２つの前記タッチ点座標を、真のタッチ点座標と決定することを特徴とする。
【００３６】
この請求項１３の発明によれば、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、タッチ点座標を算出するので、真のタッチ点座標に加えて仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を算出することができる。
【００３７】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１から１３のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記算出制御手段は、前記第１の辺側の２つの前記方向検知手段と前記第２の辺側の２つの前記方向検知手段とがそれぞれ２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、前記第１の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、かつ前記第２の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、いずれの前記２つのタッチ点方向検知手段の組み合わせからも算出される２つの前記タッチ点座標を、真のタッチ点座標と決定することを特徴とする。
【００３８】
この請求項１４の発明によれば、一方の辺側の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、同時に入力されたタッチ点のタッチ点座標を正確に算出できない場合には、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向をさらに利用して、タッチ点座標を算出することにより、正確なタッチ点座標を算出することができる。
【００３９】
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１から１４のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の同一の辺側に配置された２つの前記方向検知手段は、前記２つのタッチ点それぞれの大きさに対する角度範囲の２つのタッチ点方向をそれぞれ検知し、前記算出制御手段は、前記２つの方向検知手段が検知した２つの前記タッチ点方向の前記角度範囲のそれぞれに基づいて、前記タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出し、互いに近似する幅に対応するタッチ点座標を、真の前記タッチ点座標として決定することを特徴とする。
【００４０】
この請求項１５の発明によれば、算出制御手段は、タッチ点方向に基づいて、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出することができるので、この幅の値に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。従って、正確なタッチ点座標を算出することができる。
【００４１】
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の前記第１の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のうちいずれか１つの前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合、または前記座標入力面の前記第１の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のいずれもが２つの前記タッチ点方向を検知しない場合に、前記算出制御手段は、前記タッチ点方向の所定の角度範囲に基づいて前記２つのタッチ点座標を決定することを特徴とする。
【００４２】
この請求項１６の発明によれば、方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確なタッチ点座標を算出できない場合には、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の幅を算出することができるので、タッチ点の幅に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる座標検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４４】
図１および図２を参照しつつ、本実施の形態にかかる座標検知装置を含むタッチパネル付きディスプレイ装置１００の特徴的な構成および機能について説明する。図１は、実施の形態１にかかる座標検知装置を含むタッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す。また、図２は、図１に示したタッチパネル付きディスプレイ装置１００をＸ軸方向から見た概略断面図である。
【００４５】
タッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１と、座標入力面１０１に近接して配置された第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆ、第７光学ユニット１０２ｇと、座標入力面１０１の外縁、すなわち４辺に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、第１方向検知部１０４ａ、第２方向検知部１０４ｂ、第３方向検知部１０４ｃ、第４方向検知部１０４ｄ、第５方向検知部１０４ｅ、第６方向検知部１０４ｆ、第７方向検知部１０４ｇと、メイン制御部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。
【００４６】
第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄは、いずれも座標入力面１０１の下辺１０１ｄに近接して配置されている。第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆ、第７光学ユニット１０２ｇは、いずれも座標入力面１０１の上辺１０１ｂに近接して配置されている。このように、光学ユニット１０２ａ〜ｄと光学ユニットｅ〜ｇとは、座標入力面１０１の対向する辺にそれぞれ設けられている。
【００４７】
下辺１０１ｄ側に設けられた４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄは、下辺１０１ｄに略平行な面外直線５００上の異なる位置に配置されている。また、上辺１０１ｂ側に設けられた３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇは、上辺１０１ｂに略平行な面外直線５０２上の異なる位置に配置されている。
【００４８】
また、反射部１０３ａ、反射部１０３ｂ、反射部１０３ｃ、および反射部１０３ｄはそれぞれ、座標入力面１０１の左辺１０１ａ、上辺１０１ｂ、右辺１０１ｃ、下辺１０１ｄに設けられている。
【００４９】
座標入力面１０１は、矩形の面であって、ユーザがペンなどの指示棒や指によりタッチすることにより、タッチ点を入力するときに利用されるユーザインターフェースである。
【００５０】
各光学ユニット１０２ａ〜ｇは、いずれも発光部と受光部とを有している。発光部は光を射出し、受光部は反射部１０３ａ〜ｄによって反射された光を受光する。なお、発光部および受光部については、後に図１３を参照しつつ詳述する。
【００５１】
各方向検知部１０４ａ〜ｇは、それぞれ対応する光学ユニット１０２ａ〜ｇが検知したタッチ点方向を検知する。なお、より具体的には、各方向検知部１０４ａ〜ｇは、それぞれ各光学ユニット１０２ａ〜ｇが検知した光の情報をアナログデータとして入力する。なお、アナログデータは、扇状に照射された光のうち、受光部の光を受光しなかった位置で本来受光されるはずの光の光軸、すなわちタッチ点方向を示す情報である。
【００５２】
ここで、例えば第１光学ユニット１０２ａと第１方向検知部１０４ａの組み合わせは、本発明における方向検知手段を構成する。同様に、他の光学ユニット１０２ｂ〜ｇと方向検知部１０４ｂ〜ｇのそれぞれの組み合わせは、いずれも本発明における方向検知手段を構成する。
【００５３】
メイン制御部１０５は、各方向検知部１０４ａ〜ｇからタッチ点方向を受け取り、タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標であるタッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はさらに、光学ユニット１０２ａ〜ｇのうちから所定の光学ユニット１０２を選択し、選択した光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて、タッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はまた、各光学ユニット１０２の駆動を制御する。ここで、メイン制御部１０５は、本発明の算出制御手段を構成する。
【００５４】
インターフェース部１０６は、メイン制御部１０５からタッチ点座標を受け取り外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０に送る。
【００５５】
なお、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細な構成および機能については後述する。
【００５６】
ここで、光学ユニット１０２ａ〜ｇと反射部１０３ａ〜ｄの位置関係を説明する。図２は、下辺１０１ｄ側に配置された光学ユニット１０２ａ〜ｄ、上辺１０１ｂ側に配置された光学ユニット１０２ｅ〜ｇ、下辺１０１ｄ側に配置された反射部１０３ｄ、および上辺１０１ｂ側に配置された反射部１０３ｂをＸ軸方向から見た図である。図２に示すように各光学ユニット１０２ａ〜ｇは、座標入力面１０１に接する位置に設けられている。そして、反射部１０３ｄおよび反射部１０３ｂは、それぞれ光学ユニット１０２ａ〜ｄおよび光学ユニット１０２ｅ〜ｇに接する位置に設けられている。反射部１０３ｄおよび反射部１０３ｂは、さらに座標入力面１０１と離れた位置に設けられている。すなわち、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄは、当該反射部と座標入力面１０１との間に隙間を設けて配置されている。
【００５７】
例えば、第１光学ユニット１０２ａの発光部から射出される光が通過する通過領域５１０と重なる位置に反射部１０３ｄが配置された場合、第１光学ユニット１０２ａの発光部から射出された光は、対向する辺に到達できなくなる。すなわち、上辺１０１ｂに配置された反射部１０３ｂに到達できなくなる。これに対し、本実施の形態における反射部１０３ｄは、通過領域５１０に近接し、かつ重ならない位置に配置されている。従って、本実施の形態のように、対向する辺のそれぞれに光学ユニットを配置した場合であっても、各辺の発光部から射出された光はそれぞれ対向する辺に配置された反射部に確実に到達することができる。
【００５８】
より具体的には、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄは、通過領域５１０の座標入力面１０１に対する垂直方向、すなわちＺ軸に沿った幅５１２に対応する間隔だけ、座標入力面１０１から隔たった位置に配置されている。
【００５９】
対向する辺に複数の光学ユニット１０２を配置した場合、一方の辺側に配置された光学ユニット１０２がタッチ点方向を検知する際に、他方の辺側に配置された光学ユニット１０２が邪魔になるという不都合があった。しかし、本実施の形態におけるタッチパネル付きディスプレイ装置１００のように、反射部１０３を座標入力面１０１から隔たった位置に設けることにより、いずれの光学ユニット１０２も、他方の光学ユニット１０２にタッチ点方向を検知するのを妨げられることなく確実にタッチ点方向を検知することができる。
【００６０】
また、反射部１０３ｄは、反射部１０３ｄの位置における垂直方向、すなわちＺ軸方向における、光学ユニット１０２ｅの発光部から射出された光の広がりの幅とほぼ等しい幅を有する。発光部から射出される光は、放射状に広がる。このため、第２光学ユニット１０２ｂの発光部から射出された光は、反射部１０３ｄの位置においては、幅５１８を有している。そこで、反射部１０３ｄは、光学ユニット１０２ｅの発光部から射出された光のＺ軸方向の広がりの幅とほぼ等しい幅を有するように形成することが好ましい。
【００６１】
図３は、第１光学ユニット１０２ａからの距離５１６が１８００ｍｍ程度の位置に反射部１０３ｂを配置する場合の、反射部１０３ｂの幅と、反射部１０３ｂと光学ユニット１０２ａとの距離との関係の一例を示している。光学ユニット１０２ａからの距離５１６が１８００ｍｍ程度の位置では、光学ユニット１０２ａから射出された光の幅５１８は５ｍｍ程度である。そこで、光学ユニット１０２ａから１８００ｍｍの位置に反射部１０３ｄを設ける場合には、反射部１０３ｄを１８００ｍｍ以上の幅に設けるのが好ましい。
【００６２】
なお、図２および図３を参照しつつ、下辺側に配置された光学ユニット１０２と、上辺側に配置された反射部１０３の構成について説明したが、上辺側に配置された光学ユニット１０３と下辺側に配置された反射部１０３の構成も同様である。
【００６３】
また、座標入力面１０１の左辺１０１ａおよび右辺１０１ｃには、光学ユニット１０２が設けられていないので、左辺１０１ａおよび右辺１０１ｃにそれぞれ設けられた反射部１０３ａおよび反射部１０３ｃは、図２および図３を参照しつつ説明したように、座標入力面１０１と隔たった位置にある必要はなく、反射部１０３ａおよび反射部１０３ｃの配置は、座標入力面１０１に接する位置に設けられてもよく、また隔たった位置に設けられていてもよい。
【００６４】
また、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄのうち光学ユニット１０２と重なる位置のみが、１０１ａと隔たった位置にあればよく、これ以外の位置における反射部１０３の設置位置は、限定されない。他の例としては、光学ユニットと重なる部分を切り欠いた反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄを、座標入力面に接する位置に配置してもよい。この場合も、近接する発光部１２１から射出された光は、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄの切り欠き部分を通過して対向する辺側に配置された反射部に到達することができる。
【００６５】
図４は、方向検知部１０４およびメイン制御部１０５がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。本図を用いて、第１光学ユニット１０２ａおよび第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点Ｔの座標を算出する場合について説明する。まず、座標入力面１０１の高さ、すなわち短辺の長さをＨ、座標入力面１０１の幅、すなわち長辺の長さをＷとすると、第１光学ユニット１０２ａとタッチ点Ｔとを通る直線５００と第１光学ユニット１０２ａと第６光学ユニット１０２ｆとを通る直線５０４とのなす角の角度θ１を算出する。すなわち、角度θ１は、第１光学ユニット１０２ａが検知したタッチ点方向を示す。また、第６光学ユニット１０２ｆとタッチ点Ｔとを通る直線５０２と直線５０４とのなす角の角度をθ２を算出する。すなわち、角度θ２は、第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向を示す。さらに、角度θ１，θ２を以下の式に代入することによってタッチ点Ｔの座標（ｘ，ｙ）を算出する。
ｘ＝Ｗ×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）    …（１）
ｙ＝Ｈ−Ｗ×ｔａｎθ１×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）…（２）
【００６６】
なお、本図においては、下辺側に配置された光学ユニット１０２ａ〜ｄがタッチ点座標を算出する原理について説明したが、上辺側に配置された光学ユニット１０２ｅ〜ｇがタッチ点座標を算出する方法は、下辺側に配置された光学ユニットａ〜ｄがタッチ点座標を算出する方法と同様である。
【００６７】
図５は、座標入力面１０１がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。ユーザがペンなどにより座標入力面１０１をタッチすると各光学ユニット１０２ａ〜ｇはタッチ点に対応して遮蔽された方向、すなわちタッチ点方向を検知する（ステップＳ１００）。そして、メイン制御部１０５は、入力されたタッチ点の数を判断する（ステップＳ１０２）。
【００６８】
ここで、メイン制御部１０５がタッチ点の数を判断する方法について説明する。メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇから受け取ったタッチ点方向を順次判断する。例えば、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇが、１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、タッチ点は、１点のみであると判断することができるので、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇが１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、１つのタッチ点が入力されたと判断する。
【００６９】
なお、他の例としては、メイン制御部１０５は、全て、すなわちｎ個の光学ユニットのうち、（ｎ−１）個の光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合に、１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。具体的には、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇ、すなわち６つの光学ユニット１０２ａ〜ｇのうち、５つの光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合である。
【００７０】
また、理論的には、少なくとも２つの光学ユニット１０２が１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、すべての光学ユニット１０２ａ〜ｇのタッチ点方向を考慮するまでもなく、入力されたタッチ点は１点のみであると判断することができる。そこで、さらに他の例としては、メイン制御部１０５は、少なくとも２つの光学ユニット１０２から１つのタッチ点方向を検知した場合に１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。
【００７１】
また、メイン制御部１０５は、少なくとも１つの光学ユニット１０２が、互いに隔たった２つのタッチ点座標をほぼ同時に検知した場合に、タッチ点は、２点であると判断する。
【００７２】
再び、図５を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理について説明する。１つのタッチ点のみが入力された場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇのうちから任意の２つの光学ユニット１０２を選択する（ステップＳ１０４）。そして、メイン制御部１０５は、選択した２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいて、前述の式（１）および式（２）によりタッチ点座標を算出する（ステップＳ１０６）。
【００７３】
タッチ点が１点のみの場合には、タッチ点の座標を正確に算出できないという問題が生じないので、いずれの２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合であっても誤差の少ない値を算出することができるので、いずれの２つの光学ユニット１０２を選択してもよい。
【００７４】
このように、タッチ点座標を算出するときに、２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出しか行わないので、演算処理が簡単になり、処理に対する装置の負担を軽減することができる。すなわち、他の光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出処理を省略することができる。
【００７５】
なお、このとき選択すべき２つの光学ユニット１０２は、予め設定しておいてもよい。
【００７６】
一方、下辺側の光学ユニット１０２のいずれかが、２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、下辺側に配置される他の光学ユニットが検知したタッチ点方向を判断する。メイン制御部１０５は、下辺側に配置された３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知したと判断した場合には（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、下辺側に配置されている光学ユニットのうち２つのタッチ点方向を検知した任意の２つの光学ユニットの組み合わせを２つ選択し（ステップＳ１１２）、各組み合わせから２つのタッチ点座標を算出する（ステップＳ１１４）。
【００７７】
図７を参照しつつ、下辺側に配置された光学ユニットの２つの組み合わせからタッチ点座標を算出する処理について説明する。図７に示すように、点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされた場合を示している。第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、および第３光学ユニット１０２ｃがこれら２点に対応するタッチ点方向を検知した場合、メイン制御部１０５は、例えば、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて、式（１）および式（２）からタッチ点座標を算出する。ただし、式（１）および式（２）を利用して座標を算出した場合、実際のタッチ点Ｐ，Ｑのほかに、仮想的な点Ｒ，Ｓの座標が算出されてしまう。従って、これら４つの座標から、実際のタッチ点Ｐ，Ｑを選択するのが困難である。
【００７８】
しかし、本実施の形態においては、さらに、第１光学ユニット１０２ａおよび第３光学ユニット１０２ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて、さらに仮想的な点を含む４つの座標を算出し、２つの組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することができる。このように、少なくとも３つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向を利用することによって、仮想的なタッチ点座標および真のタッチ点座標のうちから、容易に真のタッチ点座標を決定することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、３つの光学ユニットが検知したタッチ点方向の組み合わせに基づいて２つのタッチ点座標を算出したが、他の例としては、４つの方向検知部の２つの組み合わせから２つのタッチ点座標を算出してもよく、いずれの方向検知部を選択するか、およびいずれの方向検知部同士を組み合わせるかは特に実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
ここで、図８および図９を参照しつつ、同時に２つのタッチ点が入力された場合の、メイン制御部１０５の処理について詳述する。図８に示すように、点Ｂが、第１光学ユニット１０２ａと点Ａとを結ぶ直線上の点である場合、点Ｂは、点Ａにより形成される影の中に含まれてしまう。このため、光学ユニット１０２ａでは、この場合には、２点が入力されているにもかかわらず、１つのタッチ点方向のみしか検知することができない。従って、従来のように２つの光学ユニットしか備えていない場合には、正確に点Ａおよび点Ｂのタッチ点方向を検知することができなかった。
【００８１】
これに対して、本実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、下辺側に４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄを備えているので、例えば、第１光学ユニット１０２ａにおいて２つのタッチ点方向を分離して検知できない場合には、第２光学ユニット１０２ｂおよび第４光学ユニット１０２ｄが検知した２つのタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出することができる。
【００８２】
このように、複数の光学ユニット１０２が２つのタッチ点を検知するので、２つのタッチ点の位置に応じて、最も信頼性の高いタッチ点方向を検知する光学ユニットを選択するよう設定してもよい。具体的には、タッチ点の位置に応じて、選択すべき光学ユニットの優先順位を予め定めてもよい。
【００８３】
さらに、本実施の形態においては、上辺側にも３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇを備えているので、下辺側の４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄのうち１以下の光学ユニットのみしか２つのタッチ点方向を検知できない場合には、上辺側の２の光学ユニットが検知した２つのタッチ点方向に基づいて、２つのタッチ点座標を算出することができる。
【００８４】
図９は、手をついてタッチペンにより入力されたときのタッチ点の様子を示している。タッチペンに対応するタッチ領域Ｍと座標入力面１０１についた手に対応するタッチ領域Ｎの位置が近く、かつ互いの大きさが極端に異なっている。このため、図９に示すように、２つの光学ユニット４２０ａ，４２０ｂの間にミラー４００を設けた場合であっても、ペンに対応するタッチ領域Ｍは、手に対応するタッチ領域Ｎに隠れてしまうので、タッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎの座標を正確に算出できない。この場合には、ミラー４００の位置を変更することにより、２つの領域に対するタッチ領域方向を検知することも可能である。しかし、座標入力面１０１全面におけるすべての２点を検知することはできない。
【００８５】
これに対し、本実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、下辺側および上辺側にそれぞれ光学ユニット１０２が設けられているので、図９のように近接する位置の２つのタッチ点や、極端に大きさの異なる２つのタッチ点を精度よく分離して検知することができる。具体的には、図９に示すタッチ点Ｍおよびタッチ点Ｎが入力された場合には下辺側の光学ユニット１０２ａ〜ｄのうち１の光学ユニットしか２つのタッチ点方向を検知できない場合や、いずれの光学ユニットも２つのタッチ点方向を検知できない場合であっても、上辺の光学ユニットのうち２つの光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知することができる。
【００８６】
再び説明を図５に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ下辺１０１ｄ側の３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知しない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、すなわち、タッチ点が２つ存在すると判断した光学ユニットが２つ以下であった場合には、上辺１０１ａに対向する辺側に配置されている複数の光学ユニットが検知したタッチ点方向の個数を判断する。
【００８７】
他方の辺に配置されている光学ユニットのうち３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、２つのタッチ点方向を検知した光学ユニットの２組の組み合わせを選択する（ステップＳ１２２）。
【００８８】
そして、ステップＳ１１４に進み、各光学ユニットの組み合わせから算出されるタッチ点座標から真のタッチ点座標を算出する（ステップＳ１１４，１１６）。
【００８９】
図１０は、同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した上辺１０１ｂ側の３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇを示している。この場合、例えば、第５光学ユニット１０２ｅおよび第６光学ユニット１０２ｆがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つのタッチ点座標を算出する。さらに第５光学ユニット１０２ｅおよび第７光学ユニット１０２ｇがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つのタッチ点座標を算出する。そして、２つの組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定する。
【００９０】
再び、説明を図５に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ下辺１０１ｄ側および上辺１０１ｂ側でともに３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知せず（ステップＳ１１０，Ｎｏ、ステップＳ１２０，Ｎｏ）、上辺１０１ｂ側に配置された２つの光学ユニットおよび下辺１０１ｄ側に配置された２つの光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１３０，Ｙｅｓ）、下辺１０１ｄ側に配置された２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出し、かつ上辺１０１ｂ側の２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する（ステップＳ１３２）。そして、ステップＳ１１４に進み、各組み合わせから算出されたタッチ点座標のうち重複する２つのタッチ点座標を、真のタッチ点座標として決定する（ステップＳ１１４，ステップＳ１１６）。
【００９１】
図１１は、同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した上辺１０１ｂ側の２つの光学ユニット１０２ｆ，１０２ｇと、下辺１０１ｄ側の２つの光学ユニット１０２ｂ，１０２ｃを示している。この場合、第２光学ユニット１０２ｂと第３光学ユニット１０２ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つの仮想座標を含む４つのタッチ点座標を算出する。さらに、第６光学ユニット１０２ｆおよび第７光学ユニット１０２ｇがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて仮想座標を含む４つのタッチ点座標を算出する。そして、２つの組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定する。
【００９２】
このように、座標入力面１０１の上辺１０１ｂ側および下辺１０１ｄ側のいずれにも光学ユニットが配置されているので、両辺に配置されている光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて、タッチ点座標を算出することができる。
なお、ここで、座標入力面１０１の上辺および下辺は、本発明の第１の辺および第２の辺を構成する。
【００９３】
再び、説明を図５および図６に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ上辺側および下辺側の少なくとも１辺側で２つの光学ユニットのみが２つのタッチ点方向を検知し、かつ他方の辺で、１つの光学ユニットのみがタッチ点方向を検知した場合、および上辺側および下辺側の少なくとも１辺側で２つの光学ユニットのみが２つのタッチ点方向を検知し、かつ他方の辺で、いずれの光学ユニットも２つのタッチ点方向を検知しない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ、ステップＳ１２０，Ｎｏ、ステップＳ１３０，Ｎｏ）、２つの光学ユニットが検知した２つのタッチ点方向に基づいて、４つのタッチ点座標を算出する（ステップＳ１４０）。なお、タッチ点座標として、タッチ点の中心の座標を算出することとしている。
【００９４】
さらに２つのタッチ点の幅を算出し（ステップＳ１４２）、タッチ点の幅が近い値を示すタッチ点に対するタッチ点座標を、真のタッチ領域に対応する座標と決定する（ステップＳ１４４）。以上で、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理は終了する。
【００９５】
図１２は、タッチ点Ｐ、Ｑと、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂが検知するタッチ点方向との関係を示す模式図である。例えば、座標入力面１０１に手をついて、タッチペンなどにより入力した場合には、図１２に示すように、タッチペンが接触したタッチ点Ｐと、ついた手が接触したタッチ点Ｑとが入力される。この場合、２つの光学ユニット１０２ａ，１０２ｂがそれぞれ検知したタッチ点方向に基づいて、タッチ点Ｐ，Ｑに加えて、仮想的なタッチ点Ｋ，Ｌのタッチ点座標が算出される。
【００９６】
そこで、光学ユニット１０２ａは、さらにタッチ点Ｐに対応して角度θ３の幅の連続したタッチ点方向を検知する。光学ユニット１０２ａは、またタッチ点Ｑに対応して角度θ４の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。一方、光学ユニット１０２ｂは、タッチ点Ｐに対応して角度θ５の幅の連続したタッチ点方向を検知し、かつタッチ点Ｑに対応して角度θ６の幅の連続したタッチ点方向を検知する。
【００９７】
図１２に示されているように、真のタッチ点（Ｐ，Ｑ）は、仮想的なタッチ点（Ｋ，Ｌ）に比べて円形に近い領域であるのが一般的である。そこで、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２ａおよび光学ユニット１０２ｂが検知した連続したタッチ領域方向の角度が近いタッチ領域を真のタッチ領域として決定する。
【００９８】
なお、本実施の形態においては、メイン制御部１０５は、下辺１０１ｄ側に配置された第１光学ユニット１０２ａが検知したタッチ点方向から順に第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆ、および第７光学ユニット１０２ｇの順でタッチ点方向を判断するが、他の例としては、上辺１０１ｂ側に配置された光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向から順に判断してもよい。
【００９９】
このように、２つのタッチ点が入力され、２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向しか得られない場合には、タッチ点方向の角度範囲に基づいて２つのタッチ点座標を決定することができる。
【０１００】
図１３は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示している。図１３（Ａ）は、光学ユニット１０２を、座標入力面１０１に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向き、すなわちｘ軸方向から見た状態を示している。また、図１３（Ｂ）は、光学ユニット１０２を照射光の進行方向、すなわちｙ軸方向から見た状態を示している。
【０１０１】
光学ユニット１０２は、発光部１２１と、反射部１０３ａ〜ｄからの反射光を受光する受光部１２５と、光の方向を制御するハーフミラー１２４とを有している。さらに、発光部１２１は、光源１２２から射出された光を扇状に拡散するレンズ１２３ａ〜ｃとを含んでいる。また、受光部１２５は、ハーフミラー１２４を通過した光を集光する集光レンズ１２６と、フォトセンサなどの受光素子が複数個連なったラインセンサ１２７とを含んでいる。
【０１０２】
反射光は、ラインセンサ１２７の異なる位置に配置された受光素子に到達するので、反射光を検知した受光素子が配置された位置に基づいて、遮蔽方向を検出することができる。
【０１０３】
図１４は、受光部１２５がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。座標入力面１０１上のある位置Ｕに指が接触すると照射光が遮断され、その方向に対応するラインセンサ１２７上の対応する点に反射光が到達しなくなる。すなわち、図１４に示すように座標入力面１０１上の位置Ｕに光を遮る指が接触すると、ここを通過する光が遮られ、ラインセンサ１２７上では位置Ｄにおいて受光強度の小さい領域、すなわち暗点が生じる。この暗点の位置Ｄは、遮蔽方向（位置Ｕ）と一対一に対応する。したがって、ラインセンサ１２７が検知した暗点に基づいて遮蔽方向を検知することができる。
【０１０４】
なお、ラインセンサ１２７における受光強度が均一になるように、シリンドリカルレンズ１２３ｃの後段もしくはラインセンサ１２７の前段に濃淡のついたフィルタを設けてもよい。これにより、ラインセンサ１２７の各素子に対して方向に依存した閾値を設定する必要が無くなり、制御が容易となる。
【０１０５】
メイン制御部１０５は、暗点Ｄに基づいた遮蔽方向から座標Ａの位置を算出する。暗点Ｄは指示棒や指等を光軸から測定した検出角度と１対１に対応しており、ラインセンサ１２７上の暗点の位置Ｄから検出角度を算出することができる。受光レンズ１２６からラインセンサ１２７までの距離をｆすると、検出角度θｄは、暗点の位置Ｄの関数として式（３）で与えられる。
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）              ・・・（３）
【０１０６】
なお、厳密には、受光レンズ１２６による光の屈折により、式（３）の関係は成立しない。しかし、検出角度θｄとＤ／ｆとの関係は一意に決まるので、ここでは、簡単のため式（３）が成立するものとして取り扱う。なお、光軸とは受光レンズ１２６の光軸を示す。
【０１０７】
以上のようにして算出された角度、すなわちタッチ点方向θｄを、前述の式（１）および式（２）に代入することにより、タッチ点Ｕのタッチ点座標を算出することができる。
【０１０８】
次に、図１５を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細なハードウェア構成について説明する。なお、本図においては、便宜的に１つの光学ユニット１０２および１つの方向検知部１０４のみを示しているが、タッチパネル付きディスプレイ装置１００に含まれる全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇおよび全ての方向検知部１０４ａ〜ｇは、本図に示す光学ユニット１０２および方向検知部１０４と同一の構成および機能である。
【０１０９】
光学ユニット１０２は、ＬＤ１２２を含む発光ユニット２００と、ラインセンサ１２７を含む受光ユニット２１０とを有している。ラインセンサ１２７は、方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【０１１０】
方向検知部１０４は、方向検知部１０４全体を制御するＣＰＵ４０１と、タッチ点方向を検知するプログラムを格納するＲＯＭ４０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ４０３と、画像処理などを行う画像処理ＬＳＩ４０４と、光学ユニット１０２からのデータを格納するデータ格納メモリ４０５と、シェーディング補正を行う基準となるデータを格納するシェーディングメモリ４０６とを有している。
【０１１１】
メイン制御部１０５は、メイン制御部１０５全体を制御するＣＰＵ５０１と、システムを制御するプログラムを格納するＲＯＭ５０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ５０３と、インターフェース部１０６を制御するインターフェース制御部５０４とを有している。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ５０３、および光学ユニット１０２からのデータを格納するデータ格納メモリ４０５をそれぞれ別個に設けているが、これらは、１つのメモリ内に設けられてもよい。この場合、１つのメモリ内の分割された各領域が、ワークメモリおよび光学ユニット１０２からのデータを格納するためのメモリとして機能する。
【０１１３】
複数の光学ユニットが独立して駆動すると、座標入力面１０１にタッチ点が入力された場合に、一の光学ユニットにおいてはタッチ点方向が検知されるが、他の光学ユニットにおいてはタッチ点が検知されないといった不具合が生じてしまう。このため、メイン制御部１０５のＣＰＵ５０１は、トリガを生成し、生成したトリガに応じてＬＤ１２２を駆動させることにより、各ＬＤの発光のタイミングを同一にする。また、それぞれの方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ４０４にトリガ信号５２０を送る。そして、画像処理ＬＳＩ４０４は、トリガ信号５２０に応じてラインセンサ１２７を駆動させる。
【０１１４】
これにより、複数の光学ユニット１０２ａ〜ｇは、全て同期して駆動されるので、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇが、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知することができる。すなわち、メイン制御部１０５の制御により、発光部１２１は、同一のタイミングで光を照射し、受光部１２５は、同一のタイミングで反射光を受光する、すなわち、タッチ点方向を検知する。
【０１１５】
図１６は、各光学ユニット１０２ａ〜ｄの発光部１２１および受光部１２５の発光および受光のタイミングを示している。図１６（Ａ）は、上辺側の受光部１２５の受光タイミングを示している。図１６（Ｂ）は、上辺側の発光部１２１の発光タイミングを示している。図１６（Ｃ）は、下辺側の受光部１２５の受光タイミングを示している。図１６（Ｄ）は、下辺側の発光部１２１の発光タイミングを示している。
【０１１６】
上辺側の発光部１２１の発光タイミングと、上辺側の受光部１２５の受光タイミングとは一致する。また、下辺側の発光部１２１の発光タイミングと、下辺側の受光部１２５の受光タイミングとは一致する。
【０１１７】
さらに、上辺側の発光部１２１と、下辺側の発光部１２１とは、交互に発光する。すなわち、上辺側の発光部１２１が発光しているときは、下辺側の発光部１２１は消灯し、下辺側の発光部１２１が発光しているときは、上辺側の発光部１２１は消灯している。また、これに対応して、上辺側の受光部１２５および下辺側の受光部１２５も交互のタイミングで受光する。
【０１１８】
なお、上辺側の複数の光学ユニット１０２の発光部１２１および受光部１２５は、いずれも同一のタイミングで発光および受光する。また、下辺側の複数の光学ユニット１０２の発光部１２１および受光部１２５は、いずれも同一のタイミングで発光および受光する。
【０１１９】
光学ユニット１０２から射出される光は、座標入力面１０１に平行に拡散されている。光学ユニット１０２は、座標入力面１０１の対向する辺に配置されているので、一方の辺の光学ユニットの発光部から射出された光が、他方の辺に配置された光学ユニットの受光部に入光する。従って、例えば上辺の発光部の発光のタイミングと下辺の受光部の受光のタイミングとが一致した場合には、タッチ点を誤検出してしまう。従って、図１６を参照しつつ説明したように、上辺側の光学ユニットの発光部および受光部の発光および受光のタイミングと、下辺側の光学ユニットの発光部および受光部の発光および受光のタイミングとを逆にすることにより、誤検出を防止することができる。
【０１２０】
また、方向検知部１０４のＣＰＵ４０１とメイン制御部１０５のＣＰＵ５０１とはシリアル通信を行っており、検知を開始させる旨を示す検知開始指示や、検知したタッチ点方向（５１０）の送受信を行う。
【０１２１】
方向検知部１０４のＣＰＵ４０１とメイン制御部１０５のＣＰＵ５０１は、このシリアル通信により、検出開始指示、ディップ検出位置の送受信を行っている。
【０１２２】
なお、本実施の形態においては、シリアルインターフェースを用いているが、他の例としては、装置内部での通信なので、専用のインターフェースを用いてもよい。
【０１２３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。
【０１２４】
そうした第１の変更例としては、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｇは、座標入力面１０１の上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側にそれぞれ設けられていたが、これにかえて、光学ユニット１０２ａ〜ｇを座標入力面１０１の左辺１０１ａ側と下辺１０１ｃ側にそれぞれ設けられていてもよい。図１７は、第１の変更例に係る光学ユニット１０２ａ〜ｇを示している。
【０１２５】
このように、座標入力面１０１の左辺１０１ａ側と右辺１０１ｃ側に光学ユニット１０２ａ〜ｇを配置した場合であっても、実施の形態において説明した上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニットを配置した場合と同様に、２つのタッチ点が同時に入力された場合であっても、精度よく２つのタッチ点のタッチ点座標を算出することができる。
【０１２６】
第２の変更例としては、本実施の形態における光学ユニット１０２ａ〜ｇは、上辺１０１ｂおよび下辺１０１ｄすなわち対向する２辺にそれぞれ設けられていたが、これにかえて、光学ユニット１０２ａ〜ｇを隣接する２辺に配置してもよい。図１８は、第２の変更例にかかる光学ユニット１０２ａ〜ｇを示している。
【０１２７】
このように、座標入力面１０１の右辺１０１ｃ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニット１０２ａ〜ｇを配置した場合であっても、実施の形態において説明した上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニットを配置した場合と同様に、２つのタッチ点が同時に入力された場合であっても、精度よく２つのタッチ点のタッチ点座標を算出することができる。
【０１２８】
第３の変更例としては、本実施の形態におけるタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、第１〜第７光学ユニット１０２ａ〜ｇを備えていたが、光学ユニットの数はこれに限定されるものではない。上辺１０１ｂに３つの光学ユニットを配置したが、上辺１０１ｂに配置する光学ユニットの数はこれに限定されない。また、下辺１０１ｄに４つの光学ユニットを配置したが、下辺１０１ｄに配置する光学ユニットの数はこれに限定されない。このように、光学ユニットの数およひ各辺に配置する光学ユニットの個数比は、実施の形態に限定されない。
【０１２９】
第４の変更例としては、本実施の形態におけるタッチパネル付きディスプレイ装置１００の光学ユニット１０２ａ〜ｇは、各辺においてほぼ等間隔に配置されていたが、各光学ユニット１０２の位置は、これに限定されるものではない。例えば、タッチされる頻度が高いタッチ領域の位置などに基づいて、任意に変更してもよい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出することができる。従って、より正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１３１】
さらに、第１の辺と第２の辺の両方に方向検知手段を配置することができるので、各方向検知手段の配置位置の自由度が増加し、より適切な位置に各方向検知手段を配置することができるという効果を奏する。
【０１３２】
また、請求項２にかかる発明によれば、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１３３】
また、請求項３にかかる発明によれば、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出できない場合であっても、他方の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。または、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１３４】
また、請求項４にかかる発明によれば、他方の方向検知手段の方向検知に起因した誤検出を防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３５】
また、請求項５にかかる発明によれば、各受光手段が異なる辺に配置された発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３６】
また、請求項６にかかる発明によれば、異なる辺に配置される発光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に光を射出するので、このタイミングにあわせて、同一の辺に配置された受光手段が射出された光の反射光を受光することにより、当該発光手段と異なる辺に配置された受光手段が当該発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３７】
また、請求項７にかかる発明によれば、各方向検知手段がタッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検知するのを避けることができる。このように、複数の方向検知手段が同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、タッチ点方向に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１３８】
また、請求項８にかかる発明によれば、同一の辺に配置された受光手段は、いずれも同一のタイミングで反射光を受光するので、各受光手段が、タッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができるという効果を奏する。
【０１３９】
また、請求項９にかかる発明によれば、同一の辺に配置された発光手段は、いずれも同一のタイミングで光を射出するので、光を射出するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができるという効果を奏する。
【０１４０】
また、請求項１０にかかる発明によれば、座標入力面と反射手段との間の隙間に光学ユニットを配置することにより、座標入力装置全体を大型化することなく、２辺に光学ユニットを配置することができるという効果を奏する。
【０１４１】
また、請求項１１にかかる発明によれば、反射手段と座標入力面との間に、通過領域に相当する隙間が設けられているので、反射手段により光が遮られるのを避けることができるという効果を奏する。
【０１４２】
また、請求項１２にかかる発明によれば、反射手段は、光の広がりの幅とほぼ等しい幅に設けられているので、一方の辺の光学ユニットから射出された光を他方の辺の光学ユニットが受光することを避けることができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、請求項１３にかかる発明によれば、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、タッチ点座標を算出するので、真のタッチ点座標に加えて仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１４４】
また、請求項１４にかかる発明によれば、一方の辺側の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、同時に入力されたタッチ点のタッチ点座標を正確に算出できない場合には、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向をさらに利用して、タッチ点座標を算出することにより、正確なタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１４５】
また、請求項１５にかかる発明によれば、算出制御手段は、タッチ点方向に基づいて、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出することができるので、この幅の値に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。従って、正確なタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１４６】
また、請求項１６にかかる発明によれば、方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確なタッチ点座標を算出できない場合には、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の幅を算出することができるので、タッチ点の幅に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】タッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。
【図２】光学ユニットと反射部との位置関係を示す模式図である。
【図３】光学ユニットと反射部との距離の関係の一例を示す図である。
【図４】方向検知部１０４およびメイン制御部１０５がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。
【図５】座標入力面がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】座標入力面がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図７】下辺側に配置された光学ユニットの２つの組み合わせからタッチ点座標を算出する処理について説明するための図である。
【図８】２つのタッチ点ＡおよびＢの位置を示す図である。
【図９】利用者が手をついてタッチペンにより座標入力面をタッチした場合のタッチ点ＮおよびＭの位置を示す図である。
【図１０】同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した光学ユニットを示す図である。
【図１１】同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した光学ユニットを示す図である。
【図１２】タッチされた点Ｐおよび点Ｑと、第１光学ユニットと第２光学ユニットが検知するタッチ点方向との関係を示す模式図である。
【図１３】光学ユニットの詳細な構成を示す図である。
【図１４】受光部１２５がタッチ点方向を検出する原理を説明するための模式図である。
【図１５】タッチパネル付きディスプレイ装置の詳細なハードウェア構成を示す図である。
【図１６】各光学ユニットの発光部の発光のタイミング、および受光部の受光のタイミングを示す図である。
【図１７】第１の変更例に係る光学ユニットの配置を示す図である。
【図１８】第２の変更例に係る光学ユニットの配置を示す図である。
【図１９】従来技術にかかる座標検知装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００  タッチパネル付きディスプレイ装置
１０１  座標入力面
１０２ａ〜ｇ  光学ユニット
１０３ａ〜ｄ  反射部
１０４ａ〜ｇ  方向検知部
１０５  メイン制御部
１０６  インターフェース部
１２１  発光部
１２２  光源
１２３  レンズ
１２４  ハーフミラー
１２５  受光部
１２６  集光レンズ
１２７  ラインセンサ
２００  発光ユニット
２１０  受光ユニット
４００  ミラー
４０５  データ格納メモリ
４０６  シェーディングメモリ
５０４  インターフェース制御部
【図１】
2004192065.tif 000003
【図２】
2004192065.tif 000004
【図３】
2004192065.tif 000005
【図４】
2004192065.tif 000006
【図５】
2004192065.tif 000007
【図６】
2004192065.tif 000008
【図７】
2004192065.tif 000009
【図８】
2004192065.tif 000010
【図９】
2004192065.tif 000011
【図１０】
2004192065.tif 000012
【図１１】
2004192065.tif 000013
【図１２】
2004192065.tif 000014
【図１３】
2004192065.tif 000015
【図１４】
2004192065.tif 000016
【図１５】
2004192065.tif 000017
【図１６】
2004192065.tif 000018
【図１７】
2004192065.tif 000019
【図１８】
2004192065.tif 000020
【図１９】
2004192065.tif 000021