(57)【要約】【課題】低コストで、より小型化することができ、かつ利便性に優れた座標検知装置を提供する。【解決手段】座標入力面に入力されたタッチ点の座標を算出する座標検知装置であって、座標入力面に近接する位置に配置され、光を射出する発光手段１２２と、発光手段１２２と隔たった位置に配置され、発光手段１２２からの入射光を座標入力面の全面に広がる光に変換する光学素子１０７と、発光手段１２２から射出された光を反射する反射手段１０３と、反射手段１０３によって反射された第１の反射光、および反射手段１０３によって反射され、さらに光学素子１０７によって変換された第２の反射光を受光する受光手段１２６と、受光手段１２６が受光した第１の反射光および第２の反射光の反射光方向に基づいて、タッチ点の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
2004192066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力面に入力されたタッチ点の座標を算出する座標検知装置であって、
前記座標入力面に近接する位置に配置され、前記座標入力面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、
前記座標入力面に近接する位置であって、かつ前記発光手段と隔たった位置に配置され、前記発光手段からの入射光の光軸を、前記座標入力面の方向に変換する光学素子と、
前記発光手段から射出された光を反射する反射手段と、
前記反射手段によって反射された第１の反射光と、前記反射手段によって反射され、さらに前記光学素子によって変換された第２の反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した前記第１の反射光の反射光方向および前記第２の反射光の反射光方向に基づいて、前記タッチ点の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】
前記光学素子は、前記反射手段と隔たった位置に配置され、
前記受光手段は、受光した反射光の前記反射光方向に基づいて、前記第１の反射光と前記第２の反射光とを判別す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】
前記発光手段は、前記座標入力面の一辺の一端に配置され、
前記光学素子は、前記一辺の他端に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の座標検知装置。
【請求項４】
前記光学素子は、凸状の湾曲面を有するミラーであ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】
前記ミラーは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する曲率に設けられてい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】
前記光学素子は、
負の屈折力を有するレンズと、
前記レンズから射出される光を反射するミラーと
を有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７】
前記光学素子は、
正の屈折力を有するレンズと、
前記レンズから射出される光を反射するミラーと
を有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８】
前記レンズは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換可能な屈折力を有することを特徴とする請求項６または７に記載の座標検知装置。
【請求項９】
前記光学素子は、
前記入射光を、前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する回折素子と、
前記回折素子から射出される光を反射するミラーと
を有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１０】
前記光学素子は、前記発光手段から射出した光の一部を、前記座標入力面の全面に扇状に広がる光に偏向する位置に配置され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。
【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算出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１２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】
近年では、光学ユニットに加えて、さらにミラーを配置し、ミラーを回転させ、回転角度から２点を検知する技術も知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５５７７０号公報（第４−７頁，第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光学ユニットは、光源、受光手段、光を拡散させるためのレンズ、および反射光を受光手段に受光させるためのレンズなどを有する大きなユニットである。従って、これらの光学ユニットにより、装置全体の小型化が制限されている。
【０００８】
また、光学ユニットは、座標入力面の一辺の両端に配置されているため、座標を入力する際に利用者の邪魔となり、装置の利便性が悪い。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、低コストで、より小型化することができ、かつ利便性に優れた座標検知装置を得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、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を算出する座標検知装置であって、前記座標入力面に近接する位置に配置され、前記座標入力面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面に近接する位置であって、かつ前記発光手段と隔たった位置に配置され、前記発光手段からの入射光の光軸を、前記座標入力面の方向に変換する光学素子と、前記発光手段から射出された光を反射する反射手段と、前記反射手段によって反射された第１の反射光、および前記反射手段によって反射され、さらに前記光学素子によって変換された第２の反射光を受光する受光手段と、前記受光手段が受光した前記第１の反射光および前記第２の反射光の反射光方向に基づいて、前記タッチ点の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、光学ユニットを１つのみ設け、もうひとつの光学ユニットを設けるかわりに、光学素子を設けた。このように、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置を小型化することができる。また、このように小型化することにより、タッチ点座標算出の精度を低下させることなく、装置の利便性を向上させることができる。また、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置は、低コストで製造、提供することができる。
【００１２】
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、前記光学素子は、前記反射手段と隔たった位置に配置され、前記受光手段は、受光した反射光の前記反射光方向に基づいて、前記第１の反射光と前記第２の反射光とを判別することを特徴とする。
【００１３】
この請求項２の発明によれば、光学素子は、反射部と隔たった位置に設けられているので、反射手段と光学素子の間の隙間に対応する方向に向けて射出された光は、反射されることなく、この隙間を通過する。このため、受光手段は、反射部と光学素子の間の隙間に対応する方向から入射する光を受光することがない。従って、この方向を境界として、反射部からの反射光と光学素子からの反射光とを判別することができる。このように、隙間に対応する方向を境界として、反射手段からの反射光と光学素子からの反射光とを明確に判別することができるので、タッチ点の正確な座標を算出することができる。
【００１４】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の座標検知装置であって、前記発光手段は、前記座標入力面の一辺の一端に配置され、前記光学素子は、前記一辺の他端に配置されることを特徴とする。
【００１５】
この請求項３の発明によれば、座標入力面の一辺のうちの一端に発光手段が配置され、他端に光学素子が配置されているので、座標入力面の全面におけるタッチ点の方向を精度よく検知することができる。
【００１６】
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、前記光学素子は、凸状の湾曲面を有するミラーであることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４の発明によれば、光学素子は、凸面状のミラーであるので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００１８】
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、前記ミラーは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する曲率に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項５の発明によれば、光学素子は、発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる幅を有する発散光に変換できるような曲率の、凸状の湾曲面を有するミラーである。従って、光学素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる角度を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２０】
また、請求項６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、前記光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、前記レンズから射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２１】
この請求項６の発明によれば、光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００２２】
また、請求項７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、前記光学素子は、正の屈折力を有するレンズと、前記レンズから射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２３】
この請求項７の発明によれば、光学素子は、正の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、レンズにより一度集光させた後、より大きい角度で発散させることができる。この結果、発光手段からの入射光をより大きい角度を有する発散光に変換することができる。
【００２４】
なお、発光手段と正の屈折力を有するレンズとは、発光手段からの光線のうち、光軸と最も大きい角度（以下「入射角」と称す）をなす光線の光軸が、レンズにより、入射角よりも大きい角度（以下「射出角」と称す）で射出されるように配置されていることが望ましい。これにより、レンズを透過後、結像位置に集まった光線は、その後射出角で発散する発散光となる。この結果、正の屈折力を有するレンズを用いて、入射光を所望の角度を有する発散光へ変換することができる。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項６または７に記載の座標検知装置であって、前記レンズは、前記発光手段からの前記入射光を少なくとも前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換可能な屈折力を有することを特徴とする。
【００２６】
この請求項８の発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２７】
また、請求項９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、前記発光素子は、前記入射光を前記座標入力面の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する回折素子と、前記回折素子から射出される光を反射するミラーとを有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項９の発明によれば、入射光を座標入力面の全面に扇状に広がる発散光に変換する回折素子と、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【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、前記光学素子は、前記発光手段から射出した光の一部を、前記座標入力面の全面に扇状に広がる光に偏向する位置に配置されたことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１０の発明によれば、発光素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００３１】
【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。
【００３２】
図１は、この発明の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を示す図である。以下、図１を参照しつつ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。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の下辺の一端に近接して配置された光学ユニット１０２と、座標入力面１０１の下辺のうち光学ユニット１０２が配置された一端と他の一端に近接して配置されたミラー１０７と、座標入力面１０１の外縁に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ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。ここで、ミラー１０７は、本発明の光学素子を構成する。
【００３３】
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Ａを入力するときに利用される。
【００３４】
光学ユニット１０２は、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。ここで、タッチ点方向とは、本発明における反射光方向に相当する方向である。光学ユニット１０２は、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、扇形に広がる光を射出し、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。受光部は、例えばラインセンサを有しており、これにより指や指示棒などによって遮蔽された方向であるタッチ点方向を検知する。
【００３５】
ミラー１０７は、凸状に形成された、曲率ｒの湾曲面１０７ａを有している。ミラー１０７は、発光部から射出された光の一部を入射光として受光する。そして、入射光の光軸を、座標入力面１０１の方向に変換する。これにより、入射光を座標入力面１０１の全面に広がる光に変換する。ミラー１０７はまた、反射部１０３からの反射光を受光部に導く。
【００３６】
このように、発光部から射出された光のうち直接座標入力面１０１に到達しない光の一部は、ミラー１０７に入射する。そして、ミラー１０７によって座標入力面１０１の方向に偏向され、さらに反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃによって反射された後、再びミラー１０７によって偏向され、受光部に入射する。
【００３７】
メイン制御部１０５は、装置全体を制御する。メイン制御部１０５は、例えば、光学ユニット１０２が検知した光の情報、すなわちタッチ点方向を示す情報をアナログデータとして取得する。そして、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。ここで、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の方向を示す情報である。メイン制御部１０５はまた、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。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。インターフェース部１０６はまた、外部接続のパーソナルコンピュータ１１０のドライバから動作の指示を受けたりするコマンドのやり取りを行う。
【００３８】
図２（Ａ）は、ミラー１０７、ミラー１０７に入射する入射光、およびその反射光を示している。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のミラー１０７において光が偏向される様子を模式的に示している。図２（Ｂ）に示すように、例えば、入射光６００は、反射光６０２に偏向され、入射光６１０は、反射光６１２に偏向される。また、入射光６２０は、反射光６２２に偏向される。このように、ミラー１０７は、曲率ｒの湾曲面１０７ａを有している。従って、ミラー１０７は、入射される光の角度θ１に比べて、より大きい角度θ２の光を射出する。
【００３９】
このように、ミラー１０７は、発光部から射出された光の一部を、座標入力面１０１に扇状に広がる光に偏向することができる。また、逆に、ミラー１０７は、反射部１０３からの光を受光部に導くことができる。
【００４０】
なお、光の角度θ１とは、ミラー１０７の一端１０７ｂに入射する光の光軸と、ミラー１０７の他端１０７ｃに入射する光の光軸とがなす角度である。また、光の角度θ２とは、ミラー１０７の一端１０７ｂにより反射された反射光の光軸と、ミラー１０７の他端１０７ｃにより反射された反射光の光軸とがなす角度である。
【００４１】
次に、図３および図４を参照しつつ、光学ユニット１０２の詳細な構成および機能について説明する。図３は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。図３（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３（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。図４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。
【００４２】
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。
【００４３】
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４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、位置Ｕ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。
【００４４】
このように、反射部１０３およびミラー１０７から射出された反射光は、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。
【００４５】
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。
【００４６】
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）              ・・・（１）
【００４７】
なお、厳密には、受光レンズ１２６による光の屈折により、式（１）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（１）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。
【００４８】
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に基づいて、タッチ点Ｕのタッチ点座標を算出することができる。
【００４９】
図５は、タッチ点とタッチ点方向との関係を示す図である。本図を用いて、第１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Ｔの座標を算出する場合について説明する。まず、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいて、光学ユニット１０２とタッチ点Ｔとを通る直線５００と、座標入力面１０１の下辺とのなす角の角度をθＬ、ミラー１０７とタッチ点Ｔとを通る直線５１０と、座標入力面１０１の下辺とのなす角の角度をθＲを算出する。ここで、角度θＬ、θＲは、タッチ点Ｔのタッチ点方向を示している。なお、角度θＲは、図４を参照しつつ説明した、タッチ点方向θｄに基づいて算出する。具体的には、角度θＲとタッチ点方向θｄとは、１対１に対応するので、予め、対応テーブルを作成しておき、この対応テーブルを参照して、タッチ点方向θｄを角度θＲに変換してもよい。
そして、角度θＬ，θＲ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×ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）    …（２）
ｙ＝（Ｗ×ｔａｎθＲ×ｔａｎθＬ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）…（３）
なお、ここで、Ｗは、光学ユニット１０２の発光部の中心位置と、ミラー１０７の取り付け基準位置５０４との間の距離である。
【００５０】
次に、図６および図７を参照しつつ、反射部１０３により反射された後、直接受光レンズ１２６に入射する反射光、および反射部１０３により反射された後、ミラー１０７に入射し、ミラー１０７によって反射された後に、受光レンズ１２６に入射する反射光について説明する。ここで、反射部１０３により反射された後、直接受光レンズ１２６に入射する反射光は、本発明の第１の反射光に相当する。また、反射部１０３により反射された後、ミラー１０７に入射し、ミラー１０７によって反射された後に、受光レンズ１２６に入射する反射光は、本発明の第２の反射光に相当する。
【００５１】
図６は、ミラー１０７の位置を示す図である。図７は、反射部１０３から射出する光と、ミラー１０７から射出する光を模式的に示す図である。
【００５２】
図６に示すように、ミラー１０７は、反射部１０３ｃから隔たった位置に配置されている。従って、受光レンズ１２６は、ミラー１０７と反射部１０３との間の隙間に対応する角度θ４の範囲からは光を受光することはない。一方、受光レンズ１２６は、ミラー１０７に対応する角度θ３の範囲から、すなわちミラー１０７から反射光を受光し、また、反射部１０３に対応する角度θ５の範囲から、すなわち反射部１０３から反射光を受光する。
【００５３】
従って、図７に示すように、反射部１０３とミラー１０７の間に設けられた隙間１６０に対応する位置の素子１６２には、ミラー１０７および反射部１０３のいずれからも光が入射することはないため、素子１６２は、常に暗点となっている。そこで、この暗点を境界として、ミラー１０７からの反射光と反射部１０３からの反射光とを判別することができる。
【００５４】
このため、ミラー１０７からの反射光と、反射部１０３からの反射光とを正確に認識することができる。また、このように、ある程度の大きさの隙間１６０を有しているので、反射光がラインセンサ１２７に到達したときに放射状に広がり、反射光が幅を有している場合であっても、反射部１０３からの反射光をミラー１０７からの反射光と誤認するのを避けることができる。
【００５５】
本実施の形態においては、タッチ点方向と、タッチ点座標との対応を示す対応テーブルを予め保持している。従って、タッチ点方向を検知した場合には、対応テーブルにおける対応に基づいて、暗点Ｄの位置から座標（ｘ，ｙ）を決定する。
【００５６】
次に、図８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。
【００５７】
図８に示すＭＢＵ３００は、装置全体を制御するものであり、図１において示したメイン制御部１０５およびインターフェース部１０６を実現するハードウェアである。
【００５８】
光学ユニット１０２は、ＬＤＵ２００とＳＢＵ２１０とを有している。ＬＤＵ２００は、ＬＤ１２２を搭載する基板である。ＳＢＵ２１０は、ＣＣＤ２１２を搭載する基板である。ＣＣＤ２１２は、画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【００５９】
ＭＢＵ３００は、ＣＰＵ３０２と、装置全体を制御するプログラムを格納しているＲＯＭ３０４と、ワークエリアとして使用されるＲＡＭ３０６と、外部ＰＣ１１０とのインターフェースを制御するインターフェース制御部３０８と、ＳＢＵ２１０からアナログ信号を受け取り、デジタル信号に変換し、または画像処理を行う画像処理ＬＳＩ３１０と、ＳＢＵ２１０からのラインごとのデータを格納しておくデータ格納メモリ３１２と、シェーディング補正を行う基準となるデータを格納しているシェーディングメモリ３１４とを有している。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、ワークエリアとして使用しているＲＯＭ３０８と、データ格納メモリ３１２とをそれぞれ別個に設けたが、他の例としては、１つのメモリ内で、エリアを分割して使用してもよい。
【００６１】
ここで、タッチパネル付きディスプレイ装置１００における基本的なデータの流れを説明する。まず、ＲＯＭ３０４からの命令に従って、ＣＰＵ３０２は、ＬＤ点灯信号をＬＤＵ２００に送る。ＬＤＵ２００は、ＬＤＵ点灯信号を受け取ると、ＬＤ１２２を点灯する。これに対して、ＳＢＵ２１０のＣＣＤ２１２は、反射光を受光する。そして、ＳＢＵ２１０は、受光した光のデータをＭＢＵ３００の画像処理ＬＳＩ３１０に送出する。
【００６２】
画像処理ＬＳＩ３１０は、受け取った光のデータをデジタル変換し、シェーディングメモリ３１４に格納されている基準データに基づいて、シェーディング補正する。そして、補正後のデータをデータ格納メモリ３１２に格納する。データ格納メモリ３１２に格納されたデータは、ＣＰＵ３０２にて読み出され、タッチ点の位置の検出を行い、座標位置を算出し、算出した座標位置をインターフェース制御部３０８を通じて外部ＰＣ１１０に送出する。
【００６３】
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。
【００６４】
そうした第１の変更例を図９に示す。本実施の形態においては、座標入力面１０１の下辺の一端に光学ユニットを配置し、他方には、光学ユニットにかえて、湾曲型のミラー１０７を配置した。これに対し、第１変更例としては、ミラー１０７にかえて、凹レンズ６１０と平面状のミラー６１２を備えている。
【００６５】
この場合、光学ユニット１０２からの射出された、入射角の角度θ１の光は、凹レンズ６１０とミラー６１２を通過することにより角度θ１よりも大きい角度θ２の光に偏向される。すなわち、凹レンズ６１０と平面状のミラー６１２は、本実施の形態におけるミラー１０７と同様に、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に扇状に広がる角度を有する発散光に変換する。
【００６６】
またこの場合、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に広がる発散光に変換可能な負の屈折力を有するように、凹レンズ６１０の曲率および位置のうち少なくとも一方を制御する。
【００６７】
さらに他の例としては、凹レンズ６１０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また他の例としては、凹レンズ６１０は、ミラー６１２によって反射された光が通過する位置、すなわちミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００６８】
図１０は、第２の変更例を示す。第２の変更例においては、ミラー１０７にかえて、凸レンズ６２０と平面状のミラー６１２を備えている。この場合、光学ユニット１０２から射出された、入射角θ１の光は、凸レンズ６２０によって、一度集光され、さらに入射光をより大きい角度θ２を有する発散光に変換される。なお、光学ユニット１０２と、凸レンズ６２０とは、凸レンズ６２０から射出される光の角度θ２が凸レンズ６２０に入射する入射光の角度θ１よりも大きくなるように配置されていることが望ましい。これにより、凸レンズ６２０を透過後、結像位置に集まった光線は、その後、角度θ２よりも大きい角度で発散する発散光となる。
【００６９】
さらに他の例としては、凸レンズ６２０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また他の例としては、凸レンズ６２０は、ミラー６１２によって反射された光が通過する位置、すなわちミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００７０】
図１１は、第３の変更例を示す。第３の変更例においては、ミラー１０７にかえて、回折素子６３０および平面状のミラー６１２を備えている。本例においては、光学ユニット１０２から射出された幅θ１の光は、回折素子６３０とミラー６１２を通過することにより幅θ１よりも広い幅θ２の光に偏向される。すなわち、回折素子６３０と平面状のミラー６１２は、本実施の形態におけるミラー１０７と同様に、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。
【００７１】
さらに他の例としては、回折素子６３０と凸状に湾曲したミラー６１２とを備えてもよい。また、他の例としては、回折素子６３０は、ミラー６１２と座標入力面１０１との間に設けられてもよい。
【００７２】
またこの場合、光学ユニット１０２から射出された光を、座標入力面１０１の全面に広がる発散光に変換可能な負の屈折力を有するような回折素子６３０を配置する。
【００７３】
このように、光学ユニット１０２から射出された光を座標入力面１０１の全面を照射するような光に変換することができればよく、上記変更例の他、複数のレンズを組み合わせることにより光学素子を実現してもよく、その自由度は高い。
【００７４】
【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、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置を小型化することができる。また、このように小型化することにより、タッチ点座標算出の精度を低下させることなく、装置の利便性を向上させることができる。また、光学ユニットを１つしか設けないので、当該座標検知装置は、低コストで製造、提供することができるという効果を奏する。
【００７５】
また、請求項２にかかる発明によれば、受光手段は、反射部と光学素子の間の隙間に対応する方向から入射する光を受光することがない。従って、この方向を境界として、反射部からの反射光と光学素子からの反射光とを判別することができる。このように、隙間に対応する方向を境界として、反射手段からの反射光と光学素子からの反射光とを明確に判別することができるので、タッチ点の正確な座標を算出することができるという効果を奏する。
【００７６】
また、請求項３にかかる発明によれば、座標入力面の一辺のうちの一端に発光手段が配置され、他端に光学素子が配置されているので、座標入力面の全面におけるタッチ点の方向を精度よく検知することができるという効果を奏する。
【００７７】
また、請求項４にかかる発明によれば、光学素子は、凸面状のミラーであるので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００７８】
また、請求項５にかかる発明によれば、光学素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる角度を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、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。
【００７９】
また、請求項６にかかる発明によれば、光学素子は、負の屈折力を有するレンズと、光を反射するミラーとを有するので、発光手段から射出された光の一部を、より大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項７にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、レンズにより一度集光させた後、より大きい角度で発散させることができる。この結果、発光手段からの入射光をより大きい角度を有する発散光に変換することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、請求項８にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、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。
【００８２】
また、請求項９にかかる発明によれば、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができる。従って、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、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。
【００８３】
また、請求項１０にかかる発明によれば、発光素子は、発光手段から射出された光の一部を、座標入力面の全体に扇状に広がる幅を有する発散光に変換することができるので、座標入力面のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、ミラーから射出された光の反射光に基づいて、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。
【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を示す図である。
【図２】ミラー、ミラーに入射する入射光、およびミラーからの反射光を示す図である。
【図３】光学ユニットの構成を示す図である。
【図４】受光部がタッチ点方向を検知する原理を説明するための図である。
【図５】タッチ点とタッチ点座標との関係を示す図である。
【図６】タッチパネル付きディスプレイ装置におけるミラーの設置位置を示す図である。
【図７】反射部から射出する光と、ミラーから射出する光を模式的に示す図である。
【図８】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９】タッチパネル付きディスプレイ装置の第１の変更例を示す図である。
【図１０】タッチパネル付きディスプレイ装置の第２の変更例を示す図である。
【図１１】タッチパネル付きディスプレイ装置の第３の変更例を示す図である。
【図１２】従来の光学式の座標入力装置を示した図である。
【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
１０２  光学ユニット
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ  反射部
１０５  メイン制御部
１０６  インターフェース部
１０７  ミラー
１０７ａ  湾曲面
１１０  パーソナルコンピュータ
１２２  光源
１２３ａ  レンズ
１２３ｃ  シリンドリカルレンズ
１２４  ハーフミラー
１２５  受光部
１２６  受光レンズ
１２７  ラインセンサ
３０８  インターフェース制御部
３１０  画像処理ＬＳＩ
３１２  データ格納メモリ
３１４  シェーディングメモリ
６１２  ミラー
６１０，６２０  凸レンズ
６３０  回折素子
【図１】
2004192066.tif 000003
【図２】
2004192066.tif 000004
【図３】
2004192066.tif 000005
【図４】
2004192066.tif 000006
【図５】
2004192066.tif 000007
【図６】
2004192066.tif 000008
【図７】
2004192066.tif 000009
【図８】
2004192066.tif 000010
【図９】
2004192066.tif 000011
【図１０】
2004192066.tif 000012
【図１１】
2004192066.tif 000013
【図１２】
2004192066.tif 000014