(57)【要約】【課題】コストを抑えつつ、正確に座標を検出することのできる座標検知システムを提供する。【解決手段】座標入力面１０１をタッチするタッチペンと、タッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置１００とを備えた座標検知システムであって、タッチペンは、座標入力面１０１に接触する接触面の近傍に反射板を有し、座標検知装置１００は、座標入力面１０１に近接して配置された第１発光手段１０２Ａおよび第２発光手段１０２Ｂと、第１発光手段１０２Ａおよび第２発行手段１０２Ｂに近接して配置され、反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第１受光手段１０４Ａおよび第２受光手段１０４Ｂと、第１受光手段１０４Ａおよび第２受光手段１０４Ｂにより検知されたタッチ点方向に基づいて、タッチ点の座標を算出する算出制御手段１０５とを有する。【選択図】        図１
2007206935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力面をタッチするタッチペンと、タッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置とを備えた座標検知システムであって、
前記タッチペンは、前記座標入力面に接触する接触面の近傍に反射板を有し、
前記座標検知装置は、
前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段と、
前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段と、
前記第１発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第１受光手段と、
前記第２発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第２受光手段と、
前記第１受光手段により検知された前記タッチ点方向および前記第２受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の座標を算出する算出制御手段と
を有することを特徴とする座標検知システム。
【請求項２】
前記タッチペンは、前記接触面の近傍に前記反射板を有することを特徴とする請求項１に記載の座標検知システム。
【請求項３】
前記タッチペンは、前記接触面の近傍における当該タッチペンの周囲全体に前記反射板を有することを特徴とする請求項２に記載の座標検知システム。
【請求項４】
前記座標検知システムは、２つのタッチペンを備え、
各タッチペンは、前記反射板を有し、
前記座標検知装置は、
前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段および前記第２発光手段と異なる位置に配置された第３発光手段と、
前記第３発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第３受光手段と
をさらに備え、
前記算出制御手段は、さらに前記第３受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、２つのタッチペンそれぞれに対応する前記タッチ点の座標を算出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システム。
【請求項５】
前記座標検知システムは、３つのタッチペンを備え、
各タッチペンは、前記反射板を有し、
前記座標検知装置は、
前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段および前記第２発光手段と異なる位置に配置された第３発光手段と、
前記第３発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第３受光手段と
をさらに備え、
前記算出制御手段は、さらに前記第３受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、３つのタッチペンそれぞれに対応する前記タッチ点の座標を算出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システム。
【請求項６】
前記座標入力面は、矩形に形成されており、
前記第１受光手段は、前記座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、
前記第２受光手段は、前記座標入力面の前記所定の辺の他端の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載の座標検知システム。
【請求項７】
前記座標入力面は、矩形に形成されており、
前記第１受光手段は、前記座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、
前記第２受光手段は、前記座標入力面の前記所定の辺の他端の近傍に配置され、
前記第３受光手段は、前記座標入力面の近傍であって、前記第１受光手段および前記第２受光手段以外の位置に配置されることを特徴とする請求項４または５に記載の座標検知システム。
【請求項８】
反射板を有するペンであって、座標入力面をタッチするタッチペンによりタッチ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、
前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段と、
前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段と、
前記第１発光手段に近接して配置され、前記第１発光手段および前記第２発光手段により照射され前記反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知する第１受光手段と、
前記第２発光手段に近接して配置され、前記第１発光手段および前記第２発光手段により照射され前記反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知する第２受光手段と、
前記第１受光手段により検知された前記タッチ点方向および前記第２受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の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９】
座標入力面をタッチするタッチペンであって、
当該タッチペンによりタッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置における、前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段により照射された光と、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段により照射された光を反射する反射板を備えたことを特徴とするタッチペン。
【請求項１０】
前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段が光を照射する第１照射ステップと、
前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段が光を照射する第２照射ステップと、
前記第１発光手段に近接して配置された第１受光手段が、前記第１照射ステップおよび前記第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第１受光ステップと、
前記第２発光手段に近接して配置された第２受光手段が、前記第１照射ステップおよび前記第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第２受光ステップと、
前記第１受光ステップにおいて検知された前記タッチ点方向および前記第２受光ステップにおいて検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の座標を算出する算出制御ステップと
を有することを特徴とする座標検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標入力面上のタッチ点の座標を検知する座標検知システム、座標検知装置、座標検知方法およびタッチペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、タッチペンなどにより文字や図形を描画することのできるタッチパネルが知られている。これは、タッチペンの接触しているタッチ点の座標を検知することにより、タッチペンにより描画された文字等を表示したりするものである。
【０００３】
こうしたタッチパネルとしては、タッチパネルの周囲に配置された反射板による反射光がタッチペンにより遮蔽される位置をタッチ点として検出し、このタッチ点の座標を検出するものが知られている（例えば、「特許文献１」参照）。さらに、光学ユニットを３つ設けることにより２点以上の座標を検出可能なものも知られている（例えば、「特許文献２」参照）。また、タッチペンとしては、ペン先に発光部を設けたものが開示されている（例えば、「特許文献３」参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４０９１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３０４６号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のタッチパネルにおいては、筆記者の手や袖、さらには不用意なタッチパネルへの接触に対しても座標を検出してしまうという問題がある。また、この問題を解消するものとして、上述のように、発光部を備えたタッチペンが知られているが、よりコストの低いものが要求されている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストを抑えつつ、正確に座標を検出することのできる座標検知システム、座標検知装置、座標検知方法およびタッチペンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、座標入力面をタッチするタッチペンと、タッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置とを備えた座標検知システムであって、前記タッチペンは、前記座標入力面に接触する接触面の近傍に反射板を有し、前記座標検知装置は、前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段と、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段と、前記第１発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第１受光手段と、前記第２発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第２受光手段と、前記第１受光手段により検知された前記タッチ点方向および前記第２受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の座標を算出する算出制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知システムであって、前記タッチペンは、前記接触面の近傍に前記反射板を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の座標検知システムであって、前記タッチペンは、前記接触面の近傍における当該タッチペンの周囲全体に前記反射板を有することを特徴とする。
【００１０】
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システムであって、前記座標検知システムは、２つのタッチペンを備え、各タッチペンは、前記反射板を有し、前記座標検知装置は、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段および前記第２発光手段と異なる位置に配置された第３発光手段と、前記第３発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第３受光手段とをさらに備え、前記算出制御手段は、さらに前記第３受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、２つのタッチペンそれぞれに対応する前記タッチ点の座標を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５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システムであって、前記座標検知システムは、３つのタッチペンを備え、各タッチペンは、前記反射板を有し、前記座標検知装置は、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段および前記第２発光手段と異なる位置に配置された第３発光手段と、前記第３発光手段に近接して配置され、前記反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第３受光手段とをさらに備え、前記算出制御手段は、さらに前記第３受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、３つのタッチペンそれぞれに対応する前記タッチ点の座標を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知システムであって、前記座標入力面は、矩形に形成されており、前記第１受光手段は、前記座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、前記第２受光手段は、前記座標入力面の前記所定の辺の他端の近傍に配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項４または５に記載の座標検知システムであって、前記座標入力面は、矩形に形成されており、前記第１受光手段は、前記座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、前記第２受光手段は、前記座標入力面の前記所定の辺の他端の近傍に配置され、前記第３受光手段は、前記座標入力面の近傍であって、前記第１受光手段および前記第２受光手段以外の位置に配置されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８にかかる発明は、反射板を有するペンであって、座標入力面をタッチするタッチペンによりタッチ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、前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段と、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段と、前記第１発光手段に近接して配置され、前記第１発光手段および前記第２発光手段により照射され前記反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知する第１受光手段と、前記第２発光手段に近接して配置され、前記第１発光手段および前記第２発光手段により照射され前記反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知する第２受光手段と、前記第１受光手段により検知された前記タッチ点方向および前記第２受光手段により検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の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。
【００１５】
また、請求項９にかかる発明は、座標入力面をタッチするタッチペンであって、当該タッチペンによりタッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置における、前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段により照射された光と、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段により照射された光を反射する反射板を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０にかかる発明は、座標入力面をタッチするタッチペンと、タッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置とを備えた座標検知システムにおける座標検知方法であって、前記タッチペンは、前記座標入力面に接触する部分の近傍に反射板を有し、前記座標検知装置は、前記座標入力面に近接して配置された第１発光手段が光を照射する第１照射ステップと、前記座標入力面に近接し、かつ前記第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段が光を照射する第２照射ステップと、前記第１発光手段に近接して配置された第１受光手段が、前記第１照射ステップおよび前記第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第１受光ステップと、前記第２発光手段に近接して配置された第２受光手段が、前記第１照射ステップおよび前記第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知する第２受光ステップと、前記第１受光ステップにおいて検知された前記タッチ点方向および前記第２受光ステップにおいて検知された前記タッチ点方向に基づいて、前記タッチ点の座標を算出する算出制御ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる発明によれば、タッチペンは、座標入力面に接触する接触面の近傍に反射板を有し、座標検知装置の第１発光手段が、座標入力面に近接して配置され、第２発光手段が、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段と異なる位置に配置され、第１受光手段が、第１発光手段に近接して配置され、反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、第２受光手段が、第２発光手段に近接して配置され、反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、算出制御手段が、第１受光手段により検知されたタッチ点方向および第２受光手段により検知されたタッチ点方向に基づいて、タッチ点の座標を算出するので、コストを抑えつつ、正確に座標を検出することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、請求項２にかかる発明によれば、タッチペンが、接触面の近傍に反射板を有するので、発光手段により照射された光は確実に反射板により反射されるので、より正確に座標を検知することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、請求項３にかかる発明によれば、タッチペンが、接触面の近傍における当該タッチペンの周囲全体に反射板を有するので、発光手段により照射された光は確実に反射板により反射されるので、より正確に座標を検知することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、請求項４にかかる発明によれば、座標検知システムが、２つのタッチペンを備え、各タッチペンが、反射板を有し、座標検知装置の第３発光手段が、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段および第２発光手段と異なる位置に配置され、第３受光手段が、第３発光手段に近接して配置され、反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、算出制御手段は、さらに第３受光手段により検知されたタッチ点方向に基づいて、２つのタッチペンそれぞれに対応するタッチ点の座標を算出するので、複数点が同時にタッチされた場合であっても、それぞれの座標を正確に算出することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、請求項５にかかる発明によれば、座標検知システムが、３つのタッチペンを備え、各タッチペンが、反射板を有し、座標検知装置の第３発光手段が、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段および第２発光手段と異なる位置に配置され、第３受光手段が、第３発光手段に近接して配置され、反射板に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、算出制御手段は、さらに第３受光手段により検知されたタッチ点方向に基づいて、３つのタッチペンそれぞれに対応するタッチ点の座標を算出するので、複数点が同時にタッチされた場合であっても、それぞれの座標を正確に算出することができるという効果を奏する。
【００２２】
また、請求項６にかかる発明によれば、座標入力面が、矩形に形成されており、第１受光手段が、座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、第２受光手段が、座標入力面の所定の辺の他端の近傍に配置されているので、より正確に座標を算出することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明によれば、座標入力面が、矩形に形成されており、第１受光手段が、座標入力面の所定の辺の一端の近傍に配置され、第２受光手段が、座標入力面の所定の辺の他端の近傍に配置され、第３受光手段が、座標入力面の近傍であって、第１受光手段および第２受光手段以外の位置に配置されているので、より正確に座標を算出することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、請求項８にかかる発明によれば、第１発光手段が、座標入力面に近接して配置され、第２発光手段が、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段と異なる位置に配置され、第１受光手段が、第１発光手段に近接して配置され、第１発光手段および第２発光手段により照射され反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知し、第２受光手段が、第２発光手段に近接して配置され、第１発光手段および第２発光手段により照射され反射板に反射した光であって、他の領域に比べて受光強度の強い光の方向であるタッチ点方向を検知し、算出制御手段が、第１受光手段により検知されたタッチ点方向および第２受光手段により検知されたタッチ点方向に基づいて、タッチ点の座標を算出するので、コストを抑えつつ、正確に座標を検出することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、請求項９にかかる発明によれば、タッチペンは、タッチペンによりタッチされたタッチ点の座標を検知する座標検知装置における、座標入力面に近接して配置された第１発光手段により照射された光と、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段により照射された光を反射する反射板を備えるので、このタッチペンを使用することにより、コストを抑えつつ、正確に座標を検出することができるという効果を奏する。
【００２６】
また、請求項１０にかかる発明によれば、第１照射ステップにおいて、座標入力面に近接して配置された第１発光手段が光を照射し、第２照射ステップにおいて、座標入力面に近接し、かつ第１発光手段と異なる位置に配置された第２発光手段が光を照射し、第１受光ステップにおいて、第１発光手段に近接して配置された第１受光手段が、第１照射ステップおよび第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、第２受光ステップにおいて、第２発光手段に近接して配置された第２受光手段が、第１照射ステップおよび第２照射ステップにより照射された光の、タッチペンが有する反射板による反射光に対応し、他の領域に比べて受光強度の強いタッチ点方向を検知し、算出制御ステップにおいて、第１受光ステップにおいて検知されたタッチ点方向および第２受光ステップにおいて検知されたタッチ点方向に基づいて、タッチ点の座標を算出するので、コストを抑えつつ、正確に座標を検出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる座標入力システム、座標入力装置、座標入力方法およびタッチペンの最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、第１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、第１光学ユニット１０２Ａ、第２光学ユニット１０２Ｂと、第１方向検知部１０４Ａ、第２方向検知部１０４Ｂと、演算部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。座標入力面１０１は、矩形の面であって、ユーザがタッチ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（図では位置Ａ）を入力するときに利用される。
【００２９】
第１光学ユニット１０２Ａ、第２光学ユニット１０２Ｂは、いずれも座標入力面１０１に近接して配置され、配置された位置を基準として、この位置におけるタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する。
【００３０】
なお、第１光学ユニット１０２Ａ、第２光学ユニット１０２Ｂは、本実施の形態においては、いずれも図１に示すように座標入力面１０１の一辺の両端に配置されているが、座標入力面１０１の全域に光を照射できればよく、第１光学ユニット１０２Ａ、第２光学ユニット１０２Ｂの配置位置は、これに限定されるものではない。
【００３１】
各光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂは、いずれも発光部および受光部を有している。発光部および受光部については、後に図４−１、図４−２および図５を参照しつつ詳述する。発光部は、扇形に広がる光を照射する。受光部は、タッチペンに設けられた反射板で反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。なお、タッチペンについては後述する。
【００３２】
各光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂの発光部は、同一のタイミングで光を照射し、かつ受光部は、同一のタイミングで光を受光する。なお、受光部は、例えばラインセンサを有しており、反射され受光強度が強い方向であるタッチ方向を検知する。すなわち、同一のタイミングでタッチ点方向を検知する。
【００３３】
第１方向検知部１０４Ａ、第２方向検知部１０４Ｂは、それぞれ対応する第１光学ユニット１０２Ａ、第２光学ユニット１０２Ｂ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１０４は、光学ユニット１０２が検知した光の情報をアナログデータとして入力する。
【００３４】
演算部１０５は、各方向検知部１０４Ａ，１０４Ｂ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。演算部１０５はさらに、光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂ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。演算部１０５はまた、各光学ユニット１０２の駆動を制御する。インターフェース部１０６は、演算部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。
【００３５】
図２は、タッチペンの外観構成を示す図である。タッチペン６００の先端には、座標入力面１０１に接触すべき接触面６０２が設けられている。また、接触面６０２の近傍には、反射板６０４が設けられている。反射板６０４は、６００の周囲全面に配置されている。反射板６０４は、各光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂにより照射された光を再帰的に反射する再帰反射特性を有している。
【００３６】
図３は、方向検知部１０４および演算部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２光学ユニット１０２Ｂ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。
【００３７】
ここで、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Ｌとする。また、第１光学ユニット１０２Ａと第２光学ユニット１０２Ｂの間の距離をＷとする。まず、第１光学ユニット１０２Ａとタッチ点Ｔとを通る直線５１０と第１光学ユニット１０２Ａと第２光学ユニット１０２Ｂとを通る直線５１４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２光学ユニット１０２Ｂとタッチ点Ｔとを通る直線５１２と直線５１４とのなす角の角度をθ２を算出する。すなわち、角度θ２は、第２光学ユニット１０２Ｂ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＝（Ｗ×ｔａｎθ１×ｔａｎθ２）／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）…（２）
【００３８】
図４−１および図４−２は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。図４−１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４−２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。
【００３９】
光学ユニット１０２は、光源１２２と、光源１２２から射出された光を扇状に拡散するレンズ１２３ｂ，１２３ｃと、反射光を受光するレンズ１２６と、受光部としてのＣＣＤ１２７と光学軸上に配置されているハーフミラー１２４とを有している。ＣＣＤ１２７は、複数の素子が配列されラインセンサとして機能する。
【００４０】
これらはユニット化されている。これにより、光源１２２とＣＣＤ１２７との位置合わせ（距離および中心位置合わせ）の調整をユニット単位で行うことができ、容易に調整することができる。
【００４１】
図５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Ｔにタッチペン６００が接触すると、その反射板６０４により照射光の反射光がＣＣＤ１２７上の対応する点に到達する。したがって、ＣＣＤ１２７上では、位置Ｔに対応する位置Ｄにおいて、受光強度が他の領域に比べて高い領域（明点）が生じる。この位置Ｄは、位置Ｔと一対一に対応する。したがって、ＣＣＤ１２７が検知した位置Ｄに基づいてタッチペンのタッチ点方向を検知することができる。
【００４２】
なお、ＣＣＤ１２７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ＣＣＤ１２７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、ＣＣＤ１２７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。
【００４３】
以上のように、第１の実施の形態にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００においては、座標入力面１０１の周囲に反射部材を配置するのにかえて、タッチペンに反射部材を設けている。そして、受光部１２５においては、座標入力面１０１の周囲に配置された反射板からの反射光がタッチペンにより遮蔽された部分、すなわち暗点を検出するのにかえて、タッチペンの反射板により反射された反射光、すなわち明点を検出することにより、タッチペンに対応するタッチ点領域を検出することができる。
【００４４】
このように、反射板をタッチペンに配置することとしたので、再帰反射特性を有する反射部材の使用量を極めて少量にすることができる。反射部材によっては、非常に高価なものもあるので、コストを大幅に削減することができる。
【００４５】
また、反射部材によっては、非常に柔らかい材質の物もある。反射部材を座標入力面周囲に配置する場合には、実機組立工程において、柔らかい部材を板金など強固な部材に貼り付ける作業がある。反射部材が非常に柔らかい場合には、破れ易く、また伸びてしまうこともあり、このような状態の部材は再帰反射特性が著しく低下し、廃棄処分とならざるを得ない。大型サイズのタッチパネルにおいては、反射部材の長さが１メートル以上となるため、特に問題となっていた。これに対し、本実施の形態によれば、タッチペンの周囲に反射部材を設けるだけなので、上記作業を行う必要がなく作業コストを大幅に削減することができる。
【００４６】
また、検出対象となるタッチペン以外にも、例えば、筆記者の手や、袖などが意図せず座標入力面１０１に接触する場合がある。座標入力面１０１の周囲に反射板を配置した場合には、これらの接触に対応するタッチ点がさらに検出されてしまい、誤検出の原因となる。これに対し、本実施の形態によれば、タッチペンの反射板からの反射光を検出するので、手や袖に起因した誤検出がなくなるので、より正確に座標を算出することができる。
【００４７】
次に、図６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、タッチパネルディスプレイ装置１００に含まれる２つの光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂおよび２つの方向検知部１０４Ａ，１０４Ｂ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。
【００４８】
光学ユニット１０２は、ＬＤ１２２を含む発光ユニット２００と、ＣＣＤ１２７を含む受光ユニット２１０とを有している。ＣＣＤ１２７は、方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【００４９】
方向検知部１０４は、方向検知部１０４全体を制御するＣＰＵ４０１と、座標検知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。
【００５０】
演算部１０５は、演算部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。
【００５１】
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、演算部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、トリガ信号に応じてＣＣＤ１２７を駆動させる。これにより、ＣＣＤ１２７は、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。
【００５２】
これにより、２つ光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂは、同期して駆動されるので、２つ光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ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、演算部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。
【００５３】
また、方向検知部１０４のＣＰＵ４０１と演算部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。
【００５４】
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。
【００５５】
先に述べた座標検知プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（Ｒ）ディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【００５６】
この場合には、座標検知プログラムは、タッチパネル付きディスプレイ装置１００において上記記録媒体から読み出して実行することにより主記憶装置上にロードされ、上記ソフトウェア構成で説明した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００５７】
また、本実施の形態の座標検知プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。第２の実施の形態にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、第１光学ユニット１０２Ａおよび第２光学ユニット１０２Ｂに加えて、第３光学ユニット１０２Ｃを備えている。また、第１方向検知部１０４Ａおよび第２方向検知部１０４Ｂに加えて、第３方向検知部１０４Ｃを備えている。
【００６０】
第３光学ユニット１０２Ｃの機能等は、他の光学ユニットの機能等と同様である。また、第３方向検知部１０４Ｃの機能等は、他の方向検知部の機能等と同様である。第３光学ユニット１０２Ｃは、左上の角近傍に配置されている。なお、第３光学ユニットＣの配置位置は、実施の形態に限定されるものではない。
【００６１】
このように、３つの光学ユニット１０２Ａ〜１０２Ｃを設けることにより、２本のタッチペンで同時に描画された場合にも、各タッチペンに対応するタッチ点を検出することができる。
【００６２】
図８は、２つのタッチ点を検出する処理を説明するための図である。図８に示すように、２つの光学ユニット１０２Ａ，１０２Ｂのみでは、２本のタッチペンで同時に描画された場合には、実在のタッチ点Ａ，Ｂの他にダミー点Ｃ，Ｄの座標が算出されてしまう。これに対し、第２の実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００によれば、さらに第３光学ユニット１０２Ｃおよび第３方向検知部１０４Ｃを備えているので、これらの検知結果に基づいて、実在のタッチ点と、ダミー点とを判別することができる。
【００６３】
さらに、３本のタッチペンで同時に描画された場合にも、各タッチペンに対応するタッチ点を検出することができる。図９は、３つのタッチ点を検出する処理を説明するための図である。２つのタッチ点の場合と同様に、２つの光学ユニット１０２Ａおよび１０２Ｂのみでは、実在のタッチ点Ｅ，Ｆ，Ｇの他にダミー点Ｈ,Ｉ,Ｊ,Ｋ,Ｌ,Ｍの座標が算出されてしまう。これに対し、第２の実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００によれば、さらに第３光学ユニット１０２Ｃおよび第３方向検知部１０４Ｃを備えているので、これらの検知結果に基づいて、実在のタッチ点と、ダミー点とを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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を示す図である。
【図２】タッチペンの外観構成を示す図である。
【図３】方向検知部１０４および演算部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４−１】光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。
【図４−２】光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。
【図５】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。
【図６】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図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる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８】２つのタッチ点を検出する処理を説明するための図である。
【図９】３つのタッチ点を検出する処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  タッチパネルディスプレイ装置
１０１  座標入力面
１０２Ａ〜１０２Ｃ  第１〜第３光学ユニット
１０４Ａ〜１０４Ｃ  第１〜第３方向検知部
１０５  演算部
１０６  インターフェース部
１２１  発光部
１２３ｃ  シリンドリカルレンズ
１２５  受光部
１２７  ＣＣＤ
２００  発光ユニット
２１０  受光ユニット
４０１  ＣＰＵ
４０２  ＲＯＭ
４０３  ＲＡＭ
４０４  画像ＬＳＩ
４０５  データ格納メモリ
４０６  シェーディングメモリ
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＲＯＭ
５０３  ＲＡＭ
５０４  インターフェース制御部
６００  タッチペン
６０２  接触面
６０４  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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