(57)【要約】【課題】複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御し得る座標入力装置、座標入力システム及び座標入力方法を提供する。【解決手段】座標入力装置３Ａは、第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各入力信号に基づく座標平面上の各線Ｌ１・Ｌ２を区別して検出する検出部４を備えている。検出部４は、第１ペン４０Ａによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ１が、第２ペン４０Ｂによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ２の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断部５と、重なり判断部５により各線Ｌ１・Ｌ２の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御する入力制御部６とを備えている。【選択図】図１
2013196486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する検出手段を備えた座標入力装置であって、
上記検出手段は、
一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断手段と、
上記重なり判断手段により上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御手段とを備えていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記入力制御手段は、前記各軌跡の入力における確定を制御するための複数の制御方法を記憶した記憶手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記検出手段は、各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の座標位置が、該座標平面上のどの領域に存在するかを判断する領域判断手段を備えていると共に、
前記入力制御手段は、領域判断手段による各被検出体による入力信号に基づく座標位置における座標平面上の領域に基づいて上記各被検出体の入力における確定を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の座標入力装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、
画像表示パネルを備えていることを特徴とする座標入力システム。
【請求項５】
少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する座標入力方法であって、
一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断工程と、
上記重なり判断工程において上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御工程とを含むことを特徴とする座標入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指、又はタッチペン、スタイラスペン等の棒状のペン等の被検出体を使用する光学式の座標入力装置、座標入力システム及び座標入力方法に関するものであり、詳細には、複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチペン、スタイラスペン等の棒状の操作部材（以下、「ペン」と記載する）又は指等による座標入力を受け付ける導光部材とからなる光学式の座標入力装置又は位置検出装置、並びに座標入力装置又は位置検出装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の座標入力システムが知られている。
【０００３】
上記座標入力システムでは、上記ペン又は指を座標入力装置の座標入力領域に接近又は接触させることにより、座標入力装置又は位置検出装置が該ペン又は指における接近又は接触した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、又は該座標入力装置に一体的に積層されている液晶パネル等の表示画面に点画像又は直線画像等のオブジェクトを表示するため等に用いられる。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された座標検出装置１００は、図１０（ａ）に示すように、タッチパネル１０１上の位置をタッチすべく発光部１１１を有する２種類のスタイラスペン１１０ａ・１１０ｂと、このスタイラスペン１１０ａ・１１０ｂの発光部から出射される光を受光して三角測量法に基づいてそれぞれの位置を検出するスタイラスペン１１０ａのための検出部１３１ａ・１３２ａ、及びスタイラスペン１１０ｂのための検出部１３１ｂ・１３２ｂとを備えている。
【０００５】
上記座標検出装置１００では、２種類のスタイラスペン１１０ａ・１１０ｂを識別するために、図１０（ｂ）に示すように、スタイラスペン１１０ａでは、発光部１１１は赤色光を出射すると共に、検出部１３１ａ・１３２ａには、赤色光を透過し、かつ青色光をカットする赤色光透過フィルタ１２１ａが設けられている。
【０００６】
一方、スタイラスペン１１０ｂでは、図示しないが、発光部１１１は青色光を出射するようになっていると共に、検出部１３１ｂ・１３２ｂには、青色光を透過し、赤色光をカットする青色光透過フィルタが設けられている。
【０００７】
このように、座標検出装置１００では、２種類のスタイラスペン１１０ａ・１１０ｂを用いることができると共に、２種類のスタイラスペン１１０ａ・１１０ｂを同時に使用した場合においても、該２箇所の座標を同時に識別して検出できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５６１２３号公報（２００３年９月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の座標入力装置において、複数のペンを使用する場合に、座標平面において各ペンの軌跡が重なった場合の処理については、開示されていない。
【００１０】
したがって、例えば、一方のスタイラスペン１１０ａで文字を描いた場合に、他方のスタイラスペン１１０ｂでの入力処理が文字の削除等を行う場合に、スタイラスペン１１０ａで文字を描いた入力領域を削除してしまうことになるという問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御し得る座標入力装置、座標入力システム及び座標入力方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の座標入力装置は、上記課題を解決するために、少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する検出手段を備えた座標入力装置であって、上記検出手段は、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断手段と、上記重なり判断手段により上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の座標入力方法は、上記課題を解決するために、少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する座標入力方法であって、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断工程と、上記重なり判断工程において上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御工程とを含むことを特徴としている。
【００１４】
尚、軌跡とは、点、線又は面のいずれでもよく、また、書き込だけでなく、点、線又は面を削除する軌跡も含む。
【００１５】
上記の発明によれば、座標入力装置は、少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する検出手段を備えている。
【００１６】
このように、少なくとも２つの被検出体による各入力信号に基づいて座標平面上に各軌跡を入力する場合、軌跡の一部が互いに重なる場合がある。この場合に、例えば、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、削除を示すものであった場合には、互いに重なる他の軌跡を削除してしまうことになり、問題となる。
【００１７】
そこで、本発明では、検出手段の重なり判断手段は、重なり判断工程において、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する。そして、入力制御手段は、入力制御工程において、各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、各軌跡の入力における確定を制御する。
【００１８】
この結果、少なくとも２つの被検出体による各軌跡に対していずれを優先するかが明確となる。すなわち、いずれか一方又は両方の軌跡の入力を有効として確定したり、いずれか一方又は両方の軌跡の入力を無効として他方の軌跡に影響しないように確定したりすることができる。
【００１９】
したがって、複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御し得る座標入力装置及び座標入力方法を提供することができる。
【００２０】
本発明の座標入力装置では、前記入力制御手段は、前記各軌跡の入力における確定を制御するための複数の制御方法を記憶した記憶手段を備えているが好ましい。
【００２１】
これにより、記憶手段に複数の制御方法を予め記憶しておくことにより、少なくとも２つの被検出体による各軌跡の入力における確定を自在に制御することができる。
【００２２】
本発明の座標入力装置では、前記検出手段は、各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の座標位置が、該座標平面上のどの領域に存在するかを判断する領域判断手段を備えていると共に、前記入力制御手段は、領域判断手段による各被検出体による入力信号に基づく座標位置における座標平面上の領域に基づいて上記各被検出体の入力における確定を制御することが可能である。
【００２３】
これにより、検出手段の領域判断手段は、各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の座標位置が、該座標平面上のどの領域に存在するかを判断する。このとき、領域判断手段による各被検出体による入力信号に基づく座標位置における座標平面上の領域に基づいて上記各被検出体の入力における確定を制御する。これにより、座標平面を予め例えば分割しておき、各被検出体における各分割された領域への書き込み権限を決めておくことができる。
【００２４】
したがって、各被検出体における書き込み領域に伴う入力の制限を設けることができる。
【００２５】
本発明の座標入力システムは、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示パネルを備えていることを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、座標入力装置を、画像表示パネルの画像を見ながら被検出体にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御し得る座標入力装置を備えた座標入力システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の座標入力装置は、以上のように、検出手段は、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断手段と、上記重なり判断手段により上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御手段とを備えているものである。
【００２８】
本発明の座標入力方法は、以上のように、一方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡が、他方の被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断工程と、上記重なり判断工程において上記各軌跡の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、上記各軌跡の入力における確定を制御する入力制御工程とを含む方法である。
【００２９】
それゆえ、複数の被検出体にてそれぞれ入力された座標平面上の各軌跡における該入力の確定を制御し得る座標入力装置、座標入力システム及び座標入力方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における座標入力装置の実施の一形態を示すものであって、座標入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記座標入力装置を備えた座標入力システムの全体構成を示す斜視図である。
【図３】上記座標入力システムの全体構成を示すものであって、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】上記座標入力装置のタッチペンにおける上面の筐体を取り外して示す平面図である。
【図５】（ａ）は上記座標入力装置における撮像ユニットでの撮像状況を示す斜視図であり、（ｂ）は上記撮像ユニットの撮像素子での像を示す平面図である。
【図６】上記座標入力装置の記憶部に記憶された各種の制御例を示す図である。
【図７】上記座標入力装置の座標入力方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明における座標入力装置の他の実施の一形態を示すものであって、座標入力装置の構成を示すブロック図である。
【図９】上記座標入力装置の記憶部に記憶された各種の制御例を示す図である。
【図１０】（ａ）は従来の他の座標入力装置としての座標検出装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記座標検出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３２】
（座標入力システムの構成）
本実施の形態の座標入力装置を備えた座標入力システムの構成について、図２に基づいて説明する。図２は、上記座標入力システムの構成を示す斜視図である。
【００３３】
本実施の形態の座標入力システム１は、図２に示すように、画像表示パネルとしての液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３とを備えている。
【００３４】
上記液晶表示パネル２は、一対の図示しない基板間に液晶層を挟持しており、各基板には、電圧印加によって当該液晶層の液晶分子の配向を変えるための各種電極が少なくとも設けられている。そして、電圧印加によって液晶分子の配向を変化させることによって、各画素の液晶層を透過する光の透過量を調整して所望の表示を行う。液晶表示パネル２の構成は、従来周知の液晶表示パネルを用いることができる。
【００３５】
上記座標入力システム１では、液晶表示パネル２に表示された画面を見ながら、液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３の後述する導光板１０上にタッチペン４０を接触させることにより、そのタッチペン４０における接触位置の座標が特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。
【００３６】
（座標入力装置の構成）
次に、上記座標入力システム１に備えられた座標入力装置３の構成について、前記図２、及び図３に基づいて以下に詳述する。図３は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００３７】
上記座標入力装置３は、図２に示すように、四角形の透明の導光部材としての導光板１０と、導光板１０の一辺の両端にそれぞれ配設された撮像ユニット２０・３０と、導光板１０に接触される被検出体としてのタッチペン４０とを有している。
【００３８】
導光板１０は、透光性材料からなる一枚の平板からなっており、液晶表示パネル２の表示面側に重ねて配設されている。導光板１０の大きさは、液晶表示パネルと略同じ大きさの四角形となっている。詳細には、図２に示すように、撮像ユニット２０・３０を配設す
る一辺側が液晶表示パネル２よりも大きく構成されている。これにより、撮像ユニット２０・３０の少なくとも一部分を、導光板１０の背面側に配設することができる。この結果、座標入力装置３のタッチペン４０における導光板１０への接触面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力装置３のコンパクトサイズの実現に寄与している。
【００３９】
また、導光板１０における撮像ユニット２０・３０を配設する２箇所の隅角部には、凹型の円錐面状の光路変換部としての切り欠き１１がそれぞれ形成されている。この切り欠き１１の円錐面と導光板１０背面とがなす角度（図３に示すγ）は、４５度以下であり、３０度又は４５度が選ばれる。円錐面状の切り欠き１１にはミラーコーティング１１ａが施されている。これにより、図３に示すように、導光板１０の内部を伝搬して切り欠き１１に至った光の光路を、切り欠き１１によって導光板１０の下方、つまり導光板１０の背面に向けて変化させる。尚、ミラーコーティング１１ａが無くても、切り欠き１１の円錐面によって、光路を導光板１０の下方に変化させることが可能である。すなわち、導光板１０は、完全な四角形である必要はなく、上述のように、角が切り欠かれていたり、又は角が曲面加工されていたりする等の実質的な四角形であってよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、光変換部材を導光板１０の隅角部の切り欠き１１として設けたため、導光板１０から光変換部材が突出するのを回避している。
【００４１】
導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられる。本実施の形態では、厚さ例えば２ｍｍとなっている。導光板１０の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネート又はガラスでもよい。また導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられるが、これより厚くてもよい。また、導光板１０の四角形の大きさは、例えば約１ｍ角とすることができるが、これに制限されるものではない。
【００４２】
撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の円錐面状の切り欠き１１の直下に配置されている。つまり、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の表面よりも上方には突出していない。
【００４３】
上記撮像ユニット２０は、レンズ２１とフィルタ２２と受光部としての撮像素子２３とを有している。また、撮像ユニット３０も、同様に、レンズ３１とフィルタ３２と受光部としての撮像素子３３とを有している。撮像素子２３・３３の受光面は、それぞれ、導光板１０の表面と平行であるように配設されている。
【００４４】
撮像ユニット２０・３０は、導光板１０に接続されており、導光板１０を伝搬しない光は撮像素子２３・３３に結合しない構造になっている。
【００４５】
尚、本実施の形態では、切り欠き１１が円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、多角面状に構成されていてもよい。
【００４６】
（タッチペンの構成）
次に、本実施の形態のタッチペンの構成について、図４に基づいて説明する。図４は、本実施の形態のタッチペン４０の構成を示す平面図である。尚、図４においては、説明の便宜上、筐体の一部を取り外して、内部構造を露出させている。
【００４７】
上記タッチペン４０は、いわゆるタッチペン又はスタイラスペンと呼ばれる被検出体である。
【００４８】
タッチペン４０は、図４に示すように、外形となる筐体４１の内部に、光を出射する発
光素子４２ａと、該発光素子４２ａから発光された光をタッチペン４０の先端から導光板１０へ導入させる導入部４２ｂとを有する発光部４２と、電源装置４３と、制御装置４４とを格納している。そして、タッチペン４０の光出射先端側には、光を拡散させる光散乱部材４５が導入部４２ｂに固定されて取り付けられている。
【００４９】
この光散乱部材４５は、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。上記光拡散材料としては、ガラスビーズを用いることができる。また、上記樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、又はシリコンラバーを用いることができ、弾性を有して構成されていることが好ましい。弾性材を用いることによって、座標入力装置３の導光板１０にタッチペン４０の先端つまり光散乱部材４５を接触させて用いる場合に、導光板１０表面を傷付けることなく、かつ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板１０表面との接触面積を大きくすることができる。この結果、導光板１０表面に導入される光量を多くすることができる。すなわち、導光板１０の内部における深さ方向に対して複数の放射状の方向に、タッチペン４０からの光を入射させることができるようになっている。
【００５０】
上記発光素子４２ａは、例えば赤外光等の光を発するＬＥＤ（light emitting diode）又はＬＤ（laser diode）を用いることができる。尚、ＬＥＤ又はＬＤは、１つのタッチ
ペン４０に対して１つだけ設けられている構成に限らず、複数個を搭載してもよい。
【００５１】
上記電源装置４３は、例えば電池を内蔵する構成とすることができるほか、充電式に構成されていてもよい。
【００５２】
上記制御装置４４は、発光素子４２ａの発光を制御する。例えば、発光素子４２ａが導光板１０に接触したときにのみに発光する仕組み等が盛り込まれる。この仕組みは感圧スイッチ等を用いることにより構成され、発光時間を制御できるため、消費電力を低減し、電池寿命を延ばすことができる。
【００５３】
上記構成のタッチペン４０では、電源装置４３から電源を受けた発光素子４２ａは所定波長の光を発光する。この発光素子４２ａから発光された光は、導入部４２ｂを経て光散乱部材４５に入射し、該光散乱部材４５の光拡散材料及び上記微細な凹凸形状によって乱反射する。そして、光散乱部材４５の光出射面から拡散光となって出射される。
【００５４】
以上のように、タッチペン４０には、光を出射する発光部４２が設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。したがって、タッチペン４０のペン先が導光板１０に接触すると、ペン先から放射された赤外光の一部が、導光板１０に結合して、導光板１０内を伝搬する。タッチペン４０は、ペン先から光を拡散放射するため、導光板１０に結合した光は、導光板１０内を拡散放射しながら導光伝搬される。
【００５５】
そして、図２に示すように、導光板１０の内部を伝搬する光（以下、「伝搬光１０ａ・１０ｂ」と記載する）は、切り欠き１１を介して撮像ユニット２０・３０にそれぞれ入射する。撮像ユニット２０・３０では、撮像素子１３から得られる各画像から、タッチペン４０が接触した箇所における導光板１０の二次元平面内での撮像ユニット２０・３０とのなす角度を求める。これにより、以下に述べる２次元座標の算出原理に基づいて、二次元平面内での位置座標を精度よく求めることができる。
【００５６】
（２次元座標位置の算出）
上述のようにして求めた、タッチペン４０が接触した箇所における導光板１０の二次元平面内での撮像ユニット２０・３０とのなす角度を用いて、タッチペン４０が接触した箇所における２次元座標位置の算出方法について、前記図２及び図３、並びに図５（ａ）（
ｂ）に基づいて、以下に説明する。図５（ａ）は座標入力装置３における撮像ユニット２０での撮像状況を示す斜視図であり、図５（ｂ）は撮像ユニット２０の撮像素子２３での像を示す平面図である。
【００５７】
図３に示すように、まず、タッチペン４０のペン先が座標入力装置３における導光板１０の表面に接触したとき、タッチペン４０から放射される赤外光の一部が屈折率Ｎの導光板１０内に入射する。この入射光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰ が、
ｓｉｎ（９０°−θＰ ）＞１／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面、及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行する。
【００５８】
ここで、図２に示すように、タッチペン４０から発せられた赤外光はペン先を中心にして導光板１０の２次元平面に対して放射状に拡散され、導光板１０内を伝搬する。そして、その光束のうちの一部の光束１０ａ・１０ｂは、円錐面状の切り欠き１１の端面にも導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット２０・３０にて受光される。具体的には、切り欠き１１の端面の反射光は、レンズ２１・３１にて集光され、続いて、フィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。フィルタ２２・３２は、タッチペン４０から放射される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。フィルタ２２・３２により、太陽光や、液晶表示パネル用バックライト光等の迷光が遮断され、ＳＮ比を高くすることができる。
【００５９】
次に、撮像ユニット２０・３０の処理について、図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。尚、図５（ａ）（ｂ）においては、撮像ユニット２０についてのみ説明するが、撮像ユニット３０においても同様の処理が行われる。
【００６０】
図２及び図５（ａ）に示すように、撮像ユニット２０・３０に入射した光は、レンズ２１・３１を経て、撮像素子２３・３３に線状の像２５を形成する。線状の像２５の位置はタッチペン４０の位置によって変化し、撮像ユニットの取得画像を分析することにより、光束１０ａ・１０ｂと導光板１０の一辺とがなす角度α・βがそれぞれ求められ。そして、この角度α・βにより、三角測量法を用いて発光源となるペン先が接した点の位置座標が求められる。
【００６１】
詳細には、図５（ａ）において、タッチペン４０が点Ｐ１ の位置にあるとき、図５（
ｂ）にも示すように、線状の像２５が形成される。また、このタッチペン４０が点Ｐ２ 
の位置に移動したとき、線状の像２７が形成される。
【００６２】
光を照射している状態にあるタッチペン４０のペン先が導光板１０に接触していないとき、撮像素子２３の取得画像には何も現れない。一方、発光部４２から光を照射している状態にあるタッチペン４０のペン先が導光板１０に接触して赤外光が導光板１０に結合すると、その光束のうちの一部における光束１０ａが撮像素子２３に導かれ、撮像素子２３の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像２５が現れる。
【００６３】
図５（ｂ）に示す線状の像２５の位置は、タッチペン４０のペン先における接触点の位置に依存して変化し、ペン先の接触点の位置を変えると、線状の像２５は線状の像２７のように変化する。その線状の像２５・２７の軌跡は一点鎖線で示した扇形状２６になる。その扇形の中心と線状の像２５を結ぶ線分の傾き角度α１ ’（円弧の中心を回転中心と
する）は、タッチペン４０と撮像素子２３を結ぶ線分と導光板１０の上記或る一辺とがなす角度α１ と同じ角度になる。したがって、撮像素子の取得画像から傾き角度α１ ’が求められ、この傾き角度α１ ’から角度α１ が求められる。同様に、タッチペン４０が点Ｐ２ の位置に移動すると、線状の像２７が形成され、その線状の像２７の傾き角度α
２ ’を求めることにより、角度α２ が求められる。
【００６４】
撮像素子２３についても同様に取得画像の分析から発光点の位置が特定され、タッチペン４０と撮像素子２３とを結ぶ線分と導光板１０の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。
【００６５】
そして、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔をＬ、撮像素子２３からの画像を読み取り求めた輝点の角度をα、撮像素子２３からの取得画像を読み取り求めた輝点の角度をβとしたとき、輝点の座標（Ｘ、Ｙ）は下記の関係式（１）及び関係式（２）
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ                          …関係式（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ）                  …関係式（２）
を満足する。これを解くと、輝点の座標（Ｘ、Ｙ）は、
Ｘ＝ｔａｎβ・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）                  …式（３）
Ｙ＝（ｔａｎα・ｔａｎβ）・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）    …式（４）
と表され、上述のように求めた角度α・βと、予め求めることができる間隔Ｌとにより、ペン先が接触した地点の座標Ｘ・Ｙが求められる。このうち間隔Ｌは撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔であり、固定の値である。角度α・βを求めることにより、ペン入力位置の座標Ｘ・Ｙを求めることができる。
【００６６】
尚、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔Ｌとは、レンズ２１の光軸中心とレンズ３１の光軸中心との間の距離である。
【００６７】
タッチペン４０の位置座標を以上の方法で求めるために、座標入力システム１には、図１に示すように、検出手段としての検出部４を設けている。検出部４は座標入力装置３に設けることができる。
【００６８】
また、以上の方法にて求められたタッチペン４０の位置座標に基づいて、液晶表示パネル２の位置座標に対応する位置にある画素を駆動して、ユーザが、タッチペン４０のタッチ位置を視認することができるようにすることが可能である。そのためには、液晶表示パネル２の駆動を制御する図示しない制御部が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、該情報に基づいて液晶表示パネル２を駆動すればよい。
【００６９】
（複数のタッチペンでの座標検出）
本実施の形態の座標入力装置３及び座標入力システム１では、複数のタッチペン４０を使用する場合においても、簡易な構成にて各タッチペン４０の識別を簡易かつ確実に行うことができるようになっている。以下に、その構成について、図１（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１は座標入力装置３Ａの構成を示すブロックである。
【００７０】
図１に示すように、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、複数のタッチペン４０として２本の第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂが同時に使用される場合について説明する。尚、本発明では、３本以上のタッチペン４０を使用する場合には、撮像ユニットを追加等することにより、対応が可能である。
【００７１】
本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、２本の第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂが同時に使用される場合には、方形の導光板１０の４つの隅角部に撮像ユニットが設けられる。具体的には、前述した方形の導光板１０の２箇所の隅角部における撮像ユニット２０・３０に加えて、図１に示すように、他の２箇所の隅角部に撮像ユニット５０・６０が設けられる。
【００７２】
そして、各第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂの発光部４２は、それぞれ異なる波長の
光を発光する。具体的には、両者の光の波長は、互いに異なっている。この結果、各第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂの発光部４２・４２から出射される各光の波長を、充分に分離識別することが可能となる。尚、光の波長域は、赤外光、赤色光若しくは青色光等の可視光、又は紫外光でもよい。
【００７３】
したがって、本実施の形態では、撮像ユニット２０・３０に設けられたフィルタ２２・３２は、第１ペン４０Ａの発光部４２から発光された光を透過し、他の光をカットするようになっている。一方、撮像ユニット５０・６０に設けられたフィルタは、第２ペン４０Ｂの発光部４２から発光された光を透過し、他の光をカットするようになっている。
【００７４】
それゆえ、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、第１ペン４０Ａを導光板１０に接触した場合には、撮像ユニット２０・３０に検出される一方、第２ペン４０Ｂを導光板１０に接触した場合には、撮像ユニット５０・６０に検出されるようになっている。
【００７５】
（複数のタッチペンによる各軌跡の制御）
上述したように、本実施の形態の座標入力装置３Ａは、図１に示すように、少なくとも２つの被検出体としての第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各入力信号に基づく座標平面上の各軌跡を区別して検出する検出手段としての検出部４を備えている。尚、図１においては、被検出体としての第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂとの２つとなっているが、本発明においては、３つ以上の被検出体であってもよい。
【００７６】
ところで、このように２つの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各入力信号に基づいて座標平面上に各軌跡としての例えば線Ｌ１・Ｌ２を入力する場合、線Ｌ１・Ｌ２の一部が互いに重なる場合がある。この場合に、例えば、一方の第１ペン４０Ａによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ１が、削除を示すものであった場合には、互いに重なる他の線Ｌ２を削除してしまうことになり、問題となる。
【００７７】
そこで、本実施の形態の座標入力装置３Ａは、図１に示すように、検出部４は、重なり判断手段としての重なり判断部５と、入力制御手段としての入力制御部６と、記憶手段としての記憶部７とを備えている。
【００７８】
上記重なり判断部５は、重なり判断工程において、一方の第１ペン４０Ａによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ１が、他方の第２ペン４０Ｂによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ２の少なくとも一部と重なったか否かを判断する。
【００７９】
また、入力制御部６は、入力制御工程において、重なり判断部５により各線Ｌ１・Ｌ２の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御する。
【００８０】
さらに、記憶部７は、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御するための複数の制御方法が予め記憶されている。
【００８１】
上記構成の座標入力装置３Ａにおける座標入力方法について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は記憶部７における予め記憶された複数の制御方法を示す図である。図７は座標入力装置３Ａにおける座標入力方法を示すフローチャートである。
【００８２】
まず、図６に示すように、本実施の形態の記憶部７には、線Ｌ１・Ｌ２の一部が重なった場合に、いずれの線Ｌ１・Ｌ２を優先するかの複数の制御方法が格納されている。
例えば、制御１は、第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂにおける線Ｌ１・Ｌ２のいずれも有効として確定する制御を示している。したがって、いずれも互いの線Ｌ１・Ｌ２に影響
が及び、互いの線Ｌ１・Ｌ２を消去することが可能である。
【００８３】
また、制御２は、第１ペン４０Ａにおける線Ｌ１を有効とする一方、第２ペン４０Ｂにおける線Ｌ２は無効として確定する制御を示している。この結果、第２ペン４０Ｂにおける線Ｌ２は、第１ペン４０Ａにおける線Ｌ１に影響を及ぼすことはできず、線Ｌ１を消去することもできない。
【００８４】
さらに、制御３は、逆に、第１ペン４０Ａにおける線Ｌ１を無効とする一方、第２ペン４０Ｂにおける線Ｌ２を有効として確定する制御を示している。最後に、制御４は、第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂにおける線Ｌ１・Ｌ２のいずれも無効として確定する制御を示している。
【００８５】
尚、制御２・３は、例えば、先生と生徒とが互いに第１ペン４０Ａ又は第２ペン４０Ｂを持って例えば電子黒板のような座標入力システムにて記載するような場合を想定している。例えば、先生は、生徒の入力に対して有効であるのに対し、生徒は、先生の入力に対して無効としておくことにより、先生は、生徒の入力に対して制御することが可能となる。
【００８６】
また、これらの制御１〜４のうちのいずれの制御を選択するかについては、事前に設定される。
【００８７】
上記構成の座標入力装置３Ａにおける座標入力方法について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８８】
図７に示すように、まず、上記制御１〜４におけるいずれの制御を選択するかの設定を行う（Ｓ１）。次いで、例えば、第１ペン４０Ａを導光板１０に接触させて移動させ、線Ｌ１を入力する（Ｓ２）。次いで、他方の第２ペン４０Ｂを導光板１０に接触させて移動させ、線Ｌ２を入力する（Ｓ３）。その後、重なり判断部５において、線Ｌ１と線Ｌ２とが重なっているかどうかについて判断する（Ｓ４）。
【００８９】
このとき、線Ｌ１と線Ｌ２とが重なっている場合には、Ｓ１において事前設定した制御方法にて、線Ｌ１と線Ｌ２とのいずれが優先するかが決定され、優先された方の例えば線Ｌ１が確定される。
【００９０】
尚、ステップＳ４において、線Ｌ１と線Ｌ２とが重なっていない場合には、双方とも有効であるとして確定される。
【００９１】
このように、本実施の形態の座標入力装置３Ａは、少なくとも２つの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各入力信号に基づく座標平面上の各線Ｌ１・Ｌ２を区別して検出する検出部４を備えている。そして、検出部４は、一方の第１ペン４０Ａによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ１が、他方の第２ペン４０Ｂによる入力信号に基づく座標平面上のＬ２の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断部５と、重なり判断部５により各線Ｌ１・Ｌ２の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御する入力制御部６とを備えている。
【００９２】
また、本実施の形態の座標入力方法は、少なくとも２つの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各入力信号に基づく座標平面上の各線Ｌ１・Ｌ２を区別して検出する座標入力方法である。そして、一方の第１ペン４０Ａによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ１が、他方の第２ペン４０Ｂによる入力信号に基づく座標平面上の線Ｌ２の少なくとも一部と重なったか否かを判断する重なり判断工程と、重なり判断工程において各線Ｌ１・Ｌ
２の少なくとも一部が重なったと判断されたときに、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御する入力制御工程とを含んでいる。
【００９３】
尚、軌跡とは、点、線又は面のいずれでもよく、また、書き込だけでなく、点、線又は面を削除する軌跡も含む。さらに、表示の回転若しくは移動、拡大縮小、表示の保存、又はアイコンの動作等をも含む概念である。
【００９４】
この結果、少なくとも２つの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各線Ｌ１・Ｌ２に対していずれを優先するかが明確となる。すなわち、いずれか一方又は両方の線Ｌ１・Ｌ２の入力を有効として確定したり、いずれか一方又は両方の線Ｌ１・Ｌ２の入力を無効として他方の軌跡に影響しないように確定したりすることができる。
【００９５】
したがって、複数の第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂにてそれぞれ入力された座標平面上の各線Ｌ１・Ｌ２における該入力の確定を制御し得る座標入力装置３Ａ及び座標入力方法を提供することができる。
【００９６】
また、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、入力制御部６は、各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を制御するための複数の制御方法を記憶した記憶部７を備えている。これにより、記憶部７に複数の制御方法を予め記憶しておくことによって、少なくとも２つの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂによる各線Ｌ１・Ｌ２の入力における確定を自在に制御することができる。
【００９７】
また、本実施の形態の座標入力システム１は、本実施の形態の座標入力装置３Ａを備えた座標入力システム１であって、液晶表示パネル２を備えている。
【００９８】
上記の構成によれば、座標入力装置３Ａを、液晶表示パネル２の画像を見ながら第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂにて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、複数の第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂにてそれぞれ入力された座標平面上の各線Ｌ１・Ｌ２における該入力の確定を制御し得る座標入力装置３Ａを備えた座標入力システム１を提供することができる。
【００９９】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、被検出体はタッチペン４０からなっているが、必ずしもこれに限らず、被検出体は指からなっているとすることができる。また、被検出体が指又は発光しないペンからなっている場合には、導光板１０の周囲に複数の光源を設けた構成とすることができる。これにより、複数の光源からの光を導光板１０へ入射させ、指を導光板１０に接触させることにより、照明光を減衰又は散乱させ、その減衰光又は散乱光を撮像ユニット２０・３０・５０・６０にて検出することが可能である。
【０１００】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図８及び図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態の座標入力装置３Ｂは、前記実施の形態１の座標入力装置３Ａの構成に加えて、導光板１０を複数の領域に分割し、各分割領域での書き込みの権限を制限できるようになっている。
【０１０２】
すなわち、本実施の形態の座標入力装置３Ｂは、図８に示すように、導光板１０が縦及
び横方向に分割されており、この結果、領域としての分割領域Ｄ１〜Ｄ４が存在するものとなっている。
【０１０３】
また、本実施の形態では、タッチペン４０は４本の第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄが使用可能となっており、第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂを第１グループとし、第３ペン４０Ｃ及び第４ペン４０Ｄを第２グループとして２つのグループに大別している。この第１グループ及び第２グループは、例えば、４人が２対２に分かれて例えば電子黒板のような座標入力システムに互いに記載すること等を想定している。
【０１０４】
ここで、実施の形態では、第１ペン４０Ａ及び第３ペン４０Ｃは、撮像ユニット２０・５０にて検出している一方、第２ペン４０Ｂ及び第４ペン４０Ｄは撮像ユニット３０・６０にて検出している。このように、撮像ユニット２０・３０・５０・６０のうちのいずれの２組を使用してもよい。この場合、第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄについては、それぞれ、異なる波長の光を出射するようになっており、撮像ユニット２０・３０・５０・６０の各フィルタを工夫する。例えば、撮像ユニット２０のフィルタ２２について２種類のフィルタを並べておく。これによって、例えば、撮像ユニット２０・３０にて第１ペン４０Ａ及び第３ペン４０Ｃの２つを検出することが可能である。
【０１０５】
また、検出手段としての検出部４には、領域判断手段としての領域判断部８がさらに設けられている。この領域判断部８は、各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の座標位置が、該座標平面上のどの領域に存在するかを判断するようになっている。
【０１０６】
したがって、入力制御手段としての入力制御部６は、領域判断部８によって各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の存在する領域に基づいて上記各軌跡の入力における確定を制御するようになっている。
【０１０７】
そして、本実施の形態の座標入力装置３Ｂにおける記憶部７には、図９に示すように、各被検出体による入力信号に基づく座標平面上の軌跡の存在する領域に基づいて各軌跡の入力における確定を制御する複数の制御方法が格納されている。
【０１０８】
本実施の形態の座標入力装置３Ｂの制御の一例について、図９に基づいて説明する。尚、図９においては、第１ペン４０Ａを基準にして、第１ペン４０Ａにおける分割領域Ｄ１〜Ｄ４での第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄへの影響について記載している。
【０１０９】
図９について列方向に見た場合、第１グループの第１ペン４０Ａ及び第２ペン４０Ｂは、分割領域Ｄ１〜Ｄ４において、それぞれ有効であり、互いに相手のペンの入力に対して影響を及ばすことが可能となっている。
【０１１０】
これに対して、第１グループの第１ペン４０Ａは、第２グループの第３ペン４０Ｃ及び第４ペン４０Ｄに対しては、分割領域Ｄ１・Ｄ４において、それぞれ有効であり、互いに相手のペンの入力に対して影響を及ばすことが可能となっている。一方、第１グループの第１ペン４０Ａは、第２グループの第３ペン４０Ｃ及び第４ペン４０Ｄに対しては、分割領域Ｄ２・Ｄ３においてはそれぞれ無効であり、互いに相手のペンの入力に対して影響を及ばすことができないものとなっている。
【０１１１】
また、図９について行方向に見た場合、第１ペン４０Ａは、分割領域Ｄ１・Ｄ４では、全ての第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄに有効で
あり、消去等の影響を及ぼすことが可能となっている。
【０１１２】
しかし、第１ペン４０Ａは、分割領域Ｄ２・Ｄ３では、第２グループの第３ペン４０Ｃ及び第４ペン４０Ｄには無効であり、消去等の影響を及ぼすことができないものとなっている。
【０１１３】
尚、このような事前設定は、一例であり、用途に応じて自在に変更することが可能である。
【０１１４】
このように、本実施の形態の座標入力装置３Ｂでは、検出手段としての検出部４は、各第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄによる入力信号に基づく座標平面上の座標位置が、該座標平面上のどの分割領域Ｄ１〜Ｄ４に存在するかを判断する領域判断手段としての領域判断部８を備えている。そして、入力制御手段としての入力制御部６は、領域判断部８による各第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、又は第４ペン４０Ｄによる入力信号に基づく座標位置における座標平面上の分割領域Ｄ１〜Ｄ４に基づいて第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄの入力における確定を制御する。
【０１１５】
これにより、座標平面を予め分割領域Ｄ１〜Ｄ４に分割しておき、各第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄにおける各分割領域Ｄ１〜Ｄ４への書き込み権限を決めておくことができる。
【０１１６】
したがって、各第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄにおける書き込み領域に伴う入力の制限を設けることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態の座標入力システム１は、本実施の形態の座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１であって、液晶表示パネル２を備えている。
【０１１８】
上記の構成によれば、座標入力装置３Ｂを、液晶表示パネル２の画像を見ながら第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄにて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、複数の第１ペン４０Ａ、第２ペン４０Ｂ、第３ペン４０Ｃ、及び第４ペン４０Ｄにてそれぞれ入力された座標平面上の各接触位置Ｐ１〜Ｐ４における該入力の確定を制御し得る座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１を提供することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、座標入力システムとして、電子黒板に加え、テーブルのように平面に座標入力システムを配置する場合を主として想定している。大きな画面で副数人が作業をする場合、例えば、学校での先生や生徒、会議での出席者等において、周囲との関係を事前設定しておくことにより、問題なく複数の入力の関係を特定することができる。
【０１２０】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、タッチペン、スタイラスペン等の棒状のペン又は指等の被検出体を使用して、ペンの座標位置を求める光学式の座標入力装置、座標入力システム及び座標入力方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１        座標入力システム
２        液晶表示パネル（画像表示パネル）
３        座標入力装置
３Ａ      座標入力装置
３Ｂ      座標入力装置
４        検出部（検出手段）
５        重なり判断部（重なり判断手段）
６        入力制御部（入力制御手段）
７        記憶部（記憶手段）
８        領域判断部（領域判断手段）
１０        導光板
１１        切り欠き
２０        撮像ユニット
２１        レンズ
２２        フィルタ
２３        撮像素子
２５        像
２７        像
３０        撮像ユニット
３１        レンズ
３２        フィルタ
３３        撮像素子
４０        タッチペン（被検出体）
４０Ａ      第１ペン（被検出体）
４０Ｂ      第２ペン（被検出体）
４０Ｃ      第３ペン（被検出体）
４０Ｄ      第４ペン（被検出体）
４２        発光部
Ｌ１        線（軌跡）
Ｌ２        線（軌跡）
【図１】
2013196486.tif 000003
【図２】
2013196486.tif 000004
【図３】
2013196486.tif 000005
【図４】
2013196486.tif 000006
【図５】
2013196486.tif 000007
【図６】
2013196486.tif 000008
【図７】
2013196486.tif 000009
【図８】
2013196486.tif 000010
【図９】
2013196486.tif 000011
【図１０】
2013196486.tif 000012