(57)【要約】【課題】導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムを提供する。【解決手段】導光板１０の伸縮及び位置ずれに伴う、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて導光板１０の表面から光を入射させる校正用光源４と、校正用光源４を点灯することにより検出した校正用光源４における光の入射位置の座標と校正用光源４における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正補正部５０と、タッチペン４０を導光板１０の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標校正補正部５０とが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置であって、
上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、
上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、
上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記操作用具は、導光部材の表面に接触させることによって該導光部材に光を入射させる発光部を有していると共に、
上記導光部材には、上記操作用具から入射されて該導光部材の内部を導光する前記伝搬光を少なくとも２箇所に設けられた前記受光部へそれぞれ線状に出射する光路変換部が設けられ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】
導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置の座標補正方法であって、
上記座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、
上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、
上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいることを特徴とする座標入力装置の座標補正方法。
【請求項４】
前記校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程は、座標入力装置の電源をオンしたとき、及びその後一定時間毎に行われることを特徴とする請求項３記載の座標入力装置の座標補正方法。
【請求項５】
請求項１又は２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する光学式の座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムに関するものであり、詳細には、該導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う接触座標の校正及び補正に関する。
【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）等と、該ペン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に開示されている位置検出装置１００は、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、透光性材料からなる導光部材である導光板１０１と、導光板１０１の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に光を入射させる半導体赤外線レーザー等の各光源１０２…と、これら各光源１０２…を順次走査して点灯制御する点灯制御部１０３と、導光板１０１に接触したときにその接触位置を検出するタッチペン１１０とを備えている。また、上記タッチペン１１０は、図１２（ｃ）に示すように、導光板１０１に接触させることにより、導光板１０１の内部を導光する光を導入する導入部１１１と、導入部１１１が導入した光を検知して検知信号を出力する検知部１１２と、該検知部１１２から出力される検知信号と点灯制御部１０３による走査位置とに基づいてタッチペン１１０が導光板１０１と接触する座標位置を演算する座標演算部１１３と、識別信号生成部１１４と、送信部１１５とを有している。
【０００５】
上記位置検出装置１００では、各光源１０２…が導光板１０１の左から右へ、及び下から上へ順次点灯制御される。このとき、導光板１０１のある位置にタッチペン１１０を押し当てると、タッチペン１１０の導入部１１１が導光板１０１に密着することによって、導光板１０１の表面で全反射していた光の全反射条件が崩れて導入部１１１に導入される。導入部１１１に導入された光は、検知部１１２が検知して検知信号を出力する。この出力に基づいて、座標演算部１１３が、接触点の座標を演算する。具体的には、検知部１１２の出力した検知信号から検知した光束がどの光源１０２からの検出タイミングで検出したかを計算することにより導光板１０１上での２次元座標位置を演算することができる。そして、演算された２次元座標位置は、識別信号生成部１１４にてタッチペン１１０・１１０毎に異なる信号周波数が発生され、その信号周波数にて送信部１１５から図示しない受信装置に送信されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５８６１６号公報（２００８年７月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された位置検出装置１００においては、導光板１０１を使用しているため、導光板１０１が伸縮又は位置ずれした場合には、タッチペン１１０が接触する座標位置と正確な座標位置とがずれてしまい、座標検出精度が低下するという問題点を有している。
【０００８】
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、正確な校正をすることができず、その結果、やはり座標検出精度が低下する虞がある。
【０００９】
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、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の座標入力装置は、上記課題を解決するために、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置であって、上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
上記の発明によれば、座標入力装置は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触又は近接させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する。
【００１２】
このような導光部材を備えた光学方式の座標入力装置においては、使用時に、導光部材が伸縮又は位置ずれしている場合がある。その場合には、操作用具と受光部との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。
【００１３】
この座標検出精度の低下を防止するために、例えば、操作用具が発光部を有するタッチペンである場合に、そのタッチペンを所定の定められた位置に接触させることにより、操作用具と受光部との位置関係を校正することが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。
【００１４】
そこで、本発明では、上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられている。
【００１５】
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。
【００１６】
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本発明では、導光部材を用いた座標入力装置を採用しており、校正用光源からの光を導光部材に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。
【００１７】
したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の座標入力装置では、前記操作用具は、導光部材の表面に接触させることによって該導光部材に光を入射させる発光部を有していると共に、上記導光部材には、上記操作用具から入射されて該導光部材の内部を導光する前記伝搬光を少なくとも２箇所に設けられた前記受光部へそれぞれ線状に出射する光路変換部が設けられているとすることができる。
【００１９】
これにより、操作用具としての例えばタッチペンにおける発光部から光が出射される。その光は導光部材に入射され、その伝搬光は少なくとも２箇所に設けられた光路変換部を介して導光部材の外部にそれぞれ出射され、少なくとも２箇所に設けられた受光部へそれぞれ線状に出射される。
【００２０】
このため、各受光部では、各受光部とタッチペンの導光部材への接触位置とを結ぶ三角形における各受光部間の間隔と２つの角度がわかるので、三角測量法により、タッチペンの導光部材への接触位置の座標を求めることができる。
【００２１】
したがって、導光部材を使用し、タッチペンから導光部材に光を入射させることにより、タッチペンの導光部材への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の座標入力装置の座標補正方法は、上記課題を解決するために、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置の座標補正方法であって、上記座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいることを特徴としている。
【００２３】
上記の発明によれば、座標入力装置は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する。
【００２４】
このような導光部材を備えた光学方式の座標入力装置においては、使用時に、導光部材が伸縮又は位置ずれしている場合がある。その場合には、操作用具と受光部との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。
【００２５】
そこで、操作用具が発光部を有する例えばタッチペンである場合に、そのタッチペンを所定の定められた位置に接触させることにより、操作用具と受光部との位置関係を校正することが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。
【００２６】
この課題を解決すべく、本発明では、座標入力装置の座標を校正する場合には、校正用光源座標検出工程において、座標入力装置における電源のオン状態において、導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する。
【００２７】
次いで、位置ずれ量算出工程にて、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める。
【００２８】
その後、座標補正工程にて、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する。
【００２９】
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。
【００３０】
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本発明では、導光部材を用いた座標入力装置を採用しており、校正用光源からの光を導光部材に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。
【００３１】
したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。
【００３２】
本発明の座標入力装置の座標補正方法では、前記校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程は、座標入力装置の電源をオンしたとき、及びその後一定時間毎に行われることが好ましい。
【００３３】
これにより、座標入力装置の電源をオンしたときには、必ず校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程にて、導光部材の校正が自動的に行われる。この結果、座標入力装置における電源のオフ時に座標入力装置を落下させる等して、導光部材の位置ずれがあった場合において、その事実を操作者が知らない場合であっても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。
【００３４】
また、本発明では、座標入力装置の電源をオン状態において、一定時間毎に校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程が行われる。
【００３５】
このため、座標入力装置の長時間の使用により、導光部材が熱膨張して伸びた場合等においても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。
【００３６】
本発明の座標入力システムは、上記課題を解決するために、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。
【００３７】
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タッチペン又は指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、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止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】
【００３８】
本発明の座標入力装置は、以上のように、導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられているものである。
【００３９】
本発明の座標入力装置の座標補正方法は、以上のように、座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいる方法である。
【００４０】
本発明の座標入力システムは、以上のように、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ものである。
【００４１】
それゆえ、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムを提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における座標入力装置、及び座標入力システムの実施の一形態を示すものであって、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２】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１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】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４】上記タッチペンの先端に設けられた光散乱部材の構成を示す断面図である。
【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】（ａ）は上記座標入力装置における校正用光源の配置を示す平面図であり、（ｂ）は上記座標入力装置における校正用光源の配置を示す断面図である。
【図７】上記校正用光源を用いた座標入力装置での座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法を示すメインフローチャートである。
【図８】上記校正用光源を用いた座標入力装置での座標校正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【図９】上記校正用光源を用いた座標入力装置での座標補正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【図１０】上記座標入力装置における変形例を示すものであって、座標入力装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１１】上記変形例の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ものであって、図１０のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１２】（ａ）は従来の座標入力装置としての位置検出装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記位置検出装置の構成を示す断面図であり、（ｃ）は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。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の一実施形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４４】
（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１に基づいて説明する。図１は、上記座標入力システムの構成を示す斜視図である。
【００４５】
本実施の形態の座標入力システム１は、図１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。
【００４６】
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。
【００４７】
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上に操作用具としての例えばタッチペン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。
【００４８】
（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１、及び図２に基づいて以下に詳述する。図２は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００４９】
上記座標入力装置３は、図１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に接触される操作用具としてのタッチペン４０とを有している。
【００５０】
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１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。
【００５１】
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２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２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
上記撮像ユニット２０は、レンズ２１と可視光カットフィルタ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と可視光カットフィルタ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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（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３及び図４に基づいて説明する。図３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３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。また、図４は、タッチペンの先端に設けられた光散乱部材の構成を示す断面図である。
【００５９】
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操作用具である。
【００６０】
タッチペン４０は、図３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。
【００６１】
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、図４に示すように、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。
【００６２】
光散乱部材４５の光出射面は、図４に示すように、曲面を有している。すなわち、光散乱部材４５は概ね半球体であり、直径が例えば２．５〜５．５ｍｍとなっている。直径が２．５よりも小さいと、十分に拡散した光を形成することができない虞がある。また、光散乱部材４５を座標入力装置３の導光板１０に接触させて用いる場合に、十分な接触面積を確保することができる光が十分に導光板１０表面に導入されない虞がある。一方、直径が５．５ｍｍを超える場合、拡散光が拡がり過ぎて正確な位置検出を行うことが困難になる虞がある。また、光散乱部材４５を座標入力装置３の導光板１０に接触させる場合に、接触面積が広すぎることから摩擦抵抗が大きくなりすぎて操作性を損なう虞がある。この結果、直径を２．５〜５．５ｍｍとすれば、光を効率よく拡散させることができつつ、位置座標を精度よく検出することができる。また、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、この曲面は、均一な曲率によって構成されている必要はなく、タッチペン４０の最も先端部となる領域とそれを囲む領域とで曲率を異ならせてもよい。
【００６３】
さらに、この曲面には、表面に微細な凹凸形状が設けられていてもよい。この微細な凹凸形状によって、光を拡散させることができる。また、光散乱部材４５を座標入力装置３の導光板１０に接触させて用いる場合、この微細な凹凸形状によって導光板１０との接触面積が減少し、摺動させたときの摩擦力が低減するので、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、このように、微細な凹凸形状を設ける態様の場合は、光散乱部材４５に光拡散材料を含めることなく樹脂単体で構成し、該樹脂における導光板１０との対向領域に微細な凹凸形状を設けることによっても、光拡散効果を奏することができる。換言すれば、光拡散材料を含めるのに加えて微細な凹凸形状を形成すれば、光拡散効果をより高めることができる。微細な凹凸形状は、型成形によって形成することができるが、この方法に限定されるものでない。尚、微細な凹凸形状を設けることにより導光板１０との接触面積が減少するが、それによる導入光量の減少は５％程度であるため、位置座標の検出に大きな影響は与えない。
【００６４】
また、光散乱部材４５の光出射面には、耐磨耗加工が施されていることが好ましい。光散乱部材４５がポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂によって構成されている場合には不要であるが、光散乱部材４５自体が耐磨耗に優れていない他の材料から構成されている場合には、その光出射面に耐磨耗加工を施すことは有効である。耐磨耗加工とは、特に制限はないが、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を光散乱部材４５の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。
【００６５】
さらに、この光散乱部材４５は、タッチペン４０に対して着脱可能に構成されている。これにより、光散乱部材４５が何らかの理由で損傷した場合又は経時劣化した場合であっても、光散乱部材４５を交換するだけでタッチペン４０の使用を継続することができる。また、タッチペン４０自体を交換する構成に比べて、低コストで使用を継続することができる。さらに、着脱可能であるために、光散乱部材４５が取り付けられる側の部材である導入部４２ｂには、光散乱部材４５と接触する部分に、溝構造、咬合する構造、又は嵌め合う構造を設ける一方、光散乱部材４５には、その構造に合う構造を設けておくことが好ましい。尚、本実施の形態では、導入部４２ｂに光散乱部材４５を取り付ける態様となっている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体４１に光散乱部材４５を取り付ける態様であってもよく、他の態様であってもよい。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
そして、図２に示すように、導光板１０の内部を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂ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。
【００７２】
（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１及び図２、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。
【００７３】
図２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、
ｓｉｎθＰ   ＜  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。
【００７４】
ここで、図１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における伝搬光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、可視光カットフィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。可視光カットフィルタ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。可視光カットフィルタ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。
【００７５】
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。
【００７６】
図１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、伝搬光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。
【００７７】
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。
【００７８】
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伝搬光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。
【００７９】
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α２ ’を求めることにより、角度α２ が求められる。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、図示しない位置座標検出部を設けている。位置座標検出部は座標入力装置３に設けることができる。
【００８４】
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。
【００８５】
（校正用光源を用いた座標位置の校正及び校正値に基づく座標補正）
本実施の形態の座標入力装置３は、導光板１０を備え、導光板１０の表面にタッチペン４０を接触させることによって該導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像素子２３・３３にて検知し、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置の座標を検出する。
【００８６】
このような導光板１０を備えた光学方式の座標入力装置３においては、使用時に、導光板１０が伸縮又は位置ずれしている場合がある。すなわち、導光板１０は、例えばアクリルが用いられるので、膨張により伸縮する。また、座標入力システム１を落下させた場合には、導光板１０と液晶表示パネル２との関係が出荷時に比べて位置ずれしている場合がある。その場合には、タッチペン４０と撮像素子２３・３３との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。
【００８７】
この座標検出精度の低下を防止するために、例えば、本実施の形態の座標入力装置３のように、操作用具が発光部４２を有するタッチペン４０である場合に、そのタッチペン４０を所定の定められた位置に接触させることにより、タッチペン４０と撮像素子２３・３３との位置関係を校正、つまり座標位置のキャリブレーションをすることが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。
【００８８】
そこで、本実施の形態では、導光板１０の伸縮及び位置ずれに伴う、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置を校正すべく、以下の構成を有している。
【００８９】
まず、図６（ａ）（ｂ）に示すように、導光板１０の下側には、導光板１０における既知の正確な座標位置から該導光板１０に光を入射させる校正用光源４が設けられている。
この校正用光源４は、例えば、導光板１０の端部近傍に複数個設けられている。尚、本発明においては、校正用光源４の個数は、複数に限らず、１個でもよい。また、校正用光源４の設置位置においても、導光板１０の端部近傍の近傍でなく、中央であってもよい。
【００９０】
この校正用光源４は、例えば赤外光等の光を発するＬＥＤ又はＬＤを用いることができる。また、校正用光源４は、液晶表示パネル２の一部を点灯することにより、光を導光板１０に入射させる構成とすることも可能である。この構成によれば、校正用光源４を別途に設ける必要が無くなる。
【００９１】
また、図１に示すように、座標入力システム１には、ＣＰＵからなる座標校正補正部５０が設けられている。
【００９２】
この座標校正補正部５０は、校正用光源４を点灯することにより検出した校正用光源４における光の入射位置の座標と、校正用光源４における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める本発明の座標校正手段としての機能を有している。
【００９３】
また、この座標校正補正部５０は、タッチペン４０を導光板１０の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正するようになっており、本発明の座標補正手段としての機能を有している。
【００９４】
上記校正用光源４を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法について、図７に基づいて説明する。図７は校正用光源４を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法を示すメインフローチャートである。
【００９５】
校正用光源４を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法は、図７に示すように、出荷前に行われる準備工程（Ｓ１）と、出荷後に行われる座標校正工程（Ｓ２）及び座標補正工程（Ｓ３）とに大別される。
【００９６】
上記準備工程（Ｓ１）では、設置された校正用光源４の導光板１０における正確な座標の位置、正しくは校正用光源４の導光板１０への入射光の位置を求める処理が行われる（Ｓ１）。具体的には、座標入力システム１の出荷前に、予めキャリブレーションを人の手により行い、キャリブレーションが正確であるときの撮像素子２３・３３から見た校正用光源４の位置つまり角度を記録しておく。
【００９７】
次いで、出荷後においては、座標校正工程（Ｓ２）において、座標入力システム１の電源立ち上げ時に校正用光源４を点灯して校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程を行う。そして、実際のタッチペン４０での導光板１０への接触時においては、算出された位置ずれ量に基づいて座標補正工程（Ｓ３）が行われる。
【００９８】
上記座標校正工程の流れを、図８に基づいて説明する。図８は座標校正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【００９９】
図８に示すように、座標入力システム１の出荷後において、座標入力システム１の電源をオンする（Ｓ１１）。次いで、校正用光源４を点灯し、一定時間発光させる（Ｓ１２）。尚、この処理は、最初においては、この座標入力システム１の電源をオンに同期して校正用光源４を点灯することが好ましい。
【０１００】
これにより、校正用光源４からの光が導光板１０に入射し、導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂは撮像素子２３・３３にて検知され、校正用光源４における光の入射位置の座標が検出される（Ｓ１３）。
【０１０１】
上記Ｓ１1〜Ｓ１３が、校正用光源座標検出工程に相当する。
【０１０２】
次いで、位置ずれ量算出工程として、上記校正用光源座標検出工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）にて求めた校正用光源４における光の入射位置の座標と、前記準備工程（Ｓ１）にて求めた校正用光源４における正確な座標とを比較して位置ずれ量を算出する（Ｓ１４）。
【０１０３】
ここで、本実施の形態では、座標入力システム１の電源がオンしている間において、例えば１時間毎の一定時間毎に、Ｓ１２〜Ｓ１４の処理が行われるようになっている。これにより、液晶表示パネル２の点灯によって導光板１０が経時的に膨張しても、その膨張にもかかわらず、精度の高い座標検出を行うことができる。
【０１０４】
次いで、上記座標補正工程の流れを、図９に基づいて説明する。図９は座標補正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【０１０５】
座標補正工程においては、図９に示すように、タッチペン４０を接触させる（Ｓ２１）。これにより、タッチペン４０からの光が導光板１０に入射し、導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂは撮像素子２３・３３にて検知され、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置の座標が検出される（Ｓ２２）。
【０１０６】
次いで、位置ずれ量算出工程にて算出された位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する（Ｓ２３）。
【０１０７】
ここで、具体的な、座標校正工程及び座標補正工程での処理について説明する。例えば、校正用光源４が１個の場合、校正用光源４の設置位置以外においては、校正用光源４の設置位置と撮像素子２３・３３との距離との比例配分により、位置ずれ量が算出される。
【０１０８】
また、校正用光源４が複数の場合、各校正用光源４での位置ずれ量を求める。そして、その位置ずれ量の幅を相関により求めることが可能であり、例えば各位置ずれ量の平均値を位置ずれ量とすることが可能である。或いは、例えば、導光板１０を格子状に区画し、各区画に１個の校正用光源４を設置して、それぞれ位置ずれ量を求める。そして、その区画内にタッチペン４０が接触された場合には、その区画内の位置ずれ量を用いてタッチペン４０の検出座標を補正することが可能である。
【０１０９】
このように、本実施の形態の座標入力装置３は、導光板１０を備え、導光板１０の表面に操作用具を接触させることによって導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像素子２３・３３にて検知し、該操作用具における導光板１０の表面への接触位置の座標を検出する。そして、導光板１０の伸縮及び位置ずれに伴う、操作用具における導光板１０の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光板１０の表面から光を入射させる校正用光源４と、校正用光源４を点灯することにより検出した該校正用光源４における光の入射位置の座標と、該校正用光源４における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正補正部５０と、操作用具を導光板１０の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標校正補正部５０とが設けられている。
【０１１０】
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。
【０１１１】
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本実施の形態では、導光板１０を用いた座標入力装置３を採用しており、校正用光源４からの光を導光板１０に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。
【０１１２】
したがって、導光板１０を使用する光学式の座標入力装置３において、導光板１０の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３を提供することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態の座標入力装置３では、操作用具としてのタッチペン４０は、導光板１０の表面に接触させることによって導光板１０に光を入射させる発光部４２を有している。そして、導光板１０には、タッチペン４０から入射されて導光板１０の内部を導光する伝搬光１０ａ・１０ｂを少なくとも２箇所に設けられた撮像素子２３・３３へそれぞれ線状に出射する光路変換部としての切り欠き１１が設けられている。
【０１１４】
これにより、操作用具としてのタッチペン４０における発光部４２から光が出射される。その光は導光板１０に入射され、その伝搬光１０ａ・１０ｂは少なくとも２箇所に設けられた切り欠き１１を介して導光板１０の外部にそれぞれ出射され、少なくとも２箇所に設けられた撮像素子２３・３３へそれぞれ線状に出射される。
【０１１５】
このため、各撮像素子２３・３３では、各撮像素子２３・３３とタッチペン４０の導光板１０への接触位置とを結ぶ三角形における各撮像素子２３・３３間の間隔Ｌと２つの角度α・βがわかるので、三角測量法により、タッチペン４０の導光板１０への接触位置の座標を求めることができる。
【０１１６】
したがって、導光板１０を使用し、タッチペン４０から導光板１０に光を入射させることにより、タッチペン４０の導光板１０への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置３を提供することができる。
【０１１７】
また、本実施の形態の座標入力装置３の座標補正方法は、導光板１０を備え、導光板１０の表面に操作用具を接触させることによって導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像素子２３・３３にて検知し、該操作用具における導光板１０の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置３の座標補正方法である。そして、座標入力装置３における電源のオン状態において、導光板１０における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源４を点灯することにより、校正用光源４の光を導光板１０に入射させ、導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像素子２３・３３にて検知して、校正用光源４における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源４における光の入射位置の座標と、校正用光源４における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、操作用具を接触させることによって該導光板１０を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像素子２３・３３にて検知し、該操作用具における導光板１０の表面への接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいる。
【０１１８】
この結果、導光板１０を使用する光学式の座標入力装置３において、導光板１０の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３の座標補正方法を提供することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態の座標入力装置３の座標補正方法では、校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程は、座標入力装置３の電源をオンしたとき、及びその後一定時間毎に行われる。
【０１２０】
これにより、座標入力装置３の電源をオンしたときには、必ず校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程にて、導光板１０の校正が自動的に行われる。この結果、座標入力装置３における電源のオフ時に座標入力装置３を落下させる等して、導光板１０の位置ずれがあった場合において、その事実を操作者が知らない場合であっても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３の座標補正方法を提供することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態では、座標入力装置３の電源をオン状態において、一定時間毎に校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程が行われる。
【０１２２】
このため、座標入力装置３の長時間の使用により、導光板１０が熱膨張して伸びた場合等においても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３の座標補正方法を提供することができる。
【０１２３】
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３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。このため、座標入力装置３を、液晶表示パネル２の画像を見ながらタッチペン４０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、導光板１０を使用する光学式の座標入力装置３において、導光板１０の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３を備えた座標入力システム１を提供することができる。
【０１２４】
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、発光部４２を有する操作用具としてのタッチペン４０にて導光板１０に接触して、接触位置の座標を検出するものであった。しかしながら、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、図１０及び図１１に示すように、操作用具としての指６０にて導光板１０に接触して、接触位置の座標を検出するものとすることが可能である。この場合、図１０及び図１１に示すように、導光板１０の周辺に光源ユニット５が設けられる。
【０１２５】
すなわち、座標入力装置３には、導光板１０における少なくとも一辺の周辺には、該導光板１０に光を入射させる複数の光源としてのＬＥＤ５ａを並べた光源ユニット５が該一辺に沿って設けられ、導光板１０には、複数のＬＥＤ５ａから入射されて該導光板１０の内部を導光する伝搬光を少なくとも２箇所に設けられた撮像素子２３・３３へそれぞれ線状に出射する光路変換部としての切り欠き１１が設けられている。そして、操作用具は、導光板１０の表面に接触させることによって該導光板１０における伝搬光の光量を減衰させる指６０からなっている。また、校正用光源として、複数のＬＥＤ５ａ…における一部のＬＥＤ５ａが兼用可能となっているとすることができる。
【０１２６】
この構成の座標入力装置３では、導光板１０における少なくとも一辺の周辺に沿って複数設けられたＬＥＤ５ａ…から、導光板１０に光が入射される。導光板１０に入射された光は、導光板１０の内部を伝搬光として導光し、切り欠き１１を介して少なくとも２箇所に設けられた撮像素子２３・３３へそれぞれ線状に出射される。このとき、操作用具としての指６０を導光板１０の表面に接触させると、その接触位置での伝搬光が乱され、散乱光が発生する。この散乱光の一部は撮像素子２３・３３の方向にも伝搬し、各撮像素子２３・３３にて受光される。この結果、撮像素子２３・３３での線状に表された像から、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり指６０の導光板１０への接触位置の座標が特定される。
【０１２７】
したがって、導光板１０を使用し、指６０を導光板１０に接触させることにより、指６０の導光板１０への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置３を提供することができる。
【０１２８】
そして、本実施の形態では、校正用光源として、複数のＬＥＤ５ａにおける一部のＬＥＤ５ａが兼用可能となっている。このため、校正用光源として別途に校正用光源４を設けなくても、既存のＬＥＤ５ａを利用して、校正を行うことができる。したがって、校正に伴うコストの増加を抑制することができる。
【０１２９】
また、この構成により、座標入力装置３を、液晶表示パネル２の画像を見ながら指６０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、導光板１０を使用する光学式の座標入力装置３において、導光板１０の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置３を備えた座標入力システム１を提供することができる。
【０１３０】
尚、本発明は、上述した実施の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、本実施の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】
【０１３１】
本発明は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する光学式の座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムに適用することができる。また、座標入力装置は、タッチペンタイプ及び指タイプのいずれにも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
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
１０        導光板（導光部材）
１０ａ      伝搬光
１０ｂ      伝搬光
１１        切り欠き（光路変換部）
２０        撮像ユニット
２１        レンズ
２２        可視光カットフィルタ
２３        撮像素子（受光部）
２５        像
２７        像
３０        撮像ユニット
３１        レンズ
３２        可視光カットフィルタ
３３        撮像素子（受光部）
４０        タッチペン（操作用具）
４２        発光部
４５        光散乱部材
５０        座標校正補正部（座標校正手段、座標補正手段）
６０        指（操作用具）
Ｌ        間隔
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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