(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行なレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネルのタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、
前記光源部は、前記レーザ光を受光し、当該受光による光強度を監視する光強度監視手段ともに、１つの光学ユニットとして形成されており、前記光強度監視手段は、入射光に対し、受光面が所定の角度で傾斜されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記光強度監視手段による受光レベルが所定値以上の場合、前記光源部の光出力用電源への電源供給を遮断する電源遮断手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記電源遮断手段は、装置本体の制御手段を介在せずに独立して動作することを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、
前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、
前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、
前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、
前記レーザ出力手段の出力状態の情報を記録するＬＤ状態記録手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ＬＤ状態記録手段への書き込みは前記レーザ出力手段の発光状態が、正常／異常にかかわらず一定周期で行なうことを特徴とする座標入力装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ＬＤ状態記録手段の記録動作後に、異常表示を行なうことを特徴とする請求項４に記載の座標入力装置。
【請求項６】
タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、
前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、
前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、
前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、
を備え、
前記電源遮断手段は、遮断動作後に、機器本体の電源再投入で復帰し、再度、前記レーザ出力手段および前記ＬＤ駆動手段に対して電源の供給を可能とすることを特徴とする座標入力装置。
【請求項７】
タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、
前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、
前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、
前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記レーザ出力手段の異常発生時、電源再投入された後に機器モード切替えにかかわらず１００秒経過後に発光可能とすることを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子会議やビジネスプレゼンテーション、教育などに利用され、光学式タッチパネル、光学的位置検出装置など、レーザ光を用いた光学式の座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的座標入力装置において、その光源に用いられる光は、レーザダイオード（以下、ＬＤという）の出射光が多く用いられる。このＬＤ光は、場合（光強度）によっては人体（目など）に悪影響を及ぼしかねないので、その光の強さに対してＪＩＳにてクラス分けがなされ、ユーザにその内容を知らせるために機器にラベルやマニュアルなどにおいて表示することが安全規格上において義務付けされている。
【０００３】
光学的座標入力装置に用いる光源部がＬＤ光の場合、その光が機器外部に放出されるので、人体への安全性を第１に考慮しなければならず、その光源に用いるＬＤ光はクラス１が条件となる。また、画面下の両コーナーにそれぞれ光学ユニットを配置し、コーナーを要として扇状にＬＤ光を照射する装置は、ＬＤ光が拡散されるため、クラス１に対し、十分な余裕（マージン）を設け、人体に悪影響を与えないような構造になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示されるように、従来の光学的座標入力装置にあっては、使用するＬＤによっては何らかの原因によりＬＤが破損し、破損時に発光する光（光破壊出力）が非常に高出力となることがある。このような場合にはクラス１を超過するおそれがあり、場合によっては、クラス３、３Ｂとなることも考えられ、このような事故を想定した安全対策が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＬＤ光の出力を監視し、安全性レベルでの作動状態を維持すると共に、所定レベル以上のＬＤ発光を遮断することにより、安全性を確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる座標入力装置にあっては、タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行なレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネルのタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、前記光源部は、前記レーザ光を受光し、当該受光による光強度を監視する光強度監視手段ともに、１つの光学ユニットとして形成されており、前記光強度監視手段は、入射光に対し、受光面が所定の角度で傾斜されているものである。
【０００７】
この発明によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、光学ユニット内に、光源から出射されるレーザ光を受光し、その光強度を監視する構成とすることにより、レーザ光の出力状態を常に直接監視することが可能になり、かつ光学ユニット外部に余分なスペースを必要としない光監視が実現する。また、入射光に対し、受光面が所定の角度で傾斜して光強度監視手段を配置することにより、受光素子の表面による不要な表面反射光を光学素子に入力させないことが可能になる。
【００１０】
また、請求項２にかかる座標入力装置にあっては、前記光強度監視手段による受光レベルが所定値以上の場合、前記光源部の光出力用電源への電源供給を遮断する電源遮断手段を備えたものである。
【００１１】
この発明によれば、光強度監視手段の受光レベルがあらかじめ定められた高出力に達した場合に、光源への電源を遮断することにより、高出力のレーザ光を出力することを回避することが可能になる。
【００１２】
また、請求項３にかかる座標入力装置にあっては、前記電源遮断手段は、装置本体の制御手段を介在せずに独立して動作するものである。
【００１３】
この発明によれば、電源遮断手段は、装置本体の制御手段を介在せずに独立して動作するように構成させることにより、電源投入と同時に動作するため、たとえば、装置本体の制御手段の暴走時などの異常時であっても、光強度監視手段は何の影響も受けずにレーザ光を監視することが可能になる。
【００１４】
また、請求項４にかかる座標入力装置にあっては、タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、前記レーザ出力手段の出力状態の情報を記録するＬＤ状態記録手段と、を備え、前記制御手段は、前記ＬＤ状態記録手段への書き込みは前記レーザ出力手段の発光状態が、正常／異常にかかわらず一定周期で行なうものである。
【００１５】
この発明によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になる。また、一定周期でＬＤ状態記録手段に書き込みを行なうことにより、突発的に装置本体の電源が遮断されても、電源復帰後に前回のＬＤ状態を認識することが可能になる。
【００１８】
また、請求項５にかかる座標入力装置にあっては、前記制御手段は、前記ＬＤ状態記録手段の記録動作後に、異常表示を行なうものである。
【００１９】
この発明によれば、ＬＤ状態記録手段の記録動作後に、異常表示を行なうことにより、その異常状態を記録することが可能となると共に、異常状態をユーザに知らせることが可能となる。
【００２０】
また、請求項６にかかる座標入力装置にあっては、タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、を備え、前記電源遮断手段は、遮断動作後に、機器本体の電源再投入で復帰し、再度、前記レーザ出力手段および前記ＬＤ駆動手段に対して電源の供給を可能とするものである。
【００２１】
この発明によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になる。特に、遮断動作後に、機器本体の電源再投入で復帰し、再度、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段に対して電源の供給を可能とすることにより、たとえば、製造ラインでの組み付け不良などに起因するレーザ出力の異常が発生した場合において修理し、電源再投入により正常な動作に復帰させることが可能になる。
【００２２】
また、請求項７にかかる座標入力装置にあっては、タッチパネルの異なる位置にそれぞれ配置され、タッチ面に略平行で、かつ設置位置を中心にレーザ光を出射する２つの光源部と、前記光源部からのレーザ光を反射し、前記光源部に向けて反射させる反射手段と、前記反射手段によって反射された光を受光する受光手段と、前記受光手段の受光状態に基づいて前記タッチパネル上でタッチされたこと、およびタッチがなされた点の座標を検出する座標検出手段と、を備えた座標入力装置において、前記光源部は、レーザ光を出力するレーザ出力手段と、前記レーザ出力手段を駆動するＬＤ駆動手段と、前記レーザ出力手段と前記駆動手段への電源遮断を行なう電源遮断手段と、前記レーザ出力手段の出力レベルを監視する光監視手段と、前記ＬＤ駆動手段および前記電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、前記光監視手段からの信号に基づいて生成される前記ＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号から前記レーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時に前記レーザ出力手段の出力を停止するように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記レーザ出力手段の異常発生時、電源再投入された後に機器モード切替えにかかわらず１００秒経過後に発光可能とするものである。
【００２３】
この発明によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段のＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になる。特に、レーザ出力手段の異常時に、誤って装置本体の電源を再投入しても１００秒間のインターバルを設けることにより、安全規格クラス１に定められている一定時間のＬＤ光蓄積量を基準以下にすることが可能となると共に、機器モード切替えにより再度、１００秒をカウントする必要がなくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる座標入力装置の好適な実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態にかかる座標入力装置の概略構成を示す説明図である。この座標入力装置は、タッチパネル１０１と、タッチパネル１０１に対して専用ペン１０６がタッチしたことを検出する光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒと、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの検出信号を入力し、タッチされた点（タッチ点）を算出するシステム制御部１０４と、を備えている。システム制御部１０４によって算出された座標は、インタフェース部１０５を介してパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記述する）１０８に入力される。
【００２６】
また、この実施の形態では、後述するように専用ペン１０６が発光する。この実施の形態の座標入力装置は、専用ペン１０６が発した光を受光してシステム制御部１０４に入力する専用ペン受信部１０７を備えている。
【００２７】
タッチパネル１０１は、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒ間を結ぶ直線と一致する辺を除く三辺に光を再帰的に反射する反射板１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えている。光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒが照射した光は、反射板１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃによって再帰的に反射され、再び光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒによって受光される。
【００２８】
図２は、図１における光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの構成を示す説明図である。なお、この光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒはそれぞれ同様の構成とする。図２（ａ）と（ｂ）は互いに９０度異なる方向から見た状態を示している。光学ユニットは、光源（後にＬＤと記す）２０１、光源２０１から出射された光を光源２０１を要とする扇状に拡散するレンズ部２０２、反射板１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃで反射された光を受光して集光する受光レンズ２０３、受光レンズ２０３が集光した光を受光してタッチの有無を検出する光学素子（後にＣＣＤと記す）２０４、一点鎖線で示す光学軸上に配置され、出射光と反射光とを制御するハーフミラー２０５を有している。
【００２９】
図３は、図１における専用ペン１０６の構成を示す説明図である。この専用ペン１０６は、電池３０３と、電池３０３と接触することによって電力が供給され、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）３０５を点灯させる制御部３０２と、弾性を有し、電池３０３と制御部３０２とを接触させる、あるいは離す電池接触板３０４とを備えている。
【００３０】
電池接触板３０４は、ペン先３０１が押圧されたときにペン内部に押し込まれ、電池３０３と制御部３０２を接触させる。このとき、ＬＥＤ３０５が点灯し、点灯した光信号が専用ペン受信部１０７によって無線または有線で受信される。また、ペン先３０１が押圧されなくなったときにペン先３０１の方向に戻り、電池３０３と制御部３０２とを離す。以上の構成により、専用ペンは、ペン先が押圧されたときにだけ光信号を発生する。
【００３１】
図４は、図１における座標入力装置の制御系の構成を示すブロック図である。この制御系は、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒと、システム制御部１０４およびインタフェース部１０５とを合わせた機能を有するＭＢＵ（ｍａｉｎ  ｂｏａｒｄ  ｕｎｉｔ）４０１と、を備えている。
【００３２】
光学ユニット１０２Ｌは、光源（ＬＤ：ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）２０１、光源２０１を搭載する基板であるＬＤＵ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ  ｕｎｉｔ）４０２、光学素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）２０４、光学素子２０４を搭載する基板であるＳＢＵ（ｓｅｎｓｏｒ  ｂｏｒｄ  ｕｎｉｔ）４０３を備えている。また、光学ユニット１０２Ｒも同様に、光源２０１、ＬＤＵ４０２、光学素子２０４、ＳＵＢ４０３を備えている。
【００３３】
ＭＢＵ４０１は、光学ユニット１０２Ｌ，１０２ＲのＬＤＵ４０２、ＳＢＵ４０３を制御すると共に、ＳＢＵ４０３から出力されたＣＣＤ２０４が撮像した画像データを入力してタッチ点の座標を算出するＣＰＵ４１２を備えている。
【００３４】
また、ＭＢＵ４０１は、画像データのシェーディング補正の基準となるデータを格納しておくシェーディングメモリ４０４，４０９、ＳＢＵ４０３から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する、あるいは画像処理を行なう画像処理ＬＳＩ（Ｌ）４０５、画像処理ＬＳＩ（Ｒ）４０７、ＳＵＢ４０３から出力されたアナログデータをライン毎に格納するデータ格納メモリＬ４０６、データ格納メモリＲ４０８、ＲＯＭ４１０、ＲＡＭ４１１、インタフェース部１０５を備えている。
【００３５】
なお、上記構成において、シェーディングメモリ４０４、画像処理ＬＳＩ（Ｌ）４０５、データ格納メモリＬ４０６は、光学ユニット１０２ＬのＳＢＵ４０３が出力した画像データを処理するものである。また、シェーディングメモリ４０９、画像処理ＬＳＩ（Ｒ）４０８、データ格納メモリＲ４０７は、光学ユニット１０２ＲのＳＢＵ４０３が出力した画像データを処理するものである。
【００３６】
また、ＲＯＭ４１０は、ＭＢＵ４０１のシステム制御に使用されるプログラムを記憶している。ＲＯＭ４１０は、ＣＰＵ４１２の処理のワークエリアに使用される。インタフェース部１０５は、ＭＢＵ４０１に組み込まれてＭＢＵ４０１と外部のＰＣ１０８との信号の授受を制御している。なお、図４の構成において、ＲＡＭ４１１とデータ格納メモリＬ４０６、データ格納メモリＲ４０７を別の構成としているが、一つのメモリを機能ごとに分割してＲＡＭ４１１、データ格納メモリＬ４０６、データ格納メモリＲ４０７を構成することもできる。
【００３７】
さらに、ＭＢＵ４０１は、専用ペン受信部１０７と接続している。専用ペン受信部１０７は、専用ペン１０６のＬＥＤ３０５が点灯して発生した光信号を受信し、ＣＰＵ４１２に入力する。ＭＢＵ４０１は、ＬＥＤ３０５が出力した光信号に基づいて専用ペン１０６のタッチパネル１０１に対する接触および非接触を検出する。
【００３８】
つぎに、この実施の形態の座標入力装置の基本的な座標検出動作について説明する。ＣＰＵ４１２は、ＲＯＭ４１０から読み出されたプログラムにしたがって光学ユニット１０２Ｌ，１０２ＲのＬＤＵ４０２にＬＤ２０１を点灯するよう指示するＬＤ点灯信号を出力する。ＬＤ点灯信号を入力したＬＤＵ４０２は、それぞれＬＤ２０１を点灯し、タッチパネル１０１上に扇状の光が出射される。
【００３９】
上記出射された光は、反射板１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃによって再帰的に反射され、光学ユニット１０２Ｌ，１０２ＲそれぞれのＣＣＤ２０４によって受光される。このとき、タッチパネル１０１がタッチされた場合、タッチ点を通る光が遮断されてＣＣＤ２０４で受光されずに像として撮影される。この撮影された像のデータは、画像データとしてＭＢＵ４０１の画像処理ＬＳＩ（Ｌ）４０５，画像処理ＬＳＩ（Ｒ）４０８に入力し、デジタルデータに変換された上にシェーディングメモリ４０４，４０９に記憶されているデータを使ってシェーディング補正が行なわれる。シェーディング補正された画像データは、データ格納メモリＬ４０６，データ格納メモリＲ４０７に格納される。
【００４０】
ＣＰＵ４１２は、データ格納メモリＬ４０６，データ格納メモリＲ４０７に格納された画像データを読み出し、画像データ中のディップ（光量が低下する点）を検出する。そして、画像データ中のディップからタッチ点の座標を算出する。
【００４１】
つぎに、以上のように構成された座標入力装置において、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒそれぞれの光源（ＬＤ）２０１から出射されたＬＤ光を監視し、ＬＤの異常を早期に発見し、これに起因する不具合を解消し、安全性を確保する例について説明する。
【００４２】
この実施の形態においては、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒそれぞれの光源（ＬＤ）２０１から出射されたＬＤ光を監視するために、ＬＤ光を受光素子により受光し、その強度を検出する。この場合、監視用の受光素子の設置場所は、扇状に出射されるＬＤ光と受光部（ＣＣＤ）の受光ライン（座標検出ライン）を遮らない位置に設置することが必須条件となる。この各ラインを遮ってしまうことになるので、上記条件をクリアすることが前提となる。以下、受光素子の実装例について説明する。
【００４３】
（実装例１）
図５は、本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の第１の配置構成を示す説明図である。ここでは、光源１０２からレンズ部２０２を通過し、ハーフミラー２０５で偏向されたＬＤ光を受光レンズ２０３により光学素子（ＣＣＤ）２０４に結像させる受光ラインとは反対方向、すなわち、ハーフミラー２０５部分で反射されるＣ方向のＬＤ光を入射させる位置に光監視用受光素子１１を距離Ｅをおいて配置する。
【００４４】
すなわち、図５において、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒは、構造上、光源２０１から出射されるＬＤ光Ａは、レンズ部２０２を通り、ユニット外部へ放出され光Ｂとなる。このとき、ここで使用するハーフミラー２０５の特性上、ＬＤ光Ａは５０％しか通過されず、残りの５０％の光Ｃは４５度（角度θ１）の傾斜にてハーフミラー２０５が設置されているため、Ｃ方向に偏向される。したがって、このＣ方向のＬＤ光の延長上に光監視用受光素子１１を設置する。
【００４５】
光監視用受光素子１１としては、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの光源２０１のＬＤ光の波長に対応した、たとえばフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を用いる。また、基準電圧は抵抗による分圧や基準電圧ＩＣなどが用いられる。
【００４６】
したがって、光源１０２から出射されたＬＤ光を光監視用受光素子１１により直接に入射させてモニタする構成としたので、ＬＤ光の強度が通常レベルであるか異常レベルであるかを監視することができる。また、光監視用受光素子１１を光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒそれぞれに組み込むことにより、光学ユニット単体としての安全性が確保される。
【００４７】
（実装例２）
さて、光監視用受光素子１１が、入射するＬＤ光Ｃに対して直角に配置した場合を図６に示す。光監視用受光素子１１の表面は、ガラスなどで平面となっている構成が一般的である。このため、受光する光Ｃは、光監視用受光素子１１に入射すると同時に、光監視用受光素子１１が受光する光もあれば、光監視用受光素子１１の表面により反射する光Ｄもある。このとき、光監視用受光素子１１の特性上（ＡからＢ方向への光は通過するが、ＢからＡ方向への光は通過させない）、ハーフミラー２０５を通過し、その先にある光学素子２０４に入射するおそれがあり、光学素子２０４としては外乱光となってしまい、場合によっては誤検知の原因となる。このため、この実施の形態では、図７に示すように、傾斜角度をもたせて光監視用受光素子１１を設置する。
【００４８】
図７は、本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の第２の配置構成を示す説明図である。ここでは、光監視用受光素子１１の表面で反射した光Ｄを光学素子（ＣＣＤ）２０４に入射させないように光監視用受光素子１１を配置する。すなわち、図７に示すように、光監視用受光素子１１を光路に対して直角に配置せずに、光監視用受光素子１１の表面で反射した光Ｄが、光学素子（ＣＣＤ）２０４に入射しないような角度θ２を設けて設置する。
【００４９】
このとき、光学ユニットの構成にもよるが、この実施の形態では、ハーフミラー２０５から光監視用受光素子１１までの距離Ｅ（図５参照）が約５ｍｍであるため、少なくとも角度θ２は約９．５°となる。また、部品精度のばらつきや余裕を考慮した場合、角度θ２をブラス側に設定してもよい。実際には、スペースの制約もあるため１０°とする。
【００５０】
したがって、光監視用受光素子１１を、入射する光に対して傾斜して設置する構成とすることにより、光監視用受光素子１１の表面での反射光を光学素子（ＣＣＤ）２０４に入射させることがなくなるため、光学素子（ＣＣＤ）２０４による誤検知をなくすことができる。
【００５１】
ところで、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの外でＬＤ光を得ようとすると、図８に示すように、光監視用受光素子１１は有効筆記エリア１２内には設置することができない。設置すると光監視用受光素子１１は、再帰反射板のように反射特性をもたないため、ＬＤ光が反射せず、光学素子（ＣＣＤ）２０４では座標と認識してしまうことになる。
【００５２】
図８は、座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の配置構成を示す説明図であり、上述した実装例に対し、光監視用受光素子１１を光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒ内には配置しない場合の構成について示している。ここでは上述した理由により、光監視用受光素子１１を設置する位置は有効筆記エリア１２の外となり、図８に示すように、Ａ地点やＢ地点となる。
【００５３】
ここで、光監視用受光素子１１を、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの内側／外側に配置した場合の比較を図９を用いて説明する。図９において、扇状の光１３は、光源１０２との関係上、中心の光は厚く、強い光となっているが、端部になるしたがって薄くなりつつ、弱い光になる。このとき、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの内側の設置がＤ地点となり、他方、外側の設置がＣ地点となる。
【００５４】
したがって、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの内側に光監視用受光素子１１を設置した場合、扇状の中心設置により、多く、かつ大きな出力の光を得ることができ、ＬＤ光の面積比に対して多くの光を受光することができる。また、光監視用受光素子１１の受光面積が大きければ、より多くのさらに安定した強い光を得ることができる。
【００５５】
一方、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒの外側に光監視用受光素子１１を設置した場合、扇状の光１３の端で、非常に不安定な光の受光となり、場合によっては、周囲の光の方が明るい場合があり、このとき、光監視用受光素子１１は誤った光を入射するおそれがある。
【００５６】
以上のように、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒ内に光監視用受光素子１１を設置した場合は、機器の中で、最も周囲光の入射が少なく、影響を受けない場所である。また、機器の中で、ＬＤ光や受光ラインを遮らない位置で、かつ光に最も近い位置で、最も強い光を得ることができ、最適な配置位置となる。よって、光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒそれぞれが単体として安全性が確保され、安全規格におけるクラス分けが適用できる。
【００５７】
（光監視用受光素子１１の駆動回路）
つぎに、上述した光監視用受光素子１１の駆動回路例について図１０に示すブロック図を参照し、説明する。
【００５８】
図１０において、符号２０は基準電圧、符号２１はコンパレータ、符号２２は光源用電源、符号２３はアナログ回路、符号２４はヒューズである。この駆動回路は、演算部（システム制御部１０４）を介在することなく電源投入にて動作する部品を使用し、演算部（システム制御部１０４）が暴走したとき、受光素子および周辺回路の不動作などはなく、ＣＰＵ暴走時にも安全回路として作動するように構成されている。
【００５９】
以上のように構成された駆動回路において、ＬＤ光を常時、受光している光監視用受光素子１１が、高出力のＬＤ光を受光したとき、その受光レベルに相当したレベルの信号が出力され、コンパレータ２１に入力される。コンパレータ２１では、光源１０２への電源供給に関し、遮断したいレベルがあらかじめ基準電圧２０として設定されている。コンパレータ２１は、この基準電圧２０と光監視用受光素子１１からの信号レベルを比較する。ここで、信号レベルが基準電圧２０を超えた場合、コンパレータ２１からの信号が、アナログ回路２３を経てヒューズ２４を切る。これにより、光源用電源２２から供給されていた光源１０２は、電源が遮断されて動作停止となり、光源１０２から光が出力されることがなくなる。
【００６０】
したがって、光源（ＬＤ）１０２からのＬＤ光を光監視用受光素子１１で検出し、そのＬＤ光のレベルが所定レベル以上になった場合、光源１０２への電源供給をヒューズ２４で切ることにより、装置の電源再投入時にも光源１０２へ電源が供給されず、異常あるいは破損となった光源１０２が再度、発光されないため、安全性を確保することができる。
【００６１】
（電源遮断回路システム）
つぎに、ＬＤ光が異常の場合、光源（ＬＤ）およびその駆動回路の電源を遮断する例について述べる。図１１は、本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における電源遮断回路システムの構成を示すブロック図である。
【００６２】
図１１において、この電源遮断回路システムは、大きくは、光源２０１と、光監視部３１と、制御ユニット３２と、から構成される。光源２０１は、電源遮断回路３３と、駆動回路３４と、ＬＤ３５と、を備えている。光監視部３１は、光監視回路３６を有している。制御ユニット３２は、タイマー３８を持つメイン制御部３７と、記録媒体３９と、電源保持回路４０と、を備えている。なお、メイン制御部３７はＣＰＵによって実現し、その内部のタイマー３８は外部に設けてもよい。
【００６３】
光監視回路３６は、図１２に示すように光学ユニット内に配置されている。光監視回路３６は、ＬＤ３５の出力をモニタし、そのＬＤ光強度が正常か異常であるかを監視し、異常の場合に電源遮断回路３３に異常信号を送る。光学ユニット１０２Ｌ，１０２Ｒは、構造上、光源２０１から出射されるＬＤ光Ａが、レンズ部２０２を通り、ユニット外部へ放出され光Ｂとなる。このとき、ここで使用するハーフミラー２０５の特性上、ＬＤ光Ａは５０％しか通過されず、残りの５０％の光Ｃは４５度（角度θ）の傾斜にてハーフミラー２０５が設置されているため、Ｃ方向に偏向される。したがって、このＣ方向のＬＤ光の延長上に光監視回路３６を設置する。
【００６４】
また、光監視回路３６は、図１２に示すように受光素子の表面で反射した光Ｄを光学素子（ＣＣＤ）２０４に入射させないように配置されている。すなわち、図１２に示すように、光監視回路３６の受光素子を、光路に対して直角に配置せずに、受光素子の表面で反射した光Ｄが、光学素子（ＣＣＤ）２０４に入射しないような角度θを設けて設置する。
【００６５】
このように光監視回路３６内の受光素子の表面を角度θを設けて設置することにより、ＬＤ光Ｃが受光素子の表面反射にて、再度、ハーフミラー２０５とレンズ２０３を通過し、光学素子（ＣＣＤ）２０４への入射を防止し、かつ表面反射光をＤ方向に逃がしている。これにより光学素子（ＣＣＤ）２０４での誤検知を回避することができる。
【００６６】
つぎに、以上のように構成された電源遮断回路システムの一連の動作について説明する。図１３は、本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における電源遮断回路システムの動作を示すフローチャートである。
【００６７】
まず、機器の電源がＯＮされると（ステップＳ１１）、メイン制御部３７および光学ユニットの電源が投入される（ステップＳ１２）。このとき、メイン制御部３７は電源投入により動作するものの、光学ユニットは電源遮断回路３３によりＬＤ３５、駆動回路３４は動作しない。すなわち、ＬＤは発光しない。
【００６８】
続いて、メイン制御部３７は、記録媒体３９から、先回の機器使用時における機器電源ＯＦＦの際に記録されたＬＤ状態の情報を読み出し（ステップＳ１３）、前回のＬＤ状態が正常であるか異常であるかを判断する（ステップ１４）。ここで、その内容がＬＤ通常動作（ＬＤ異常なし）であるならば、メイン制御部３７からのＬＤ駆動信号が出力され（ステップＳ１５）、光学ユニットの電源遮断回路３３が非遮断状態となり、ＬＤ３５とその駆動回路３４に電源が供給されると同時に、駆動回路３４へのＬＤ駆動信号が入力されるためＬＤ３５が発光状態となる（ステップＳ１６）。
【００６９】
続いて、ＬＤ３５が発光するＬＤ光が正常であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、ＬＤ発光が正常であると判断すると、さらに、ＬＤ発光信号が正常であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。この場合、ＬＤ３５が発光すると駆動回路３４からのＬＤ発光信号がメイン制御部３７に入力されるため、ＬＤ３５が発光しているか否かを認識する。ステップＳ１８においてＬＤ発光信号が正常であると判断した場合、記録媒体３９への書き込みを行なう（ステップＳ１９）。
【００７０】
すなわち、ＬＤ発光信号は、ＬＤ３５が非発光となると出力されないため、メイン制御部３７は、ＬＤ発光状態を常に認識可能になっており、このＬＤ発光信号を受け、ＬＤ状態を一定周期にて常に記録媒体３９へ書き込む。なお、この一定周期は、短いほど好ましい。
【００７１】
ステップＳ１４において、記録媒体３９から読み出した前回のＬＤ状態が異常であると判断した場合、タイマー３８にてたとえば１００秒のカウントを行ない（ステップＳ２０）、ステップＳ１５に進む。
【００７２】
ステップＳ１７において、たとえば、通常光出力値より高出力となり、ＬＤ発光が異常であると判断した場合、光監視回路３６への光出力も高くなる。光監視回路３６は、ある一定レベル以上のＬＤ光を受光すると異常として検出し、異常信号を電源遮断回路３３に出力し、電源遮断回路３３ではＬＤ３５およびその駆動回路３４への電源を遮断し、ＬＤ３５の発光を停止させる（ステップＳ２１）。
【００７３】
上記ステップＳ２１の後、ＬＤ発光信号を未出力とし（ステップＳ２２）、ＬＤ３５の異常を認識する（ステップＳ２３）。さらに、この異常状態を記録媒体３９に書き込み、ＬＤ駆動信号を未出力とし（ステップＳ２４）、ＬＤ異常表示を行なう（ステップＳ２５）。また、ステップＳ１８においてＬＤ発光信号が異常（未出力）である場合、ステップＳ２３に移行する。
【００７４】
さらに、上記動作について説明する。上述のＬＤ３５の発光が停止された場合、電源を遮断された駆動回路３４は、非動作状態のためＬＤ発光信号をメイン制御部３７へ出力することができなくなる。このため、メイン制御部３７での状態としては、ＬＤ駆動信号を出力しているにもかかわらず、ＬＤ発光信号が帰ってこないので、ＬＤ異常と認識し、一定周期にて、ＬＤ発光状態を記録している記録媒体３９へこのＬＤ異常情報を書き込み、その後、機器画面に異常状態を表示させることにより、ユーザに異常が発生したことを知らせる。機器画面に異常を知らせることにより、たとえばユーザが電源を再投入した場合、制御ユニット３２、光学ユニットの電源が投入される。
【００７５】
また、機器の電源が再投入された場合、ＬＤ光が問題なく通常動作した場合、上述のように通常動作を実行し、記録媒体３９に「ＬＤ異常」から「ＬＤ通常動作」として書き換えを行なうようになっている。なお、この場合、たとえば、組み付け工程でのハーネスの接続不良などによるＬＤ各信号の未出力、未入力が上げられる。
【００７６】
また、ＬＤ異常発生と同時に、突発的な機器電源のＯＦＦが重なってしまった場合、通常では、ＬＤ異常を記録媒体３９に書き込みを行なおうとすると、機器電源ＯＦＦのため、書き込みを行なうことができなくなることがある。このため、電源保持回路４０により、機器電源ＯＦＦから、メイン制御部３７がＬＤ異常状態を認識し、記録媒体３９に書き込み可能な時間のみ、メイン制御部３７への電源ＯＦＦが遅延されるため、記録媒体３９へ書き込むことが可能になっている。なお、記録媒体３９は、機器の電源ＯＮ／ＯＦＦにおいてもその内容が保持できるように、たとえばＥＥＰＲＯＭの方が好ましい。
【００７７】
また、電源遮断回路３３は、ＬＤ光が規格クラス１を超えないようにするため、クラス１の基準からある程度の余裕度をもって動作するようになっている。また、電源遮断回路３３は、遮断後は、機器電源の再投入にて復帰可能になっており、遮断時は、メイン制御部３７の信号により、遮断状態から非遮断状態にすることができないようになっている。また、タイマー３８による時間１００秒は、同規格を満足するために、１００秒間に蓄積されるＬＤ光量の軽減を図ることを狙いとしていることから設定しているが、クラス１を満足させるものであれば、１００秒より少ない時間であってもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる座標入力装置（請求項１）によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、光学ユニット内に、光源から出射されるレーザ光を受光し、その光強度を監視する構成とすることにより、レーザ光の出力状態を常に直接監視することが可能になり、かつ光学ユニット外部に余分なスペースを必要としない光監視が実現するので、この光監視にしたがった迅速な処理による安全性を確保することができる。特に、入射光に対し、受光面が所定の角度で傾斜して光強度監視手段を配置することにより、受光素子の表面による不要な表面反射光を光学素子に入力させないことが可能になるため、誤検出の発生を回避し、確実なレーザ光レベルを検出することができる。
【００８０】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項２）によれば、光強度監視手段の受光レベルがあらかじめ定められた高出力に達した場合に、光源への電源を遮断することにより、高出力のレーザ光を出力することを回避することが可能になるため、迅速に安全性を確保することができる。
【００８１】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項３）によれば、電源遮断手段は、装置本体の制御手段を介在せずに独立して動作するように構成させることにより、電源投入と同時に動作するため、たとえば、装置本体の制御手段の暴走時などの異常時であっても、光強度監視手段は何の影響を受けずにレーザ光を監視することが可能になるため、常にレーザ光の状態をモニタし、その安全性を確保することができる。
【００８２】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項４）によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段から送られるＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になるため、確実にレーザ光を非発光にすることができ、安全規格をオーバした状態を防止することができる。特に、定周期でＬＤ状態記録手段に書き込みを行なうことにより、突発的に装置本体の電源が遮断されても、電源復帰後に前回のＬＤ状態を認識することが可能になるため、この状態に応じた安全性の対応を行なうことができる。
【００８４】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項５）によれば、ＬＤ状態記録手段の記録動作後に、異常表示を行なうため、その異常状態を確実に記録することができると共に、異常状態であることをユーザが認識することができる。
【００８５】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項６）によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段から送られるＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になるため、確実にレーザ光を非発光にすることができ、安全規格をオーバした状態を防止することができる。特に、遮断動作後に、機器本体の電源再投入で復帰し、再度、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段に対して電源の供給を可能としたので、たとえば、製造ラインでの組み付け不良などに起因するレーザ出力の異常が発生した場合において修理し、電源再投入により正常な動作に復帰させることができる。
【００８６】
また、本発明にかかる座標入力装置（請求項７）によれば、レーザ光学装置を用いた座標入力装置において、レーザ光の出力状態を監視し、ＬＤ駆動手段および電源遮断手段に対しＬＤ駆動信号を供給し、光監視手段からの信号に基づいて生成されるＬＤ駆動手段から送られるＬＤ発光信号からレーザ出力手段の出力の正常／異常を認識し、異常時にレーザ出力手段の出力を停止するように制御することにより、レーザ出力手段が異常となったことを認識し、レーザ出力手段およびＬＤ駆動手段への電源供給を遮断することが可能になるため、確実にレーザ光を非発光にすることができ、安全規格をオーバした状態を防止することができる。特に、レーザ出力手段の異常時に、誤って装置本体の電源を再投入しても１００秒間のインターバルを設けたので、安全規格クラス１に定められている一定時間のＬＤ光蓄積量を基準以下にすることができると共に、機器モード切替により再度、１００秒をカウントする必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる座標入力装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１における光学ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】図１における専用ペンの構成を示す説明図である。
【図４】図１における座標入力装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の第１の配置構成を示す説明図である。
【図６】入射するＬＤ光Ｃに対して光監視用受光素子１１を直角に配置した状態を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の第２の配置構成を示す説明図である。
【図８】座標入力装置における光学系の光監視用受光素子の配置構成を示す説明図である。
【図９】光監視用受光素子を光学ユニット内／外に配置した場合の比較例を示す説明図である。
【図１０】光監視用受光素子の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における電源遮断回路システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】光学ユニット内に配置されている光監視回路を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態にかかる座標入力装置における電源遮断回路システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１  光監視用受光素子
２０  基準電圧
２１  コンパレータ
２２  光源用電源
２３  アナログ回路
２４  ヒューズ
３３  電源遮断回路
３４  駆動回路
３５  ＬＤ
３６  光監視回路
３７  メイン制御部
３８  タイマー
３９  記録媒体
１０１  タッチパネル
１０２Ｌ，１０２Ｒ  光学ユニット
１０３ａ〜１０３ｃ  反射板
１０４  システム制御部
２０１  光源（ＬＤ）
２０４  光学素子
２０５  ハーフミラー
【図１】
0004068365.tif 000002
【図２】
0004068365.tif 000003
【図３】
0004068365.tif 000004
【図４】
0004068365.tif 000005
【図５】
0004068365.tif 000006
【図６】
0004068365.tif 000007
【図７】
0004068365.tif 000008
【図８】
0004068365.tif 000009
【図９】
0004068365.tif 000010
【図１０】
0004068365.tif 000011
【図１１】
0004068365.tif 000012
【図１２】
0004068365.tif 000013
【図１３】
0004068365.tif 000014