(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルと、
前記タッチパネルの面と光軸が略平行であって、かつ前記面と略平行に広がる扇状の光を前記タッチパネル上に照射する光照射手段および、該光照射手段と一体的に構成されて前記光照射手段が照射した光の反射光を受光する受光手段を備える光学ユニットと、
前記光照射手段によって照射された光を前記受光手段に向けて再帰的に反射する反射手段と、
前記受光手段が受光した反射光に基づく演算により、前記タッチパネルに入力された座標を検出する座標検出手段と、
前記タッチパネル上のコーナー位置に設けられるピン部と、を備えてなり、
前記座標検出手段は、前記コーナー位置に設けられた前記ピン部の座標を検出し、検出された前記コーナー位置と前記タッチパネル上に照射されて生じる前記反射手段上の反射面と非反射面の境界であるスタート位置およびエンド位置に基づいて、設計上の値に対する検出値の、縮率、光学基準位置、角度補正値、基準取付け角度を算出して補正データを取得すると共に、前記補正データを使用して前記タッチパネルに入力された座標を検出することを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記設計上の値を予め記憶しておく設計値記憶手段を備える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】
前記タッチパネルが四角形の平面を備え、前記光学ユニットが前記平面における同一の辺の両端に生じる２つの角部分にそれぞれ１つずつ設けられ、かつ、前記ピン部が前記光学ユニットの各々と対向する角部分に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記ピン部が前記タッチパネルに対するピン部側凹部またはピン部側凸部を備え、前記タッチパネルの前記部位が前記ピン部側凹部と勘合されるパネル側凸部または前記ピン部側凸部と勘合されるパネル側凹部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記ピン部側凹部と前記パネル側凹部、または前記ピン部側凸部とパネル側凹部とが互いに螺合されることを特徴とする請求項２または４に記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記ピン部は前記タッチパネルに対して垂直に設けられる略円筒形状の円筒部位を備え、該円筒部位は、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ未満の直径を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記座標検出手段によって検出された前記ピン部の座標を記憶する座標記憶手段を備え、前記座標記憶手段は、電力の供給停止によっても記憶されているデータが消去されない構成のメモリであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つ記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記補正データは、前記座標検出手段の座標検出に用いられる角度を補正する角度のデータであり、前記座標検出手段は、取得した前記補正データの角度が１／１００００度以上の値を持つ場合にエラー信号を発生するエラー信号発生手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネル上で指定された座標を光学的に検出し、コンピュータなどの機器に入力する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、タッチパネル上の任意の位置を指やペンで指定することにより、指定された位置の座標をコンピュータなどの機器に入力する座標入力装置がある。特に光学式の座標入力装置は、比較的構成が簡易でありながら充分な精度で座標の検出ができるという長所を有するため、電子黒板、ディスプレイ一体型のタブレットなどに多く用いられている。
【０００３】
光学式の座標入力装置の多くは、タッチパネルの略全面に光を照射できる光源と、光源が照射した光を反射する反射部材と、反射部材で反射された光を受光するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの受光素子とを備えている。タッチパネル上に指やペンを置くと、照射された光が指などによって遮られ、受光素子に受光されなくなる。座標入力装置は、受光素子の受光状態から指などが置かれた位置の座標を検出する。
【０００４】
図１１は、上記した光学式の座標入力装置の座標の検出処理を説明するための図である。図１１に示したタッチパネル１１０１は、図中の横方向の長さ（幅）Ｗを有する長方形の板である。また、タッチパネル１１０１の三辺には反射部材１１０２が設けられている。なお、図１１は、タッチパネル１１０１上の点Ｐの座標を検出する場合を例にして座標の検出処理を説明するものとする。
【０００５】
図示しない光源および受光素子は、一体的なユニット（光学ユニット）として構成される。また、反射部材１１０２は、照射された光の光軸と反射された光の光軸とが同一の軸となるように光を反射する再帰性の反射部材である。このため、光源から照射された光は、反射部材１１０２で再帰的に反射され、光源と共に光学ユニットに組み込まれている受光素子で受光される。図示した構成において、光学ユニットは、タッチパネル１１０１の２つの角部分にそれぞれ１つずつ、合計２個設けられる。光学ユニットの固定点を、図中に点ＣL，点ＣRとして示す。
【０００６】
図１２は、光学ユニットの構成を説明するための図である。点ＣLに取りつけられた光学ユニット（光学ユニットＣL）において、光源は、光学ユニットの中心（光源中心）１２０１が光学素子１２０２よりもタッチパネル１１０１の側（前方）に位置するように設けられる。光源中心１２０１と光学素子１２０２の中心点ｏとを結ぶ直線を中心軸ｃ、点ＣLと点ＣRとを結ぶ直線をｌ１とすると、中心軸ｃと直線ｌ1とがなす角度βLを、光学ユニットＣLのタッチパネル１１０１に対する取りつけ角度という。
【０００７】
また、図示を省くが、同様に、点ＣRに取りつけられた光学ユニット（光学ユニットＣR）において、光学素子の中心点ｏと点ＣRとを結ぶ直線と直線ｌ１とがなす角度βRを、光学ユニットＣRのタッチパネル１１０１に対する取りつけ角度という。
【０００８】
タッチパネル１１０１上の一点Ｐに指が置かれると、点Ｐと点ＣLとを結ぶ直線ｌ2と直線ｌ1とは、角度θLをなす。また、点Ｐと点ＣRとを結ぶ直線ｌ3と直線ｌ1とは、角度θRをなす。点Ｐに指が置かれたことにより、光源から照射された光の一部が指によって遮蔽され、点Ｐを通る反射光が受光素子１２０２に受光されなくなり、受光素子１２０２上に暗点Ｐ’が生じる。
【０００９】
点Ｐの座標（ｘP，ｙP）は、以下の式によって算出される。
ｘP＝（ｔａｎθR・W）／（ｔａｎθL＋ｔａｎθR）      …（１）
ｙP＝（ｔａｎθL・ｔａｎθR・W）／（ｔａｎθL＋ｔａｎθR）
＝ｘP・ｔａｎθL      …（２）
【００１０】
また、θL，θRは、受光素子１２０２の受光状態から、以下のようにして算出される。すなわち、光源中心１２０１と光学素子１２０２の中心点ｏとの距離をｔ、暗点Ｐ’のｏからの距離をａとすると、
ｔａｎαＬ＝ａ／ｔ      …（３）
【００１１】
また、図１２のように、θLは、取りつけ角度βLからαLを差し引いて得られる。したがって、受光素子１２０２上の受光状態から得られたｔａｎαLからαLを求め、求めたαLの値を取りつけ角度βLから差し引いてθLが求められる。また、同様にして、θRは、光学ユニットＣRにある光学素子の受光状態から得られる図示しない角度αRを取りつけ角度θRから差し引いて得られる。以上のようにして算出されたθL、θRを式（１）、（２）に代入すると点Ｐの座標（ｘP，ｙP）が算出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の算出方法は、光学ユニットのタッチパネル１１０１に対する取付角度、光学ユニット内部における光源中心１２０１と光学素子１２０２の中心点ｏとの距離ｔを用いている。このため、従来技術による点Ｐの座標検出精度は、光学ユニットのタッチパネル１１０１に対する取りつけ角度、光学ユニット内部の光源と光学素子１２０２との相対的な位置によって影響を受けることになる。
【００１３】
調整前の光学ユニットの状態は、画像入力装置ごとに異なり、一般的に、光学ユニットの取りつけ角度や光学ユニットの組み立ての最終的な調整は、作業者の手作業によって行われる。このため、光学ユニットの取りつけ角度や組み立ての精度、ひいては座標入力装置の座標検出精度が作業者の熟練度や勘によって変動することになる。また、取りつけ角度や組み立ての精度を高めるには、座標入力装置の一つ一つにかかる調整時間が長くなる。従来技術は、以上の点により、座標入力装置を量産することに不利である。
【００１４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。そして、このために、作業者の熟練度や勘によらず座標の検出精度が一定で、かつ、より短時間に調整ができ、量産に適した座標入力装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる座標入力装置は、タッチパネルと、前記タッチパネルの面と光軸が略平行であって、かつ前記面と略平行に広がる扇状の光を前記タッチパネル上に照射する光照射手段および、該光照射手段と一体的に構成されて前記光照射手段が照射した光の反射光を受光する受光手段を備える光学ユニットと、前記光照射手段によって照射された光を前記受光手段に向けて再帰的に反射する反射手段と、前記受光手段が受光した反射光に基づく演算により、前記タッチパネルに入力された座標を検出する座標検出手段と、前記タッチパネル上のコーナー位置に設けられるピン部と、を備えてなり、前記座標検出手段は、前記コーナー位置に設けられた前記ピン部の座標を検出し、検出された前記コーナー位置と前記タッチパネル上に照射されて生じる前記反射手段上の反射面と非反射面の境界であるスタート位置およびエンド位置に基づいて、設計上の値に対する検出値の、縮率、光学基準位置、角度補正値、基準取付け角度を算出して補正データを取得すると共に、前記補正データを使用して前記タッチパネルに入力された座標を検出することを特徴とする。
【００１６】
この請求項１に記載の発明によれば、座標入力装置の座標検出手段を使って補正データを取得し、取得された補正データを用いて座標を検出することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記設計上の値を予め記憶しておく設計値記憶手段を備えることを特徴とする。
この請求項２に記載の発明によれば、設計値記憶手段に設計上の値を予め記憶しておくことにより、設計上の値と検出値による補正データの取得が可能になる。
請求項３に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記タッチパネルが四角形の平面を備え、前記光学ユニットが前記平面における同一の辺の両端に生じる２つの角部分にそれぞれ１つずつ設けられ、かつ、前記ピン部が前記光学ユニットの各々と対向する角部分に設けられることを特徴とする。
【００１８】
この請求項３に記載の発明によれば、角部分の位置を検出することにより補正データを取得することができる。
【００１９】
請求項４にかかる座標入力装置は、前記ピン部が前記タッチパネルに対するピン部側凹部またはピン部側凸部を備え、前記タッチパネルの前記部位が前記ピン部側凹部と勘合されるパネル側凸部または前記ピン部側凸部と勘合されるパネル側凹部を備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項４に記載の発明によれば、ピン部側に設けられた凹部と凸部のいずれか一方と、これに対応するタッチパネル側の凸部または凹部とを勘合してピン部をタッチパネルに固定することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記ピン部側凹部と前記パネル側凹部、または前記ピン部側凸部とパネル側凹部とが互いに螺合されることを特徴とする。
【００２２】
この請求項５に記載の発明によれば、ピン部側に設けられた凹部と凸部のいずれか一方と、これに対応するタッチパネル側の凸部または凹部とを螺子留めすることによってピン部をタッチパネルに固定することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記ピン部は前記タッチパネルに対して垂直に設けられる略円筒形状の円筒部位を備え、該円筒部位は、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ未満の直径を有することを特徴とする。
【００２４】
この請求項６に記載の発明によれば、ピン部においてタッチパネルに対して垂直に設けられる略円筒形状の円筒部位の直径を、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ未満にすることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記座標検出手段によって検出された前記ピン部の座標を記憶する座標記憶手段を備え、前記座標記憶手段は、電力の供給停止によっても記憶されているデータが消去されない構成のメモリであることを特徴とする。
【００２６】
この請求項７に記載の発明によれば、座標入力装置を初期化した場合にも座標記憶手段に記憶された前記ピン部の座標が失われることを防ぐことができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明にかかる座標入力装置は、前記補正データが、前記座標検出手段の座標検出に用いられる角度を補正する角度のデータであり、前記座標検出手段は、取得した前記補正データの角度が１／１００００度以上の値を持つ場合にエラー信号を発生するエラー信号発生手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
この請求項８に記載の発明によれば、取得した補正データの角度が１／１００００度以上の値を持つことを、自動的に、かつ短時間のうちに外部に知らせることができる。
【００２９】
【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入力装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態の座標入力装置の概略を説明する図である。図１に示した座標入力装置は、タッチパネル１０１と、タッチパネルの２箇所に設けられた光学ユニット１０２ａ、１０２ｂと、タッチパネル１０１の三方に設けられた反射部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの受光状態（暗点の有無および位置）からタッチパネル１０１に入力された座標を検出する演算部１０４と、演算部１０４によって検出された座標がインターフェース部１０５を介して入力されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０６とを備えている。また、演算部１０４とインターフェース部１０５とは、ＭＢＵ（マザーボードユニット）１０７を構成する。
【００３０】
また、反射部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、反射部１０３ｂの図中に示した左端部と反射部１０３ｃの図中に示した下端部とに反射部１０３ａ〜１０３ｃの反射面１０３ａ’、１０３ｂ’、１０３ｃ’とは反射率が異なる非反射部１０８を備えている。非反射部１０８は、後述するようにタッチパネル１０１において座標の検出が可能な領域（有効領域）を示すものである。
【００３１】
反射部１０３ａ〜１０３ｃの反射面１０３ａ’〜１０３ｃ’は、複数の円錐形状のコーナーキューブを備えている。コーナーキューブは、円錐の頂点を反射面１０３ａ’〜１０３ｃ’に向けた状態で配置されていて、反射面１０３ａ’〜１０３ｃ’に照射された光は、円錐の内周面で照射方向と平行に反射される。反射面１０３ａ’〜１０３ｃ’にこのようなコーナーキューブを備えた反射部の構成は、周知であるため、これ以上の説明および図示を省くものとする。また、本実施の形態は、非反射部１０８として黒色のビニール製テープを用いている。非反射部１０８を用いた有効領域の検出については、後述するものとする。
【００３２】
図２は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの構成を説明するための図である。また、図３は、図２中に破線で示したＡの領域を拡大して示した図である。本実施の形態のタッチパネル１０１は、四角形の平面であり、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂは、タッチパネル１０１の面における同一の辺の両端に生じる２つの角部分にそれぞれ１つずつ設けられている。図２に示した光学ユニット１０２ａは、光源２０１、拡散レンズ２０２、受光レンズ２０３、受光素子２０４、ハーフミラー２０５を有している。光源２０１は、タッチパネル１０１の面と光軸が略平行な光を照射する。光は、拡散レンズ２０２によってタッチパネル１０１の面と略平行に広がる扇状の光に拡散されてタッチパネル１０１上に照射される。
【００３３】
光学ユニット１０２ｂは、光学ユニット１０２ａと同様に構成されていて、光学ユニット１０２ａと同様にタッチパネル１０１の面と略平行に広がる扇状の光をタッチパネル１０１上に照射する。２つの光学ユニット１０２ａ、１０２ｂから照射される光は、タッチパネルの全域に照射され、反射部１０３ａ〜１０３ｃによって再帰的に反射される。反射された光（反射光）は、受光レンズ２０３で集光され、受光素子２０４によって受光される。演算部１０４は、受光素子２０４における反射光の受光状態に基づいて、前述した式（１）〜式（３）を用いて演算し、タッチパネル１０１に入力された（置かれた）指やペンといった遮蔽物の座標を検出する。
【００３４】
また、本実施の形態の座標入力装置は、タッチパネル上の特定の部位に設けられる調整ピン３０２を備えている。調整ピン３０２は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの各々と対向する角部分に１つずつ、合計２個設けられている。ピン部をタッチパネルの角部分に設けたことにより、本実施の形態は、ピン部を設置するための構成が座標入力面に及ぼす影響を小さくすることができる。
【００３５】
図３に示すように、調整ピン３０２は、略円筒形状の円筒部位３０５と、タッチパネル１０１に対する凸部３０４を備えている。一方、タッチパネル１０１は、調整ピン３０２が設けられる部位に凸部３０４と勘合される凹部３０３を備えている。円筒部位３０５は、凸部３０４を凹部３０３に指し込むことによってタッチパネル１０１に対して垂直に設けられる。また、調整ピン３０２は、凸部３０４を凹部３０３に抜き差しすることによって容易にタッチパネル１０１に着脱される。
【００３６】
また、本実施の形態では、円筒部位３０５の直径を、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ未満とした。円筒部位３０５の直径を１０ｍｍ以上とすることにより、後述するコーナー位置の検出時に確実に調整ピン３０２を検出することができる。また、円筒部位３０５の直径を２０ｍｍ未満とすることにより、コーナー位置の検出誤差を許容範囲以内の値にすることができる。
【００３７】
本実施の形態の座標入力装置は、演算部１０４で調整ピン３０２の座標を検出し、検出された座標に基づいて座標を検出する際の補正データを取得する。また、取得された補正データを使用してタッチパネル１０１に入力された座標を検出することにより、座標の検出精度を高めるものである。なお、補正データを取得するための処理、補正データを用いた座標の補正については後に詳述するものとする。
【００３８】
図４は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂおよびＭＢＵ１０７を説明するためのブロック図である。図示するように、光学ユニット１０２ａは、ＬＤ（レーザダイオード）４０２ａを備えたＬＤＵ（レーザダイオードユニット）４０２、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）４０３ａを備えたＳＢＵ（センサ・ボード・ユニット）４０３を備えている。また、光学ユニット１０２ｂは、光源であるＬＤ（レーザダイオード）４０４ａを備えたＬＤＵ（レーザダイオードユニット）４０４、受光素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）４０５ａを搭載した基板であるＳＢＵ（センサ・ボード・ユニット）４０５を備えている。
【００３９】
ＭＢＵ１０７は、ＣＰＵ（Central Processor Unit）４０１、ＣＣＤ４０３ａが出力する映像のアナログ信号をディジタル信号に変換する画像処理ＬＳＩ４０６、変換された信号をラインごとに格納するデータ格納メモリ４０７を備えている。また、ＣＣＤ４０５ａが出力する映像のアナログ信号をディジタル信号に変換する画像処理ＬＳＩ４０９、変換された信号をラインごとに格納するデータ格納メモリ４０８を備えている。
【００４０】
さらに、ＭＢＵ１０７は、ＣＰＵ４０１で使用されるプログラムなどを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）４１０、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）４１１、ＰＣ１０６とのインターフェースとして機能するインターフェース制御部４１２、座標入力装置に各種の動作モード（座標の検出、補正データの取得）を設定するＤｉｐＳＷ（ディップスイッチ）４１３、取得された補正データを記憶しておくＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）４１４を備えている。
【００４１】
次に、以上のように構成された本実施の形態の座標入力装置が補正データを取得する処理について、補正データを取得するために行う測定であるコーナー位置検出、補正データを取得するための演算、補正データを用いた座標の補正の順に説明する。なお、本実施の形態の座標入力装置は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの両方について上記の処理を実行しているが、説明の簡単のため、本実施の形態では、光学ユニット１０２ａについてだけ説明するものとする。
【００４２】
（１）コーナー位置検出
コーナー位置の検出にあたって、先ず、オペレータは、凹部３０３に凸部３０４を差し込んで調整ピン３０２をタッチパネルに固定する。また、ＤｉｐＳｗ４１３を操作してコーナー位置検出のモードを座標入力装置に設定する。そして、座標入力装置の電源スイッチをオン、オフするなどしてハードウェアをリセットする。ハードウェアのリセットにより、座標入力装置は、コーナー位置検出モードに設定される。
【００４３】
ＬＤ４０２ａ、ＬＤ４０４ａが発生した光は、タッチパネル１０１の全域に照射され、反射部１０３ａ〜１０３ｃで反射されてＣＣＤ４０３ａ、４０５ａに受光される。このとき、タッチパネル１０１に照射された光のうちの調整ピン３０２を通る光は、調整ピン３０２に遮蔽されて反射部１０３ｂ〜１０３ｃに到達せず、ＣＣＤ４０３ａ、４０５ａに受光されない。このため、ＣＣＤ４０３ａ、４０５ａの本来調整ピン３０２を通る光が受光されるべき位置に暗点（光が受光されなかったために暗く見える点）が発生する。
【００４４】
ＣＣＤ４０３ａ、４０５ａの受光状態を示すアナログ信号は、画像処理ＬＳＩ４０６、４０９にそれぞれ入力し、ディジタル信号に変換される。また、画像処理ＬＳＩ４０６、４０９においてシェーディング補正などの画像処理が施された後、いったんデータ格納メモリ４０７、４０８に蓄積され、ＣＰＵ４０１に入力する。
【００４５】
ＣＰＵ４０１は、データ格納メモリ４０７、４０８に蓄積された画像データのうちの１ラインにＣＣＤ４０３ａ、４０５ａの中心（コーナー位置の中心と一致するように設定されている）を基準にして±１００画素の範囲を検出する。そして、検出した範囲内に光強度を表すレベルが予め設定されているしきい値よりも低い画素が３画素以上連続して存在するか否か判断する。判断の結果、光強度のレベルがしきい値よりも低く、かつ３画素以上連続する画素がある場合、この画素を暗点として検出する。暗点は、調整ピン３０２の位置、すなわちタッチパネル１０１のコーナー位置を示している。
【００４６】
ＣＰＵ４０１は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの各々についてそれぞれ暗点を検出し、検出の結果に基づいて以降に述べる演算を実行する。そして、演算によって得られた補正データ（▲１▼縮率、▲２▼光学基準位置、▲３▼角度補正値、▲４▼基準取付角度）をＲＡＭ４１１に保存する。ＲＡＭ４１２に保存されたデータは、ハードディスクのリセット時に失われる。このため、算出された▲１▼〜▲４▼の各値は、座標の検出モードを設定するたびに算出されなおされる
【００４７】
（２）演算
次に、▲１▼縮率、▲２▼光学基準位置、▲３▼角度補正値、▲４▼基準取付角度を算出するための演算について説明する。座標入力装置は、オペレータがＤｉｐＳｗ４１３を操作して座標入力装置を座標の検出モードに設定し、電源スイッチのオン、オフなどによってハードウェアをリセットすると座標検出に関する構成を初期化する。演算は、初期化の処理中に自動的に行われる。
【００４８】
▲１▼縮率
初期化が開始されると、座標入力装置は、先ず、縮率の算出を開始する。図５は、縮率を算出するための処理を説明するための図である。光学ユニット１０２ａは、タッチパネル１０１上に光を照射する。そして、ＣＣＤ４０３ａは、照射された光が反射部１０３ａ〜１０３ｃで反射された反射光を受光する。このとき、反射部１０３ａ〜１０３ｃ上に設けられた非反射部１０８上に照射された光は反射されないことから、非反射部１０８の位置は、ＣＣＤ４０３ａにおいて光強度を表すレベルが予め設定されているしきい値よりも低い画素に受光される光が通る位置として検出される。
【００４９】
本実施の形態は、２０００画素のＣＣＤ４０３ａにおいて連続する１０個程度の画素が所定のしきい値よりも低いレベルの光を受光するように非反射部１０８の長さを決定している。ＣＣＤ４０３ａは、反射面１０３ｃ’と非反射部１０８との境界であるスタート位置ＰS、反射面１０３ｂ’と非反射部１０８との境界であるエンド位置ＰEとを検出する。本実施の形態では、ＣＣＤ４０３ａのスタート位置ＰSを検出した素子の位置ＲLDを、以降検出したスタート位置と記し、エンド位置ＰEを検出した素子の位置ＬUDを、以降検出したエンド位置と記すものとする。
【００５０】
検出されたスタート位置ＬUD、検出されたエンド位置ＲLDは、ＲＡＭ４１１に保存される。一方、ＲＯＭ４１０は、座標入力装置が設計通り作製された場合にスタート位置ＰSを検出した素子の位置ＲLS、エンド位置ＰEを検出した素子の位置ＬUSを記憶している。以降、スタート位置ＲLSを設計上のスタート位置、エンド位置ＬUSを設計上のエンド位置と記す。ＣＰＵ４０１は、検出されたスタート位置ＬUD、検出されたエンド位置ＲLDと設計上のスタート位置ＲLS、設計上のエンド位置ＬUSを用いて縮率βを以下の式（４）に基づいて算出する。
β＝（ＲLS−ＬUS）÷（ＲLD−ＬUD）      …（４）
【００５１】
▲２▼光学基準位置
次に、座標入力装置は、光学基準位置の算出を開始する。光学基準位置は、ＣＣＤにおける位置を特定する際の基準となる位置である。図６は、光学基準位置を算出するための処理を説明するための図である。光学基準位置ＣＺは、検出されたスタート位置ＬUDと検出されたエンド位置ＲLDとの距離と、設計上のスタート位置およびエンド位置と設計上の基準取付角度θCSとを以下の式（５）に代入することによって算出される。
ＣＺ＝ＬUD＋（ＲLD−ＬUD）×ｔａｎ（θUS−（θCS＋θα））
÷（ｔａｎ（θUS−（θCS＋θα））
＋ｔａｎ（θLS−（θCS＋θα））      …（５）
【００５２】
上記した式（５）のうち、θUSは、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの中心を結ぶ直線ｌ4と、光学ユニット１０２ａの中心とスタート位置ＰSとを結ぶ直線ｌ5とがなす角度（設計上のスタート位置角度）である。θCSは、直線ｌ4と、設計上の光学基準位置ＣＺ’と光学ユニット１０２ａの中心とを結ぶ直線ｌ6’とがなす角度（設計上の基準取付角度）、θＬSは、直線ｌ4と、光学ユニット１０２ａの中心とエンド位置ＰEを結ぶ直線ｌ７とがなす角度（設計上のエンド位置角度）を示す。設計上のスタート位置角度θUS、設計上の基準取付角度θCS、設計上のエンド位置角度θLSは、いずれもＲＯＭ４１０に保存されている。
【００５３】
また、θαは角度補正値であって、計算上、初期値は０に設定される。図６のように算出された光学基準位置ＣＺと設計上の光学基準位置ＣＺ’とが異なる場合、角度補正値θαは、光学ユニット１０２ａの中心と光学基準位置ＣＺとを結ぶ直線ｌ6と直線ｌ6’とがなす角度となる。
【００５４】
▲３▼角度補正値、▲４▼基準取付角度
次に、座標入力装置は、角度補正値θαの算出を開始する。図７は、角度補正値θα、基準取付角度を算出する処理を説明するための図である。角度補正値θαは、▲１▼で説明した処理によって算出された縮率β、▲２▼で説明した処理によって算出されたＣＺ、調整ピン３０２を用いて検出されたコーナー位置、光学基準位置ＣＺ’と光学ユニット１０２ａの中心との距離ＡＡを、以下の式（６）に代入することによって算出される。
θα＝（θCD−θCS）−ａｒｃｔａｎ（（ＣＺ−ＣＤ）×β÷ＡＡ）…（６）
【００５５】
上記した式（６）のうち、θCDは、光学ユニット１０２ａの中心と算出された基準位置ＣＺとを結ぶ直線ｌ6と直線ｌ4とがなす角度（基準取付角度）である。また、θCDは、図６で示したθCSと以下の関係にある。
θCD＝θCS＋θα      …（７）
【００５６】
また、図中に示したＣＤは、先に検出された調整ピン３０２のうちの１つを検出したＣＣＤ４０３ａ上の素子の位置を示すものである。角度補正値θαの算出にあたり、ＣＤは、ＥＥＰＲＯＭ４１４から読み出されて使用される。
【００５７】
上記した式（６）、（７）によって算出される角度補正値θαは、座標入力装置の光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの実際の取付角度（図１２に示したβL）と設計上の取付角度とのずれ量によって決まる。角度補正値θαが大きい場合、座標入力装置に入力された座標は、角度補正値θαを使っても補正することができない。このため、本実施の形態は、角度補正値θαが所定の値未満になるまで光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの取付角度を調整する作業を繰り返すものとする。なお、本実施の形態では、所定の値を１／１００００度とした。
【００５８】
図８、図９は、いずれもタッチパネル１０１に一直線上にある座標を入力した場合、どのような線として表示されるかをシミュレーションした結果を示した図である。ただし、図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態により光学ユニットの取付角度を１回調整して得られた角度補正値θαを用いて座標を補正した場合のものである。また、図９（ａ）〜（ｄ）は、光学ユニットの取付角度を５回調整して得られた角度補正値θαを用いて座標を補正した場合のものである。
【００５９】
図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｄ）のいずれもが、図１１に示したタッチパネル１１０１の点ＣLを原点にとり、縦軸にはタッチパネル１１０１のｘ方向の長さを、横軸にはタッチパネル１１０１のｘ方向の長さをそれぞれｍｍ単位で示している。タッチパネル１１０１に入力された座標を、１回の取付角度の調整で得た角度補正値θαで補正すると、図８のように、タッチパネルに直線として入力された座標が入力の途中から曲線として表示され、取付角度の誤差による検出誤差を補正しきれていないことがわかる。
【００６０】
また、５回の取付角度の調整によって得られた角度補正値θαを用いて検出された座標を補正した場合、図９に示したように、入力された座標の表示ずれをほぼ補正することができる。なお、光学ユニットの取付角度の調整に必要な回数は、光学ユニットの取付角度に許容される誤差によって決定する。本実施の形態の取付角度に許容される誤差は、±１度である。図９のシミュレーションの結果から、±１度の誤差は、５回の調整によってほぼ補正することができることがわかる。ただし、本実施の形態の座標入力装置の調整では、充分な余裕をみて１０回取付角度を調整するものとした。
【００６１】
また、角度補正値θαが所定の値以下になるまで光学ユニットの取付角度の調整を繰り返す本実施の形態では、算出された角度補正値θαが１／１００００度以上の角度であった場合にエラー信号を発生するようにしても良い。エラー信号の発生は、例えば、算出された角度補正値θαが１／１００００度以上の値であった場合、ＣＰＵ４０１がＬＤＵ４０２を制御し、ＬＤ４０２ａが照射光を点滅させることによっても実現できる。
【００６２】
上記した構成によれば、算出された角度補正値θαが１／１００００度以上の値であることを作業者が簡単に認識できる。このため、本実施の形態の座標入力装置は、角度補正値θαが条件を満たすまで繰り返し光学ユニットの取付角度をより短時間で、かつ簡易に調整することができる。
【００６３】
（３）座標の補正
次に、本実施の形態の座標入力装置が、以上述べた処理によって算出された角度補正値θαを用いて検出された座標を補正する処理について説明する。図１０は、検出された座標を補正する処理を説明するための図である。図１０に示したタッチパネル１０１上の点Ｐｔにオペレータが指でタッチした場合、ＣＣＤ４０３ａのＤTで示す位置の素子に点Ｐｔにある指が検出される。このとき、点ＤTと光学ユニット１０２ａの中心とを結ぶ直線ｌ8と直線ｌ4とがなす角度θは、以下の式（８）によって算出される。
ｔａｎθ＝θCD＋θα＋ａｒｃｔａｎ（（ＤＴ−ＣＺ）×β÷ＡＡ）…（８）
【００６４】
前記した式（８）を用いてｔａｎθを算出する場合、ＣＰＵ４０１は、直線ｌ8と直線ｌ4とがなす角度θLのｔａｎθLの値を式（８）を用いて算出する。また、光学ユニット１０２ｂの中心と点Ｐｔとを結ぶ図示しない直線と直線ｌ4とがなす角度θRのｔａｎθRの値を、式（８）を用いて算出する。算出の際、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４１１から光学ユニット１０２ａで取得されたデータに基づいて算出された縮率β、光学基準位置ＣＺ、角度補正値θα、基準取付角度θCDを読出し、ｔａｎθＬの算出に使用する。
【００６５】
さらに、ＣＰＵ４０１は、算出されたｔａｎθL、ｔａｎθRを式（１）’、式（２）’に代入して点Ｐｔの座標（ｘ，ｙ）を算出する。
ｘ＝（ｔａｎθR・W）／（ｔａｎθL＋ｔａｎθR）      …（１）’
ｙ＝（ｔａｎθL・ｔａｎθR・W）／（ｔａｎθL＋ｔａｎθR）
＝ｘ・ｔａｎθR      …（２）’
【００６６】
以上説明した本発明の実施の形態は、座標の検出に使用される光学ユニット１０２ａ、１０２ｂを使って補正データを取得することから、光学ユニットの個々の状態に即した補正データを自動的に取得することができる。このために、座標入力装置を、作業者の熟練度や勘によらず座標の検出精度が一定になるように、また、比較的短時間のうちに調整することができる。
【００６７】
また、本実施の形態は、角度補正値θαが１／１００００度以上の値となったか否かを作業者が短時間のうちに知ることができる。そして、角度補正値θαが１／１００００度以上の値でなくなったとき、調整を終了することができる。このため、本実施の形態は、作業者の熟練度や勘によらず座標の検出精度が一定になるように調整することができる。
【００６８】
なお、本発明の座標入力装置は、以上述べた実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本実施の形態は、調整ピンを、調整ピン３０２の凸部３０４をタッチパネル１０１の凹部３０３に勘合してタッチパネル１０１に調整ピン３０２を固定するものとした。しかし、本発明は、この構成に限定されるものでなく、凸部３０４、凹部３０３に螺子溝を形成し、両者が互いに螺合され、調整ピン３０２がタッチパネル１０１に固定されるものであっても良い。このように構成した場合、ピン部をタッチパネルに対して確実に固定することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、本実施の形態は、ＲＡＭ４１１とデータ格納メモリ４０７、４０８を別個の構成としているが、ＲＡＭ４１１とデータ格納メモリ４０７、４０８とを１つのメモリにおける別のエリアを使用する構成としても良い。さらに、本実施の形態は、コーナー位置を示す調整ピンの座標をＥＥＰＲＯＭ４１４に保存するものとした。しかし、コーナー位置を示す情報を記憶する構成は、ＥＥＥＰＲＯＭに限るものではなく、電力の供給がなされない間にも保存されているデータが消去されない構成の記憶装置であれば他の構成でも良い。なお、他の構成として、例えばフラッシュメモリが挙げられる。
【００７０】
コーナー位置を示す情報をＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリに記憶することにより、本実施の形態は、座標入力装置の初期化によらずピン部の座標が保存できる。このため、座標入力装置をオン、オフするたびにコーナー位置を検出する必要をなくし、補正データ取得の処理を簡易にすることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明は、座標の検出に使用される座標検出手段を使って補正データを取得することから、座標検出手段の個々の状態に即した補正データを自動的に取得することができる。このために、請求項１に記載の発明は、座標入力装置を、作業者の熟練度や勘によらず座標の検出精度が一定になるように調整することができるという効果を奏する。また、このような調整を比較的短時間のうちに行うことができるという効果を奏する。そして、このために、座標入力装置を量産することに適したものにすることができるという効果を奏する
【００７２】
請求項２に記載の発明は、設計値記憶手段に設計上の値を予め記憶しておくことにより、設計上の値と検出値による補正データの取得ができるという効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、ピン部の位置をタッチパネルの角部分とすることができ、ピン部を設置するための構成が座標入力面に及ぼす影響を小さくすることができるという効果を奏する。
【００７３】
請求項４に記載の発明は、ピン部をタッチパネルに抜き差しすることができ、ピン部のタッチパネルに対する着脱を容易にすることができるという効果を奏する。
【００７４】
請求項５に記載の発明は、ピン部とタッチパネルとを螺子留めすることができ、ピン部をタッチパネルに対して確実に固定することができるという効果を奏する。
【００７５】
請求項６に記載の発明は、ピン部の円筒部位を、ピン部を確実に検出でき、かつ、ピン部の検出誤差を許容範囲以内に抑えることができる最適な直径にすることができるという効果を奏する。
【００７６】
請求項７に記載の発明は、座標入力装置の初期化によらずピン部の座標が保存でき、座標入力装置をオン、オフするたびにピン部の座標を測定する必要をなくすことができる。このため、補正データ取得の処理を簡易にすることができ、座標入力装置を量産することに適したものにすることができるという効果を奏する。
【００７７】
請求項８に記載の発明は、補正データが１／１００００度以上の値となったか否かを作業者が短時間のうちに知ることができる。そして、補正データが１／１００００度以上の値でなくなったとき、調整を終了することができる。このため、請求項８に記載の発明は、座標入力装置を、作業者の熟練度や勘によらず座標の検出精度が一定になるように調整することができる。また、このような調整を比較的短時間のうちに行うことができることにより、座標入力装置を量産することに適したものに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】本発明の一実施の形態の座標入力装置の概略を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施の形態の光学ユニットの構成を説明するための図である。
【図３】図２中に破線で示したＡの領域を拡大して示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態の光学ユニットおよびＭＢＵを説明するためのブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態における縮率を算出するための処理を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態における光学基準位置を算出するための処理を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施の形態における角度補正値、基準取付角度を算出するための処理を説明するための図である。
【図８】タッチパネルに座標を入力した場合の表示状態をシミュレーションした結果を示した図である。
【図９】タッチパネルに座標を入力した場合の表示状態をシミュレーションした結果を示した他の図である。
【図１０】本発明の一実施の形態において座標を補正する処理を説明するための図である。
【図１１】光学式の座標入力装置における従来の座標の検出処理を説明するための図である
【図１２】光学ユニットの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１  タッチパネル
１０２ａ、１０２ｂ  光学ユニット
１０３ａ〜１０３ｃ  反射部
１０４  演算部
１０５  インターフェース部
１０８  非反射部
２０１  光源
２０２  拡散レンズ
２０３  受光レンズ
２０４  受光素子
２０５  ハーフミラー
３０２  調整ピン
３０３  凹部
３０４  凸部
３０５  円筒部位
４０６，４０９  画像処理ＬＳＩ
４０７，４０８  データ格納メモリ
４１２  インターフェース制御部
【図１】
0004368048.tif 000002
【図２】
0004368048.tif 000003
【図３】
0004368048.tif 000004
【図４】
0004368048.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004368048.tif 000007
【図７】
0004368048.tif 000008
【図８】
0004368048.tif 000009
【図９】
0004368048.tif 000010
【図１０】
0004368048.tif 000011
【図１１】
0004368048.tif 000012
【図１２】
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