(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形形状の座標読取面と、
該座標読取面上で該座標読取面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記座標読取面に沿って進行する光を受光して電気信号に変換する撮像手段と、
該撮像手段の出力信号から前記指示手段が指示する前記座標読取面上の前記位置に関する情報を抽出する処理手段と、
前記長方形形状の座標読取面上の前記指示手段による指示位置が、前記座標読取面の長方形形状の一方の一辺と平行に移動しても、前記撮像手段の出力が変化しないように、前記座標読取面の長方形形状の他方の一辺の幅をもって前記撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段と、
前記座標読取面上に沿って進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返すための光学的反射手段と、を備えた光デジタイザであって、
前記座標読取面は、該座標読取面の裏側に該座標読取面と平行に境界面が設けられ、前記座標読取面と前記境界面を境界とする３層構造に形成されており、
前記座標読取面上の前記指示手段側の層を第１層、前記座標読取面と前記境界面との間の層を第２層、前記境界面の前記座標読取面の反対側の層を第３層としたとき、
前記座標読取面に沿って前記第１層を進行する光の光路を１８０度折り返して、前記座標読取面の裏側にある前記第２層を進行させる第一の光学的反射手段と、
前記第一の光学的反射手段によって折り返され前記第２層を進行する光を、さらに前記座標読取面から遠ざける向きに１８０度折り返して前記第３層を進行させる第二の光学的反射手段と
を備え、
前記撮像手段は、前記第３層に配置されて、前記座標読取面上での前記指示手段で指示された位置情報を読み取る
ことを特徴とする光デジタイザ。
【請求項２】
長方形形状の座標読取面と、
該座標読取面上で該座標読取面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記座標読取面に沿って進行する光を受光して電気信号に変換する撮像手段と、
該撮像手段の出力信号から前記指示手段が指示する前記座標読取面上の前記位置に関する情報を抽出する処理手段と、
前記長方形形状の座標読取面上の前記指示手段による指示位置が、前記座標読取面の長方形形状の一方の一辺と平行に移動しても、前記撮像手段の出力が変化しないように、前記座標読取面の長方形形状の他方の一辺の幅をもって前記撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段と、
前記座標読取面上に沿って進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返すための光学的反射手段と、を備えた光デジタイザであって、
前記長方形形状の座標読取面を構成する長方形の四辺のうちの隣り合う２辺上にそれぞれ当該辺に広がる線状光源を互いに直交するように設け、
該線状光源から発し前記座標読み取り面上を進行する光の光路を該座標読み取り面の裏側に折り返すべく、前記線状光源を設けた辺のそれぞれ対辺にあたる辺上にそれぞれ光学的反射手段を互いに直交するように設け、
該光学的反射手段によりそれぞれ折り返されて前記座標読取面の裏側を進行する２組の光を合成するハーフミラー手段を配置し、
前記撮像手段を該ハーフミラー手段に対して前記光学的反射手段の反対側に配置する、
ことを特徴とする光デジタイザ。
【請求項３】
前記指示手段は、操作者の指またはスタイラスペンであることを特徴とする請求項１または２に記載の光デジタイザ。
【請求項４】
前記２組の線状光源は交互に点灯され、それぞれの点灯期間に、該線状光源の影となる前記指示手段の指示位置の像を前記撮像手段により撮像し、異なる２方向からの前記指示位置の像を一つの撮像手段で撮像することを特徴とする請求項２に記載の光デジタイザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータシステムの操作やＴＶ、その他の機器の操作に用いるマウスやデジタイザ、タッチパネルといったポインティングデバイスに関し、特に撮像手段を用いてスタイラスや指の位置を検出する光デジタイザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来のノート型パソコンには、パッド面を指でさすることにより画面に表示されるカーソルを移動するタイプのポインティングデバイスが組み込まれているものが多い。このようなポインティングデバイスは低廉ではあるが、操作性の点ではデジタイザ等の他の座標入力装置に劣る。方式として、指の接近による電極間の静電容量の変化を検出するものと、抵抗膜を用いた感圧シートにより指の接触圧を検出するものの２種類がある。
【０００３】
しかしながら、いずれの方式においても、パッド面と指の接触の状態が安定しないといった本質的な問題を含んでおり、このことは特に軽いタッチで操作したときになかなか入力がなされないという形で顕著に現れ、これが操作性を悪いものにしている。すなわち、操作者は、ある一定圧以上の大きさの押圧力をもって座標入力面を指等で押すことを強いられる。
【０００４】
このような問題を本質的に解決する手段として、指の接触状態に依存せずに指の位置を安定して検出することのできる、イメージセンサを用いた光デジタイザ方式が考えられる。従来の光デジタイザの例を図１０に示す。
【０００５】
図１０（ａ）は、従来の光デジタイザの座標検出原理を示す図である。光源１００１は四辺形形状の座標読取面を構成する四辺のうち三方の辺上に置かれた線状光源であり、多数の点状光源(発光ダイオード)を並べるか、あるいは、一つの点状光源(発光ダイオード)からの光を線状に導く導光板を配置することにより構成され得る。多数の点状光源を用いる場合であっても、一様な線状光源を得るために導光板を用いるのが望ましい。座標読取面を構成する四辺のうち線上光源１００１が配置されない残余の辺のほぼ両端近くにはそれぞれ一次元撮像手段、たとえばリニアイメージセンサ１０１１、１０１２が配置される。リニアイメージセンサは多数の受光素子を直線状に並べたものであり、それぞれの受光素子が受けた光量に応じた信号を出力するように構成されたものである。一次元撮像手段としてリニアイメージセンサ以外の例としては、たとえば長い素子一つからなり、光の当たる場所に応じてその両端の電圧が変化するごとくに構成されたものが考えられる。
【０００６】
図１０における例では、リニアイメージセンサ１０１１、１０１２は、その受光素子が座標読取面のほぼ中央を向くように所定の角度で固定される。また、リニアイメージセンサ１０１１、１０１２のそれぞれの前面には、ピンホール（板）１０２１、１０２２がそれぞれ所定の位置に配置される。ピンホール(板)１０２１、１０２２は座標読取面上の操作者の指(または操作者が操作するスタイラス) の像をリニアイメージセンサ１０１１、１０１２にそれぞれ結像させる働きをする。リニアイメージセンサ１０１１、１０１２は指またはスタイラスを側面から異なる方向でそれぞれ撮像し、その出力を信号処理手段１０９１に送出し、信号処理手段１０９１は、三角測量の原理で指の位置を計算する。その結果、得られた指の位置は座標読取面上の二次元座標（Ｘ，Ｙ）として外部機器に出力される。
【０００７】
しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、このような光デジタイザは指と撮像手段の距離が離れたときに、イメージセンサのすべての画素が有効に使用されず、位置検出の分解能が悪くなるといった問題があり、これを解決しようとして座標読み取り面から撮像手段を離して視野角を小さくすると、無駄なスペースが必要となる。特に指の後方に光源を設置する場合にはかなりのスペースが必要となる。このように、検出分解能の向上と無駄なスペースを減らすこととの間には、相矛盾する関係がある。
【０００８】
また、比較的高価なイメージセンサを２つ使用すると、コスト面の理由によりパソコンへの搭載が難しい。
【０００９】
本発明の目的はこのような、検出分解能の向上と無駄なスペースを減らすこととの矛盾を解決し、小型で位置検出精度の高い光デジタイザを提供することにある。また、パソコンに搭載できる経済的な光デジタイザを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、長方形形状の座標読取面と、この座標読取面上で座標読取面上の任意の位置を指示する指示手段と、座標読取面に沿って進行する光を受光して電気信号に変換する撮像手段と、この撮像手段の出力信号から指示手段が指示する座標読取面上の位置に関する情報を抽出する処理手段と、長方形形状の座標読取面上の指示手段による指示位置が、座標読取面の長方形形状の一方の一辺と平行に移動しても、撮像手段の出力が変化しないように、座標読取面の長方形形状の他方の一辺の幅をもって撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段と、座標読取面上に沿って進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返すための光学的反射手段と、を備えた光デジタイザであって、座標読取面は、座標読取面の裏側に座標読取面と平行に境界面が設けられ、座標読取面と境界面を境界とする３層構造に形成されており、座標読取面上の指示手段側の層を第１層、座標読取面と境界面との間の層を第２層、境界面の座標読取面の反対側の層を第３層としたとき、座標読取面に沿って第１層を進行する光の光路を１８０度折り返して、座標読取面の裏側にある第２層を進行させる第一の光学的反射手段と、この第一の光学的反射手段によって折り返され第２層を進行する光を、さらに座標読取面から遠ざける向きに１８０度折り返して第３層を進行させる第二の光学的反射手段とを備え、撮像手段は、第３層に配置されて、座標読取面上での指示手段で指示された位置情報を読み取ることを特徴とする光デジタイザを提案するものである。
【００１１】
また、本発明は、長方形形状の座標読取面と、該座標読取面上で該座標読取面上の任意の位置を指示する指示手段と、座標読取面に沿って進行する光を受光して電気信号に変換する撮像手段と、この撮像手段の出力信号から指示手段が指示する座標読取面上の位置に関する情報を抽出する処理手段と、長方形形状の座標読取面上の指示手段による指示位置が、座標読取面の長方形形状の一方の一辺と平行に移動しても、撮像手段の出力が変化しないように、座標読取面の長方形形状の他方の一辺の幅をもって撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段と、座標読取面上に沿って進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返すための光学的反射手段と、を備えた光デジタイザであって、長方形形状の座標読取面を構成する長方形の四辺のうちの隣り合う２辺上にそれぞれ当該辺に広がる線状光源を互いに直交するように設け、この線状光源から発し座標読み取り面上を進行する光の光路を座標読み取り面の裏側に折り返すべく、線状光源を設けた辺のそれぞれ対辺にあたる辺上にそれぞれ光学的反射手段を互いに直交するように設け、この光学的反射手段によりそれぞれ折り返されて座標読取面の裏側を進行する２組の光を合成するハーフミラー手段を配置し、撮像手段を該ハーフミラー手段に対して光学的反射手段の反対側に配置する、ことを特徴とする光デジタイザを提案する。
【００１２】
また、本発明の好ましい形態としては、上記指示手段は、操作者の指またはスタイラスペンであることを特徴とする光デジタイザである。また、上述した２組の光を合成するハーフミラー手段を配置する場合において、この２組の線状光源は交互に点灯され、それぞれの点灯期間に、線状光源の影となる指示手段の指示位置の像を撮像手段により撮像し、異なる２方向からの指示位置の像を一つの撮像手段で撮像することを特徴とする光デジタイザを提案するものである。
【００１５】
【作用】
本発明の特徴となる主な構成要素は、第一に撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段、第二に座標読取面上にそって進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返す光学的反射手段、第三に座標読取面の裏側を進行する２組の光を合成するハーフミラー手段である。これらの３つの構成要素は、場合によってはそのうちのいくつかを組み合わせて用いられることになる。まずは、これらの構成要素の一つ一つの作用について説明した後に、組み合わせの作用について説明する。
【００１６】
第一に撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段の作用について説明する。この光学レンズ手段は、座標読取面の一辺の幅をもって撮像手段の視野を平行化する。「撮像手段の視野を平行化する」とは、仮に撮像手段を光源としたときに平行光線を発することを意味する。平行光線を生成するレンズ系はよく知られ、光学実験等でよく用いられる。「座標読取面の一辺の幅をもって」とは、仮に撮像手段を光源としたときに平行光線を発する幅が座標読取面全体をカバーすることを意味する。ここで、「仮に」と説明したが、撮像手段が光源ではなく受光手段である場合には、座標読取面上で指示位置が座標読取面を構成する長方形の四辺の内の一辺に平行に動いても撮像手段の出力が変化しないように働くことを、光線光学における逆進の法則が保証する。したがって、この「撮像手段の視野を平行化する光学レンズ手段」は座標読取面上にそれを構成する長方形と重なるＸＹ直交座標系を考えたときにＸ座標に依存せずにＹ座標のみに依存する撮像手段の出力、又はＹ座標に依存せずにＸ座標のみに依存する撮像手段の出力を得るように働く。さらにいえば、このことにより撮像手段の出力によりＸＹ座標値を算出する処理を単純化するように働く。
【００１７】
この平行化するレンズ手段がなかりせば、撮像手段の出力は角度に依存するものと見て、角度計算、三角関数の計算等により三角測量と同様の原理により座標を算出するか、あるいは、二つの撮像手段の出力の組とＸＹ座標の組との間の対応関係を利用してあらかじめ対応表をつくっておきそれを記憶手段に蓄えて、座標算出の際にその対応テーブルを参照して座標を出力するというやり方が考えられる。それらの処理に比べるとこの平行化レンズ手段の作用により著しい座標算出処理の単純化ひいては低コスト化ができることになる。
【００１８】
第二に座標読取面上にそって進行する光の光路を座標読取面の裏側に折り返す光学的反射手段について説明する。この光学的反射手段は例えば、プリズムによって構成され得る。この光学的反射手段は、光路長を稼ぐように作用するものである。すなわち、もしもこの光学的反射手段がなかりせば、撮像手段を座標読取面の端から相当の距離を隔てて配置せねばならず、光デジタイザ全体の占める面積が座標読取面に比べて相当に大きなものとなる。別の言い方をすれば、光デジタイザの占める面積のうちの読取有効領域の面積を大きくする、または、無効領域を小さくする機能を果たすということができる。
【００１９】
第三に座標読取面の裏側を進行する２組の光を合成するハーフミラー手段の作用について説明する。このハーフミラー手段は、２つの撮像手段のうちの一つを省略して１個の撮像手段で済むようにするという作用をする。低コストの効果の大きいものである。このハーフミラー手段を使う場合、指示位置に点状光源を設けてその位置を検出するというやり方は困難である。２組の光を合成した結果、撮像手段に二つの像が同時に検出されるため、それらの分離の必要が生じるからである。本発明においては、その困難を解決することを課題とはしない。本発明にあっては、指示位置を示す指またはスタイラスが直接的に発光するものではなく、間接的に発光する（または影をつくる）場合において、その光源を交互に発光させ、どちらの光源が発光しているかの情報を座標算出処理手段が知り得る（当該処理手段が光源の発光を制御する場合を含む。）ごとくに構成することにより二つの撮像手段を一つ省略することとする。
【００２０】
本発明の発明者が提案する最良の実施形態にあっては、これらの三つの構成要素をすべて用いるから、座標算出の単純化、有効領域の拡大、撮像手段の一つ省略という３つの作用のすべてがなされる。その結果、それらの相乗作用により、パーソナルコンピュータとりわけ携帯型のパソコンに搭載するのに適した経済的な光デジタイザを構成できるように作用する。
【００２１】
他の実施例にあっては、これらの三つのうちの幾つかを用いる。その場合、いずれかの作用を欠くために、座標算出処理の簡便さを犠牲にするか、有効領域の拡大を犠牲にするか、撮像手段を二つ設けることとするか、という不利益を残すものの他の作用による利益を妨げることはない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、実施例１１、すなわち、視野角を平行にするレンズと、光路を折り返すプリズムを使用し、かつ、指の背後に光源を配置する実施例を示す図である。
【００２３】
以下、図１を参照しつつ、実施例１１について説明する。
【００２４】
図１では、煩雑を避けるため、図示を省略したが、座標読取面を示す板が置かれた上を操作者の指が自由に動けるように構成される。光源１０１は、その指をその背後から照らすように、座標読取面を構成する四辺形のうちの一辺上に配置される。プリズム１４１は、座標読取面を構成する四辺のうち光源１０１の置かれた辺と相対する辺の上に置かれ、光源１０１からの光を２回全反射してその光路を折り返すように働く。
【００２５】
凸レンズ１３１は、プリズム１４１により折り返された光路をピンホール１２１に集束させるべく配置される。逆に言えば、リニアイメージセンサ１１１およびピンホール１２１側から見たとき、放射状に広がる視野角を平行にする働きをしている。ピンホール１２１は、指の像をリニアイメージセンサ１１１に結像させるべく、リニアイメージセンサ１１１の受光素子の前方に配置される。リニアイメージセンサ１１１は、光源１０１を配置した位置の前記座標読取面に対するちょうど裏側の位置に近く配置して、その受光素子の面がプリズム１４１を向くようにするのが光路長を稼ぐ上で望ましい。
【００２６】
このような構成により、座標読取面上の指の像を該座標読取面の裏側に導いてその像を結像することが可能になる。そして、省スペースの問題をクリアしつつ、得られる角度の分解能の問題をも解決することを可能にする。
【００２７】
図２は、実施例１２、すなわち、視野角を平行にするレンズと、光路を折り返すプリズムを使用し、かつ、指の前面に光源を配置する実施例を示す図である。図２にあっては、リニアイメージセンサ２１１、ピンホール２２１、凸レンズ２３１、プリズム２４１の位置関係は図１に示す実施例１１と同様であるが、光源２０１の配置が図１に示す実施例１１とは異なり、プリズム２４１と同じ側に置かれ、座標読取面上の指を前面から照らすように構成される。
【００２８】
図１に示す実施例１１が指の影の像を結像させるのに対し、図２に示す実施例１２は、指の像そのものを結像させるものであるといえる。
【００２９】
図３は、実施例１３、すなわち、視野角を平行にするレンズと、光路を折り返すプリズムを使用し、かつ、ＬＥＤが先端に付いたスタイラスを使用する実施例を示す図である。図３にあっては、リニアイメージセンサ３１１、ピンホール３２１、凸レンズ３３１、プリズム３４１の位置関係は図１に示す実施例１１あるいは、図２に示す実施例１２と同様であるが、光源として用いるのがスタイラスの先に設けたＬＥＤである点、操作者が座標読取面上で操作するのが指の先ではなく、スタイラスである点が図１、図２に示す実施例１１、１２とは異なる。
【００３０】
スタイラスという別個の器具を用いる必要があるが、検出すべき像の大きさが指よりも小さいＬＥＤである点においてリニアイメージセンサの信号処理をより簡単にすることができるという利点を有する。
【００３１】
図４は、実施例２１、すなわち、二次元座標を検出するために、２組のイメージセンサを使用した実施例を示す図である。図１から図３に示した実施例１１、１２、１３はいずれも指またはスタイラスの像を一つの方向から見るのみであったため、一次元座標の検出はできるが、２次元座標の決定まではできない。それに対し、図４に示す実施例では、二次元座標の決定をすべく、図１に示した構成を二組用いたものである。
【００３２】
図４（ａ）は、実施例２１の構成を座標読取面の上側すなわち、指またはスタイラスを動かす側から見た平面図である。座標読取面はここではおよそ正方形に近い形としている。その正方形を構成する四辺のうち一辺に光源Ａ４０１を配置し、それと相対する辺の上にプリズム４４１を配置する。残余の二辺のうち一辺に光源Ｂ４０２を配置し、それと相対する辺の上にプリズム４４２を配置する。プリズムの向きは、いずれもそれぞれ光源Ａ、光源Ｂからの光を２度全反射して光路を折り返して座標読取面の裏側を逆向きに進行させる向きである。
【００３３】
図４（ｂ）は、実施例２１の構成を座標読取面の裏側から見た図、すなわち、図４（ａ）の向きからはひっくり返してみた図である。座標読取面上に指またはスタイラスがあると、それが光源Ａ４０１によって照らされた結果できる影の像は、プリズム４４１によって折り返され、凸レンズ４３１、ピンホール４２１を通してリニアイメージセンサ４１１上に結像する。同様に、指またはスタイラスが光源Ｂ４０２によって照らされた結果できる影の像は、プリズム４４２によって折り返され、凸レンズ４３２、ピンホール４２２を通してリニアイメージセンサ４１２上に結像する。プリズムと凸レンズの働きによりリニアイメージセンサ上に得られる像は十分に鮮明であり、かつ、座標読取面の裏側のスペースを有効に利用しているから距離による分解能の違いの問題も起こらない。二つのリニアイメージセンサの出力が図示しない信号処理手段により処理されて二次元座標が算出されることは、図１０に示した従来例と同様である。
【００３４】
なお、煩雑を避けるために図示は省略するが、実施例１１の応用として図４に描いた実施例２１が構成可能であるのと同様に、二組のイメージセンサを使用した実施例として実施例２２、実施例２３が、それぞれ実施例１２、実施例１３の応用として構成可能である。
【００３５】
図５は、実施例３１、すなわち、２つの折り返し手段により、光路をつづら折りにする実施例を示す断面図である。実施例３１にあっては、この光デジタイザは三層構造を有する。第１層は、座標読取面であり、その上を指またはスタイラスが移動可能な面である。第１層の座標読取面を構成する四辺形の四辺のうち一辺の上に設けられた（線状）光源５０１によって照らされたスタイラスの影の像は、光源５０１の設けられた辺に相対する辺上に設けられた第１プリズム５４１により折り返され、第２層を進行する。
【００３６】
第２層を進行した光は、さらに第１プリズム５４１に相対する辺の上に設けられた第２プリズム５４２によってさらに折り返され第３層を進行する。その光は対物レンズ５３１を介してリニアイメージセンサ５１１に入る。対物レンズ５３１は座標読取面上の指またはスタイラスの影の像をリニアイメージセンサ５１１に結像するように設計され、配置される。
【００３７】
図５は、この光デジタイザの一つの断面について描いたが、それと直交する断面図もまた同様の構成となる。
【００３８】
図６は、図５に描いた光デジタイザの原理を説明するため、プリズムによる光路の折り返しを展開して描いた図である。プリズムをそれぞれ２個用いて光路長を稼いだため、視野角を小さくできる。この場合の座標読取の有効エリアはそれぞれのリニアイメージセンサ５１１、５１２が、対物レンズ５３１、５３２を通じて見込む視野の重なり合う図形に内接する長方形として得られることになる。
【００３９】
なお、実施例３１と同様に、実施例３２、実施例３３として、それぞれ実施例１２、実施例１３からの応用も可能である。
【００４０】
図７は、ハーフミラーを使用して、イメージセンサを１つ省略した実施例４１を示す図である。図７には、煩雑を避けるため、座標読取面上に配置される光源および指またはスタイラス等の位置指示手段を描くのを省略してある。図４に示した実施例２１と比較すると、図４（ｂ）と同様に座標読取面の裏側から見た図が図７である。プリズム７４１、７４２、凸レンズ７３１、７３２は図４（ｂ）と同様である。
【００４１】
実施例４１が、図４に示す実施例２１と異なるのは、２点ある。第一は、ハーフミラー７５１がプリズム７４１とプリズム７４２とのなす角をちょうど二等分する線に沿って配置されている点である。第二は、リニアイメージセンサ７１２、ピンホール７２２とがプリズム７４２に対向する側に置かれているのみであって、プリズム７４１に対向する側のリニアイメージセンサおよびピンホールが省略されている点である。ハーフミラー７５１の働きにより、プリズム７４１、凸レンズ７３１を通って進行する光は直角に折り曲げられ、ピンホール７２２を経てリニアイメージセンサ７１２に結像するからである。ここで用いるハーフミラーはたとえば、ガラス板の裏面に金属を薄く蒸着したものが用いられ得る。この構成によれば、二つの像が合成されてリニアイメージセンサ７１２に結像することとなるが、それらを分離する処理は図８に示すフローチャートによりなされる。
【００４２】
図８は、光源の点滅により２つの像の分離を可能とする処理を示すフローチャートである。従来技術の説明で述べたように、この種の光デジタイザはリニアイメージセンサの出力信号を処理して二次元座標値を算出し、外部機器に出力するものであるが、その信号処理手段は、マイクロプロセッサを中心とする回路（図７では図示を省略してある。）により構成され、予め記憶されたプログラムにしたがって、処理を行うものである。実施例４１にあっては、このマイクロプロセッサが二つの光源Ａ，Ｂの点灯、消灯という制御をも含めた処理を実行する。図８は、その際にそのマイクロプロセッサが実行するプログラムを示したものである。
【００４３】
図８に示したフローチャートを参照しつつ、リニアイメージセンサの出力から二つの像を分離する処理を説明する。まず、ステップ１において、光源Ａを点灯して、光源Ｂを消灯する。この時、光源Ａによってできた指またはスタイラスの像は、プリズム７４１、凸レンズ７３１を通過し、ハーフミラー７５１によって直角に反射されて、ピンホール７２２を通過し、リニアイメージセンサ７１２に結像する。
【００４４】
次に、ステップ２において、リニアイメージセンサ７１２により、画像（１）を読む。この画像は、プリズム７４１に対向する辺の上に設けられた光源Ａによりできた指またはスタイラスの影の像である。
【００４５】
さらに、ステップ３において、光源Ｂを点灯して、光源Ａを消灯する。この時、光源Ｂによって、できた指またはスタイラスの像は、プリズム７４２、凸レンズ７３２、ハーフミラー７５１を通過し、さらにピンホール７２２を通過して、リニアイメージセンサ７１２に結像する。
【００４６】
ステップ４において、リニアイメージセンサ７１２により、画像（２）を読む。この画像は、プリズム７４２に対向する辺の上に設けられた光源Ｂによりできた指またはスタイラスの影の像である。
【００４７】
最後に、ステップ５において、画像（１）と画像（２）から指示位置（Ｘ，Ｙ）を演算する。求められた座標値は、パーソナルコンピュータ等の他の機器に送出されることとなる。
【００４８】
なお、指（またはスタイラス）の影の像を用いる実施例２１の変形として、前面から光を当てて得られる指（またはスタイラス）の像を用いる実施例２２が考えられたのと同様に、実施例４１の変形として、前面から光を当てて得られる指（またはスタイラス）の像を用いる実施例４２が考えられる。その場合には、スタイラスの先の反射材を再帰性の強いものとして光が来た方向にもっとも強く返すこととするのが望ましい。リニアイメージセンサ７１２が受けた二つの方向からの合成された光を分離して処理する必要上、直角方向へ進む光との識別をする必要があるからである。
【００４９】
図９は、プリズムを二重に用いる実施例３１に対してハーフミラーによるイメージセンサの１つ省略を施した実施例５１を示す図である。本実施例においては、視野角を平行化するレンズ手段を用いていないから、座標算出は三角測量と類似の方法、すなわち角度や三角関数を利用したやり方、または２組の撮像手段の出力とＸＹ座標との対応関係をテーブルにもっておいてそれを参照するやり方等によってなされることになる。
【００５０】
【発明の効果】
撮像手段の視野をある幅をもって平行にするレンズ手段と、撮像の光路を座標読取面の裏側に折り返す反射手段を用いることにより、座標読取面上のどの場所においても同一の高い位置検出分解能が得られると同時に、デジタイザのサイズをコンパクトにできるという効果がある。
【００５１】
高い分解能が得られるということは、同一の分解能であればより画素数の少ないイメージセンサに置き換えられるので経済性に優れるという効果もある。
【００５２】
経済性とコンパクト性に優れ、指示手段のパッドへの接触状態に影響を受けずに安定して指示位置を検出できるので、パソコン搭載に最適なポインティングデバイスを提供できるという効果がある。
【００５３】
２つの反射手段を組み合わせることにより、撮像対象の指示手段と撮像手段との光路距離を大きくすることができるので、座標読取面上の位置による位置検出分解能の変化を最小限に抑えることができ、高い位置検出分解能が得られ、また同時にデジタイザのサイズをコンパクトにできるという効果がある。
【００５４】
２次元の位置検出ができる構成において、光路の折り返し手段を用いて２方向の撮像光路を座標読取面の裏面で直交させ、ここにハーフミラー手段を配置することにより、２つの像を合成できる。そして、２つの像の１つを選択するために各々の光源を点滅制御する。このことによって、従来２つの撮像手段が必要だったのを１つに減らすことができるという効果がある。これは低コスト化の上で大きな経済効果がある。そして、この技術は、上記２つの技術と組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  視野角を平行にするレンズと、光路を折り返すプリズムを使用し、かつ、指の背後に光源を配置する例を示す図。
【図２】  指の前面に光源を配置する例を示す図。
【図３】  ＬＥＤが先端に付いたスタイラスを使用する例を示す図。
【図４】  二次元座標を検出するために、2組のイメージセンサを使用した例を示す図。
【図５】  ２つの折り返し手段により、光路をつづら折りにする例を示す図。
【図６】  この手段により、小型化が図れることを説明する図。
【図７】  ハーフミラーを使用して、イメージセンサを1つ省略した実施例を示す図。
【図８】  光源の点滅により２つの像の分離を可能とする処理を示すフローチャート。
【図９】  プリズムを二重に用いる構成でもハーフミラーによるイメージセンサの1つ省略が可能であることを示す図。
【図１０】  従来の光デジタイザを説明する図。
【符号の説明】
１０１、 ２０１、５０１、１００１  光源
３０１  ＬＥＤ
４０１  光源Ａ
４０２  光源Ｂ
１１１、２１１、３１１、５１１、５１２、７１２、１０１１、１０１２  リニアイメージセンサ
１２１、２２１、３２１、７２２、１０２１、１０２２  ピンホール
１３１、２３１、３３１、４３１、４３２、７３１、７３２  凸レンズ
５３１、５３２  対物レンズ
１４１、２４１、３４１、４４１、４４２、７４１、７４２  プリズム
５４１  第１プリズム
５４２  第２プリズム
７５１  ハーフミラー
１０９１  信号処理手段
【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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