(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネル面上に光を射出すると共に出射した光の反射光を受光する光学ユニットと、
前記光学ユニットから出射された出射光を反射し、前記光学ユニットに向かう反射光を生成する反射部材と、
前記光学ユニットから出射された光が遮蔽され、前記光学ユニットによる反射光の受光が妨げられることによって前記タッチパネル上の遮蔽物の座標を検出する座標検出部と、
前記座標検出部による座標検出が正常であるか否かを診断する自己診断部とを有してなり、
前記自己診断部は、自己診断に使用される基準データを記憶する基準データ記憶部を有し、当該基準データと前記反射部材で生成された反射光に基づく反射光データとを比較することによって自己診断を行うことを特徴とする座標検出装置。
【請求項２】
前記基準データ記憶部は、基準データを更新できることを特徴とする請求項１記載の座標検出装置。
【請求項３】
前記基準データ記憶部に記憶される基準データは、自己診断がなされる座標検出装置自身で取得されたデータであることを特徴とする請求項１または２に記載の座標検出装置。
【請求項４】
基準データおよび反射光データは、前記反射部材上の反射位置と反射光強度との関係を示す波形データであり、前記自己診断部は、すべての反射位置について基準データと反射光データとの反射光強度とを比較して自己診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の座標検出装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは、前記タッチパネル上の異なる位置に計２個設置されると共に、それぞれが、前記タッチパネル面に略平行かつ設置位置を中心とする扇状の光を出射する光源と、前記光源から出射された光の反射光を受光する受光部とを一体的に組み込んで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の座標検出装置。
【請求項６】
前記自己診断部が自己診断を実行している最中であることを外部に示す自己診断中表示手段をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の座標検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標検出装置にかかり、特に光学式の座標検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、指やペンで触れられた所定のパネル面（タッチパネル）上の位置を座標として検出する座標検出装置がある。このような座標検出装置は、通常、コンピュータなどの機器と接続し、オペレータがこのタッチパネルからコンピュータに検出した座標を入力できるように構成されていて、座標検出装置、あるいは座標入力装置とも呼ばれている。
【０００３】
こうした座標検出装置の先行例には、例えば、特開平９−９１０９４号公報に記載されたものがある。この発明は、タッチパネルのほぼ全面に光束を照射し、この光束が指やペンによって遮蔽されたことを、照射光の反射光が受光されないことによって検出する。そして、この遮蔽位置（つまり指やペンの位置）を演算回路で座標として検出する座標検出装置である。このような座標検出装置は、光学式座標検出装置とも呼ばれ、構成が比較的簡易であるという長所から広く利用されている。
【０００４】
ところで、光学式の座標検出装置では、光照射に用いられる光源や反射部材、さらには受光装置が正常に機能して座標検出のシステムが所定の精度を保っているか否かを独自に判断する、自己診断機能を持つものがある。このような自己診断機能によってなされる診断は、一般的にタッチパネル上に何も触れていない状態で照射された反射光のデータを例えばラインメモリに取り込み、この１ライン分のデータのすべてが所定の値以上の値を持てば正常、一部でも所定の値以下の値があれば異常と判断することによってなされていた。
【０００５】
また、上記した自己診断によって正常と判定されたデータは、シェーディング補正を行うための基準データとして使用されることがある。シェーディング補正とは、光を照射および受光する光学系、あるいはＣＣＤのような受光装置の特性を座標検出処理に考慮するためになされる補正である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自己診断機能を有する座標検出装置では、自己診断中にタッチパネル上に遮蔽物が触れることを禁止する構成が特に設けられていない。このため、自己診断中にも関わらずタッチパネル上に遮蔽物がある状態でデータの取得がなされる可能性がある。
【０００７】
このような場合、取得されたデータは、所定の値以下の部分があれば異常と判定される。しかし、例えば図７のように、遮蔽物による光の遮蔽が充分でなく、遮蔽によって低下した反射光の強度が部位Ｃのように正常判定値以上であるときに、このデータが正常と判定されてシェーディング補正に使用されることが懸念される。なお、図７は、図中に示したように横軸には光が反射された反射位置を示し、縦軸には受光装置で受光された反射光の強度を示す値をそれぞれ示したものである。
【０００８】
図８は、図７に示したようなデータをシェーディング補正に使用した場合の不具合を説明する図である。図８も、図７と同様に、横軸には光が反射された反射位置を示し、縦軸には受光装置で受光された反射光の強度を示す値をそれぞれ示している。図８のうち、（ａ）はシェーディング補正に使用されるシェーディング補正データ、（ｂ）は座標検出のために取得された座標検出データ、（ｃ）は（ａ）によって（ｂ）のデータをシェーディング補正したデータを示す図である。
【０００９】
図８（ｂ）のように、座標検出データに充分光の遮蔽が検出できる部位Ｃ’があったとしても、これを（ａ）のように部位Ｃを持つシェーディング補正データを用いてシェーディング補正すると、（ｃ）のようにＣとＣ'との差だけがシェーディング補正後のデータに残る。この結果、シェーディング補正後のデータの部位Ｃ”は、遮蔽判定基準値（その位置で光が遮蔽されたと判断する基準となる値）以上の値になる。このような場合、タッチパネル上に指やペンで触れて座標を入力しているにもかかわらず、この入力を座標入力装置が受けつけず、入力が失敗することになる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、より適切な基準データを用いて自己診断、シェーディング補正を行って自己診断の信頼性と共に座標の検出精度を高めることができる座標検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上述べた課題は、以下の手段によって解決できる。すなわち、
請求項１記載の発明は、タッチパネル面上に光を射出すると共に出射した光の反射光を受光する光学ユニットと、光学ユニットから出射された出射光を反射し、光学ユニットに向かう反射光を生成する反射部材と、光学ユニットから出射された光が遮蔽され、光学ユニットによる反射光の受光が妨げられることによってタッチパネル上の遮蔽物の座標を検出する座標検出部と、座標検出部による座標検出が正常であるか否かを診断する自己診断部とを有してなり、自己診断部は、自己診断に使用される基準データを記憶する基準データ記憶部を有し、基準データと反射部材で生成された反射光に基づく反射光データとを比較することによって自己診断を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
このように構成することにより、自己診断部は、自己診断に使用される基準データを予め記憶しておき、この基準データと反射部材で生成された反射光に基づく反射光データとを比較することによって自己診断を行うことができるようになる。このため、基準データを各座標検出装置の自己診断に専用のものとし、各座標検出装置の自己診断に最適な基準データを設定することが容易にできるようになる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、基準データ記憶部が、基準データを更新できることを特徴とするものである。
【００１４】
このように構成することにより、基準データを座標検出装置の状態に合わせて更新し、座標検出装置の経時変化や使用される環境によらず座標検出の自己診断に最適な基準データを設定することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、基準データ記憶部に記憶される基準データが、自己診断がなされる座標検出装置自身で取得されたデータであることを特徴とするものである。
【００１６】
このように構成することにより、自己診断で比較される基準データと反射光データとが同じ座標検出装置で取得されたものとなる。このため、両者を比較するにあたり、座標検出装置のばらつきや特性の相違の影響を考慮する必要が無くなる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、基準データおよび反射光データが、反射部材上の反射位置と反射光強度との関係を示す波形データであり、自己診断部は、すべての反射位置について基準データと反射光データとの反射光強度とを比較して自己診断することを特徴とするものである。
【００１８】
このように構成することにより、座標検出装置の特性上反射位置に依存する反射光のばらつきがある場合にも、このばらつきが基準データとの相違と誤判定されることがなくなる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、光学ユニットが、前記タッチパネル上の異なる位置に計２個設置されると共に、それぞれがタッチパネル面に略平行かつ設置位置を中心とする扇状の光を出射する光源と、光源から出射された光の反射光を受光する受光部とを一体的に組み込んで構成されることを特徴とするものである。
【００２０】
このように構成することにより、光源や受光部の位置関係に生じる誤差やばらつきが抑えられ、座標検出装置における光学系のばらつきを低減することができる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、自己診断部が自己診断を実行している最中であることを外部に示す自己診断中表示手段をさらに有することを特徴とするものである。
【００２２】
このように構成することにより、座標検出装置が自己診断中に操作されることがなくなり、自己診断のためのデータ取得中、タッチパネル上に遮蔽物が置かれることを防ぐことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態の座標検出装置の構成を説明する図である。本実施の形態の座標検出装置は、タッチパネル面上に光を射出すると共に出射した光の反射光を受光する光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂと、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂから出射された光を反射し、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂに向かう反射光を生成する反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂから出射された光が遮蔽され、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂによる受光が妨げられることによってタッチパネル１０１上の遮蔽物の座標を検出すると共にパーソナルコンピュータ（パソコン、図中にはＰＣと記す）１０８に入力する演算部１０４と、演算部１０４とパソコン１０８との間でデータの授受を行うインターフェイス部１０５とを有している。
【００２４】
また、図１の座標検出装置は、タッチパネル１０１の外側の外枠１０６、外枠１０６上に設けられた表示部材１０７を有している。この表示部材１０７は、座標検出装置が自己診断中であることを外部に対して示す本実施の形態の自己診断中表示手段である。このような表示部材１０７は、座標検出装置が周囲に自己診断中であることを示すことにより、自己診断中にタッチパネル１０１上に遮蔽物が置かれることを防いで適正な自己診断データが取得されるようにするものである。なお、本実施の形態では、上記した表示部材１０７を常時点灯しておくように構成し、自己診断中にだけ消灯するようにした。このような表示部材１０７の具体的な動作については、後述するものとする。
【００２５】
本実施の形態の演算部１０４は、座標検出が正常になされているか否かを自己診断するよう構成されていて、自己診断に使用されるデータ（基準データ）を記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erassable Read-Only Memory）２０４（図２）を有している。そして、この基準データと、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで生成された反射光に基づいて生成されて自己診断に用いられるデータ（自己診断データ）とを比較することによって自己診断を行う。
【００２６】
上記した構成のうち、本実施の形態では、タッチパネル１０１に液晶ディスプレイを用いている。また、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、照射された光を再帰的に反射する部材で、ここで生成された反射光は出射時と同じ光軸を通って光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂに向かって受光されるよう構成されている。
【００２７】
また、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂは、それぞれタッチパネル１０１上の異なる位置に計２個設置されている。各光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂは、同様の構成を有するものであり、タッチパネル１０１に略平行かつ設置位置を中心とする扇状の光を出射する光源１と、光源１から出射された光の反射光を受光する受光部２とが一体的に組み込まれている。
【００２８】
光源１から出射される出射光と受光部２で受光される反射光とは、例えば光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ内部にあるハーフミラー（図示せず）などで分離される。受光部２は、分離された反射光だけを受光できる位置に設置されている。本実施の形態では、このような受光部２にＣＣＤ（Charged Coupled Device）ラインセンサを用いている。
【００２９】
以上のように構成された座標検出装置では、タッチパネル１０１上に遮蔽物が置かれると、光源１から出射した光のうち、光軸が遮蔽物の位置を通る光だけが反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに達することができない。このような光軸を持つ光は、当然のことながら受光部２で受光されることがない。このため、ＣＣＤラインセンサでなる受光部２には、本来この光軸の光が受光されるべき位置にある素子にだけ強度の低い反射光が入射する（または反射光が全く入射しない）ことになり、この光軸が特定できる。そして、２箇所に設けられた光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂでそれぞれこの光軸を特定することにより、遮蔽物の座標が２つの光軸の交点として検出できることになる。
【００３０】
図２は、以上の座標検出を実行する演算部１０４を説明するためのブロック図である。演算部１０４は、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂの受光部２で取得されたアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換機２０６、変換された信号を処理して受光部で撮像された画像のデータ（画像データ）を作成する画像処理ＬＳＩ２０５、作成された画像データをＣＣＤラインセンサの１ライン分ずつ記憶するラインメモリ２０７とを有している。
【００３１】
さらに、図２の構成は、ラインメモリ２０７に記憶された画像データに基づいて座標検出のための演算を実行するＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＥＥＰＲＯＭ２０４を有している。このＥＥＰＲＯＭ２０４は、本実施の形態の基準データ記憶部であり、自己診断データと比較される基準データが記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ２０４に基準データを最初に記憶する作業は、製造側の組み付け、あるいは出荷前の調整を行う段階で行われる。ＥＥＰＲＯＭ２０４は、周知のように書き換え可能な記憶装置である。このため、オペレータは、製造側でＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶された基準データを座標検出装置自身で取得されたデータに更新することができる。
【００３２】
基準データを座標検出装置自身で取得されたデータに更新することにより、自己診断データと基準データとが同じ座標検出装置で取得されたデータになる。したがって、座標検出装置光学系組み付け時に起きるばらつき、特性のばらつきといった装置個々の相違によって基準データと自己診断データとに相違が生じることがなく、自己診断の信頼性や座標検出装置の検出精度をいっそう高めることができる。
【００３３】
また、座標検出装置では、光学系が経時的に変化（光源の光量低下など）することによって取得されるデータに相違が生じることが考えられる。さらに光学式の座標検出装置にあっては、その使用環境（周囲の照明の状態、室内、室外の別）によっても取得データに相違が生じることも考えられる。
【００３４】
このような取得データの相違が異常と判定されることを防ぐため、本実施の形態では、定期的にこの基準データの書き換えを行うようにする。あるいは、使用環境が変化する場合には、その環境でデータを取得して基準データとするようにする。このようにすれば、常に座標検出装置の状態に合わせて基準データを設定することができ、自己診断の信頼性や座標検出装置の検出精度をいっそう高めることができる。
【００３５】
次に、基準データと自己診断データとを比較する方法について、図３を用い、具体的に説明する。図３（ａ）は、基準データＡを例示する図で、（ｂ）は、自己診断のために座標検出装置自身で取得された自己診断データＢを例示する図、（ｃ）は、（ａ）の基準データＡと（ｂ）の自己診断データＢとを比較した状態を示す図である。図示したように、基準データおよび自己診断データは、反射部材上１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの反射位置を横軸に、反射光強度を縦軸にとって両者の関係を示す波形データである。演算部１０４では、図示したすべての反射位置について基準データと自己診断データとの反射光強度とを比較して自己診断する。
【００３６】
ＣＰＵ２０１は、パソコン１０８から自己診断の指示がなされると、先ず、表示部１０７を、図４（ａ）のように消灯し、座標検出装置が使用できないことを示す。そして、光学ユニット１０２Ａ、１０２Ｂの光源１を点灯し、タッチパネル１０１上に光を照射する。そして、この反射光に基づいて生成された信号を演算部１０４で変換し、１ライン分の画像データを自己診断データとしてラインメモリ２０７に記憶する。
【００３７】
また、ＣＰＵ２０１は、ＥＥＰＲＯＭ２０４から基準データを読み出すと共にラインメモリ２０７からも自己診断データを読出し、両者を例えばＲＡＭ２０３に展開して図３（ｃ）のように比較する。図３（ｃ）で示したように、基準データＡ（実線で示す）と自己診断データＢ（破線で示す）とは、図中、拡大して示した部分で相違している。
【００３８】
ＣＰＵ２０１は、このような基準データＡと自己診断データＢとを１〜数画素の単位で比較していき、例えば、この差分ｄが、差分ｄが生じた反射位置における基準データＡの±１０％の範囲であれば正常、それ以上であった場合には異常と判断するようにする。この判断が完了すると、図４（ｂ）のように表示部材１０７を点灯し、自己診断が終了して座標検出装置が使用可能であることを示す。
【００３９】
このような構成によれば、基準データ、自己診断データの両方が波形データであるから、両者の差分を検出するにあたって反射位置による反射光強度の変化といった座標検出装置自身の特性によるデータの相違が無くなる。したがって、このような構成は、従来のように自己診断データを一定の値と比較する方法に比べ、いっそう信頼性の高い自己診断を行うことができるものといえる。
【００４０】
また、このような構成によれば、自己診断中であることを外部に対して明らかにするので、オペレータは、座標検出装置が使用可能な状態か否か、さらにはタッチパネル１０１に触れて良いか否かが簡単に判断できる。したがって、本実施の形態の座標検出装置は、タッチパネル１０１上に遮蔽物がある状態で取得したデータを自己診断データとすることによって座標検出装置が異常と誤判断されてしまうことを防ぐことができ、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。また、タッチパネル１０１上に遮蔽物がある状態で取得したデータを基準データとし、シェーディング補正を行うことによって起こる座標の誤検出を防ぎ、座標の検出精度をも高めることができる。
【００４１】
次に、以上説明した本実施の形態の処理を、図５のようにフローチャートにして説明する。
図５のフローチャートは、例えば、パソコン１０８から自己診断の指示が演算部１０４になされた時点でスタートする。この指示により、演算部１０４では表示部材１０７を消灯して自己診断中であることを外部に示す（Ｓ１）。続いて演算部１０４は、自己診断データとなる画像データをラインメモリ２０７に取り込む（Ｓ２）。次に、取り込んだ画像を、ＥＥＰＲＯＭ２０４に記憶されている基準データと比較する（Ｓ３）。
【００４２】
ステップＳ３の比較の結果、自己診断データと基準データとの差分が所定のレベル以上であるか否か判断し（Ｓ４）、所定のレベル以上であった場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、エラー表示後（Ｓ９）、表示部材１０７を消灯して処理を終了する（Ｓ８）。また、ステップＳ４の判断で、差分が所定のレベル以下であった場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、座標検出のシステムが正常であることを示すＯＫ表示を例えばパソコン１０８のディスプレイなどに表示する（Ｓ５）。
【００４３】
次に、演算部１０４は、ここで取得した自己診断データを基準データとして更新するか否か判断し（Ｓ６）、更新しない場合にはこのまま処理を終了する（Ｓ６：Ｎｏ）。一方、基準データを更新する場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、基準データを今回取得した自己診断データに書き換えることによって更新し（Ｓ７）、この後に表示部材１０７を点灯して処理を終了する（Ｓ８）。
【００４４】
なお、ステップＳ６の基準データを更新するか否かの判断は、オペレータに対して基準データ更新を選択できる画面をパソコン１０８に表示し、この画面からオペレータが入力した内容に基づいて行うようにしても良い。
【００４５】
また、本発明は、以上述べた実施の形態に限定されるものでなく、例えば、本発明の基準データ記憶部は、ＥＥＰＲＯＭに限定されるものでなく、データの更新が可能な記憶装置であれば他の構成であっても良い。さらに、本発明のタッチパネルは、ディスプレイの構成に限定されるものでなく、ホワイトボードなど他の構成であっても良い。
【００４６】
さらに、本実施の形態の自己診断中表示手段は、表示部材１０７に限定されるものでなく、例えば、図６に示したようにディスプレイとして構成されたタッチパネル上に文字が表示されるよう構成されたものであっても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた本発明は、以下の効果を奏する。すなわち、
請求項１記載の発明は、各座標検出装置の自己診断に最適なデータを基準データとして設定することが容易にできるようになる。このため、より自己診断の信頼性を高めることができる。また、このような基準データを用いてシェーディング補正などの画像処理を行うことにより、座標の検出精度をも高めることができる。
【００４８】
請求項２記載の発明は、座標検出装置の経時変化や使用される環境に即した基準データを設定することができ、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。
【００４９】
請求項３記載の発明は、自己診断の結果が、座標検出装置のばらつきや特性の相違に影響されることがなくなり、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。
【００５０】
請求項４記載の発明は、自己診断の結果が、座標検出装置の反射位置に依存する反射光のばらつきに影響されることがなくなり、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。
【００５１】
請求項５記載の発明は、座標検出装置における光学系のばらつきを低減し、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。
【００５２】
請求項６記載の発明は、自己診断のためのデータ取得中、タッチパネル上に遮蔽物が置かれることを防ぎ、自己診断の信頼性をいっそう高めることができる。このような請求項１〜６の発明によれば、より適切な基準データを用いて自己診断、シェーディング補正を行って自己診断の信頼性と共に座標の検出精度を高めることができる座標検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態における座標検出装置の構成を説明する図である。
【図２】図１に示した演算部を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態における基準データと自己診断データとを比較する方法説明する図であって、（ａ）は、基準データＡを例示する図、（ｂ）は自己診断データを例示する図、（ｃ）は基準データと自己診断データとを比較した状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における座標検出装置が使用できないことを示す構成を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施の形態の処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態の自己診断中表示手段の他の例を説明するための図である。
【図７】従来の座標検出装置における自己診断時の課題を説明する図である。
【図８】従来の座標検出装置における自己診断時の課題を説明する他の図である。
【符号の説明】
１  光源
２  受光部
１０１  タッチパネル
１０２Ａ、１０２Ｂ  光学ユニット
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ  反射部材
１０４  演算部
１０５  インターフェイス部
１０６  外枠
１０７  表示部材
１０８  パソコン
２０１  ＣＰＵ
２０２  ＲＯＭ
２０３  ＲＡＭ
２０４  ＥＥＰＲＯＭ
２０５  画像処理ＬＳＩ
２０６  Ａ／Ｄ変換機
２０７  ラインメモリ
【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】
0003814106.tif 000009