(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標面上において指示体の指示位置座標を検出し、第一指示体がその先端に再帰反射部材を備えない指示体、第二指示体がその先端に再帰反射部材を備える指示体であって、該指示体の識別機能を有する光デジタイザであって、該光デジタイザは、
光線を発するための光源と、
前記座標面の周辺に配置され、前記光源の光線を利用して前記指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、
前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、
前記光源に設けられ、光源から発せられる光線を第一偏光光線又は第二偏光光線とする偏光手段と、
前記座標面へ照光する光線を第一偏光光線又は第二偏光光線に切り換える切換手段と、
前記座標面の枠に設けられ、再帰反射特性を有する再帰反射部材と、
該再帰反射部材の前に設けられ、第一偏光光線を透過させる透過軸を有する偏光フィルムと、
前記第一偏光光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項２】
請求項１に記載の光デジタイザであって、前記光源が二つの光源からなり、前記偏光手段が第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と、第二偏光光線を透過させる第二偏光手段とからなり、それぞれが前記二つの光源に設けられ、前記切換手段により前記二つの光源を交互に発光させることで前記第一偏光光線及び第二偏光光線を照光することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項３】
請求項１に記載の光デジタイザであって、前記偏光手段が第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と液晶板とからなり、前記切換手段により液晶板に加える電圧を切り換えることで前記第一偏光光線及び第二偏光光線を照光することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光デジタイザであって、前記第一偏光光線が縦偏光光線、第二偏光光線が横偏光光線であることを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項５】
座標面上において指示体の指示位置座標を検出し、第一指示体がその先端に再帰反射部材を備えない指示体、第二指示体がその先端に再帰反射部材を備える指示体であって、該指示体の識別機能を有する光デジタイザであって、該光デジタイザは、
光線を発するための光源と、
前記座標面の周辺に配置され、前記光源の光線を利用して前記指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、
前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、
前記撮像手段に設けられ、撮像手段への入射光を第一偏光光線又は第二偏光光線とする偏光手段と、
前記撮像手段への入射光を振り分ける振分手段と、
前記座標面の枠に設けられ、再帰反射特性を有する再帰反射部材と、
該再帰反射部材の前に設けられ、第一偏光光線を透過させる透過軸を有する偏光フィルムと、
前記第一偏光光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と、第一偏光光線及び第二偏光光線の両方により撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項６】
請求項５に記載の光デジタイザであって、前記撮像手段が二つの撮像手段からなり、前記偏光手段が第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と、第二偏光光線を透過させる第二偏光手段とからなり、前記振分手段がハーフミラーからなり、前記撮像手段への入射光を該ハーフミラーにより前記第一偏光手段及び第二偏光手段にそれぞれ入射させ、前記第一偏光光線及び第二偏光光線をそれぞれの撮像手段により撮像することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項７】
請求項５に記載の光デジタイザであって、前記偏光手段が第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と液晶板とからなり、前記振分手段により液晶板に加える電圧を切り換えることで前記第一偏光光線及び第二偏光光線を前記撮像手段に入射し、それぞれを交互に該撮像手段により撮像することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７の何れかに記載の光デジタイザであって、前記光源が二つの光源からなり、更に第一偏光光線を透過させる第三偏光手段と、第二偏光光線を透過させる第四偏光手段とを有し、それぞれが前記二つの光源に設けられ、更に前記二つの光源を交互に発光させるための切換手段を有し、前記第二指示体は、更にその先端に液晶部材を有し、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合において、該液晶部材に加える電圧で変化する前記撮像手段に入射される偏光光線によって前記第二指示体の状態を更に判定する判定手段を有することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８の何れかに記載の光デジタイザであって、前記第一偏光光線が縦偏光光線、第二偏光光線が横偏光光線であることを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項１０】
座標面上において指示体の指示位置座標を検出し、第一指示体がその先端に再帰反射部材を備えない指示体、第二指示体がその先端に再帰反射部材を備える指示体であって、該指示体の識別機能を有する光デジタイザであって、該光デジタイザは、
光線を発するための光源と、
前記座標面の周辺に配置され、前記光源の光線を利用して前記指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、
前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、
前記光源に設けられ、光源から発せられる光線を第一偏光光線又は第二偏光光線とする偏光手段と、
前記座標面へ照光する光線を第一偏光光線又は第二偏光光線に切り換える切換手段と、
前記座標面の枠に設けられ、再帰反射特性を有する再帰反射部材と、
該再帰反射部材の前に設けらる１／４波長位相差フィルムと、
前記撮像手段の前に設けられ、第一偏光光線を透過させる透過軸を有する偏光フィルムと、
前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、前記第一偏光光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光デジタイザであって、前記第一偏光光線が縦偏光光線、第二偏光光線が横偏光光線であることを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【請求項１２】
座標面上において指示体の指示位置座標を検出し、第一指示体がその先端に再帰反射部材を備えない指示体、第二指示体がその先端に再帰反射部材を備える指示体であって、該指示体の識別機能を有する光デジタイザであって、該光デジタイザは、
光線を発するための光源と、
前記座標面の周辺に配置され、前記光源の光線を利用して前記指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、
前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、
前記座標面の枠に設けられ、前記第二指示体が備える再帰反射部材よりも反射効率が悪い再帰反射特性を有する再帰反射部材と、
所定の閾値よりも弱い光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、所定の閾値よりも強い光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする指示体の識別機能を有する光デジタイザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標面上において指やスタイラスあるいは指示棒など（以下、指示体と総称する）で指示する位置座標を検出する光デジタイザに関し、特に、指示体を識別し、指でもペンでも入力が可能な光デジタイザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、ＰＤＡ等の携帯型のペン入力コンピュータが普及しつつある。これらの多くはＬＣＤ表示装置の上に感圧型抵抗皮膜方式のタッチパネルが積置されており、指やペンでタッチし、或いはドローすることでコンピュータの操作や図形入力を行なうことができるので、利用者は通常のペンとノートの感覚で使用することができる。しかし、例えばサイン照合のためのサイン入力や、医療用のカルテ入力といった手書き入力を重視する場合において、通常のペンを使用する時のようにペン入力する際にタッチパネルに手を付いてしまうと、タッチパネルの性格上これが誤入力となってしまう、いわゆるお手つき問題が生じていた。また、感圧抵抗被膜方式のタッチパネルでは、その構造上、ペンによりタッチパネルの表面被膜を破ってしまうこともあった。これらを回避するために、感圧型抵抗皮膜方式のタッチパネルに換えて、光学方式のデジタイザを搭載することが提案されている。
【０００３】
図１０に、従来提案されている光デジタイザの一例を示す。リニアイメージセンサ１３の結像レンズ９の前に、トンネルミラー１４を付加してＬＥＤ光源３１の光軸がリニアイメージセンサ１３の光軸と一致するようにそれぞれを配置した一対の検出ユニットを座標面１の周辺部に配置する。ペン等の指示体２の先端に再帰反射部材からなるテープ２２を巻いておく。ＬＥＤ光源３１から発射された光線がペン２の先端の再帰反射テープ２２に当ると、再帰反射特性から、そこに入射した光が入射した方向へまっすぐに戻るように反射する。この反射光を左右のリニアイメージセンサ１３でそれぞれ撮像し、電気信号に変換してこの信号を座標演算部７で三角測量の原理を用いて演算処理することによりペン先の指示座標を検出する。このような場合、ペン先端と撮像手段の間を手が横切らない限り、お手つきは許される。しかし、この従来例では、指による入力ができないので、ノート型パーソナルコンピュータに搭載されるタッチパッドや簡単なタッチパネル等には使用できない。
【０００４】
従来提案されている光デジタイザの他の例を図１１に示す。図１０に示す従来例では、再帰反射部材をペン２の先端部に設けていたが、図１１に示す従来例では、座標面１の枠に再帰反射部材４を設けている。この場合、左右各々のイメージセンサ１３には、座標面１の二つの辺の位置にある再帰反射部材４の像が写る。即ち、右側のイメージセンサには再帰反射部材４ａ，４ｂの像が、左側のイメージセンサには再帰反射部材４ｂ，４ｃの像がそれぞれ撮像される。指等の指示体２０が座標面１上に置かれた場合、再帰反射部材４からの反射光が指示体２０により遮断され、影の像２０ａがイメージセンサ１３により検出できるため、指示体２０の指示位置座標を検出可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すような従来の光デジタイザは、専用ペンのみでしか入力を受け付けないものであったため、タッチパネルのような簡単な入力を行うためにもペンが必要となっていた。また、専用ペンを用いるためノート型パーソナルコンピュータへ搭載しても操作上使い勝手が悪いものとなっていた。更に、図１１に示すような従来の光デジタイザは、一応、ペンでの入力も可能ではあるが、お手つき問題を解消するものではなかった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、指示体の識別機能を有し、指でもペンでも入力が可能な光デジタイザを提供することを目的とする。更に指示体に附帯情報伝達手段を設けておき、一本の指示体で複数の機能を持たせた光デジタイザを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明は、座標面上において指示体の指示位置座標を検出し、第一指示体がその先端に再帰反射部材を備えない指示体、第二指示体がその先端に再帰反射部材を備える指示体であって、該指示体の識別機能を有する光デジタイザであって、該光デジタイザは、光線を発するための光源と、前記座標面の周辺に配置され、前記光源の光線を利用して前記指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、前記光源に設けられ、光源から発せられる光線を第一偏光光線又は第二偏光光線とする偏光手段と、前記座標面へ照光する光線を第一偏光光線又は第二偏光光線に切り換える切換手段と、前記座標面の枠に設けられ、再帰反射特性を有する再帰反射部材と、該再帰反射部材の前に設けられ、第一偏光光線を透過させる透過軸を有する偏光フィルムと、前記第一偏光光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段とを具備する指示体の識別機能を有する光デジタイザを提供する。
【０００８】
光源は二つの光源からなり、偏光手段は第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と、第二偏光光線を透過させる第二偏光手段とからなり、それぞれが二つの光源に設けられ、切換手段により二つの光源を交互に発光させることで第一偏光光線及び第二偏光光線を照光する。
【０００９】
また、偏光手段が第一偏光光線を透過させる第一偏光手段と液晶板とからなり、切換手段により液晶板に加える電圧を切り換えることで第一偏光光線及び第二偏光光線を照光してもよい。
【００１０】
更に、本発明は、光線を発するための光源と、座標面の周辺に配置され、光源の光線を利用して指示体を撮像し電気信号に変換するための撮像手段と、前記撮像手段により変換された電気信号を処理して指示位置座標を算出するための演算手段と、前記撮像手段に設けられ、撮像手段への入射光を第一偏光光線又は第二偏光光線とする偏光手段と、前記撮像手段への入射光を振り分ける振分手段と、前記座標面の枠に設けられ、再帰反射特性を有する再帰反射部材と、該再帰反射部材の前に設けられ、第一偏光光線を透過させる透過軸を有する偏光フィルムと、前記第一偏光光線により指示体が撮像された場合は第一指示体と、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合は第二指示体と、第一偏光光線及び第二偏光光線の両方により撮像された場合は第二指示体と判定する判定手段と、を具備する指示体の識別機能を有する光デジタイザを提供する。
【００１１】
また、光源が二つの光源からなり、更に第一偏光光線を透過させる第三偏光手段と、第二偏光光線を透過させる第四偏光手段とを有し、それぞれが前記二つの光源に設けられ、更に前記二つの光源を交互に発光させるための切換手段を有し、前記第二指示体は、更にその先端に液晶部材を有し、前記第二偏光光線により指示体が撮像された場合において、該液晶部材に加える電圧で変化する前記撮像手段に入射される偏光光線によって前記第二指示体の状態を更に判定する判定手段を有する光デジタイザを提供する。
【００１２】
第一偏光光線が縦偏光光線、第二偏光光線が横偏光光線であればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る光デジタイザの第１実施形態を示す模式的な平面図であり、図２はその側面概略図である。各検出ユニット３が、光源と、リニアイメージセンサ１３と、それに結像するためのレンズ９と、光源の光軸とリニアイメージセンサの光軸とが一致するように設けられるトンネルミラー１４とからなり、座標面１の周囲の枠に再帰反射部材４を設けている点は図１１に示す従来技術と基本的には変わらないが、本実施例の特徴とするところは、光源に２個のＬＥＤ３１，３２を用い、これらに互いに偏光軸が直行する偏光フィルム４１，４２をそれぞれ設け、更に再帰反射部材４の前に偏光フィルム４０を設ける点にある。なお、本実施例では、左右の各検出ユニットは構成が同一なため、片方のみを説明し、他方の説明は省略する。また、偏光フィルムはそれぞれ、縦偏光光線を通す縦偏光フィルム４０、縦偏光光線を通す縦偏光フィルム４１、横偏光光線を通す横偏光フィルム４２の場合について説明するが、これに限定されず、それぞれ縦横を逆にしたものでも同様の効果が得られる。また、トンネルミラーも、ハーフミラーやピンホール等を用いたり或いは光源とイメージセンサを極めて近い位置に配置してもよく、適宜変更・使用可能である。
【００１５】
ＬＥＤ３１には縦偏光フィルム４１が、ＬＥＤ３２には横偏光フィルム４２がそれぞれ設けられており、交互に縦偏光光線、横偏光光線を座標面１上に照光するようにＬＥＤ３１，３２の発光を偏光切換器３５により切り換える。光源から発せられた光線は、トンネルミラー１４にて座標面１上に入射する。偏光切換器３５によりＬＥＤ３２を発光させ横偏光光線を座標面１の枠に入射する場合、再帰反射部材４の前には縦偏光フィルム４０があるため再帰反射部材４からの反射はないので、イメージセンサ１３には何も撮像されない。また、ＬＥＤ３１を発光させ縦偏光光線を入射する場合は、縦偏光フィルム４１を透過して再帰反射部材４に入射し、その再帰反射特性から入射した方向と同じ方向に戻るため、左右各々のイメージセンサ１３には、座標面１の二つの辺の位置にある再帰反射部材４の像が写る。即ち、右側のイメージセンサには再帰反射部材４ａ，４ｂの像が、左側のイメージセンサには再帰反射部材４ｂ，４ｃの像がそれぞれ撮像される。ＬＥＤ３１を発光させ縦偏光光線を照光しているときに、指示体として指２０が座標面１上に置かれた場合、再帰反射部材４からの反射光が指２０により遮断され、その影の像２０ａがイメージセンサ１３で撮像される。一方、ＬＥＤ３２を発光させ横偏光光線を照光しているときに、指示体としてその先に再帰反射部材２２を有するペン２が座標面１上に置かれた場合、座標面１の枠の再帰反射部材４からの反射光はないため、ペン２の再帰反射部材２２からの反射光のみがイメージセンサ１３で撮像される。これらの撮像を左右二方向から行ない、それぞれ電気信号に変換され、この左右二方向からの画像信号から座標演算部７のマイクロプロッセッサにより三角測量の原理により指示体の二次元座標（Ｘ，Ｙ）が決定される。
【００１６】
なお、指示体判定部８は、偏光切換器３５の状態と撮像された信号から、指示体が指なのかペンなのかを判定する。即ち、縦偏光光線を照光した時にイメージセンサ１３で指示体が撮像された場合は指２０と、横偏光光線を照光した時にイメージセンサ１３で指示体が撮像された場合はペン２と判定する。
【００１７】
図３に、図１に示す本発明に係る光デジタイザの第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートを示す。まず偏光切換器３５を切り換えてＬＥＤ３２が発光するようにし、横偏光光線が照光されるようにする（ステップＳ１）。次にペン２の先端に設けられた再帰反射部材２２からの反射光が検出されるか否かを調べる（ステップＳ２）。ペン２の先端に設けられた再帰反射部材２２からの反射光が検出された場合、ペン座標演算処理を行ない（ステップＳ５）、ペンの指示位置座標を検出し、ステップＳ２へ戻りこれを繰り返す。一方、ペン２の先端に設けられた再帰反射部材２２からの反射光が検出されない場合、偏光切換器３５を切り換えてＬＥＤ３１が発光するようにし、縦偏光光線が照光されるようにする（ステップＳ３）。次に座標面１の枠に設けられた再帰反射部材４からの反射光が指２０により遮断されその影の像２０ａが検出されるか否かを調べる（ステップＳ４）。影の像２０ａが検出された場合、指座標演算処理を行ない（ステップＳ６）、指の指示位置座標を検出した後、ステップＳ１へ戻る。一方、影の像２０ａが検出されない場合、ステップＳ１へ戻り、ペンの再帰反射部材からの反射光の有無を検知する。以降、これらの動作を高速に繰り返し行う。
【００１８】
このように、本発明に係る光デジタイザは、まず第一に再帰反射部材を有するペンの有無を検出し、有れば座標演算処理を行ない、無ければ指の有無を検出するため、指示体の識別が可能となり、指でもペンでも入力が可能となる。また、ペンが有ればペン入力と識別するため、ペン・指が両方検知されたとしてもペンとして識別するのでペン入力時のお手つき問題もない。
【００１９】
ここで、図１における縦偏光フィルム４０の代わりに１／４波長位相差フィルムを使用し、更にイメージセンサ１３の前面に縦偏光フィルムを設けることも可能である。１／４波長位相差フィルムは、その間を光が往復すれば偏光が９０度回転するものである。従ってこの場合、横偏光光線を照光させたときは再帰反射部材４からの反射光は縦偏光光線となるため、指２０が影となってイメージセンサ１３で撮像される。一方縦偏光光線を照光させたときは再帰反射部材４からの反射光は横偏光光線となるため、再帰反射部材４からの反射光はイメージセンサ１３では撮像されないが、再帰反射部材２２を有するペン２が座標面１上にあれば、再帰反射部材２２からの反射光は縦偏光光線のためイメージセンサ１３の前面に設けられた縦偏光フィルムを介してイメージセンサ１３で撮像される。このような構成であっても上述の実施例と同様の動作が可能である。
【００２０】
図４は、本発明に係る光デジタイザの第２実施形態を示す模式的な平面図であり、図５はその側面概略図である。図中、第１実施形態と同一の参照符号が付されたものは同一の構成要素を表すものである。第１実施形態では、各検出ユニットで、光源及びそれに設けられた偏光フィルムを２個用いる構成であったが、本実施例ではＬＥＤ３２に設けられた横偏光フィルム４２に、更に液晶板５０を設けることにより光源及び偏光フィルムを１つにしている。即ち、第一実施形態ではＬＥＤ３１，３２を切り換えることで縦偏光光線及び横偏光光線を交互に照光していたが、本実施例では、液晶板５０に加える電圧をＯＮ／ＯＦＦすることで、縦偏光光線及び横偏光光線を交互に照光している。なお、本実施例で用いられる液晶板５０は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶からなる。ＴＮ型液晶は、光の旋光性（捻じれ）を利用するもので、印加する電圧がＯＦＦの場合は、基板（上／下）間で液晶分子が９０度ねじれて配向するものを用いる。これにより液晶に入射した光は９０度旋光して通過する。印加する電圧をＯＮにすると、液晶分子は一定方向（基板間方向）に変化し、入射した光は旋光せず素通りする。
【００２１】
ＬＥＤ３２からの光線は横偏光フィルム４２により横偏光光線となり、液晶板５０に加える電圧をＯＮにした場合には、該光線は旋光せずに液晶板５０を素通りして横偏光光線が座標面１上に入射する。液晶板５０に加える電圧をＯＦＦにした場合には、液晶板５０により偏光軸が９０度回転し、縦偏光光線が座標面１上に入射する。他の動作は第１実施形態と同様であり、横偏光光線でペン２を検出し、縦偏光光線で指２０を検出することで指示体の識別が可能となる。本実施例は、ＬＥＤを１つしか用いないため、光源を小さくできるという効果がある。また、光源の光軸が変わらないため、位置合わせも簡単であり指示位置座標計算等が複雑とはならず、誤差も少なくなる。
【００２２】
図６は、本発明に係る光デジタイザの第３実施形態を示す模式的な平面図である。上述の実施例では、光源に偏光フィルムが設けられていたが、本実施例では、各々の検出ユニットにそれぞれ二つのイメージセンサを用いて、イメージセンサ側に偏光フィルムを設ける構成としている。ここでは、二つのイメージセンサ１３ａ，１３ｂのそれぞれの結像面に座標面１からの光線が入射するようにハーフミラー４５を配置し、このイメージセンサ１３ａ，１３ｂにそれぞれ縦偏光フィルム４１、横偏光フィルム４２が設けられている。この実施例では、座標面１上に照光した光線の反射光は、座標面１の枠の再帰反射部材４に設けられた縦偏光フィルム４０によって、縦偏光光線となる。従って、縦偏光光線のみを透過する縦偏光フィルム４１が設けられたイメージセンサ１３ａのみが座標面１の枠の再帰反射部材４の反射光を撮像することになる。指示体として指２０が座標面１上に置かれた場合、イメージセンサ１３ａによりその影の像が撮像できるため、指２０の指示位置座標を検出できる。一方、指示体として先端に再帰反射部材２２が設けられたペン２が座標面１上に置かれた場合、横偏光フィルム４２を介してペン２に設けられた再帰反射部材２２の反射光がイメージセンサ１３ｂにより撮像される。即ち、再帰反射部材２２を有するペン２が座標面１に置かれればイメージセンサ１３ｂで検出され、指２０が置かれればイメージセンサ１３ａで検出される。このように、指示体が再帰反射部材を有するペンなのか或いは指なのかの識別が可能となる。ここで、イメージセンサ１３ａ及び１３ｂで、それぞれ指もペンも同時に検出された場合は、ペンによる入力であると判別し、お手つきを許すことが可能となる。このような構成とすることで、偏光切換器等を使用せず簡単な動作でより高精度に指示体の識別が可能となる。
【００２３】
図７は、本発明に係る光デジタイザの第４実施形態を示す模式的な平面図である。第３実施形態ではイメージセンサを二つ用いたが、本実施例では、１つのイメージセンサを用い偏光フィルムの前に液晶板を設ける構成としている。イメージセンサ１３の前に、横偏光フィルム４２が設けられ更にその前に液晶板５０が設けられており、該液晶板５０に加える電圧をＯＮ／ＯＦＦすることで、縦偏光光線及び横偏光光線を交互に透過させてイメージセンサ１３で撮像する。本実施例でも、まず液晶板５０に加える電圧をＯＮにしておき、横偏光光線のみをイメージセンサ１３で撮像できる状態にする。再帰反射部材２２を有するペン２を座標面１上に置けば、イメージセンサでペンの指示位置座標が撮像できる。イメージセンサ１３で撮像される像が無ければ液晶板５０に加える電圧をＯＦＦにし、縦偏光光線のみをイメージセンサ１３で撮像できる状態にする。このとき指２０が座標面１上にあれば、指２０の影の像がイメージセンサ１３で撮像される。これらの動作は、第１実施形態の動作説明で使用した図３に示すフローチャートに示す通りである。このように構成することで、相対的に高価な部品であるイメージセンサの使用個数を第３実施例と比べて減らすことができるので安価に製造可能となる。
【００２４】
図８は、本発明に係る光デジタイザの第５実施形態を示す模式的な平面図であり、図９は本実施例で使用する指示体の詳細を示す図である。本実施例の構成は、第１実施形態及び第３実施形態を組み合わせたような構成である。即ち、各検出ユニットは、光源としてＬＥＤ３１，３２を用いて、縦偏光フィルム４１ａ、横偏光フィルム４２ａをそれぞれに設ける。また、撮像手段として二つのイメージセンサ１３ａ，１３ｂを用いて、それぞれの結像面に座標面１からの光線が入射するようにハーフミラー４５を配置し、このイメージセンサ１３ａ，１３ｂにそれぞれ縦偏光フィルム４１ｂ、横偏光フィルム４２ｂが設けられている。本実施例で用いる指示体であるペン４８は、その先端に再帰反射部材２２が設けられており、更に図９に示すように、その周りに液晶部材５５が設けられている。この液晶部材５５は、それに印加される電圧の有無により偏光方向を４５度に旋光させるものである。具体的には、液晶部材５５はＴＮ型液晶からなり、配向膜を４５度異ならせて作成したものである。従って、液晶部材５５に入射した光は、印加電圧の有無により４５度回転して通過する。第１実施形態と同様に、ＬＥＤ３１，３２には、偏光切換器３５が接続されており、ＬＥＤを交互に発光させ、縦偏光光線、横偏光光線を交互に照光する。ＬＥＤ３１を発光させ、縦偏光光線を照光した場合のみ、縦偏光フィルム４０を介して座標面１の枠に設けられた再帰反射部材４からの反射光があり、それが縦偏光フィルム４１ｂを介してイメージセンサ１３ａで撮像される。ここで指２０が座標面１上に置かれた場合、その影の像がイメージセンサ１３ａにて撮像され、電気信号に変換されて指の指示位置座標を検出できる。また、偏光切換器３５によりＬＥＤを切り換えてＬＥＤ３２を発光させ、横偏光光線を照光した場合は、座標面１の枠からの反射光は無いが、その先端の液晶部材５５に加えられる電圧がＯＦＦであるペン４８が座標面１上に置かれたときには、入射した横偏光光線の偏光軸が液晶部材５５により４５度回転し、更に再帰反射部材２２から反射してきた光線が再度液晶部材５５により４５度回転するので、結局９０度旋光して縦偏光光線になり、ペン４８から戻ってくる。この場合、縦偏光フィルム４１ｂを介してイメージセンサ１３ａでペンの指示位置座標が検出できる。ここで、ペン４８のスイッチ２５を押すことで液晶部材５５に印加する電圧をＯＮにすれば、液晶部材５５は素通りし再帰反射部材２２からの反射光が横偏光フィルム４２ｂを介してイメージセンサ１３ｂに入射する。この場合は、イメージセンサ１３ｂでペンの指示位置座標を検出できる。
【００２５】
このように構成することで、少なくとも三種類の指示体の識別が可能となる。即ち、指２０、印加電圧がＯＦＦのペン４８、及び印加電圧がＯＮのペン４８の識別が可能となるので、例えば指示体の附帯情報等も伝達可能となる。従って、例えば本実施例を電子黒板に応用すれば、ペン４８による入力を、通常は黒色入力とし、スイッチ２５を押すことで赤色入力にし、更に指で入力することでイレーサの役割を持たせること等が可能となり、入力効率のよい非常に優れた電子黒板が実現可能である。
【００２６】
本実施例の検出ユニット部は、図７に示す第４実施形態のような構成としてもよい。このように構成することでイメージセンサの使用個数を減らすことが可能となる。
【００２７】
尚、本発明の光デジタイザは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、図１における縦偏光フィルム４０は用いずに、座標面１の枠に設けられた再帰反射部材４の反射効率を、ペン２の先端に設けられた再帰反射部材２２の反射効率よりも悪いものを用いる構成とすることも可能である。この場合は、イメージセンサ１３にて撮像される光線の強弱により指示体の識別を可能とする。即ち、所定の閾値よりも強い光線が撮像された場合はペン２の先端に設けられた再帰反射部材２２からの反射光と判定し、ペン座標演算処理を行なう。所定の閾値よりも弱い光線が撮像された場合は、ペン２は座標面１上には無いと判定して座標面１の枠に設けられた再帰反射部材４からの反射光と判断し、影の部分２０ａが存在するか否かを判定し、影が有れば指座標演算処理を行う。このように構成することによっても、上述の実施例と同様に指示体の識別が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光デジタイザが指示体の識別機能を有するため、指でもペンでも入力が可能であり、ペン入力の際でも、お手つき問題がないという優れた効果を奏し得る。また、指示体に附帯情報を伝達することが可能となるため、一本のペンに複数の機能を持たせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光デジタイザの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す本発明に係る第１実施形態の光デジタイザの側面図である。
【図３】図１に示す本発明に係る第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る光デジタイザの第２実施形態を示す平面図である。
【図５】図４に示す本発明に係る第２実施形態の光デジタイザの側面図である。である。
【図６】本発明に係る光デジタイザの第３実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明に係る光デジタイザの第４実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明に係る光デジタイザの第５実施形態を示す平面図である。
【図９】図８に示す本発明に係る第５実施形態の光デジタイザで使用されるペンの模式図である。
【図１０】従来の反射型ペンを使用する光デジタイザを示す模式図である。
【図１１】従来の指による入力が可能な光デジタイザを示す模式図である。
【符号の説明】
１    座標面
２    ペン
３    検出ユニット
４    再帰反射部材
７    座標演算部
８    指示体判定部
９    レンズ
１３    イメージセンサ
１４    トンネルミラー
２０    指
２２    再帰反射部材
２５    スイッチ
３１，３２    光源
３５    偏光切換器
４０，４１，４２    偏光フィルム
４５    ハーフミラー
４８    ペン
５０    液晶板
５５    液晶部材
【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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