(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標入力面と、
前記座標入力面上に配置され、前記座標入力面に対して略平行な光を出射する光源部と、
前記座標入力面の周辺に沿って設けられ、前記光源部が出射した光を再帰的に反射する反射部材と、
前記反射部材が反射した光を、前記反射部材の全域について受光するライン状の受光部と、
前記ライン状の受光部が受光した光に基づいて、前記光源部が出射した光を遮蔽する遮蔽物の位置を検出し、前記遮蔽物の位置を座標として入力する演算部とを有する座標入力装置であって、
前記反射部材上における前記光源部が出射した光の反射位置を示す反射光ラインを想定し、
前記座標入力面と平行な前記反射光ラインである理想反射光ラインと実際に形成される実反射光ラインとがなす角度である０．４度から０．８度の正弦と、前記座標入力面の周辺に沿って設けられた反射部材の全長とを乗じた値に基づいて、前記ライン状の受光部の前記座標入力面に対する鉛直方向の長さである受光部高さを決定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、座標入力装置に係り、特に座標入力面上で光を遮蔽した遮蔽物の位置を座標として入力する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、座標入力面であるタッチパネルを備え、このタッチパネルに対して略平行な光を出射し、この光が遮蔽された位置の座標を入力する光学式の座標入力装置がある。図５は、このような座標入力装置の一般的な構成を模式的に示した図である。図示した座標入力装置は、座標入力面であるタッチパネル５０１と、タッチパネル５０１上に配置され、タッチパネル５０１に対して略平行な光を出射する光源５Ａ、５Ｂと、タッチパネル５０１の周辺に沿って設けられ、光源５Ａ、５Ｂが出射した光の反射光を出射時と同一の光軸を通るように（再帰的に）反射する反射部材５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃと、反射部材５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃが反射した光を、反射部材５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃの全域について受光するライン状の受光部５１Ａ、５１Ｂとを有している。
【０００３】
このような座標入力装置は、光源５Ａから出射した光が反射部材５０３Ｂ、反射部材５０３Ｃで再帰的に反射され、受光部５１Ａで受光される。また、光源５Ｂから出射した光が反射部材５０３Ａ、反射部材５０３Ｂで再帰的に反射され、受光部５１Ｂで受光されるよう構成されている。そして、オペレータが、タッチパネル５０１上に指やペンを置くと、指やペンが置かれた位置で光が遮蔽されて反射部材５０３Ａ〜５０３Ｃに到達せず、受光部５１Ａ、５１Ｂに受光されなくなる。受光部５１Ａ、受光部５１Ｂは、ＣＣＤ（Charge Cuppled Device）ラインセンサのようなライン状の受光素子であり、光が受光できなかった受光素子の位置から遮蔽物の置かれた位置を通る光軸が検出できる。この光軸を２つの受光部５１Ａ、受光部５１Ｂについてそれぞれ検出することにより、遮蔽物の座標を２つの光軸の交点として特定することができる。
【０００４】
ところで、上述の座標入力装置では、光源５Ａ、光源５Ｂおよび受光部５１Ａ、受光部５１Ｂ、さらには反射部材５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃの面精度や取付精度が低い場合、光源５Ａ、光源５Ｂから出射した光の反射光が、受光部５１Ａ、受光部５１Ｂの受光可能な範囲（受光範囲）から外れて受光されず、光が遮蔽されたものと誤検出される虞がある。この点を、以下、図６を用いて説明する。
【０００５】
図６は、反射部材５０３Ｂの反射面と、この反射面で反射された光を受光する受光部５１Ａの受光素子５１Ａ'とを重ね合わせて示す図である。なお、受光素子５１Ａ'は、タッチパネル５０１に対して鉛直方向に長さｈを有している。本明細書中では、このｈを、受光部５１Ａの高さというものとする。さらに、図６のうち、反射部材５０３Ｂ、受光素子５１Ａ'上に示した破線Ｌｂは、光源５Ａから出射された光が、完全にタッチパネル５０１と平行であるときに反射部材５０３Ｂで反射される反射位置、あるいは受光部５１Ａで受光される受光位置（以下、理想ラインＬｂと記す）を示したもので、実線Ｌａは、光源５Ａから出射された光が反射部材５０３Ｂで実際に反射される反射位置、あるいは受光部５１Ａで受光される受光位置（以下、実ラインＬａと記す）を示したものである。
【０００６】
座標入力装置は、光源５Ａから出射した光が、破線Ｌｂで表される理想ラインのように受光素子５１Ａ'を通る水平な軸となって反射部材５０３Ｂに当たって反射されるよう設計されている。しかし、実際に光源５Ａから出射される光は、光源５Ａ、受光部５１Ａ、反射部材５０３Ｂの面精度や取付精度の誤差により、実ラインＬａのように理想ラインＬｂに対して角度θをなす直線となって反射部材５０３Ｂに当たって反射され、受光部５１Ａで受光される。
【０００７】
このとき、角度θが大きいと、図示したように、反射部材５０３Ｂからの反射光の始端と終端との高さ方向の差が高さｈよりも大きくなり、反射光の全域を受光素子５１Ａ'で受光することができなくなる。なお、受光素子５１Ａとしては、一般的にプリンタなどのスキャナに用いられるものと同様のものが用いられており、１画素のサイズが小さいものでは、高さｈも小さくなる。
【０００８】
このような現象をなくすため、従来の座標入力装置では、座標入力装置の使用に先立って、一方向に配列された受光素子５１Ａ'が一度に受光、結像する必要のある範囲の長さ（スキャンライン）、すなわち、反射部材５０３Ｂ、５０３Ｃの全域で反射された反射光を受光できるように受光部５１Ａを調整する作業（以下、スキャンラインの調整という）を行っていた。また、受光部５１Ａが出射した光を反射部材５０３Ｂ、５０３Ｃに一様に照射するため、ポリゴンや拡散レンズを用いるよう構成された座標入力装置もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示した現象は、θが比較的小さい場合にも反射部材５０３Ｂの長さが長く、また、反射部材５０３Ｂの全域で反射された反射光を一度に読み取るために受光素子５１Ａのスキャンラインが長くなるほど顕著になる。したがって、座標入力装置のタッチパネル５０１が大きくなるほど座標入力装置の調整に高い精度が要求され、調整時間がかかる上に調整の作業も難しくなる。また、ポリゴンを用いる場合には、このポリゴンに高い面精度が要求され、座標入力装置のコストを高めることになる。さらに、拡散レンズを用いる場合には、この拡散レンズのレンズ精度によって光を一様にすることは難しかった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、コストを高めることなくスキャンラインの調整がより簡単にできる座標入力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】
以上の課題は、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、座標入力面と、前記座標入力面上に配置され、前記座標入力面に対して略平行な光を出射する光源部と、前記座標入力面の周辺に沿って設けられ、前記光源部が出射した光を再帰的に反射する反射部材と、前記反射部材が反射した光を、前記反射部材の全域について受光するライン状の受光部と、前記ライン状の受光部が受光した光に基づいて、前記光源部が出射した光を遮蔽する遮蔽物の位置を検出し、前記遮蔽物の位置を座標として入力する演算部とを有する座標入力装置であって、前記反射部材上における前記光源部が出射した光の反射位置を示す反射光ラインを想定し、前記座標入力面と平行な前記反射光ラインである理想反射光ラインと実際に形成される実反射光ラインとがなす角度である０．４度から０．８度の正弦と、前記座標入力面の周辺に沿って設けられた反射部材の全長とを乗じた値に基づいて、前記ライン状の受光部の前記座標入力面に対する鉛直方向の長さである受光部高さを決定する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、反射部材に反射される光が座標入力面に対して角度を持つ場合にも、ライン状の受光部が、反射部材の全長、すなわち座標入力面の大きさによらず、反射部材に反射された反射光がライン状の受光部の受光範囲から外れることを防ぐことができるようになる。また、この際には、ライン状の受光部の高さを調整することだけで良いために、新たな部材を追加する必要がない。特に、比較的簡単な操作で調整できる角度に許容角度を設定し、簡易な調整によってライン状の受光部が反射部材の全長によらず反射部材に反射された反射光の全域を受光することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一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入力装置の全体の構成を説明するための模式図である。図示した座標入力装置は、座標入力面であるタッチパネル１０１と、タッチパネル１０１上に配置され、タッチパネル１０１に対して略平行な光を出射する光源を内蔵する光学ユニット１０２Ａおよび光学ユニット１０２Ｂと、タッチパネル１０１の周辺に沿って設けられ、光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂが出射した光を再帰的に反射する反射部材１０３Ａ、１０３Ｂとを有している。
【００１６】
そして、図１の光学ユニット１０２Ａおよび光学ユニット１０２Ｂには、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃが反射した光を、反射部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの全域について受光するライン状の受光部であるＣＣＤラインセンサがさらに内蔵されている。さらに、図１の座標入力装置は、ＣＣＤラインセンサが受光した光に基づいて、光源が出射した光を遮蔽する遮蔽物の位置を検出し、この遮蔽物の位置を座標としてパーソナルコンピュータ（図中、ＰＣと記す）１０６に入力する演算部１０４と、演算部１０４、パーソナルコンピュータ１０６との間でデータを授受するインターフェイス部１０５とを有している。
【００１７】
本実施の形態の光源とＣＣＤラインセンサとは、いずれも光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂに内蔵されて一体的に構成されている。このような光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂの構成を、図２に示して説明する。図２のうち、（ａ）は、光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂの側面図、（ｂ）は、光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂの正面図である。なお、光学ユニット１０２Ａと光学ユニット１０２Ｂとは、同様の構成を有するものであり、図示した構成は、光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂで共通のものとする。
【００１８】
図示した光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂは、光源２０１と、光源２０１が出射した光Ｌ１を扇形に拡散するレンズ群２０２と、拡散された光Ｌ１を反射部材１０３Ａ、反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ｃに向けて反射することによって出射すると共に、この光Ｌ１が反射部材１０３Ａ、反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ｃで反射された反射光Ｌ２を透過するハーフミラー２０５と、ハーフミラー２０５を透過してきた反射光Ｌ２を受光して集光するレンズ２０３と、レンズ２０３で集光された反射光Ｌ２を受光して結像するＣＣＤラインセンサ２０４とを有している。本実施の形態では、このように光源２０１とＣＣＤラインセンサ２０４とを一体的なユニットとすることによって光源２０１とＣＣＤラインセンサ２０４との位置合わせが簡単にでき、座標入力装置の調整をより簡易にすることができる。
【００１９】
以上のように構成された光学ユニット１０２Ａ、光学ユニット１０２Ｂは、タッチパネル１０１上の左右の下端部に設けられ、それぞれの位置から扇状の光を出射している。光学ユニット１０２Ａから出射した光は、反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ｃで反射されて光学ユニット１０２ＡのＣＣＤラインセンサ２０４で結像する。したがって、光学ユニット１０２ＡのＣＣＤラインセンサ２０４は、反射部材１０３Ｂの長さに反射部材１０３Ｃの長さを加えた長さのスキャンラインを結像することが要求される。
【００２０】
一方、光学ユニット１０２Ｂから出射した光は、反射部材１０３Ａ、反射部材１０３Ｂで反射されて光学ユニット１０２ＢのＣＣＤラインセンサ２０４で結像する。したがって、光学ユニット１０２ＢのＣＣＤラインセンサ２０４は、反射部材１０３Ｂの長さに反射部材１０３Ａの長さを加えた長さのスキャンラインを結像することが要求される。
【００２１】
本実施の形態では、このＣＣＤラインセンサ２０４の高さ（ＣＣＤラインセンサ２０４のタッチパネル１０１に対して鉛直な方向の長さ）Ｈを、光学ユニット１０２Ａについてはタッチパネル１０１の周辺に沿って設けられた反射部材の全長に応じて、また、光学ユニット１０２Ｂについてはタッチパネル１０１の周辺に沿って設けられた反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ａの全長に応じて長く設定することによってこの要求を満たしている。なお、ここで、反射部材の全長とは、光学ユニット１０２Ａについては、光学ユニット１０２Ａが出射した光を反射する反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ｃの長さを足し合わせた値であり、光学ユニット１０２Ｂについては、光学ユニット１０２Ｂが出射した光を反射する反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ａの長さを足し合わせた値である。
【００２２】
以下、このような構成について図３を用い、より具体的に説明する。図３は、図１に示した反射部材１０３Ｂと、反射部材１０３Ｂで反射された反射光を受光するＣＣＤラインセンサ２０４とを重ね合わせて示した図である。そして、この反射部材１０３ＢおよびＣＣＤラインセンサ２０４上に理想ラインＬｂと、この理想ラインＬｂと角度θをなす実ラインＬａとを示している。そして、本実施の形態では、ＣＣＤラインセンサ２０４の高さＨを、想定された理想ラインＬｂと実ラインとがなす角度の許容角度θの正弦と、上述した反射部材の全長とを乗じた値に基づいて決定している。
【００２３】
なお、このようなＣＣＤラインセンサ２０４の高さＨを決定することに使用される許容角度θとは、座標入力装置のスキャンラインを合わせる調整において許容できる時間や精度で調整を行い、この結果残る理想ラインＬｂと実ラインＬａとがなす角度程度に設定された角度であって、本発明の発明者らによれば、おおよそ、０．４度から０．８度（ただし、ＣＣＤラインセンサ２０４の高さＨが２０ｍｍ、反射部の全長（１０３Ｂ＋１０３Ｃ）＝２８００ｍｍ、タッチパネル７０インチの場合）である。
【００２４】
以上述べた構成によれば、理想ラインＬｂと実ラインＬａとが角度θをなす場合にも、この角度が所定の範囲にあれば、ＣＣＤラインセンサ２０４で反射部材１０３Ａ、反射部材１０３Ｂ、反射部材１０３Ｃの全域について反射光を受光することができる。したがって、反射光がＣＣＤラインセンサの受光範囲から外れたために光が遮蔽されたものと誤検出することがなくなって、座標入力装置の信頼性を高めることができる。また、この角度θを、比較的簡単なスキャンライン調整で調整した結果なお残る値とすることによって、比較的簡単なスキャンライン調整で反射光がＣＣＤラインセンサの受光範囲から外れることを防ぐことができる。なお、このような高さＨが比較的大きい既存のＣＣＤラインセンサとしては、バーコードを読み取るために使用されるＣＣＤラインセンサがある。
【００２５】
また、角度θを、座標入力装置出荷時の理想ラインＬｂと実ラインＬａとがなす角度程度とすれば、スキャンラインの調整をすることなく反射光がＣＣＤラインセンサの受光範囲から外れることを防ぐことができる。
【００２６】
さらに、ＣＣＤラインセンサ２０４の高さＨを、反射部材の全長に基づいて決定していることから、タッチパネル１０１の大きさによらず、高さＨを適切な値に設定することができる。
【００２７】
また、以上述べた実施の形態１は、図３に示したような理想ラインＬｂに対してのみ対応できるものではない。例えば、座標入力装置では、図４に示すように、反射部材４０１上に曲線をなす実ライン４０２（図４(ａ)）、あるいは、反射部材４０３上に曲線をなす実ライン４０４が生じることもある（図４(ｂ)）。このような曲線の実ラインは、光源から出射した光の光軸の曲がり、あるいは反射部材表面の曲がりによって生じるものである。実施の形態１の座標入力装置は、実ラインの曲線的なずれに対しても、ＣＣＤラインセンサの高さを調整することによって対応することができる。
【００２８】
【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、ライン状の受光部の高さを調整することで、反射部材の全長によらず反射部材に反射された反射光の全域を受光することができる。このような座標入力装置は、コストを高めることなくスキャンラインの調整が比較的簡単にできるものと言える。
また、このような請求項１記載の発明によれば、光が遮蔽されたと誤検出されることを防いで座標入力装置の信頼性を高めることができる。
特に、簡易な調整、あるいは無調整でライン状の受光部が反射部材の全長によらず反射部材に反射された反射光の全域を受光することができ、座標入力装置の操作性を高めることができる。
【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全体の構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光学ユニットの構成を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施の形態の、ＣＣＤラインセンサの高さＨの決定について説明するための図である。
【図４】曲線をなす実ラインを例示する図である。
【図５】一般的な座標入力装置の構成を模式的に示した図である。
【図６】一般的な座標入力装置で生じる反射光が受光素子の受光範囲から外れる不具合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、１０３Ｂ、１０３Ｃ  反射部材
１０４  演算部
２０１  光源
２０４  ＣＣＤラインセンサ
Ｈ  ＣＣＤラインセンサの高さ
Ｌａ  実ライン
Ｌｂ  理想ライン
【図１】
0003857471.tif 000002
【図２】
0003857471.tif 000003
【図３】
0003857471.tif 000004
【図４】
0003857471.tif 000005
【図５】
0003857471.tif 000006
【図６】
0003857471.tif 000007