JP2001175415A - 座標入力/検出装置 - Google Patents
座標入力/検出装置Info
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- JP2001175415A JP2001175415A JP35712999A JP35712999A JP2001175415A JP 2001175415 A JP2001175415 A JP 2001175415A JP 35712999 A JP35712999 A JP 35712999A JP 35712999 A JP35712999 A JP 35712999A JP 2001175415 A JP2001175415 A JP 2001175415A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は光学式の座標入力、検出装置、ある
いはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力、検
出装置であって、筆圧によって表示濃度を変化させた
り、線幅を変化させたりできる座標入力/検出装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 複数の発光手段と複数の受光手段とより
なり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の有無
により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次元座
標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面若し
くは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入力手
段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報
のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手段と
よりなる座標入力/検出装置であって、座標入力におけ
る接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入力/
検出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座標入力
における接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示面積を
変化させる。
いはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力、検
出装置であって、筆圧によって表示濃度を変化させた
り、線幅を変化させたりできる座標入力/検出装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 複数の発光手段と複数の受光手段とより
なり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の有無
により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次元座
標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面若し
くは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入力手
段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報
のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手段と
よりなる座標入力/検出装置であって、座標入力におけ
る接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入力/
検出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座標入力
における接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示面積を
変化させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力/検出装
置に関し、特にパーソナルコンピューター等において、
情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等
によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチ
パネル方式の座標入力/検出装置に関する。この座標入
力/検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に
一体化して利用される。
置に関し、特にパーソナルコンピューター等において、
情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等
によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチ
パネル方式の座標入力/検出装置に関する。この座標入
力/検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に
一体化して利用される。
【0002】
【従来の技術】従来、座標入力/検出装置としては、ペ
ンで座標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力
面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な
変化を検出するものがある。
ンで座標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力
面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な
変化を検出するものがある。
【0003】また他の方式として、特開昭61−239
322号公報として知られているような超音波方式のタ
ッチパネル座標入力/検出装置がある。これは簡単にい
うと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れ
ることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検
出するものである。
322号公報として知られているような超音波方式のタ
ッチパネル座標入力/検出装置がある。これは簡単にい
うと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れ
ることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検
出するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、静電又は電磁
誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面
に電気的なスイッチ機能を有するため製造コストが高
く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要である
ため操作性に難点があった。
誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面
に電気的なスイッチ機能を有するため製造コストが高
く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要である
ため操作性に難点があった。
【0005】また、超音波方式のものでは、指入力を前
提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質
(柔らかく弾力性を伴う)でペン入力を行わせ直線を描
いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペ
ンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れて
しまう。そこで、十分な接触を得るには、ペンを必要以
上の力で押し付けてしまう。するとペンの移動に伴い、
ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に
復帰させる力が働く。そのため一旦ペン入力時に曲線を
描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻
す力が優るため復帰して安定な減衰が得られないため、
入力が途絶えたと判断してしまう。このためにペン入力
としては信頼性が確保できないという問題を有する。
提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質
(柔らかく弾力性を伴う)でペン入力を行わせ直線を描
いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペ
ンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れて
しまう。そこで、十分な接触を得るには、ペンを必要以
上の力で押し付けてしまう。するとペンの移動に伴い、
ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に
復帰させる力が働く。そのため一旦ペン入力時に曲線を
描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻
す力が優るため復帰して安定な減衰が得られないため、
入力が途絶えたと判断してしまう。このためにペン入力
としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【0006】しかしながら、このような従来技術が保有
する問題についても、先に本出願人が特願平10−12
7035号として提案したものや、特開平5−1736
99号公報に開示されているもの、あるいは特開平9−
319501号公報に開示されているもの、さらには先
に本出願人が特願平10−230960号として提案し
たもの等、に代表される光学式の座標入力/検出装置、
あるいは画像入力手段を利用した座標入力/検出装置に
よって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネ
ル型の座標入力/検出装置が実現できる。
する問題についても、先に本出願人が特願平10−12
7035号として提案したものや、特開平5−1736
99号公報に開示されているもの、あるいは特開平9−
319501号公報に開示されているもの、さらには先
に本出願人が特願平10−230960号として提案し
たもの等、に代表される光学式の座標入力/検出装置、
あるいは画像入力手段を利用した座標入力/検出装置に
よって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネ
ル型の座標入力/検出装置が実現できる。
【0007】近年、このような座標入力/検出装置は、
パーソナルコンピューター等の普及にともない、情報の
入力や選択をするための有力なツールとして位置付けら
れ、上記各公報に開示されたもの以外にも鋭意検討され
つつあるが、本格的な実用化に向けていまだ解決されね
ばならない課題が多々存在する。
パーソナルコンピューター等の普及にともない、情報の
入力や選択をするための有力なツールとして位置付けら
れ、上記各公報に開示されたもの以外にも鋭意検討され
つつあるが、本格的な実用化に向けていまだ解決されね
ばならない課題が多々存在する。
【0008】本発明はこのような光学式の座標入力、検
出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を利用した
座標入力、検出装置に関するものであり、その目的は、
第1に、例えば、筆圧によって表示濃度を変化させた
り、線幅を変化させたりすることにある。
出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を利用した
座標入力、検出装置に関するものであり、その目的は、
第1に、例えば、筆圧によって表示濃度を変化させた
り、線幅を変化させたりすることにある。
【0009】また第2に、例えば、記入の意志が無い時
に画面に軽く触れてしまった場合などでは、その軽く触
れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルしたりするこ
とにある。
に画面に軽く触れてしまった場合などでは、その軽く触
れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルしたりするこ
とにある。
【0010】また第3に、例えば、座標入力/検出装置
の耐久性を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付き
にくくしたり、入力において軟部材と接触することによ
り接触圧力を制御しやすくしたり、入力において軟部材
と接触することにより滑らかな入力感が得られるように
したりすることにある。
の耐久性を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付き
にくくしたり、入力において軟部材と接触することによ
り接触圧力を制御しやすくしたり、入力において軟部材
と接触することにより滑らかな入力感が得られるように
したりすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、第1に、複数の発光手段と複数の受光手段
とよりなり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段
の有無により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2
次元座標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平
面若しくは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像
入力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれ
た情報のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する
手段とよりなる座標入力/検出装置であって、座標入力
における接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標
入力/検出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座
標入力における接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示
面積を変化させることにより、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりするように
した。
するために、第1に、複数の発光手段と複数の受光手段
とよりなり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段
の有無により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2
次元座標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平
面若しくは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像
入力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれ
た情報のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する
手段とよりなる座標入力/検出装置であって、座標入力
における接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標
入力/検出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座
標入力における接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示
面積を変化させることにより、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりするように
した。
【0012】また、第2に、上記第1の座標入力/検出
装置において、前記接触圧力が所定の範囲においてのみ
座標入力を検出することにより、例えば、記入の意志が
無い時に画面に軽く触れてしまった場合などでは、その
軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルしたり
するようにした。
装置において、前記接触圧力が所定の範囲においてのみ
座標入力を検出することにより、例えば、記入の意志が
無い時に画面に軽く触れてしまった場合などでは、その
軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルしたり
するようにした。
【0013】また、第3に、上記第1の座標入力/検出
装置において、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆われ
ていることにより、例えば、座標入力/検出装置の耐久
性を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくく
したり、入力において軟部材と接触することにより接触
圧力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触
することにより滑らかな入力感が得られるようにしたり
するようにした。
装置において、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆われ
ていることにより、例えば、座標入力/検出装置の耐久
性を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくく
したり、入力において軟部材と接触することにより接触
圧力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触
することにより滑らかな入力感が得られるようにしたり
するようにした。
【0014】
【実施例】以下、順に説明する。最初に本発明が適用さ
れる光学式の座標入力、検出装置の第1の例について、
その原理を説明する。
れる光学式の座標入力、検出装置の第1の例について、
その原理を説明する。
【0015】図1に本発明が適用される光学式の座標入
力、検出装置の1例を示す。座標入力領域3は四角形の
形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面
やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考
えられる。この座標入力領域3上を光学的に不透明な材
質からなるユーザの手指やペン、支持棒など指示手段2
で触った場合を考える。このときの指示手段2の座標を
検出することがこのような光学式の座標入力装置の目的
である。
力、検出装置の1例を示す。座標入力領域3は四角形の
形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面
やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考
えられる。この座標入力領域3上を光学的に不透明な材
質からなるユーザの手指やペン、支持棒など指示手段2
で触った場合を考える。このときの指示手段2の座標を
検出することがこのような光学式の座標入力装置の目的
である。
【0016】座標入力領域の上方両端に受発光手段1が
装着されている。受発光手段1からは座標入力領域に向
けて、L1,L2,L3,…,Lnの光ビームの束(プローブ光)が
照射されている。実際には点光源81から広がる座標入
力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波であ
る。
装着されている。受発光手段1からは座標入力領域に向
けて、L1,L2,L3,…,Lnの光ビームの束(プローブ光)が
照射されている。実際には点光源81から広がる座標入
力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波であ
る。
【0017】座標入力領域3の周辺部分には、再帰性反
射部材4が再帰反射面を座標入力装置3の中央に向けて
装着されている。
射部材4が再帰反射面を座標入力装置3の中央に向けて
装着されている。
【0018】再帰性反射部材4は入射した光を、入射角
度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材であ
る。例えば受発光手段1から発した扇形板状の光波のう
ちある一つのビーム12に注目すると、ビーム12は再
帰性反射部材4によって反射されて再び同じ光路を再帰
反射光11として受発光手段1に向かって戻るように進
行する。受発光手段1には、後に述べる受光手段が設置
されており、プローブ光L1〜Lnのそれぞれに対して、そ
の再帰光が受発光手段に再帰したかどうかを判断するこ
とができる。
度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材であ
る。例えば受発光手段1から発した扇形板状の光波のう
ちある一つのビーム12に注目すると、ビーム12は再
帰性反射部材4によって反射されて再び同じ光路を再帰
反射光11として受発光手段1に向かって戻るように進
行する。受発光手段1には、後に述べる受光手段が設置
されており、プローブ光L1〜Lnのそれぞれに対して、そ
の再帰光が受発光手段に再帰したかどうかを判断するこ
とができる。
【0019】いま、ユーザーが手で位置2を触った場合
を考える。このときプローブ光10は位置2で手に遮ら
れて再帰性反射部材4には到達しない。従ってプローブ
光10の再帰光は受発光手段1には到達せず、プローブ
光10に対応する再帰光が受光されないことを検出する
ことによって、プローブ光10の延長線(直線L)上に
支持物体が挿入されたことを検出することができる。同
様に図1の右上方に設置された受発光手段1からもプロ
ーブ光を照射し、プローブ光13に対応する再帰光が受
光されないことを検出することによって、プローブ光1
3の延長線(直線R)上に支持物体が挿入されたことを
検出することができる。直線Lおよび直線Rを求めるこ
とができれば、この交点座標を演算により算出すること
により、指示手段2が挿入された座標を得ることができ
る。
を考える。このときプローブ光10は位置2で手に遮ら
れて再帰性反射部材4には到達しない。従ってプローブ
光10の再帰光は受発光手段1には到達せず、プローブ
光10に対応する再帰光が受光されないことを検出する
ことによって、プローブ光10の延長線(直線L)上に
支持物体が挿入されたことを検出することができる。同
様に図1の右上方に設置された受発光手段1からもプロ
ーブ光を照射し、プローブ光13に対応する再帰光が受
光されないことを検出することによって、プローブ光1
3の延長線(直線R)上に支持物体が挿入されたことを
検出することができる。直線Lおよび直線Rを求めるこ
とができれば、この交点座標を演算により算出すること
により、指示手段2が挿入された座標を得ることができ
る。
【0020】次に、受発光手段1の構成とプローブ光L1
からLnのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出す
る機構について説明する。受発光手段1の内部の構造の
概略を図2に示す。図2は図1の座標入力面に取り付け
られた受発光手段1を、座標入力領域3に垂直な方向か
ら見た図である。ここでは簡単のため、座標入力領域3
に平行な2次元平面で説明を行う。
からLnのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出す
る機構について説明する。受発光手段1の内部の構造の
概略を図2に示す。図2は図1の座標入力面に取り付け
られた受発光手段1を、座標入力領域3に垂直な方向か
ら見た図である。ここでは簡単のため、座標入力領域3
に平行な2次元平面で説明を行う。
【0021】概略の構成では点光源81、集光レンズ5
1および受光素子50から構成される。点光源81は光
源から見て受光素子50と反対の方向に扇形に光を射出
するものとする。点光源81から射出された扇形の光は
矢印53、58、その他の方向に進行するビームの集合
であると考える。矢印53の方向に進行したビームは再
帰性反射部材55で反射されて、集光レンズ51を通
り、受光素子50上の位置57に到達する。また矢印5
8の進行方向に沿って進行したビームは再帰性反射部材
55によって受光素子50上の位置56に到達する。こ
のように点光源81から発し、再帰性反射部材55で反
射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ51の作
用によって、それぞれ受光素子50上のそれぞれ異なる
位置に到達する。従ってある位置に指示手段が挿入され
あるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光
素子50上の点に光が到達しなくなる。よって受光素子
50上の光強度の分布を調べることによって、どのビー
ムが遮られたかを知ることができる。
1および受光素子50から構成される。点光源81は光
源から見て受光素子50と反対の方向に扇形に光を射出
するものとする。点光源81から射出された扇形の光は
矢印53、58、その他の方向に進行するビームの集合
であると考える。矢印53の方向に進行したビームは再
帰性反射部材55で反射されて、集光レンズ51を通
り、受光素子50上の位置57に到達する。また矢印5
8の進行方向に沿って進行したビームは再帰性反射部材
55によって受光素子50上の位置56に到達する。こ
のように点光源81から発し、再帰性反射部材55で反
射され同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ51の作
用によって、それぞれ受光素子50上のそれぞれ異なる
位置に到達する。従ってある位置に指示手段が挿入され
あるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光
素子50上の点に光が到達しなくなる。よって受光素子
50上の光強度の分布を調べることによって、どのビー
ムが遮られたかを知ることができる。
【0022】図3で上記動作を詳しく説明する。図3で
受光素子50は集光レンズ51の焦点面に設置されてい
るものとする。点光源81から図3の右側に向けて発し
た光は再帰性反射部材55によって反射され同じ経路を
戻ってくる。従って点光源81の位置に再び集光する。
集光レンズ51の中心は点光源位置と一致するように設
置する。再帰性反射部材か55から戻った再帰光は集光
レンズ51の中心を通るので、レンズ後方(受光素子
側)に対称の経路で進行する。
受光素子50は集光レンズ51の焦点面に設置されてい
るものとする。点光源81から図3の右側に向けて発し
た光は再帰性反射部材55によって反射され同じ経路を
戻ってくる。従って点光源81の位置に再び集光する。
集光レンズ51の中心は点光源位置と一致するように設
置する。再帰性反射部材か55から戻った再帰光は集光
レンズ51の中心を通るので、レンズ後方(受光素子
側)に対称の経路で進行する。
【0023】このとき受光素子50上の光強度分布を考
える。位置80に指示手段が挿入されていなければ、受
光素子50上の光強度分布は略一定であるが、図3に示
すように位置80に光を遮る指示手段が挿入された場
合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子50上で
は位置Dnの位置に、光強度が弱い領域が生じる(暗
点)。この位置Dnは遮られたビームの出射/入射角θn
と対応しており、Dnを検出することによりθnを知るこ
とができる。すなわちθnはDnの関数として θn = arctan ( Dn / f ) (eq. 1) と表すことができる。ここで特に図1左上方の受発光手
段1におけるθnをθnL、DnをDnLと置き換える。
える。位置80に指示手段が挿入されていなければ、受
光素子50上の光強度分布は略一定であるが、図3に示
すように位置80に光を遮る指示手段が挿入された場
合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子50上で
は位置Dnの位置に、光強度が弱い領域が生じる(暗
点)。この位置Dnは遮られたビームの出射/入射角θn
と対応しており、Dnを検出することによりθnを知るこ
とができる。すなわちθnはDnの関数として θn = arctan ( Dn / f ) (eq. 1) と表すことができる。ここで特に図1左上方の受発光手
段1におけるθnをθnL、DnをDnLと置き換える。
【0024】さらに図4において、受発光手段1と座標
入力領域3との幾何学的な相対位置関係の変換gによ
り、指示手段80と座標入力領域3とのなす角θLは、
(eq. 1)で求められるDnLの関数として、 θL = g (θnL ) ただし θnL = arctan ( DnL / f ) (eq. 2) と表すことができる。
入力領域3との幾何学的な相対位置関係の変換gによ
り、指示手段80と座標入力領域3とのなす角θLは、
(eq. 1)で求められるDnLの関数として、 θL = g (θnL ) ただし θnL = arctan ( DnL / f ) (eq. 2) と表すことができる。
【0025】同様に図1右上方の受発光手段1について
も同様の説明により、上記式のL記号をR記号に置き換え
て、右側の受発光手段1と座標入力領域3との幾何学的
な相対位置関係の変換hにより、 θR = h (θnR ) ただし θnR = arctan ( DnR / f ) (eq. 3) と表すことができる。
も同様の説明により、上記式のL記号をR記号に置き換え
て、右側の受発光手段1と座標入力領域3との幾何学的
な相対位置関係の変換hにより、 θR = h (θnR ) ただし θnR = arctan ( DnR / f ) (eq. 3) と表すことができる。
【0026】ここで座標入力領域上の、受発光手段の取
り付け間隔を図4に示すwとし、原点を原点と座標を図
4に示すようにとれば、座標入力領域3上の指示手段で
指示した位置80の点の座標 (x、 y)は、 x = w tanθR / ( tanθL + tanθR) (eq. 4) y = w tanθL・tanθR / ( tanθL + tanθR ) (eq. 5)
り付け間隔を図4に示すwとし、原点を原点と座標を図
4に示すようにとれば、座標入力領域3上の指示手段で
指示した位置80の点の座標 (x、 y)は、 x = w tanθR / ( tanθL + tanθR) (eq. 4) y = w tanθL・tanθR / ( tanθL + tanθR ) (eq. 5)
【0027】このようにx、 yは、DnL、 DnRの関数とし
て表すことができる。すなわち左右の受発光手段1上の
受光素子50上の暗点の位置DnL、 DnRを検出し、受発
光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段
で指示した位置80の点の座標を検出することができ
る。
て表すことができる。すなわち左右の受発光手段1上の
受光素子50上の暗点の位置DnL、 DnRを検出し、受発
光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段
で指示した位置80の点の座標を検出することができ
る。
【0028】次に座標入力領域、例えば座標入力領域の
表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を示
す。図5は、図1、図2で述べた左右の受発光手段1の
うち一方を、座標入力領域3表面へ設置した場合の実施
例である。
表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を示
す。図5は、図1、図2で述べた左右の受発光手段1の
うち一方を、座標入力領域3表面へ設置した場合の実施
例である。
【0029】同図の3は座標入力領域の断面を示してお
り、図2で示したy軸の負から正に向かう方向に見たも
のである。また同図AおよびBは、説明のため視点を図に
示したように変えて表示したものである。
り、図2で示したy軸の負から正に向かう方向に見たも
のである。また同図AおよびBは、説明のため視点を図に
示したように変えて表示したものである。
【0030】受発光手段のうち発光手段について説明す
る。光源83としてレーザーダイオード、ピンポイント
LEDなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用
いる。
る。光源83としてレーザーダイオード、ピンポイント
LEDなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用
いる。
【0031】光源83から座標入力領域3に垂直に発し
た光はシリンドリカルレンズ84によってx方向にのみ
コリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー
87で折り返された後、ディスプレイ面と垂直な方向に
は平行光として配光するためである。シリンドリカルレ
ンズ84を出た後、シリンドリカルレンズ84とは曲率
の分布が直交する2枚のシリンドリカルレンズ85、8
6で同図y方向に対して集光される。同図A部分はこの
様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と
高速の集光状態を視点をz軸に対して回転しx方向から見
たものである。
た光はシリンドリカルレンズ84によってx方向にのみ
コリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー
87で折り返された後、ディスプレイ面と垂直な方向に
は平行光として配光するためである。シリンドリカルレ
ンズ84を出た後、シリンドリカルレンズ84とは曲率
の分布が直交する2枚のシリンドリカルレンズ85、8
6で同図y方向に対して集光される。同図A部分はこの
様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と
高速の集光状態を視点をz軸に対して回転しx方向から見
たものである。
【0032】このシリンドリカルレンズ群の作用によ
り、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ86の
後方に形成される。ここにy方向に狭くx方向に細長い
スリット82を挿入する。すなわちスリット位置に線状
の二次点光源81を形成する。二次点光源81から発し
た光はハーフミラー87で折り返され、座標入力領域3
の垂直方向には広がらず平行光で、座標入力領域3と平
行方向には二次点光源81を中心に扇形状に広がりなが
ら、座標入力領域3に沿って進行する。進行した光はデ
ィスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材55で
反射されて、同様の経路でハーフミラー87方向(矢印
C)に戻る。ハーフミラーを透過した光は、座標入力領
域3に平行に進みシリンドリカルレンズ51を通り受光
素子50に入射する。
り、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ86の
後方に形成される。ここにy方向に狭くx方向に細長い
スリット82を挿入する。すなわちスリット位置に線状
の二次点光源81を形成する。二次点光源81から発し
た光はハーフミラー87で折り返され、座標入力領域3
の垂直方向には広がらず平行光で、座標入力領域3と平
行方向には二次点光源81を中心に扇形状に広がりなが
ら、座標入力領域3に沿って進行する。進行した光はデ
ィスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材55で
反射されて、同様の経路でハーフミラー87方向(矢印
C)に戻る。ハーフミラーを透過した光は、座標入力領
域3に平行に進みシリンドリカルレンズ51を通り受光
素子50に入射する。
【0033】このとき二次点光源81とシリンドリカル
レンズ51はハーフミラー87に対して共役な位置関係
にある(同図D)。従って、二次点光源81は図3の点
光源81に対応し、シリンドリカルレンズ51は図3の
レンズ51に対応する。また図5B部分は受光側のシリ
ンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてz軸方向か
ら見たものであり、図3のレンズ51、受光素子50に
対応する。
レンズ51はハーフミラー87に対して共役な位置関係
にある(同図D)。従って、二次点光源81は図3の点
光源81に対応し、シリンドリカルレンズ51は図3の
レンズ51に対応する。また図5B部分は受光側のシリ
ンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてz軸方向か
ら見たものであり、図3のレンズ51、受光素子50に
対応する。
【0034】次に本発明が適用される光学式の座標入
力、検出装置の第2の例について、その原理を説明す
る。
力、検出装置の第2の例について、その原理を説明す
る。
【0035】図6は、代表的な光学式の座標入力装置で
あり、図に示す如く水平方向にXm個配置された例えば
発光ダイオード(LED)61と、これに1対1に対応
して対向配置されたXm 個の例えばフォトトランジスタ
62と、垂直方向にYn 個配置されたLED63と、こ
れに1対1に対応して対向配置されたYn 個のフォトト
ランジスタ64とにより、座標検出領域65を形成す
る。
あり、図に示す如く水平方向にXm個配置された例えば
発光ダイオード(LED)61と、これに1対1に対応
して対向配置されたXm 個の例えばフォトトランジスタ
62と、垂直方向にYn 個配置されたLED63と、こ
れに1対1に対応して対向配置されたYn 個のフォトト
ランジスタ64とにより、座標検出領域65を形成す
る。
【0036】そして、この座標検出領域65内の例えば
タッチ部分66にタッチ入力が行なわれると、タッチ部
分66を通る光路が遮ぎられるため、その遮断光路にあ
るフォトトランジスタ62、64の受光光量が低下す
る。そこで、受光光量が低下したフォトトランジスタ6
2、64の位置を平均し、タッチ座標の位置67を算出
する。
タッチ部分66にタッチ入力が行なわれると、タッチ部
分66を通る光路が遮ぎられるため、その遮断光路にあ
るフォトトランジスタ62、64の受光光量が低下す
る。そこで、受光光量が低下したフォトトランジスタ6
2、64の位置を平均し、タッチ座標の位置67を算出
する。
【0037】次に本発明が適用される光学式の座標入
力、検出装置の第3の例について、その原理を説明す
る。
力、検出装置の第3の例について、その原理を説明す
る。
【0038】図7は、光学式の座標入力/検出装置の第
3の例の構成図である。ここでは、四角形状の平面板で
ある座標入力面71の隣接する2つの角(k1、k2)
に、発光検出装置72、73を固定して設置する。この
2つの発光検出装置72、73から座標入力面71上に
光が発射される。一方、利用者は、位置指示棒、すなわ
ちペン75で座標入力面71上の任意の位置を指し示
す。
3の例の構成図である。ここでは、四角形状の平面板で
ある座標入力面71の隣接する2つの角(k1、k2)
に、発光検出装置72、73を固定して設置する。この
2つの発光検出装置72、73から座標入力面71上に
光が発射される。一方、利用者は、位置指示棒、すなわ
ちペン75で座標入力面71上の任意の位置を指し示
す。
【0039】このとき、発光検出装置72、73は、発
光検出装置72、73から発せられた光のうちペン75
で反射して発光検出装置72、73に戻ってきた光を検
出して、ペン75の位置座標を算出する。発光検出装置
72、73は、どちらも同じ構成を持つものを用い、発
光部72−1、73−1と、受光角度検出部72−2、
73−2とから構成される。ここで、発光検出装置7
2、73は、発光部から発光される光の発光光軸と、受
光角度検出部の受光光軸とがどちらも座標入力面の基準
点74の方向を向くように、座標入力面71に対して設
置される。なお、発光検出装置は、前記した発光・検出
手段に相当し、発光部は発光手段に、受光角度検出部は
角度検出手段に相当する。
光検出装置72、73から発せられた光のうちペン75
で反射して発光検出装置72、73に戻ってきた光を検
出して、ペン75の位置座標を算出する。発光検出装置
72、73は、どちらも同じ構成を持つものを用い、発
光部72−1、73−1と、受光角度検出部72−2、
73−2とから構成される。ここで、発光検出装置7
2、73は、発光部から発光される光の発光光軸と、受
光角度検出部の受光光軸とがどちらも座標入力面の基準
点74の方向を向くように、座標入力面71に対して設
置される。なお、発光検出装置は、前記した発光・検出
手段に相当し、発光部は発光手段に、受光角度検出部は
角度検出手段に相当する。
【0040】図7において、座標入力面1の角k1と基
準点74とを結ぶ線分a1、座標入力面の角k2と基準
点74とを結ぶ線分a2の方向を発光検出装置72、7
3それぞれの発光光軸及び受光光軸とする。ここで線分
a1、a2は、座標入力面71の角を45°に2等分す
る方向とする。また、座標入力面71の角k2を原点
(0、0)とし、座標入力面71上の位置を横方向をY
軸、縦方向をX軸とするX−Y座標系で表わすものとす
る。
準点74とを結ぶ線分a1、座標入力面の角k2と基準
点74とを結ぶ線分a2の方向を発光検出装置72、7
3それぞれの発光光軸及び受光光軸とする。ここで線分
a1、a2は、座標入力面71の角を45°に2等分す
る方向とする。また、座標入力面71の角k2を原点
(0、0)とし、座標入力面71上の位置を横方向をY
軸、縦方向をX軸とするX−Y座標系で表わすものとす
る。
【0041】図8に、発光検出装置72、73の一実施
例の構成の概念図を示す。ここで、発光検出装置のうち
発光部72−1、73−1は、光源(LED)76と光
学レンズ77とから構成される。光学レンズ77は、像
の一方向の倍率のみを変えることを特徴とするシリンド
リカルレンズ、又は像の一方向の倍率のみを変え、しか
も入射角度による倍率の変化が無いことを特徴とするト
ロイダルレンズを利用する。また、発光検出装置のうち
受光角度検出部72−2、73−2は、PSD78とシ
リンドリカルレンズ79とから構成される。
例の構成の概念図を示す。ここで、発光検出装置のうち
発光部72−1、73−1は、光源(LED)76と光
学レンズ77とから構成される。光学レンズ77は、像
の一方向の倍率のみを変えることを特徴とするシリンド
リカルレンズ、又は像の一方向の倍率のみを変え、しか
も入射角度による倍率の変化が無いことを特徴とするト
ロイダルレンズを利用する。また、発光検出装置のうち
受光角度検出部72−2、73−2は、PSD78とシ
リンドリカルレンズ79とから構成される。
【0042】LED76から発せられた光は、その直前
に配置される光学レンズ77によって、座標入力面71
と平行なビームとなるように集光される。すなわち図1
2に示すように、座標入力面71と垂直な方向の光を光
学レンズ77によって座標入力面71と平行になるよう
に集光し、さらに、座標入力面71と平行な扇形状のビ
ームとなるようにする。このように、扇形状のビームに
集光すれば、集光しない時に比べてより有効に光を利用
できるため、位置検出の信頼性の向上が図れる。ここ
で、LED76としては、可視光線を発光するものでも
よいが、赤外線(波長890nm)を発光するL265
6(浜松ホトニクス社製)を使用するものとする。ま
た、光学レンズ77としては、座標入力面71と垂直な
方向の長さが10mm、座標入力面71と平行で赤外光の
発光光軸と垂直な方向の長さが10mm程度の大きさで、
焦点距離6mm程度のものを用いる。さらに、光学レンズ
の焦点位置にLED76の発光点がくるように固定配置
する。
に配置される光学レンズ77によって、座標入力面71
と平行なビームとなるように集光される。すなわち図1
2に示すように、座標入力面71と垂直な方向の光を光
学レンズ77によって座標入力面71と平行になるよう
に集光し、さらに、座標入力面71と平行な扇形状のビ
ームとなるようにする。このように、扇形状のビームに
集光すれば、集光しない時に比べてより有効に光を利用
できるため、位置検出の信頼性の向上が図れる。ここ
で、LED76としては、可視光線を発光するものでも
よいが、赤外線(波長890nm)を発光するL265
6(浜松ホトニクス社製)を使用するものとする。ま
た、光学レンズ77としては、座標入力面71と垂直な
方向の長さが10mm、座標入力面71と平行で赤外光の
発光光軸と垂直な方向の長さが10mm程度の大きさで、
焦点距離6mm程度のものを用いる。さらに、光学レンズ
の焦点位置にLED76の発光点がくるように固定配置
する。
【0043】受光角度検出部72−2、73−2を構成
するシリンドリカルレンズ79は、図8に示すように、
ペン75からの反射光を、座標入力面71と平行な方向
に集光するように配置される。そして集光したスポット
光はPSD78に受光される。PSD78は、図に示す
ように、座標入力面71と平行な方向に細長い構造と
し、受光面は入射光を電気信号に変換するためのPN接
合面となっている。
するシリンドリカルレンズ79は、図8に示すように、
ペン75からの反射光を、座標入力面71と平行な方向
に集光するように配置される。そして集光したスポット
光はPSD78に受光される。PSD78は、図に示す
ように、座標入力面71と平行な方向に細長い構造と
し、受光面は入射光を電気信号に変換するためのPN接
合面となっている。
【0044】またPSD78は、受光面の両端には、電
流を取り出すための出力端子(S1、S2)が設けられ、
受光点S0と出力端子までの距離に反比例した電流
(I1、I2)が、この出力端子から出力される。この電
流(I1、I2)をA/D変換し、マイクロコンピュータ
ーによって演算することによって、受光点S0の位置が
特定でき、さらにはペン75からの反射光の受光角度を
計算することができる。この演算処理を行う制御回路に
ついては後述する。
流を取り出すための出力端子(S1、S2)が設けられ、
受光点S0と出力端子までの距離に反比例した電流
(I1、I2)が、この出力端子から出力される。この電
流(I1、I2)をA/D変換し、マイクロコンピュータ
ーによって演算することによって、受光点S0の位置が
特定でき、さらにはペン75からの反射光の受光角度を
計算することができる。この演算処理を行う制御回路に
ついては後述する。
【0045】PSD78としては、座標入力面71と平
行な方向の受光面の長さが13mm、座標入力面1と垂直
な方向の長さが1mm程度のものを用いればよい。例えば
浜松ホトニクス社製のS3270を用いることができ
る。
行な方向の受光面の長さが13mm、座標入力面1と垂直
な方向の長さが1mm程度のものを用いればよい。例えば
浜松ホトニクス社製のS3270を用いることができ
る。
【0046】図10に、シリンドリカルレンズ79とP
SD78の具体的な配置例を示す。ここで、シリンドリ
カルレンズ79は、座標入力面71及びPSD78の受
光面と平行な方向の長さを10mm、座標入力面71と垂
直な方向の長さを10mm程度としたものを用い、シリン
ドリカルレンズ79の光学的中心位置とPSD78の受
光面との距離が6.5mmとなるように配置する。また、
ペン75からの反射光が直接PSD78の受光面へ入力
しないように、シリンドリカルレンズ79の周囲に黒色
ABS等の材料で作ったマスク70を配置する。
SD78の具体的な配置例を示す。ここで、シリンドリ
カルレンズ79は、座標入力面71及びPSD78の受
光面と平行な方向の長さを10mm、座標入力面71と垂
直な方向の長さを10mm程度としたものを用い、シリン
ドリカルレンズ79の光学的中心位置とPSD78の受
光面との距離が6.5mmとなるように配置する。また、
ペン75からの反射光が直接PSD78の受光面へ入力
しないように、シリンドリカルレンズ79の周囲に黒色
ABS等の材料で作ったマスク70を配置する。
【0047】さらに、シリンドリカルレンズ79の焦点
距離は、ペン75からの反射光の入射角度の違いにより
レンズとPSDとの距離が変化するため、このシリンド
リカルレンズ79の中心とPSD78の受光面との距離
の最大値maxと最小値minとの間であればよい。例
えば、図10の場合は、max=9.2mm、min6.
5mmとなるので、焦点距離が9mm程度のシリンドリカル
レンズ79を用いればよい。なお、前記したマスク70
の座標入力面71に平行な方向の長さは、PSD78の
受光面の長さ(=13mm)よりも大きければよいが、例
えば、図10の場合には、15mm程度あればよい。
距離は、ペン75からの反射光の入射角度の違いにより
レンズとPSDとの距離が変化するため、このシリンド
リカルレンズ79の中心とPSD78の受光面との距離
の最大値maxと最小値minとの間であればよい。例
えば、図10の場合は、max=9.2mm、min6.
5mmとなるので、焦点距離が9mm程度のシリンドリカル
レンズ79を用いればよい。なお、前記したマスク70
の座標入力面71に平行な方向の長さは、PSD78の
受光面の長さ(=13mm)よりも大きければよいが、例
えば、図10の場合には、15mm程度あればよい。
【0048】図8に示した実施例では、ペン75からの
反射光をスポット光にしぼるために、シリンドリカルレ
ンズ79を用いる構成を示したが、これに限定されるも
のではなく、図9に示すように、シリンドリカルレンズ
79の代わりに、微小な透過孔を一つ有するアパーチャ
ーを用いてもよい。図9に、アパーチャー68を用いた
発光検出手段72、73の構成の概念図を示す。この実
施例の場合には、ペン75からの反射光のうち、透過孔
69を通過した光のみがスポット光としてPSD78の
受光点S0に受光される。アパーチャー68としては、
黒色ABS等の材料で作られた薄い板を用いればよい。
反射光をスポット光にしぼるために、シリンドリカルレ
ンズ79を用いる構成を示したが、これに限定されるも
のではなく、図9に示すように、シリンドリカルレンズ
79の代わりに、微小な透過孔を一つ有するアパーチャ
ーを用いてもよい。図9に、アパーチャー68を用いた
発光検出手段72、73の構成の概念図を示す。この実
施例の場合には、ペン75からの反射光のうち、透過孔
69を通過した光のみがスポット光としてPSD78の
受光点S0に受光される。アパーチャー68としては、
黒色ABS等の材料で作られた薄い板を用いればよい。
【0049】図11に、アパーチャー68とPSD78
の具体的な配置例を示す。ここで、図10と同様に、P
SD78の受光面の長さを13mmとした場合、PSD7
8の受光面からその半分の距離6.5mmだけ離れた位置
に、PSD78の受光面とアパーチャー68の表面とが
平行になるようにアパーチャー68を配置する。また、
アパーチャー68の大きさは、ペン75からの反射光が
PSD78の受光面に直接入射しないように、PSD7
8の受光面よりも大きいことが好ましい。例えば、PS
Dの受光面の大きさ13mm×1mmに対して、アパーチャ
ー68の大きさは15mm×3mm程度とすることができ
る。透過孔69は、座標入力面71と平行な方向ではP
SD78の受光面の長さ(13mm)よりも短く、座標入
力面71と垂直な方向ではPSD78の受光面の長さ
(1mm)よりも長くする。例えば、図11に示すよう
に、2mm×2mmの大きさとすることができる。
の具体的な配置例を示す。ここで、図10と同様に、P
SD78の受光面の長さを13mmとした場合、PSD7
8の受光面からその半分の距離6.5mmだけ離れた位置
に、PSD78の受光面とアパーチャー68の表面とが
平行になるようにアパーチャー68を配置する。また、
アパーチャー68の大きさは、ペン75からの反射光が
PSD78の受光面に直接入射しないように、PSD7
8の受光面よりも大きいことが好ましい。例えば、PS
Dの受光面の大きさ13mm×1mmに対して、アパーチャ
ー68の大きさは15mm×3mm程度とすることができ
る。透過孔69は、座標入力面71と平行な方向ではP
SD78の受光面の長さ(13mm)よりも短く、座標入
力面71と垂直な方向ではPSD78の受光面の長さ
(1mm)よりも長くする。例えば、図11に示すよう
に、2mm×2mmの大きさとすることができる。
【0050】なお、図8、図9には、発光検出装置の概
念図を示したが、その構成要素(光源LED76、光学
レンズ77、PSD78、シリンドリカルレンズ79又
はアパーチャー68)は、前記した配置関係を保って一
つの筺体に一体成型してもよい。ただし、発光部(LE
D76、光学レンズ77)と受光角度検出部(PSD7
8、シリンドリカルレンズ79又はアパーチャー68)
とは、互いに発光、受光の邪魔にならないようにできる
だけ近接させて配置させ、さらに光線LED76から出
た赤外光の発光光軸と、シリンドリカルレンズ79又は
アパーチャー68によって受光される赤外光の受光光軸
とが同一方向となるように配置させることが必要であ
る。
念図を示したが、その構成要素(光源LED76、光学
レンズ77、PSD78、シリンドリカルレンズ79又
はアパーチャー68)は、前記した配置関係を保って一
つの筺体に一体成型してもよい。ただし、発光部(LE
D76、光学レンズ77)と受光角度検出部(PSD7
8、シリンドリカルレンズ79又はアパーチャー68)
とは、互いに発光、受光の邪魔にならないようにできる
だけ近接させて配置させ、さらに光線LED76から出
た赤外光の発光光軸と、シリンドリカルレンズ79又は
アパーチャー68によって受光される赤外光の受光光軸
とが同一方向となるように配置させることが必要であ
る。
【0051】発光検出装置は、一体成型することによっ
て20mm×15mm×10mm程度の大きさとすることがで
きるので、回転モータを用いてビーム光をスキャンして
位置検出を行う場合よりも小型化が可能である。
て20mm×15mm×10mm程度の大きさとすることがで
きるので、回転モータを用いてビーム光をスキャンして
位置検出を行う場合よりも小型化が可能である。
【0052】図13に、LED76及びPSD78の制
御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はLED
76の発光タイミングの制御と、PSD78から出力さ
れた電流(I1、I2)の演算を行うものである。同図に
示すように、制御回路は、MPU27を中心として、プ
ログラム及びデータを記憶するROM25、RAM2
6、発光時間間隔を制御するためのタイマー28、イン
タフェースドライバ29、A/Dコンバータ23及びL
EDドライバ24がバス接続された構成からなる。
御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はLED
76の発光タイミングの制御と、PSD78から出力さ
れた電流(I1、I2)の演算を行うものである。同図に
示すように、制御回路は、MPU27を中心として、プ
ログラム及びデータを記憶するROM25、RAM2
6、発光時間間隔を制御するためのタイマー28、イン
タフェースドライバ29、A/Dコンバータ23及びL
EDドライバ24がバス接続された構成からなる。
【0053】PSD78から出力された電流(I1、
I2)を演算する回路として、PSD78の出力端子
(S1、S2)に、アンプ21、アナログ演算回路22が
図のように接続される。PSD78から出力された電流
(I1、I2)は、アンプ21に入力され、増幅される。
そして増幅された電流信号は、アナログ演算回路22で I2/(I1+I2) のような処理がされ、さらにA/Dコンバータ23によ
ってデジタル信号に変換されてMPU27に渡される。
この後、MPU27によって受光角度及びペンの位置座
標の演算が行われる。
I2)を演算する回路として、PSD78の出力端子
(S1、S2)に、アンプ21、アナログ演算回路22が
図のように接続される。PSD78から出力された電流
(I1、I2)は、アンプ21に入力され、増幅される。
そして増幅された電流信号は、アナログ演算回路22で I2/(I1+I2) のような処理がされ、さらにA/Dコンバータ23によ
ってデジタル信号に変換されてMPU27に渡される。
この後、MPU27によって受光角度及びペンの位置座
標の演算が行われる。
【0054】なお、この制御回路は、一方の発光検出装
置と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として
座標入力面1の一部分に組み込んでもよい。また、イン
タフェースドライバ29を介してパソコン等に演算され
た座標データを出力するために出力端子を設けることが
好ましい。
置と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として
座標入力面1の一部分に組み込んでもよい。また、イン
タフェースドライバ29を介してパソコン等に演算され
た座標データを出力するために出力端子を設けることが
好ましい。
【0055】次に、図14に、この発明に用いる位置指
示棒であるペン75の先端部の形状の一実施例を示す。
ペン75は、いわゆる筆記具と同様の形状を有し、その
先端部、すなわち発光検出装置72、73から発せられ
た光が通過する領域に、「光を反射する構造」(再帰性
反射部)を備える。そして特に、この「光を反射する構
造」は、発光検出装置72、73から発せられた光の入
射方向と同一の方向に反射する再帰性構造である。
示棒であるペン75の先端部の形状の一実施例を示す。
ペン75は、いわゆる筆記具と同様の形状を有し、その
先端部、すなわち発光検出装置72、73から発せられ
た光が通過する領域に、「光を反射する構造」(再帰性
反射部)を備える。そして特に、この「光を反射する構
造」は、発光検出装置72、73から発せられた光の入
射方向と同一の方向に反射する再帰性構造である。
【0056】図14には、その構造例としてペン75の
先端部が、多数のコーナーキューブから構成される形状
を示している。コーナーキューブは、図15に示したよ
うに、3つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わ
せたものである。一般に、ガラスの立方体から一隅を切
りとった図の太い線で囲まれた部分が、コーナーキュー
ブとして用いられる。このように構成されたコーナーキ
ューブでは、入射光が3つの面で1回ずつ反射された後
に、反射光は正確に入射光の方向に戻っていく。
先端部が、多数のコーナーキューブから構成される形状
を示している。コーナーキューブは、図15に示したよ
うに、3つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わ
せたものである。一般に、ガラスの立方体から一隅を切
りとった図の太い線で囲まれた部分が、コーナーキュー
ブとして用いられる。このように構成されたコーナーキ
ューブでは、入射光が3つの面で1回ずつ反射された後
に、反射光は正確に入射光の方向に戻っていく。
【0057】例えば、一辺の長さcを2mmとしたコーナ
ーキューブを、直径10mmのペンの先端部に放射状に配
置する。また、図14に示すように、隣り合うコーナー
キューブの向きを逆にして配置すると、一段につき62
個のコーナーキューブから構成でき、図14のように3
段構成とすると合計186個のコーナーキューブから構
成できる。なお、反射光が入射光の方向に戻るような構
造としてコーナーキューブを用いるものを示したが、反
射光が入射光の方向に戻る再帰性を有するものであれ
ば、他の構造を用いてもよい。
ーキューブを、直径10mmのペンの先端部に放射状に配
置する。また、図14に示すように、隣り合うコーナー
キューブの向きを逆にして配置すると、一段につき62
個のコーナーキューブから構成でき、図14のように3
段構成とすると合計186個のコーナーキューブから構
成できる。なお、反射光が入射光の方向に戻るような構
造としてコーナーキューブを用いるものを示したが、反
射光が入射光の方向に戻る再帰性を有するものであれ
ば、他の構造を用いてもよい。
【0058】次に、この発明の座標入力/検出装置にお
けるペンの指示位置の検出原理について説明する。ここ
では、図7に示したように、2つの発光検出装置を用い
た場合について説明するが、3つ以上の発光検出装置を
用いても同様のペン指示位置の検出が可能である。
けるペンの指示位置の検出原理について説明する。ここ
では、図7に示したように、2つの発光検出装置を用い
た場合について説明するが、3つ以上の発光検出装置を
用いても同様のペン指示位置の検出が可能である。
【0059】まず、図7の座標入力面71上において、
図14に示したペン75を用いて適当な位置(X、Y)
を指示したとする。このとき、発光検出装置72の発光
部72−1のLED76から出射された赤外光のうち線
分p1方向に出た光はペン75に当たり、その反射光は
同じ線分p1を逆に進み、受光角度検出部72−2のP
SD78に受光される。同様に、発光検出装置73の発
光部73−1のLED76から出射された赤外光のうち
線分p2の方向に出た光はペン75に当たり、その反射
光は同じ線分p2を逆に進み、受光角度検出部73−2
のPSD78に受光される。PSD78に受光された光
は、図8等で示したようにPSD78に対する入射角度
によってPSD78の受光面上の異なる位置にスポット
光を形成する。ここで、線分p2は、座標入力面1の角
k2を2等分する線分a2からθ2の角度をなし、線分
p1は、座標入力面1の角k1を2等分する線分a1か
らθ1の角度をなすものとする。
図14に示したペン75を用いて適当な位置(X、Y)
を指示したとする。このとき、発光検出装置72の発光
部72−1のLED76から出射された赤外光のうち線
分p1方向に出た光はペン75に当たり、その反射光は
同じ線分p1を逆に進み、受光角度検出部72−2のP
SD78に受光される。同様に、発光検出装置73の発
光部73−1のLED76から出射された赤外光のうち
線分p2の方向に出た光はペン75に当たり、その反射
光は同じ線分p2を逆に進み、受光角度検出部73−2
のPSD78に受光される。PSD78に受光された光
は、図8等で示したようにPSD78に対する入射角度
によってPSD78の受光面上の異なる位置にスポット
光を形成する。ここで、線分p2は、座標入力面1の角
k2を2等分する線分a2からθ2の角度をなし、線分
p1は、座標入力面1の角k1を2等分する線分a1か
らθ1の角度をなすものとする。
【0060】図16(a)、(b)に、座標入力面1と
受光角度検出部72−2を形成するシリンドリカルレン
ズ79及びPSD78との位置関係の具体例を示す。こ
こで、PSD78の受光面は、座標入力面71の2辺と
45°の角度をなす線分a1と垂直とする。すなわち、
シリンドリカルレンズ79の中心とPSD78の受光面
の中央とを結んだ線分a1が受光光軸及び発光光軸と一
致する。また、シリンドリカルレンズ79の中心とPS
D78の受光面の中央との距離をLとし、PSD78の
受光面の長さを2Lとする。
受光角度検出部72−2を形成するシリンドリカルレン
ズ79及びPSD78との位置関係の具体例を示す。こ
こで、PSD78の受光面は、座標入力面71の2辺と
45°の角度をなす線分a1と垂直とする。すなわち、
シリンドリカルレンズ79の中心とPSD78の受光面
の中央とを結んだ線分a1が受光光軸及び発光光軸と一
致する。また、シリンドリカルレンズ79の中心とPS
D78の受光面の中央との距離をLとし、PSD78の
受光面の長さを2Lとする。
【0061】今、ペン75からの反射光が線分p1を通
って、PSD78の中央位置からD1の距離だけ離れた
位置に受光したとする。また、PSD78の受光面の2
つの出力端子から得られる電流値をI1、I2とする。こ
のとき、電流と、PSD78の受光位置とは次の関係が
成立する。 I1=I0×(L−D1)/2L I2=I0×(L+D1)/2L I0=I1+I2(I0と:全電流) 従って、 L+D1=2L×I2/(I1+I2)
って、PSD78の中央位置からD1の距離だけ離れた
位置に受光したとする。また、PSD78の受光面の2
つの出力端子から得られる電流値をI1、I2とする。こ
のとき、電流と、PSD78の受光位置とは次の関係が
成立する。 I1=I0×(L−D1)/2L I2=I0×(L+D1)/2L I0=I1+I2(I0と:全電流) 従って、 L+D1=2L×I2/(I1+I2)
【0062】すなわち、反射光の受光位置D1は、PS
D78で得られる電流値I1、I2から求められるが、図
13の制御回路のアンプ21及びアナログ演算回路22
によって計算される。ところで、図16(b)により、
D1/L=tanθ1という関係が成立するから、反射
光の入射角度θ1は、次式から求められる。 θ1=tan-1(D1/L)
D78で得られる電流値I1、I2から求められるが、図
13の制御回路のアンプ21及びアナログ演算回路22
によって計算される。ところで、図16(b)により、
D1/L=tanθ1という関係が成立するから、反射
光の入射角度θ1は、次式から求められる。 θ1=tan-1(D1/L)
【0063】同様にして、もう一方の発光検出装置73
の受光角度検出部73−2についても、PSD78の中
央からの受光位置までの距離をD2とすると、次式によ
って、反射光の入射角度θ2が求められる。 θ2=tan-1(D2/L)
の受光角度検出部73−2についても、PSD78の中
央からの受光位置までの距離をD2とすると、次式によ
って、反射光の入射角度θ2が求められる。 θ2=tan-1(D2/L)
【0064】さらに、ペン75の指示位置(X、Y)
は、2つの反射光の入射角度θ1、θ2のなす線分a
1、a2の交点となるので、次式より、θ1、θ2から
指示位置(X、Y)が求められる。 Y=Xtan(45°−θ2) Y=(A−X)tan(45°−θ1) ここで、Aは、図7に示すように、座標入力面71の横
方向の長さである。
は、2つの反射光の入射角度θ1、θ2のなす線分a
1、a2の交点となるので、次式より、θ1、θ2から
指示位置(X、Y)が求められる。 Y=Xtan(45°−θ2) Y=(A−X)tan(45°−θ1) ここで、Aは、図7に示すように、座標入力面71の横
方向の長さである。
【0065】上記の連立方程式を解けば、ペン75によ
って指示された座標入力面71上の位置座標X、Yが求
められる。なお、(θ1、θ2)及び(X、Y)は、定
式化されているので、ROMにこれらの数式をプログラ
ム化して組み込めば、MPU27の演算によって容易に
求めることができる。また、演算結果である(X、Y)
の座標値は、インタフェースドライバ29を介してパソ
コン等へ転送され、ペンによる指示位置の表示や、指示
位置に対応するコマンド入力などの処理に利用できる。
って指示された座標入力面71上の位置座標X、Yが求
められる。なお、(θ1、θ2)及び(X、Y)は、定
式化されているので、ROMにこれらの数式をプログラ
ム化して組み込めば、MPU27の演算によって容易に
求めることができる。また、演算結果である(X、Y)
の座標値は、インタフェースドライバ29を介してパソ
コン等へ転送され、ペンによる指示位置の表示や、指示
位置に対応するコマンド入力などの処理に利用できる。
【0066】上記実施例では、2つの発光検出装置を用
いた例を示したが、両装置のLEDを同時に発光させる
と互いの赤外光が相手の装置内のPSDで検出されるお
それがあるので、LEDドライバ24によるLED76
の発光制御は時分割して交互に行ない、これと同期させ
て、PSD78の電流検出を行なうことが好ましい。
いた例を示したが、両装置のLEDを同時に発光させる
と互いの赤外光が相手の装置内のPSDで検出されるお
それがあるので、LEDドライバ24によるLED76
の発光制御は時分割して交互に行ない、これと同期させ
て、PSD78の電流検出を行なうことが好ましい。
【0067】例えば、一方のLEDを発光させ他方のL
EDを消灯させた状態で、一方のLEDに対応するPS
Dの電流検出を行い、10msec後に、逆に一方のLED
を消灯させ他方のLEDを発光させた状態で、他方のL
EDに対応するPSDの電流検出を行うようにすること
ができる。すなわち、10msecごとに、交互に2つのL
EDのうちどちらか一方を発光させるようにすればよ
い。この制御は、MPU27がタイマー28を用いて行
う。このようにLED発光の時分割制御をすれば、赤外
光の誤検出もなくなり、ペン75が移動する場合にも十
分追従して位置検出が可能である。
EDを消灯させた状態で、一方のLEDに対応するPS
Dの電流検出を行い、10msec後に、逆に一方のLED
を消灯させ他方のLEDを発光させた状態で、他方のL
EDに対応するPSDの電流検出を行うようにすること
ができる。すなわち、10msecごとに、交互に2つのL
EDのうちどちらか一方を発光させるようにすればよ
い。この制御は、MPU27がタイマー28を用いて行
う。このようにLED発光の時分割制御をすれば、赤外
光の誤検出もなくなり、ペン75が移動する場合にも十
分追従して位置検出が可能である。
【0068】なお、座標入力面71は、ペンで位置を指
示できる平面形状であればよく、特に図7の実施例で示
したような四角形状に限定するものではなく、他の形状
でもかまわない。また、上記した実施例では、座標入力
面71として平面板を用いることを前提していたが、こ
れに限定するものではなく、表示装置、例えばCRTや
LCDの表示画面を用いてもよい。CRTやLCDを用
いる場合は、表示光がPSD78に入射して誤検出され
る影響をなくすため、前記した赤外線発光LEDを用い
ることが好ましく、PSD78としては赤外線発光LE
Dのピーク発光波長を検出することのできるものを用い
ることが好ましい。さらに、CRTやLCDから発生す
る赤外線が座標検出に悪影響を及ぼさないようにするた
め、PVC樹脂等で作られた赤外線カットフィルタを表
示画面上に配置することが好ましい。
示できる平面形状であればよく、特に図7の実施例で示
したような四角形状に限定するものではなく、他の形状
でもかまわない。また、上記した実施例では、座標入力
面71として平面板を用いることを前提していたが、こ
れに限定するものではなく、表示装置、例えばCRTや
LCDの表示画面を用いてもよい。CRTやLCDを用
いる場合は、表示光がPSD78に入射して誤検出され
る影響をなくすため、前記した赤外線発光LEDを用い
ることが好ましく、PSD78としては赤外線発光LE
Dのピーク発光波長を検出することのできるものを用い
ることが好ましい。さらに、CRTやLCDから発生す
る赤外線が座標検出に悪影響を及ぼさないようにするた
め、PVC樹脂等で作られた赤外線カットフィルタを表
示画面上に配置することが好ましい。
【0069】次に本発明が適用される光学式の座標入
力、検出装置の第4の例として、画像入力手段を利用し
た座標入力/検出装置について、その原理を説明する。
力、検出装置の第4の例として、画像入力手段を利用し
た座標入力/検出装置について、その原理を説明する。
【0070】図17はこのような座標入力、検出装置の
構成を示すブロック図である。91は赤外線位置検出
部、92a、92bは赤外線位置検出部91内に配列さ
れた2つの赤外線CCDカメラであり、水平方向に距離
Lの間隔をあけて配列されている。93は赤外線LE
D、94は赤外線LED93からの赤外線を上方に向け
て放射するようにその先端に赤外線LED93を配置し
たペン型の座標入力部である。
構成を示すブロック図である。91は赤外線位置検出
部、92a、92bは赤外線位置検出部91内に配列さ
れた2つの赤外線CCDカメラであり、水平方向に距離
Lの間隔をあけて配列されている。93は赤外線LE
D、94は赤外線LED93からの赤外線を上方に向け
て放射するようにその先端に赤外線LED93を配置し
たペン型の座標入力部である。
【0071】95はコントロール部、96はコントロー
ル部95において生成され赤外線位置検出部91の赤外
線CCDカメラ92a、92bに入力されるリセット信
号、97はコントロール部95において生成され赤外線
CCDカメラ92a、92bに入力され垂直走査のため
の垂直クロック信号、98はコントロール部95におい
て生成され赤外線CCD92a、92bに入力される水
平走査のための水平クロック信号で、赤外線CCDカメ
ラ92a、92bはリセット信号96、垂直クロック信
号97、水平クロック信号98の入力に応じてX−Y方
向の走査を開始する。
ル部95において生成され赤外線位置検出部91の赤外
線CCDカメラ92a、92bに入力されるリセット信
号、97はコントロール部95において生成され赤外線
CCDカメラ92a、92bに入力され垂直走査のため
の垂直クロック信号、98はコントロール部95におい
て生成され赤外線CCD92a、92bに入力される水
平走査のための水平クロック信号で、赤外線CCDカメ
ラ92a、92bはリセット信号96、垂直クロック信
号97、水平クロック信号98の入力に応じてX−Y方
向の走査を開始する。
【0072】99a、99bは赤外線CCDカメラ92
a、92bより出力される映像信号である。100はリ
セット信号96を発生するリセット信号回路、101は
垂直クロック信号97を発生する垂直クロック回路、1
02は水平クロック信号97を発生する水平クロック回
路である。103a、103bは映像信号99a、99
bをもとに波形のピークを検出し水平クロック信号98
の周期にあわせてピーク信号を発生するピーク検出回路
である。又、104a、104bは、ピーク検出回路1
03a、103bから得られたピーク検出信号である。
a、92bより出力される映像信号である。100はリ
セット信号96を発生するリセット信号回路、101は
垂直クロック信号97を発生する垂直クロック回路、1
02は水平クロック信号97を発生する水平クロック回
路である。103a、103bは映像信号99a、99
bをもとに波形のピークを検出し水平クロック信号98
の周期にあわせてピーク信号を発生するピーク検出回路
である。又、104a、104bは、ピーク検出回路1
03a、103bから得られたピーク検出信号である。
【0073】105は座標位置を算出する演算回路であ
る。106は演算回路105により算出された座標位置
をコンピュータ(図示せず)に送信するインターフェー
ス回路である。また、107は演算回路105により算
出された座標位置を表示する表示回路である。また、図
示していないが、赤外線位置検出部91の撮影範囲以外
にペン型の座標入力部94が位置すると、警告音等を発
生する音声回路部を備えることにより、操作性を向上さ
せることができる。また、赤外線CCDカメラ92a、
92bにレンズ倍率調整回路部又は焦点距離調整回路部
を設けることにより、原稿サイズの大きさ、入力精度の
要求又は作業スペースに応じて解像度、検出範囲を設定
でき、操作性を向上させることができる。
る。106は演算回路105により算出された座標位置
をコンピュータ(図示せず)に送信するインターフェー
ス回路である。また、107は演算回路105により算
出された座標位置を表示する表示回路である。また、図
示していないが、赤外線位置検出部91の撮影範囲以外
にペン型の座標入力部94が位置すると、警告音等を発
生する音声回路部を備えることにより、操作性を向上さ
せることができる。また、赤外線CCDカメラ92a、
92bにレンズ倍率調整回路部又は焦点距離調整回路部
を設けることにより、原稿サイズの大きさ、入力精度の
要求又は作業スペースに応じて解像度、検出範囲を設定
でき、操作性を向上させることができる。
【0074】なお、本実施例ではコントロール部95を
赤外線位置検出部91と別体に構成したが、前述の各回
路を小型化することにより、コントロール部95を赤外
線位置検出部91に一体化することも可能である。
赤外線位置検出部91と別体に構成したが、前述の各回
路を小型化することにより、コントロール部95を赤外
線位置検出部91に一体化することも可能である。
【0075】以上のように構成された座標入力装置につ
いて、図18を用いてその動作を説明する。図18は本
発明の一実施例の座標入力装置の信号波形を示すタイミ
ングチャートである。
いて、図18を用いてその動作を説明する。図18は本
発明の一実施例の座標入力装置の信号波形を示すタイミ
ングチャートである。
【0076】まず、リセット信号96、垂直クロック信
号97、水平クロック信号98が同時に2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bに入力される。これらの入力
信号により、赤外線位置検出部91は、2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bからの映像信号99a、99
bをコントロール部95に入力する。通常の赤外線CC
Dカメラ92a、92bでこのペン型の座標入力部94
を撮影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤
外線CCDカメラ92a、92bで撮影すると、赤外線
LED93の発光部のみが撮影され、他の物は撮影され
ず黒色となる。
号97、水平クロック信号98が同時に2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bに入力される。これらの入力
信号により、赤外線位置検出部91は、2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bからの映像信号99a、99
bをコントロール部95に入力する。通常の赤外線CC
Dカメラ92a、92bでこのペン型の座標入力部94
を撮影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤
外線CCDカメラ92a、92bで撮影すると、赤外線
LED93の発光部のみが撮影され、他の物は撮影され
ず黒色となる。
【0077】従って、それぞれの赤外線CCDカメラ9
2a、92bの映像信号99a、99bには赤外線LE
D93の位置に相当するところに、強いピーク信号10
8a、108bが現れる。そこで、それぞれのピーク信
号108a、108bはピーク検出回路103a、10
3bで検出され、ピーク検出信号104a、104bと
して演算回路105に送信される。また、演算回路10
5では、コントロール部95のROM(図示せず)にあ
らかじめ計算された変換テーブル(図示せず)により、
赤外線CCDカメラ92a、92bにピーク信号108
a、108bが現れたところが赤外線CCDカメラ92
a、92bの基準となる原点から何度の角度の位置にあ
るかが判るので、その2つの角度情報と2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bの距離Lによりペン型の座標
入力部94の座標位置を計算することができる。この得
られた座標位置をインターフェース回路106を介して
コンピュータ等にデータを送信し、表示画面(図示せ
ず)等に表示される。
2a、92bの映像信号99a、99bには赤外線LE
D93の位置に相当するところに、強いピーク信号10
8a、108bが現れる。そこで、それぞれのピーク信
号108a、108bはピーク検出回路103a、10
3bで検出され、ピーク検出信号104a、104bと
して演算回路105に送信される。また、演算回路10
5では、コントロール部95のROM(図示せず)にあ
らかじめ計算された変換テーブル(図示せず)により、
赤外線CCDカメラ92a、92bにピーク信号108
a、108bが現れたところが赤外線CCDカメラ92
a、92bの基準となる原点から何度の角度の位置にあ
るかが判るので、その2つの角度情報と2つの赤外線C
CDカメラ92a、92bの距離Lによりペン型の座標
入力部94の座標位置を計算することができる。この得
られた座標位置をインターフェース回路106を介して
コンピュータ等にデータを送信し、表示画面(図示せ
ず)等に表示される。
【0078】以上のように動作する座標入力装置につい
て、図19を用いて座標位置の算出方法を説明する。2
つの赤外線CCDカメラ92a、92bにより、赤外線
LED93を備えたペン型の座標入力部94の位置を示
すピーク検出信号104a、104bが検出され、リセ
ット信号96からの垂直クロック信号97の位置と、水
平クロック信号98の位置により赤外線CCDカメラ9
2a、92bにおける2次元座標(x1、y1)、(x
2、y2)が求められる。
て、図19を用いて座標位置の算出方法を説明する。2
つの赤外線CCDカメラ92a、92bにより、赤外線
LED93を備えたペン型の座標入力部94の位置を示
すピーク検出信号104a、104bが検出され、リセ
ット信号96からの垂直クロック信号97の位置と、水
平クロック信号98の位置により赤外線CCDカメラ9
2a、92bにおける2次元座標(x1、y1)、(x
2、y2)が求められる。
【0079】ここで、各座標の原点は適宜決定される
が、ここでは各赤外線CCDカメラ92a、92bの撮
影範囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線CCD
カメラ92a、92bにおける赤外線LED93の原点
からの角度α、βは以下の(数1)より求められる。 α=tan-1(y1/x1) β=tan-1(y2/x2)
が、ここでは各赤外線CCDカメラ92a、92bの撮
影範囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線CCD
カメラ92a、92bにおける赤外線LED93の原点
からの角度α、βは以下の(数1)より求められる。 α=tan-1(y1/x1) β=tan-1(y2/x2)
【0080】これらの数式から2つの赤外線CCDカメ
ラ92a、92bからの赤外線LED93のペンの角度
α、βが算出できる。ここで、1つの赤外線CCDカメ
ラ92aの位置を原点にとり、2つの赤外線CCDカメ
ラ92a、92bの距離をLとすると、図19に示すよ
うに、直線(a)、(b)の式は以下の数式で表され
る。 (a)y=(tanα)×x (b)y=(tan(π−β))×(x−L)
ラ92a、92bからの赤外線LED93のペンの角度
α、βが算出できる。ここで、1つの赤外線CCDカメ
ラ92aの位置を原点にとり、2つの赤外線CCDカメ
ラ92a、92bの距離をLとすると、図19に示すよ
うに、直線(a)、(b)の式は以下の数式で表され
る。 (a)y=(tanα)×x (b)y=(tan(π−β))×(x−L)
【0081】これらの2つの連立一次方程式を解くこと
により赤外線LED93のペン型の座標入力部94の座
標位置を算出できる。ここで、演算回路105の演算速
度を上げるために、角度α、βによる座標位置の算出の
ための変換テーブルを設けることにより、即座に座標位
置を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができ
る。
により赤外線LED93のペン型の座標入力部94の座
標位置を算出できる。ここで、演算回路105の演算速
度を上げるために、角度α、βによる座標位置の算出の
ための変換テーブルを設けることにより、即座に座標位
置を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができ
る。
【0082】以上のようにこのような電子カメラの如き
画像入力手段を利用した座標入力/検出装置によれば、
タブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台の
ある空間を利用して図形等の入力において正確に座標位
置を検出することができるので、作業台等の有効活用が
できる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形
等の位置入力作業を行うことができる。又、原稿に図面
等が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等によ
り原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解
像度の設定ができるので、操作性、利便性を向上させる
ことができる。
画像入力手段を利用した座標入力/検出装置によれば、
タブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台の
ある空間を利用して図形等の入力において正確に座標位
置を検出することができるので、作業台等の有効活用が
できる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形
等の位置入力作業を行うことができる。又、原稿に図面
等が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等によ
り原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解
像度の設定ができるので、操作性、利便性を向上させる
ことができる。
【0083】以上、光学式の座標入力、検出装置、ある
いはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力、検
出装置について、その原理を説明したが、これらは座標
入力、検出装置に関する例であって、本発明はこれらの
方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標
入力、検出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を
利用した座標入力、検出装置について適用されることは
いうまでもない。
いはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力、検
出装置について、その原理を説明したが、これらは座標
入力、検出装置に関する例であって、本発明はこれらの
方式に限定されるものではなく、本発明は光学式の座標
入力、検出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を
利用した座標入力、検出装置について適用されることは
いうまでもない。
【0084】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
【0085】図20は、本発明の座標入力/検出装置の
第1の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請
求項1に対応するものである。
第1の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請
求項1に対応するものである。
【0086】図20は、本発明の座標入力/検出装置の
第1の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の構成
図である。
第1の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の構成
図である。
【0087】図20において、複数の圧力検出素子は、
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
【0088】次に、本実施の形態の作用を説明する。座
標入力/検出装置は複数の発光手段と複数の受光手段と
よりなり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の
有無により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次
元座標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面
若しくは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入
力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた
情報のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手
段とよりなる座標入力/検出装置であって、座標入力に
おける接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入
力/検出信号を処理する信号処理手段と、を備えた。
標入力/検出装置は複数の発光手段と複数の受光手段と
よりなり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の
有無により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次
元座標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面
若しくは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入
力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた
情報のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手
段とよりなる座標入力/検出装置であって、座標入力に
おける接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入
力/検出信号を処理する信号処理手段と、を備えた。
【0089】図21にフローチャートを示す。文字など
の座標入力/検出信号は、座標入力/検出手段により、
入力される。ここで、座標入力/検出手段により入力さ
れた信号は、接触圧力情報を有している。次に、座標入
力/検出信号は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれ
らを処理するプログラムを予めROMとして備えた演算回
路などの信号処理手段により、処理される。ここで、例
えば、接触圧力が大きい場合は表示濃度を濃くしたり表
示面積を広げるなどの処理が施され出力される。次に、
処理された座標入力/検出信号は、表示手段により表示
される。
の座標入力/検出信号は、座標入力/検出手段により、
入力される。ここで、座標入力/検出手段により入力さ
れた信号は、接触圧力情報を有している。次に、座標入
力/検出信号は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれ
らを処理するプログラムを予めROMとして備えた演算回
路などの信号処理手段により、処理される。ここで、例
えば、接触圧力が大きい場合は表示濃度を濃くしたり表
示面積を広げるなどの処理が施され出力される。次に、
処理された座標入力/検出信号は、表示手段により表示
される。
【0090】具体例として、文字や図形などの座標入力
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、入力され
る。次に、各座標における接触圧力は、拡散型半導体圧
力センサマトリックスなどの接触圧力検出手段により、
検出される。次に、座標入力/検出信号は、演算回路な
どの信号処理手段により、各座標における接触圧力情報
が加えられる。次に、座標入力/検出信号は、演算回路
などの信号処理手段により、例えば濃度や線幅を変更す
るなど指定された目的に応じて変換される。次に、座標
入力/検出信号は、演算回路などの信号処理手段によ
り、座標入力/検出手段とCRTディスプレイや液晶ディ
スプレイなどの表示手段の関係に適した信号処理が行わ
れる。次に、座標入力/検出信号は、CRTディスプレイ
や液晶ディスプレイなどの表示手段により、入力座標に
対応して画面上に表示される。
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、入力され
る。次に、各座標における接触圧力は、拡散型半導体圧
力センサマトリックスなどの接触圧力検出手段により、
検出される。次に、座標入力/検出信号は、演算回路な
どの信号処理手段により、各座標における接触圧力情報
が加えられる。次に、座標入力/検出信号は、演算回路
などの信号処理手段により、例えば濃度や線幅を変更す
るなど指定された目的に応じて変換される。次に、座標
入力/検出信号は、演算回路などの信号処理手段によ
り、座標入力/検出手段とCRTディスプレイや液晶ディ
スプレイなどの表示手段の関係に適した信号処理が行わ
れる。次に、座標入力/検出信号は、CRTディスプレイ
や液晶ディスプレイなどの表示手段により、入力座標に
対応して画面上に表示される。
【0091】また、接触圧力検出手段においては、図2
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力/検出情報に圧
力情報を適切に付加できるように接触圧力検出手段の数
や配置が決定されてもよい。例えば、指入力の場合は、
指を略平面に押し付けた場合の接触面積が大体直径が1
cmくらいの円と同等となるため、直径1cmの円が十分に
圧力センサ上に乗るように、圧力センサーを5mm間隔
のマトリックス状の点をカバーし、その点で適切に圧力
を感知できるように配置してもよい。また例えば、先の
細いペン入力の場合は、接触面積が指より小さくなるの
で、その接触面積を円近似した場合、圧力センサをその
円の直径の半分の間隔をマトリックス状にカバーし、そ
の点で適切に圧力を感知できるように配置してもよい。
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力/検出情報に圧
力情報を適切に付加できるように接触圧力検出手段の数
や配置が決定されてもよい。例えば、指入力の場合は、
指を略平面に押し付けた場合の接触面積が大体直径が1
cmくらいの円と同等となるため、直径1cmの円が十分に
圧力センサ上に乗るように、圧力センサーを5mm間隔
のマトリックス状の点をカバーし、その点で適切に圧力
を感知できるように配置してもよい。また例えば、先の
細いペン入力の場合は、接触面積が指より小さくなるの
で、その接触面積を円近似した場合、圧力センサをその
円の直径の半分の間隔をマトリックス状にカバーし、そ
の点で適切に圧力を感知できるように配置してもよい。
【0092】ここで、圧力は座標入力/検出領域上で直
接指やペンなどが圧力センサに触れてもよいが、圧力が
十分伝わる状態であれば、ある種の弾性部材からなる軟
部材を介してもよい。いずれの場合も複数の接触圧力検
出手段にまたがってある座標入力/検出情報の接触圧力
が検出されることが考えられるが、この場合、信号処理
手段により複数の接触圧力情報を最小二乗近似して、そ
の座標における接触圧力情報を近似的に求めてもよい。
また、逆に、圧力センサが感知しない部分に入力があっ
た時、その回りの圧力センサから、その圧力センサが感
知しない部分の圧力値を最小二乗近似して推定してもよ
い。
接指やペンなどが圧力センサに触れてもよいが、圧力が
十分伝わる状態であれば、ある種の弾性部材からなる軟
部材を介してもよい。いずれの場合も複数の接触圧力検
出手段にまたがってある座標入力/検出情報の接触圧力
が検出されることが考えられるが、この場合、信号処理
手段により複数の接触圧力情報を最小二乗近似して、そ
の座標における接触圧力情報を近似的に求めてもよい。
また、逆に、圧力センサが感知しない部分に入力があっ
た時、その回りの圧力センサから、その圧力センサが感
知しない部分の圧力値を最小二乗近似して推定してもよ
い。
【0093】このように、本実施の形態の座標入力/検
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
【0094】圧力センサには、真空圧力から2GPaの高圧
力までの広い圧力範囲を対象に種々の原理の圧力計があ
る。圧力計は検出の基本原理により、重力平衡式、弾性
式、電気抵抗式、圧電気式に分けられる。重力平衡式は
液柱や重錘の重量に圧力を平衡させて測るもので、液柱
型と重錘型がある。両者とも圧力の絶対検出ができ標準
器として圧力計の校正に用いられる。液柱型はまた約20
0kPa以下の一般用にも広く使用される(水銀圧力計)。
弾性圧力計は弾性素子の圧力による変形を利用するもの
で一般計測用に最も多く用いられている。感圧弾性素子
には、ブルドン管、ダイアフラム、ベローズ、空ごう、
円管などの種類があり、これらの弾性素子の圧力による
変化またはひずみを、機械式拡大指示機構や、ひずみゲ
ージ、拡散型半導体ゲージ、電気容量、差動変圧器など
の変換器を利用して指針の変位や電気量に変換し、圧力
を指示する。圧力範囲や用途に応じて、構造や型式の異
なる多くの種類がある。電気抵抗式はマンガニン線や金
クロム線の電気抵抗が圧力によって変化する性質を利用
する圧力計で、100MPa以上の高圧力の検出に適する。圧
電気式は結晶の圧電現象を利用するもので、水晶やジル
コン酸チタン酸鉛を用い、変動圧の検出に適する。圧力
計のうち、特定の圧力領域を対象とするものを気圧計、
真空計、差圧計、微圧計、高圧力計とよぶ。真空計には
弾性式や液柱型のほかに高真空領域で輸送現象や電離現
象に基づく検出原理が応用される。
力までの広い圧力範囲を対象に種々の原理の圧力計があ
る。圧力計は検出の基本原理により、重力平衡式、弾性
式、電気抵抗式、圧電気式に分けられる。重力平衡式は
液柱や重錘の重量に圧力を平衡させて測るもので、液柱
型と重錘型がある。両者とも圧力の絶対検出ができ標準
器として圧力計の校正に用いられる。液柱型はまた約20
0kPa以下の一般用にも広く使用される(水銀圧力計)。
弾性圧力計は弾性素子の圧力による変形を利用するもの
で一般計測用に最も多く用いられている。感圧弾性素子
には、ブルドン管、ダイアフラム、ベローズ、空ごう、
円管などの種類があり、これらの弾性素子の圧力による
変化またはひずみを、機械式拡大指示機構や、ひずみゲ
ージ、拡散型半導体ゲージ、電気容量、差動変圧器など
の変換器を利用して指針の変位や電気量に変換し、圧力
を指示する。圧力範囲や用途に応じて、構造や型式の異
なる多くの種類がある。電気抵抗式はマンガニン線や金
クロム線の電気抵抗が圧力によって変化する性質を利用
する圧力計で、100MPa以上の高圧力の検出に適する。圧
電気式は結晶の圧電現象を利用するもので、水晶やジル
コン酸チタン酸鉛を用い、変動圧の検出に適する。圧力
計のうち、特定の圧力領域を対象とするものを気圧計、
真空計、差圧計、微圧計、高圧力計とよぶ。真空計には
弾性式や液柱型のほかに高真空領域で輸送現象や電離現
象に基づく検出原理が応用される。
【0095】半導体圧力センサとしては、ピエゾ抵抗効
果を利用した拡散型の半導体圧力センサがある。シリコ
ンウェハの表面に拡散歪ゲージを形成し、裏面からのエ
ッチングによりシリコン自体を薄くしダイアフラムにし
てあるものが製品化されている。圧力がかかるとダイア
グラムがたわみ、加わる応力に伴い拡散歪ゲージの抵抗
率が変化する。これがピエゾ抵抗効果である。この拡散
歪ゲージでブリッジを構成しておき電流や電圧を印加す
ると、圧力に伴った電気信号が得られる。シリコンを用
いた拡散型半導体圧力センサは従来のストレインゲージ
に比べ小型で高感度であると同時に、ヒステリシス等も
なく信頼性が高いのが特徴である。
果を利用した拡散型の半導体圧力センサがある。シリコ
ンウェハの表面に拡散歪ゲージを形成し、裏面からのエ
ッチングによりシリコン自体を薄くしダイアフラムにし
てあるものが製品化されている。圧力がかかるとダイア
グラムがたわみ、加わる応力に伴い拡散歪ゲージの抵抗
率が変化する。これがピエゾ抵抗効果である。この拡散
歪ゲージでブリッジを構成しておき電流や電圧を印加す
ると、圧力に伴った電気信号が得られる。シリコンを用
いた拡散型半導体圧力センサは従来のストレインゲージ
に比べ小型で高感度であると同時に、ヒステリシス等も
なく信頼性が高いのが特徴である。
【0096】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0097】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにした。
【0098】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0099】さらに、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0100】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、紙などの媒体に鉛筆や筆
などの筆記具を用いて記入する場合により近い入力環境
が実現するため、会議や講義などの効率を向上させるこ
とができる。
入力/検出装置を用いる場合、紙などの媒体に鉛筆や筆
などの筆記具を用いて記入する場合により近い入力環境
が実現するため、会議や講義などの効率を向上させるこ
とができる。
【0101】図20はまた、本発明の座標入力/検出装
置の第2の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、請求項2に対応するものである。
置の第2の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、請求項2に対応するものである。
【0102】図20はまた、本発明の座標入力/検出装
置の第2の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の
構成図である。
置の第2の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の
構成図である。
【0103】図20において、複数の圧力検出素子は、
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
【0104】次に、本実施の形態の作用を説明する。図
21にフローチャートを示す。文字などの座標入力/検
出信号は、座標入力/検出手段により、入力される。こ
こで、座標入力/検出手段により入力された信号は、接
触圧力情報を有している。次に、座標入力/検出信号
は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれらを処理する
プログラムを予めROMとして備えた演算回路などの信号
処理手段により、処理される。ここで、接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出する処理が施され
出力される。次に、処理された座標入力/検出信号は、
表示手段により表示される。
21にフローチャートを示す。文字などの座標入力/検
出信号は、座標入力/検出手段により、入力される。こ
こで、座標入力/検出手段により入力された信号は、接
触圧力情報を有している。次に、座標入力/検出信号
は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれらを処理する
プログラムを予めROMとして備えた演算回路などの信号
処理手段により、処理される。ここで、接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出する処理が施され
出力される。次に、処理された座標入力/検出信号は、
表示手段により表示される。
【0105】具体例として、文字や図形などの座標入力
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、入力され
る。次に、各座標における接触圧力は、拡散型半導体圧
力センサマトリックスなどの接触圧力検出手段により、
検出される。次に、座標入力/検出信号は、演算回路な
どの信号処理手段により、各座標における接触圧力情報
が加えられる。次に、座標入力/検出信号は、演算回路
などの信号処理手段により、接触圧力値が所定の範囲に
おいてのみ座標入力を検出する処理が施される。次に、
座標入力/検出信号は、演算回路などの信号処理手段に
より、座標入力/検出手段とCRTディスプレイや液晶デ
ィスプレイなどの表示手段の関係に適した信号処理が行
われる。次に、座標入力/検出信号は、CRTディスプレ
イや液晶ディスプレイなどの表示手段により、入力座標
に対応して画面上に表示される。
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、入力され
る。次に、各座標における接触圧力は、拡散型半導体圧
力センサマトリックスなどの接触圧力検出手段により、
検出される。次に、座標入力/検出信号は、演算回路な
どの信号処理手段により、各座標における接触圧力情報
が加えられる。次に、座標入力/検出信号は、演算回路
などの信号処理手段により、接触圧力値が所定の範囲に
おいてのみ座標入力を検出する処理が施される。次に、
座標入力/検出信号は、演算回路などの信号処理手段に
より、座標入力/検出手段とCRTディスプレイや液晶デ
ィスプレイなどの表示手段の関係に適した信号処理が行
われる。次に、座標入力/検出信号は、CRTディスプレ
イや液晶ディスプレイなどの表示手段により、入力座標
に対応して画面上に表示される。
【0106】また、接触圧力検出手段においては、図2
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力/検出情報に圧
力情報を適切に付加できるように接触圧力検出手段の数
や配置が決定されてもよい。ここで、複数の接触圧力検
出手段にまたがってある座標入力/検出情報の接触圧力
が検出された場合は、信号処理手段により複数の接触圧
力情報を最小二乗近似して、その座標における接触圧力
情報を近似的に求めてもよい。そして、近似値を用いて
接触圧力値が所定の範囲に属するかどうかを判断しても
よい。
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力/検出情報に圧
力情報を適切に付加できるように接触圧力検出手段の数
や配置が決定されてもよい。ここで、複数の接触圧力検
出手段にまたがってある座標入力/検出情報の接触圧力
が検出された場合は、信号処理手段により複数の接触圧
力情報を最小二乗近似して、その座標における接触圧力
情報を近似的に求めてもよい。そして、近似値を用いて
接触圧力値が所定の範囲に属するかどうかを判断しても
よい。
【0107】このように、本実施の形態の座標入力/検
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
【0108】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0109】しかし、座標入力/検出領域は必ずしも文
字入力の時だけ接触するとは限らない。例えば、座標入
力/検出領域に書き手の体や服の一部が触れたり、書類
やペンなどが触れることは、座標入力/検出装置を実際
に使用する際にしばしば起こりうることである。この場
合、書き手には入力の意志がないため、このような状態
で座標入力/検出が行われるのは座標入力/検出装置の
使用上不便である。また、座標入力/検出領域で指示棒
やペンなどを使って何かを指示するようなことは、座標
入力/検出領域と表示領域が重なって存在するときは、
座標入力/検出装置の使用において通常行われることで
ある。この場合も、書き手には入力の意志がないため、
このような状態で座標入力/検出が行われるのは座標入
力/検出装置の使用上不便である。
字入力の時だけ接触するとは限らない。例えば、座標入
力/検出領域に書き手の体や服の一部が触れたり、書類
やペンなどが触れることは、座標入力/検出装置を実際
に使用する際にしばしば起こりうることである。この場
合、書き手には入力の意志がないため、このような状態
で座標入力/検出が行われるのは座標入力/検出装置の
使用上不便である。また、座標入力/検出領域で指示棒
やペンなどを使って何かを指示するようなことは、座標
入力/検出領域と表示領域が重なって存在するときは、
座標入力/検出装置の使用において通常行われることで
ある。この場合も、書き手には入力の意志がないため、
このような状態で座標入力/検出が行われるのは座標入
力/検出装置の使用上不便である。
【0110】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出するようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出するようにした。
【0111】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0112】また、前記接触圧力値が所定の範囲におい
てのみ座標入力を検出するため、例えば、記入の意志が
無い時に書き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標
入力/検出領域に軽く触れてしまった場合などでは、そ
の軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルした
りすることができる。さらに、前記接触圧力値が所定の
範囲においてのみ座標入力を検出するため、例えば、記
入の意志が無い時に指示棒やペンなどを使って何かを指
示する際などに座標入力/検出領域に強く触れてしまっ
た場合などでは、その強く触れた接触圧力を考慮して表
示をキャンセルしたりすることができる。
てのみ座標入力を検出するため、例えば、記入の意志が
無い時に書き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標
入力/検出領域に軽く触れてしまった場合などでは、そ
の軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルした
りすることができる。さらに、前記接触圧力値が所定の
範囲においてのみ座標入力を検出するため、例えば、記
入の意志が無い時に指示棒やペンなどを使って何かを指
示する際などに座標入力/検出領域に強く触れてしまっ
た場合などでは、その強く触れた接触圧力を考慮して表
示をキャンセルしたりすることができる。
【0113】その上、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0114】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、記入の意志が無い時に書
き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標入力/検出
領域に軽く触れてしまっても、指示棒やペンなどを使っ
て何かを指示する際などに座標入力/検出領域に強く触
れてしまっても、それを入力とはみなさず通常の入力形
態のみ入力とみなすため、会議や講義などの効率を向上
させることができる。
入力/検出装置を用いる場合、記入の意志が無い時に書
き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標入力/検出
領域に軽く触れてしまっても、指示棒やペンなどを使っ
て何かを指示する際などに座標入力/検出領域に強く触
れてしまっても、それを入力とはみなさず通常の入力形
態のみ入力とみなすため、会議や講義などの効率を向上
させることができる。
【0115】図23は、本発明の座標入力/検出装置の
第3の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請
求項3に対応するものである。
第3の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請
求項3に対応するものである。
【0116】なお、本実施の形態は、上記第1の実施の
形態と同様の座標入力/検出/表示装置に適用したもの
であり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実
施の形態の座標入力/検出/表示装置と同様の構成部分
には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。
形態と同様の座標入力/検出/表示装置に適用したもの
であり、本実施の形態の説明においては、上記第1の実
施の形態の座標入力/検出/表示装置と同様の構成部分
には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。
【0117】図23は、本発明の座標入力/検出装置の
第3の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の構成
図である。
第3の実施の形態を適用した座標入力/検出装置の構成
図である。
【0118】図23において、複数の圧力検出素子は、
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
座標入力/検出領域にマトリックス状に配設され、座標
入力/検出装置は、オフィスや学校など情報を扱う場所
に配設される。
【0119】次に、本実施の形態の作用を説明する。図
21にフローチャートを示す。文字などの座標入力/検
出信号は、座標入力/検出手段により、軟部材を介して
入力される。ここで、座標入力/検出手段により入力さ
れた信号は、接触圧力情報を有している。次に、座標入
力/検出信号は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれ
らを処理するプログラムを予めROMとして備えた演算回
路などの信号処理手段により、処理される。ここで、例
えば、接触圧力が大きい場合は表示濃度を濃くしたり表
示面積を広げるなどの処理が施され出力される。次に、
処理された座標入力/検出信号は、表示手段により表示
される。
21にフローチャートを示す。文字などの座標入力/検
出信号は、座標入力/検出手段により、軟部材を介して
入力される。ここで、座標入力/検出手段により入力さ
れた信号は、接触圧力情報を有している。次に、座標入
力/検出信号は、信号の特徴を認識し目的に応じてそれ
らを処理するプログラムを予めROMとして備えた演算回
路などの信号処理手段により、処理される。ここで、例
えば、接触圧力が大きい場合は表示濃度を濃くしたり表
示面積を広げるなどの処理が施され出力される。次に、
処理された座標入力/検出信号は、表示手段により表示
される。
【0120】具体例として、文字や図形などの座標入力
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、軟部材を介
して入力される。次に、各座標における接触圧力は、プ
ラスチックフィルムや、ゴム、樹脂などの弾性部材が薄
く略均一に広がりをもって座標入力/検出領域を覆って
付着して接触圧力を良好に伝達する軟部材を介して拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段により、検出される。次に、座標入力/検出信号は、
演算回路などの信号処理手段により、各座標における接
触圧力情報が加えられる。次に、座標入力/検出信号
は、演算回路などの信号処理手段により、例えば濃度や
線幅を変更するなど指定された目的に応じて変換され
る。次に、座標入力/検出信号は、演算回路などの信号
処理手段により、座標入力/検出手段とCRTディスプレ
イや液晶ディスプレイなどの表示手段の関係に適した信
号処理が行われる。次に、座標入力/検出信号は、CRT
ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手段によ
り、入力座標に対応して画面上に表示される。
/検出信号は、LEDマトリックス方式やCCDカメラを用い
た光学式などの座標入力/検出手段により、軟部材を介
して入力される。次に、各座標における接触圧力は、プ
ラスチックフィルムや、ゴム、樹脂などの弾性部材が薄
く略均一に広がりをもって座標入力/検出領域を覆って
付着して接触圧力を良好に伝達する軟部材を介して拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段により、検出される。次に、座標入力/検出信号は、
演算回路などの信号処理手段により、各座標における接
触圧力情報が加えられる。次に、座標入力/検出信号
は、演算回路などの信号処理手段により、例えば濃度や
線幅を変更するなど指定された目的に応じて変換され
る。次に、座標入力/検出信号は、演算回路などの信号
処理手段により、座標入力/検出手段とCRTディスプレ
イや液晶ディスプレイなどの表示手段の関係に適した信
号処理が行われる。次に、座標入力/検出信号は、CRT
ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手段によ
り、入力座標に対応して画面上に表示される。
【0121】また、接触圧力検出手段においては、図2
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力時の接触圧力が
プラスチックフィルムや、ゴム、樹脂などの軟部材を介
して接触圧力検出手段に伝達するように接触圧力検出手
段が軟部材で覆われていてもよい。またこの場合、座標
入力/検出情報に圧力情報を適切に付加できるように接
触圧力検出手段の数や配置が決定されてもよい。ここ
で、複数の接触圧力検出手段にまたがってある座標入力
/検出情報の接触圧力が検出された場合は、信号処理手
段により複数の接触圧力情報を最小二乗近似して、その
座標における接触圧力情報を近似的に求めてもよい。
2に示すように座標入力/検出領域上にマトリックス状
に配置してもよい。この場合、座標入力時の接触圧力が
プラスチックフィルムや、ゴム、樹脂などの軟部材を介
して接触圧力検出手段に伝達するように接触圧力検出手
段が軟部材で覆われていてもよい。またこの場合、座標
入力/検出情報に圧力情報を適切に付加できるように接
触圧力検出手段の数や配置が決定されてもよい。ここ
で、複数の接触圧力検出手段にまたがってある座標入力
/検出情報の接触圧力が検出された場合は、信号処理手
段により複数の接触圧力情報を最小二乗近似して、その
座標における接触圧力情報を近似的に求めてもよい。
【0122】ここで、タッチパネルの場合、軟部材は、
一般的には厚さ約100〜200μmのPETフィルムが使用され
るが、他に例えば、ポリエーテルスルホンフィルム、ポ
リアリレートフィルム等の非晶性樹脂製フィルム等も使
用される。又、必要に応じて、前記フィルムの表面にそ
の保護を目的としたシリコン系やアクリル系樹脂等から
なる硬化皮膜を形成しても良い。勿論、後述する架橋構
造を持つポリオルガノシロキサンによる層を保護層とし
てフィルムの表面に形成しても良い。タッチ側基板の該
基材としては、透明性が高く(光り透過率で90%以上が
好ましい)、タッチ入力しやすく、かつ、特にペンによ
る摺動摩擦(損傷)にも優れるものであれば特に限定は
ない。
一般的には厚さ約100〜200μmのPETフィルムが使用され
るが、他に例えば、ポリエーテルスルホンフィルム、ポ
リアリレートフィルム等の非晶性樹脂製フィルム等も使
用される。又、必要に応じて、前記フィルムの表面にそ
の保護を目的としたシリコン系やアクリル系樹脂等から
なる硬化皮膜を形成しても良い。勿論、後述する架橋構
造を持つポリオルガノシロキサンによる層を保護層とし
てフィルムの表面に形成しても良い。タッチ側基板の該
基材としては、透明性が高く(光り透過率で90%以上が
好ましい)、タッチ入力しやすく、かつ、特にペンによ
る摺動摩擦(損傷)にも優れるものであれば特に限定は
ない。
【0123】このように、本実施の形態の座標入力/検
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
出装置は、座標入力/検出手段で入力された座標入力/
検出信号に、座標入力における接触圧力情報を付加する
ことにより、座標入力における接触圧力が表示に応用さ
れる。
【0124】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0125】しかし、座標入力/検出領域は紙などの媒
体を用いる場合と異なり、同じ座標入力/検出領域を繰
り返し使って座標入力/検出を行うため、その座標入力
/検出領域の耐久性向上が課題となってくる。例えば、
座標入力/検出領域に圧力センサなどを配置する場合、
直接圧力センサーに触れるとセンサが壊れてしまうこと
が考えられ、また、圧力センサがあると座標入力におけ
る書き心地が損なわれることが考えられる。
体を用いる場合と異なり、同じ座標入力/検出領域を繰
り返し使って座標入力/検出を行うため、その座標入力
/検出領域の耐久性向上が課題となってくる。例えば、
座標入力/検出領域に圧力センサなどを配置する場合、
直接圧力センサーに触れるとセンサが壊れてしまうこと
が考えられ、また、圧力センサがあると座標入力におけ
る書き心地が損なわれることが考えられる。
【0126】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力検出手
段が軟部材で覆われているようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力検出手
段が軟部材で覆われているようにした。
【0127】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0128】また、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆
われているため、例えば、座標入力/検出装置の耐久性
を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくくし
たり、入力において軟部材と接触することにより接触圧
力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触す
ることにより滑らかな入力感が得られるようにしたりす
ることができる。
われているため、例えば、座標入力/検出装置の耐久性
を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくくし
たり、入力において軟部材と接触することにより接触圧
力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触す
ることにより滑らかな入力感が得られるようにしたりす
ることができる。
【0129】さらに、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0130】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、座標入力/検出装置の耐
久性向上と入力における書き心地向上が実現できるた
め、会議や講義などの効率を向上させることができる。
入力/検出装置を用いる場合、座標入力/検出装置の耐
久性向上と入力における書き心地向上が実現できるた
め、会議や講義などの効率を向上させることができる。
【0131】以上のように本発明は、近年、パーソナル
コンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択を
するための有力なツールとして位置付けられている座標
入力/検出装置の本格的な実用化に向けて重要な課題を
解決し、その商品化を多いに促進させるものである。
コンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択を
するための有力なツールとして位置付けられている座標
入力/検出装置の本格的な実用化に向けて重要な課題を
解決し、その商品化を多いに促進させるものである。
【0132】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【0133】
【発明の効果】上述の説明のように本発明は、請求項1
記載の発明の座標入力/検出装置によれば、座標入力/
検出装置は、複数の発光手段と複数の受光手段とよりな
り、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の有無に
より、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次元座標
を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面若しく
は略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入力手段
とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報の
うちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手段とよ
りなる座標入力/検出装置であって、座標入力における
接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入力/検
出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座標入力に
おける接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示面積を変
化させることを特徴とする。
記載の発明の座標入力/検出装置によれば、座標入力/
検出装置は、複数の発光手段と複数の受光手段とよりな
り、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の有無に
より、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次元座標
を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面若しく
は略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入力手段
とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報の
うちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手段とよ
りなる座標入力/検出装置であって、座標入力における
接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入力/検
出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座標入力に
おける接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示面積を変
化させることを特徴とする。
【0134】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0135】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにした。
【0136】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0137】さらに、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0138】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、紙などの媒体に鉛筆や筆
などの筆記具を用いて記入する場合により近い入力環境
が実現するため、会議や講義などの効率を向上させるこ
とができる。
入力/検出装置を用いる場合、紙などの媒体に鉛筆や筆
などの筆記具を用いて記入する場合により近い入力環境
が実現するため、会議や講義などの効率を向上させるこ
とができる。
【0139】また、請求項2記載の発明の座標入力/検
出装置によれば、座標入力/検出装置は、複数の発光手
段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光/受光の
光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面
若しくは略平面の2次元座標を検出する座標入力/検出
装置、若しくは、平面若しくは略平面の座標入力/検出
領域を取り込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手
段により取り込まれた情報のうちの一部の領域を2次元
座標情報に変換する手段とよりなる座標入力/検出装置
であって、座標入力における接触圧力を検出する接触圧
力検出手段と、座標入力/検出信号を処理する信号処理
手段と、を備え、前記接触圧力値が所定の範囲において
のみ座標入力を検出することを特徴とする。
出装置によれば、座標入力/検出装置は、複数の発光手
段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光/受光の
光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面
若しくは略平面の2次元座標を検出する座標入力/検出
装置、若しくは、平面若しくは略平面の座標入力/検出
領域を取り込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手
段により取り込まれた情報のうちの一部の領域を2次元
座標情報に変換する手段とよりなる座標入力/検出装置
であって、座標入力における接触圧力を検出する接触圧
力検出手段と、座標入力/検出信号を処理する信号処理
手段と、を備え、前記接触圧力値が所定の範囲において
のみ座標入力を検出することを特徴とする。
【0140】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0141】しかし、座標入力/検出領域は必ずしも文
字入力の時だけ接触するとは限らない。例えば、座標入
力/検出領域に書き手の体や服の一部が触れたり、書類
やペンなどが触れることは、座標入力/検出装置を実際
に使用する際にしばしば起こりうることである。この場
合、書き手には入力の意志がないため、このような状態
で座標入力/検出が行われるのは座標入力/検出装置の
使用上不便である。また、座標入力/検出領域で指示棒
やペンなどを使って何かを指示するようなことは、座標
入力/検出領域と表示領域が重なって存在するときは、
座標入力/検出装置の使用において通常行われることで
ある。この場合も、書き手には入力の意志がないため、
このような状態で座標入力/検出が行われるのは座標入
力/検出装置の使用上不便である。
字入力の時だけ接触するとは限らない。例えば、座標入
力/検出領域に書き手の体や服の一部が触れたり、書類
やペンなどが触れることは、座標入力/検出装置を実際
に使用する際にしばしば起こりうることである。この場
合、書き手には入力の意志がないため、このような状態
で座標入力/検出が行われるのは座標入力/検出装置の
使用上不便である。また、座標入力/検出領域で指示棒
やペンなどを使って何かを指示するようなことは、座標
入力/検出領域と表示領域が重なって存在するときは、
座標入力/検出装置の使用において通常行われることで
ある。この場合も、書き手には入力の意志がないため、
このような状態で座標入力/検出が行われるのは座標入
力/検出装置の使用上不便である。
【0142】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出するようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力値が所
定の範囲においてのみ座標入力を検出するようにした。
【0143】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0144】また、前記接触圧力値が所定の範囲におい
てのみ座標入力を検出するため、例えば、記入の意志が
無い時に書き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標
入力/検出領域に軽く触れてしまった場合などでは、そ
の軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルした
りすることができる。さらに、前記接触圧力値が所定の
範囲においてのみ座標入力を検出するため、例えば、記
入の意志が無い時に指示棒やペンなどを使って何かを指
示する際などに座標入力/検出領域に強く触れてしまっ
た場合などでは、その強く触れた接触圧力を考慮して表
示をキャンセルしたりすることができる。
てのみ座標入力を検出するため、例えば、記入の意志が
無い時に書き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標
入力/検出領域に軽く触れてしまった場合などでは、そ
の軽く触れた接触圧力を考慮して表示をキャンセルした
りすることができる。さらに、前記接触圧力値が所定の
範囲においてのみ座標入力を検出するため、例えば、記
入の意志が無い時に指示棒やペンなどを使って何かを指
示する際などに座標入力/検出領域に強く触れてしまっ
た場合などでは、その強く触れた接触圧力を考慮して表
示をキャンセルしたりすることができる。
【0145】その上、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0146】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、記入の意志が無い時に書
き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標入力/検出
領域に軽く触れてしまっても、指示棒やペンなどを使っ
て何かを指示する際などに座標入力/検出領域に強く触
れてしまっても、それを入力とはみなさず通常の入力形
態のみ入力とみなすため、会議や講義などの効率を向上
させることができる。
入力/検出装置を用いる場合、記入の意志が無い時に書
き手の体や服の一部、書類やペンなどが座標入力/検出
領域に軽く触れてしまっても、指示棒やペンなどを使っ
て何かを指示する際などに座標入力/検出領域に強く触
れてしまっても、それを入力とはみなさず通常の入力形
態のみ入力とみなすため、会議や講義などの効率を向上
させることができる。
【0147】また、請求項3記載の発明の座標入力/検
出装置によれば、座標入力/検出装置は、複数の発光手
段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光/受光の
光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面
若しくは略平面の2次元座標を検出する座標入力/検出
装置、若しくは、平面若しくは略平面の座標入力/検出
領域を取り込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手
段により取り込まれた情報のうちの一部の領域を2次元
座標情報に変換する手段とよりなる座標入力/検出装置
であって、座標入力における接触圧力を検出する接触圧
力検出手段と、座標入力/検出信号を処理する信号処理
手段と、を備え、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆わ
れていることを特徴とする。
出装置によれば、座標入力/検出装置は、複数の発光手
段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光/受光の
光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面
若しくは略平面の2次元座標を検出する座標入力/検出
装置、若しくは、平面若しくは略平面の座標入力/検出
領域を取り込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手
段により取り込まれた情報のうちの一部の領域を2次元
座標情報に変換する手段とよりなる座標入力/検出装置
であって、座標入力における接触圧力を検出する接触圧
力検出手段と、座標入力/検出信号を処理する信号処理
手段と、を備え、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆わ
れていることを特徴とする。
【0148】従来、例えば、座標入力/検出領域に入力
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
した信号を表示装置により表示する場合、ある指定され
た線が表示されていた。紙などの媒体に鉛筆や筆などの
筆記具を用いて記入する場合、筆圧によって線などの太
さや濃さを変化させることができる。しかし、従来の座
標入力/検出装置においてはこの入力パラメータを考慮
することができず、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記
具を用いて記入する場合に比べ、表現能力に欠ける欠点
を有していた。
【0149】しかし、座標入力/検出領域は紙などの媒
体を用いる場合と異なり、同じ座標入力/検出領域を繰
り返し使って座標入力/検出を行うため、その座標入力
/検出領域の耐久性向上が課題となってくる。例えば、
座標入力/検出領域に圧力センサなどを配置する場合、
直接圧力センサに触れるとセンサが壊れてしまうことが
考えられ、また、圧力センサがあると座標入力における
書き心地が損なわれることが考えられる。
体を用いる場合と異なり、同じ座標入力/検出領域を繰
り返し使って座標入力/検出を行うため、その座標入力
/検出領域の耐久性向上が課題となってくる。例えば、
座標入力/検出領域に圧力センサなどを配置する場合、
直接圧力センサに触れるとセンサが壊れてしまうことが
考えられ、また、圧力センサがあると座標入力における
書き心地が損なわれることが考えられる。
【0150】そこで、今回、LEDマトリックス方式やCCD
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力検出手
段が軟部材で覆われているようにした。
カメラを用いた光学式などの座標入力/検出手段と拡散
型半導体圧力センサマトリックスなどの接触圧力検出手
段と演算回路などの信号処理手段とを備えることによ
り、CRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示手
段などを用いて筆圧パラメータを考慮した表示が行える
ようにし、座標入力/検出装置は、前記接触圧力検出手
段が軟部材で覆われているようにした。
【0151】これにより、座標入力における接触圧力が
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
表示に応用されるようになり、例えば、筆圧によって表
示濃度を変化させたり、線幅を変化させたりすることが
でき、紙などの媒体に鉛筆や筆などの筆記具を用いて記
入する場合により近い入力環境を提供することができ
る。
【0152】また、前記接触圧力検出手段が軟部材で覆
われているため、例えば、座標入力/検出装置の耐久性
を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくくし
たり、入力において軟部材と接触することにより接触圧
力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触す
ることにより滑らかな入力感が得られるようにしたりす
ることができる。
われているため、例えば、座標入力/検出装置の耐久性
を向上させたり、接触圧力検出手段に傷が付きにくくし
たり、入力において軟部材と接触することにより接触圧
力を制御しやすくしたり、入力において軟部材と接触す
ることにより滑らかな入力感が得られるようにしたりす
ることができる。
【0153】さらに、圧力を検知する手段を利用してマ
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
ウス上での位置指定やクリックなどと同様のデータ入力
が可能となり、より好ましいマンマシンインターフェー
スを備えた座標入力/検出装置を提供することができ
る。
【0154】これにより、例えばオフィスや学校で座標
入力/検出装置を用いる場合、座標入力/検出装置の耐
久性向上と入力における書き心地向上が実現できるた
め、会議や講義などの効率を向上させることができる。
入力/検出装置を用いる場合、座標入力/検出装置の耐
久性向上と入力における書き心地向上が実現できるた
め、会議や講義などの効率を向上させることができる。
【0155】以上のように本発明は、近年、パーソナル
コンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択を
するための有力なツールとして位置付けられている座標
入力/検出装置の本格的な実用化に向けて重要な課題を
解決し、その商品化を多いに促進させるものである。
コンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択を
するための有力なツールとして位置付けられている座標
入力/検出装置の本格的な実用化に向けて重要な課題を
解決し、その商品化を多いに促進させるものである。
【0156】なお、大型座標入力共通フォーマットの使
用部分としては、明細書の発明の属する技術分野の全部
と従来の技術の全部と発明が解決しようとする課題の全
部と発明を解決するための手段の一部と図面の図1から
図19までとなっている。
用部分としては、明細書の発明の属する技術分野の全部
と従来の技術の全部と発明が解決しようとする課題の全
部と発明を解決するための手段の一部と図面の図1から
図19までとなっている。
【図1】本発明が適用される光学式の座標入力/検出装
置の1例を示す図である。
置の1例を示す図である。
【図2】受発光手段の内部の構造の概略を示す図であ
る。
る。
【図3】受光素子上の光強度分布を示す図である。
【図4】受発光手段と座標入力領域との幾何学的な相対
位置関係を示す図である。
位置関係を示す図である。
【図5】図1、図2で述べた左右の受発光手段のうち一
方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例であ
る。
方を、ディスプレイ表面へ設置した場合の実施例であ
る。
【図6】代表的な光学式の座標入力装置を示す図であ
る。
る。
【図7】本発明の座標検出装置の一実施例の構成を示す
図である。
図である。
【図8】本発明の発光検出装置の一実施例の構成を示す
図である。
図である。
【図9】本発明の発光検出装置の一実施例の構成を示す
図である。
図である。
【図10】本発明のシリンドリカルレンズとPSDの配
置図である。
置図である。
【図11】本発明のアバーチャーとPSDの配置図であ
る。
る。
【図12】本発明の発光された光の集光状況の説明図で
ある。
ある。
【図13】本発明のLED及びPSDの制御回路の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図14】本発明のペンの先端部の形状の一実施例の説
明図である。
明図である。
【図15】本発明のペンの先端部に用いられるコーナー
キューブの形状説明図である。
キューブの形状説明図である。
【図16】本発明のシリンドリカルレンズとPSDの位
置関係図である。
置関係図である。
【図17】本発明の座標入力・検出装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図18】本発明の一実施例の座標入力装置の信号波形
を示すタイミングチャートである。
を示すタイミングチャートである。
【図19】本発明の座標入力装置の座標検出動作を示す
説明図である。
説明図である。
【図20】本発明の座標入力/検出装置の第1,第2の
実施の形態を示す図である。
実施の形態を示す図である。
【図21】本発明の座標入力/検出装置の概略動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図22】本発明における接触圧力検出手段の構成を示
す図である。
す図である。
【図23】本発明の座標入力/検出装置の第3の実施の
形態を示す図である。
形態を示す図である。
1;受発光手段、2;指示手段、3;座標入力領域、
4;再帰性反射部材。
4;再帰性反射部材。
フロントページの続き Fターム(参考) 5B068 AA05 AA15 AA22 AA25 AA33 BB01 BC03 BC04 BC11 BD02 BD09 BD13 BD17 BE07 CC11 CC14 CC18 5B087 AA05 AA10 AE02 BC03 BC32 CC01 CC05 CC11 CC33 CC43 DD01 DD19 DJ03
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の発光手段と複数の受光手段とより
なり、これらの発光/受光の光路内の光遮断手段の有無
により、該光遮断手段の平面若しくは略平面の2次元座
標を検出する座標入力/検出装置、若しくは、平面若し
くは略平面の座標入力/検出領域を取り込む画像入力手
段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報
のうちの一部の領域を2次元座標情報に変換する手段と
よりなる座標入力/検出装置であって、座標入力におけ
る接触圧力を検出する接触圧力検出手段と、座標入力/
検出信号を処理する信号処理手段と、を備え、座標入力
における接触圧力に応じて表示濃度若しくは表示面積を
変化させることを特徴とする座標入力/検出装置。 - 【請求項2】 前記座標入力/検出装置は、前記接触圧
力値が所定の範囲においてのみ座標入力を検出する請求
項1記載の座標入力/検出装置。 - 【請求項3】 前記座標入力/検出装置は、前記接触圧
力検出手段が軟部材で覆われている請求項1又は請求項
2記載の座標入力/検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35712999A JP2001175415A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 座標入力/検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35712999A JP2001175415A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 座標入力/検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001175415A true JP2001175415A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18452534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35712999A Pending JP2001175415A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 座標入力/検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001175415A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006091897A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 接触感知機能を有する表示装置及びその駆動方法 |
JP2006133788A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Samsung Electronics Co Ltd | 感知素子を内装した液晶表示装置 |
US10180755B2 (en) | 2016-02-29 | 2019-01-15 | Apple Inc. | Electronic device with dynamic thresholding for force detection |
US10254853B2 (en) | 2015-09-30 | 2019-04-09 | Apple Inc. | Computing device with adaptive input row |
US10318065B2 (en) | 2016-08-03 | 2019-06-11 | Apple Inc. | Input device having a dimensionally configurable input area |
US10409412B1 (en) | 2015-09-30 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Multi-input element for electronic device |
US10656719B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-05-19 | Apple Inc. | Dynamic input surface for electronic devices |
US10732743B2 (en) | 2017-07-18 | 2020-08-04 | Apple Inc. | Concealable input region for an electronic device having microperforations |
US10732676B2 (en) | 2017-09-06 | 2020-08-04 | Apple Inc. | Illuminated device enclosure with dynamic trackpad |
US10871860B1 (en) | 2016-09-19 | 2020-12-22 | Apple Inc. | Flexible sensor configured to detect user inputs |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35712999A patent/JP2001175415A/ja active Pending
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006091897A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 接触感知機能を有する表示装置及びその駆動方法 |
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US10656719B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-05-19 | Apple Inc. | Dynamic input surface for electronic devices |
US11360631B2 (en) | 2014-09-30 | 2022-06-14 | Apple Inc. | Configurable force-sensitive input structure for electronic devices |
US10983650B2 (en) | 2014-09-30 | 2021-04-20 | Apple Inc. | Dynamic input surface for electronic devices |
US10963117B2 (en) | 2014-09-30 | 2021-03-30 | Apple Inc. | Configurable force-sensitive input structure for electronic devices |
US10795451B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-10-06 | Apple Inc. | Configurable force-sensitive input structure for electronic devices |
US10409391B2 (en) | 2015-09-30 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Keyboard with adaptive input row |
US10409412B1 (en) | 2015-09-30 | 2019-09-10 | Apple Inc. | Multi-input element for electronic device |
US10254853B2 (en) | 2015-09-30 | 2019-04-09 | Apple Inc. | Computing device with adaptive input row |
US11073954B2 (en) | 2015-09-30 | 2021-07-27 | Apple Inc. | Keyboard with adaptive input row |
US10180755B2 (en) | 2016-02-29 | 2019-01-15 | Apple Inc. | Electronic device with dynamic thresholding for force detection |
US10318065B2 (en) | 2016-08-03 | 2019-06-11 | Apple Inc. | Input device having a dimensionally configurable input area |
US10871860B1 (en) | 2016-09-19 | 2020-12-22 | Apple Inc. | Flexible sensor configured to detect user inputs |
US10732743B2 (en) | 2017-07-18 | 2020-08-04 | Apple Inc. | Concealable input region for an electronic device having microperforations |
US11237655B2 (en) | 2017-07-18 | 2022-02-01 | Apple Inc. | Concealable input region for an electronic device |
US11740717B2 (en) | 2017-07-18 | 2023-08-29 | Apple Inc. | Concealable input region for an electronic device |
US12130975B2 (en) | 2017-07-18 | 2024-10-29 | Apple Inc. | Concealable input region for an electronic device |
US10732676B2 (en) | 2017-09-06 | 2020-08-04 | Apple Inc. | Illuminated device enclosure with dynamic trackpad |
US11372151B2 (en) | 2017-09-06 | 2022-06-28 | Apple Inc | Illuminated device enclosure with dynamic trackpad comprising translucent layers with light emitting elements |
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