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JP2003122494A - 座標入力/検出装置及び座標入力/検出方法 - Google Patents

座標入力/検出装置及び座標入力/検出方法

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Publication number
JP2003122494A
JP2003122494A JP2001321174A JP2001321174A JP2003122494A JP 2003122494 A JP2003122494 A JP 2003122494A JP 2001321174 A JP2001321174 A JP 2001321174A JP 2001321174 A JP2001321174 A JP 2001321174A JP 2003122494 A JP2003122494 A JP 2003122494A
Authority
JP
Japan
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light
coordinate input
light source
width
detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001321174A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Hitai
英雄 比田井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2001321174A priority Critical patent/JP2003122494A/ja
Publication of JP2003122494A publication Critical patent/JP2003122494A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標入力/検出領域の相異なる2点を略同時
に指示した場合でも、この2点の位置座標を検出するこ
とができる座標入力/検出装置及び座標入力/検出方法
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも2つの光源83と、再帰性反
射部材4と、少なくとも2つの受光素子50と、座標入
力/検出領域3に接近又は接触している複数の指示部材
の2次元位置座標を受光素子50における光強度分布に
基づいて算出する演算処理部PCとを有し、演算処理部
PCは、光源83からの光が指示部材で遮光されること
により受光素子50における光強度分布の光強度が最小
となる位置Dnと、光源83からの光が指示部材で遮光
されることにより受光素子50における光強度分布の光
強度が所定値よりも小さい遮光領域幅Dpとに基づいて
複数の指示部材の2次元位置座標を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報の入力又は選
択をするために、ペンや指等の指示部材により指示され
た位置座標を光学的に検出する座標入力/検出装置及び
座標入力/検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ホワイトボード等の書き込み面に
筆記用具を用いて書き込んだ手書きの情報を、専用のス
キャナで読み取り、専用のプリンタで記録紙に出力する
ことができる電子黒板装置が知られている。また、近
年、電子黒板の書き込み面に手書きで書き込んだ情報を
リアルタイムでコンピュータ等の情報処理装置に入力で
きる電子黒板システムもある。
【0003】このような電子黒板システムの代表的な構
成例の一つとして、画像を表示するための表示装置と、
表示装置の前面に座標入力面、いわゆるタッチパネル面
を設けた座標入力/検出装置と、座標入力/検出装置か
らの入力に基づいて表示装置の表示制御を行う制御装置
とを有し、表示装置及び座標入力/検出装置を用いて電
子黒板部の表示面及び書き込み面を構成した電子黒板シ
ステムが提供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のタッチパネル面を有する座標入力/検出装置では、
タッチパネル上の相異なる位置の2点が略同時にタッチ
された場合は誤動作をしてしまい正確な位置検出が困難
であるという問題がある。また、かかる誤動作を防止す
るために、後からタッチされた位置の検出は行わないと
いう処理を採用する場合もある。この場合、略同時にタ
ッチされた2点の位置座標を検出することは不可能であ
る。
【0005】本発明は、上述の問題点を解決するために
成されたものであり、座標入力/検出領域の相異なる2
点を略同時に指示した場合でも、この2点の位置座標を
検出することができる座標入力/検出装置及び座標入力
/検出方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、目的
を達成するために請求項1に記載の発明にかかる座標入
力/検出装置は、複数の指示部材を接近又は接触させる
座標入力/検出領域に平行な面に沿って光を供給する少
なくとも2つの光源部と、前記光源部から射出された光
を、入射する方向と略同一の方向へ反射する再帰性反射
部材と、前記再帰性反射部材で反射した前記光源部から
の光を受光する少なくとも2つの受光部と、前記座標入
力/検出領域に接近又は接触している複数の前記指示部
材の2次元位置座標を前記受光部における光強度分布に
基づいて算出する座標位置算出部とを有し、前記座標位
置算出部は、前記光源部からの光が前記指示部材で遮光
されることにより前記受光部における前記光強度分布の
光強度が最小となる位置と、前記光源部からの光が前記
指示部材で遮光されることにより前記受光部における前
記光強度分布の光強度が所定値よりも小さい遮光領域幅
と、に基づいて複数の前記指示部材の2次元位置座標を
算出することを特徴とする。
【0007】この請求項1に記載の発明によれば、受光
部の光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づい
て、複数の指示位置を光学的に検出できる。
【0008】請求項2に記載の発明にかかる座標入力/
検出装置は、前記光源部は、第1の光源部と第2の光源
部とを有し、前記座標入力/検出領域は、前記第1の光
源部を含む第1の座標入力/検出領域と、前記第2の光
源部を含む第2の座標入力/検出領域とからなり、前記
座標位置算出部は、前記第1の座標入力/検出領域に接
近又は接触している前記指示部材の第1の位置座標と、
前記第2の座標入力/検出領域に接近又は接触している
前記指示部材の第2の位置座標とを略同時に算出するこ
とを特徴とする。
【0009】この請求項2に記載の発明によれば、例え
ば、2人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した境
界線で仕切られる第1の座標入力/検出領域と第2の座
標入力/検出領域とに触れた場合でも、正確に2つの指
示位置の座標を検出することができる。
【0010】請求項3に記載の発明にかかる座標入力/
検出装置は、前記受光部は、第1の受光部と第2の受光
部とを有し、前記座標位置算出部は、前記第1の座標入
力/検出領域と前記第2の座標入力/検出領域との境界
線上の第1位置に前記指示部材が接近又は接触したとき
の、前記第1の受光部における第1位置第1遮光領域幅
と、前記第1の光源部からの前記第1位置を通るプロー
ブ光と、所定基準直線とのなす角度と、前記第2の受光
部における第1位置第2遮光領域幅と、前記第2の光源
部からの前記第1位置を通るプローブ光と、前記所定基
準直線とのなす角度とを記憶し、さらに、前記座標位置
算出部は、前記境界線上の前記第1位置とは異なる第2
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
1の受光部における第2位置第1遮光領域幅と、前記第
1の光源部からの前記第2位置を通るプローブ光と、前
記所定基準直線とのなす角度と、前記第2の受光部にお
ける第2位置第2遮光領域幅と、前記第2の光源部から
の前記第2位置を通るプローブ光と、前記所定基準直線
とのなす角度とを記憶することを特徴とする。
【0011】この請求項3に記載の発明によれば、境界
線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光との
関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。
【0012】請求項4に記載の発明にかかる座標入力/
検出方法は、少なくとも2つの光源部により複数の指示
部材を接近又は接触させる座標入力/検出領域に平行な
面に沿って光を供給する光供給工程と、再帰性反射部材
により前記光源部から射出された光を前記再帰性反射部
材へ入射する方向と略同一の方向へ反射する再帰性反射
工程と、前記再帰性反射工程で反射した前記光源部から
の光を少なくとも2つの受光部で受光する受光工程と、
前記座標入力/検出領域に接近又は接触している複数の
前記指示部材の2次元位置座標を前記受光部における光
強度分布に基づいて算出する座標位置算出工程とを含
み、前記座標位置算出工程は、さらに、前記光源部から
の光が前記指示部材で遮光されることにより前記受光部
における前記光強度分布の光強度が最小となる位置と、
前記光源部からの光が前記指示部材で遮光されることに
より前記受光部における前記光強度分布の光強度が所定
値よりも小さい遮光領域幅と、に基づいて複数の前記指
示部材の2次元位置座標を算出する工程を含むことを特
徴とする。
【0013】請求項4に記載の発明によれば、受光部の
光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づいて、
複数の指示位置を光学的に検出できる。
【0014】請求項5に記載の発明にかかる座標入力/
検出方法は、前記光源部は、第1の光源部と第2の光源
部とを有し、前記受光部は、第1の受光部と第2の受光
部とを有し、前記座標位置算出工程は、前記第1の光源
部を含む第1の座標入力/検出領域と、前記第2の光源
部を含む第2の座標入力/検出領域との境界線上の第1
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
1の受光部における第1位置第1遮光領域幅を検出する
工程と、前記第1の光源部からの前記第1位置を通るプ
ローブ光と、所定基準直線とのなす角度とを検出する工
程と、前記第2の受光部における第1位置第2遮光領域
幅を検出する工程と、前記第2の光源部からの前記第1
位置を通るプローブ光と、前記所定基準直線とのなす角
度とを検出する工程とを含み、さらに、前記座標位置算
出工程は、前記境界線上の前記第1位置とは異なる第2
位置に前記指示部材が接近又は接触したときの、前記第
1の受光部における第2位置第1遮光領域幅を検出する
工程と、前記第1の光源部からの前記第2位置を通るプ
ローブ光と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出す
る工程と、前記第2の受光部における第2位置第2遮光
領域幅を検出する工程と、前記第2の光源部からの前記
第2位置を通るプローブ光と、所定基準直線とのなす角
度を検出する工程とを含むことを特徴とする。
【0015】この請求項5に記載の発明によれば、境界
線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光との
関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。
【0016】請求項6に記載の発明にかかる座標入力/
検出方法は、前記複数の指示部材が、それぞれ前記第1
の座標入力/検出領域の第1指示位置と、前記第2の座
標入力/検出領域の第2指示位置とに接近又は接触した
場合において、前記第1の受光部における第1指示位置
第1遮光領域幅をWAL、前記第1の光源部から射出さ
れ前記第1指示位置を通るプローブ光と、所定基準直線
とのなす角度をθL2、前記第2の受光部における第1
指示位置第2遮光領域幅をWAR、前記第2の光源部か
ら射出され前記第1指示位置を通るプローブ光と、前記
所定基準直線とのなす角度をθR1、前記第1の受光部
における第2指示位置第1遮光領域幅をWBL、前記第
1の光源部から射出され前記第2指示位置を通るプロー
ブ光と、所定基準直線とのなす角度をθL1、前記第2
の受光部における第2指示位置第2遮光領域幅をWB
R、前記第2の光源部から射出され前記第2指示位置を
通るプローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθR2
とそれぞれし、前記角度θL1のプローブ光と、前記第
1の座標入力/検出領域と前記第2の座標入力/検出領
域との境界線との交点位置に対する前記第1の受光部の
遮光領域幅をWxθL1、前記角度θL2のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第1の受光部の
遮光領域幅をWxθL2、前記角度θR1のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第2の受光部の
遮光領域幅をWxθR1、前記角度θR2のプローブ光
と前記境界線との交点位置に対する前記第2の受光部の
遮光領域幅をWxθR2、とそれぞれしたとき、前記遮
光領域幅WALと前記遮光領域幅WxθL2とを比較し
て、WAL>WxθL2のときは、前記第1指示位置は
前記第1の座標入力/検出領域に存在し、WAL<Wx
θL2のときは、前記第1指示位置は前記第2の座標入
力/検出領域に存在すると判断する工程と、前記遮光領
域幅WBLと前記遮光領域幅WxθL1とを比較して、
WBL>WxθL1のときは、前記第2指示位置は前記
第1の座標入力/検出領域に存在すると判断し、WBL
<WxθL1のときは、前記第2指示位置は前記第2の
座標入力/検出領域に存在すると判断する工程と、前記
遮光領域幅WARと前記遮光領域幅WxθR1とを比較
して、WAR>WxθR1のときは、前記第1指示位置
は前記第2の座標入力/検出領域に存在し、WAR<W
xθR1のときは、前記第1指示位置は、前記第1の座
標入力/検出領域に存在すると判断する工程と、前記遮
光領域幅WBRと前記遮光領域幅WxθR2とを比較し
て、WBR>WxθR2のときは、前記第2指示位置
は、前記第2の座標入力/検出領域に存在し、WBR<
WxθR2のときは、前記第2指示位置は、前記第1の
座標入力/検出領域に存在すると判断する工程と、前記
第1指示位置の座標を(X1,Y1)、前記第2指示位
置の座標を(X2,Y2)とそれぞれしたとき、次式に
より、前記各座標を算出する工程とを含むことを特徴と
する。 X1=WtanθR1/(tanθL2+tanθR
1), Y1=WtanθL2tanθR1/(tanθL2+
tanθR1), X2=WtanθR2/(tanθL1+tanθR
2), Y2=WtanθL1・tanθR2/(tanθL2
+tanθR2).
【0017】この請求項6に記載の発明によれば、例え
ば、2人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した境
界線で仕切られる第1の座標入力/検出領域と第2の座
標入力/検出領域とに触れた場合でも、正確に2つの指
示位置の座標を検出することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形
態にかかる座標入力/検出装置を備える電子黒板システ
ムの基本的な構成を説明する図である。座標入力/検出
装置は、矩形状の座標入力/検出領域3を有する。座標
入力/検出領域3は、例えば電子的に画像を表示するデ
ィスプレイ表面、又はマーカー等のペンで書き込むホワ
イトボード等で構成されている。
【0019】ここで、光学的に不透明な材質からなるユ
ーザの手指、ペン、又は指示棒等の指示部材で、座標入
力/検出領域3の位置2を触った場合を考える。本実施
の形態にかかる座標入力/検出装置は、指示部材による
座標入力/検出領域3における位置2の2次元位置座標
を光学的に検出すること、特に2人のユーザが略同時に
相異なる2ヶ所の位置を指示した場合に、この2ヶ所の
位置を光学的に検出することを特徴としている。
【0020】まず、座標入力/検出領域3の1ヶ所の位
置座標を検出する原理について説明する。矩形状の座標
入力/検出領域3の2ヶ所の隅に受発光部1が設けられ
ている。受発光部1は、それぞれ点光源81を有する。
点光源81は、座標入力/検出領域3に対して平行な面
に沿って進行する扇形板状の光を射出する。この扇形板
状の光束を形成する構成は後述する。
【0021】ここで、扇形板状の光束のうち、便宜的に
ビーム状のプローブ光L1,L2・・・Lmを考える。座
標入力/検出領域3の周辺部分には、再帰性反射部材4
が設けられている。再帰性反射部材4は、再帰反射面に
入射した光を、入射角度にかかわりなく入射方向と同じ
方向に反射する特性を有する。
【0022】再帰性反射部材4は、その再帰反射面が座
標入力/検出領域3の中央部分に向くように構成されて
いる。従って、例えば受発光部1から照射された扇形板
状の光束のうちの一つのプローブ光12は、再帰性反射
部材4によって入射方向と同一方向に反射される。この
結果、再帰反射光11は、往路と同じ光路を経由して受
発光部1に向かって戻るように進行する。
【0023】受発光部1は、後述する受光部を有する。
この受光部からの信号に基づいて、プローブ光L1〜L
mのそれぞれに対して、その再帰反射光が受光部に再帰
したか否かを判断できる。
【0024】次に、ユーザが手で座標入力/検出領域3
の1ヶ所の位置2に接触した場合を考える。この場合、
受発光部1からのプローブ光10は、接触位置2におい
て手により遮光される。このため、プローブ光10は、
再帰性反射部材4に到達しない。従って、プローブ光1
0の再帰反射光は発生しない。不図示の受光部は、プロ
ーブ光10に対応する再帰反射光が受光されないことを
検出する。これにより、プローブ光10の延長線L上の
何れかの位置に手(指示物体)が挿入されたことを検出
できる。
【0025】同様に、図1の右上方隅に設置された受発
光部1からも扇形板状のプローブ光が照射される。受発
光部1内の不図示の受光部は、プローブ光13に対応す
る再帰反射光が受光されないことを検出する。これによ
って、プローブ光13の延長線R上の何れかの位置に手
(指示物体)が挿入されたことを検出できる。そして、
演算処理部PCは、直線Lと直線Rとを求め、これらの
交点座標を演算により算出することにより、手(指示物
体)が挿入された位置(位置座標)2を得ることができ
る。
【0026】次に、受発光部1の構成と、プローブ光L
1〜Lmのうち何れのプローブ光が遮光されたかを検出
する機構とについて説明する。図2は、受発光部1の構
成の概略を示す図である。図2に示す構成は、図1の座
標入力/検出装置に設けられている受発光部1を、座標
入力/検出領域3に垂直な方向から見た図である。簡単
のため、座標入力/検出領域3に平行な2次元平面を用
いて説明を行う。
【0027】受発光部1は、点光源81と、集光レンズ
51と、受光素子50とから構成される。点光源81
は、受光素子50と反対側の方向に扇形に光を射出す
る。点光源81から射出された扇形の光は矢印53、5
8、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で反射される。反射されたビームは矢印54の方
向に沿って進行し、集光レンズ51を透過する。集光レ
ンズ51を透過した反射光は、受光素子50上の位置5
7に到達する。
【0028】また、矢印58の方向に沿って進行したビ
ームは、再帰性反射部材55によって反射される。反射
されたビームは、矢印59の方向に沿って進行し、集光
レンズ51を透過する。集光レンズ51を透過した反射
光は、受光素子50上の位置56に到達する。
【0029】このように、点光源81から発し、再帰性
反射部材55で反射されたビームは、入射時と同じ経路
を戻る。そして、集光レンズ51の作用によって受光素
子50上のそれぞれ異なる位置に到達する。この時、座
標入力/検出領域3の特定の位置に指示部材が挿入され
ると、所定のビームが遮断される。従って、そのビーム
に対応する受光素子50上の位置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。
【0030】図3に基づいて、さらに詳しく説明する。
図3において、受光素子50は、集光レンズ51の焦点
面に設置されている。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
同じ経路を戻る。そして、点光源81の位置に再び集光
する。ここで、集光レンズ51の中心位置と、点光源8
1の位置とが一致するように構成されている。再帰性反
射部材55によって反射して戻った再帰反射光は、集光
レンズ51の中心を透過する。従って、再帰反射光は、
集光レンズ51から受光素子50側へレンズ入射時と対
称の光路で射出して進行する。
【0031】このときの受光素子50上の光強度分布を
考える。位置80に指示部材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。これに対
して、図3に示すように位置80に光を遮る指示部材が
挿入されている場合、位置80を通過するビームは遮ら
れる。従って、受光素子50上では位置Dnに、光強度
が弱い領域(暗点)が生じる。暗点の位置Dnは、遮ら
れたビームの出射/入射角θnと対応している。このた
め、暗点の位置Dnを検出することにより出射/入射角
θnを知ることができる。
【0032】すなわち、θnは位置Dnの関数として θn=arctan(Dn/f) ・・・(1) と表される。ここで、図1の左上方の受発光部1におけ
るθn(図3)をθnL、DnをDnLと置き換えるこ
とにする。
【0033】さらに、図4において、受発光部1と座標
入力/検出領域3との幾何学的な相対位置関係の変換g
により、位置80と座標入力/検出領域3とのなす角θ
Lは、式(1)で求められるDnLの関数として、 θL=g(θnL) ただし、θnL=arctan(DnL/f) ・・・(2) と表すことができる。なお、以下、「角度」は2つの受
発光部1を結ぶ直線を所定基準直線として、該直線とな
す角度をいう。
【0034】同様に、図1の右上方の受発光部1につい
ても、上記式の記号Lを記号Rに置き換えて、右側の受
発光部1と座標入力/検出領域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) ・・・(3) と表すことができる。
【0035】ここで、座標入力/検出領域3上の、受発
光部1の取り付け間隔を図4に示すwとし、原点と座標
を図4に示すようにとれば、座標入力/検出領域3上の
指示部材で指示した位置80の座標 (x, y)は、 x=w・tanθR(tanθL+tanθR) ・・・(4) y=w・tanθL・tanθR(tanθL+tanθR) ・・・(5) で表される。
【0036】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、左右の受発光部
1の受光素子50上の暗点の位置DnL、DnRを検出
し、受発光部1の幾何学的配置を考慮することにより、
指示部材で示された位置80の座標を検出することがで
きる。
【0037】次に、座標入力/検出領域3、例えばディ
スプレイの表面などに上述の光学系を設置する構成を説
明する。図5は、図1、図2で述べた左右の受発光部1
のうち一方を、座標入力/検出領域3の表面へ設置した
場合の構成を示す図である。
【0038】図5では、座標入力/検出領域(ディスプ
レイ面)3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、図5のA
およびBは、説明のため視点を変えて表示したものであ
る。まず、受発光部1のうち発光部について説明する。
光源83としては、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。
【0039】光源83から座標入力/検出領域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。このコリメート光はハーフ
ミラー87で折り返された後、座標入力/検出領域3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を透過した光は、シリンドリカル
レンズ84の曲率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、86で図5のy方向に対して集
光される。図5の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光束の集光状態をx方
向から見たものである。
【0040】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。スリット位置に線状の二次
光源(即ち、一方向から見ると点光源)81が形成され
る。
【0041】二次光源(一方向から見ると点光源)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/検出領域3に対して垂直方向には広がらず平行光
であり、かつ座標入力/検出領域3に対して平行方向に
は二次光源(一方向から見ると点光源)81を中心に扇
形状に広がりながら、座標入力/検出領域3に沿って進
行する。進行した光は、座標入力/検出領域3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87を透過した光は、座標入力/検出領域3に平
行に進み、シリンドリカルレンズ(集光レンズ)51を
透過して受光素子50に入射する。
【0042】ここで、二次光源(一方向から見ると点光
源)81とシリンドリカルレンズ(集光レンズ)51と
は、ハーフミラー87に対して共役な位置関係にある
(図5のD)。従って、二次光源(一方向から見ると点
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(集光レンズ)51は図3の集光レンズ51に
対応する。また、図5のB部分は、受光側のシリンドリ
カルレンズと受光素子とを視点を変えてz軸方向から見
たものであり、図3の集光レンズ51、受光素子50に
対応する。
【0043】次に、上述の座標入力装置において相異な
る2点を検知する原理を説明する。まず、図3におい
て、指示部材で位置80を遮光されたために、受光素子
50で光強度が所定値よりも小さい部分の幅をディップ
幅Dpと定義する。図6に示す座標入力/検出領域3に
おいて、位置L1、L2に対応するディップ幅WL1、
WL2は、光源からの距離がL1<L2のため、WL1
>WL2となる。右側の光源からの場合も同様なことが
成り立つ。
【0044】ここで、任意の境界線上のディップ幅とt
anθとの関係を導くために、キャリブレーションを行
う。図7において、任意に設定した境界線X上の2点X
A、XBをタッチすることにより、位置XAでのディッ
プ幅WXA、位置XBでのディップ幅WXB、角度ta
nθLXA、tanθLXB、tanθRXA、tan
θRXBをそれぞれ検出する。これらの値の検出によ
り、任意の境界線上でのtanθと、ディップ幅の関係
が算出される。
【0045】図8で、任意の境界線Xよりも左側の第1
の座標入力/検出領域のA点(X1,Y1)と、右側の
第2の座標入力/検出領域のB点(X2,Y2)との同
時検出を行う手順を以下に述べる。 A点のL側の光源で検出する角度はθL2、ディップ幅
はWAL; B点のL側の光源で検出する角度はθL1、ディップ幅
はWBL; A点のR側の光源で検出する角度はθR1、ディップ幅
はWAR; B点のR側の光源で検出する角度はθR2、ディップ幅
はWBR: とする。
【0046】また、 角度θL1のプローブ光と境界線Xとの交点でのディッ
プ幅をWxθL1; 角度θL2のプローブ光と境界線Xとの交点でのディッ
プ幅をWxθL2; 角度θR1のプローブ光と境界線Xとの交点でのディッ
プ幅をWxθR1; 角度θR2のプローブ光と境界線Xとの交点でのディッ
プ幅をWxθR2:とする。
【0047】次に、WALとWxθL2とを比較して、 WAL>WxθL2のときはA点は境界線Xの左側 (11) WAL<WxθL2のときはA点は境界線Xの右側 (12) に位置すると判断する。
【0048】同様に、WBLとWxθL1とを比較し
て、 WBL>WxθL1のときはB点は境界線Xの左側 (13) WBL<WxθL1のときはB点は境界線Xの右側 (14) に位置すると判断する。
【0049】同様に、WARとWxθR1とを比較し
て、 WAR>WxθR1のときはA点は境界線の右側 (15) WAR<WxθR1のときはA点は境界線の左側 (16) に位置すると判断する。
【0050】同様に、WBRとWxθR2とを比較し
て、 WBR>WxθR2のときはB点は境界線の右側 (17) WBR<WxθR2のときはB点は境界線の左側 (18) に位置すると判断する。
【0051】A点、B点は境界線Xの左右それぞれのい
ずれか片方に位置するように制約を加えている。このた
め、L側の光源での検出ついては、(11)の条件と
(14)の条件とが同時に成り立ち、(12)の条件と
(13)の条件が同時に成り立つ。
【0052】また、R側の光源での検出については、
(15)の条件と(18)の条件とが同時に成り立ち、
(16)の条件と(17)の条件とが同時に成り立つ。
上記の条件が同時に成り立たない場合は、境界線Xの片
側にA点とB点とが同時に検出された場合、又は2点同
時にタッチしていない場合とみなす。
【0053】A点(X1,Y1)、B点(X2,Y2)
の座標は、上記条件が成り立つ場合、 X1=WtanθR1/(tanθL2+tanθR1), Y1=WtanθL2・tanθR1/(tanθL2+tanθR1), X2=WtanθR2/(tanθL1+tanθR2), Y2=WtanθL1・tanθR2/(tanθL2+tanθR2), となる。
【0054】以上の手順により、2人のユーザが略同時
に相異なる2点を指示した場合でも、その2点A、Bの
位置座標(X1,Y1)、(X2,Y2)を正確に算出
できる。なお、上記実施の形態では、座標入力/検出装
置を備える電子黒板システムを例に説明したが、本発明
はこれに限られるものではなく種々のタッチパネル付デ
ィスプレイ装置(マルチメディアボード)等に適用でき
ることは言うまでもない。また、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々の変形例を構成することができる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、受光部の光強度が最小となる位置と、遮
光領域幅とに基づいて、複数のユーザが略同時に示した
指示位置を光学的に検出できる。
【0056】また、請求項2に記載の発明によれば、例
えば、2人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した
境界線で仕切られる第1の座標入力/検出領域と第2の
座標入力/検出領域とに触れた場合でも、正確に2つの
指示位置の座標を検出することができる。
【0057】また、請求項3に記載の発明によれば、境
界線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光と
の関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。
【0058】また、請求項4に記載の発明によれば、受
光部の光強度が最小となる位置と、遮光領域幅とに基づ
いて、複数のユーザが略同時に示した指示位置を光学的
に検出できる。
【0059】また、請求項5に記載の発明によれば、境
界線上の位置に関して、予め遮光領域幅とプローブ光と
の関係をキャリブレーションにより記憶している。従っ
て、指示位置を迅速に算出することができる。
【0060】また、請求項6に記載の発明によれば、例
えば、2人のユーザが略同時にそれぞれ任意に設定した
境界線で仕切られる第1の座標入力/検出領域と第2の
座標入力/検出領域とに触れた場合でも、正確に2つの
指示位置の座標を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る座標入力/検出装置
を備える電子黒板システムの概略構成を示す図である。
【図2】上記実施の形態における受発光部の構成を示す
図である。
【図3】上記実施の形態における位置検出の構成を示す
図である。
【図4】上記実施の形態における位置検出の構成を示す
図である。
【図5】上記実施の形態における位置検出の詳細な構成
を示す図である。
【図6】上記実施の形態における座標入力/検出領域内
の2点の位置の関係を示す図である。
【図7】上記実施の形態における座標入力/検出領域内
の2点の位置座標を算出する概要を説明する図である。
【図8】上記実施の形態における座標入力/検出領域内
の2点の位置座標を算出する詳細を説明する図である。
【符号の説明】
1 受発光部 2 指示部材の位置 3 座標入力/検出領域 4,55 再帰性反射部材 L1〜Lm,10,12,13 プローブ光 11 再帰反射光 50 受光素子 80 位置 81 点光源(線状の二次光源) 82 スリット 83 光源 84,85,86 シリンドリカルレンズ 87 ハーフミラー 51 集光レンズ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の指示部材を接近又は接触させる座
    標入力/検出領域に平行な面に沿って光を供給する少な
    くとも2つの光源部と、 前記光源部から射出された光を、入射する方向と略同一
    の方向へ反射する再帰性反射部材と、 前記再帰性反射部材で反射した前記光源部からの光を受
    光する少なくとも2つの受光部と、 前記座標入力/検出領域に接近又は接触している複数の
    前記指示部材の2次元位置座標を前記受光部における光
    強度分布に基づいて算出する座標位置算出部とを有し、 前記座標位置算出部は、前記光源部からの光が前記指示
    部材で遮光されることにより前記受光部における前記光
    強度分布の光強度が最小となる位置と、前記光源部から
    の光が前記指示部材で遮光されることにより前記受光部
    における前記光強度分布の光強度が所定値よりも小さい
    遮光領域幅と、に基づいて複数の前記指示部材の2次元
    位置座標を算出することを特徴とする座標入力/検出装
    置。
  2. 【請求項2】 前記光源部は、第1の光源部と第2の光
    源部とを有し、 前記座標入力/検出領域は、前記第1の光源部を含む第
    1の座標入力/検出領域と、前記第2の光源部を含む第
    2の座標入力/検出領域とからなり、 前記座標位置算出部は、前記第1の座標入力/検出領域
    に接近又は接触している前記指示部材の第1の位置座標
    と、前記第2の座標入力/検出領域に接近又は接触して
    いる前記指示部材の第2の位置座標とを略同時に算出す
    ることを特徴とする請求項1に記載の座標入力/検出装
    置。
  3. 【請求項3】 前記受光部は、第1の受光部と第2の受
    光部とを有し、 前記座標位置算出部は、前記第1の座標入力/検出領域
    と前記第2の座標入力/検出領域との境界線上の第1位
    置に前記指示部材が接近又は接触したときの、 前記第1の受光部における第1位置第1遮光領域幅と、 前記第1の光源部からの前記第1位置を通るプローブ光
    と、所定基準直線とのなす角度と、 前記第2の受光部における第1位置第2遮光領域幅と、 前記第2の光源部からの前記第1位置を通るプローブ光
    と、前記所定基準直線とのなす角度とを記憶し、 さらに、前記座標位置算出部は、前記境界線上の前記第
    1位置とは異なる第2位置に前記指示部材が接近又は接
    触したときの、 前記第1の受光部における第2位置第1遮光領域幅と、 前記第1の光源部からの前記第2位置を通るプローブ光
    と、前記所定基準直線とのなす角度と、 前記第2の受光部における第2位置第2遮光領域幅と、 前記第2の光源部からの前記第2位置を通るプローブ光
    と、前記所定基準直線とのなす角度とを記憶することを
    特徴とする請求項2に記載の座標入力/検出装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも2つの光源部により複数の指
    示部材を接近又は接触させる座標入力/検出領域に平行
    な面に沿って光を供給する光供給工程と、 再帰性反射部材により前記光源部から射出された光を前
    記再帰性反射部材へ入射する方向と略同一の方向へ反射
    する再帰性反射工程と、 前記再帰性反射工程で反射した前記光源部からの光を少
    なくとも2つの受光部で受光する受光工程と、 前記座標入力/検出領域に接近又は接触している複数の
    前記指示部材の2次元位置座標を前記受光部における光
    強度分布に基づいて算出する座標位置算出工程とを含
    み、 前記座標位置算出工程は、さらに、 前記光源部からの光が前記指示部材で遮光されることに
    より前記受光部における前記光強度分布の光強度が最小
    となる位置と、前記光源部からの光が前記指示部材で遮
    光されることにより前記受光部における前記光強度分布
    の光強度が所定値よりも小さい遮光領域幅と、に基づい
    て複数の前記指示部材の2次元位置座標を算出する工程
    を含むことを特徴とする座標入力/検出方法。
  5. 【請求項5】 前記光源部は、第1の光源部と第2の光
    源部とを有し、 前記受光部は、第1の受光部と第2の受光部とを有し、 前記座標位置算出工程は、前記第1の光源部を含む第1
    の座標入力/検出領域と、前記第2の光源部を含む第2
    の座標入力/検出領域との境界線上の第1位置に前記指
    示部材が接近又は接触したときの、 前記第1の受光部における第1位置第1遮光領域幅を検
    出する工程と、 前記第1の光源部からの前記第1位置を通るプローブ光
    と、所定基準直線とのなす角度とを検出する工程と、 前記第2の受光部における第1位置第2遮光領域幅を検
    出する工程と、 前記第2の光源部からの前記第1位置を通るプローブ光
    と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出する工程と
    を含み、 さらに、前記座標位置算出工程は、前記境界線上の前記
    第1位置とは異なる第2位置に前記指示部材が接近又は
    接触したときの、 前記第1の受光部における第2位置第1遮光領域幅を検
    出する工程と、 前記第1の光源部からの前記第2位置を通るプローブ光
    と、前記所定基準直線とのなす角度とを検出する工程
    と、 前記第2の受光部における第2位置第2遮光領域幅を検
    出する工程と、 前記第2の光源部からの前記第2位置を通るプローブ光
    と、所定基準直線とのなす角度を検出する工程とを含む
    ことを特徴とする請求項4に記載の座標入力/検出方
    法。
  6. 【請求項6】 前記複数の指示部材が、それぞれ前記第
    1の座標入力/検出領域の第1指示位置と、前記第2の
    座標入力/検出領域の第2指示位置とに接近又は接触し
    た場合において、 前記第1の受光部における第1指示位置第1遮光領域幅
    をWAL、 前記第1の光源部から射出され前記第1指示位置を通る
    プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθL2、 前記第2の受光部における第1指示位置第2遮光領域幅
    をWAR、 前記第2の光源部から射出され前記第1指示位置を通る
    プローブ光と、前記所定基準直線とのなす角度をθR
    1、 前記第1の受光部における第2指示位置第1遮光領域幅
    をWBL、 前記第1の光源部から射出され前記第2指示位置を通る
    プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθL1、 前記第2の受光部における第2指示位置第2遮光領域幅
    をWBR、 前記第2の光源部から射出され前記第2指示位置を通る
    プローブ光と、所定基準直線とのなす角度をθR2とそ
    れぞれし、 前記角度θL1のプローブ光と、前記第1の座標入力/
    検出領域と前記第2の座標入力/検出領域との境界線と
    の交点位置に対する前記第1の受光部の遮光領域幅をW
    xθL1、 前記角度θL2のプローブ光と前記境界線との交点位置
    に対する前記第1の受光部の遮光領域幅をWxθL2、 前記角度θR1のプローブ光と前記境界線との交点位置
    に対する前記第2の受光部の遮光領域幅をWxθR1、 前記角度θR2のプローブ光と前記境界線との交点位置
    に対する前記第2の受光部の遮光領域幅をWxθR2、
    とそれぞれしたとき、 前記遮光領域幅WALと前記遮光領域幅WxθL2とを
    比較して、 WAL>WxθL2のときは、前記第1指示位置は前記
    第1の座標入力/検出領域に存在し、 WAL<WxθL2のときは、前記第1指示位置は前記
    第2の座標入力/検出領域に存在すると判断する工程
    と、 前記遮光領域幅WBLと前記遮光領域幅WxθL1とを
    比較して、 WBL>WxθL1のときは、前記第2指示位置は前記
    第1の座標入力/検出領域に存在すると判断し、 WBL<WxθL1のときは、前記第2指示位置は前記
    第2の座標入力/検出領域に存在すると判断する工程
    と、 前記遮光領域幅WARと前記遮光領域幅WxθR1とを
    比較して、 WAR>WxθR1のときは、前記第1指示位置は前記
    第2の座標入力/検出領域に存在し、 WAR<WxθR1のときは、前記第1指示位置は、前
    記第1の座標入力/検出領域に存在すると判断する工程
    と、 前記遮光領域幅WBRと前記遮光領域幅WxθR2とを
    比較して、 WBR>WxθR2のときは、前記第2指示位置は、前
    記第2の座標入力/検出領域に存在し、 WBR<WxθR2のときは、前記第2指示位置は、前
    記第1の座標入力/検出領域に存在すると判断する工程
    と、 前記第1指示位置の座標を(X1,Y1)、前記第2指
    示位置の座標を(X2,Y2)とそれぞれしたとき、次
    式により、前記各座標を算出する工程とを含むことを特
    徴とする請求項5に記載の座標入力/検出方法。 X1=WtanθR1/(tanθL2+tanθR
    1), Y1=WtanθL2tanθR1/(tanθL2+
    tanθR1), X2=WtanθR2/(tanθL1+tanθR
    2), Y2=WtanθL1・tanθR2/(tanθL2
    +tanθR2).
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