【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子黒板システムや情報処理装置の座標入力機能付き表示装置などとして用いられる、画面上において指などで指示した位置の座標を入力することができる座標入力装置に係わり、特に、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記したような座標入力装置を用いたシステムとして、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システムに入力することを可能にした電子黒板システムなどが提供されている。
例えば、マイクロフィールド・グラフィックス社（Ｍｉｃｒｏｆｉｅｌｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｉｎｃ．）製のソフトボードはホワイトボード上に座標入力装置を配設して構成され、ホワイトボード上に書かれた文字や絵などのビジュアルデータをコンピュータにリアルタイムで取り込む。このソフトボードを用いて構成された電子黒板システムでは、取り込んだビジュアルデータをＣＲＴに表示したり、液晶プロジェクタを用いて大型のスクリーンに表示したり、プリンタにより記録紙に出力したりすることができる。また、ソフトボードが接続されたコンピュータの画面を液晶プロジェクタでソフトボード上に投影し、ソフトボード上でコンピュータを操作することも可能である。
また、文字および画像を表示する表示装置と、その画面の前面に配設した座標入力装置と、その座標入力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備え、それらを用いて電子黒板の表示面および書き込み面を構成した電子黒板システムも提供されている。
例えば、スマート・テクノロジーズ社（ＳＭＡＲＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）製のスマート２０００では、コンピュータに接続された液晶プロジェクタを用いて、文字、絵、図形、グラフィックの画像をパネルに投影した状態で、パネルの投影面（表示面）の前面に配設した座標入力装置を用いて手書きの情報をコンピュータに取り込む。そして、コンピュータ内で手書きの情報と画像情報とを合成し、再度、液晶プロジェクタを介して表示する。
【０００３】
なお、本発明に係わる前記した座標入力機能付表示装置の座標入力装置としては、以下のようなものが知られている。
一つは特開昭５７−２１１６３７号公報に示された座標入力装置であり、この従来技術では、回転多面鏡を介して光ビームを二つの光出射部から出射して座標入力面を走査し、ペンの軸先に設けられた反射部材からの反射光を二つの受光部により検出して、ペンの挿入位置を検出する。二つの受光部により受光し、３角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出するのである。なお、この座標入力／検出装置における座標入力面は第１および第２の例の座標入力／検出装置における座標入力面のような物理的な面ではなく、光出射部から出射される光ビームによって形成される面である。
また、特開平９−９１０９４号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば下方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向（出射角度）を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの上辺および左右辺に設けたコーナキューブアレイ（光再帰性反射手段）で折り返しさせ（戻る方向に反射させ）、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度を検出することができ、３角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出することができる。
また、特開平１１−１１０１１６号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば上方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向（出射角度）を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの下辺および左右辺に設けた光再帰性反射手段で折り返させ（戻る方向に反射させ）、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度の光遮断範囲を検出して指示された位置の座標を算出する。
【０００４】
このような光学式の座標入力装置では、一般に、タッチパネルの異なる位置に設置された、タッチパネル面（座標入力面）にほぼ平行に且つ設置位置を中心に扇形に光を射出する光源（光射出部）と、反射部からの反射光を受光する受光部とを光学ユニットとして一体化して備えるが、これには以下のような問題がある。
光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整する際、射出される光の位置・方向を検出する検出手段が必要となるが、光源からの出射光がタッチパネル面に密接しているので、光路中に検出手段であるＣＣＤラインセンサなどを設置することが困難である。ＣＣＤラインセンサを用いる場合、そのライン方向（検出幅方向）をパネル面に垂直に立てる必要があるが、その検出領域（検出幅）の最下端がタッチパネル面から離れてしまうためパネル面側の光を検出できなくなり、設置が困難となるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来技術においては、光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整するために、射出される光の位置・方向を検出するＣＣＤラインセンサなどの検出ライン方向をパネル面に垂直に立てようとすると、その検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまい、パネル面に密接している光線を検出できないという問題があった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出できるようにして、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる光源部取り付け状態検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させるプリズムと、そのプリズムにより屈折された光を検出する光検出手段とを備えた。
また、請求項２記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光を取り出すハーフミラーと、そのハーフミラーにより取り出された光を検出する光検出手段とを備えた。
【０００７】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、前記光検出手段がＣＣＤラインセンサであり、そのＣＣＤラインセンサが光を検出したライン方向位置から前記取り付け状態を検出する構成にした。
また、請求項４記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出する構成にした。
また、請求項５記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出する構成にした。
また、請求項６記載の発明では、請求項４または請求項５記載の発明において、一つの光源につき２方向の光路上で光を検出する構成にした。
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、前記２方向が光源を挟むパネル面の２つの縁に沿った方向である構成にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係わる座標入力装置の構成図である。図示したように、この座標入力装置は、タッチパネル面１、そのタッチパネル面１の下部左右端近傍に設けた光学ユニット２（２Ｌ、２Ｒ）、タッチパネル面１の左右および上側に配置され、光学ユニット２内の光源から射出され扇状に拡散される光を射出された光学ユニット２に向かって反射させる反射部３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）、プログラムに従って動作するＣＰＵを有して、光学ユニット２に駆動信号を与えたり、光学ユニット２内の受光部からの信号を受け取って座標値を求める演算をおこなったり、座標入力装置全体を制御したりするシステム制御部４、そのシステム制御部４により演算された座標値をこの座標入力装置に接続された外部のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）へ出力したり、そのＰＣから動作の指示を受けたりするインターフェース部５などを備える。なお、光学ユニット２および反射部３はタッチパネル面１の外枠７内に配し、外部からは見えない構造となっている。
図２に、光学ユニット２の構成を示す。図示したように、この光学ユニット２は、レーザダイオード（ＬＤ）で実現した光源１１、その光源１１から射出された光を扇状に拡散する拡散レンズ１２、読み取りレンズ１３、その読み取りレンズ１３を介して反射部３からの反射光を受光する受光部１４、および光学軸上に配置しているハーフミラー１５などから構成される。
このような構成で、この座標入力装置では、システム制御部４がＬＤ点灯信号を光学ユニット２内の光源１１へ送信し、これにより、光源（ＬＤ）１１が点灯する。そして、光源１１から射出された光は、拡散レンズ１２により一定の幅を持った直線上の拡散光となり、半分はハーフミラー１５の表面で反射し、他の半分の拡散光はそのまま透過する。そして、タッチパネル面１に平行に進み、その先にある反射部３の再帰反射シートへ照射される。
こうして、その照射光は、反射部３により光源１１へ向かって再帰反射され、ハーフミラー１５で直角方向と光源方向とに分割される。そして、直角方向の拡散光は、読み取りレンズ１３を介して受光部１４のＣＣＤ受光素子に結像され、光から電気信号に変換される。
【０００９】
前記において、光学ユニット２Ｌ、２Ｒは、タッチパネルの下部左右端近傍に一定の設定距離をおいて互いに角度を設けて（例えば４５度に設定）配置している（図１参照）。そして、利用者が例えばタッチパネルに指などで触れると、この指が遮光物となり光源１１からの光線を遮る。その結果、遮られた方向については受光部１４が受光しないので、その方向に対応したラインＣＣＤ上における位置から遮光物の角度を検出する。２つの光学ユニット２Ｌ、２Ｒ間の距離が分かっているので、遮蔽物の角度がわかれば、指など遮蔽物で遮られた座標値（検出信号がディップした箇所の座標値）は３角測量の原理によった以下の式１および式２を用いて算出できるのである。
Ｘ＝（Ｗ×ｔａｎθＲ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …式１
Ｙ＝（Ｗ×ｔａｎθＲ×ｔａｎθＬ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …式２
（各符号については図３参照）
式１および式２において、θは受光部（ＣＣＤ）１４上のライン方向位置に対応づけられている。また、タッチパネル面１の幅Ｗの値は予めシステム制御部４内の例えばＲＯＭの所定アドレスに書き込んでおく。
【００１０】
ところで、前記した光学ユニット２の光射出面はタッチパネル面１に対して垂直に設けられ、それにより、光線がタッチパネル面１に沿って平行に進むようにされるが、光学ユニット２の光射出面が垂直の位置から傾いて設けられてしまうと、光線はタッチパネル面１に平行でなくなり、そのため、受光部１４において受光されなくなってしまう。したがって、光学ユニット２を取り付ける際、例えばＣＣＤラインセンサなど光検出手段のライン方向がタッチパネル面１に対して垂直方向になるように光路上に立て、そのＣＣＤラインセンサの所定の画素位置で光を検出するように光学ユニット２を取り付ける必要がある。しかし、光源１１からの光がタッチパネル面１に密接しているので、光路中に光検出手段を設置することが困難である。
【００１１】
図４および図５は、このような問題を解決した本発明の第１の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図４および図５により、この実施例について説明する。
図４に示したように、光学ユニット２がタッチパネル面１の下方左端に設置されており、タッチパネル１の周辺には外枠７および反射部３が設置されている。また、光学ユニット２の取り付け調整時には、光学ユニット２から発射された扇状の光と反射部３の間にプリズム８を置き、さらに、その延長上には光検出手段として例えばＣＣＤラインセンサ９を所定の向き（例えばそのライン方向がタッチパネル面１にほぼ垂直になるような方向）に立てる。
図５は図４を側面から見た図になっている。図５に示したように、光学ユニット２から発射された光線Ｌはタッチパネル面１の上面に添って反射部３に直進するが、その光路中にプリズム８が設置されているので、プリズム８を通過した光線Ｌは上部に屈折する（屈折角は適切な値のものを選ぶ）。こうして、屈折した光線Ｌは反射部３へは進まず、外枠７の外側を通過し、外枠７の上に設置されたＣＣＤラインセンサ９に結像する。その結果、ＣＣＤラインセンサ９における検出画素位置とプリズム８への光線Ｌの入射位置とが比例関係となる。つまり、図５において、光学ユニット２の光射出面とタッチパネル面１との成す角θが９０度より小さくなるかまたは光射出位置が下がった場合にはプリズム８への光線Ｌの入射位置は下がり、ＣＣＤラインセンサ９における検出画素位置が下がるので、ＣＣＤラインセンサ９における検出画素位置が所定の位置になるように光学ユニット２を取り付ければよいのである。
この実施例では、図４に示したように、前記したような光学ユニット取り付け状態検出手段を２個所（Ｘ方向とＹ方向の２方向、つまり、光源１１を挟むパネル面の２つの縁に沿った方向）に設置している。これにより、光学ユニット２から発せられた扇状の光のうち２方向を検出して、タッチパネル面１に対する光線Ｌの平行度および高さを正確に測定することが可能となる。１方向だけでは１方向だけの傾きしか検出できないおそれがあるからである。
こうして、この実施例によれば、プリズム８の位置およびＣＣＤラインセンサ９の位置を所望の位置に固定することにより、光学ユニット２から発せられた光線Ｌの位置検出（平行度および高さの検出）を容易におこなうことができる。ＣＣＤラインセンサ９のライン方向がタッチパネル面１に垂直になるように直接立てた場合には、ＣＣＤラインセンサ９の検出ラインの最下端がタッチパネル面から離れてしまってタッチパネル面１に密接している光線を拾えないが、このような光線もプリズム８では拾えるのである。
【００１２】
図６は本発明の第２の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図６により、この実施例について説明する。
図示したように、この実施例では、前記した第１の実施例に示したプリズム８の代わりにハーフミラー１０を用いる。ハーフミラー１０を用いることにより、光学ユニット２から発射された直接光ではなく、反射部３からの再帰光の位置（高さ）を検出するのである。
光学ユニット２から発射された光線Ｌは、その光路上にあってタッチパネル面１に密着している、角度を持ったハーフミラー１０を通過する。そして、このハーフミラー１０により減衰した直進光は反射部３に照射され、再帰光となり、その再帰光は再び同じハーフミラー１０を通過し、タッチパネル面１に対し直角に反射し、ＣＣＤラインセンサ９に照射される。
なお、この実施例においても、光学ユニット取り付け状態検出手段を２個所（Ｘ方向とＹ方向２方向）に設置する。
こうして、この実施例においてもＣＣＤラインセンサ９における検出画素位置から光学ユニット取り付け状態を検出することができ、第１の実施例の場合と同様な効果が得られる。
なお、前記した第１および第２の実施例において、プリズム８（またはハーフミラー１０）とＣＣＤラインセンサ９とを一体化してもよい。
以上、光源１１を内蔵した光学ユニット２の取り付け状態検出方法について説明したが、単に光源部の取り付け状態を検出する検出方法にも本発明の方法を実施することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１および請求項４記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出するので、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項２および請求項５記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光が反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出するので、同様に、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、光検出手段がＣＣＤラインセンサであり、そのＣＣＤラインセンサが光を検出したライン方向位置から取り付け状態が検出されるので、請求項１または請求項２記載の発明の効果を容易に実現することができる。
また、請求項６記載の発明では、請求項４または請求項５記載の発明において、一つの光源につき２方向の光路上で光が検出されるので、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さを正確に測定することが可能となる。
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、２方向が光源を挟むパネル面の２つの縁に沿った方向であるので、２方向の成す角が９０度になり、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さをさらに正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる座標入力装置の構成図である。
【図２】本発明に係わる座標入力装置要部の説明図である。
【図３】本発明に係わる座標入力装置要部の他の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の他の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【符号の説明】
１ タッチパネル面
２ 光学ユニット
３ 反射部
４ システム制御部
５ インターフェース部
７ 外枠
８ プリズム
９ ＣＣＤラインセンサ
１０ ハーフミラー
１１ 光源
１４ 受光部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate input device used as an electronic blackboard system or a display device with a coordinate input function of an information processing device, which is capable of inputting coordinates of a position designated by a finger or the like on a screen. The present invention relates to a light source unit attachment state detection method for detecting an attachment state such as an attachment inclination of a light source unit or an optical unit having a light source and a light receiving unit built therein.
[0002]
[Prior art]
As a system using the coordinate input device as described above, in recent years, an electronic blackboard system which enables information written by hand on a writing surface of an electronic blackboard to be input to a computer system in real time has been provided.
For example, a software board manufactured by Microfield Graphics Inc. is configured by arranging a coordinate input device on a whiteboard, and visual data such as characters and pictures written on the whiteboard is transmitted to a computer. Capture in real time. In an electronic blackboard system configured using this software board, captured visual data can be displayed on a CRT, displayed on a large screen using a liquid crystal projector, or output on recording paper by a printer. . It is also possible to project the screen of the computer to which the software board is connected on the software board with a liquid crystal projector and operate the computer on the software board.
A display device for displaying characters and images, a coordinate input device disposed on the front of the screen, and a control device for controlling display of the display device based on input from the coordinate input device; There is also provided an electronic blackboard system in which a display surface and a writing surface of the electronic blackboard are used.
For example, in a Smart 2000 manufactured by SMART Technologies Inc., a liquid crystal projector connected to a computer is used to project characters, pictures, graphics, and graphics on the panel, and the projection surface of the panel is used. Using a coordinate input device arranged in front of (display surface), handwritten information is taken into a computer. Then, the handwritten information and the image information are combined in the computer, and displayed again via the liquid crystal projector.
[0003]
The following are known as a coordinate input device of the display device with a coordinate input function according to the present invention.
One is a coordinate input device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-211637. In this prior art, a light beam is emitted from two light emitting portions via a rotary polygon mirror to scan the coordinate input surface. The two light receiving sections detect the reflected light from the reflecting member provided at the pen tip of the pen to detect the pen insertion position. The light is received by the two light receiving units, and the coordinates of the designated position are calculated using the principle of triangulation. Note that the coordinate input surface in the coordinate input / detection device is not a physical surface like the coordinate input surface in the coordinate input / detection devices of the first and second examples, but a light beam emitted from the light emitting unit. The surface to be formed.
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-91094, light emitting / receiving portions are provided at, for example, lower left and right corners of a coordinate input surface, and the emitting direction (emitting angle) from each light emitting / receiving portion is determined. The light beam is emitted while changing, and the coordinate input surface is scanned, and the light beam is turned back (reflected in the returning direction) by the corner cube arrays (light retroreflective means) provided on the upper side and the left and right sides of the panel, respectively. The light beam returned by the light emitting / receiving unit is detected. This makes it possible to detect the scanning angles of the left and right light emitting / receiving portions where the light beam is blocked by a finger or the like, and calculate the coordinates of the designated position using the principle of triangulation.
In the related art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-110116, light emitting / receiving parts are provided at, for example, upper left and right corners of a coordinate input surface, and the emitting direction (emitting angle) from each light emitting / receiving part is determined. The light beam is emitted while changing the position, and the coordinate input surface is scanned. The light beam is returned (reflected in the returning direction) by the light retroreflecting means provided on the lower side and the left and right sides of the panel, and the respective light is emitted and received. The light beam returned by the unit is detected. Thus, the light-blocking range of the scanning angle of the left and right light-emitting / light-receiving units, where the light beam is blocked by a finger or the like, is detected, and the coordinates of the designated position are calculated.
[0004]
In such an optical coordinate input device, generally, a light source (light emitting unit) that is installed at a different position on the touch panel and that emits light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface (coordinate input surface) and centered on the installation position. ) And a light receiving unit that receives light reflected from the reflecting unit are integrally provided as an optical unit. However, this has the following problems.
When adjusting the mounting state such as the mounting inclination of the light source unit or the optical unit, a detecting means for detecting the position and direction of the emitted light is required, but since the emitted light from the light source is in close contact with the touch panel surface, It is difficult to install a CCD line sensor or the like as a detecting means in the optical path. When a CCD line sensor is used, it is necessary to set the line direction (detection width direction) perpendicular to the panel surface. However, since the lowermost end of the detection area (detection width) is separated from the touch panel surface, light on the panel surface side is required. Cannot be detected, making installation difficult.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the related art, in order to adjust the mounting state such as the mounting inclination of the light source unit or the optical unit, a detection line direction such as a CCD line sensor for detecting the position and direction of emitted light is set on the panel surface. If it is attempted to stand upright, the lowermost end of the detection area is separated from the touch panel surface, and there is a problem that a light beam close to the panel surface cannot be detected.
An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and specifically, to detect a light beam emitted from a light source and being in close contact with a panel surface, so that a coordinate input device is provided. It is an object of the present invention to provide a light source unit attachment state detecting method capable of accurately detecting the attachment state such as the inclination of the light unit or the optical unit incorporating the light source and the light receiving unit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, two light sources that are respectively installed at different positions on the touch panel, emit light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface, and around the installation position, A reflection unit installed on the touch panel and reflecting light from the light source in the direction of the light source, and a light receiving unit installed at the installation position of the light source and receiving the reflected light from the reflection unit are provided. In a coordinate input device for detecting the coordinates of the shielding position when the light is shielded, a light source unit attached state detecting device for detecting an attached state of a light source unit including the light source or an optical unit including the light source and the light receiving unit. A prism for refracting the light from the light source from the touch panel surface, and a light detecting means for detecting the light refracted by the prism.
In the invention according to claim 2, two light sources that are respectively installed at different positions on the touch panel and emit light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface and around the installation position, and the light source installed on the touch panel A reflecting portion that reflects the light in the direction of the light source, and a light receiving portion that is installed at the installation position of the light source and receives the reflected light from the reflecting portion, when the light is shielded by a shield. In the coordinate input device for detecting the coordinates of the shielding position, in a light source unit attachment state detection device that detects the attachment state of the light source unit including the light source or the optical unit including the light source and the light receiving unit, the light from the light source is A half mirror for taking out the retroreflected light reflected by the reflecting portion; and a light detecting means for detecting the light taken out by the half mirror.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the light detecting means is a CCD line sensor, and the mounting state is determined from a line direction position at which the CCD line sensor detects light. It was configured to detect.
Further, in the invention according to claim 4, two light sources that are respectively installed at different positions of the touch panel and emit light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface and around the installation position, and the light source that is installed on the touch panel and A reflecting portion that reflects the light in the direction of the light source, and a light receiving portion that is installed at the installation position of the light source and receives the reflected light from the reflecting portion, when the light is shielded by a shield. In the light source unit attachment state detection method for detecting the attachment state of the light source unit including the light source or the optical unit including the light source and the light receiving unit in the coordinate input device for detecting the coordinates of the shielding position, the light from the light source is It was configured to detect by refracting the light from the touch panel surface.
In the invention according to claim 5, two light sources which are respectively installed at different positions on the touch panel and emit light in a fan shape substantially in parallel with the touch panel surface and around the installation position, and the light source which is installed on the touch panel and A reflecting portion that reflects the light in the direction of the light source, and a light receiving portion that is installed at the installation position of the light source and receives the reflected light from the reflecting portion, when the light is shielded by a shield. In the light source unit attachment state detection method for detecting the attachment state of the light source unit including the light source or the optical unit including the light source and the light receiving unit in the coordinate input device that detects the coordinates of the shielding position, the light from the light source is The retroreflected light reflected by the reflector is taken out and detected by a half mirror.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, a configuration is adopted in which one light source detects light on an optical path in two directions.
In the invention according to claim 7, in the invention according to claim 6, the two directions are directions along two edges of a panel surface sandwiching the light source.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a coordinate input device according to the present invention. As shown in the figure, the coordinate input device is arranged on a touch panel surface 1, optical units 2 (2L, 2R) provided near the lower left and right ends of the touch panel surface 1, and on the left, right and upper sides of the touch panel surface 1. A reflecting unit 3 (3A, 3B, 3C) for reflecting light emitted from a light source in the fan and diffused in a fan shape toward the emitted optical unit 2; A system control unit 4 for giving a signal, receiving a signal from a light receiving unit in the optical unit 2 to calculate a coordinate value, and controlling the entire coordinate input device, and calculated by the system control unit 4 The coordinate values are output to an external personal computer (hereinafter, referred to as PC) connected to the coordinate input device, and an operation instruction is issued from the PC. Comprising a like interface section 5 for only or. The optical unit 2 and the reflection unit 3 are arranged in the outer frame 7 of the touch panel surface 1 and have a structure that cannot be seen from the outside.
FIG. 2 shows the configuration of the optical unit 2. As shown, the optical unit 2 includes a light source 11 realized by a laser diode (LD), a diffusion lens 12 for diffusing light emitted from the light source 11 in a fan shape, a reading lens 13, and the reading lens 13. It comprises a light receiving section 14 for receiving the light reflected from the reflecting section 3 and a half mirror 15 arranged on the optical axis.
With such a configuration, in this coordinate input device, the system control unit 4 transmits an LD lighting signal to the light source 11 in the optical unit 2, and the light source (LD) 11 is turned on. Then, the light emitted from the light source 11 becomes linearly diffused light having a certain width by the diffusion lens 12, half of which is reflected on the surface of the half mirror 15, and the other half of the diffused light is transmitted as it is. Then, the light travels in parallel with the touch panel surface 1 and is applied to the retroreflective sheet of the reflecting section 3 located ahead of the touch panel surface 1.
Thus, the irradiation light is retroreflected by the reflector 3 toward the light source 11 and is split by the half mirror 15 into a right angle direction and a light source direction. Then, the diffused light in the right angle direction is imaged on the CCD light receiving element of the light receiving unit 14 via the reading lens 13 and is converted from light into an electric signal.
[0009]
In the above, the optical units 2L and 2R are arranged at an angle (for example, set to 45 degrees) near the lower left and right ends of the touch panel at a fixed set distance (see FIG. 1). Then, when the user touches the touch panel with a finger, for example, the finger becomes a light-shielding object and blocks light from the light source 11. As a result, since the light receiving unit 14 does not receive light in the blocked direction, the angle of the light shielding object is detected from the position on the line CCD corresponding to the direction. Since the distance between the two optical units 2L and 2R is known, if the angle of the obstruction is known, the coordinate value obstructed by the obstruction such as a finger (the coordinate value of the position where the detection signal is dip) can be obtained by triangulation. It can be calculated using the following equations 1 and 2 based on the principle.
X = (W × tan θ R ) / (tan θ L + tan θ R ) Formula 1
Y = (W × tan θ R × tan θ L ) / (tan θ L + tan θ R ) Formula 2
(See Fig. 3 for each code)
In Expressions 1 and 2, θ is associated with the position in the line direction on the light receiving unit (CCD) 14. In addition, the value of the width W of the touch panel surface 1 is written in advance at a predetermined address of, for example, a ROM in the system control unit 4.
[0010]
By the way, the light exit surface of the optical unit 2 is provided perpendicular to the touch panel surface 1 so that light rays travel in parallel along the touch panel surface 1. If the light is tilted from the vertical position, the light beam will not be parallel to the touch panel surface 1, and therefore will not be received by the light receiving unit 14. Therefore, when the optical unit 2 is attached, for example, the light detecting means such as a CCD line sensor is set on the optical path so that the line direction is perpendicular to the touch panel surface 1, and light is emitted at a predetermined pixel position of the CCD line sensor. It is necessary to attach the optical unit 2 to detect. However, since the light from the light source 11 is in close contact with the touch panel surface 1, it is difficult to install the light detecting means in the optical path.
[0011]
FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory diagrams of the optical unit attachment state detecting method according to the first embodiment of the present invention which has solved such a problem. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the optical unit 2 is installed on the lower left end of the touch panel surface 1, and the outer frame 7 and the reflection unit 3 are installed around the touch panel 1. At the time of mounting and adjusting the optical unit 2, a prism 8 is placed between the fan-shaped light emitted from the optical unit 2 and the reflecting portion 3, and further, for example, a CCD line sensor 9 is provided as a light detecting means on the extension thereof. (For example, a direction in which the line direction is substantially perpendicular to the touch panel surface 1).
FIG. 5 is a side view of FIG. As shown in FIG. 5, the light beam L emitted from the optical unit 2 travels straight to the reflecting portion 3 along the upper surface of the touch panel surface 1. However, since the prism 8 is provided in the optical path, the prism 8 The transmitted light L is refracted upward (the refraction angle is selected to have an appropriate value). Thus, the refracted light beam L does not advance to the reflecting section 3, passes outside the outer frame 7, and forms an image on the CCD line sensor 9 installed on the outer frame 7. As a result, the detection pixel position in the CCD line sensor 9 and the incident position of the light beam L on the prism 8 have a proportional relationship. That is, in FIG. 5, when the angle θ between the light exit surface of the optical unit 2 and the touch panel surface 1 is smaller than 90 degrees or the light exit position is lowered, the incident position of the light beam L to the prism 8 is lowered. Since the detection pixel position of the CCD line sensor 9 is lowered, the optical unit 2 may be mounted so that the detection pixel position of the CCD line sensor 9 is at a predetermined position.
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the optical unit mounting state detecting means as described above is provided in two places (in two directions, the X direction and the Y direction, that is, along the two edges of the panel surface sandwiching the light source 11). Direction). This makes it possible to detect two directions of the fan-shaped light emitted from the optical unit 2 and accurately measure the parallelism and the height of the light beam L with respect to the touch panel surface 1. This is because there is a possibility that only one direction can detect only one direction of inclination.
Thus, according to this embodiment, by fixing the position of the prism 8 and the position of the CCD line sensor 9 to desired positions, the position detection of the light beam L emitted from the optical unit 2 (the detection of the parallelism and the height) ) Can be easily performed. When the CCD line sensor 9 is set up directly so that the line direction is perpendicular to the touch panel surface 1, the lowermost end of the detection line of the CCD line sensor 9 is separated from the touch panel surface and is in close contact with the touch panel surface 1. Light rays cannot be picked up, but such light rays can be picked up by the prism 8.
[0012]
FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical unit attachment state detecting method according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown, in this embodiment, a half mirror 10 is used instead of the prism 8 shown in the first embodiment. By using the half mirror 10, the position (height) of the returning light from the reflecting unit 3 is detected instead of the direct light emitted from the optical unit 2.
The light beam L emitted from the optical unit 2 passes through an angled half mirror 10 on the optical path and in close contact with the touch panel surface 1. Then, the rectilinear light attenuated by the half mirror 10 is applied to the reflecting portion 3 and becomes a return light. The return light passes through the same half mirror 10 again, is reflected at right angles to the touch panel surface 1, and is reflected by the CCD line sensor 9. Is irradiated.
Also in this embodiment, the optical unit attachment state detecting means is installed at two places (two directions in the X direction and the Y direction).
Thus, also in this embodiment, the state of attachment of the optical unit can be detected from the detection pixel position in the CCD line sensor 9, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
In the first and second embodiments, the prism 8 (or the half mirror 10) and the CCD line sensor 9 may be integrated.
As described above, the method of detecting the attachment state of the optical unit 2 having the light source 11 built therein has been described.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, according to the first and fourth aspects of the present invention, two light sources that emit light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface and around the installation position, A reflector that is installed and reflects light from the light source in the direction of the light source, and a light receiving unit that is installed at the installation position of the light source and receives the reflected light from the reflector is provided, and the light is shielded by a shield. When detecting the mounting state of the light source unit in the coordinate input device, or the optical unit including the light source and the light receiving unit, which detects the coordinates of the shielding position, the light from the light source is detected by refracting the light from the touch panel surface. Even in a structure in which the lowermost end of the detection area of the light detection means is separated from the touch panel surface, it is possible to detect light rays emitted from the light source and in close contact with the panel surface. Light source unit in the coordinate input device, or a light source and an attachment state like mounting inclination of the optical unit with a built-in light receiving portion can be accurately detected.
According to the second and fifth aspects of the present invention, two light sources that emit light in a fan shape substantially parallel to the touch panel surface and around the installation position, and the light from the light source installed on the touch panel is used as the light source. And a light receiving unit that is installed at a position where the light source is installed and receives the reflected light from the reflecting unit, and detects the coordinates of the shielding position when the light is shielded by a shielding object. When detecting the mounting state of the light source unit in the coordinate input device, or the optical unit including the light source and the light receiving unit, the light from the light source is detected by taking out the retroreflected light reflected by the reflecting unit by the half mirror. Even with a structure in which the lowermost end of the detection area of the light detection means is separated from the touch panel surface, it is possible to detect light rays emitted from the light source and in close contact with the panel surface, Therefore, it is possible to accurately detect the light source unit in the coordinate input device, or a light source and an attachment state like mounting inclination of the optical unit with a built-in light receiving portion.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the light detecting means is a CCD line sensor, and the attachment state is detected from a line direction position at which the CCD line sensor detects light. Therefore, the effect of the invention described in claim 1 or 2 can be easily realized.
According to the invention of claim 6, in the invention of claim 4 or claim 5, since light is detected on the optical path in two directions for one light source, the parallelism and height of the light ray with respect to the touch panel surface are reduced. It becomes possible to measure accurately.
Further, in the invention according to claim 7, in the invention according to claim 6, since the two directions are directions along two edges of the panel surface sandwiching the light source, the angle between the two directions becomes 90 degrees, and the touch panel The parallelism and height of the light beam with respect to the surface can be measured more accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a coordinate input device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a main part of a coordinate input device according to the present invention.
FIG. 3 is another explanatory diagram of a main part of the coordinate input device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a light source unit attachment state detection method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is another explanatory diagram of the light source unit attachment state detecting method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a light source unit attachment state detecting method according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 touch panel surface 2 optical unit 3 reflection unit 4 system control unit 5 interface unit 7 outer frame 8 prism 9 CCD line sensor 10 half mirror 11 light source 14 light receiving unit
