位置検出装置
【課題】 表面に水滴等が付着しても指示体の指示位置を正確に検出できる位置検出装置を得ることを目的とする。
【解決手段】 表示装置の表示面上に設置される透光性材料からなる導光板１と、前記導光板１の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板１の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段２と、前記各光束が前記導光板１の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段２を制御する投射制御手段３と、前記導光板１に接触させることにより、前記導光板１内部を進行する光を導入する導光部４１と、前記導光部４１が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部４２とを有する指示体４と、前記検知信号と前記投射制御手段３による走査位置に基づいて、前記指示体４が前記導光板１と接触する座標位置を演算する座標演算手段４３とを備えた。
【解決手段】 表示装置の表示面上に設置される透光性材料からなる導光板１と、前記導光板１の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板１の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段２と、前記各光束が前記導光板１の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段２を制御する投射制御手段３と、前記導光板１に接触させることにより、前記導光板１内部を進行する光を導入する導光部４１と、前記導光部４１が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部４２とを有する指示体４と、前記検知信号と前記投射制御手段３による走査位置に基づいて、前記指示体４が前記導光板１と接触する座標位置を演算する座標演算手段４３とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示画面上の指示体による指示位置を光学的に検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学的に表示画面上の指示体の指示位置を検出する装置としては、表示装置の表示面上に設置される透光性材料の導光板の対向する側面の一方に照明手段を、他方に光センサーアレイを設置し、先端部に透光性材料からなる接触部を有する指示体を導光板表面に接触させて、光センサーアレイに到達する光量の変化から指示体の位置を検出するタッチパネルが提案されている。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７２４４４号公報（段落００１７〜００３４、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなタッチパネルでは、照明手段からの光を導光板の厚み方向に全反射しながら対向する側面に向かうように調整し、指示体の接触により全反射条件が崩れて照明手段に対向する光センサーアレイに到達する光量が低下することを検知して指示体の位置を検出している。そのため、表示画面の最表面となる導光板の表面に水滴が付着した場合に、全反射条件が崩れて光が外部に漏れ出てしまい、光センサーアレイへ到達する光量が減少し、指示位置を誤って検出するという問題が生ずる。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、表面に水滴等が付着しても指示体の指示位置を正確に検出できる位置検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
位置検出装置を、表示装置の表示面上に設置され、透光性材料からなる導光板と、前記導光板の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段と、前記各光束が前記導光板の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段を制御する投射制御手段と、前記導光板に接触させることにより、前記導光板内部を進行する光を導入する導光部と、前記導光部が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部とを有する指示体と、前記検知信号と前記投射制御手段による走査位置に基づいて、前記指示体が前記導光板と接触する座標位置を演算する座標演算手段とを備えてなることにした。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によれば、表面に水滴等が付着しても、指示体の指示位置を正確に検出することができる位置検知装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜４は、本発明の実施の形態１における表示装置の表示画面上に設置される位置検出装置を示したもので、図１（ａ）は位置検出装置の構成を示す平面図、図１（ｂ）は側面図、図２は位置検出装置の指示体を示す構成図、図３は位置検出装置の回路の一部を示すブロック図、図４（ａ）は投射制御パターンを示す図、図４（ｂ）は指示体の検知部の出力を示す図である。図１において、位置検出装置は、透光性材料からなる方形平板上の導光板１と、導光板１の厚み方向で全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を導光板１の側面から複数個列状に投射する投射手段２と、投射手段２からの各光束が導光板１の側面に沿って順次走査するように投射手段２の投射パターンを制御する投射制御手段３と、指示体４を有する。
【０００９】
導光板１は、屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板であり、図示しない表示装置の表示面上に隙間を設けて設置され、導光板１を通して表示装置の画面を見ることができる。
【００１０】
投射手段２は、複数の光源２１（Ｘ方向に１９個、Ｙ方向に１３個）と、各光源２１に対応し、光源２１から出力された光を整形して、導光板１の側面から列状に光束を投射する光学処理部２２を有する。光源２１には、出力分布が２次元的な広がりを持つ半導体赤外線レーザーを使用している。半導体赤外線レーザーの特性として、各光源２１から出力された光の出力分布は２次元的な広がりを持っているが、光学処理部２２を構成するコリメータレンズ、シリンドリカルレンズによって整形され、導光板１の厚み方向に所定角度内で拡散し、面方向では対向する側面に隣接する側面に対して平行な数ｍｍの幅の光束となる。整形された光は各光源２１毎に導光板１の側面に向かって投射され、図１（ｂ）に示すように屈折率１の空気中に保持された導光板１の厚み方向で全反射し、導光板１の表面から漏れることなく、対向する側面に向かって進行する。本実施の形態では、導光板１の図中上側の側面１ｕに設置され、水平方向（Ｘ方向）に１９個の光束を直線状に配列した投射手段２ｘと、導光板１の右側面１ｒに設置され、垂直方向（Ｙ方向）に１３個の光束を直線状に配列した投射手段２ｙによって投射手段２を構成している。そして、投射手段２ｘから投射された光束は、導光板１の内部を投射された側面１ｒに隣接する側面１ｕに対して平行を保った状態で進行して下側面１ｄに到達し、投射手段２ｙから投射された光束は、投射された側面１ｕに隣接する側面１ｒに対して平行を保った状態で進行して左側面１Ｌに到達する。このとき、隣接する光束の光路は導電板１内部でオーバーラップするように制御することにより、光束が進行しない領域をなくすことが可能となる。
【００１１】
投射制御手段３は、各光源２１を駆動するレーザードライバ３ａと各レーザードライバ３ａの駆動を制御する制御部３ｂからなり、投射手段２から各光束が導光板１の側面に沿って約１０ｍｓの間に順次走査するように各光源２１の点灯を制御する。
【００１２】
指示体４は、導光板１に接触させることにより、導光板１の内部を進行する光を導入する導光部４１と、導光部４１が導入した光を検知して検知信号を出力する検知部４２とを有し、さらに検知信号と投射制御手段３による走査位置に基づいて指示体４が導光板１と接触する座標位置を演算する座標演算手段４３とを有している。
【００１３】
以下、指示体４の構成を図２に基づいて説明する。なお、本実施の形態では２本の指示体４を使用しており、それぞれを個別に示すときは番号にＡまたはＢを付して指示体４Ａ、指示体４Ｂのように表記し、まとめて表記する場合は指示体４と表記する。指示体４の先端部には、柔軟性のある透明な樹脂製の導光部４１を有している。導光部４１は導光板１と同程度の屈折率を有し、所定の圧力で導光板１に押し当てられることにより、導光板１に密着して導光板１と光学的に一体となり、導光板１内の全反射条件を崩して導光板１内を進行する光を導光部４１の内部に導入する。導入した光は指示体４内部の検知部４２で検知され、電気信号に変換されて検知信号として出力される。さらに指示体４は、検知部４２が出力する検知信号と投射制御手段３の走査タイミングにより、導光部４１が検知した光がどの光源からの光束であるかを特定し、特定した光束から指示体４が導光板１に接触した座標位置を演算して座標信号ＳＣを出力する座標演算手段４３を有する。また、指示体４Ａと指示体４Ｂには、異なる識別情報が割り当てられ、前記識別情報から識別信号ＳＩを生成して出力する識別信号出力部４４を有する。そして、座標信号ＳＣと識別信号ＳＩは送信周波数が２．４ＧＨｚ帯の送信部４５に出力され、送信部４５から座標信号ＳＣを識別信号ＳＩとともに送信信号ＳＴとして外部に送信される。
【００１４】
指示体４の送信部４５から送信された送信信号ＳＴは、座標出力手段５に受信される。座標出力手段５は、図３に示すように指示体４からの送信信号ＳＴを受信する受信部５１と、受信部５１が受信した送信信号ＳＴを座標信号ＳＣと識別信号ＳＩに分離し、指示体毎の座標位置を出力するＣＰＵ５２を有している。そして、座標出力手段５のＣＰＵ５２の出力はＬＡＮ、ＵＳＢなどの外部インターフェース６１を経由してコンピュータ６２に出力される。コンピュータ６２では、内部にアプリケーションソフトがインストールされており、指示体４Ａ、４Ｂ毎に出力された座標位置を基に、図示しない表示面に表示させる映像を制御し、指示体４Ａと指示体４Ｂの位置情報に基づいて制御された映像が表示面に出力され、導光板１を通して見ることが可能である。なお、本実施の形態においては、２つの指示体４Ａ、４Ｂを同時に使用するので、受信部５１にはそれぞれの指示体に対応して２つの受信機５１Ａと５１Ｂを有している。
【００１５】
次に、動作について説明する。
投射制御手段３は、図４（ａ）に示すように光源２１を所定間隔で２回全点灯させる第１一斉制御（ＷＬ１）の後、光束が導光板１の左から右へ順次走査（ＳＬＸ）するように投射手段２ｘの１９個の光源２１を順次点灯させ、次いで光束が導光板１の下から上へ順次走査（ＳＬＹ）するように投射手段２ｙの１３個の光源２１を順次点灯させる走査式制御（ＳＬ）を行い、再度光源２１を所定時間全点灯させる第２一斉制御（ＷＬ２）からなる１サイクル約１０ｍｓの投射制御を繰り返し行う。各光源２１から出力された光は、光学処理部２２に整形されて所定幅の光束となって投射され、投射された光束は、上述したように導光板１の厚み方で全反射しながら投射された面に隣接する側面に対して平行な状態で、対向する側面に向かって進行する。
【００１６】
このとき、指示体４Ａの先端部の導光部４１を導光板１に押し当てると、導光部４１が導光板１に密着することによって導光板１と導光部４１間の空気の界面がなくなり、光学的に一体となって全反射条件が崩れ、導光板１の表面で全反射していた光の一部が導光部４１に導入される。密着した部分から入射して導光板４１に導入された光は、検知部４２が検知して検知信号を出力する。ここで、指示体４Ａを図１の（３，１０）の位置に置いた場合、検知部４２が出力する信号は図４（ｂ）のようになる。指示体４Ａが導光板１上のどの領域内に置かれても第１一斉制御により光源２１を全点灯させたときの光を検知して第１信号Ｓ１を出力する。次に、走査式制御により指示体４Ａが接触している位置に対応した投射手段２ｘの左から３番目の光源２１からの光束を検知してＸ走査信号Ｓｘを出力し、さらに投射手段２ｙの下から１０番目の光源２１からの光束を検知してＹ走査信号Ｓｙを出力し、最後に第２一斉制御により光源２１を所定時間全点灯させたときの光束を検知して第２信号Ｓ２を出力する。
【００１７】
この実施の形態によれば、光束の内、導光部４１に漏れ出る光の量は少量であり、複数の指示体４を用いたとしても他の指示体４の位置検出精度に影響を及ぼすことはない。また、表示画面の最表面である導光板１の表面に水滴等が付着し、光が外部に漏れ出た場合でも、対向する面に到達する光量が低下する程度であって、水滴の位置を指示体４の位置と誤認識することはない。
【００１８】
第１信号Ｓ１は上述したように第１一斉制御による所定間隔での２回の点灯により、他の信号と区別することができ、同様に第２信号Ｓ２も第２一斉制御による所定時間の点灯により他の信号と区別することができる。また、投射制御手段３が制御する走査による各光束が投射される時間は、第１一斉制御ＷＬ１から第２一斉制御ＷＬ２までの時間から容易に算出することができるので、第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２をＸ走査信号Ｓｘ、Ｙ走査信号Ｓｙと見分けることにより、検出した光束の光源２１を特定することができる。本実施の形態では、走査式制御ＳＬと第１一斉制御ＷＬ１、第２一斉制御ＷＬ２とで点灯の仕方を変化させたので、第１信号Ｓ１をスタートビット、第２信号Ｓ２をストップビットと定義すれば、走査式制御ＳＬにより検出されたＸ走査信号Ｓｘ及びＹ走査信号Ｓｙを第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２間のどのタイミングで検出したかを計算することにより、投射制御手段３による走査位置、つまり、検知した光束がどの光源２１から投射されたかを特定することができる。また、投射装置２ｘから投射された光束は所定の幅を保ったままＹ軸に対して平行に、投射装置２ｙから投射された光束も所定の幅を保ったままＸ軸に対して平行に進行するので、光源２１を特定することにより、指示体４Ａの位置をＸ座標、Ｙ座標の位置（３，１０）として演算することができる。したがって、指示体４Ａの座標演算手段４３Ａは検知部４２Ａの出力した検知信号から検知した光束がどの光源２１からの光束かを特定し、さらに特定した光源２１から指示体４Ａの導光板１上での２次元座標位置を演算することができる。しかも、投射制御は１サイクル１０ｍｓ程度の短い時間であるので、動きを伴う指示体４Ａの位置をリアルタイムでスムーズに検知することができる。このとき、隣接する光束の光路がオーバーラップしている領域では、走査制御時に連続して２つの検知信号が出力されることになるが、この場合も、２つの光源２１の中間位置にあることが特定できるので、正確に位置を検出することができる。
【００１９】
なお、隣接する光束の光路間に間隔があるような場合でも、指示体４の導光部４１が光路間の間隔より広い面積で導光板１と密着し、光を導入することができる場合、導光板１の面内に光を検知できない非検知領域を形成することなく、座標位置を検知することが可能となる。
【００２０】
そして、指示体４Ａの座標演算手段４３Ａは演算した座標位置（３，１０）を座標信号ＳＣＡとして出力する。一方、識別信号出力部４４Ａは指示体４Ａに割り当てられた識別信号ＳＩＡを生成し、出力するので、座標演算手段４３Ａからの座標信号ＳＣＡと識別信号出力部４４Ａからの識別信号ＳＩＡを受けた送信部４５Ａは、座標信号ＳＣＡを識別信号ＳＩＡとともに送信信号ＳＴＡとして外部に送信する。
【００２１】
送信部４５Ａからの送信信号ＳＴＡは、指示体４Ａの発信周波数に対応した座標出力手段５の受信機５１Ａが受信し、受信した送信信号ＳＴＡはＣＰＵ５２によって座標信号ＳＣＡと識別信号ＳＩＡに分離され、座標出力手段５から指示体４Ａの座標位置として出力される。
【００２２】
同様に、導光板１の（７，２）の位置に置かれた指示体４Ｂについても、上述したように検知信号から座標位置（７，２）を算出でき、指示体４Ｂの送信部４５Ｂから指示体４Ｂの識別信号ＳＩＢを座標信号ＳＣＢとともに送信信号ＳＴＢとして送信され、送信された送信信号ＳＴＢは、指示体４Ｂの発信周波数に対応した受信機５１Ｂが受信し、受信した送信信号ＳＴＢがＣＰＵ５２によって座標信号ＳＣＢと識別信号ＳＩＢに分離され、座標出力手段５から指示体４Ｂの座標位置（７，２）として出力される。
【００２３】
上記座標出力手段５からの出力は、表示画面上の指示体４の２次元座標として指示体４ごとに区別して出力され、ＬＡＮ、ＵＳＢなどの外部インターフェース６１を経由してコンピュータ６２に入力される。コンピュータ６２は、内部に映像情報を保有しており、保有する映像情報を映像信号として図示しない表示装置に出力している。このとき、外部インターフェース６１から座標信号ＳＣと識別信号ＳＩが入力されると、内部にインストールされたアプリケーションソフトウェアにより、入力された位置情報に基づいて、映像情報を制御し、制御した映像情報を映像信号として表示装置に出力し、表示装置の表示面に映し出された映像を導光板１を通して見ることができる。
【００２４】
つまり、指示体４に導光部４１と検知部４２を備え、表示装置の表示面上に置かれた導光板１の側面に向かって所定幅の光束を順次走査するように投射させた状態で、指示体４の導光部４１を導光板１に接触させることにより、導光板１内の光を指示体４が検知して、検知信号と走査位置に基づいて座標位置を検出するようにしたので、表示面の表面となる導光板１に水滴等が付着しても指示体４の位置を正確にしかもリアルタイムで検出することができる。また、紙などの障害物があっても、導光板１内の全反射条件に影響を与えることはなく、指示体４と導光板１との間に障害物を挟むようなことがない限り、座標を正確に検知することができる。また、導光板１に投射する光を非可視領域の光にしたので、表示画面の画質に影響を与えることもない。
【００２５】
さらに、各指示体４に識別情報を割り当てることにより、複数の指示体を同時に使用しても、各指示体を区別して指示体毎の位置を正確に検出することができる。なお、本実施の形態においては、送信周波数が異なる指示体４Ａ、４Ｂからの送信信号が混信しないように受信部５１には支持体の数に応じて２つの受信機５１Ａと５１Ｂを備えたが、使用できる支持体の数は本実施の形態に限定されず、さらに増加させることも可能である。また、IEEE802.15.1規格に示されるように、ひとつの受信機で複数の機器と接続が可能である受信機を使用し、複数の指示体からの信号を受信できるようにしてもよい。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２における位置検出装置を示したもので、図５（ａ）は位置検出装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は断面図である。本実施の形態では導光板１００を、ガラス製の第１の導光板１００ａに第１の導光板１００ａよりも軟質で容易に変形する第２の導光板１００ｂを重ねて構成した。他は実施の形態１と同様であり、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
第１の導光板１００ａは、屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板であり、第２の導光板１００ｂは屈折率が約１．３の軟質な樹脂である。図５（ｂ）に示すように第１の導光板１００ａと第２の導光板１００ｂを重ねて導光板１００を構成している。投射手段２については、光学処理部２２により、光源２１から出力された光の導光板１の厚み方向での角度を調整することにより、実施の形態１と同様に、投射した光を導光板１００の表面で全反射するようにしている。このとき、第２の導光板１００ｂが第１の導光板１００ａと密着している部分では導光板１００の厚み方向で全反射し、第２の導光板１００ｂが第１の導光板１００ａと密着していない部分では第２の導光板１００ｂ内および第１の導光板１００ａ内それぞれの厚み方向で全反射し、いずれの部分でも導光板１００の表面から光が漏れることなく、投射した光を対向する側面に向かって進行させることができる。
【００２８】
次に、動作について説明する。
実施の形態１と同様に投射手段２から導光板１００内に光を投射している状態で、指示体４の先端である導光部４１を導光板１００に押し当てると、図６に示すように、第２の導光板１００ｂのαで示す部分が変形し、導光板１００の表面の角度が変化する。さらに、導光部４１と第２の導光板１００ｂの密着面積が増大し、導光板１００内を進行していた光の一部を導光部４１に効率的に導入することができる。そのため、指示体４の位置を正確に検出することが容易となる。
【００２９】
つまり、第２の実施の形態によれば、導光板１００を第１の導光板１００ａと第１の導光板１００ａよりも軟質の第２の導光板１００ｂを重ねて構成したので、指示体４の導光部４１の硬度、形状に依存することなく容易に導光板１００内を進行する光を検知して、検知信号と投射制御手段３の操作位置に基づいて、指示体４の位置を検出することが可能となる。
【００３０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における位置検出装置の導光板を示す断面図である。本実施の形態では導光板を３層構造で構成した。他は実施の形態２と同様であり、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第１の導光板２００ａは、実施の形態２と同じ屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板である。第１の導光板２００ａの表面には第３の導光板２００ｂを形成し、さらに第３の導光板２００ｂの表面に第４の導光板２００ｃを形成している。第３の導光板２００ｂには、柔軟性の高い透明材料を使用するが、固体以外の純水、アルコール等の流動性のある材料を第１の導光板２００ａと第４の導光板２００ｃの間に密封して使用することも可能である。第４の導光板２００ｃには、薄いアクリル等を使用することができる。投射手段２については、光束の導光板２００の厚み方向での角度が、各導光板２００ａ、２００ｂ、２００ｃ間では投射光は透過し、導光板２００と空気との界面では全反射条件となるように光学処理部２２を調整する。
【００３２】
次に、動作について説明する。
実施の形態２と同様に投射手段２から導光板２００内に光を投射している状態で、指示体４の先端である導光部４１を導光板２００に押し当てると、柔軟性のある第３の導光板２００ｂが変形するので、２００ｂに重なっている薄い第４の導光板２００ｃも変形する。そのため、導光板２００の表面（２００ｃ）は、第２の実施の形態と同様に、導光部４１に押し当てられて変形し、導光板２００の表面の角度が変化する。さらに、導光部４１と第４の導光板２００ｃの密着面積が増大し、導光板２００内を進行していた光の一部を導光部４１に効率的に導入することができる。このとき、導光部４１と接触する第４の導光板２００ｃは、柔軟な第３の導光板２００ｂ上に重ねられているので、強度が高い材料を用いても、厚みを薄くすることによって変形させることができるので、導光部４１との摩擦を抑制したり、擦れによる磨耗を抑制することができる。
【００３３】
つまり、第３の実施の形態によれば、導光板２００を第１の導光板２００ａと第４の導光板２００ｃの間に軟質な第３の導光板２００ｂを有する３層構造で構成したので、指示体４の導光部４１の硬度、形状に依存することなく容易に導光板２００内を進行する光を検知することが可能となり、しかも、導光板２００の表面の高強度化や低磨耗化が容易となる。
【００３４】
なお、上記各実施の形態では、指示体４に座標演算手段４３を設けたが、指示体４には光を検知して検知信号を単独又は識別信号とともに送信する機能のみを備え、座標出力手段５が指示体４の位置を演算する機能を有するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記各実施の形態では、各光束に対応して光源２１を設け、光源２１の点灯を制御することによって各光束の投射を制御したが、光源２１は点灯したままで、光学処理部２２の出口にＬＣＤなどのシャッター等を設け、各光束に対応するシャッターの開閉を制御することで各光束の投射を制御してもよい。この場合、レーザーの出力を水平方向に広げた後、レンズを使って平行光にすることにより、一つのレーザーが複数の光束の光源として使用できるので、レーザーの本数を低減することができる。
【００３６】
また、光束の数は位置精度や画面サイズに応じて適宜変更可能である。なお、光源２１にはレーザー以外にダイオードを使用してもよい。ただし、レーザーに比べて集光性が劣るため、位置検出精度を維持するために、光源に対応して光学処理部２２等の調整が必要である。
【００３７】
また、上記各実施の形態で用いたスタートビット、ストップビットを認識させるための点灯制御は適宜変更することは可能である。また、スタートビット、ストップビットを用いた非同期式の手法以外にクロック埋め込みなど他の同期手法を用いても走査位置を特定することは可能である。
【００３８】
なお、導光板にはガラスの代わりにアクリル等の樹脂を用いてもよい。その場合には、投射手段２において、投射光を厚み方向で全反射させるために厚み方向の拡散角度の調整が必要である。光束が投射される側面に対向する側面については言及していないが、投射光を有効に利用するためにミラーコーティングを行い、投射光を投射した光源２１に向かって反射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による位置検出装置の構成を示す平面図と側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による指示体の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による座標出力手段を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による投射制御パターンおよび検知信号を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による位置検出装置の構成を示す平面図と断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３による位置検出装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 導電板、 ２ 投射手段、 ３ 投射制御手段、 ４ 指示体、 ５ 座標出力手段、 ４１ 導光部、 ４２ 検知部、 ４３ 座標演算手段、 ４５ 送信部、 １００ａ 第１の導光板、 １００ｂ 第２の導光板、
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示画面上の指示体による指示位置を光学的に検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学的に表示画面上の指示体の指示位置を検出する装置としては、表示装置の表示面上に設置される透光性材料の導光板の対向する側面の一方に照明手段を、他方に光センサーアレイを設置し、先端部に透光性材料からなる接触部を有する指示体を導光板表面に接触させて、光センサーアレイに到達する光量の変化から指示体の位置を検出するタッチパネルが提案されている。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７２４４４号公報（段落００１７〜００３４、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなタッチパネルでは、照明手段からの光を導光板の厚み方向に全反射しながら対向する側面に向かうように調整し、指示体の接触により全反射条件が崩れて照明手段に対向する光センサーアレイに到達する光量が低下することを検知して指示体の位置を検出している。そのため、表示画面の最表面となる導光板の表面に水滴が付着した場合に、全反射条件が崩れて光が外部に漏れ出てしまい、光センサーアレイへ到達する光量が減少し、指示位置を誤って検出するという問題が生ずる。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、表面に水滴等が付着しても指示体の指示位置を正確に検出できる位置検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
位置検出装置を、表示装置の表示面上に設置され、透光性材料からなる導光板と、前記導光板の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段と、前記各光束が前記導光板の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段を制御する投射制御手段と、前記導光板に接触させることにより、前記導光板内部を進行する光を導入する導光部と、前記導光部が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部とを有する指示体と、前記検知信号と前記投射制御手段による走査位置に基づいて、前記指示体が前記導光板と接触する座標位置を演算する座標演算手段とを備えてなることにした。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によれば、表面に水滴等が付着しても、指示体の指示位置を正確に検出することができる位置検知装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜４は、本発明の実施の形態１における表示装置の表示画面上に設置される位置検出装置を示したもので、図１（ａ）は位置検出装置の構成を示す平面図、図１（ｂ）は側面図、図２は位置検出装置の指示体を示す構成図、図３は位置検出装置の回路の一部を示すブロック図、図４（ａ）は投射制御パターンを示す図、図４（ｂ）は指示体の検知部の出力を示す図である。図１において、位置検出装置は、透光性材料からなる方形平板上の導光板１と、導光板１の厚み方向で全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を導光板１の側面から複数個列状に投射する投射手段２と、投射手段２からの各光束が導光板１の側面に沿って順次走査するように投射手段２の投射パターンを制御する投射制御手段３と、指示体４を有する。
【０００９】
導光板１は、屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板であり、図示しない表示装置の表示面上に隙間を設けて設置され、導光板１を通して表示装置の画面を見ることができる。
【００１０】
投射手段２は、複数の光源２１（Ｘ方向に１９個、Ｙ方向に１３個）と、各光源２１に対応し、光源２１から出力された光を整形して、導光板１の側面から列状に光束を投射する光学処理部２２を有する。光源２１には、出力分布が２次元的な広がりを持つ半導体赤外線レーザーを使用している。半導体赤外線レーザーの特性として、各光源２１から出力された光の出力分布は２次元的な広がりを持っているが、光学処理部２２を構成するコリメータレンズ、シリンドリカルレンズによって整形され、導光板１の厚み方向に所定角度内で拡散し、面方向では対向する側面に隣接する側面に対して平行な数ｍｍの幅の光束となる。整形された光は各光源２１毎に導光板１の側面に向かって投射され、図１（ｂ）に示すように屈折率１の空気中に保持された導光板１の厚み方向で全反射し、導光板１の表面から漏れることなく、対向する側面に向かって進行する。本実施の形態では、導光板１の図中上側の側面１ｕに設置され、水平方向（Ｘ方向）に１９個の光束を直線状に配列した投射手段２ｘと、導光板１の右側面１ｒに設置され、垂直方向（Ｙ方向）に１３個の光束を直線状に配列した投射手段２ｙによって投射手段２を構成している。そして、投射手段２ｘから投射された光束は、導光板１の内部を投射された側面１ｒに隣接する側面１ｕに対して平行を保った状態で進行して下側面１ｄに到達し、投射手段２ｙから投射された光束は、投射された側面１ｕに隣接する側面１ｒに対して平行を保った状態で進行して左側面１Ｌに到達する。このとき、隣接する光束の光路は導電板１内部でオーバーラップするように制御することにより、光束が進行しない領域をなくすことが可能となる。
【００１１】
投射制御手段３は、各光源２１を駆動するレーザードライバ３ａと各レーザードライバ３ａの駆動を制御する制御部３ｂからなり、投射手段２から各光束が導光板１の側面に沿って約１０ｍｓの間に順次走査するように各光源２１の点灯を制御する。
【００１２】
指示体４は、導光板１に接触させることにより、導光板１の内部を進行する光を導入する導光部４１と、導光部４１が導入した光を検知して検知信号を出力する検知部４２とを有し、さらに検知信号と投射制御手段３による走査位置に基づいて指示体４が導光板１と接触する座標位置を演算する座標演算手段４３とを有している。
【００１３】
以下、指示体４の構成を図２に基づいて説明する。なお、本実施の形態では２本の指示体４を使用しており、それぞれを個別に示すときは番号にＡまたはＢを付して指示体４Ａ、指示体４Ｂのように表記し、まとめて表記する場合は指示体４と表記する。指示体４の先端部には、柔軟性のある透明な樹脂製の導光部４１を有している。導光部４１は導光板１と同程度の屈折率を有し、所定の圧力で導光板１に押し当てられることにより、導光板１に密着して導光板１と光学的に一体となり、導光板１内の全反射条件を崩して導光板１内を進行する光を導光部４１の内部に導入する。導入した光は指示体４内部の検知部４２で検知され、電気信号に変換されて検知信号として出力される。さらに指示体４は、検知部４２が出力する検知信号と投射制御手段３の走査タイミングにより、導光部４１が検知した光がどの光源からの光束であるかを特定し、特定した光束から指示体４が導光板１に接触した座標位置を演算して座標信号ＳＣを出力する座標演算手段４３を有する。また、指示体４Ａと指示体４Ｂには、異なる識別情報が割り当てられ、前記識別情報から識別信号ＳＩを生成して出力する識別信号出力部４４を有する。そして、座標信号ＳＣと識別信号ＳＩは送信周波数が２．４ＧＨｚ帯の送信部４５に出力され、送信部４５から座標信号ＳＣを識別信号ＳＩとともに送信信号ＳＴとして外部に送信される。
【００１４】
指示体４の送信部４５から送信された送信信号ＳＴは、座標出力手段５に受信される。座標出力手段５は、図３に示すように指示体４からの送信信号ＳＴを受信する受信部５１と、受信部５１が受信した送信信号ＳＴを座標信号ＳＣと識別信号ＳＩに分離し、指示体毎の座標位置を出力するＣＰＵ５２を有している。そして、座標出力手段５のＣＰＵ５２の出力はＬＡＮ、ＵＳＢなどの外部インターフェース６１を経由してコンピュータ６２に出力される。コンピュータ６２では、内部にアプリケーションソフトがインストールされており、指示体４Ａ、４Ｂ毎に出力された座標位置を基に、図示しない表示面に表示させる映像を制御し、指示体４Ａと指示体４Ｂの位置情報に基づいて制御された映像が表示面に出力され、導光板１を通して見ることが可能である。なお、本実施の形態においては、２つの指示体４Ａ、４Ｂを同時に使用するので、受信部５１にはそれぞれの指示体に対応して２つの受信機５１Ａと５１Ｂを有している。
【００１５】
次に、動作について説明する。
投射制御手段３は、図４（ａ）に示すように光源２１を所定間隔で２回全点灯させる第１一斉制御（ＷＬ１）の後、光束が導光板１の左から右へ順次走査（ＳＬＸ）するように投射手段２ｘの１９個の光源２１を順次点灯させ、次いで光束が導光板１の下から上へ順次走査（ＳＬＹ）するように投射手段２ｙの１３個の光源２１を順次点灯させる走査式制御（ＳＬ）を行い、再度光源２１を所定時間全点灯させる第２一斉制御（ＷＬ２）からなる１サイクル約１０ｍｓの投射制御を繰り返し行う。各光源２１から出力された光は、光学処理部２２に整形されて所定幅の光束となって投射され、投射された光束は、上述したように導光板１の厚み方で全反射しながら投射された面に隣接する側面に対して平行な状態で、対向する側面に向かって進行する。
【００１６】
このとき、指示体４Ａの先端部の導光部４１を導光板１に押し当てると、導光部４１が導光板１に密着することによって導光板１と導光部４１間の空気の界面がなくなり、光学的に一体となって全反射条件が崩れ、導光板１の表面で全反射していた光の一部が導光部４１に導入される。密着した部分から入射して導光板４１に導入された光は、検知部４２が検知して検知信号を出力する。ここで、指示体４Ａを図１の（３，１０）の位置に置いた場合、検知部４２が出力する信号は図４（ｂ）のようになる。指示体４Ａが導光板１上のどの領域内に置かれても第１一斉制御により光源２１を全点灯させたときの光を検知して第１信号Ｓ１を出力する。次に、走査式制御により指示体４Ａが接触している位置に対応した投射手段２ｘの左から３番目の光源２１からの光束を検知してＸ走査信号Ｓｘを出力し、さらに投射手段２ｙの下から１０番目の光源２１からの光束を検知してＹ走査信号Ｓｙを出力し、最後に第２一斉制御により光源２１を所定時間全点灯させたときの光束を検知して第２信号Ｓ２を出力する。
【００１７】
この実施の形態によれば、光束の内、導光部４１に漏れ出る光の量は少量であり、複数の指示体４を用いたとしても他の指示体４の位置検出精度に影響を及ぼすことはない。また、表示画面の最表面である導光板１の表面に水滴等が付着し、光が外部に漏れ出た場合でも、対向する面に到達する光量が低下する程度であって、水滴の位置を指示体４の位置と誤認識することはない。
【００１８】
第１信号Ｓ１は上述したように第１一斉制御による所定間隔での２回の点灯により、他の信号と区別することができ、同様に第２信号Ｓ２も第２一斉制御による所定時間の点灯により他の信号と区別することができる。また、投射制御手段３が制御する走査による各光束が投射される時間は、第１一斉制御ＷＬ１から第２一斉制御ＷＬ２までの時間から容易に算出することができるので、第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２をＸ走査信号Ｓｘ、Ｙ走査信号Ｓｙと見分けることにより、検出した光束の光源２１を特定することができる。本実施の形態では、走査式制御ＳＬと第１一斉制御ＷＬ１、第２一斉制御ＷＬ２とで点灯の仕方を変化させたので、第１信号Ｓ１をスタートビット、第２信号Ｓ２をストップビットと定義すれば、走査式制御ＳＬにより検出されたＸ走査信号Ｓｘ及びＹ走査信号Ｓｙを第１信号Ｓ１から第２信号Ｓ２間のどのタイミングで検出したかを計算することにより、投射制御手段３による走査位置、つまり、検知した光束がどの光源２１から投射されたかを特定することができる。また、投射装置２ｘから投射された光束は所定の幅を保ったままＹ軸に対して平行に、投射装置２ｙから投射された光束も所定の幅を保ったままＸ軸に対して平行に進行するので、光源２１を特定することにより、指示体４Ａの位置をＸ座標、Ｙ座標の位置（３，１０）として演算することができる。したがって、指示体４Ａの座標演算手段４３Ａは検知部４２Ａの出力した検知信号から検知した光束がどの光源２１からの光束かを特定し、さらに特定した光源２１から指示体４Ａの導光板１上での２次元座標位置を演算することができる。しかも、投射制御は１サイクル１０ｍｓ程度の短い時間であるので、動きを伴う指示体４Ａの位置をリアルタイムでスムーズに検知することができる。このとき、隣接する光束の光路がオーバーラップしている領域では、走査制御時に連続して２つの検知信号が出力されることになるが、この場合も、２つの光源２１の中間位置にあることが特定できるので、正確に位置を検出することができる。
【００１９】
なお、隣接する光束の光路間に間隔があるような場合でも、指示体４の導光部４１が光路間の間隔より広い面積で導光板１と密着し、光を導入することができる場合、導光板１の面内に光を検知できない非検知領域を形成することなく、座標位置を検知することが可能となる。
【００２０】
そして、指示体４Ａの座標演算手段４３Ａは演算した座標位置（３，１０）を座標信号ＳＣＡとして出力する。一方、識別信号出力部４４Ａは指示体４Ａに割り当てられた識別信号ＳＩＡを生成し、出力するので、座標演算手段４３Ａからの座標信号ＳＣＡと識別信号出力部４４Ａからの識別信号ＳＩＡを受けた送信部４５Ａは、座標信号ＳＣＡを識別信号ＳＩＡとともに送信信号ＳＴＡとして外部に送信する。
【００２１】
送信部４５Ａからの送信信号ＳＴＡは、指示体４Ａの発信周波数に対応した座標出力手段５の受信機５１Ａが受信し、受信した送信信号ＳＴＡはＣＰＵ５２によって座標信号ＳＣＡと識別信号ＳＩＡに分離され、座標出力手段５から指示体４Ａの座標位置として出力される。
【００２２】
同様に、導光板１の（７，２）の位置に置かれた指示体４Ｂについても、上述したように検知信号から座標位置（７，２）を算出でき、指示体４Ｂの送信部４５Ｂから指示体４Ｂの識別信号ＳＩＢを座標信号ＳＣＢとともに送信信号ＳＴＢとして送信され、送信された送信信号ＳＴＢは、指示体４Ｂの発信周波数に対応した受信機５１Ｂが受信し、受信した送信信号ＳＴＢがＣＰＵ５２によって座標信号ＳＣＢと識別信号ＳＩＢに分離され、座標出力手段５から指示体４Ｂの座標位置（７，２）として出力される。
【００２３】
上記座標出力手段５からの出力は、表示画面上の指示体４の２次元座標として指示体４ごとに区別して出力され、ＬＡＮ、ＵＳＢなどの外部インターフェース６１を経由してコンピュータ６２に入力される。コンピュータ６２は、内部に映像情報を保有しており、保有する映像情報を映像信号として図示しない表示装置に出力している。このとき、外部インターフェース６１から座標信号ＳＣと識別信号ＳＩが入力されると、内部にインストールされたアプリケーションソフトウェアにより、入力された位置情報に基づいて、映像情報を制御し、制御した映像情報を映像信号として表示装置に出力し、表示装置の表示面に映し出された映像を導光板１を通して見ることができる。
【００２４】
つまり、指示体４に導光部４１と検知部４２を備え、表示装置の表示面上に置かれた導光板１の側面に向かって所定幅の光束を順次走査するように投射させた状態で、指示体４の導光部４１を導光板１に接触させることにより、導光板１内の光を指示体４が検知して、検知信号と走査位置に基づいて座標位置を検出するようにしたので、表示面の表面となる導光板１に水滴等が付着しても指示体４の位置を正確にしかもリアルタイムで検出することができる。また、紙などの障害物があっても、導光板１内の全反射条件に影響を与えることはなく、指示体４と導光板１との間に障害物を挟むようなことがない限り、座標を正確に検知することができる。また、導光板１に投射する光を非可視領域の光にしたので、表示画面の画質に影響を与えることもない。
【００２５】
さらに、各指示体４に識別情報を割り当てることにより、複数の指示体を同時に使用しても、各指示体を区別して指示体毎の位置を正確に検出することができる。なお、本実施の形態においては、送信周波数が異なる指示体４Ａ、４Ｂからの送信信号が混信しないように受信部５１には支持体の数に応じて２つの受信機５１Ａと５１Ｂを備えたが、使用できる支持体の数は本実施の形態に限定されず、さらに増加させることも可能である。また、IEEE802.15.1規格に示されるように、ひとつの受信機で複数の機器と接続が可能である受信機を使用し、複数の指示体からの信号を受信できるようにしてもよい。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２における位置検出装置を示したもので、図５（ａ）は位置検出装置の構成を示す平面図、図５（ｂ）は断面図である。本実施の形態では導光板１００を、ガラス製の第１の導光板１００ａに第１の導光板１００ａよりも軟質で容易に変形する第２の導光板１００ｂを重ねて構成した。他は実施の形態１と同様であり、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
第１の導光板１００ａは、屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板であり、第２の導光板１００ｂは屈折率が約１．３の軟質な樹脂である。図５（ｂ）に示すように第１の導光板１００ａと第２の導光板１００ｂを重ねて導光板１００を構成している。投射手段２については、光学処理部２２により、光源２１から出力された光の導光板１の厚み方向での角度を調整することにより、実施の形態１と同様に、投射した光を導光板１００の表面で全反射するようにしている。このとき、第２の導光板１００ｂが第１の導光板１００ａと密着している部分では導光板１００の厚み方向で全反射し、第２の導光板１００ｂが第１の導光板１００ａと密着していない部分では第２の導光板１００ｂ内および第１の導光板１００ａ内それぞれの厚み方向で全反射し、いずれの部分でも導光板１００の表面から光が漏れることなく、投射した光を対向する側面に向かって進行させることができる。
【００２８】
次に、動作について説明する。
実施の形態１と同様に投射手段２から導光板１００内に光を投射している状態で、指示体４の先端である導光部４１を導光板１００に押し当てると、図６に示すように、第２の導光板１００ｂのαで示す部分が変形し、導光板１００の表面の角度が変化する。さらに、導光部４１と第２の導光板１００ｂの密着面積が増大し、導光板１００内を進行していた光の一部を導光部４１に効率的に導入することができる。そのため、指示体４の位置を正確に検出することが容易となる。
【００２９】
つまり、第２の実施の形態によれば、導光板１００を第１の導光板１００ａと第１の導光板１００ａよりも軟質の第２の導光板１００ｂを重ねて構成したので、指示体４の導光部４１の硬度、形状に依存することなく容易に導光板１００内を進行する光を検知して、検知信号と投射制御手段３の操作位置に基づいて、指示体４の位置を検出することが可能となる。
【００３０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における位置検出装置の導光板を示す断面図である。本実施の形態では導光板を３層構造で構成した。他は実施の形態２と同様であり、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第１の導光板２００ａは、実施の形態２と同じ屈折率が約１．５で、厚さ５ｍｍ程度の方形のガラス板である。第１の導光板２００ａの表面には第３の導光板２００ｂを形成し、さらに第３の導光板２００ｂの表面に第４の導光板２００ｃを形成している。第３の導光板２００ｂには、柔軟性の高い透明材料を使用するが、固体以外の純水、アルコール等の流動性のある材料を第１の導光板２００ａと第４の導光板２００ｃの間に密封して使用することも可能である。第４の導光板２００ｃには、薄いアクリル等を使用することができる。投射手段２については、光束の導光板２００の厚み方向での角度が、各導光板２００ａ、２００ｂ、２００ｃ間では投射光は透過し、導光板２００と空気との界面では全反射条件となるように光学処理部２２を調整する。
【００３２】
次に、動作について説明する。
実施の形態２と同様に投射手段２から導光板２００内に光を投射している状態で、指示体４の先端である導光部４１を導光板２００に押し当てると、柔軟性のある第３の導光板２００ｂが変形するので、２００ｂに重なっている薄い第４の導光板２００ｃも変形する。そのため、導光板２００の表面（２００ｃ）は、第２の実施の形態と同様に、導光部４１に押し当てられて変形し、導光板２００の表面の角度が変化する。さらに、導光部４１と第４の導光板２００ｃの密着面積が増大し、導光板２００内を進行していた光の一部を導光部４１に効率的に導入することができる。このとき、導光部４１と接触する第４の導光板２００ｃは、柔軟な第３の導光板２００ｂ上に重ねられているので、強度が高い材料を用いても、厚みを薄くすることによって変形させることができるので、導光部４１との摩擦を抑制したり、擦れによる磨耗を抑制することができる。
【００３３】
つまり、第３の実施の形態によれば、導光板２００を第１の導光板２００ａと第４の導光板２００ｃの間に軟質な第３の導光板２００ｂを有する３層構造で構成したので、指示体４の導光部４１の硬度、形状に依存することなく容易に導光板２００内を進行する光を検知することが可能となり、しかも、導光板２００の表面の高強度化や低磨耗化が容易となる。
【００３４】
なお、上記各実施の形態では、指示体４に座標演算手段４３を設けたが、指示体４には光を検知して検知信号を単独又は識別信号とともに送信する機能のみを備え、座標出力手段５が指示体４の位置を演算する機能を有するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記各実施の形態では、各光束に対応して光源２１を設け、光源２１の点灯を制御することによって各光束の投射を制御したが、光源２１は点灯したままで、光学処理部２２の出口にＬＣＤなどのシャッター等を設け、各光束に対応するシャッターの開閉を制御することで各光束の投射を制御してもよい。この場合、レーザーの出力を水平方向に広げた後、レンズを使って平行光にすることにより、一つのレーザーが複数の光束の光源として使用できるので、レーザーの本数を低減することができる。
【００３６】
また、光束の数は位置精度や画面サイズに応じて適宜変更可能である。なお、光源２１にはレーザー以外にダイオードを使用してもよい。ただし、レーザーに比べて集光性が劣るため、位置検出精度を維持するために、光源に対応して光学処理部２２等の調整が必要である。
【００３７】
また、上記各実施の形態で用いたスタートビット、ストップビットを認識させるための点灯制御は適宜変更することは可能である。また、スタートビット、ストップビットを用いた非同期式の手法以外にクロック埋め込みなど他の同期手法を用いても走査位置を特定することは可能である。
【００３８】
なお、導光板にはガラスの代わりにアクリル等の樹脂を用いてもよい。その場合には、投射手段２において、投射光を厚み方向で全反射させるために厚み方向の拡散角度の調整が必要である。光束が投射される側面に対向する側面については言及していないが、投射光を有効に利用するためにミラーコーティングを行い、投射光を投射した光源２１に向かって反射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による位置検出装置の構成を示す平面図と側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による指示体の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による座標出力手段を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による投射制御パターンおよび検知信号を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による位置検出装置の構成を示す平面図と断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３による位置検出装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 導電板、 ２ 投射手段、 ３ 投射制御手段、 ４ 指示体、 ５ 座標出力手段、 ４１ 導光部、 ４２ 検知部、 ４３ 座標演算手段、 ４５ 送信部、 １００ａ 第１の導光板、 １００ｂ 第２の導光板、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示面上に設置され、透光性材料からなる導光板と、
前記導光板の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段と、
前記各光束が前記導光板の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段を制御する投射制御手段と、
前記導光板に接触させることにより、前記導光板内部を進行する光を導入する導光部と、前記導光部が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部とを有する指示体と、
前記検知信号と前記投射制御手段による走査位置に基づいて、前記指示体が前記導光板と接触する座標位置を演算する座標演算手段とを
備えてなる位置検出装置。
【請求項２】
前記投射手段は，前記導光板の側面に沿って前記光束を出力する複数の光源を有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記投射手段は、前記導光板の側面に沿って前記光束の投射を制御する複数のシャッターを有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記指示体は、前記座標演算手段と、前記座標演算手段が演算した座標位置を座標信号として外部へ送信する送信部とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記指示体は、異なる識別情報を有する複数の指示体であり、前記識別情報に基づく識別信号を前記座標信号とともに送信し、
前記指示体から送信された前記識別信号及び前記座標信号を受信し、受信した前記識別信号及び前記座標信号に基づき、前記複数の指示体の座標位置を区別して出力する座標出力手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記投射手段は、前記光束を順次走査させる前後に、前記光束を一斉に投射させる第１一斉制御と第２一斉制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記導光板は、第１の導光板の上に前記第１の導光板よりも軟質な第２の導光板を重ねて構成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１】
表示装置の表示面上に設置され、透光性材料からなる導光板と、
前記導光板の厚み方向では全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を前記導光板の側面からＸ方向及びＹ方向に複数個列状に投射する投射手段と、
前記各光束が前記導光板の側面に沿ってＸ方向及びＹ方向に順次走査するように前記投射手段を制御する投射制御手段と、
前記導光板に接触させることにより、前記導光板内部を進行する光を導入する導光部と、前記導光部が導入した光を検知して、検知信号を出力する検知部とを有する指示体と、
前記検知信号と前記投射制御手段による走査位置に基づいて、前記指示体が前記導光板と接触する座標位置を演算する座標演算手段とを
備えてなる位置検出装置。
【請求項２】
前記投射手段は，前記導光板の側面に沿って前記光束を出力する複数の光源を有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記投射手段は、前記導光板の側面に沿って前記光束の投射を制御する複数のシャッターを有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記指示体は、前記座標演算手段と、前記座標演算手段が演算した座標位置を座標信号として外部へ送信する送信部とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記指示体は、異なる識別情報を有する複数の指示体であり、前記識別情報に基づく識別信号を前記座標信号とともに送信し、
前記指示体から送信された前記識別信号及び前記座標信号を受信し、受信した前記識別信号及び前記座標信号に基づき、前記複数の指示体の座標位置を区別して出力する座標出力手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記投射手段は、前記光束を順次走査させる前後に、前記光束を一斉に投射させる第１一斉制御と第２一斉制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記導光板は、第１の導光板の上に前記第１の導光板よりも軟質な第２の導光板を重ねて構成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５８６１６（Ｐ２００８−１５８６１６Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４０２６（Ｐ２００６−３４４０２６）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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