JP3847005B2 - 光走査型タッチパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータシステム等により情報が表示される表示装置の表示画面上での指示物の位置及び大きさを光学的に検出する光走査型タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人の指または特定の指示物により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。
【０００３】
このようなパーソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。このような座標面となる表示画面上の指示位置を検出する方法として、「キャロル方式」（米国特許４，２６７，４４３号）が知られている。この方法は、表示画面の前面の枠に発光素子と受光素子とを対向配置させることによって表示画面の前面に光のマトリックスを構成し、指またはペンの接触による光の遮断位置を検出している。この方法では、高いＳ／Ｎが得られて大型の表示装置に適用を拡張させることも可能であるが、発光素子及び受光素子の配置間隔に検出の分解能が比例するので、検出の分解能を高めるためにはその配置間隔を狭くする必要がある。従って、大画面に対してペン先等のような細い物で接触した場合にもその接触位置を精度良く検出するためには、配置すべき発光素子及び受光素子の数が増大し、構成が大嵩になると共に、信号処理も複雑になるという問題がある。
【０００４】
また、他の光学的な位置検出方法が、特開昭５７−２１１６３７号公報に開示されている。この方法は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角的に走査し、反射手段を有する専用ペンからの反射光の２つのタイミングから専用ペンが存在する角度をそれぞれ求め、求めた角度を三角測量の原理にあてはめて位置座標を計算にて検出する。この方法では、部品点数を大幅に削減でき、また、高い分解能を有することも可能である。しかしながら、専用の反射ペンを利用しなければならない等、操作性に問題があり、また、指，任意のペン等の位置は検出することができない。
【０００５】
更に他の光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８号公報に提案されている。この方法は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角的に走査した光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指またはペンによって光線が遮断されるタイミングから指またはペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原理にて位置座標を検出する。この方法では、部品点数が少なくて検出精度を維持でき、指，任意のペン等の位置も検出できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの手法においても、直接的に得られるデータから演算により指またはペン等の指示物の位置及び大きさを求めるのであるが、その演算をより確度が高いものとする必要がある。また、明らかにエラーと見なされるべき結果が得られると予想される場合、または、そのような結果が得られた場合に、そのまま演算を続行すると誤った結果が出力されてしまう。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、直接的に得られるデータから演算により指またはペン等の指示物の位置及び大きさを求める場合に、その演算をより確度が高いものとすることが可能である光走査型タッチパネルを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、指示物の位置及び／または大きさについて明らかにエラーと見なされるべき演算結果が得られると予想される場合、または、そのような演算結果が得られた場合には演算処理を中止するか、または得られた演算結果を廃棄することを可能とした光走査型タッチパネルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の光走査型タッチパネルは、所定領域に位置する指示物を光学的に走査する光学的走査手段と、該光学的走査手段による走査の結果に基づいて前記指示物の特徴量を計測する計測手段と、該計測手段によって計測された特徴量に基づいて前記指示物の位置及び大きさを算出する算出手段とを備えた光走査型タッチパネルにおいて、前記算出手段は、前記計測手段によって計測された特徴量が所定範囲内にあるか否かを判別する判別部と、所定範囲内にあると判別された所定数の一連の特徴量の数値列を平滑化する第１平滑化処理部と、該第１平滑化処理部にて得られる平滑化特徴量を用いて前記指示物の位置及び大きさを算出する位置・大きさ算出部と、算出された所定数の一連の位置及び／または大きさの数値列を平滑化する第２平滑化処理部とを有し、該第２平滑化処理部による平滑化処理の結果を使用して前記指示物の位置及び大きさを算出すべくなしてあることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の光走査型タッチパネルは、請求項１において、前記光学的走査手段は、前記所定領域の外側に設けた光再帰性反射手段と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段、及び、光によって照射された部分の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段を有する少なくとも２組の光送受手段と、前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記所定領域での走査光の遮断範囲を計測する計測手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項３の光走査型タッチパネルは、請求項１または２において、前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に記憶された数値列の中から所定の条件を満たす数値を選択して平滑化処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の光走査型タッチパネルは、請求項３において、前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶されたｍ個の数値列中から値が大なる順からｎ１個及び小なる順からｎ２個を除外した残りのｍ−（ｎ１＋ｎ２）個の数値を選択してそれらの平均値を求めるべくなしてあることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の光走査型タッチパネルは、請求項３において、前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶されたｍ個の数値列中から値が大なる順からｎ１個及び小なる順からｎ２個を除外した残りのｍ−（ｎ１＋ｎ２）個の数値を選択してそれらの中央値を求めるべくなしてあることを特徴とする。
【００２４】
請求項６の光走査型タッチパネルは、請求項３において、前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶された数値列中から差が小なる所定個の数値を選択してそれらの平均値を求めるべくなしてあることを特徴とする。
【００２５】
請求項７の光走査型タッチパネルは、請求項３において、前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶された数値列中から差が小なる所定個の数値を選択してそれらの中央値を求めるべくなしてあることを特徴とする。
【００２６】
請求項８の光走査型タッチパネルは、請求項１〜７の何れかにおいて、前記計測手段によって計測された１または複数の特徴量が所定範囲内にないと前記判別部が判別した場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００２７】
請求項９の光走査型タッチパネルは、請求項１または２において、前記第１平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に所定数以上の特徴量の数値が記憶されていない場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０の光走査型タッチパネルは、請求項１または２において、前記第２平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に所定数以上の前記指示物の位置及び／または大きさの数値が記憶されていない場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１０の何れかにおいて、前記算出手段の算出結果に基づいて、前記指示物が前記所定領域に接触しているか否かを判別する接触判別手段を更に備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の光走査型タッチパネルは、請求項１１において、前記接触判別手段は、前記算出手段での前記指示物の位置及び大きさの算出結果が所定範囲内である場合に、前記指示物が前記所定領域に接触していると判別すべくなしてあることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３の光走査型タッチパネルは、請求項１１において、前記算出手段は、所定の時間間隔で、前記指示物の位置及び大きさの算出結果が所定範囲内であるか否かを判別し、算出結果が所定範囲内である場合にはその算出結果を出力し、算出結果が所定範囲内でない場合にはエラー信号を出力することとし、前記エラー信号が所定の回数以上にわたって出力された場合に、前記接触判別手段は、前記指示物が前記所定領域から離れていると判別すべくなしてあることを特徴とする。
【００３２】
請求項１４の光走査型タッチパネルは、請求項１１において、前記算出手段は、前記指示物の位置及び大きさの算出結果が所定範囲内であるか否かを判別し、算出結果が所定範囲内である場合にはその算出結果を出力し、算出結果が所定範囲内でない場合にはその算出結果を出力しないこととし、所定時間以上にわたって算出結果が出力されない場合に、前記接触判別手段は、前記指示物が前記所定領域から離れていると判別すべくなしてあることを特徴とする。
【００３３】
請求項１５の光走査型タッチパネルは、請求項１１において、前記接触判別手段により、前記指示物が前記所定領域に接触している状態から前記指示物が前記所定領域から離れている状態に変化することを判別した場合、前記第１平滑化処理部及び第２平滑化処理部に付随する記憶部に記憶されている一連の数値列を消去して初期化すべくなしてあることを特徴とする。
【００３４】
請求項１６の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記光学的走査手段は、前記所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の内の最大値または最小値を算出結果とすべくなしてあることを特徴とする。
【００３５】
請求項１７の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記光学的走査手段は、前記所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の平均値を算出結果とすべくなしてあることを特徴とする。
【００３６】
請求項１８の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記光学的走査手段は、所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の位置または大きさの算出処理を行い、算出結果の少なくとも前記指示物の位置または大きさとして選択した値が所定範囲より大なる場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００３７】
請求項１９の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記光学的走査手段は、所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の内の最大値と最小値との差が所定範囲外である場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００３８】
請求項２０の光走査型タッチパネルは、請求項１〜１５の何れかにおいて、前記平滑化処理手段は、平滑化すべき一連の数値列中に、所定範囲外の数値が所定個数以上存在する場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてあることを特徴とする。
【００３９】
請求項２１の光走査型タッチパネルは、請求項１〜２０の何れかにおいて、前記平滑化処理手段は、前記算出手段により算出された前記指示物の位置に応じて、爾後の平滑化すべき一連の数値の数を変更すべくなしてあることを特徴とする。
【００４０】
本発明の光走査型タッチパネルでは、指示物の位置及び大きさを算出する際に必要な指示物の所定数の一連の特徴量、及び／または、その特徴量に基づいて算出した指示物の所定数の一連の位置及び大きさに対して平滑化処理を施し、その平滑化処理結果に基づいて指示物の位置及び大きさを算出するようにしている。よって、複数のデータを平滑化処理するので、算出される指示物の位置及び大きさの演算結果の精度は高い。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００４２】
図１は、本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。図１において参照符号１０は、パーソナルコンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラットディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投射型映像表示装置等の表示画面であり、本実施の形態では横方向９２．０ｃｍ×縦方向５１．８ｃｍで対角１０５．６ｃｍの表示寸法を有するＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の表示画面として構成されている。後述するように第１の座標面となるこの長方形の表示画面１０の一つの短辺（本実施の形態では右側の辺）の両隅の外側には、発光素子，受光素子，ポリゴンミラー等を含む光学系を内部に有する光送受ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ設けられている。また、表示画面１０の右側の辺を除く３辺、つまり、上下両側の辺及び左側の辺の外側には再帰性反射シート７が設けられている。
【００４３】
両光送受ユニット１ａ，１ｂは、赤外線レーザ光を出射するレーザダイオードからなる発光素子１１ａ，１１ｂと、再帰性反射シート７からの反射光を受光する受光素子１３ａ，１３ｂと、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角的に走査するための本実施の形態では４角形のポリゴンミラー１６ａ，１６ｂと等を主要構成要素としている。なお、受光素子１３ａ，１３ｂは受光手段として機能し、発光素子１１ａ，１１ｂ及びポリゴンミラー１６ａ，１６ｂは光走査手段として機能する。そして、この２組の光送受ユニット１ａ，１ｂ及びそれらの信号処理系と、再帰性反射シート７と等が計測手段として機能する。
【００４４】
このような構成においては、発光素子１１ａ，１１ｂから出射されたレーザ光が、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転によって表示画面１０と実質的に平行である面内を角的に走査されて再帰性反射シート７に投射される。そして、再帰性反射シート７からの反射光が、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂにて反射された後、受光素子１３ａ，１３ｂに入射される。但し、投射光の光路に指，ペン等の指示物（遮断物）Ｓが存在する場合には投射光が遮断されるため、反射光が受光素子１３ａ，１３ｂに入射されることはない。なお、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転により、９０度以上のレーザ光の角的走査が実現される。
【００４５】
また、参照符号５は指示物Ｓの位置，大きさを計測演算すると共に、装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、機能的には、計測手段による計測結果から指示物Ｓの位置と大きさとを算出する算出手段５１と、この算出手段５１による算出結果に基づいて表示装置６に表示すべき情報を制御する画像制御手段５２とで構成される。なお、表示装置６は、図１では独立して示されているが、実際には表示画面１０が兼用される。
【００４６】
このような本発明の光走査型タッチパネルにおいては、図１に示されているように、例えば光送受ユニット１ｂに関して説明すると、光送受ユニット１ｂからの投射光は、図１上で反時計方向回りに走査され、まず再帰性反射シート７の先端部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、指示物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）にいたるまでは再帰性反射シート７により反射されるが、指示物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は指示物Ｓによって遮断され、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは再帰性反射シート７により反射される。
【００４７】
但し、光送受ユニット１ａでは、図１上で時計方向回りに光の走査が行われる。ここで、光送受ユニット１ａは図１上で時計回り方向に表示画面１０の下辺側を走査開始方向とし、逆に光送受ユニット１ｂは図１上で反時計回り方向に表示画面１０の上辺側を走査開始方向とする理由について説明する。
【００４８】
例えば光送受ユニット１ｂの場合には、表示画面１０の上辺側または左辺側のいずれを走査開始方向としてもよいが、光送受ユニット１ｂから見た場合、表示画面１０の上辺の方が下辺よりも距離的に近いために反射光量が大であること、及び再帰性反射シート７の反射面が表示画面１０の上辺ではほぼ直角であるために反射光量が大であることにより、表示画面１０の上辺側を走査開始方向としている。換言すれば、光送受ユニット１ｂの場合に表示画面１０の下辺側を走査開始方向とすると、表示画面１０の下辺の方が上辺よりも距離的に遠いため、走査開始時点の反射光量が小さくなり、また再帰性反射シート７の反射面が湾曲しているために反射光量が小さくなる。但し、再帰性反射シート７の湾曲に関しては本質的な問題ではなく、湾曲させないような構成を採ることも勿論可能である。
【００４９】
ところで、図１に示されているように、再帰性反射シート７は両光送受ユニット１ａ，１ｂが配置されている辺を開口部とし、表示画面１０を囲むようにして”Ｕ”字状に配置されている。更に、参照符号７ａ，７ｂにて示されているように、両光送受ユニット１ａ，１ｂから再帰性反射シート７への光の投射角度が小さくなる部分、具体的には両光送受ユニット１ａ，１ｂが配置されている辺と直交する２辺（図１上では上側の辺と下側の辺）の両光送受ユニット１ａ，１ｂから遠い部分には鋸歯状に再帰性反射シートが設置されている。
【００５０】
このような再帰性反射シートの鋸歯状部分７ａ，７ｂにより、例えば光送受ユニット１ｂからの投射光は走査開始位置Ｐｓから再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂの一端の位置Ｐ３まで走査が進むに伴って再帰性反射シート７への入射角度が次第に小さくなるため反射光量もそれに伴って低下する。しかし、再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂの一端の位置Ｐ３から他端の位置Ｐ４までの間は再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂにほぼ直角に入射するので再帰性反射率のそれ以上の低下が回避される。
【００５１】
次に、本発明の光走査型タッチパネルによる座標面での位置検出動作について、その原理を示す図２の模式図を参照して説明する。但し、図２では光送受ユニット１ａ，１ｂ、表示画面１０以外の構成部材は図示を省略している。また、以下の説明では光送受ユニット１ｂ側をチャンネル１（Ｃｈ１）とし、光送受ユニット１ａ側をチャンネル２（Ｃｈ２）とする。
【００５２】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路を制御することにより、光送受ユニット１ａ，１ｂ内のポリゴンミラー１６ａ，１６ｂを回転させて、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角的に走査する。この結果、再帰性反射シート７からの反射光が受光素子１３ａ，１３ｂに入射する。このようにして受光素子１３ａ，１３ｂに入射した光の受光量は図示しない信号処理回路の出力である受光信号として得られる。この受光信号のレベルの変化を両光走査手段１２ａ，１２ｂでの走査角度として検出し、以下のような手法により処理する。
【００５３】
なお、ＭＰＵ５の算出手段５１に与えられる情報は、主として図２に示されている下記の４種類の情報である。
θ_1-1 ：Ｃｈ１（光送受ユニット１ｂ）の走査開始から指示物Ｓ検出までの角度
θ_1-2 ：Ｃｈ１（光送受ユニット１ｂ）の指示物Ｓの検出幅角度
θ_2-1 ：Ｃｈ２（光送受ユニット１ａ）の走査開始から指示物Ｓ検出までの角度
θ_2-2 ：Ｃｈ２（光送受ユニット１ａ）の指示物Ｓの検出幅角度
【００５４】
求めるべき指示物Ｓの中心Ｐの座標（ｘ，ｙ）の算出と、指示物Ｓの半径ｒの算出は以下の式（１）〜（６）で行われる。但し、両光送受ユニット１ａ，１ｂが図１上において左側の短辺に沿って設置されている場合には、式（４），（５），（６）はそれぞれ式（４′），（５′），（６′）のようになる。
【００５５】
θ₁ = θ_1-1 ＋θ_1-2 ／2 ・・・（１）
θ₂ = θ_2-1 ＋θ_2-2 ／2 ・・・（２）
ｙ= Ｌ× tanθ₁ ／(tanθ₁ ＋ tanθ₂ ) ・・・（３）
ｘ= Ｗ−ｙ× tanθ₂ ・・・（４）
ｒ１＝｛（Ｗ−ｘ）² ＋ｙ² ｝^1/2 × sin（θ_2-2 ／２） ・・・（５）
または
ｒ２＝｛（Ｗ−ｘ）² ＋（Ｌ−ｙ）² ｝^1/2 × sin（θ_1-2 ／２）・・・（６）
ｘ= ｙ× tanθ₂ ・・・（４′）
ｒ１＝（ｘ² ＋ｙ² ）^1/2 × sin（θ_2-2 ／２） ・・・・（５′）
または
ｒ２＝（ｘ² ＋（Ｌ−ｙ）² ）^1/2 × sin（θ_1-2 ／２）・・・（６′）
【００５６】
図３は算出手段５１の一構成例を示す機能ブロック図である。算出手段５１は前述の如く、ＭＰＵ５の機能として実現されており、ここに示されている機能ブロック図もＭＰＵ５で実行されるソフトウェア機能を示している。但し、同等の機能を実現する専用ハードウェアとして実現することも勿論可能であり、その場合には処理速度の高速化が可能である。
【００５７】
算出手段５１は、計測手段からの出力（特徴量）に平滑化処理を行う平滑化処理部５１１と、計測手段からの出力（特徴量）を記憶する記憶部５１２と、平滑化処理部５１１からの出力に基づいて指示物Ｓの位置を算出する位置算出部５１３と、平滑化処理部５１１からの出力に基づいて指示物Ｓの大きさを算出する大きさ算出部５１４とを有する。
【００５８】
平滑化処理部５１１は、計測手段、具体的には光送受ユニット１ａ，１ｂからの出力であるθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 に対して平滑化処理を行う。平滑化処理部５１１には、ある時間ｔにおける出力θ_1-1,ｔ、θ_1-2,ｔ、θ_2-1,ｔ、θ_2-2,ｔが入力される。
【００５９】
記憶部５１２は、各出力データθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 それぞれに関する現時点ｔ以前の時間ｔ−１〜ｔ−（ｍ−１）のｍ−１ステップ分のデータを記憶する。平滑化処理部５１１では、この記憶部５１２からこれらのｍ−１ステップ分のθの値を読み出し、現時点ｔのθの値をも含めたそれぞれｍ個のデータの平均値を算出する。この結果として得られるθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 それぞれの平均値θ_a1-1、θ_a1-2、θ_a2-1、θ_a2-2を使用して位置算出部５１３が指示物Ｓの位置を、大きさ算出部５１４が指示物Ｓの大きさをそれぞれ算出する。記憶部５１２ではこの平滑化処理部５１１による平均化処理が一度実行される都度、最も古いデータ、即ち時間ｔ−（ｍ−１）のデータを廃棄し、現時点ｔのデータを時間ｔ−１のデータとし、各時間のデータを順送りに更新する。
【００６０】
なお、上記の例では、平滑化処理部５１１において、ｍ個のデータの平均値を算出するようにしたが、ｍ個のデータの中央値を求めるようにしても良い。
【００６１】
図４は算出手段５１の他の構成例を示す機能ブロック図である。上述の図３に示されている例では、計測手段からの出力データの平滑値を最初に平滑化処理部５１１により求めた後に指示物Ｓの位置及び大きさを算出しているが、この図４に示されている例では、まず指示物Ｓの位置及び大きさを算出した後にそれらの平滑値を求めるようにしている。
【００６２】
図４の算出手段５１は、指示物Ｓの位置を算出する位置算出部５１３と、位置の複数の算出結果に平滑化処理を行う平滑化処理部５１１ａと、位置の複数の算出結果を記憶する記憶部５１２ａと、指示物Ｓの大きさを算出する大きさ算出部５１４と、大きさの複数の算出結果に平滑化処理を行う平滑化処理部５１１ｂと、大きさの複数の算出結果を記憶する記憶部５１２ｂとを有する。
【００６３】
計測手段からの出力データθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 はまず位置算出部５１３に入力される。位置算出部５１３では、入力された計測手段からの出力データθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 に従って指示物Ｓの位置（ｘ，ｙ）を算出し、その結果を大きさ算出部５１４，平滑化処理部５１１ａ及び記憶部５１２ａに与える。大きさ算出部５１４では位置算出部５１３からの出力に従って指示物Ｓの大きさｒを算出し、その結果を平滑化処理部５１１ｂ及び記憶部５１２ｂに与える。
【００６４】
両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂは位置算出部５１３の算出結果及び大きさ算出部５１４の算出結果に対して平均化処理を行う。ある時間ｎにおける指示物Ｓの位置（ｘ_n ，ｙ_n ），大きさｒ_n が平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂにそれぞれ入力される。
【００６５】
記憶部５１２ａは、位置算出部５１３の現時点ｎの算出結果（ｘ_n ，ｙ_n ）と現時点ｎ以前の時間ｎ−１〜ｎ−（ｍ−１）のｍ−１ステップ分のデータとを記憶する。平滑化処理部５１１ａでは、記憶部５１２ａに記憶されているｍ−１ステップ分の指示物Ｓの位置を読み出し、現時点ｎの指示物Ｓの位置（ｘ_n ，ｙ_n ）をも含めたｍ個のデータの平均を算出する。この算出結果である指示物Ｓの平均位置（ｘ_an，ｙ_an）が算出手段５１の出力となる。
【００６６】
一方、記憶部５１２ｂは、大きさ算出部５１４の現時点ｎの算出結果ｒ_n と現時点ｎ以前の時間ｎ−１〜ｎ−（ｍ−１）のｍ−１ステップ分のデータとを記憶する。平滑化処理部５１１ｂでは、記憶部５１２ｂに記憶されているｍ−１ステップ分の指示物Ｓの大きさを読み出し、現時点ｎの指示物Ｓの大きさｒ_n をも含めたｍ個のデータの平均を算出する。この算出結果である指示物Ｓの平均大きさｒ_anが算出手段５１の出力となる。
【００６７】
両記憶部５１２ａ，５１２ｂでは、上述の両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂでの平均化処理が実行される都度、最も古いデータ、即ち時間ｎ−（ｍ−１）のデータを廃棄し、現時点ｎのデータを時間ｎ−１のデータとし、各時間のデータを順送りに更新する。
【００６８】
なお、上記の例では、両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂにおいて、ｍ個のデータの平均値を算出するようにしたが、ｍ個のデータの中央値を求めるようにしても良い。
【００６９】
平滑化処理部５１１，５１１ａ，５１１ｂにおいて、前述したように時間的に連続したｍ個のデータの平均値（または中央値）を算出する。しかし、このｍ個のデータ中に、ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因によって通常の値とは著しく異なったデータが含まれてしまった場合、その結果として得られる平均値（または中央値）も本来の値とは著しく異なってしまう虞がある。そこで、平滑化処理の対象となるべきｍ個のデータを大きさ順に並べ換え、値が大きい方からのｎ１個のデータと値が小さい方からのｎ２個のデータとを除外したｍ−（ｎ１＋ｎ２）個（但し、ｍ＞ｎ１＋ｎ２）に対してのみ平滑化処理を行うようにする。これによって、平滑化処理の対象となるｍ個の数値中に著しく大きな値または著しく小さな値が含まれていても、それらが平均値（または中央値）に与える影響を小さくすることができる。
【００７０】
以下、図５のフローチャートを参照して具体的に説明する。なお、この図５に示されているフローチャートは前述の図４の構成に適用した例を示しているが、基本的な考え方は図３に示されている構成にも適用可能であることは言うまでもない。
【００７１】
まず、計測手段から一組のデータが出力されると位置算出部５１３及び大きさ算出部５１４において指示物Ｓの位置及び大きさの算出が行われ (ステップＳ１１）、また両記憶部５１２ａ，５１２ｂの内容が更新される (ステップＳ１２）。そして、両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂはそれぞれ記憶部５１２ａ，５１２ｂからｍ個のデータ列を取得し (ステップＳ１３）、それらのｍ個のデータを値が大きい順に並び替え (ステップＳ１４）、値が大きい方のｎ１個と小さい方のｎ２個とを破棄し (ステップＳ１５，Ｓ１６）、残りのｍ−（ｎ１＋ｎ２）個の平均を求め (ステップＳ１７）、この結果を指示物Ｓの位置（ｘ_an，ｙ_an）及び大きさｒ_anとして決定する (ステップＳ１８）。
【００７２】
ところで、上述の例では、他と著しく異なった数値の全てが本来の値よりも例えば著しく小さいような場合には数値は大きいながらも本来の値により近い数値が破棄される可能性がある。そこで、平滑化処理の対象であるｍ個の数値の標準偏差を求め、標準偏差が大きいｎ個のデータを除いたｍ−ｎ個のデータのみを対象として平滑化処理を行うことにより上述のような問題の解決を図る。
【００７３】
また、残りのｍ−ｎ個のデータの標準偏差の内の最大のものが所定値よりも大きいような場合は、このｍ−ｎ個のデータにも本来の値とは異なるものが含まれていると判断する。この場合、指示物Ｓの通常の位置及び大きさの算出処理は行わず、所定のエラー値を出力する。これにより、ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因によって正常な位置と大きさとの検出が行えなかったことを報知する。
【００７４】
以下、図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。図６において、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は前述の図５のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と同様の処理である。両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂはステップＳ２３においてｍ個のデータ列を両記憶部５１２ａ，５１２ｂからそれぞれ取得した後、平均値を算出する (ステップＳ２４）。また同時に両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂは、ｍ個のデータの標準偏差を算出し (ステップＳ２５）、それらのｍ個のデータを標準偏差が大きい順に並び替え (ステップＳ２６）、偏差が大きい方のｎ個のデータを破棄し (ステップＳ２７）、残りのｍ−ｎ個のデータ中の標準偏差の最大値が所定値よりも大きいか否かを調べる (ステップＳ２８）。
【００７５】
その標準偏差が所定値以下である場合には（Ｓ２８：ＮＯ）、両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂはｍ−ｎ個のデータの平均を求め (ステップＳ２９）、この結果を指示物Ｓの位置（ｘ_an，ｙ_an）及び大きさｒ_anとして決定する (ステップＳ３０）。一方、その標準偏差が所定値より大きい場合には（Ｓ２８：ＹＥＳ）、両平滑化処理部５１１ａ，５１１ｂは平均化処理は行わずにエラー値が指示物Ｓの位置及び大きさとされ (ステップＳ３１）、指示物Ｓの位置と大きさとが決定される (ステップＳ３０）。これにより、オペレータは指示物Ｓの正常な位置及び大きさが検出不可能であったことを認識することが可能になる。
【００７６】
ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因による異常な値を排除する他の処理について説明する。まず計測手段からの入力データであるθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 が、それぞれ所定範囲内に無い場合、通常の算出処理は行わずに指示物Ｓの位置と大きさとを予め定められているエラー値に設定する。また、算出された指示物Ｓの位置（ｘ，ｙ）が所定範囲内に無い場合にも同様に処理される。これらの処理の結果、最終的な指示物Ｓの位置と大きさとの値にエラー値が設定されると記憶部５１２に記憶されているデータもエラーデータになる。そこで、記憶部５１２に記憶されているエラー値の数を調べ、その数が所定数以上であった場合には平均化処理を行わないようにする。
【００７７】
図７はそのような平滑化処理部５１１での処理手順を示すフローチャートである。まず、計測手段から計測結果が取得され (ステップＳ４１）、それがそれぞれ所定値内であるか否かが判断され (ステップＳ４２）、一つでも所定値外である場合には (Ｓ４２：ＮＯ）、指示物Ｓの位置及び大きさがエラー値とされる (ステップＳ４９）。
【００７８】
計測値が全て所定値内である場合には (Ｓ４２：ＹＥＳ）、指示物Ｓの位置と大きさとが算出され (ステップＳ４３）、その結果が所定範囲内であるか否かが判断される (ステップＳ４４）。その結果が所定範囲内でない場合には (Ｓ４４：ＮＯ）、指示物Ｓの位置及び大きさがエラー値とされる (Ｓ４９）。その結果が所定範囲内である場合には (Ｓ４４：ＹＥＳ）、記憶部５１２の内容が更新されて過去の算出結果のデータ列が取得される (ステップＳ４５）。
【００７９】
そして、この記憶部５１２から取得された過去の算出結果の内の指示物Ｓの位置のデータのエラー値の数が所定数より少ないか否かが判断される (ステップＳ４６）。エラー値の数が所定数以上である場合には (Ｓ４６：ＮＯ）、指示物Ｓの位置及び大きさがエラー値とされる (Ｓ４９）。エラー値の数が所定数より少ない場合には (Ｓ４６：ＹＥＳ）、更に過去の算出結果の内の指示物Ｓの大きさのデータのエラー値の数が所定数より少ないか否かが判断される (ステップＳ４７）。エラー値の数が所定数以上である場合には (Ｓ４７：ＮＯ）、指示物Ｓの位置及び大きさがエラー値とされる (Ｓ４９）。エラー値の数が所定数より少ない場合には (Ｓ４７：ＹＥＳ）、平滑化処理部５１１による平均化処理が実行され (ステップＳ４８）、指示物Ｓの位置及び大きさが決定され (ステップＳ５０）、記憶部５１２の内容が更新される (ステップＳ５１）。
【００８０】
また、指示物Ｓの位置及び大きさがエラー値とされると (Ｓ４９）、これが指示物Ｓの位置及び大きさとして決定され (Ｓ５０）、記憶部５１２の内容が更新される (Ｓ５１）。
【００８１】
図８は、本発明の他の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。図８に示す構成では、ＭＰＵ５の内部構成が図１に示すものと異なっており、ＭＰＵ５は、指示物Ｓの位置及び大きさを算出する算出手段５３と、算出手段５３の算出結果に基づいて指示物Ｓが表示画面１０に接触しているか否かを判別する接触判別手段５４と、表示装置６を制御する画像制御手段５２とで構成される。他の構成は、前述の図１の光走査型タッチパネルと同じであり、同一部分には同一番号を付してそれらの説明を省略する。
【００８２】
また、図９は、この算出手段５３の一構成例を示す機能ブロック図である。算出手段５３は前述の如く、ＭＰＵ５の機能として実現されており、ここに示されている機能ブロック図もＭＰＵ５で実行されるソフトウェア機能を示している。但し、同等の機能を実現する専用ハードウェアとして実現することも勿論可能であり、その場合には処理速度の高速化が可能である。
【００８３】
算出手段５３は、計測手段の出力（特徴量）が所定範囲内であるか否かを判別する特徴量判別部５３１と、一連の複数の特徴量のデータに平滑化処理を行う第１平滑化処理部５３２と、一連の複数の特徴量のデータを記憶する第１記憶部５３３と、第１平滑化処理部５３２の出力に基づいて指示物Ｓの位置及び大きさを算出する位置・大きさ算出部５３４と、算出した一連の複数の位置及び大きさのデータに平滑化処理を行う第２平滑化処理部５３５と、算出した一連の複数の位置及び大きさのデータを記憶する第２記憶部５３６とを有する。
【００８４】
計測手段、具体的には光送受ユニット１ａ，１ｂからの出力である特徴量θ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 が特徴量判別部５３１に入力され、それらの各角度及びそれらから計測されるθ₁ ，θ₂ が所定範囲内であるかが判別される。そしてこれらのうちの何れかが所定範囲内でない場合にはエラーフラグがオンとなる。なお、この特徴量判別部５３１での処理動作の詳細については後述する。
【００８５】
第１平滑化処理部５３２及び第１記憶部５３３には、ある時間ｔにおける出力θ_1-1,ｔ、θ_1-2,ｔ、θ_2-1,ｔ、θ_2-2,ｔが入力される。第１記憶部５３３には、各出力データθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 それぞれに関する現時点ｔ以前の時間ｔ−１〜ｔ−（ｍ−１）のｍ−１ステップ分のデータが記憶されており、第１平滑化処理部５３２は、この第１記憶部５３３からこれらのｍ−１ステップ分のθの値を読み出し、現時点ｔのθの値をも含めたそれぞれｍ個のデータの平均値を算出し、その算出結果を位置・大きさ算出部５３４へ出力する。なお、第１記憶部５３３では、この第１平滑化処理部５３２による平均化処理が一度実行される都度、最も古いデータ、即ち時間ｔ−（ｍ−１）のデータを廃棄し、現時点ｔのデータを時間ｔ−１のデータとし、各時間のデータを順送りに更新する。
【００８６】
位置・大きさ算出部５３４は、この平均化処理の結果として得られるθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 それぞれの平均値θ_a1-1、θ_a1-2、θ_a2-1、θ_a2-2を使用して、指示物Ｓの位置（ｘ，ｙ）及び大きさｒをそれぞれ算出し、その算出結果を第２平滑化処理部５３５及び第２記憶部５３６へ出力する。即ち、ある時間ｎにおける指示物Ｓの位置（ｘ_n ，ｙ_n ）と大きさｒ_n とが第２平滑化処理部５３５及び第２記憶部５３６へ入力される。
【００８７】
第２記憶部５３６には、指示物Ｓの位置及び大きさに関する現時点ｎ以前の時間ｎ−１〜ｎ−（ｍ−１）のｍ−１ステップ分のデータが記憶されており、第２平滑化処理部５３５は、第２記憶部５３６に記憶されているｍ−１ステップ分の指示物Ｓの位置を読み出し、現時点ｎの指示物Ｓの位置（ｘ_n ，ｙ_n ）をも含めたｍ個のデータの平均を算出すると共に、第２記憶部５３６に記憶されているｍ−１ステップ分の指示物Ｓの大きさを読み出し、現時点ｎの指示物Ｓの大きさｒ_n をも含めたｍ個のデータの平均を算出する。このような算出結果である指示物Ｓの平均位置（ｘ_an，ｙ_an）及び指示物Ｓの平均大きさｒ_anが算出手段５３の出力となる。なお、第２記憶部５３６では、この第２平滑化処理部５３５での平均化処理が実行される都度、最も古いデータ、即ち時間ｎ−（ｍ−１）のデータを廃棄し、現時点ｎのデータを時間ｎ−１のデータとし、各時間のデータを順送りに更新する。
【００８８】
なお、上述した例では、第１平滑化処理部５３２及び第２平滑化処理部５３５において、ｍ個のデータの平均値を算出するようにしたが、ｍ個のデータの中央値を求めるようにしても良い。
【００８９】
次に、図９に示す算出手段５３（特徴量判別部５３１，第１平滑化処理部５３２，第１記憶部５３３，位置・大きさ算出部５３４，第２平滑化処理部５３５及び第２記憶部５３６）と接触判別手段５４との処理動作について説明する。
【００９０】
第１平滑化処理部５３２，第２平滑化処理部５３５では、前述したように時間的に連続したｍ個のデータの平均値（または中央値）を算出するが、このｍ個のデータ中に、ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因によって通常の値とは著しく異なったデータが含まれてしまった場合、その結果として得られる平均値（または中央値）も本来の値とは著しく異なってしまう虞がある。そこで、平滑化処理の対象となるべきｍ個のデータを大きさ順に並べ換え、値が大きい方からのｎ１個のデータと、値が小さい方からのｎ２個のデータとを除外したｍ−（ｎ１＋ｎ２）個（但し、ｍ＞ｎ１＋ｎ２）に対してのみ平滑化処理を行うようにする。これによって、平滑化処理の対象となるｍ個の数値中に著しく大きな値または著しく小さな値が含まれていても、それらが平均値（または中央値）に与える影響を小さくすることができる。なお、第１平滑化処理部５３２，第２平滑化処理部５３５におけるこのような処理手順は、前述した平滑化処理部５１１，５１１ａ，５１１ｂでの処理手順（図５のフローチャート）と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
上述の処理では、他と著しく異なった数値の全てが本来の値よりも例えば著しく小さいような場合には数値は大きいながらも本来の値により近い数値が破棄される可能性がある。そこで、平滑化処理の対象であるｍ個の数値の標準偏差を求め、標準偏差が大きいｎ個のデータを除いたｍ−ｎ個のデータのみを対象として平均値（または中央値）を求めることによりこのような問題の解決を図る。
【００９２】
以下、図１０のフローチャートを参照して具体的に説明する。なお、図１０では、第２平滑化処理部５３５での処理手順を示しているが、第１平滑化処理部５３２の処理手順も同様である。位置・大きさ算出部５３４で算出された指示物Ｓの位置と大きさとが、第２平滑化理部５３５及び第２記憶部５３６へ入力され（ステップＳ６１）、第２記憶部５３６の内容が更新される（ステップＳ６２）。第２平滑化理部５３５は、第２記憶部５３６から位置，大きさのそれぞれｍ個のデータ列を取得し（ステップＳ６３）、それぞれｍ個のデータの平均値（または中央値）を算出する (ステップＳ６４）。
【００９３】
また、第２平滑化理部５３５は、それぞれｍ個のデータの標準偏差を算出し (ステップＳ６５）、それぞれのｍ個のデータを標準偏差が大きい順に並び替え (ステップＳ６６）、偏差が大きい方のそれぞれｎ個のデータを破棄し (ステップＳ６７）、残りのそれぞれ（ｍ−ｎ）個のデータの平均値（または中央値）を算出する (ステップＳ６８）。そして、この算出結果を指示物Ｓの位置（ｘ_an，ｙ_an）及び大きさｒ_anとして決定する (ステップＳ６９）。
【００９４】
特徴量として算出手段５３（特徴量判別部５３１）に入力されるθ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 は、光走査手段による走査角度範囲を超えることはない。もし、この走査角度範囲を超えるような値が計測された場合、その値は、ノイズ等の影響を受けた異常な値か、指示物Ｓが表示画面に接触していない状態における異常な値と考えられる。また、前述した式（１），（２）で算出されるθ₁ ，θ₂ もこの走査角度範囲を超えることはない。よって、これらの角度の値が走査角度範囲を超えて出力された場合には、エラーフラグをオンにして、入力された特徴量が異常であることを以後の処理に反映させるようにする。
【００９５】
以下、特徴量判別部５３１での処理手順を示す図１１のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、計測手段から特徴量θ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 を入力する（ステップＳ７１）。そして、これらの特徴量θ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 が所定範囲内（走査角度範囲内）であるか否かを順次判断する（ステップＳ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５）。何れかが所定範囲内でない場合には（Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５の何れか：ＮＯ）、エラーフラグをオンにする（ステップＳ８１）。
【００９６】
すべてが所定範囲内である場合には（Ｓ７２，Ｓ７３，Ｓ７４，Ｓ７５の全て：ＹＥＳ）、式（１），（２）に従ってθ₁ ，θ₂ を算出する（ステップＳ７６）。算出したθ₁ ，θ₂ が所定範囲内（走査角度範囲内）であるか否かを順次判断する（ステップＳ７７，Ｓ７８）。何れかが所定範囲内でない場合には（Ｓ７７，Ｓ７８の何れか：ＮＯ）、エラーフラグをオンにする（Ｓ８１）。すべてが所定範囲内である場合には（Ｓ７７，Ｓ７８の全て：ＹＥＳ）、エラーフラグをオフとする（ステップＳ７９）。そして、設定したエラーフラグを送る（ステップＳ８０）。
【００９７】
指示物Ｓが表示画面１０の所定領域に接触し、特徴量判別部５３１から正規の特徴量が算出手段５３に入力され始めても、第１記憶部５３３または第２記憶部５３６に所定数のデータ列が記憶されるまでは、第１平滑化処理部５３２または第２平滑化処理部５３５で平滑化処理を行えない。そこで、算出手段５３では、第１記憶部５３３，第２記憶部５３６内のデータ列の数を常に監視し、所定数のデータ列が記憶されていない状態では、指示物Ｓの最終的な正規の位置及び大きさの代わりに所定のエラーデータを出力して、まだ正規の位置及び大きさを出力できないことを以後の処理に反映させるようにする。また、前記エラーフラグがオンである場合にも、このエラーデータを出力する。
【００９８】
以下、算出手段５３での処理手順を示す図１２のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、特徴量をエラーフラグと共に特徴量判別部５３１から入力する（ステップＳ９１）。入力されたエラーフラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ９２）。エラーフラグがオンである場合には（Ｓ９２：ＮＯ）、エラーデータを出力する（ステップＳ１０１）。
【００９９】
エラーフラグがオフである場合には（Ｓ９２：ＹＥＳ）、第１記憶部５３３の内容を更新し（ステップＳ９３）、第１記憶部５３３内に所定数のデータ列が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ９４）。所定数未満である場合には（Ｓ９４：ＮＯ）、エラーデータを出力する（Ｓ１０１）。所定数に達している場合には（Ｓ９４：ＹＥＳ）、第１平滑化処理部５３２にて特徴量に対する平滑化処理を行い（ステップＳ９５）、その平滑化処理結果に基づいて指示物Ｓの位置及び大きさを位置・大きさ算出部５３４にて算出し（ステップＳ９６）、第２記憶部５３６の内容を更新する（ステップＳ９７）。
【０１００】
第２記憶部５３６内に所定数のデータ列が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ９８）。所定数未満である場合には（Ｓ９８：ＮＯ）、エラーデータを出力する（Ｓ１０１）。所定数に達している場合には（Ｓ９８：ＹＥＳ）、第２平滑化処理部５３５にて指示物Ｓの位置及び大きさに対する平滑化処理を行い（ステップＳ９９）、その平滑化処理結果を正規の指示物Ｓの位置及び大きさとして出力する（ステップＳ１００）。
【０１０１】
上述したように、この例では、算出手段５３から所定の時間間隔で常に出力信号が出力されている。つまり、指示物Ｓが正規に検出された場合には、正規の位置及び大きさが出力され、指示物Ｓが正規に検出されない場合には、エラーデータが出力される。接触判別手段５４は、正規の位置及び大きさが入力された場合に指示物Ｓが表示画面１０の所定領域に接触していると判別して接触フラグをオンにする。また、指示物Ｓが接触していてもノイズ等の影響でエラーデータが出力される可能性があるので、ある所定の回数以上連続してエラーデータが入力された場合に、接触判別手段５４は、指示物Ｓが所定領域に接触せずに表示画面１０から離れている状態であると判別して接触フラグをオフにする。そして、接触フラグがオンからオフに変化する際に、第１記憶部５３３及び第２記憶部５３６内のデータ列をすべて消去して、それぞれの平滑化処理を初期化する。
【０１０２】
以下、接触判別手段５４での処理手順を示す図１３のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、算出手段５３からの出力信号を入力し（ステップＳ１１１）、その出力信号がエラーデータであるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。エラーデータでない場合、即ち正規のデータである場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、接触フラグをオンにして（ステップＳ１１７）、その入力データを指示物Ｓの位置及び大きさとして出力する（ステップＳ１１８）。
【０１０３】
一方、エラーデータである場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、接触フラグがオンであるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。オンでなければ（Ｓ１１３：ＮＯ）、その接触フラグをオフとする（ステップＳ１１９）。接触フラグがオンである場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、エラーデータが所定数ｋ個以上連続して入力されたか否かを判断する（ステップＳ１１４）。ｋ個以上連続入力されていない場合には（Ｓ１１４：ＮＯ）、接触フラグをオンとする（ステップＳ１２０）。
【０１０４】
一方、エラーデータがｋ個以上連続入力されている場合には（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、接触フラグをオフとし（ステップＳ１１５）、第１記憶部５３３及び第２記憶部５３６内のデータを消去する（ステップＳ１１６）。
【０１０５】
ところで、本発明の光走査型タッチパネルでは、前述したように、指示物Ｓの大きさとして、Ｃｈ１の光送受ユニット１ｂから出力される数値θ_1-2 から算出するｒ１と、Ｃｈ２の光送受ユニット１ａから出力される数値θ_2-2 から算出するｒ２との２つの値を得ることができる。
【０１０６】
しかし、ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因によってｒ１またはｒ２の何れか一方、或いは、双方共に正常な数値とは大きく異なっている可能性がある場合があり得る。そこで、まず、ｒ１とｒ２とがそれぞれ所定の正常な数値範囲内であるか否かを判定し、更に、ｒ１とｒ２とを比較し、両者の差が所定範囲内であるか否かを判別する。これらが所定範囲外である場合には、通常の処理を行わずに予め定められているエラー値を出力する。これにより、ノイズまたはタッチパネルの他のエラー要因によって正常な位置・大きさの検出が行えなかったことを報知する。一方、それらが所定範囲内の場合には、ｒ１とｒ２との平均値、または大きい方か小さい方の何れかを指示物Ｓの大きさとして出力する。
【０１０７】
以下、算出手段５１，５３での指示物Ｓの大きさの算出方法とエラー値処理手順とを示す図１４のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、計測手段から計測結果（θ_1-1 、θ_1-2 、θ_2-1 、θ_2-2 ）を取得し (ステップＳ１２１）、指示物Ｓの位置を算出して (ステップＳ１２２）、指示物Ｓの大きさｒ１，ｒ２をθ_1-2 ，θ_2-2 からそれぞれ算出する (ステップＳ１２３，Ｓ１２４）。
【０１０８】
そして、θ_1-2 から算出された指示物Ｓの大きさｒ１と、θ_2-2 から算出された指示物Ｓの大きさｒ２とがそれぞれ所定範囲内であるか否かを判断する (ステップＳ１２５，Ｓ１２６）。それぞれが何れも所定範囲内である場合には (Ｓ１２５，Ｓ１２６の何れも：ＹＥＳ）、両者の差が所定範囲内であるか否かを判断する (ステップＳ１２７）。その差が所定範囲内である場合には (Ｓ１２７：ＹＥＳ）、ｒ１とｒ２との何れか大きい方または小さい方を選択するか、或いは、両者の平均値を求めることにより (ステップＳ１２８）、指示物Ｓの大きさを決定する (ステップＳ１３０）。
【０１０９】
ｒ１，ｒ２の少なくとも一方が所定範囲外である (Ｓ１２５，Ｓ１２６の何れか：ＮＯ）、または、両者の差が所定範囲外である (Ｓ１２７：ＮＯ）場合には、所定のエラー値を指示物Ｓの大きさとし (ステップＳ１２９）、その大きさを決定する (Ｓ１３０）。これにより、オペレータは指示物Ｓの正常な位置及び大きさが検出不可能であったことを認識することが可能になる。
【０１１０】
また、本発明の光走査型タッチパネルにおいては、指示物Ｓの位置と大きさとを算出する際に、表示画面１０上での分解能が両光送受ユニット１ａ，１ｂに対する距離によって大きく異なるため、検出精度も表示画面１０の位置によって大きく変化する。これは、光の走査角度の測定分解能と三角測量の幾何学的な問題とに起因する。
【０１１１】
そこで、そのような検出精度が低下する領域では、平滑化処理に使用するデータの数ｍを多くすることにより検出結果のばらつきを検出精度が良好な他の位置より低くしている。一方、データの数ｍが多くなると計算量が多くなるため、他の処理に悪影響を及ぼす可能性があるというトレードオフの関係がある。そこで、指示物Ｓの表示画面１０上の位置に応じてデータの数ｍを適宜に変更することにより、このようなトレードオフを解決する。
【０１１２】
図１５は、指示物Ｓの表示画面１０の位置に応じて、平滑化処理に使用するデータの数ｍを変更する処理手順を示すフローチャートであり、また図１６は、表示画面１０上の指示物Ｓの位置と平滑化処理に使用するデータの設定数ｍとの関係を示す模式図である。なお、この関係は、算出手段５１，５３内のメモリ（図示せず）にテーブルデータとして格納されている。
【０１１３】
まず、計測手段から出力されたデータに基づいて指示物Ｓの位置を算出し (ステップＳ１３１）、前回の平滑化処理時に決定されていたデータ数ｍで平滑化処理を行う (ステップＳ１３２）。但し、最初はデータ数ｍは１でもよい。ステップＳ１３１において算出された指示物Ｓの位置に基づいてｍをメモリのテーブルから取得する (ステップＳ１３３）。次に、メモリに記憶されているテーブルから取得したデータ数ｍに次回の平滑化処理時のデータ数ｍを更新する (ステップＳ１３４）。
【０１１４】
なお、このｍの取得のためのテーブルは、図１６の模式図に示されているような両光送受ユニット１ａ，１ｂからの表示画面１０上の距離に対応したほぼ扇形の複数の領域に分割した各領域についてのデータ数ｍをそれぞれの位置のデータと対応つけて予めメモリに格納している。もとより、このテーブルの内容はそれほどには厳密である必要は無く、前述した如く、光の走査角度の測定分解能と三角測量の幾何学的な問題とに概略的に対応していればよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によれば、直接的に得られるデータに基づいて演算によって指またはペン等の指示物の位置及び大きさを求める際に、平滑化処理を行うようにしたので、その算出結果を確度が高いものとすることが可能である。
【０１１６】
また、明らかにエラーと見なされるべき結果が得られると予想される場合、または、そのような結果が得られた場合には、演算処理を中止するか、または、得られた結果を廃棄するようにしたので、異常な算出結果が得られることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【図２】本発明の光走査型タッチパネルによる座標面での位置検出動作の原理を示す模式図である。
【図３】算出手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】算出手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】平滑化処理部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】平滑化処理部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】平滑化処理部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【図９】算出手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】平滑化処理部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】特徴量判別部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】算出手段での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】接触判別手段での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】算出手段での指示物の大きさの算出方法とエラー値処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】平滑化処理部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】表示画面上の指示物の位置と平滑化処理に使用するデータの設定数との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 光送受ユニット
５ ＭＰＵ
６ 表示装置
７ 再帰性反射シート
１０ 表示画面
１１ａ，１１ｂ 発光素子
１２ａ，１２ｂ 光走査手段
１３ａ，１３ｂ 受光素子
１６ａ，１６ｂ ポリゴンミラー
５１，５３ 算出手段
５４ 接触判別手段
５１１，５１１ａ，５１１ｂ 平滑化処理部
５１２，５１２ａ，５１２ｂ 記憶部
５１３ 位置算出部
５１４ 大きさ算出部
５３１ 特徴量判別部
５３２ 第１平滑化処理部
５３３ 第１記憶部
５３４ 位置・大きさ算出部
５３５ 第２平滑化処理部
５３６ 第２記憶部

Claims (21)

1. 所定領域に位置する指示物を光学的に走査する光学的走査手段と、該光学的走査手段による走査の結果に基づいて前記指示物の特徴量を計測する計測手段と、該計測手段によって計測された特徴量に基づいて前記指示物の位置及び大きさを算出する算出手段とを備えた光走査型タッチパネルにおいて、前記算出手段は、前記計測手段によって計測された特徴量が所定範囲内にあるか否かを判別する判別部と、所定範囲内にあると判別された所定数の一連の特徴量の数値列を平滑化する第１平滑化処理部と、該第１平滑化処理部にて得られる平滑化特徴量を用いて前記指示物の位置及び大きさを算出する位置・大きさ算出部と、算出された所定数の一連の位置及び／または大きさの数値列を平滑化する第２平滑化処理部とを有し、該第２平滑化処理部による平滑化処理の結果を使用して前記指示物の位置及び大きさを算出すべくなしてあることを特徴とする光走査型タッチパネル。
2. 前記光学的走査手段は、前記所定領域の外側に設けた光再帰性反射手段と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段、及び、光によって照射された部分の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段を有する少なくとも２組の光送受手段と、前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記所定領域での走査光の遮断範囲を計測する計測手段とを有する請求項１記載の光走査型タッチパネル。
3. 前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に記憶された数値列の中から所定の条件を満たす数値を選択して平滑化処理を行うべくなしてある請求項１または２記載の光走査型タッチパネル。
4. 前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶されたｍ個の数値列中から値が大なる順からｎ１個及び小なる順からｎ２個を除外した残りのｍ−（ｎ１＋ｎ２）個の数値を選択してそれらの平均値を求めるべくなしてある請求項３記載の光走査型タッチパネル。
5. 前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶されたｍ個の数値列中から値が大なる順からｎ１個及び小なる順からｎ２個を除外した残りのｍ−（ｎ１＋ｎ２）個の数値を選択してそれらの中央値を求めるべくなしてある請求項３記載の光走査型タッチパネル。
6. 前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶された数値列中から差が小なる所定個の数値を選択してそれらの平均値を求めるべくなしてある請求項３記載の光走査型タッチパネル。
7. 前記第１平滑化処理部及び／または前記第２平滑化処理部は、前記記憶部に記憶された数値列中から差が小なる所定個の数値を選択してそれらの中央値を求めるべくなしてある請求項３記載の光走査型タッチパネル。
8. 前記計測手段によって計測された１または複数の特徴量が所定範囲内にないと前記判別部が判別した場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１〜７の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
9. 前記第１平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に所定数以上の特徴量の数値が記憶されていない場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１または２記載の光走査型タッチパネル。
10. 前記第２平滑化処理部は、所定数の一連の数値列を記憶する記憶部を有し、該記憶部に所定数以上の前記指示物の位置及び／または大きさの数値が記憶されていない場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１または２記載の光走査型タッチパネル。
11. 前記算出手段の算出結果に基づいて、前記指示物が前記所定領域に接触しているか否かを判別する接触判別手段を更に備える請求項１〜１０の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
12. 前記接触判別手段は、前記算出手段での前記指示物の位置及び大き さの算出結果が所定範囲内である場合に、前記指示物が前記所定領域に接触していると判別すべくなしてある請求項１１記載の光走査型タッチパネル。
13. 前記算出手段は、所定の時間間隔で、前記指示物の位置及び大きさの算出結果が所定範囲内であるか否かを判別し、算出結果が所定範囲内である場合にはその算出結果を出力し、算出結果が所定範囲内でない場合にはエラー信号を出力することとし、前記エラー信号が所定の回数以上にわたって出力された場合に、前記接触判別手段は、前記指示物が前記所定領域から離れていると判別すべくなしてある請求項１１記載の光走査型タッチパネル。
14. 前記算出手段は、前記指示物の位置及び大きさの算出結果が所定範囲内であるか否かを判別し、算出結果が所定範囲内である場合にはその算出結果を出力し、算出結果が所定範囲内でない場合にはその算出結果を出力しないこととし、所定時間以上にわたって算出結果が出力されない場合に、前記接触判別手段は、前記指示物が前記所定領域から離れていると判別すべくなしてある請求項１１記載の光走査型タッチパネル。
15. 前記接触判別手段により、前記指示物が前記所定領域に接触している状態から前記指示物が前記所定領域から離れている状態に変化することを判別した場合、前記第１平滑化処理部及び第２平滑化処理部に付随する記憶部に記憶されている一連の数値列を消去して初期化すべくなしてある請求項１１記載の光走査型タッチパネル。
16. 前記光学的走査手段は、前記所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の内の最大値または最小値を算出結果とすべくなしてある請求項１〜１５の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
17. 前記光学的走査手段は、前記所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の平均値を算出結果とすべくなしてある請求項１〜１５の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
18. 前記光学的走査手段は、所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の位置または大きさの算出処理を行い、算出結果の少なくとも前記指示物の位置または大きさとして選択した値が所定範囲より大なる場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１〜１５の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
19. 前記光学的走査手段は、所定領域を光学的に走査して前記指示物による走査光の遮断範囲を表す数値を測定する少なくとも２組の光送受手段を有し、前記算出手段は、前記少なくとも２組の光送受手段により得られる数値それぞれに基づいて前記指示物の大きさの算出処理を行い、算出結果の内の最大値と最小値との差が所定範囲外である場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１〜１５の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
20. 前記平滑化処理手段は、平滑化すべき一連の数値列中に、所定範囲外の数値が所定個数以上存在する場合には、所定のエラー処理を行うべくなしてある請求項１〜１５の何れかに記載の光走査型タッチパネル。
21. 前記平滑化処理手段は、前記算出手段により算出された前記指示物の位置に応じて、爾後の平滑化すべき一連の数値の数を変更すべくなしてある請求項１〜２０の何れかに記載の光走査型タッチパネル。

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