JP4160810B2 - 座標検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、座標入力面に接触により入力があった場合に、入力された入力領域の方向である入力方向から前記入力領域の座標を検知する座標検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ディスプレイ画面と座標入力装置とを一体化し、ディスプレイ画面上をタッチしながらディスプレイ画面に表示される画像を制御することができるタッチパネル付きディスプレイ装置が普及しつつある。また、学校の授業や企業のプレゼンテーション等での利用を想定した、比較的大型のタッチパネル付きディスプレイ装置も知られている。
【０００３】
座標入力装置としては、光学式のものが知られている。光学式の座標入力装置では、座標入力面に入力された位置の方向を２方向から検知することにより、その位置の座標を算出する。図１６は、従来の光学式の座標検知装置の一例を示している。座標入力装置３００は、座標入力面３０１の両端に配置された光学ユニット３０３ａ，３０３ｂと、座標を入力する際に使用する座標入力面３０１と、座標入力面３０１の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃとを有している。
【０００４】
光学ユニット３０３ａ，３０３ｂは、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、座標入力面３０１にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置３００は、２つの光学ユニット３０３ａ，３０３ｂでそれぞれ検知された光の遮蔽方向（θＬ，θＲ）と当該光学ユニット３０３ａ，３０３ｂ間の距離に基づいて、座標入力面３０１に入力された座標の位置を算出することができる。
【０００５】
しかし、例えば、図１６に示すように、点Ａと点Ｂとを通る直線上に右側の光学ユニット３０３ａが配置されるような位置関係の点Ａと点Ｂとが同時にタッチされた場合には光学ユニット３０３ａに近い位置の点Ａの座標の精度は維持できるが、点Ａの本影や半影の影響により、点Ｂの正確な方向を検知できず、点Ｂの座標の精度を維持できない。すなわち、光学ユニット３０３ａは、タッチ点Ｂの座標を推定値としてしか算出できないという不具合がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法としては、３６０°回転可能なミラーを設け、２点タッチされたにもかかわらず一の光学ユニットが１点の方向のみしか検知しない場合には、１点しか検知しない光学ユニット側の光をミラーに照射し、ミラーを回転させ、回転角度から２点を検知する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５７７０号公報（第４−７頁，第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、ユーザが座標入力面に手をついて筆記している場合など、２点の大きさが極端に異なる場合や、２点が近接している場合には、２点を分離して検出するのが困難であるという問題がなお残されている。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を正確に算出することのできる座標検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、座標入力面上にタッチ点が入力された場合に、当該タッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、前記座標入力面に近接して配置され、配置された位置を基準として、前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも３つの方向検知手段と、前記方向検知手段のうち少なくとも２つの前記方向検知手段が検知した前記タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標を算出する算出制御手段とを備え、前記方向検知手段が、互いに隔たった２つの前記タッチ点方向をほぼ同時に検知した場合に、前記２つのタッチ点方向を検知した前記方向検知手段のうち３つの方向検知手段を選択する選択手段をさらに備え、前記算出制御手段は、前記選択手段が選択した前記３つの方向検知手段がそれぞれ検出した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標をそれぞれ算出し、算出された複数の前記タッチ点座標のうちいずれの前記タッチ点方向の組み合わせからも算出される前記タッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、座標検知装置は、少なくとも３つの方向検知手段を備えているので、３つの方向検知手段それぞれが検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合、２つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合に比べて、タッチ点座標に関するパラメータを多く利用することができるので、より正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１２】
また、一の方向検知手段が検知する一のタッチ点方向上に２つのタッチ点が入力された場合、この１つのタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合には、正確な値を算出できない。しかし、この場合、他の方向検知手段がこれら２つのタッチ点それぞれに対応する互いに隔たった２つのタッチ点方向を検知することができるので、２つのタッチ点方向に基づいて、精度良くタッチ点を算出することができる。
この請求項１の発明によれば、３つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標を算出することができるので、より精度よく２つのタッチ点座標を算出することができる。
この請求項１の発明によれば、３つの方向検知手段それぞれが検知したタッチ点方向の組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することができる。すなわち、真のタッチ点座標とともに、仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を選択することができる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、３つの前記方向検知手段から選択された３通りの２つの前記方向検知手段が、いずれも前記座標入力面内を通る直線以外の直線である面外直線上の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、面外直線とは、１つの直線であってもよい。また、面外直線は複数であってもよい。より具体的には、例えば、第１の方向検知手段と第２の方向検知手段は、第１の面外直線上の異なる２点に配置され、かつ第２の方向検知手段と第３の方向検知手段は、第２の面外直線上の異なる２点に配置されていてもよい。なお、第２の方向検知手段は、第１の面外直線と第２の面外直線との交点上に配置されている。
【００１５】
すなわち、一の方向検知手段が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向しか検知しない場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知可能な位置に配置されていればよい。
【００１６】
少なくとも３つの方向検知手段を備え、このうち２つの方向検知手段が座標入力面内を通る直線上の２点に配置されている座標検知装置では、この直線上に２つのタッチ点の入力があった場合に、いずれの方向検知手段も１つのタッチ点方向のみしか検知できない。すなわち、残りの１つの方向検知手段が、２つのタッチ点方向を検知するのみであるため、１つのタッチ点方向は実測値として得られないため、２つのタッチ点座標を正確に算出することができない。
【００１７】
これに対して、この請求項２の発明によれば、３つの方向検知手段のうち各２つの方向検知手段が、面外直線上の異なる２点に配置されている、すなわち、１つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向しか検知しない場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知することができるので、座標入力面内のいずれの２つのタッチ点が入力された場合であっても、３つのうちのいずれか２つの方向検知手段は、これら２つのタッチ点に対応する２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、２つのタッチ点のタッチ点座標を精度よく算出することができる。
【００１８】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、同一の前記面外直線上の異なる３点に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項３の発明によれば、３つの方向検知手段は、同一の面外直線上に配置されているので、製造段階において方向検知手段を容易に配置することができる。
【００２０】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、前記座標入力面のうち長辺側に配置され、かつ前記長辺に略平行な前記面外直線上に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
この請求項４の発明によれば、３つの方向検知手段は、座標入力面のうち長辺側に配置されているので、座標入力面の短辺側に配置された場合に比べて、タッチ点と方向検知手段との最大距離が小さくなる。従って、検知されたタッチ点方向の誤差を比較的小さくすることができ、タッチ点座標を精度良く算出することができる。
【００２２】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、いずれも同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００２３】
この請求項５の発明によれば、３つの方向検知手段は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知することができるので、３つの方向検知手段が検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検出してしまうのを避けることができる。従って、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向は、同一のタッチ点に対応するものであるので、このタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２４】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、光を照射する発光部と、座標入力面を通過した光を反射する反射部からの反射光を受光する受光部とを有し、前記３つの方向検知手段それぞれの前記発光部は、同一のタイミングで光を照射し、前記３つの方向検知手段それぞれの前記受光部は、同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００２５】
この請求項６の発明によれば、発光部は同一のタイミングで光を照射し、また受光部は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知するので、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる座標検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる座標検知装置を含むタッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。以下、図１を参照しつつタッチパネル付きディスプレイ装置１００の特徴的な構成および機能について説明する。タッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１と、座標入力面１０１に近接して配置された第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆと、座標入力面１０１の外縁に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、第１方向検知部１０４ａ、第２方向検知部１０４ｂ、第３方向検知部１０４ｃ、第４方向検知部１０４ｄ、第５方向検知部１０４ｅ、第６方向検知部１０４ｆと、メイン制御部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。座標入力面１０１は、矩形の面であって、ユーザがペンなどの指示棒や指によりタッチすることにより、タッチ点（図では位置Ａ）を入力するときに利用される。
【００４４】
第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆは、いずれも座標入力面１０１に近接して配置され、配置された位置を基準として、この位置におけるタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する。これら６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆは、いずれも同一のタイミングでタッチ点方向を検知する。
【００４５】
これら６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆは、座標入力面１０１の長辺側であって、かつ座標入力面１０１の長辺に略平行な面外直線５００上の異なる位置に配置されている。
【００４６】
各光学ユニット１０２ａ〜ｆは、いずれも発光部および受光部を有している。発光部および受光部については、後に図５を参照しつつ詳述する。発光部は、扇形に広がる光を照射する。受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。各光学ユニット１０２ａ〜ｆの発光部は、いずれも同一のタイミングで光を照射し、かつ受光部は、いずれも同一のタイミングで光を受光する。なお、受光部は、例えばラインセンサを有しており、これにより指や指示棒などによって遮蔽された方向であるタッチ点方向を検知する。
【００４７】
第１方向検知部１０４ａ、第２方向検知部１０４ｂ、第３方向検知部１０４ｃ、第４方向検知部１０４ｄ、第５方向検知部１０４ｅ、第６方向検知部１０４ｆは、それぞれ対応する光学ユニット１０２ａ〜ｆが検知したタッチ点方向を検知する。なお、より具体的には、各方向検知部１０４は、光学ユニット１０２が検知した光の情報をアナログデータとして入力する。なお、アナログデータは、扇状に照射された光のうち、受光部の光を受光しなかった位置で本来受光されるはずの光の光軸、すなわちタッチ点方向を示す情報である。
【００４８】
ここで、例えば第１光学ユニット１０２ａと第１方向検知部１０４ａの組み合わせは、本発明における方向検知手段を構成する。同様に、他の光学ユニット１０２ｂ〜ｆと方向検知部１０４ｂ〜ｆのそれぞれの組み合わせは、いずれも本発明における方向検知手段を構成する。
【００４９】
メイン制御部１０５は、各方向検知部１０４ａ〜ｆからタッチ点方向を受け取り、タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標であるタッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はさらに、光学ユニット１０２ａ〜ｆのうちから所定の光学ユニット１０２を選択し、選択した光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて、タッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はまた、各光学ユニット１０２の駆動を制御する。ここで、メイン制御部１０５は、本発明の算出手段および選択手段を構成する。
インターフェース部１０６は、メイン制御部１０５からタッチ点座標を受け取り外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０に送る。
【００５０】
なお、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細な構成および機能については後述する。
【００５１】
図２は、方向検知部１０４およびメイン制御部１０５がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。本図を用いて、第１光学ユニット１０２ａおよび第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点Ｔの座標を算出する場合について説明する。まず、座標入力面１０１の高さ、すなわち短辺の長さをＨ、座標入力面１０１の幅、すなわち長辺の長さをＬとすると、第１光学ユニット１０２ａとタッチ点Ｔとを通る直線５００と第１光学ユニット１０２ａと第６光学ユニット１０２ｆとを通る直線５０３とのなす角の角度θ１を算出する。すなわち、角度θ１は、第１光学ユニット１０２ａが検知したタッチ点方向を示す。また、第６光学ユニット１０２ｆとタッチ点Ｔとを通る直線５０２と直線５０３とのなす角の角度をθ２を算出する。すなわち、角度θ２は、第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向を示す。さらに、角度θ１，θ２を以下の式に代入することによってタッチ点Ｔの座標(ｘ，ｙ)を算出する。
ｘ＝Ｗ×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） …（１）
ｙ＝Ｈ−Ｗ×ｔａｎθ１×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）…（２）
【００５２】
図３は、座標入力面１０１がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。ユーザがペンなどにより座標入力面１０１をタッチすると各光学ユニット１０２ａ〜ｆはタッチ点に対応して遮蔽された方向、すなわちタッチ点方向を検知する（ステップＳ１００）。そして、メイン制御部１０５は、入力されたタッチ点の数を判断する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
ここで、メイン制御部１０５がタッチ点の数を判断する方法について説明する。例えば、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが、１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、タッチ点は、１点のみであると判断することができるので、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、１つのタッチ点が入力されたと判断する。
【００５４】
なお、他の例としては、メイン制御部１０５は、全て、すなわちｎ個の光学ユニットのうち、（ｎ−１）個の光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合に、１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。具体的には、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆ、すなわち６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆのうち、５つの光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合である。
【００５５】
また、理論的には、少なくとも２つの光学ユニット１０２が１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、すべての光学ユニット１０２ａ〜ｆのタッチ点方向を考慮するまでもなく、入力されたタッチ点は１点のみであると判断することができる。そこで、さらに他の例としては、メイン制御部１０５は、少なくとも２つの光学ユニット１０２から１つのタッチ点方向を検知した場合に１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。
【００５６】
また、メイン制御部１０５は、少なくとも１つの光学ユニット１０２が、互いに隔たった２つのタッチ点座標をほぼ同時に検知した場合に、タッチ点は、２点であると判断する。
【００５７】
再び、図３を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理について説明する。１つのタッチ点のみが入力された場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆのうちから任意の２つの光学ユニット１０２を選択する（ステップＳ１０４）。そして、メイン制御部１０５は、選択した２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいて、前述の式（１）および式（２）によりタッチ点座標を算出する（ステップＳ１０６）。
【００５８】
タッチ点が１点のみの場合には、タッチ点の座標を正確に算出できないという問題が生じないので、いずれの２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合であっても誤差の少ない値を算出することができるので、いずれの２つの光学ユニット１０２を選択してもよい。
【００５９】
このように、タッチ点座標を算出するときに、２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出しか行わないので、演算処理が簡単になり、処理に対する装置の負担を軽減することができる。すなわち、他の光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出処理を省略することができる。
【００６０】
なお、このとき選択すべき２つの光学ユニット１０２は、予め設定しておいてもよい。
【００６１】
一方、メイン制御部１０５が、２つのタッチ点が入力されたと判断した場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ点方向を検知した光学ユニット１０２のうちから任意の２つの光学ユニット１０２を選択する（ステップＳ１１０）。そして、メイン制御部１０５は、選択した２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
ここで、図４を参照しつつ、同時に２つのタッチ点が入力された場合の、メイン制御部１０５の処理について詳述する。図４に示す点Ａおよび点Ｂがタッチ点として入力された場合、第１光学ユニット１０２ａは、１つのタッチ点方向のみしか検知しない。ただし、第１光学ユニット１０２ａ以外の光学ユニット１０２ｂ〜ｆは、点Ａおよび点Ｂに対応する隔たった２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、この場合には、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２ｂ〜ｆのうちいずれか２つの光学ユニットを選択し、選択した２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて点Ａおよび点Ｂのタッチ点座標をそれぞれ算出する。
【００６３】
このように、本実施の形態におけるタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、３つ以上の光学ユニット１０２を備えているので、１の光学ユニット１０２が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向のみしか検知できない場合であっても、他の光学ユニット１０２が２つのタッチ点に対応した２つのタッチ点方向を検知できるので、座標入力面１０１のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、精度よくタッチ点の座標を算出することができる。
【００６４】
図５は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。図５（Ａ）は、光学ユニット１０２を、座標入力面１０１に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向き、すなわちｘ軸方向から見た状態を示している。また、図５（Ｂ）は、光学ユニット１０２を照射光の進行方向、すなわちｙ軸方向から見た状態を示している。
【００６５】
図６は、受光部１２５がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。座標入力面１０１上のある位置Ｕに指が接触すると照射光が遮断され、その方向に対応するラインセンサ１２７上の対応する点に反射光が到達しなくなる。すなわち、図６に示すように座標入力面１０１上の位置Ｕに光を遮る指が接触すると、ここを通過する光が遮られ、ラインセンサ１２７上では位置Ｄにおいて受光強度の小さい領域（暗点）が生じる。この暗点Ｄの位置は、遮蔽方向（位置Ｕ）と一対一に対応する。したがって、ラインセンサ１２７が検知した暗点Ｄに基づいて遮蔽方向を検知することができる。
【００６６】
なお、ＣＣＤ１２７における受光強度が均一になるように、シリンドリカルレンズ１２３ｃの後段もしくはＣＣＤ１２７の前段に濃淡のついたフィルタを設けてもよい。これにより、ＣＣＤ１２７の各素子に対して方向に依存した閾値を設定する必要が無くなり、制御が容易となる。
【００６７】
次に、図７を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細なハードウェア構成について説明する。なお、本図においては、便宜的に１つの光学ユニット１０２および１つの方向検知部１０４のみを示しているが、タッチパネルディスプレイ装置１００に含まれる全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆおよび全ての方向検知部１０４ａ〜ｆは、本図に示す光学ユニット１０２および方向検知部１０４と同一の構成および機能である。
【００６８】
光学ユニット１０２は、ＬＤ１２２を含む発光ユニット２００と、ＣＣＤ１２７を含む受光ユニット２１０とを有している。ＣＣＤ１２７は、方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【００６９】
方向検知部１０４は、方向検知部１０４全体を制御するＣＰＵ４０１と、タッチ点方向を検知するプログラムを格納するＲＯＭ４０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ４０３と、画像処理などを行う画像ＬＳＩ４０４と、光学ユニット１０２からのデータを格納するデータ格納メモリ４０５と、シェーディング補正を行う基準となるデータを格納するシェーディングメモリ４０６とを有している。
【００７０】
メイン制御部１０５は、メイン制御部１０５全体を制御するＣＰＵ５０１と、システムを制御するプログラムを格納するＲＯＭ５０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ５０３と、インターフェース部１０６を制御するインターフェース制御部５０４とを有している。
【００７１】
複数の光学ユニットが独立して駆動すると、座標入力面１０１にタッチ点が入力された場合に、一の光学ユニットにおいてはタッチ点方向が検知されるが、他の光学ユニットにおいてはタッチ点が検知されないといった不具合が生じてしまう。このため、メイン制御部１０５のＣＰＵ５０１は、トリガを生成し、生成したトリガに応じてＬＤ１２２を駆動させることにより、各ＬＤの発光のタイミングを同一にする。また、それぞれの方向検知部１０４の画像ＬＳＩ４０４にトリガ信号５２０を送る。そして、画像処理ＬＳＩ４０４は、トリガ信号に応じてＣＣＤ１２７を駆動させる。これにより、ＣＣＤ１２７は、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知することができる。
【００７２】
これにより、複数の光学ユニット１０２ａ〜ｆは、全て同期して駆動されるので、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知することができる。すなわち、メイン制御部１０５の制御により、発光部１２１は、同一のタイミングで光を照射し、受光部１２５は、同一のタイミングで反射光を受光する、すなわち、タッチ点方向を検知する。
【００７３】
また、方向検知部１０４のＣＰＵ４０１とメイン制御部１０５のＣＰＵ５０１とはシリアル通信を行っており、検知を開始させる旨をしめす検知開始指示や、検知したタッチ点方向（５１０）の送受信を行う。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、シリアルインターフェースを用いているが、他の例としては、装置内部での通信なので、専用のインターフェースを用いてもよい。
【００７５】
（実施の形態２）
次に、図８および図９を参照しつつ、実施の形態２に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００について説明する。実施の形態２に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、タッチ点が２点入力された場合に、３つの光学ユニット１０２を選択し、３つの光学ユニット１０２がそれぞれ算出したタッチ点方向に基づいて、２つのタッチ点のタッチ点座標を算出する。この点で、実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００と異なる。
【００７６】
図８は、タッチ点が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。なお、本図において、実施の形態１において説明した図３におけるステップの番号と同一の番号が付与された処理は、同一の処理を示している。
【００７７】
図８に示すように、タッチ点が２点入力されると（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ点方向を検知した任意の３つの方向検知部１０４を選択する（ステップＳ１２０）。なお、これ以外のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理および構成は、実施の形態１において説明した実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理および構成と同様である。
【００７８】
図９を参照しつつ、ステップＳ１２０における処理について説明する。図９（Ａ）に示すように、点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされ、第１光学ユニット１０２ａおよび第４光学ユニット１０２ｄがこれら２点に対応するタッチ点方向を検知した場合を示す図である。この場合、第１光学ユニット１０２ａは、点Ｐに対応してタッチ点方向５２０を検知し、かつ点Ｑに対してタッチ点方向５２２を検知する。また、第４光学ユニット１０２ｄは、点Ｐに対応してタッチ点方向５２４を検知し、かつ点Ｑに対してタッチ点方向５２６を検知する。このように、各タッチ点方向が２つあるため、式（１）および式（２）を利用して座標を算出した場合には、実際のタッチ点Ｐ，Ｑのほかに、仮想的な点Ｒ，Ｓの座標が算出されてしまう。従って、これら４つの座標から、実際のタッチ点Ｐ，Ｑを選択するのが困難である。
【００７９】
そこで、本実施の形態においては、さらに、第２光学ユニット１０２ｂが検知したタッチ点方向５３０，５３２に基づいてタッチ点座標を算出する。この場合、計６つの座標が算出されるが、このうち、３つの光学ユニット１０２のうちのいずれの２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向の組み合わせからも算出される座標を真のタッチ点の座標と決定する。このように、３つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向を利用することによって、仮想的なタッチ点座標および真のタッチ点座標のうちから、容易に真のタッチ点座標を決定することができる。
【００８０】
（実施の形態３）
次に、図１０および図１１を参照しつつ、実施の形態３にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００について説明する。本実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１がタッチされた場合に、タッチされた点の位置を特定するのにかえて、タッチされたのは点ではなく、領域であるとしてタッチされた領域、すなわちタッチ領域の大きさまで判断し、これに基づいて、２つのタッチ点を判別する。この点で、第１の実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００および第２の実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００と異なる。
【００８１】
図１０は、タッチ領域と、光学ユニット１０２ａ，１０２ｂが検知するタッチ領域方向との関係を示す模式図である。例えば、座標入力面１０１に手をついて、タッチペンなどにより入力した場合には、図１０に示すように、タッチペンが接触したタッチ領域Ｍと、ついた手が接触したタッチ領域Ｎとが入力される。この場合、２つの光学ユニット１０２ａ，１０２ｂがそれぞれ検知したタッチ点方向に基づいて、は、タッチ領域Ｍ，Ｎに加えて、仮想的なタッチ領域Ｋ，Ｌに対応する座標であるタッチ領域座標が算出されてしまう。なお、本実施の形態においては、タッチ領域のほぼ中央の位置をタッチ領域の座標として算出するものとする。
【００８２】
そこで、実施の形態３に係る光学ユニット１０２ａは、さらにタッチ領域Ｍに対応して角度θ３の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。光学ユニット１０２ａは、またタッチ領域Ｎに対応して角度θ４の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。一方、光学ユニット１０２ｂは、タッチ領域Ｍに対応して角度θ５の幅の連続したタッチ領域方向を検知し、かつタッチ領域Ｎに対応して角度θ６の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。図１１に示されているように、真のタッチ領域（Ｍ，Ｎ）は、仮想的なタッチ領域（Ｋ，Ｌ）に比べて円形に近い領域であるのが一般的である。そこで、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２ａおよび光学ユニット１０２ｂが検知した連続したタッチ領域方向の角度が近いタッチ領域を真のタッチ領域として決定する。
【００８３】
図１１は、タッチ領域が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。なお、本図において、実施の形態１において説明した図３におけるステップの番号と同一の番号が付与された処理は、同一の処理を示している。
【００８４】
図１０に示すように、タッチ領域が２つ入力されると（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ領域それぞれの方向である２つのタッチ領域方向を検知した任意の２つの光学ユニットを選択する（ステップＳ１３０）。そして、選択された２つの光学ユニット１０２は、２つのタッチ領域座標を算出する（ステップＳ１３２）。なお、ここでは、仮想的なタッチ領域座標も算出されている。また、実施の形態３においては、タッチ領域座標として、タッチ領域の中心の座標を算出することとしている。
【００８５】
２つの光学ユニット１０２は、さらに２つのタッチ領域の幅を算出し、（ステップＳ１３４）。タッチ領域の幅が近い値を示すタッチ領域に対する座標を、真のタッチ領域に対応する座標と決定する（Ｓステップ１３６）。
【００８６】
なお、実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００のこれ以外の構成および処理は、実施の形態１にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００の構成および処理と同様である。
【００８７】
次に、図１２および図１３を参照しつつさらに好適な例について説明する。手をついてタッチペンにより入力する場合には、タッチペンに対応するタッチ領域Ｍと座標入力面１０１についた手に対応するタッチ領域Ｎの位置が近く、かつ互いの大きさが極端に異なっている。このため、図１２に示すように、２つの光学ユニット４２０ａ,４２０ｂの間にミラー４００を設けた場合であっても、ペンに対応するタッチ領域Ｍは、手に対応するタッチ領域Ｎに隠れてしまうので、タッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎの座標を正確に算出できない。この場合には、ミラー４００の位置を変更することにより、２つの領域に対するタッチ領域方向を検知することも可能だが、なお、座標入力面１０１全面におけるすべての２点を検知することはできない。
【００８８】
そこで、本例においては、図１３に示すように、所定の間隔で複数の光学ユニット４１０ａ〜ｇを配置した。すなわち、タッチ領域Ｍとタッチ領域Ｎとの位置および大きさの関係の平均的な値に基づいて光学ユニットの間隔を決定する。具体的には、平均的な位置および大きさの関係を有する２つの領域がいずれの位置に入力された場合であっても、少なくとも２つの光学ユニットが、これらを別個に検知することができるような間隔に設定する。
【００８９】
例えば、以下の条件の場合には、光学ユニット間の距離は１５７ｍｍであって、配置する光学ユニットの数は、７個であることが好ましい。すなわち、座標入力面１０１のアスペクト比４：３、５０インチディスプレイ（検知幅１１００ｍｍ）、最小検知径：φ６ｍｍ、タッチ領域Ｎ：６０（Ｘ）×１００（Ｙ）、タッチ領域Ｎとタッチ領域Ｍの距離（Ｘ）２０ｍｍ、タッチ領域Ｎとタッチ領域Ｍの距離（Ｙ）±１００ｍｍである。
【００９０】
図１３に示す第６光学ユニット４１０ｆは、タッチ領域Ｍに対するタッチ領域方向を検知できない。しかし、この場合には、例えば、第２光学ユニット４１０ｂおよび光学ユニット４１０ｃがタッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎに対応する互いに隔たった２つのタッチ領域方向を検知することができる。
【００９１】
また、図１４に示すように、例えば、タッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎが入力された場合には、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂが検知したタッチ領域方向に基づいて、タッチ領域の座標を算出し、タッチ領域Ｍ’およびタッチ領域Ｎ’が入力された場合には、第３光学ユニット１０２ｃおよび第５光学ユニット１０２ｅが検知したタッチ領域方向に基づいて、タッチ領域の座標を算出してもよい。このように、任意の２つの光学ユニットのうち、より正確にタッチ領域の座標を算出することのできるタッチ領域方向に基づいてタッチ領域座標を算出してもよい。
【００９２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。
【００９３】
そうした第１の変更例としては、図１５（Ａ）に示すように、光学ユニット１０２ａ〜ｆを、座標入力面１０１の長辺と平行な直線に対して傾いた面外直線６００上に配置してもよい。この場合であっても、本実施の形態において説明したのと同様に、２点のタッチ点が同時に入力された場合であっても、２点のタッチ点それぞれのタッチ点座標を正確に算出することができる。
【００９４】
図１５（Ｂ）に示す光学ユニット４３０ａ，４３０ｂは、いずれも点Ｅおよび点Ｆを１つのタッチ点方向として検知してしまう。このように、２つの光学ユニット４３０ａ，４３０ｂを結ぶ直線が、座標入力面１０１内を通る直線である場合には、同一の２点を判別することができない。このため、光学ユニットは、座標入力面１０１と交わらない直線上に配置されているのが好ましい。座標入力面１０１と交わらない直線上に少なくとも３つの光学ユニットが配置されていれば、これら３つの光学ユニットにより座標入力面１０１上の全ての２つのタッチ点のタッチ点方向を検知できる。
【００９５】
したがって、図１５（Ａ）においては、１つの面外直線６００上に光学ユニット１０２ａ〜ｆが配置されていたが、光学ユニット１０２ａ〜ｆの配置は、実施の形態および図１５（Ａ）の位置に限定されるものではなく、少なくとも３つの光学ユニット１０２が、面外直線上に配置されていればよい。
【００９６】
また、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｆと方向検知部１０４ａ〜ｆとは、それぞれ単体として設けられているが、他の例としては、光学ユニット１０２ａ〜ｆそれぞれが方向検知部１０４ａ〜ｆを有する構成としてもよい、また他の例としては、メイン制御部１０５が方向検知部１０４ａ〜ｆを有する構成としてもよい。
【００９７】
さらにまた、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｆは、座標入力面１０１の下辺に設けられていたが、他の辺に設けられていてもよい。なお、この場合、光学ユニット１０２ａ〜ｆが配置された辺以外の辺に反射板を設ける。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、座標検知装置は、少なくとも３つの方向検知手段を備えているので、３つの方向検知手段それぞれが検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合、２つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合に比べて、タッチ点座標に関するパラメータ多く利用することができるので、より正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。また、一の方向検知手段が検知する一のタッチ点方向上に２つのタッチ点が入力された場合、他の方向検知手段がこれら２つのタッチ点それぞれに対応する互いに隔たった２つのタッチ点方向を検知することができるので、２つのタッチ点方向に基づいて、精度良くタッチ点を算出することができるという効果を奏する。
また、請求項１にかかる発明によれば、３つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標を算出することができるので、より精度よく２つのタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
また、請求項１にかかる発明によれば、３つの方向検知手段それぞれが検知したタッチ点方向の組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することができる。すなわち、真のタッチ点座標とともに、仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を選択することができるという効果を奏する。
【００９９】
また、請求項２にかかる発明によれば、３つの方向検知手段のうち各２つの方向検知手段が、面外直線上の異なる２点に配置されている場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知することができるので、座標入力面内のいずれの２つのタッチ点が入力された場合であっても、３つのうちのいずれか２つの方向検知手段は、これら２つのタッチ点に対応する２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、２つのタッチ点のタッチ点座標を精度よく算出することができるという効果を奏する。
【０１００】
また、請求項３にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、同一の面外直線上に配置されているので、製造段階において方向検知手段を容易に配置することができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、請求項４にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、座標入力面のうち長辺側に配置されているので、座標入力面の短辺側に配置された場合に比べて、タッチ点と方向検知手段との最大距離が小さくなる。従って、検知されたタッチ点方向の誤差を比較的小さくすることができる。したがって、タッチ点座標を精度良く算出することができるという効果を奏する。
【０１０２】
また、請求項５にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知することができるので、３つの方向検知手段が検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検出してしまうのを避けることができる。従って、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向は、同一のタッチ点に対応するものであるので、このタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１０３】
また、請求項６にかかる発明によれば、発光部は同一のタイミングで光を照射し、また受光部は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知するので、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置を示す図である。
【図２】方向検知部およびメイン制御部がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。
【図３】座標入力面がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】同時に２つのタッチ点が入力された場合の、メイン制御部の処理を説明するための図である。
【図５】光学ユニットの詳細な構成を示す図である。
【図６】受光部がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。
【図７】タッチパネル付きディスプレイ装置の詳細なハードウェア構成を示す図である。
【図８】実施の形態２において、タッチ点が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされた場合にタッチ点方向を検知する方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３において、タッチ領域と、光学ユニットが検知するタッチ領域方向との関係を示す模式図である。
【図１１】タッチ領域が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図１２】ミラーの設けられたタッチパネル付きディスプレイ装置における方向検知の方法について説明するための図である。
【図１３】実施の形態４にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置における、好適な光学ユニットの配置を示す図である。
【図１４】光学ユニットがタッチ領域を検知する様子を示す図である。
【図１５】変更例にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置における方向検知部の設置位置を示す図である。
【図１６】従来技術にかかる入力座標を示す図である。
【符号の説明】
１００ タッチパネルディスプレイ装置
１０１ 座標入力面
１０２ａ〜ｆ 第１〜第６光学ユニット
１０３ａ〜ｃ 反射部
１０４ａ〜ｆ 第１〜第６方向検知部
１０５ メイン制御部
１０６ インターフェース部
１２１ 発光部
１２３ｃ シリンドリカルレンズ
１２５ 受光部
２００ 発光ユニット
２１０ 受光ユニット
３００ 座標入力装置
３０１ 座標入力面
４００ ミラー
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＯＭ
４０３ ＲＡＭ
４０４ 画像ＬＳＩ
４０５ データ格納メモリ
４０６ シェーディングメモリ
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＯＭ
５０３ ＲＡＭ
５０４ インターフェース制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、座標入力面に接触により入力があった場合に、入力された入力領域の方向である入力方向から前記入力領域の座標を検知する座標検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ディスプレイ画面と座標入力装置とを一体化し、ディスプレイ画面上をタッチしながらディスプレイ画面に表示される画像を制御することができるタッチパネル付きディスプレイ装置が普及しつつある。また、学校の授業や企業のプレゼンテーション等での利用を想定した、比較的大型のタッチパネル付きディスプレイ装置も知られている。
【０００３】
座標入力装置としては、光学式のものが知られている。光学式の座標入力装置では、座標入力面に入力された位置の方向を２方向から検知することにより、その位置の座標を算出する。図１６は、従来の光学式の座標検知装置の一例を示している。座標入力装置３００は、座標入力面３０１の両端に配置された光学ユニット３０３ａ，３０３ｂと、座標を入力する際に使用する座標入力面３０１と、座標入力面３０１の三方を取り囲み、進入してきた光を進入してきた方向に再帰的に反射する反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃとを有している。
【０００４】
光学ユニット３０３ａ，３０３ｂは、発光部および受光部（図示せず）を有している。発光部は、座標入力面３０１にほぼ平行に扇形に広がる光を照射し、受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。座標入力装置３００は、２つの光学ユニット３０３ａ，３０３ｂでそれぞれ検知された光の遮蔽方向（θＬ，θＲ）と当該光学ユニット３０３ａ，３０３ｂ間の距離に基づいて、座標入力面３０１に入力された座標の位置を算出することができる。
【０００５】
しかし、例えば、図１６に示すように、点Ａと点Ｂとを通る直線上に右側の光学ユニット３０３ａが配置されるような位置関係の点Ａと点Ｂとが同時にタッチされた場合には光学ユニット３０３ａに近い位置の点Ａの座標の精度は維持できるが、点Ａの本影や半影の影響により、点Ｂの正確な方向を検知できず、点Ｂの座標の精度を維持できない。すなわち、光学ユニット３０３ａは、タッチ点Ｂの座標を推定値としてしか算出できないという不具合がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法としては、３６０°回転可能なミラーを設け、２点タッチされたにもかかわらず一の光学ユニットが１点の方向のみしか検知しない場合には、１点しか検知しない光学ユニット側の光をミラーに照射し、ミラーを回転させ、回転角度から２点を検知する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５７７０号公報（第４−７頁，第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、ユーザが座標入力面に手をついて筆記している場合など、２点の大きさが極端に異なる場合や、２点が近接している場合には、２点を分離して検出するのが困難であるという問題がなお残されている。
【０００９】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、座標入力面に入力されたタッチ点の座標を正確に算出することのできる座標検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、座標入力面上にタッチ点が入力された場合に、当該タッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、前記座標入力面に近接して配置され、配置された位置を基準として、前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも３つの方向検知手段と、前記方向検知手段のうち少なくとも２つの前記方向検知手段が検知した前記タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標を算出する算出制御手段とを備え、前記方向検知手段が、互いに隔たった２つの前記タッチ点方向をほぼ同時に検知した場合に、前記２つのタッチ点方向を検知した前記方向検知手段のうち３つの方向検知手段を選択する選択手段をさらに備え、前記算出制御手段は、前記選択手段が選択した前記３つの方向検知手段がそれぞれ検出した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標をそれぞれ算出し、算出された複数の前記タッチ点座標のうちいずれの前記タッチ点方向の組み合わせからも算出される前記タッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することを特徴とする。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、座標検知装置は、少なくとも３つの方向検知手段を備えているので、３つの方向検知手段それぞれが検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合、２つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合に比べて、タッチ点座標に関するパラメータを多く利用することができるので、より正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１２】
また、一の方向検知手段が検知する一のタッチ点方向上に２つのタッチ点が入力された場合、この１つのタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合には、正確な値を算出できない。しかし、この場合、他の方向検知手段がこれら２つのタッチ点それぞれに対応する互いに隔たった２つのタッチ点方向を検知することができるので、２つのタッチ点方向に基づいて、精度良くタッチ点を算出することができる。
この請求項１の発明によれば、３つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標を算出することができるので、より精度よく２つのタッチ点座標を算出することができる。
この請求項１の発明によれば、３つの方向検知手段それぞれが検知したタッチ点方向の組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することができる。すなわち、真のタッチ点座標とともに、仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を選択することができる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の座標検知装置であって、３つの前記方向検知手段から選択された３通りの２つの前記方向検知手段が、いずれも前記座標入力面内を通る直線以外の直線である面外直線上の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、面外直線とは、１つの直線であってもよい。また、面外直線は複数であってもよい。より具体的には、例えば、第１の方向検知手段と第２の方向検知手段は、第１の面外直線上の異なる２点に配置され、かつ第２の方向検知手段と第３の方向検知手段は、第２の面外直線上の異なる２点に配置されていてもよい。なお、第２の方向検知手段は、第１の面外直線と第２の面外直線との交点上に配置されている。
【００１５】
すなわち、一の方向検知手段が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向しか検知しない場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知可能な位置に配置されていればよい。
【００１６】
少なくとも３つの方向検知手段を備え、このうち２つの方向検知手段が座標入力面内を通る直線上の２点に配置されている座標検知装置では、この直線上に２つのタッチ点の入力があった場合に、いずれの方向検知手段も１つのタッチ点方向のみしか検知できない。すなわち、残りの１つの方向検知手段が、２つのタッチ点方向を検知するのみであるため、１つのタッチ点方向は実測値として得られないため、２つのタッチ点座標を正確に算出することができない。
【００１７】
これに対して、この請求項２の発明によれば、３つの方向検知手段のうち各２つの方向検知手段が、面外直線上の異なる２点に配置されている、すなわち、１つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向しか検知しない場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知することができるので、座標入力面内のいずれの２つのタッチ点が入力された場合であっても、３つのうちのいずれか２つの方向検知手段は、これら２つのタッチ点に対応する２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、２つのタッチ点のタッチ点座標を精度よく算出することができる。
【００１８】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、同一の前記面外直線上の異なる３点に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項３の発明によれば、３つの方向検知手段は、同一の面外直線上に配置されているので、製造段階において方向検知手段を容易に配置することができる。
【００２０】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、前記座標入力面のうち長辺側に配置され、かつ前記長辺に略平行な前記面外直線上に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
この請求項４の発明によれば、３つの方向検知手段は、座標入力面のうち長辺側に配置されているので、座標入力面の短辺側に配置された場合に比べて、タッチ点と方向検知手段との最大距離が小さくなる。従って、検知されたタッチ点方向の誤差を比較的小さくすることができ、タッチ点座標を精度良く算出することができる。
【００２２】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記３つの方向検知手段は、いずれも同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００２３】
この請求項５の発明によれば、３つの方向検知手段は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知することができるので、３つの方向検知手段が検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検出してしまうのを避けることができる。従って、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向は、同一のタッチ点に対応するものであるので、このタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００２４】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、光を照射する発光部と、座標入力面を通過した光を反射する反射部からの反射光を受光する受光部とを有し、前記３つの方向検知手段それぞれの前記発光部は、同一のタイミングで光を照射し、前記３つの方向検知手段それぞれの前記受光部は、同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする。
【００２５】
この請求項６の発明によれば、発光部は同一のタイミングで光を照射し、また受光部は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知するので、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる座標検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる座標検知装置を含むタッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。以下、図１を参照しつつタッチパネル付きディスプレイ装置１００の特徴的な構成および機能について説明する。タッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１と、座標入力面１０１に近接して配置された第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆと、座標入力面１０１の外縁に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、第１方向検知部１０４ａ、第２方向検知部１０４ｂ、第３方向検知部１０４ｃ、第４方向検知部１０４ｄ、第５方向検知部１０４ｅ、第６方向検知部１０４ｆと、メイン制御部１０５と、インターフェース部１０６とを備えている。座標入力面１０１は、矩形の面であって、ユーザがペンなどの指示棒や指によりタッチすることにより、タッチ点（図では位置Ａ）を入力するときに利用される。
【００４４】
第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、第３光学ユニット１０２ｃ、第４光学ユニット１０２ｄ、第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆは、いずれも座標入力面１０１に近接して配置され、配置された位置を基準として、この位置におけるタッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する。これら６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆは、いずれも同一のタイミングでタッチ点方向を検知する。
【００４５】
これら６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆは、座標入力面１０１の長辺側であって、かつ座標入力面１０１の長辺に略平行な面外直線５００上の異なる位置に配置されている。
【００４６】
各光学ユニット１０２ａ〜ｆは、いずれも発光部および受光部を有している。発光部および受光部については、後に図５を参照しつつ詳述する。発光部は、扇形に広がる光を照射する。受光部は、反射部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃで反射され再帰的に戻ってきた光を受光する。各光学ユニット１０２ａ〜ｆの発光部は、いずれも同一のタイミングで光を照射し、かつ受光部は、いずれも同一のタイミングで光を受光する。なお、受光部は、例えばラインセンサを有しており、これにより指や指示棒などによって遮蔽された方向であるタッチ点方向を検知する。
【００４７】
第１方向検知部１０４ａ、第２方向検知部１０４ｂ、第３方向検知部１０４ｃ、第４方向検知部１０４ｄ、第５方向検知部１０４ｅ、第６方向検知部１０４ｆは、それぞれ対応する光学ユニット１０２ａ〜ｆが検知したタッチ点方向を検知する。なお、より具体的には、各方向検知部１０４は、光学ユニット１０２が検知した光の情報をアナログデータとして入力する。なお、アナログデータは、扇状に照射された光のうち、受光部の光を受光しなかった位置で本来受光されるはずの光の光軸、すなわちタッチ点方向を示す情報である。
【００４８】
ここで、例えば第１光学ユニット１０２ａと第１方向検知部１０４ａの組み合わせは、本発明における方向検知手段を構成する。同様に、他の光学ユニット１０２ｂ〜ｆと方向検知部１０４ｂ〜ｆのそれぞれの組み合わせは、いずれも本発明における方向検知手段を構成する。
【００４９】
メイン制御部１０５は、各方向検知部１０４ａ〜ｆからタッチ点方向を受け取り、タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標であるタッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はさらに、光学ユニット１０２ａ〜ｆのうちから所定の光学ユニット１０２を選択し、選択した光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて、タッチ点座標を算出する。メイン制御部１０５はまた、各光学ユニット１０２の駆動を制御する。ここで、メイン制御部１０５は、本発明の算出手段および選択手段を構成する。
インターフェース部１０６は、メイン制御部１０５からタッチ点座標を受け取り外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０に送る。
【００５０】
なお、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細な構成および機能については後述する。
【００５１】
図２は、方向検知部１０４およびメイン制御部１０５がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。本図を用いて、第１光学ユニット１０２ａおよび第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点Ｔの座標を算出する場合について説明する。まず、座標入力面１０１の高さ、すなわち短辺の長さをＨ、座標入力面１０１の幅、すなわち長辺の長さをＬとすると、第１光学ユニット１０２ａとタッチ点Ｔとを通る直線５００と第１光学ユニット１０２ａと第６光学ユニット１０２ｆとを通る直線５０３とのなす角の角度θ１を算出する。すなわち、角度θ１は、第１光学ユニット１０２ａが検知したタッチ点方向を示す。また、第６光学ユニット１０２ｆとタッチ点Ｔとを通る直線５０２と直線５０３とのなす角の角度をθ２を算出する。すなわち、角度θ２は、第６光学ユニット１０２ｆが検知したタッチ点方向を示す。さらに、角度θ１，θ２を以下の式に代入することによってタッチ点Ｔの座標(ｘ，ｙ)を算出する。
ｘ＝Ｗ×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２） …（１）
ｙ＝Ｈ−Ｗ×ｔａｎθ１×ｔａｎθ２／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）…（２）
【００５２】
図３は、座標入力面１０１がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。ユーザがペンなどにより座標入力面１０１をタッチすると各光学ユニット１０２ａ〜ｆはタッチ点に対応して遮蔽された方向、すなわちタッチ点方向を検知する（ステップＳ１００）。そして、メイン制御部１０５は、入力されたタッチ点の数を判断する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
ここで、メイン制御部１０５がタッチ点の数を判断する方法について説明する。例えば、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが、１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、タッチ点は、１点のみであると判断することができるので、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、１つのタッチ点が入力されたと判断する。
【００５４】
なお、他の例としては、メイン制御部１０５は、全て、すなわちｎ個の光学ユニットのうち、（ｎ−１）個の光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合に、１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。具体的には、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆ、すなわち６つの光学ユニット１０２ａ〜ｆのうち、５つの光学ユニットが１つのタッチ点方向のみを検知した場合である。
【００５５】
また、理論的には、少なくとも２つの光学ユニット１０２が１つのタッチ点方向のみを検知した場合には、すべての光学ユニット１０２ａ〜ｆのタッチ点方向を考慮するまでもなく、入力されたタッチ点は１点のみであると判断することができる。そこで、さらに他の例としては、メイン制御部１０５は、少なくとも２つの光学ユニット１０２から１つのタッチ点方向を検知した場合に１つのタッチ点が入力されたと判断してもよい。
【００５６】
また、メイン制御部１０５は、少なくとも１つの光学ユニット１０２が、互いに隔たった２つのタッチ点座標をほぼ同時に検知した場合に、タッチ点は、２点であると判断する。
【００５７】
再び、図３を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理について説明する。１つのタッチ点のみが入力された場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆのうちから任意の２つの光学ユニット１０２を選択する（ステップＳ１０４）。そして、メイン制御部１０５は、選択した２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいて、前述の式（１）および式（２）によりタッチ点座標を算出する（ステップＳ１０６）。
【００５８】
タッチ点が１点のみの場合には、タッチ点の座標を正確に算出できないという問題が生じないので、いずれの２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合であっても誤差の少ない値を算出することができるので、いずれの２つの光学ユニット１０２を選択してもよい。
【００５９】
このように、タッチ点座標を算出するときに、２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出しか行わないので、演算処理が簡単になり、処理に対する装置の負担を軽減することができる。すなわち、他の光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づくタッチ点座標の算出処理を省略することができる。
【００６０】
なお、このとき選択すべき２つの光学ユニット１０２は、予め設定しておいてもよい。
【００６１】
一方、メイン制御部１０５が、２つのタッチ点が入力されたと判断した場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ点方向を検知した光学ユニット１０２のうちから任意の２つの光学ユニット１０２を選択する（ステップＳ１１０）。そして、メイン制御部１０５は、選択した２つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
ここで、図４を参照しつつ、同時に２つのタッチ点が入力された場合の、メイン制御部１０５の処理について詳述する。図４に示す点Ａおよび点Ｂがタッチ点として入力された場合、第１光学ユニット１０２ａは、１つのタッチ点方向のみしか検知しない。ただし、第１光学ユニット１０２ａ以外の光学ユニット１０２ｂ〜ｆは、点Ａおよび点Ｂに対応する隔たった２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、この場合には、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２ｂ〜ｆのうちいずれか２つの光学ユニットを選択し、選択した２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向に基づいて点Ａおよび点Ｂのタッチ点座標をそれぞれ算出する。
【００６３】
このように、本実施の形態におけるタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、３つ以上の光学ユニット１０２を備えているので、１の光学ユニット１０２が、２つのタッチ点に対して１つのタッチ点方向のみしか検知できない場合であっても、他の光学ユニット１０２が２つのタッチ点に対応した２つのタッチ点方向を検知できるので、座標入力面１０１のいずれの位置にタッチ点が入力された場合であっても、精度よくタッチ点の座標を算出することができる。
【００６４】
図５は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示す図である。図５（Ａ）は、光学ユニット１０２を、座標入力面１０１に平行な面内で照射光の進行方向に直交する向き、すなわちｘ軸方向から見た状態を示している。また、図５（Ｂ）は、光学ユニット１０２を照射光の進行方向、すなわちｙ軸方向から見た状態を示している。
【００６５】
図６は、受光部１２５がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。座標入力面１０１上のある位置Ｕに指が接触すると照射光が遮断され、その方向に対応するラインセンサ１２７上の対応する点に反射光が到達しなくなる。すなわち、図６に示すように座標入力面１０１上の位置Ｕに光を遮る指が接触すると、ここを通過する光が遮られ、ラインセンサ１２７上では位置Ｄにおいて受光強度の小さい領域（暗点）が生じる。この暗点Ｄの位置は、遮蔽方向（位置Ｕ）と一対一に対応する。したがって、ラインセンサ１２７が検知した暗点Ｄに基づいて遮蔽方向を検知することができる。
【００６６】
なお、ＣＣＤ１２７における受光強度が均一になるように、シリンドリカルレンズ１２３ｃの後段もしくはＣＣＤ１２７の前段に濃淡のついたフィルタを設けてもよい。これにより、ＣＣＤ１２７の各素子に対して方向に依存した閾値を設定する必要が無くなり、制御が容易となる。
【００６７】
次に、図７を参照しつつ、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の詳細なハードウェア構成について説明する。なお、本図においては、便宜的に１つの光学ユニット１０２および１つの方向検知部１０４のみを示しているが、タッチパネルディスプレイ装置１００に含まれる全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆおよび全ての方向検知部１０４ａ〜ｆは、本図に示す光学ユニット１０２および方向検知部１０４と同一の構成および機能である。
【００６８】
光学ユニット１０２は、ＬＤ１２２を含む発光ユニット２００と、ＣＣＤ１２７を含む受光ユニット２１０とを有している。ＣＣＤ１２７は、方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【００６９】
方向検知部１０４は、方向検知部１０４全体を制御するＣＰＵ４０１と、タッチ点方向を検知するプログラムを格納するＲＯＭ４０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ４０３と、画像処理などを行う画像ＬＳＩ４０４と、光学ユニット１０２からのデータを格納するデータ格納メモリ４０５と、シェーディング補正を行う基準となるデータを格納するシェーディングメモリ４０６とを有している。
【００７０】
メイン制御部１０５は、メイン制御部１０５全体を制御するＣＰＵ５０１と、システムを制御するプログラムを格納するＲＯＭ５０２と、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ５０３と、インターフェース部１０６を制御するインターフェース制御部５０４とを有している。
【００７１】
複数の光学ユニットが独立して駆動すると、座標入力面１０１にタッチ点が入力された場合に、一の光学ユニットにおいてはタッチ点方向が検知されるが、他の光学ユニットにおいてはタッチ点が検知されないといった不具合が生じてしまう。このため、メイン制御部１０５のＣＰＵ５０１は、トリガを生成し、生成したトリガに応じてＬＤ１２２を駆動させることにより、各ＬＤの発光のタイミングを同一にする。また、それぞれの方向検知部１０４の画像ＬＳＩ４０４にトリガ信号５２０を送る。そして、画像処理ＬＳＩ４０４は、トリガ信号に応じてＣＣＤ１２７を駆動させる。これにより、ＣＣＤ１２７は、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知することができる。
【００７２】
これにより、複数の光学ユニット１０２ａ〜ｆは、全て同期して駆動されるので、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｆが、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知することができる。すなわち、メイン制御部１０５の制御により、発光部１２１は、同一のタイミングで光を照射し、受光部１２５は、同一のタイミングで反射光を受光する、すなわち、タッチ点方向を検知する。
【００７３】
また、方向検知部１０４のＣＰＵ４０１とメイン制御部１０５のＣＰＵ５０１とはシリアル通信を行っており、検知を開始させる旨をしめす検知開始指示や、検知したタッチ点方向（５１０）の送受信を行う。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、シリアルインターフェースを用いているが、他の例としては、装置内部での通信なので、専用のインターフェースを用いてもよい。
【００７５】
（実施の形態２）
次に、図８および図９を参照しつつ、実施の形態２に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００について説明する。実施の形態２に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、タッチ点が２点入力された場合に、３つの光学ユニット１０２を選択し、３つの光学ユニット１０２がそれぞれ算出したタッチ点方向に基づいて、２つのタッチ点のタッチ点座標を算出する。この点で、実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００と異なる。
【００７６】
図８は、タッチ点が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。なお、本図において、実施の形態１において説明した図３におけるステップの番号と同一の番号が付与された処理は、同一の処理を示している。
【００７７】
図８に示すように、タッチ点が２点入力されると（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ点方向を検知した任意の３つの方向検知部１０４を選択する（ステップＳ１２０）。なお、これ以外のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理および構成は、実施の形態１において説明した実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理および構成と同様である。
【００７８】
図９を参照しつつ、ステップＳ１２０における処理について説明する。図９（Ａ）に示すように、点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされ、第１光学ユニット１０２ａおよび第４光学ユニット１０２ｄがこれら２点に対応するタッチ点方向を検知した場合を示す図である。この場合、第１光学ユニット１０２ａは、点Ｐに対応してタッチ点方向５２０を検知し、かつ点Ｑに対してタッチ点方向５２２を検知する。また、第４光学ユニット１０２ｄは、点Ｐに対応してタッチ点方向５２４を検知し、かつ点Ｑに対してタッチ点方向５２６を検知する。このように、各タッチ点方向が２つあるため、式（１）および式（２）を利用して座標を算出した場合には、実際のタッチ点Ｐ，Ｑのほかに、仮想的な点Ｒ，Ｓの座標が算出されてしまう。従って、これら４つの座標から、実際のタッチ点Ｐ，Ｑを選択するのが困難である。
【００７９】
そこで、本実施の形態においては、さらに、第２光学ユニット１０２ｂが検知したタッチ点方向５３０，５３２に基づいてタッチ点座標を算出する。この場合、計６つの座標が算出されるが、このうち、３つの光学ユニット１０２のうちのいずれの２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向の組み合わせからも算出される座標を真のタッチ点の座標と決定する。このように、３つの光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向を利用することによって、仮想的なタッチ点座標および真のタッチ点座標のうちから、容易に真のタッチ点座標を決定することができる。
【００８０】
（実施の形態３）
次に、図１０および図１１を参照しつつ、実施の形態３にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００について説明する。本実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、座標入力面１０１がタッチされた場合に、タッチされた点の位置を特定するのにかえて、タッチされたのは点ではなく、領域であるとしてタッチされた領域、すなわちタッチ領域の大きさまで判断し、これに基づいて、２つのタッチ点を判別する。この点で、第１の実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００および第２の実施の形態に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００と異なる。
【００８１】
図１０は、タッチ領域と、光学ユニット１０２ａ，１０２ｂが検知するタッチ領域方向との関係を示す模式図である。例えば、座標入力面１０１に手をついて、タッチペンなどにより入力した場合には、図１０に示すように、タッチペンが接触したタッチ領域Ｍと、ついた手が接触したタッチ領域Ｎとが入力される。この場合、２つの光学ユニット１０２ａ，１０２ｂがそれぞれ検知したタッチ点方向に基づいて、は、タッチ領域Ｍ，Ｎに加えて、仮想的なタッチ領域Ｋ，Ｌに対応する座標であるタッチ領域座標が算出されてしまう。なお、本実施の形態においては、タッチ領域のほぼ中央の位置をタッチ領域の座標として算出するものとする。
【００８２】
そこで、実施の形態３に係る光学ユニット１０２ａは、さらにタッチ領域Ｍに対応して角度θ３の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。光学ユニット１０２ａは、またタッチ領域Ｎに対応して角度θ４の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。一方、光学ユニット１０２ｂは、タッチ領域Ｍに対応して角度θ５の幅の連続したタッチ領域方向を検知し、かつタッチ領域Ｎに対応して角度θ６の幅の連続したタッチ領域方向を検知する。図１１に示されているように、真のタッチ領域（Ｍ，Ｎ）は、仮想的なタッチ領域（Ｋ，Ｌ）に比べて円形に近い領域であるのが一般的である。そこで、メイン制御部１０５は、光学ユニット１０２ａおよび光学ユニット１０２ｂが検知した連続したタッチ領域方向の角度が近いタッチ領域を真のタッチ領域として決定する。
【００８３】
図１１は、タッチ領域が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理を示すフローチャートである。なお、本図において、実施の形態１において説明した図３におけるステップの番号と同一の番号が付与された処理は、同一の処理を示している。
【００８４】
図１０に示すように、タッチ領域が２つ入力されると（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、２つのタッチ領域それぞれの方向である２つのタッチ領域方向を検知した任意の２つの光学ユニットを選択する（ステップＳ１３０）。そして、選択された２つの光学ユニット１０２は、２つのタッチ領域座標を算出する（ステップＳ１３２）。なお、ここでは、仮想的なタッチ領域座標も算出されている。また、実施の形態３においては、タッチ領域座標として、タッチ領域の中心の座標を算出することとしている。
【００８５】
２つの光学ユニット１０２は、さらに２つのタッチ領域の幅を算出し、（ステップＳ１３４）。タッチ領域の幅が近い値を示すタッチ領域に対する座標を、真のタッチ領域に対応する座標と決定する（Ｓステップ１３６）。
【００８６】
なお、実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１００のこれ以外の構成および処理は、実施の形態１にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置１００の構成および処理と同様である。
【００８７】
次に、図１２および図１３を参照しつつさらに好適な例について説明する。手をついてタッチペンにより入力する場合には、タッチペンに対応するタッチ領域Ｍと座標入力面１０１についた手に対応するタッチ領域Ｎの位置が近く、かつ互いの大きさが極端に異なっている。このため、図１２に示すように、２つの光学ユニット４２０ａ,４２０ｂの間にミラー４００を設けた場合であっても、ペンに対応するタッチ領域Ｍは、手に対応するタッチ領域Ｎに隠れてしまうので、タッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎの座標を正確に算出できない。この場合には、ミラー４００の位置を変更することにより、２つの領域に対するタッチ領域方向を検知することも可能だが、なお、座標入力面１０１全面におけるすべての２点を検知することはできない。
【００８８】
そこで、本例においては、図１３に示すように、所定の間隔で複数の光学ユニット４１０ａ〜ｇを配置した。すなわち、タッチ領域Ｍとタッチ領域Ｎとの位置および大きさの関係の平均的な値に基づいて光学ユニットの間隔を決定する。具体的には、平均的な位置および大きさの関係を有する２つの領域がいずれの位置に入力された場合であっても、少なくとも２つの光学ユニットが、これらを別個に検知することができるような間隔に設定する。
【００８９】
例えば、以下の条件の場合には、光学ユニット間の距離は１５７ｍｍであって、配置する光学ユニットの数は、７個であることが好ましい。すなわち、座標入力面１０１のアスペクト比４：３、５０インチディスプレイ（検知幅１１００ｍｍ）、最小検知径：φ６ｍｍ、タッチ領域Ｎ：６０（Ｘ）×１００（Ｙ）、タッチ領域Ｎとタッチ領域Ｍの距離（Ｘ）２０ｍｍ、タッチ領域Ｎとタッチ領域Ｍの距離（Ｙ）±１００ｍｍである。
【００９０】
図１３に示す第６光学ユニット４１０ｆは、タッチ領域Ｍに対するタッチ領域方向を検知できない。しかし、この場合には、例えば、第２光学ユニット４１０ｂおよび光学ユニット４１０ｃがタッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎに対応する互いに隔たった２つのタッチ領域方向を検知することができる。
【００９１】
また、図１４に示すように、例えば、タッチ領域Ｍおよびタッチ領域Ｎが入力された場合には、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂが検知したタッチ領域方向に基づいて、タッチ領域の座標を算出し、タッチ領域Ｍ’およびタッチ領域Ｎ’が入力された場合には、第３光学ユニット１０２ｃおよび第５光学ユニット１０２ｅが検知したタッチ領域方向に基づいて、タッチ領域の座標を算出してもよい。このように、任意の２つの光学ユニットのうち、より正確にタッチ領域の座標を算出することのできるタッチ領域方向に基づいてタッチ領域座標を算出してもよい。
【００９２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。
【００９３】
そうした第１の変更例としては、図１５（Ａ）に示すように、光学ユニット１０２ａ〜ｆを、座標入力面１０１の長辺と平行な直線に対して傾いた面外直線６００上に配置してもよい。この場合であっても、本実施の形態において説明したのと同様に、２点のタッチ点が同時に入力された場合であっても、２点のタッチ点それぞれのタッチ点座標を正確に算出することができる。
【００９４】
図１５（Ｂ）に示す光学ユニット４３０ａ，４３０ｂは、いずれも点Ｅおよび点Ｆを１つのタッチ点方向として検知してしまう。このように、２つの光学ユニット４３０ａ，４３０ｂを結ぶ直線が、座標入力面１０１内を通る直線である場合には、同一の２点を判別することができない。このため、光学ユニットは、座標入力面１０１と交わらない直線上に配置されているのが好ましい。座標入力面１０１と交わらない直線上に少なくとも３つの光学ユニットが配置されていれば、これら３つの光学ユニットにより座標入力面１０１上の全ての２つのタッチ点のタッチ点方向を検知できる。
【００９５】
したがって、図１５（Ａ）においては、１つの面外直線６００上に光学ユニット１０２ａ〜ｆが配置されていたが、光学ユニット１０２ａ〜ｆの配置は、実施の形態および図１５（Ａ）の位置に限定されるものではなく、少なくとも３つの光学ユニット１０２が、面外直線上に配置されていればよい。
【００９６】
また、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｆと方向検知部１０４ａ〜ｆとは、それぞれ単体として設けられているが、他の例としては、光学ユニット１０２ａ〜ｆそれぞれが方向検知部１０４ａ〜ｆを有する構成としてもよい、また他の例としては、メイン制御部１０５が方向検知部１０４ａ〜ｆを有する構成としてもよい。
【００９７】
さらにまた、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｆは、座標入力面１０１の下辺に設けられていたが、他の辺に設けられていてもよい。なお、この場合、光学ユニット１０２ａ〜ｆが配置された辺以外の辺に反射板を設ける。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、座標検知装置は、少なくとも３つの方向検知手段を備えているので、３つの方向検知手段それぞれが検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合、２つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出した場合に比べて、タッチ点座標に関するパラメータ多く利用することができるので、より正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。また、一の方向検知手段が検知する一のタッチ点方向上に２つのタッチ点が入力された場合、他の方向検知手段がこれら２つのタッチ点それぞれに対応する互いに隔たった２つのタッチ点方向を検知することができるので、２つのタッチ点方向に基づいて、精度良くタッチ点を算出することができるという効果を奏する。
また、請求項１にかかる発明によれば、３つの方向検知手段がそれぞれ検知した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標を算出することができるので、より精度よく２つのタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
また、請求項１にかかる発明によれば、３つの方向検知手段それぞれが検知したタッチ点方向の組み合わせのいずれからも算出されるタッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することができる。すなわち、真のタッチ点座標とともに、仮想的なタッチ点座標が算出された場合であっても、この中から、正確に真のタッチ点座標を選択することができるという効果を奏する。
【００９９】
また、請求項２にかかる発明によれば、３つの方向検知手段のうち各２つの方向検知手段が、面外直線上の異なる２点に配置されている場合に、少なくとも残りの２つの方向検知手段が、２つのタッチ点に対する２つのタッチ点方向を検知することができるので、座標入力面内のいずれの２つのタッチ点が入力された場合であっても、３つのうちのいずれか２つの方向検知手段は、これら２つのタッチ点に対応する２つのタッチ点方向を検知することができる。従って、２つのタッチ点のタッチ点座標を精度よく算出することができるという効果を奏する。
【０１００】
また、請求項３にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、同一の面外直線上に配置されているので、製造段階において方向検知手段を容易に配置することができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、請求項４にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、座標入力面のうち長辺側に配置されているので、座標入力面の短辺側に配置された場合に比べて、タッチ点と方向検知手段との最大距離が小さくなる。従って、検知されたタッチ点方向の誤差を比較的小さくすることができる。したがって、タッチ点座標を精度良く算出することができるという効果を奏する。
【０１０２】
また、請求項５にかかる発明によれば、３つの方向検知手段は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知することができるので、３つの方向検知手段が検知するタイミングの違いにより、各方向検知手段が異なるタッチ点に対するタッチ点方向を検出してしまうのを避けることができる。従って、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向は、同一のタッチ点に対応するものであるので、このタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【０１０３】
また、請求項６にかかる発明によれば、発光部は同一のタイミングで光を照射し、また受光部は、同一のタイミングでタッチ点方向を検知するので、３つの方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて正確にタッチ点座標を算出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置を示す図である。
【図２】方向検知部およびメイン制御部がタッチ点座標を算出する原理を説明するための図である。
【図３】座標入力面がタッチされたときの、タッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】同時に２つのタッチ点が入力された場合の、メイン制御部の処理を説明するための図である。
【図５】光学ユニットの詳細な構成を示す図である。
【図６】受光部がタッチ点方向を検知する原理を説明するための模式図である。
【図７】タッチパネル付きディスプレイ装置の詳細なハードウェア構成を示す図である。
【図８】実施の形態２において、タッチ点が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされた場合にタッチ点方向を検知する方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態３において、タッチ領域と、光学ユニットが検知するタッチ領域方向との関係を示す模式図である。
【図１１】タッチ領域が入力された場合のタッチパネル付きディスプレイ装置の処理を示すフローチャートである。
【図１２】ミラーの設けられたタッチパネル付きディスプレイ装置における方向検知の方法について説明するための図である。
【図１３】実施の形態４にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置における、好適な光学ユニットの配置を示す図である。
【図１４】光学ユニットがタッチ領域を検知する様子を示す図である。
【図１５】変更例にかかるタッチパネル付きディスプレイ装置における方向検知部の設置位置を示す図である。
【図１６】従来技術にかかる入力座標を示す図である。
【符号の説明】
１００ タッチパネルディスプレイ装置
１０１ 座標入力面
１０２ａ〜ｆ 第１〜第６光学ユニット
１０３ａ〜ｃ 反射部
１０４ａ〜ｆ 第１〜第６方向検知部
１０５ メイン制御部
１０６ インターフェース部
１２１ 発光部
１２３ｃ シリンドリカルレンズ
１２５ 受光部
２００ 発光ユニット
２１０ 受光ユニット
３００ 座標入力装置
３０１ 座標入力面
４００ ミラー
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＯＭ
４０３ ＲＡＭ
４０４ 画像ＬＳＩ
４０５ データ格納メモリ
４０６ シェーディングメモリ
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＯＭ
５０３ ＲＡＭ
５０４ インターフェース制御部
Claims (6)
- 座標入力面上にタッチ点が入力された場合に、当該タッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、
前記座標入力面に近接して配置され、配置された位置を基準として、前記タッチ点の方向であるタッチ点方向を検知する少なくとも３つの方向検知手段と、
前記方向検知手段のうち少なくとも２つの前記方向検知手段が検知した前記タッチ点方向に基づいてタッチ点の座標を算出する算出制御手段と
を備え、
前記方向検知手段が、互いに隔たった２つの前記タッチ点方向をほぼ同時に検知した場合に、前記２つのタッチ点方向を検知した前記方向検知手段のうち３つの方向検知手段を選択する選択手段をさらに備え、
前記算出制御手段は、前記選択手段が選択した前記３つの方向検知手段がそれぞれ検出した各タッチ点方向に基づいて２つのタッチ点座標をそれぞれ算出し、算出された複数の前記タッチ点座標のうちいずれの前記タッチ点方向の組み合わせからも算出される前記タッチ点座標を真のタッチ点座標と決定することを特徴とする座標検知装置。 - ３つの前記方向検知手段から選択された３通りの２つの前記方向検知手段が、いずれも前記座標入力面内を通る直線以外の直線である面外直線上の異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の座標検知装置。
- 前記３つの方向検知手段は、同一の前記面外直線上の異なる３点に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の座標検知装置。
- 前記３つの方向検知手段は、前記座標入力面のうち長辺側に配置され、かつ前記長辺に略平行な前記面外直線上に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標検知装置。
- 前記３つの方向検知手段は、いずれも同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の座標検知装置。
- 前記方向検知手段は、
光を照射する発光部と、
座標入力面を通過した光を反射する反射部からの反射光を受光する受光部と
を有し、
前記３つの方向検知手段それぞれの前記発光部は、同一のタイミングで光を照射し、
前記３つの方向検知手段それぞれの前記受光部は、同一のタイミングで前記タッチ点方向を検知することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の座標検知装置。
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