JP4118664B2

JP4118664B2 - Coordinate detection device

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Publication number: JP4118664B2
Application number: JP2002355870A
Authority: JP
Inventors: 健平林; 賢一竹川
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP2004192065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、座標入力面に入力されたタッチ点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１９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１９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、座標入力面上に入力されたタッチ点の座標を検知する座標検知装置であって、前記座標入力面の第１の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする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２つの第１の方向検知手段と、前記座標入力面の第２の辺に近接して配置され、配置された位置を基準とする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２つの第２の方向検知手段と、前記座標入力面の同一の辺側に配置された複数の前記方向検知手段のうち、少なくとも３つの方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、２つの前記タッチ点座標を算出する算出制御手段とを備え、いずれの組み合わせからも算出される２つの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、第１の辺と第２の辺にそれぞれ方向検知手段が設けられているので、一方の辺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できない場合であっても、他方の辺の方向検知手段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ことができる。従って、より正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１２】
さらに、第１の辺と第２の辺の両方に方向検知手段を配置することができるので、各方向検知手段の配置位置の自由度が増加し、より適切な位置に各方向検知手段を配置することができる。
また、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、タッチ点座標を算出するので、真のタッチ点座標に加えて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算出することができる。
【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、前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に対向する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の発明によれば、対向する２辺にそれぞれ方向検知手段が配置されているので、一方の辺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できない場合であっても、他方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。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１５】
また、請求項３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、前記第２の方向検知手段は、前記座標入力面における前記第１の辺に接する辺である前記第２の辺に近接して配置されることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の発明によれば、互いに接する２辺にそれぞれ方向検知手段が配置されているので、一方の辺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できない場合であっても、他方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。または、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、正確にタッチ点座標を算出することができる。
【００１７】
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、前記第１の方向検知手段と、前記第２の方向検知手段とは、それぞれ異なる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。
【００１８】
この請求項４の発明によれば、異なる辺に配置される第１の方向検知手段と第２の方向検知手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互にタッチ点方向を検知するので、他方の方向検知手段の方向検知に起因した誤検出を防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記第１の辺に近接して配置された前記受光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記受光手段とは、それぞれ異なるタイミングで反射光を受光することを特徴とする。
【００２０】
この請求項５の発明によれば、異なる辺に配置される受光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に反射光を受光するので、各受光手段が異なる辺に配置された発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明は、請求項４または５に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記第１の辺に近接して配置された前記発光手段と、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段とは、それぞれ異なるタイミングで光を射出することを特徴とする。
【００２２】
この請求項６の発明によれば、異なる辺に配置される発光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に光を射出するので、このタイミングにあわせて、同一の辺に配置された受光手段が射出された光の反射光を受光することにより、当該発光手段と異なる辺に配置された受光手段が当該発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の同一の辺側に配置された複数の前記方向検知手段は、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。
【００２４】
この請求項７の発明によれば、同一の辺に配置された複数の方向検知手段は、同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、各方向検知手段がタッチ点方向を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知するのを避けることができる。このように、複数の方向検知手段が同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、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。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記受光手段は、同一のタイミングで反射光を受光することを特徴とする。
【００２６】
この請求項８の発明によれば、同一の辺に配置された受光手段は、いずれも同一のタイミングで反射光を受光するので、各受光手段が、タッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明は、請求項７または８に記載の座標検知装置であって、前記方向検知手段は、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の同一の辺に近接して配置された複数の前記発光手段は、同一のタイミングで光を射出することを特徴とする。
【００２８】
この請求項９の発明によれば、同一の辺に配置された発光手段は、いずれも同一のタイミングで光を射出するので、光を射出するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができる。
【００２９】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項１から９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、前記座標入力面に平行な面に沿って扇状に広がる光を射出する発光手段と、前記座標入力面を通過した光を反射する反射手段からの反射光を受光する受光手段とを有し、前記座標入力面の前記第１の辺に近接し、かつ当該第１の辺側に配置された前記発光手段から射出された光が通過する通過領域に近接する位置に配置され、前記第２の辺側に配置された前記発光手段から射出された光を反射する反射手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１０の発明によれば、座標入力面と反射手段との間の隙間に光学ユニットを配置することにより、座標入力装置全体を大型化することなく、２辺に光学ユニットを配置することができる。
【００３１】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１０に記載の座標検知装置であって、前記反射手段は、前記通過領域の前記座標入力面に対する垂直方向に沿った幅に対応する間隔だけ、前記座標入力面から隔たった位置に配置されたことを特徴とする。
【００３２】
この請求項１１の発明によれば、反射手段と座標入力面との間に、通過領域に相当する隙間が設けられているので、反射手段により光が遮られるのを避けることができる。
【００３３】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１０または１１に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の前記第１の辺に近接して配置された前記反射手段は、前記第２の辺に近接して配置された前記発光手段から射出された光の、前記反射手段の位置における前記垂直方向の広がりの幅とほぼ等しい幅を有することを特徴とする。
【００３４】
この請求項１２の発明によれば、反射手段は、光の広がりの幅とほぼ等しい幅に設けられているので、一方の辺の光学ユニットから射出された光を他方の辺の光学ユニットが受光することを避けることができる。
【００３７】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記算出制御手段は、前記第１の辺側の２つの前記方向検知手段と前記第２の辺側の２つの前記方向検知手段とがそれぞれ２つの前記タッチ点方向を検知した場合に、前記第１の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、かつ前記第２の辺側の前記２つの方向検知手段によって検知された２つの前記タッチ点方向に基づいて２つの前記タッチ点座標を算出し、いずれの前記２つのタッチ点方向検知手段の組み合わせからも算出される２つの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。
【００３８】
この請求項１３の発明によれば、一方の辺側の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、同時に入力されたタッチ点のタッチ点座標を正確に算出できない場合には、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向をさらに利用して、タッチ点座標を算出することにより、正確なタッチ点座標を算出することができる。
【００３９】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１から１３のいずれか一項に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の同一の辺側に配置された２つの前記方向検知手段は、前記２つのタッチ点それぞれの大きさに対する角度範囲の２つのタッチ点方向をそれぞれ検知し、前記算出制御手段は、前記２つの方向検知手段が検知した２つの前記タッチ点方向の前記角度範囲のそれぞれに基づいて、前記タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出し、互いに近似する幅に対応するタッチ点座標を、真の前記タッチ点座標として決定することを特徴とする。
【００４０】
この請求項１４の発明によれば、算出制御手段は、タッチ点方向に基づいて、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出することができるので、この幅の値に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。従って、正確なタッチ点座標を算出することができる。
【００４１】
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１４に記載の座標検知装置であって、前記座標入力面の前記第1の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のうちいずれか１つの前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知した場合、または前記座標入力面の前記第１の辺側の前記方向検知手段のうち２つ以上の前記方向検知手段が２つの前記タッチ点方向を検知し、かつ前記座標入力面の第２の辺側の前記方向検知手段のいずれもが２つの前記タッチ点方向を検知しない場合に、前記算出制御手段は、前記タッチ点方向の所定の角度範囲に基づいて前記２つのタッチ点座標を決定することを特徴とする。
【００４２】
この請求項１５の発明によれば、方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確なタッチ点座標を算出できない場合には、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の幅を算出することができるので、タッチ点の幅に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。
【００４３】
【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。
【００４４】
図１および図２を参照しつつ、本実施の形態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の特徴的な構成および機能について説明する。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。また、図２は、図１に示したタッチパネル付きディスプレイ装置１００をＸ軸方向から見た概略断面図である。
【００４５】
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、第７光学ユニット１０２ｇと、座標入力面１０１の外縁、すなわち４辺に設けられた反射部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ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、第７方向検知部１０４ｇ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。
【００４６】
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は、いずれも座標入力面１０１の下辺１０１ｄに近接して配置されている。第５光学ユニット１０２ｅ、第６光学ユニット１０２ｆ、第７光学ユニット１０２ｇは、いずれも座標入力面１０１の上辺１０１ｂに近接して配置されている。このように、光学ユニット１０２ａ〜ｄと光学ユニットｅ〜ｇとは、座標入力面１０１の対向する辺にそれぞれ設けられている。
【００４７】
下辺１０１ｄ側に設けられた４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄは、下辺１０１ｄ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。また、上辺１０１ｂ側に設けられた３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇは、上辺１０１ｂに略平行な面外直線５０２上の異なる位置に配置されている。
【００４８】
また、反射部１０３ａ、反射部１０３ｂ、反射部１０３ｃ、および反射部１０３ｄはそれぞれ、座標入力面１０１の左辺１０１ａ、上辺１０１ｂ、右辺１０１ｃ、下辺１０１ｄに設けられている。
【００４９】
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、タッチ点を入力するときに利用されるユーザインターフェースである。
【００５０】
各光学ユニット１０２ａ〜ｇは、いずれも発光部と受光部とを有している。発光部は光を射出し、受光部は反射部１０３ａ〜ｄによって反射された光を受光する。なお、発光部および受光部については、後に図１３を参照しつつ詳述する。
【００５１】
各方向検知部１０４ａ〜ｇは、それぞれ対応する光学ユニット１０２ａ〜ｇ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１０４ａ〜ｇは、それぞれ各光学ユニット１０２ａ〜ｇ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。
【００５２】
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〜ｇと方向検知部１０４ｂ〜ｇ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。
【００５３】
メイン制御部１０５は、各方向検知部１０４ａ〜ｇ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〜ｇ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、本発明の算出制御手段を構成する。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
ここで、光学ユニット１０２ａ〜ｇと反射部１０３ａ〜ｄの位置関係を説明する。図２は、下辺１０１ｄ側に配置された光学ユニット１０２ａ〜ｄ、上辺１０１ｂ側に配置された光学ユニット１０２ｅ〜ｇ、下辺１０１ｄ側に配置された反射部１０３ｄ、および上辺１０１ｂ側に配置された反射部１０３ｂをＸ軸方向から見た図である。図２に示すように各光学ユニット１０２ａ〜ｇは、座標入力面１０１に接する位置に設けられている。そして、反射部１０３ｄおよび反射部１０３ｂは、それぞれ光学ユニット１０２ａ〜ｄおよび光学ユニット１０２ｅ〜ｇに接する位置に設けられている。反射部１０３ｄおよび反射部１０３ｂは、さらに座標入力面１０１と離れた位置に設けられている。すなわち、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄは、当該反射部と座標入力面１０１との間に隙間を設けて配置されている。
【００５７】
例えば、第１光学ユニット１０２ａの発光部から射出される光が通過する通過領域５１０と重なる位置に反射部１０３ｄが配置された場合、第１光学ユニット１０２ａの発光部から射出された光は、対向する辺に到達できなくなる。すなわち、上辺１０１ｂに配置された反射部１０３ｂに到達できなくなる。これに対し、本実施の形態における反射部１０３ｄは、通過領域５１０に近接し、かつ重ならない位置に配置されている。従って、本実施の形態のように、対向する辺のそれぞれに光学ユニットを配置した場合であっても、各辺の発光部から射出された光はそれぞれ対向する辺に配置された反射部に確実に到達することができる。
【００５８】
より具体的には、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄは、通過領域５１０の座標入力面１０１に対する垂直方向、すなわちＺ軸に沿った幅５１２に対応する間隔だけ、座標入力面１０１から隔たった位置に配置されている。
【００５９】
対向する辺に複数の光学ユニット１０２を配置した場合、一方の辺側に配置された光学ユニット１０２がタッチ点方向を検知する際に、他方の辺側に配置された光学ユニット１０２が邪魔になるという不都合があった。しかし、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のように、反射部１０３を座標入力面１０１から隔たった位置に設けることにより、いずれの光学ユニット１０２も、他方の光学ユニット１０２にタッチ点方向を検知するのを妨げられることなく確実にタッチ点方向を検知することができる。
【００６０】
また、反射部１０３ｄは、反射部１０３ｄの位置における垂直方向、すなわちＺ軸方向における、光学ユニット１０２ｅの発光部から射出された光の広がりの幅とほぼ等しい幅を有する。発光部から射出される光は、放射状に広がる。このため、第２光学ユニット１０２ｂの発光部から射出された光は、反射部１０３ｄの位置においては、幅５１８を有している。そこで、反射部１０３ｄは、光学ユニット１０２ｅの発光部から射出された光のＺ軸方向の広がりの幅とほぼ等しい幅を有するように形成することが好ましい。
【００６１】
図３は、第１光学ユニット１０２ａからの距離５１６が１８００ｍｍ程度の位置に反射部１０３ｂを配置する場合の、反射部１０３ｂの幅と、反射部１０３ｂと光学ユニット１０２ａとの距離との関係の一例を示している。光学ユニット１０２ａからの距離５１６が１８００ｍｍ程度の位置では、光学ユニット１０２ａから射出された光の幅５１８は５ｍｍ程度である。そこで、光学ユニット１０２ａから１８００ｍｍの位置に反射部１０３ｄを設ける場合には、反射部１０３ｄを１８００ｍｍ以上の幅に設けるのが好ましい。
【００６２】
なお、図２および図３を参照しつつ、下辺側に配置された光学ユニット１０２と、上辺側に配置された反射部１０３の構成について説明したが、上辺側に配置された光学ユニット１０３と下辺側に配置された反射部１０３の構成も同様である。
【００６３】
また、座標入力面１０１の左辺１０１ａおよび右辺１０１ｃには、光学ユニット１０２が設けられていないので、左辺１０１ａおよび右辺１０１ｃにそれぞれ設けられた反射部１０３ａおよび反射部１０３ｃは、図２および図３を参照しつつ説明したように、座標入力面１０１と隔たった位置にある必要はなく、反射部１０３ａおよび反射部１０３ｃの配置は、座標入力面１０１に接する位置に設けられてもよく、また隔たった位置に設けられていてもよい。
【００６４】
また、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄのうち光学ユニット１０２と重なる位置のみが、１０１ａと隔たった位置にあればよく、これ以外の位置における反射部１０３の設置位置は、限定されない。他の例としては、光学ユニットと重なる部分を切り欠いた反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄを、座標入力面に接する位置に配置してもよい。この場合も、近接する発光部１２１から射出された光は、反射部１０３ｂおよび反射部１０３ｄの切り欠き部分を通過して対向する辺側に配置された反射部に到達することができる。
【００６５】
図４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Ｗ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５０４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５０４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）
【００６６】
なお、本図においては、下辺側に配置された光学ユニット１０２ａ〜ｄがタッチ点座標を算出する原理について説明したが、上辺側に配置された光学ユニット１０２ｅ〜ｇがタッチ点座標を算出する方法は、下辺側に配置された光学ユニットａ〜ｄがタッチ点座標を算出する方法と同様である。
【００６７】
図５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〜ｇ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Ｓ１０２）。
【００６８】
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。メイン制御部１０５は、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇから受け取ったタッチ点方向を順次判断する。例えば、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇ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〜ｇ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。
【００６９】
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〜ｇ、すなわち６つの光学ユニット１０２ａ〜ｇ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。
【００７０】
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〜ｇ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。
【００７１】
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。
【００７２】
再び、図５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〜ｇ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）。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
一方、下辺側の光学ユニット１０２のいずれかが、２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、メイン制御部１０５は、下辺側に配置される他の光学ユニットが検知したタッチ点方向を判断する。メイン制御部１０５は、下辺側に配置された３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知したと判断した場合には（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、下辺側に配置されている光学ユニットのうち２つのタッチ点方向を検知した任意の２つの光学ユニットの組み合わせを２つ選択し（ステップＳ１１２）、各組み合わせから２つのタッチ点座標を算出する（ステップＳ１１４）。
【００７７】
図７を参照しつつ、下辺側に配置された光学ユニットの２つの組み合わせからタッチ点座標を算出する処理について説明する。図７に示すように、点Ｐおよび点Ｑが同時にタッチされた場合を示している。第１光学ユニット１０２ａ、第２光学ユニット１０２ｂ、および第３光学ユニット１０２ｃがこれら２点に対応するタッチ点方向を検知した場合、メイン制御部１０５は、例えば、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて、式（１）および式（２）からタッチ点座標を算出する。ただし、式（１）および式（２）を利用して座標を算出した場合、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。
【００７８】
しかし、本実施の形態においては、さらに、第１光学ユニット１０２ａおよび第３光学ユニット１０２ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて、さらに仮想的な点を含む４つの座標を算出し、２つ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。このように、少なくとも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。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、３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に基づいて２つのタッチ点座標を算出したが、他の例としては、４つの方向検知部の２つの組み合わせから２つのタッチ点座標を算出してもよく、いずれの方向検知部を選択するか、およびいずれの方向検知部同士を組み合わせるかは特に実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
ここで、図８および図９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８に示すように、点Ｂが、第１光学ユニット１０２ａと点Ａとを結ぶ直線上の点である場合、点Ｂは、点Ａにより形成される影の中に含まれてしまう。このため、光学ユニット１０２ａでは、この場合には、２点が入力されているにもかかわらず、１つのタッチ点方向のみしか検知することができない。従って、従来のように２つの光学ユニットしか備えていない場合には、正確に点Ａおよび点Ｂのタッチ点方向を検知することができなかった。
【００８１】
これに対して、本実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、下辺側に４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄを備えているので、例えば、第１光学ユニット１０２ａにおいて２つのタッチ点方向を分離して検知できない場合には、第２光学ユニット１０２ｂおよび第４光学ユニット１０２ｄが検知した２つのタッチ点方向に基づいてタッチ点座標を算出することができる。
【００８２】
このように、複数の光学ユニット１０２が２つのタッチ点を検知するので、２つのタッチ点の位置に応じて、最も信頼性の高いタッチ点方向を検知する光学ユニットを選択するよう設定してもよい。具体的には、タッチ点の位置に応じて、選択すべき光学ユニットの優先順位を予め定めてもよい。
【００８３】
さらに、本実施の形態においては、上辺側にも３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇを備えているので、下辺側の４つの光学ユニット１０２ａ〜ｄのうち１以下の光学ユニットのみしか２つのタッチ点方向を検知できない場合には、上辺側の２の光学ユニットが検知した２つの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。
【００８４】
図９は、手をついてタッチペンにより入力されたときのタッチ点の様子を示している。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９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である。しかし、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。
【００８５】
これに対し、本実施の形態のタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、下辺側および上辺側にそれぞれ光学ユニット１０２が設けられているので、図９のように近接する位置の２つのタッチ点や、極端に大きさの異なる２つのタッチ点を精度よく分離して検知することができる。具体的には、図９に示すタッチ点Ｍおよびタッチ点Ｎが入力された場合には下辺側の光学ユニット１０２ａ〜ｄのうち１の光学ユニットしか２つのタッチ点方向を検知できない場合や、いずれの光学ユニットも２つのタッチ点方向を検知できない場合であっても、上辺の光学ユニットのうち２つの光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知することができる。
【００８６】
再び説明を図５に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ下辺１０１ｄ側の３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知しない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、すなわち、タッチ点が２つ存在すると判断した光学ユニットが２つ以下であった場合には、上辺１０１ａに対向する辺側に配置されている複数の光学ユニットが検知したタッチ点方向の個数を判断する。
【００８７】
他方の辺に配置されている光学ユニットのうち３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、２つのタッチ点方向を検知した光学ユニットの２組の組み合わせを選択する（ステップＳ１２２）。
【００８８】
そして、ステップＳ１１４に進み、各光学ユニットの組み合わせから算出されるタッチ点座標から真のタッチ点座標を算出する（ステップＳ１１４，１１６）。
【００８９】
図１０は、同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した上辺１０１ｂ側の３つの光学ユニット１０２ｅ〜ｇを示している。この場合、例えば、第５光学ユニット１０２ｅおよび第６光学ユニット１０２ｆがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つのタッチ点座標を算出する。さらに第５光学ユニット１０２ｅおよび第７光学ユニット１０２ｇがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つのタッチ点座標を算出する。そして、２つ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。
【００９０】
再び、説明を図５に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ下辺１０１ｄ側および上辺１０１ｂ側でともに３つ以上の光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知せず（ステップＳ１１０，Ｎｏ、ステップＳ１２０，Ｎｏ）、上辺１０１ｂ側に配置された２つの光学ユニットおよび下辺１０１ｄ側に配置された２つの光学ユニットが２つのタッチ点方向を検知した場合には（ステップＳ１３０，Ｙｅｓ）、下辺１０１ｄ側に配置された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タッチ点座標を算出し、かつ上辺１０１ｂ側の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タッチ点座標を算出する（ステップＳ１３２）。そして、ステップＳ１１４に進み、各組み合わせから算出されたタッチ点座標のうち重複する２つのタッチ点座標を、真のタッチ点座標として決定する（ステップＳ１１４，ステップＳ１１６）。
【００９１】
図１１は、同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した上辺１０１ｂ側の２つの光学ユニット１０２ｆ，１０２ｇと、下辺１０１ｄ側の２つの光学ユニット１０２ｂ，１０２ｃを示している。この場合、第２光学ユニット１０２ｂと第３光学ユニット１０２ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて４つの仮想座標を含む４つのタッチ点座標を算出する。さらに、第６光学ユニット１０２ｆおよび第７光学ユニット１０２ｇがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑに対応して検知したタッチ点方向に基づいて仮想座標を含む４つのタッチ点座標を算出する。そして、２つ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。
【００９２】
このように、座標入力面１０１の上辺１０１ｂ側および下辺１０１ｄ側のいずれにも光学ユニットが配置されているので、両辺に配置されている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ことができる。
なお、ここで、座標入力面１０１の上辺および下辺は、本発明の第１の辺および第２の辺を構成する。
【００９３】
再び、説明を図５および図６に戻す。２つのタッチ点が入力され（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、かつ上辺側および下辺側の少なくとも１辺側で２つの光学ユニットのみが２つのタッチ点方向を検知し、かつ他方の辺で、１つの光学ユニットのみがタッチ点方向を検知した場合、および上辺側および下辺側の少なくとも１辺側で２つの光学ユニットのみが２つのタッチ点方向を検知し、かつ他方の辺で、いずれの光学ユニットも２つのタッチ点方向を検知しない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ、ステップＳ１２０，Ｎｏ、ステップＳ１３０，Ｎｏ）、２つの光学ユニットが検知した２つのタッチ点方向に基づいて、４つのタッチ点座標を算出する（ステップＳ１４０）。なお、タッチ点座標として、タッチ点の中心の座標を算出することとしている。
【００９４】
さらに２つのタッチ点の幅を算出し（ステップＳ１４２）、タッチ点の幅が近い値を示すタッチ点に対するタッチ点座標を、真のタッチ領域に対応する座標と決定する（ステップＳ１４４）。以上で、タッチパネル付きディスプレイ装置１００の処理は終了する。
【００９５】
図１２は、タッチ点Ｐ、Ｑと、第１光学ユニット１０２ａおよび第２光学ユニット１０２ｂが検知するタッチ点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１２に示すように、タッチペンが接触したタッチ点Ｐと、ついた手が接触したタッチ点Ｑ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、タッチ点Ｐ，Ｑに加えて、仮想的なタッチ点Ｋ，Ｌのタッチ点座標が算出される。
【００９６】
そこで、光学ユニット１０２ａは、さらにタッチ点Ｐに対応して角度θ３の幅の連続したタッチ点方向を検知する。光学ユニット１０２ａは、またタッチ点Ｑ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、タッチ点Ｐに対応して角度θ５の幅の連続したタッチ点方向を検知し、かつタッチ点Ｑに対応して角度θ６の幅の連続したタッチ点方向を検知する。
【００９７】
図１２に示されているように、真のタッチ点（Ｐ，Ｑ）は、仮想的なタッチ点（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。
【００９８】
なお、本実施の形態においては、メイン制御部１０５は、下辺１０１ｄ側に配置された第１光学ユニット１０２ａが検知したタッチ点方向から順に第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、および第７光学ユニット１０２ｇの順でタッチ点方向を判断するが、他の例としては、上辺１０１ｂ側に配置された光学ユニット１０２が検知したタッチ点方向から順に判断してもよい。
【００９９】
このように、２つのタッチ点が入力され、２つの光学ユニットが検知したタッチ点方向しか得られない場合には、タッチ点方向の角度範囲に基づいて２つのタッチ点座標を決定することができる。
【０１００】
図１３は、光学ユニット１０２の詳細な構成を示している。図１３（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１３（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。
【０１０１】
光学ユニット１０２は、発光部１２１と、反射部１０３ａ〜ｄからの反射光を受光する受光部１２５と、光の方向を制御するハーフミラー１２４とを有している。さらに、発光部１２１は、光源１２２から射出された光を扇状に拡散するレンズ１２３ａ〜ｃとを含んでいる。また、受光部１２５は、ハーフミラー１２４を通過した光を集光する集光レンズ１２６と、フォトセンサなどの受光素子が複数個連なったラインセンサ１２７とを含んでいる。
【０１０２】
反射光は、ラインセンサ１２７の異なる位置に配置された受光素子に到達するので、反射光を検知した受光素子が配置された位置に基づいて、遮蔽方向を検出することができる。
【０１０３】
図１４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１４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、すなわち暗点が生じる。この暗点の位置Ｄ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が検知した暗点に基づいて遮蔽方向を検知することができる。
【０１０４】
なお、ラインセンサ１２７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の後段もしくはラインセンサ１２７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、ラインセンサ１２７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。
【０１０５】
メイン制御部１０５は、暗点Ｄに基づいた遮蔽方向から座標Ａの位置を算出する。暗点Ｄは指示棒や指等を光軸から測定した検出角度と１対１に対応しており、ラインセンサ１２７上の暗点の位置Ｄから検出角度を算出することができる。受光レンズ１２６からラインセンサ１２７までの距離をｆすると、検出角度θｄは、暗点の位置Ｄの関数として式（３）で与えられる。
θｄ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ／ｆ）・・・（３）
【０１０６】
なお、厳密には、受光レンズ１２６による光の屈折により、式（３）の関係は成立しない。しかし、検出角度θｄとＤ／ｆとの関係は一意に決まるので、ここでは、簡単のため式（３）が成立するものとして取り扱う。なお、光軸とは受光レンズ１２６の光軸を示す。
【０１０７】
以上のようにして算出された角度、すなわちタッチ点方向θｄを、前述の式（１）および式（２）に代入することにより、タッチ点Ｕのタッチ点座標を算出することができる。
【０１０８】
次に、図１５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、タッチパネル付きディスプレイ装置１００に含まれる全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇおよび全ての方向検知部１０４ａ〜ｇ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。
【０１０９】
光学ユニット１０２は、ＬＤ１２２を含む発光ユニット２００と、ラインセンサ１２７を含む受光ユニット２１０とを有している。ラインセンサ１２７は、方向検知部１０４の画像処理ＬＳＩ（後述）によって駆動される。
【０１１０】
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処理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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、本実施の形態においては、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ５０３、および光学ユニット１０２からのデータを格納するデータ格納メモリ４０５をそれぞれ別個に設けているが、これらは、１つのメモリ内に設けられてもよい。この場合、１つのメモリ内の分割された各領域が、ワークメモリおよび光学ユニット１０２からのデータを格納するためのメモリとして機能する。
【０１１３】
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の画像処理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５２０に応じてラインセンサ１２７を駆動させる。
【０１１４】
これにより、複数の光学ユニット１０２ａ〜ｇは、全て同期して駆動されるので、全ての光学ユニット１０２ａ〜ｇ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。
【０１１５】
図１６は、各光学ユニット１０２ａ〜ｄの発光部１２１および受光部１２５の発光および受光のタイミングを示している。図１６（Ａ）は、上辺側の受光部１２５の受光タイミングを示している。図１６（Ｂ）は、上辺側の発光部１２１の発光タイミングを示している。図１６（Ｃ）は、下辺側の受光部１２５の受光タイミングを示している。図１６（Ｄ）は、下辺側の発光部１２１の発光タイミングを示している。
【０１１６】
上辺側の発光部１２１の発光タイミングと、上辺側の受光部１２５の受光タイミングとは一致する。また、下辺側の発光部１２１の発光タイミングと、下辺側の受光部１２５の受光タイミングとは一致する。
【０１１７】
さらに、上辺側の発光部１２１と、下辺側の発光部１２１とは、交互に発光する。すなわち、上辺側の発光部１２１が発光しているときは、下辺側の発光部１２１は消灯し、下辺側の発光部１２１が発光しているときは、上辺側の発光部１２１は消灯している。また、これに対応して、上辺側の受光部１２５および下辺側の受光部１２５も交互のタイミングで受光する。
【０１１８】
なお、上辺側の複数の光学ユニット１０２の発光部１２１および受光部１２５は、いずれも同一のタイミングで発光および受光する。また、下辺側の複数の光学ユニット１０２の発光部１２１および受光部１２５は、いずれも同一のタイミングで発光および受光する。
【０１１９】
光学ユニット１０２から射出される光は、座標入力面１０１に平行に拡散されている。光学ユニット１０２は、座標入力面１０１の対向する辺に配置されているので、一方の辺の光学ユニットの発光部から射出された光が、他方の辺に配置された光学ユニットの受光部に入光する。従って、例えば上辺の発光部の発光のタイミングと下辺の受光部の受光のタイミングとが一致した場合には、タッチ点を誤検出してしまう。従って、図１６を参照しつつ説明したように、上辺側の光学ユニットの発光部および受光部の発光および受光のタイミングと、下辺側の光学ユニットの発光部および受光部の発光および受光のタイミングとを逆にすることにより、誤検出を防止することができる。
【０１２０】
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示す検知開始指示や、検知したタッチ点方向（５１０）の送受信を行う。
【０１２１】
方向検知部１０４のＣＰＵ４０１とメイン制御部１０５のＣＰＵ５０１は、このシリアル通信により、検出開始指示、ディップ検出位置の送受信を行っている。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
そうした第１の変更例としては、本実施の形態においては、光学ユニット１０２ａ〜ｇは、座標入力面１０１の上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側にそれぞれ設けられていたが、これにかえて、光学ユニット１０２ａ〜ｇを座標入力面１０１の左辺１０１ａ側と下辺１０１ｃ側にそれぞれ設けられていてもよい。図１７は、第１の変更例に係る光学ユニット１０２ａ〜ｇを示している。
【０１２５】
このように、座標入力面１０１の左辺１０１ａ側と右辺１０１ｃ側に光学ユニット１０２ａ〜ｇを配置した場合であっても、実施の形態において説明した上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニットを配置した場合と同様に、２つのタッチ点が同時に入力された場合であっても、精度よく２つのタッチ点のタッチ点座標を算出することができる。
【０１２６】
第２の変更例としては、本実施の形態における光学ユニット１０２ａ〜ｇは、上辺１０１ｂおよび下辺１０１ｄすなわち対向する２辺にそれぞれ設けられていたが、これにかえて、光学ユニット１０２ａ〜ｇを隣接する２辺に配置してもよい。図１８は、第２の変更例にかかる光学ユニット１０２ａ〜ｇを示している。
【０１２７】
このように、座標入力面１０１の右辺１０１ｃ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニット１０２ａ〜ｇを配置した場合であっても、実施の形態において説明した上辺１０１ｂ側と下辺１０１ｄ側に光学ユニットを配置した場合と同様に、２つのタッチ点が同時に入力された場合であっても、精度よく２つのタッチ点のタッチ点座標を算出することができる。
【０１２８】
第３の変更例としては、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、第１〜第７光学ユニット１０２ａ〜ｇを備えていたが、光学ユニットの数はこれに限定されるものではない。上辺１０１ｂに３つの光学ユニットを配置したが、上辺１０１ｂに配置する光学ユニットの数はこれに限定されない。また、下辺１０１ｄに４つの光学ユニットを配置したが、下辺１０１ｄに配置する光学ユニットの数はこれに限定されない。このように、光学ユニットの数およひ各辺に配置する光学ユニットの個数比は、実施の形態に限定されない。
【０１２９】
第４の変更例としては、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の光学ユニット１０２ａ〜ｇは、各辺においてほぼ等間隔に配置されていたが、各光学ユニット１０２の位置は、これに限定されるものではない。例えば、タッチされる頻度が高いタッチ領域の位置などに基づいて、任意に変更してもよい。
【０１３０】
【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、一方の辺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できない場合であっても、他方の辺の方向検知手段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ことができる。従って、より正確にタッチ点座標を算出することができる。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、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。
また、請求項１にかかる発明によれば、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、タッチ点座標を算出するので、真のタッチ点座標に加えて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算出することができるという効果を奏する。
【０１３１】
さらに、第１の辺と第２の辺の両方に方向検知手段を配置することができるので、各方向検知手段の配置位置の自由度が増加し、より適切な位置に各方向検知手段を配置することができるという効果を奏する。
【０１３２】
また、請求項２にかかる発明によれば、一方の辺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できない場合であっても、他方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。また、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、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。
【０１３３】
また、請求項３にかかる発明によれば、一方の辺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できない場合であっても、他方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。または、一方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向と、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向との両方に基づいて、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。
【０１３４】
また、請求項４にかかる発明によれば、他方の方向検知手段の方向検知に起因した誤検出を防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３５】
また、請求項５にかかる発明によれば、各受光手段が異なる辺に配置された発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３６】
また、請求項６にかかる発明によれば、異なる辺に配置される発光手段は、それぞれ異なるタイミング、すなわち交互に光を射出するので、このタイミングにあわせて、同一の辺に配置された受光手段が射出された光の反射光を受光することにより、当該発光手段と異なる辺に配置された受光手段が当該発光手段により射出された光の反射光を過って受光するのを防ぐことができる。従って、正確にタッチ点方向を検知することができるという効果を奏する。
【０１３７】
また、請求項７にかかる発明によれば、各方向検知手段がタッチ点方向を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知するのを避けることができる。このように、複数の方向検知手段が同一のタイミングで、タッチ点方向を検知するので、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。
【０１３８】
また、請求項８にかかる発明によれば、同一の辺に配置された受光手段は、いずれも同一のタイミングで反射光を受光するので、各受光手段が、タッチ点方向を検知するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができるという効果を奏する。
【０１３９】
また、請求項９にかかる発明によれば、同一の辺に配置された発光手段は、いずれも同一のタイミングで光を射出するので、光を射出するタイミングの違いにより、異なるタッチ点方向を検知するのを避けることができるという効果を奏する。
【０１４０】
また、請求項１０にかかる発明によれば、座標入力面と反射手段との間の隙間に光学ユニットを配置することにより、座標入力装置全体を大型化することなく、２辺に光学ユニットを配置することができるという効果を奏する。
【０１４１】
また、請求項１１にかかる発明によれば、反射手段と座標入力面との間に、通過領域に相当する隙間が設けられているので、反射手段により光が遮られるのを避けることができるという効果を奏する。
【０１４２】
また、請求項１２にかかる発明によれば、反射手段は、光の広がりの幅とほぼ等しい幅に設けられているので、一方の辺の光学ユニットから射出された光を他方の辺の光学ユニットが受光することを避けることができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、請求項１３にかかる発明によれば、２つのタッチ点方向の異なる２つの組み合わせそれぞれから、タッチ点座標を算出するので、真のタッチ点座標に加えて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算出することができるという効果を奏する。
【０１４４】
また、請求項１３にかかる発明によれば、一方の辺側の方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、同時に入力されたタッチ点のタッチ点座標を正確に算出できない場合には、他方の辺の方向検知手段が検知したタッチ点方向をさらに利用して、タッチ点座標を算出することにより、正確な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。
【０１４５】
また、請求項１４にかかる発明によれば、算出制御手段は、タッチ点方向に基づいて、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の所定の方向における幅をさらに算出することができるので、この幅の値に基づいて、真のタッチ点座標を決定することができる。従って、正確な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。
【０１４６】
また、請求項１５にかかる発明によれば、方向検知手段が検知したタッチ点方向に基づいて、正確なタッチ点座標を算出できない場合には、タッチ点方向の角度範囲のそれぞれに基づいて、タッチ点の幅を算出することができるので、タッチ点の幅に基づいて、真のタッチ点座標を決定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】タッチパネル付きディスプレイ装置１００を示す図である。
【図２】光学ユニットと反射部との位置関係を示す模式図である。
【図３】光学ユニットと反射部との距離の関係の一例を示す図である。
【図４】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。
【図５】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６】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７】下辺側に配置された光学ユニットの２つの組み合わせからタッチ点座標を算出する処理について説明するための図である。
【図８】２つのタッチ点ＡおよびＢの位置を示す図である。
【図９】利用者が手をついてタッチペンにより座標入力面をタッチした場合のタッチ点ＮおよびＭの位置を示す図である。
【図１０】同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した光学ユニットを示す図である。
【図１１】同時にタッチされた点Ｐおよび点Ｑと、これらを異なるタッチ点方向として検知した光学ユニットを示す図である。
【図１２】タッチされた点Ｐおよび点Ｑと、第１光学ユニットと第２光学ユニットが検知するタッチ点方向との関係を示す模式図である。
【図１３】光学ユニットの詳細な構成を示す図である。
【図１４】受光部１２５がタッチ点方向を検出する原理を説明するための模式図である。
【図１５】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１６】各光学ユニットの発光部の発光のタイミング、および受光部の受光のタイミングを示す図である。
【図１７】第１の変更例に係る光学ユニットの配置を示す図である。
【図１８】第２の変更例に係る光学ユニットの配置を示す図である。
【図１９】従来技術にかかる座標検知装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００タッチパネル付きディスプレイ装置
１０１座標入力面
１０２ａ〜ｇ光学ユニット
１０３ａ〜ｄ反射部
１０４ａ〜ｇ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
１２２光源
１２３レンズ
１２４ハーフミラー
１２５受光部
１２６集光レンズ
１２７ラインセンサ
２００発光ユニット
２１０受光ユニット
４００ミラー
４０５データ格納メモリ
４０６シェーディングメモリ
５０４インターフェース制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate detection device that detects the coordinates of a touch point input on a coordinate input surface.
[0002]
[Prior art]
Currently, a display device with a touch panel that integrates a display screen and a coordinate input device and can control an image displayed on the display screen while touching the display screen is becoming widespread. In addition, a relatively large display device with a touch panel, which is assumed to be used in school lessons or company presentations, is also known.
[0003]
An optical device is known as a coordinate input device. The optical coordinate input device calculates the coordinates of the position by detecting the direction of the position input to the coordinate input surface from two directions. FIG. 19 shows an example of a conventional optical coordinate detection device. The coordinate input device 300 surrounds three directions of the optical units 303a and 303b disposed at both ends of the coordinate input surface 301, the coordinate input surface 301 used when inputting coordinates, and the coordinate input surface 301, and enters the light. And reflective portions 302a, 302b, 302c that recursively reflect in the direction in which the light enters.
[0004]
The optical units 303a and 303b have a light emitting part and a light receiving part (not shown). The light emitting unit emits light that spreads in a fan shape substantially parallel to the coordinate input surface 301, and the light receiving unit receives the light that has been recursively reflected by the reflecting units 302a, 302b, and 302c. The coordinate input device 300 has coordinates input to the coordinate input surface 301 based on the light shielding directions (θL, θR) detected by the two optical units 303a and 303b and the distance between the optical units 303a and 303b. Can be calculated.
[0005]
However, for example, as shown in FIG. 19, when the point A and the point B in the positional relationship such that the right optical unit 303a is arranged on the straight line passing through the points A and B are touched simultaneously. Although the accuracy of the coordinates of the point A close to the optical unit 303a can be maintained, the exact direction of the point B cannot be detected due to the influence of the main shadow or penumbra of the point A, and the accuracy of the coordinates of the point B cannot be maintained. . That is, the optical unit 303a has a problem that the coordinates of the touch point B can be calculated only as an estimated value.
[0006]
As a method of solving such a problem, when a mirror capable of 360 ° rotation is provided and one optical unit detects only one direction even though two points are touched, only one point is detected. There is known a technique of irradiating a mirror with light on the optical unit side that does not rotate, rotating the mirror, and detecting two points from the rotation angle (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-55770 A (page 4-7, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the size of the two points is extremely different, for example, when the user is writing with a hand on the coordinate input surface, or if the two points are close to each other, the two points are detected separately. The problem remains that it is difficult to do.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a coordinate detection device that can accurately calculate the coordinates of a touch point input to a coordinate input surface.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a coordinate detection device that detects the coordinates of a touch point input on a coordinate input surface, in proximity to the first side of the coordinate input surface. Arranged at least two first direction detecting means for detecting a touch point direction which is a direction of the touch point with respect to the arranged position, and arranged close to the second side of the coordinate input surface. At least two second direction detecting means for detecting a touch point direction which is a direction of the touch point with respect to the arranged position;When at least three direction detection means detect two touch point directions among a plurality of the direction detection means arranged on the same side of the coordinate input surface, two different touch point directions are used. Calculation control means for calculating the two touch point coordinates from each combination, and determining the two touch point coordinates calculated from any combination as true touch point coordinatesIt is characterized by that.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, since the direction detection means is provided on each of the first side and the second side, it is possible to accurately determine the direction of the touch point detected by the direction detection means on one side. Even when the touch point coordinates cannot be calculated, the touch point coordinates can be calculated based on the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side. Therefore, the touch point coordinates can be calculated more accurately. In addition, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side.
[0012]
  Furthermore, since the direction detection means can be arranged on both the first side and the second side, the degree of freedom of the arrangement position of each direction detection means increases, and each direction detection means is arranged at a more appropriate position. can do.
  Further, since the touch point coordinates are calculated from each of two different combinations of the two touch point directions, even if the virtual touch point coordinates are calculated in addition to the true touch point coordinates, The true touch point coordinates can be calculated accurately.
[0013]
The invention according to claim 2 is the coordinate detection device according to claim 1, wherein the second direction detection means is the side opposite to the first side in the coordinate input surface. It is arranged close to the side of 2.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, since the direction detecting means is arranged on each of the two opposing sides, the touch point coordinates are accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detecting means on one side. Even if it is not possible, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction detected by the other direction detecting means. In addition, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side.
[0015]
The invention according to claim 3 is the coordinate detection device according to claim 1, wherein the second direction detection means is the second side that is in contact with the first side of the coordinate input surface. It is arranged close to the side of
[0016]
According to the third aspect of the present invention, since the direction detecting means is arranged on each of the two sides in contact with each other, the touch point coordinates are accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detecting means on one side. Even if it is not possible, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction detected by the other direction detecting means. Alternatively, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side.
[0017]
The invention according to claim 4 is the coordinate detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first direction detection unit and the second direction detection unit are respectively The touch point direction is detected at different timings.
[0018]
According to the fourth aspect of the present invention, the first direction detecting means and the second direction detecting means arranged on different sides detect the touch point direction at different timings, that is, alternately detect the other direction. It is possible to prevent erroneous detection due to the direction detection of the means. Therefore, the touch point direction can be detected accurately.
[0019]
The invention according to claim 5 is the coordinate detection device according to claim 4, wherein the direction detection means is a light emission means for emitting light that spreads in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface. A light receiving means for receiving the reflected light from the reflection means for reflecting the light that has passed through the coordinate input surface, and the light receiving means disposed in proximity to the first side, and the second side The light receiving means arranged close to the light receiving device receives reflected light at different timings.
[0020]
According to the invention of claim 5, since the light receiving means arranged on different sides receive reflected light at different timings, that is, alternately, each light receiving means is emitted by the light emitting means arranged on different sides. It is possible to prevent the reflected light from passing through. Therefore, the touch point direction can be detected accurately.
[0021]
The invention according to claim 6 is the coordinate detection device according to claim 4 or 5, wherein the direction detection means emits light that spreads in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface. And a light receiving means for receiving the reflected light from the reflecting means for reflecting the light that has passed through the coordinate input surface, and the light emitting means disposed close to the first side, and the second The light emitting means arranged in the vicinity of the side emits light at different timings.
[0022]
According to the sixth aspect of the present invention, since the light emitting means arranged on different sides emit light at different timings, that is, alternately, the light receiving means arranged on the same side emits light at this timing. By receiving the reflected light of the emitted light, it is possible to prevent the light receiving means arranged on a side different from the light emitting means from receiving the reflected light of the light emitted by the light emitting means. Therefore, the touch point direction can be detected accurately.
[0023]
Moreover, the invention concerning Claim 7 is the coordinate detection apparatus as described in any one of Claim 1 to 6, Comprising: The said several direction detection means arrange | positioned at the same edge | side side of the said coordinate input surface comprises The touch point direction is detected at the same timing.
[0024]
According to the seventh aspect of the present invention, since the plurality of direction detecting means arranged on the same side detect the touch point direction at the same timing, the timings at which each direction detecting means detects the touch point direction. Due to the difference, it is possible to avoid that each direction detecting means detects the touch point direction for different touch points. As described above, since the plurality of direction detection units detect the touch point direction at the same timing, the touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction.
[0025]
The invention according to claim 8 is the coordinate detection device according to claim 7, wherein the direction detection means is a light emission means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface. A plurality of light receiving means disposed adjacent to the same side of the coordinate input surface, the light receiving means receiving light reflected from the reflecting means for reflecting the light that has passed through the coordinate input surface, The reflected light is received at the same timing.
[0026]
According to the eighth aspect of the present invention, since the light receiving means arranged on the same side receive the reflected light at the same timing, each light receiving means detects the touch point direction due to the difference in timing. Detecting different touch point directions can be avoided.
[0027]
The invention according to claim 9 is the coordinate detection device according to claim 7 or 8, wherein the direction detection unit emits light that spreads in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface. A plurality of light emitting means disposed adjacent to the same side of the coordinate input surface, and a light receiving means for receiving the reflected light from the reflecting means for reflecting the light that has passed through the coordinate input surface Is characterized in that light is emitted at the same timing.
[0028]
According to the ninth aspect of the present invention, since the light emitting means arranged on the same side emit light at the same timing, different touch point directions are detected depending on the timing of light emission. Can be avoided.
[0029]
The invention according to claim 10 is the coordinate detection device according to any one of claims 1 to 9, wherein the direction detection means spreads in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input plane. A light emitting unit that emits light; and a light receiving unit that receives reflected light from a reflecting unit that reflects light that has passed through the coordinate input surface; and is close to the first side of the coordinate input surface; The light emitted from the light emitting means disposed on the second side is disposed at a position close to a passing region through which the light emitted from the light emitting means disposed on the first side passes. A reflection means for reflecting is further provided.
[0030]
According to the invention of claim 10, by arranging the optical unit in the gap between the coordinate input surface and the reflecting means, the optical unit is arranged on two sides without increasing the size of the entire coordinate input device. Can do.
[0031]
The invention according to claim 11 is the coordinate detection device according to claim 10, wherein the reflecting means is arranged at an interval corresponding to a width along a direction perpendicular to the coordinate input surface of the passage area. It is arranged at a position separated from the coordinate input surface.
[0032]
According to the eleventh aspect of the present invention, since the gap corresponding to the passing region is provided between the reflecting means and the coordinate input surface, it is possible to avoid light from being blocked by the reflecting means.
[0033]
The invention according to claim 12 is the coordinate detection device according to claim 10 or 11, wherein the reflecting means arranged close to the first side of the coordinate input surface is the second The light emitted from the light emitting means arranged close to the side of the light has a width substantially equal to the width of the vertical spread at the position of the reflecting means.
[0034]
According to the twelfth aspect of the invention, since the reflecting means is provided with a width substantially equal to the width of the light spread, the light emitted from the optical unit on one side is received by the optical unit on the other side. You can avoid doing that.
[0037]
  Claims13The invention according to claim 1 is from12It is a coordinate detection apparatus as described in any one of these, Comprising: The said calculation control means has two said direction detection means on the said 1st edge | side side, and said two said direction detection means on the said 2nd edge | side side. Calculating the two touch point coordinates based on the two touch point directions detected by the two direction detecting means on the first side when detecting the two touch point directions, respectively; and Two touch point coordinates are calculated based on the two touch point directions detected by the two direction detecting means on the second side, and from any combination of the two touch point direction detecting means. The two calculated touch point coordinates are determined as true touch point coordinates.
[0038]
  This claim13According to the invention, when it is not possible to accurately calculate the touch point coordinates of the touch points simultaneously input based on the touch point direction detected by the direction detection unit on one side, the direction detection unit on the other side By calculating the touch point coordinates by further utilizing the touch point direction detected by, accurate touch point coordinates can be calculated.
[0039]
  Claims14The invention according to claim 1 is from13The coordinate detection device according to any one of the above, wherein the two direction detection units arranged on the same side of the coordinate input surface have an angle range of 2 with respect to the size of each of the two touch points. Each of the touch point directions is detected, and the calculation control unit determines the width of the touch point in a predetermined direction based on each of the angle ranges of the two touch point directions detected by the two direction detection units. Further, the touch point coordinates corresponding to the widths calculated and approximated to each other are determined as the true touch point coordinates.
[0040]
  This claim14According to the invention, the calculation control means can further calculate the width of the touch point in the predetermined direction based on each of the angle ranges of the touch point direction based on the touch point direction. Based on the value, the true touch point coordinates can be determined. Therefore, accurate touch point coordinates can be calculated.
[0041]
  Claims15The invention according to claim14The coordinate detection device according to claim 2, wherein two or more of the direction detection units among the direction detection units on the first side of the coordinate input surface detect two touch point directions, and the coordinates When any one of the direction detection means on the second side of the input surface detects two touch point directions, or the direction on the first side of the coordinate input surface Of the detection means, two or more of the direction detection means detect two touch point directions, and any of the direction detection means on the second side of the coordinate input surface detects the two touch point directions. When not detected, the calculation control means determines the two touch point coordinates based on a predetermined angle range in the touch point direction.
[0042]
This claim15According to the invention, when the accurate touch point coordinates cannot be calculated based on the touch point direction detected by the direction detection means, the width of the touch point is calculated based on each of the angle ranges in the touch point direction. Thus, the true touch point coordinates can be determined based on the width of the touch point.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a coordinate detection apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0044]
A characteristic configuration and function of the display device 100 with a touch panel including the coordinate detection device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a display device 100 with a touch panel including the coordinate detection device according to the first exemplary embodiment. 2 is a schematic cross-sectional view of the display device with a touch panel 100 shown in FIG. 1 as viewed from the X-axis direction.
[0045]
The display device 100 with a touch panel includes a coordinate input surface 101, a first optical unit 102a, a second optical unit 102b, a third optical unit 102c, a fourth optical unit 102d, and a fifth optical unit disposed in the vicinity of the coordinate input surface 101. The optical unit 102e, the sixth optical unit 102f, the seventh optical unit 102g, the reflection parts 103a, 103b, 103c, and 103d provided on the outer edge of the coordinate input surface 101, that is, the four sides, the first direction detection part 104a, the first Two-direction detection unit 104b, third direction detection unit 104c, fourth direction detection unit 104d, fifth direction detection unit 104e, sixth direction detection unit 104f, seventh direction detection unit 104g, main control unit 105, and interface unit 106.
[0046]
The first optical unit 102a, the second optical unit 102b, the third optical unit 102c, and the fourth optical unit 102d are all disposed close to the lower side 101d of the coordinate input surface 101. The fifth optical unit 102e, the sixth optical unit 102f, and the seventh optical unit 102g are all disposed close to the upper side 101b of the coordinate input surface 101. As described above, the optical units 102 a to 102 d and the optical units e to g are provided on opposite sides of the coordinate input surface 101, respectively.
[0047]
The four optical units 102a to 102d provided on the lower side 101d side are arranged at different positions on the out-of-plane straight line 500 substantially parallel to the lower side 101d. In addition, the three optical units 102e to 102g provided on the upper side 101b side are arranged at different positions on the out-of-plane straight line 502 substantially parallel to the upper side 101b.
[0048]
In addition, the reflection unit 103a, the reflection unit 103b, the reflection unit 103c, and the reflection unit 103d are provided on the left side 101a, the upper side 101b, the right side 101c, and the lower side 101d of the coordinate input surface 101, respectively.
[0049]
The coordinate input surface 101 is a rectangular surface, and is a user interface used when a user inputs a touch point by touching with a pointing stick such as a pen or a finger.
[0050]
Each of the optical units 102a to 102g has a light emitting part and a light receiving part. The light emitting unit emits light, and the light receiving unit receives the light reflected by the reflecting units 103a to 103d. The light emitting unit and the light receiving unit will be described in detail later with reference to FIG.
[0051]
Each direction detection part 104a-g detects the touch point direction which each corresponding optical unit 102a-g detected. More specifically, each direction detection unit 104a-g inputs light information detected by each optical unit 102a-g as analog data. The analog data is information indicating an optical axis of light that should be received at a position where the light of the light receiving unit is not received among the light irradiated in a fan shape, that is, the touch point direction.
[0052]
Here, for example, the combination of the first optical unit 102a and the first direction detector 104a constitutes a direction detector in the present invention. Similarly, each combination of the other optical units 102b to 102g and the direction detectors 104b to 104g constitutes a direction detector in the present invention.
[0053]
The main control unit 105 receives the touch point direction from each of the direction detection units 104a to 104g, and calculates touch point coordinates that are coordinates of the touch point based on the touch point direction. The main control unit 105 further selects a predetermined optical unit 102 from the optical units 102a to 102g, and calculates touch point coordinates based on the touch point direction detected by the selected optical unit. The main control unit 105 also controls driving of each optical unit 102. Here, the main control unit 105 constitutes a calculation control unit of the present invention.
[0054]
The interface unit 106 receives touch point coordinates from the main control unit 105 and sends them to a personal computer (PC) 110 as an external device.
[0055]
The detailed configuration and functions of the display device with a touch panel 100 will be described later.
[0056]
Here, the positional relationship between the optical units 102a to 102g and the reflecting portions 103a to 103d will be described. 2 shows optical units 102a to 102d arranged on the lower side 101d side, optical units 102e to 102g arranged on the upper side 101b side, a reflector 103d arranged on the lower side 101d side, and a reflection arranged on the upper side 101b side. It is the figure which looked at the part 103b from the X-axis direction. As shown in FIG. 2, each of the optical units 102 a to 102 g is provided at a position in contact with the coordinate input surface 101. The reflective portion 103d and the reflective portion 103b are provided at positions that contact the optical units 102a to 102d and the optical units 102e to 102g, respectively. The reflective portion 103d and the reflective portion 103b are further provided at positions away from the coordinate input surface 101. That is, the reflecting portion 103 b and the reflecting portion 103 d are arranged with a gap between the reflecting portion and the coordinate input surface 101.
[0057]
For example, when the reflection unit 103d is arranged at a position overlapping the passing region 510 through which light emitted from the light emitting unit of the first optical unit 102a passes, the light emitted from the light emitting unit of the first optical unit 102a is opposed to You will not be able to reach the edge That is, it becomes impossible to reach the reflecting portion 103b disposed on the upper side 101b. On the other hand, the reflection part 103d in this Embodiment is arrange | positioned in the position which adjoins to the passage area 510, and does not overlap. Therefore, even when the optical unit is disposed on each of the opposing sides as in the present embodiment, the light emitted from the light emitting units on each side is reliably transmitted to the reflecting units disposed on the opposing sides. Can be reached.
[0058]
More specifically, the reflective portion 103b and the reflective portion 103d are located at a position separated from the coordinate input surface 101 by a distance corresponding to the width 512 along the Z axis in the direction perpendicular to the coordinate input surface 101 of the passing region 510. Has been placed.
[0059]
When a plurality of optical units 102 are arranged on opposite sides, the optical unit 102 arranged on the other side becomes an obstacle when the optical unit 102 arranged on one side detects the touch point direction. There was an inconvenience. However, like the display device 100 with a touch panel in the present embodiment, by providing the reflecting portion 103 at a position separated from the coordinate input surface 101, any optical unit 102 can change the touch point direction to the other optical unit 102. The direction of the touch point can be reliably detected without being prevented from being detected.
[0060]
The reflecting portion 103d has a width substantially equal to the width of the spread of the light emitted from the light emitting portion of the optical unit 102e in the vertical direction at the position of the reflecting portion 103d, that is, in the Z-axis direction. The light emitted from the light emitting unit spreads radially. For this reason, the light emitted from the light emitting portion of the second optical unit 102b has a width 518 at the position of the reflecting portion 103d. Therefore, it is preferable to form the reflecting portion 103d so as to have a width substantially equal to the width of the light emitted from the light emitting portion of the optical unit 102e in the Z-axis direction.
[0061]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the width of the reflecting portion 103b and the distance between the reflecting portion 103b and the optical unit 102a when the reflecting portion 103b is disposed at a position where the distance 516 from the first optical unit 102a is about 1800 mm. Is shown. At a position where the distance 516 from the optical unit 102a is about 1800 mm, the width 518 of the light emitted from the optical unit 102a is about 5 mm. Therefore, when the reflective portion 103d is provided at a position 1800 mm from the optical unit 102a, it is preferable to provide the reflective portion 103d with a width of 1800 mm or more.
[0062]
2 and 3, the configuration of the optical unit 102 disposed on the lower side and the reflection unit 103 disposed on the upper side has been described. However, the optical unit 103 and the lower side disposed on the upper side have been described. The structure of the reflection part 103 arrange | positioned at the side is also the same.
[0063]
In addition, since the optical unit 102 is not provided on the left side 101a and the right side 101c of the coordinate input surface 101, the reflection unit 103a and the reflection unit 103c provided on the left side 101a and the right side 101c are shown in FIGS. As described with reference, it is not necessary to be separated from the coordinate input surface 101, and the arrangement of the reflective portion 103 a and the reflective portion 103 c may be provided at a position in contact with the coordinate input surface 101. It may be provided at a position.
[0064]
Further, only the position of the reflecting portion 103b and the reflecting portion 103d that overlaps the optical unit 102 only needs to be at a position separated from 101a, and the installation position of the reflecting portion 103 at other positions is not limited. As another example, the reflecting portion 103b and the reflecting portion 103d, in which a portion overlapping with the optical unit is cut out, may be arranged at a position in contact with the coordinate input surface. Also in this case, the light emitted from the adjacent light emitting unit 121 can pass through the notched portions of the reflecting unit 103b and the reflecting unit 103d and reach the reflecting unit disposed on the opposite side.
[0065]
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle by which the direction detection unit 104 and the main control unit 105 calculate touch point coordinates. A case where the coordinates of the touch point T are calculated based on the touch point directions detected by the first optical unit 102a and the sixth optical unit 102f will be described with reference to FIG. First, when the height of the coordinate input surface 101, that is, the length of the short side is H, and the width of the coordinate input surface 101, that is, the length of the long side is W, a straight line passing through the first optical unit 102a and the touch point T. An angle θ1 formed by a straight line 504 passing through 500, the first optical unit 102a, and the sixth optical unit 102f is calculated. That is, the angle θ1 indicates the touch point direction detected by the first optical unit 102a. Also, θ2 is calculated as an angle formed by a straight line 502 and a straight line 504 passing through the sixth optical unit 102f and the touch point T. That is, the angle θ2 indicates the touch point direction detected by the sixth optical unit 102f. Further, the coordinates (x, y) of the touch point T are calculated by substituting the angles θ1 and θ2 into the following equations.
x = W × tan θ2 / (tan θ1 + tan θ2) (1)
y = H−W × tan θ1 × tan θ2 / (tan θ1 + tan θ2) (2)
[0066]
In this figure, the principle that the optical units 102a to 102d arranged on the lower side calculate the touch point coordinates has been described. However, the optical unit 102e to g arranged on the upper side calculates the touch point coordinates. Is the same as the method in which the optical units a to d arranged on the lower side calculate the touch point coordinates.
[0067]
FIG. 5 is a flowchart illustrating processing of the display device 100 with a touch panel when the coordinate input surface 101 is touched. When the user touches the coordinate input surface 101 with a pen or the like, each of the optical units 102a to 102g detects the shielded direction corresponding to the touch point, that is, the touch point direction (step S100). Then, the main control unit 105 determines the number of input touch points (step S102).
[0068]
Here, a method in which the main control unit 105 determines the number of touch points will be described. The main control unit 105 sequentially determines the touch point directions received from all the optical units 102a to 102g. For example, when all the optical units 102a to 102g detect only one touch point direction, it can be determined that the touch point is only one point. When the units 102a to 102g detect only one touch point direction, it is determined that one touch point is input.
[0069]
As another example, when the main control unit 105 detects only one touch point direction among all the n optical units, that is, (n−1) optical units detect one touch point. It may be determined that a point has been input. Specifically, this is a case where all of the optical units 102a to 102g, that is, among the six optical units 102a to 102g, five optical units detect only one touch point direction.
[0070]
Theoretically, when at least two optical units 102 detect only one touch point direction, it is not necessary to consider the touch point directions of all the optical units 102a to 102g. Can be determined to be only one point. Therefore, as yet another example, the main control unit 105 may determine that one touch point has been input when one touch point direction is detected from at least two optical units 102.
[0071]
Further, the main control unit 105 determines that there are two touch points when at least one optical unit 102 detects two touch point coordinates separated from each other almost simultaneously.
[0072]
The processing of the display device 100 with a touch panel will be described again with reference to FIG. When only one touch point is input (step S102, Yes), the main control unit 105 selects any two optical units 102 from all the optical units 102a to 102g (step S104). Then, the main control unit 105 calculates the touch point coordinates based on the above-described equations (1) and (2) based on the touch point directions detected by the two selected optical units 102 (step S106).
[0073]
When there is only one touch point, there is no problem that the coordinates of the touch point cannot be calculated accurately. Therefore, when the touch point coordinates are calculated based on the touch point direction detected by any two optical units 102 However, any two optical units 102 may be selected because a value with less error can be calculated.
[0074]
As described above, when calculating the touch point coordinates, only the calculation of the touch point coordinates based on the touch point directions detected by the two optical units 102 is performed, thereby simplifying the arithmetic processing and reducing the burden on the apparatus for the processing. can do. That is, the touch point coordinate calculation process based on the touch point direction detected by another optical unit 102 can be omitted.
[0075]
Note that the two optical units 102 to be selected at this time may be set in advance.
[0076]
On the other hand, when any one of the optical units 102 on the lower side detects two touch point directions (No in step S102), the main control unit 105 detects that another optical unit arranged on the lower side is detected. Determine the direction of the touch point. When the main control unit 105 determines that three or more optical units arranged on the lower side have detected the two touch point directions (Yes in step S110), the main control unit 105 determines whether the optical unit arranged on the lower side is set. Two of the combinations of any two optical units that detected the two touch point directions are selected (step S112), and two touch point coordinates are calculated from each combination (step S114).
[0077]
A process of calculating touch point coordinates from two combinations of optical units arranged on the lower side will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the case where the point P and the point Q were touched simultaneously is shown. When the first optical unit 102a, the second optical unit 102b, and the third optical unit 102c detect the touch point directions corresponding to these two points, the main control unit 105, for example, the first optical unit 102a and the second optical unit Based on the touch point directions detected by the unit 102b corresponding to the points P and Q, respectively, the touch point coordinates are calculated from the equations (1) and (2). However, when the coordinates are calculated using the formulas (1) and (2), the coordinates of the virtual points R and S in addition to the actual touch points P and Q are calculated. Therefore, it is difficult to select actual touch points P and Q from these four coordinates.
[0078]
However, in the present embodiment, the first optical unit 102a and the third optical unit 102c further include virtual points based on the touch point directions detected corresponding to the points P and Q, respectively. One coordinate can be calculated, and the touch point coordinate calculated from either of the two combinations can be determined as the true touch point coordinate. As described above, by using the touch point directions detected by at least three optical units 102, the true touch point coordinates can be easily determined from the virtual touch point coordinates and the true touch point coordinates. it can.
[0079]
In the present embodiment, the two touch point coordinates are calculated based on the combination of the touch point directions detected by the three optical units. However, as another example, from the two combinations of the four direction detection units. Two touch point coordinates may be calculated, and which direction detection unit is selected and which direction detection unit is combined is not particularly limited to the embodiment.
[0080]
Here, the processing of the main control unit 105 when two touch points are input simultaneously will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. As shown in FIG. 8, when the point B is a point on the straight line connecting the first optical unit 102 a and the point A, the point B is included in the shadow formed by the point A. Therefore, in this case, the optical unit 102a can detect only one touch point direction although two points are input. Therefore, when only two optical units are provided as in the prior art, the touch point directions of the points A and B cannot be accurately detected.
[0081]
On the other hand, since the display device 100 with a touch panel according to the present embodiment includes the four optical units 102a to 102d on the lower side, for example, two touch point directions are separated in the first optical unit 102a. If it cannot be detected, the touch point coordinates can be calculated based on the two touch point directions detected by the second optical unit 102b and the fourth optical unit 102d.
[0082]
As described above, since the plurality of optical units 102 detect two touch points, it is possible to select the optical unit that detects the most reliable touch point direction according to the positions of the two touch points. Good. Specifically, the priority order of the optical units to be selected may be determined in advance according to the position of the touch point.
[0083]
Furthermore, in the present embodiment, since the upper side also includes three optical units 102e to 102g, only one or less of the four optical units 102a to 102d on the lower side have only two touch point directions. Can not be detected, two touch point coordinates can be calculated based on the two touch point directions detected by the two optical units on the upper side.
[0084]
FIG. 9 shows a state of a touch point when a hand is put and input is performed with a touch pen. The positions of the touch area M corresponding to the touch pen and the touch area N corresponding to the hand on the coordinate input surface 101 are close to each other, and their sizes are extremely different from each other. Therefore, as shown in FIG. 9, even when the mirror 400 is provided between the two optical units 420a and 420b, the touch area M corresponding to the pen is hidden behind the touch area N corresponding to the hand. Therefore, the coordinates of the touch area M and the touch area N cannot be accurately calculated. In this case, it is also possible to detect the touch area direction with respect to the two areas by changing the position of the mirror 400. However, all the two points on the entire coordinate input surface 101 cannot be detected.
[0085]
On the other hand, the display device 100 with a touch panel of the present embodiment is provided with the optical unit 102 on each of the lower side and the upper side, so that two touch points at close positions as shown in FIG. Two touch points having different sizes can be separated and detected with high accuracy. Specifically, when the touch point M and the touch point N shown in FIG. 9 are input, only one optical unit of the lower side optical units 102a to 102d can detect the two touch point directions, Even if the optical unit cannot detect the two touch point directions, two of the upper optical units can detect the two touch point directions.
[0086]
The description returns to FIG. 5 again. When two touch points are input (step S102, No), and three or more optical units on the lower side 101d side do not detect two touch point directions (step S110, No), that is, there are two touch points. If the number of optical units determined to be two or less, the number of touch point directions detected by a plurality of optical units arranged on the side facing the upper side 101a is determined.
[0087]
When three or more optical units of the optical units arranged on the other side detect two touch point directions (Yes in step S120), two sets of optical units that detect two touch point directions Is selected (step S122).
[0088]
In step S114, true touch point coordinates are calculated from touch point coordinates calculated from the combination of the optical units (steps S114 and S116).
[0089]
FIG. 10 shows the points P and Q touched at the same time, and the three optical units 102e to 102g on the upper side 101b side that have detected these as different touch point directions. In this case, for example, four touch point coordinates are calculated based on touch point directions detected by the fifth optical unit 102e and the sixth optical unit 102f corresponding to the points P and Q, respectively. Further, four touch point coordinates are calculated based on the touch point directions detected by the fifth optical unit 102e and the seventh optical unit 102g corresponding to the points P and Q, respectively. Then, the touch point coordinates calculated from either of the two combinations are determined as true touch point coordinates.
[0090]
The description returns to FIG. 5 again. Two touch points are input (step S102, No), and three or more optical units on both the lower side 101d side and the upper side 101b side do not detect the two touch point directions (steps S110, No, S120, No). ) When the two optical units arranged on the upper side 101b side and the two optical units arranged on the lower side 101d side detect two touch point directions (step S130, Yes), they are arranged on the lower side 101d side. The touch point coordinates are calculated based on the touch point directions detected by the two optical units, and the touch point coordinates are calculated based on the touch point directions detected by the two optical units on the upper side 101b side (step S132). And it progresses to step S114 and determines two touch point coordinates which overlap among the touch point coordinates calculated from each combination as a true touch point coordinate (step S114, step S116).
[0091]
FIG. 11 shows points P and Q touched at the same time, two optical units 102f and 102g on the upper side 101b side detected as different touch point directions, and two optical units 102b and 102c on the lower side 101d side. ing. In this case, four touch point coordinates including four virtual coordinates are calculated based on the touch point directions detected by the second optical unit 102b and the third optical unit 102c corresponding to the points P and Q, respectively. Further, four touch point coordinates including virtual coordinates are calculated based on the touch point directions detected by the sixth optical unit 102f and the seventh optical unit 102g corresponding to the points P and Q, respectively. Then, the touch point coordinates calculated from either of the two combinations are determined as true touch point coordinates.
[0092]
As described above, since the optical units are arranged on both the upper side 101b side and the lower side 101d side of the coordinate input surface 101, the touch point coordinates are based on the touch point directions detected by the optical units arranged on both sides. Can be calculated.
Here, the upper side and the lower side of the coordinate input surface 101 constitute the first side and the second side of the present invention.
[0093]
The description returns to FIGS. 5 and 6 again. Two touch points are input (step S102, No), and only two optical units detect two touch point directions on at least one side of the upper side and the lower side, and one optical on the other side. When only the unit detects the touch point direction, and at least one side of the upper side and the lower side, only two optical units detect the two touch point directions, and any optical unit is 2 on the other side. When the two touch point directions are not detected (Step S110, No, Step S120, No, Step S130, No), four touch point coordinates are calculated based on the two touch point directions detected by the two optical units ( Step S140). Note that the coordinates of the center of the touch point are calculated as the touch point coordinates.
[0094]
Further, the widths of the two touch points are calculated (step S142), and the touch point coordinates with respect to the touch points indicating the close values of the touch point widths are determined as the coordinates corresponding to the true touch area (step S144). Above, the process of the display apparatus 100 with a touch panel is complete | finished.
[0095]
FIG. 12 is a schematic diagram showing the relationship between the touch points P and Q and the touch point direction detected by the first optical unit 102a and the second optical unit 102b. For example, when a hand is put on the coordinate input surface 101 and input is made with a touch pen or the like, as shown in FIG. 12, a touch point P touched by the touch pen and a touch point Q touched by the touched hand are input. . In this case, based on the touch point directions detected by the two optical units 102a and 102b, the touch point coordinates of the virtual touch points K and L in addition to the touch points P and Q are calculated.
[0096]
Therefore, the optical unit 102a further detects a continuous touch point direction corresponding to the touch point P and having a width of the angle θ3. The optical unit 102a also detects a continuous touch area direction having a width of angle θ4 corresponding to the touch point Q. On the other hand, the optical unit 102b detects a continuous touch point direction having a width of angle θ5 corresponding to the touch point P, and detects a continuous touch point direction having a width of angle θ6 corresponding to the touch point Q.
[0097]
As shown in FIG. 12, the true touch point (P, Q) is generally a region closer to a circle than the virtual touch point (K, L). Therefore, the main control unit 105 determines a touch area having a close angle in the continuous touch area direction detected by the optical unit 102a and the optical unit 102b as a true touch area.
[0098]
In the present embodiment, the main control unit 105 sequentially selects the second optical unit 102b, the third optical unit 102c, and the fourth optical from the touch point direction detected by the first optical unit 102a disposed on the lower side 101d side. The touch point direction is determined in the order of the unit 102d, the fifth optical unit 102e, the sixth optical unit 102f, and the seventh optical unit 102g. As another example, the optical unit 102 disposed on the upper side 101b side detects the touch point direction. The determination may be made in order from the touch point direction.
[0099]
In this way, when two touch points are input and only the touch point direction detected by the two optical units can be obtained, the two touch point coordinates can be determined based on the angle range of the touch point direction. .
[0100]
FIG. 13 shows a detailed configuration of the optical unit 102. FIG. 13A shows a state in which the optical unit 102 is viewed from a direction orthogonal to the traveling direction of irradiation light in a plane parallel to the coordinate input surface 101, that is, from the x-axis direction. FIG. 13B shows a state in which the optical unit 102 is viewed from the traveling direction of irradiation light, that is, the y-axis direction.
[0101]
The optical unit 102 includes a light emitting unit 121, a light receiving unit 125 that receives reflected light from the reflecting units 103a to 103d, and a half mirror 124 that controls the direction of light. Furthermore, the light emitting unit 121 includes lenses 123a to 123c that diffuse light emitted from the light source 122 in a fan shape. The light receiving unit 125 includes a condenser lens 126 that condenses the light that has passed through the half mirror 124, and a line sensor 127 in which a plurality of light receiving elements such as photosensors are connected.
[0102]
Since the reflected light reaches the light receiving elements arranged at different positions of the line sensor 127, the shielding direction can be detected based on the position where the light receiving element that has detected the reflected light is arranged.
[0103]
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the principle that the light receiving unit 125 detects the touch point direction. When the finger touches a certain position U on the coordinate input surface 101, the irradiation light is blocked, and the reflected light does not reach the corresponding point on the line sensor 127 corresponding to the direction. That is, as shown in FIG. 14, when a finger that blocks light contacts the position U on the coordinate input surface 101, the light passing therethrough is blocked, and on the line sensor 127, a region having a low received light intensity at the position D, that is, dark A point is created. This dark spot position D has a one-to-one correspondence with the shielding direction (position U). Therefore, the shielding direction can be detected based on the dark spot detected by the line sensor 127.
[0104]
Note that a shaded filter may be provided at the rear stage of the cylindrical lens 123c or the front stage of the line sensor 127 so that the light reception intensity at the line sensor 127 becomes uniform. This eliminates the need to set a direction-dependent threshold for each element of the line sensor 127, and facilitates control.
[0105]
The main control unit 105 calculates the position of the coordinate A from the shielding direction based on the dark spot D. The dark spot D has a one-to-one correspondence with the detection angle measured from the optical axis of the pointer, finger, etc., and the detection angle can be calculated from the dark spot position D on the line sensor 127. When the distance from the light receiving lens 126 to the line sensor 127 is f, the detection angle θd is given by Expression (3) as a function of the position D of the dark spot.
θd = arctan (D / f) (3)
[0106]
Strictly speaking, due to the refraction of light by the light receiving lens 126, the relationship of the expression (3) is not established. However, since the relationship between the detection angle θd and D / f is uniquely determined, for the sake of simplicity, it is assumed that the expression (3) is satisfied. The optical axis indicates the optical axis of the light receiving lens 126.
[0107]
The touch point coordinates of the touch point U can be calculated by substituting the angle calculated as described above, that is, the touch point direction θd, into the above formulas (1) and (2).
[0108]
Next, a detailed hardware configuration of the display device with a touch panel 100 will be described with reference to FIG. In this figure, only one optical unit 102 and one direction detection unit 104 are shown for convenience, but all the optical units 102a to 102g and all direction detection units included in the display device with a touch panel 100 are shown. Reference numerals 104a to 104g denote the same configurations and functions as those of the optical unit 102 and the direction detection unit 104 shown in the drawing.
[0109]
The optical unit 102 includes a light emitting unit 200 including an LD 122 and a light receiving unit 210 including a line sensor 127. The line sensor 127 is driven by an image processing LSI (described later) of the direction detection unit 104.
[0110]
The direction detection unit 104 includes a CPU 401 that controls the entire direction detection unit 104, a ROM 402 that stores a program that detects a touch point direction, a RAM 403 that is used as a work memory, an image processing LSI 404 that performs image processing, and an optical processing unit. A data storage memory 405 for storing data from the unit 102 and a shading memory 406 for storing data serving as a reference for performing shading correction are provided.
[0111]
The main control unit 105 includes a CPU 501 that controls the entire main control unit 105, a ROM 502 that stores a program for controlling the system, a RAM 503 that is used as a work memory, and an interface control unit 504 that controls the interface unit 106. is doing.
[0112]
In this embodiment, the RAM 503 used as a work memory and the data storage memory 405 for storing data from the optical unit 102 are provided separately, but these are provided in one memory. May be. In this case, each divided area in one memory functions as a work memory and a memory for storing data from the optical unit 102.
[0113]
When a plurality of optical units are driven independently, when a touch point is input to the coordinate input surface 101, the touch point direction is detected in one optical unit, but the touch point is detected in another optical unit. The problem that it is not done will arise. For this reason, the CPU 501 of the main control unit 105 generates a trigger, and drives the LD 122 according to the generated trigger, thereby making the light emission timing of each LD the same. In addition, a trigger signal 520 is sent to the image processing LSI 404 of each direction detection unit 104. Then, the image processing LSI 404 drives the line sensor 127 according to the trigger signal 520.
[0114]
Accordingly, since the plurality of optical units 102a to 102g are all driven synchronously, all the optical units 102a to 102g can detect the touch point direction at the same timing. That is, under the control of the main control unit 105, the light emitting unit 121 emits light at the same timing, and the light receiving unit 125 receives reflected light at the same timing, that is, detects the touch point direction.
[0115]
FIG. 16 shows light emission and light reception timings of the light emitting unit 121 and the light receiving unit 125 of each of the optical units 102a to 102d. FIG. 16A shows the light reception timing of the light receiving unit 125 on the upper side. FIG. 16B shows the light emission timing of the light emitting unit 121 on the upper side. FIG. 16C shows the light reception timing of the light receiving unit 125 on the lower side. FIG. 16D shows the light emission timing of the light emitting unit 121 on the lower side.
[0116]
The light emission timing of the light emitting unit 121 on the upper side coincides with the light reception timing of the light receiving unit 125 on the upper side. In addition, the light emission timing of the light emitting unit 121 on the lower side matches the light reception timing of the light receiving unit 125 on the lower side.
[0117]
Furthermore, the light emitting unit 121 on the upper side and the light emitting unit 121 on the lower side emit light alternately. That is, when the light emitting unit 121 on the upper side is emitting light, the light emitting unit 121 on the lower side is turned off, and when the light emitting unit 121 on the lower side is emitting light, the light emitting unit 121 on the upper side is turned off. Yes. Correspondingly, the light receiving unit 125 on the upper side and the light receiving unit 125 on the lower side also receive light at alternate timings.
[0118]
Note that the light emitting unit 121 and the light receiving unit 125 of the plurality of optical units 102 on the upper side emit and receive light at the same timing. In addition, the light emitting unit 121 and the light receiving unit 125 of the plurality of optical units 102 on the lower side emit and receive light at the same timing.
[0119]
The light emitted from the optical unit 102 is diffused in parallel to the coordinate input surface 101. Since the optical unit 102 is disposed on the opposite side of the coordinate input surface 101, the light emitted from the light emitting unit of the optical unit on one side enters the light receiving unit of the optical unit disposed on the other side. Shine. Therefore, for example, when the light emission timing of the upper side light emitting unit coincides with the light reception timing of the lower light receiving unit, the touch point is erroneously detected. Accordingly, as described with reference to FIG. 16, the light emission and light reception timings of the upper side optical unit and the light emission and light reception timings of the lower side optical unit, and the light emission and light reception timings of the lower side optical unit. By reversing, false detection can be prevented.
[0120]
Further, the CPU 401 of the direction detection unit 104 and the CPU 501 of the main control unit 105 perform serial communication, and perform a detection start instruction indicating that detection is to be started, and transmission / reception of the detected touch point direction (510).
[0121]
The CPU 401 of the direction detection unit 104 and the CPU 501 of the main control unit 105 transmit / receive a detection start instruction and a dip detection position through this serial communication.
[0122]
In this embodiment, a serial interface is used. However, as another example, since communication is performed inside the apparatus, a dedicated interface may be used.
[0123]
As described above, the present invention has been described using the embodiment, but various changes or improvements can be added to the above embodiment.
[0124]
As such a first modified example, in the present embodiment, the optical units 102a to 102g are provided on the upper side 101b side and the lower side 101d side of the coordinate input surface 101, respectively. 102a to 102g may be provided on the left side 101a side and the lower side 101c side of the coordinate input surface 101, respectively. FIG. 17 shows optical units 102a to 102g according to the first modification.
[0125]
Thus, even when the optical units 102a to 102g are arranged on the left side 101a side and the right side 101c side of the coordinate input surface 101, the optical units are arranged on the upper side 101b side and the lower side 101d side described in the embodiment. Similarly to the case, even when two touch points are input simultaneously, the touch point coordinates of the two touch points can be calculated with high accuracy.
[0126]
As a second modification, the optical units 102a to 102g in the present embodiment are provided on the upper side 101b and the lower side 101d, that is, two opposite sides, respectively, but instead, the optical units 102a to 102g are adjacent to each other. It may be arranged on two sides. FIG. 18 shows optical units 102a to 102g according to the second modification.
[0127]
In this way, even when the optical units 102a to 102g are arranged on the right side 101c side and the lower side 101d side of the coordinate input surface 101, the optical units are arranged on the upper side 101b side and the lower side 101d side described in the embodiment. Similarly to the case, even when two touch points are input simultaneously, the touch point coordinates of the two touch points can be calculated with high accuracy.
[0128]
As a third modification, the display device 100 with a touch panel in the present embodiment includes the first to seventh optical units 102a to 102g, but the number of optical units is not limited to this. Although three optical units are arranged on the upper side 101b, the number of optical units arranged on the upper side 101b is not limited to this. Further, although four optical units are arranged on the lower side 101d, the number of optical units arranged on the lower side 101d is not limited to this. Thus, the number of optical units and the ratio of the number of optical units arranged on each side are not limited to the embodiment.
[0129]
As a fourth modified example, the optical units 102a to 102g of the display device 100 with a touch panel in the present embodiment are arranged at almost equal intervals on each side, but the position of each optical unit 102 is limited to this. Is not to be done. For example, it may be arbitrarily changed based on the position of a touch area that is frequently touched.
[0130]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, even when the touch point coordinates cannot be accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detecting means of one side, the other side The touch point coordinates can be calculated based on the touch point direction detected by the direction detecting means. Therefore, the touch point coordinates can be calculated more accurately. In addition, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side. Play.
  According to the first aspect of the present invention, the touch point coordinates are calculated from each of two different combinations of the two touch point directions, so that the virtual touch point coordinates are calculated in addition to the true touch point coordinates. Even in this case, the true touch point coordinates can be accurately calculated from the above.
[0131]
Furthermore, since the direction detection means can be arranged on both the first side and the second side, the degree of freedom of the arrangement position of each direction detection means increases, and each direction detection means is arranged at a more appropriate position. There is an effect that can be done.
[0132]
According to the second aspect of the present invention, even if the touch point coordinates cannot be accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detection unit of one side, the other direction detection unit detects The touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction. In addition, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side. Play.
[0133]
According to the invention of claim 3, even if the touch point coordinates cannot be accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detection unit of one side, the other direction detection unit detects The touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction. Alternatively, the touch point coordinates can be accurately calculated based on both the touch point direction detected by the direction detection unit on one side and the touch point direction detected by the direction detection unit on the other side. Play.
[0134]
Moreover, according to the invention concerning Claim 4, the misdetection resulting from the direction detection of the other direction detection means can be prevented. Therefore, there is an effect that the direction of the touch point can be accurately detected.
[0135]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to prevent the light receiving means from receiving the reflected light of the light emitted by the light emitting means disposed on different sides. Therefore, there is an effect that the direction of the touch point can be accurately detected.
[0136]
According to the invention of claim 6, since the light emitting means arranged on different sides emit light at different timings, that is, alternately, light receiving means arranged on the same side according to this timing. By receiving the reflected light of the emitted light, it is possible to prevent the light receiving means arranged on a side different from the light emitting means from receiving the reflected light of the light emitted by the light emitting means. . Therefore, there is an effect that the direction of the touch point can be accurately detected.
[0137]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to avoid that each direction detection unit detects a touch point direction for a different touch point due to a difference in timing when each direction detection unit detects the touch point direction. As described above, since the plurality of direction detection units detect the touch point direction at the same timing, there is an effect that the touch point coordinates can be accurately calculated based on the touch point direction.
[0138]
According to the invention of claim 8, since the light receiving means arranged on the same side receive the reflected light at the same timing, the difference in timing at which each light receiving means detects the touch point direction. As a result, it is possible to avoid detecting different touch point directions.
[0139]
According to the ninth aspect of the invention, since the light emitting means arranged on the same side emit light at the same timing, different touch point directions are detected depending on the timing of light emission. There is an effect that can be avoided.
[0140]
According to the invention of claim 10, the optical units are arranged on the two sides without increasing the size of the entire coordinate input device by arranging the optical unit in the gap between the coordinate input surface and the reflecting means. There is an effect that can be done.
[0141]
According to the eleventh aspect of the present invention, since the gap corresponding to the passing region is provided between the reflecting means and the coordinate input surface, it is possible to avoid light from being blocked by the reflecting means. There is an effect.
[0142]
According to the twelfth aspect of the present invention, since the reflecting means is provided with a width substantially equal to the width of the spread of light, the light emitted from the optical unit on one side is changed to the optical unit on the other side. Has the effect of avoiding receiving light.
[0143]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the touch point coordinates are calculated from each of two different combinations of the two touch point directions, so that the virtual touch point coordinates are calculated in addition to the true touch point coordinates. Even in this case, the true touch point coordinates can be accurately calculated from the above.
[0144]
  Claims13According to the invention, when the touch point coordinates of the touch point input simultaneously cannot be accurately calculated based on the touch point direction detected by the direction detecting unit on one side, the direction detection of the other side is performed. By further utilizing the touch point direction detected by the means to calculate the touch point coordinates, there is an effect that the accurate touch point coordinates can be calculated.
[0145]
  Claims14According to the invention, the calculation control unit can further calculate the width of the touch point in the predetermined direction based on each of the angle ranges of the touch point direction based on the touch point direction. The true touch point coordinates can be determined based on the value of. Therefore, there is an effect that accurate touch point coordinates can be calculated.
[0146]
  Claims15According to the invention, when the accurate touch point coordinates cannot be calculated based on the touch point direction detected by the direction detection unit, the touch point width is calculated based on each of the angle ranges in the touch point direction. Thus, the true touch point coordinates can be determined based on the width of the touch point.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a display device with a touch panel 100. FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a positional relationship between an optical unit and a reflecting portion.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between a distance between an optical unit and a reflection unit.
FIG. 4 is a diagram for explaining a principle by which a direction detection unit 104 and a main control unit 105 calculate touch point coordinates.
FIG. 5 is a flowchart showing processing of a display device with a touch panel when a coordinate input surface is touched.
FIG. 6 is a flowchart showing processing of a display device with a touch panel when a coordinate input surface is touched.
FIG. 7 is a diagram for describing processing for calculating touch point coordinates from two combinations of optical units arranged on the lower side.
FIG. 8 is a diagram showing the positions of two touch points A and B. FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating positions of touch points N and M when a user touches the coordinate input surface with a touch pen with his hand.
FIG. 10 is a diagram showing points P and Q touched at the same time and an optical unit that detects these as different touch point directions;
FIG. 11 is a diagram showing an optical unit that detects points P and Q touched at the same time and different touch point directions.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between touched points P and Q and a touch point direction detected by the first optical unit and the second optical unit.
FIG. 13 is a diagram showing a detailed configuration of an optical unit.
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a principle by which a light receiving unit 125 detects a touch point direction.
FIG. 15 is a diagram illustrating a detailed hardware configuration of a display device with a touch panel.
FIG. 16 is a diagram illustrating the light emission timing of the light emitting unit and the light reception timing of the light receiving unit of each optical unit.
FIG. 17 is a diagram illustrating an arrangement of optical units according to a first modification.
FIG. 18 is a diagram illustrating an arrangement of optical units according to a second modification.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a coordinate detection device according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
100 Display device with touch panel
101 Coordinate input surface
102a-g optical unit
103a-d Reflector
104a-g direction detector
105 Main control unit
106 Interface section
121 Light emitter
122 Light source
123 lens
124 half mirror
125 Receiver
126 condenser lens
127 Line sensor
200 light emitting unit
210 Light receiving unit
400 mirror
405 Data storage memory
406 Shading memory
504 Interface control unit

Claims

A coordinate detection device that detects the coordinates of a touch point input on a coordinate input surface,
At least two first direction detectors that are arranged close to the first side of the coordinate input surface and detect a touch point direction that is a direction of the touch point with respect to the arranged position;
At least two second direction detection means that are arranged close to the second side of the coordinate input surface and detect a touch point direction that is a direction of the touch point with respect to the arranged position;
When at least three direction detection means detect two touch point directions among a plurality of the direction detection means arranged on the same side of the coordinate input surface, two different touch point directions are used. Calculation control means for calculating the two touch point coordinates from each combination,
A coordinate detection apparatus that determines two touch point coordinates calculated from any combination as true touch point coordinates.

2. The coordinate detection according to claim 1, wherein the second direction detection unit is disposed in proximity to the second side which is a side opposite to the first side in the coordinate input surface. apparatus.

2. The coordinate detection device according to claim 1, wherein the second direction detection unit is disposed in proximity to the second side which is a side in contact with the first side in the coordinate input surface. .

The coordinate detection according to any one of claims 1 to 3, wherein the first direction detection unit and the second direction detection unit detect the touch point direction at different timings. apparatus.

The direction detecting means includes
A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface;
A light receiving means for receiving reflected light from a reflecting means for reflecting light that has passed through the coordinate input surface;
The light receiving means arranged close to the first side and the light receiving means arranged close to the second side receive reflected light at different timings, respectively. Item 5. The coordinate detection device according to item 4.

The direction detecting means includes
A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface;
A light receiving means for receiving reflected light from a reflecting means for reflecting light that has passed through the coordinate input surface;
The light emitting means arranged close to the first side and the light emitting means arranged close to the second side emit light at different timings, respectively. The coordinate detection device according to 4 or 5.

7. The plurality of direction detection units arranged on the same side of the coordinate input surface detect the touch point direction at the same timing. 7. Coordinate detection device.

The direction detecting means includes
A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface;
A light receiving means for receiving reflected light from a reflecting means for reflecting light that has passed through the coordinate input surface;
The coordinate detection apparatus according to claim 7, wherein the plurality of light receiving units arranged close to the same side of the coordinate input surface receive reflected light at the same timing.

The direction detecting means includes
A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface;
A light receiving means for receiving reflected light from a reflecting means for reflecting light that has passed through the coordinate input surface;
The coordinate detection apparatus according to claim 7 or 8, wherein the plurality of light emitting units arranged close to the same side of the coordinate input surface emit light at the same timing.

The direction detecting means includes
A light emitting means for emitting light spreading in a fan shape along a plane parallel to the coordinate input surface;
A light receiving means for receiving reflected light from a reflecting means for reflecting light that has passed through the coordinate input surface;
It is arranged at a position close to the first side of the coordinate input surface and close to a passing region through which light emitted from the light emitting means arranged on the first side side passes, and the second side The coordinate detection apparatus according to claim 1, further comprising a reflection unit configured to reflect light emitted from the light emitting unit disposed on a side.

The coordinate according to claim 10, wherein the reflecting means is arranged at a position separated from the coordinate input surface by an interval corresponding to a width along a direction perpendicular to the coordinate input surface of the passage area. Detection device.

The reflecting means arranged close to the first side of the coordinate input surface is configured so that the light emitted from the light emitting means arranged close to the second side is at the position of the reflecting means. The coordinate detection device according to claim 10, wherein the coordinate detection device has a width substantially equal to a width of the spread in the vertical direction.

The calculation control means, when the two direction detection means on the first side and the two direction detection means on the second side respectively detect the two touch point directions, Two touch point coordinates are calculated based on the two touch point directions detected by the two direction detection units on one side, and detected by the two direction detection units on the second side Two touch point coordinates are calculated based on the two touch point directions that have been determined, and the two touch point coordinates calculated from any combination of the two touch point direction detecting means are used as true touch points. coordinate detection device according to any one of claims 1, wherein the determining the coordinates 12.

The two direction detecting means arranged on the same side of the coordinate input surface respectively detect two touch point directions in an angle range with respect to the size of each of the two touch points,
The calculation control unit further calculates a width of the touch point in a predetermined direction based on each of the angle ranges of the two touch point directions detected by the two direction detection units, and makes the widths approximate to each other. the corresponding touch point coordinate, the coordinate detection device according to any one of claims 1 to 13, wherein the determining as true of the touch point coordinates.

Two or more of the direction detection means among the direction detection means on the first side of the coordinate input surface detect two touch point directions, and the second side of the coordinate input surface When any one of the direction detection means detects the two touch point directions, or two or more of the direction detection means on the first side of the coordinate input surface. When the detection means detects the two touch point directions and none of the direction detection means on the second side of the coordinate input surface detects the two touch point directions, the calculation control means The coordinate detection device according to claim 14 , wherein the two touch point coordinates are determined based on a predetermined angle range in the touch point direction.