JP2004086775A - 光源部取り付け状態検出装置および光源部取り付け状態検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出できるようにして、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出できる光源部取り付け状態検出方法を提供する。
【解決手段】タッチパネル面1にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部3と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部3からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の前記光源および受光部を含む光学ユニット2の取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、光学ユニット2内の光源からの光線(L)をタッチパネル面1上から屈折させるプリズム8と、プリズム8により屈折された光線(L)を検出するCCDラインセンサ9とを備えた。
【選択図】 図5
【解決手段】タッチパネル面1にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部3と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部3からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の前記光源および受光部を含む光学ユニット2の取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、光学ユニット2内の光源からの光線(L)をタッチパネル面1上から屈折させるプリズム8と、プリズム8により屈折された光線(L)を検出するCCDラインセンサ9とを備えた。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子黒板システムや情報処理装置の座標入力機能付き表示装置などとして用いられる、画面上において指などで指示した位置の座標を入力することができる座標入力装置に係わり、特に、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記したような座標入力装置を用いたシステムとして、近年、電子黒板の書き込み面に手書きで書き込んだ情報をリアルタイムでコンピュータシステムに入力することを可能にした電子黒板システムなどが提供されている。
例えば、マイクロフィールド・グラフィックス社(Microfield Graphics Inc.)製のソフトボードはホワイトボード上に座標入力装置を配設して構成され、ホワイトボード上に書かれた文字や絵などのビジュアルデータをコンピュータにリアルタイムで取り込む。このソフトボードを用いて構成された電子黒板システムでは、取り込んだビジュアルデータをCRTに表示したり、液晶プロジェクタを用いて大型のスクリーンに表示したり、プリンタにより記録紙に出力したりすることができる。また、ソフトボードが接続されたコンピュータの画面を液晶プロジェクタでソフトボード上に投影し、ソフトボード上でコンピュータを操作することも可能である。
また、文字および画像を表示する表示装置と、その画面の前面に配設した座標入力装置と、その座標入力装置からの入力に基づいて表示装置の表示制御を行う制御装置とを備え、それらを用いて電子黒板の表示面および書き込み面を構成した電子黒板システムも提供されている。
例えば、スマート・テクノロジーズ社(SMART Technologies Inc.)製のスマート2000では、コンピュータに接続された液晶プロジェクタを用いて、文字、絵、図形、グラフィックの画像をパネルに投影した状態で、パネルの投影面(表示面)の前面に配設した座標入力装置を用いて手書きの情報をコンピュータに取り込む。そして、コンピュータ内で手書きの情報と画像情報とを合成し、再度、液晶プロジェクタを介して表示する。
【0003】
なお、本発明に係わる前記した座標入力機能付表示装置の座標入力装置としては、以下のようなものが知られている。
一つは特開昭57−211637号公報に示された座標入力装置であり、この従来技術では、回転多面鏡を介して光ビームを二つの光出射部から出射して座標入力面を走査し、ペンの軸先に設けられた反射部材からの反射光を二つの受光部により検出して、ペンの挿入位置を検出する。二つの受光部により受光し、3角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出するのである。なお、この座標入力/検出装置における座標入力面は第1および第2の例の座標入力/検出装置における座標入力面のような物理的な面ではなく、光出射部から出射される光ビームによって形成される面である。
また、特開平9−91094号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば下方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向(出射角度)を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの上辺および左右辺に設けたコーナキューブアレイ(光再帰性反射手段)で折り返しさせ(戻る方向に反射させ)、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度を検出することができ、3角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出することができる。
また、特開平11−110116号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば上方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向(出射角度)を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの下辺および左右辺に設けた光再帰性反射手段で折り返させ(戻る方向に反射させ)、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度の光遮断範囲を検出して指示された位置の座標を算出する。
【0004】
このような光学式の座標入力装置では、一般に、タッチパネルの異なる位置に設置された、タッチパネル面(座標入力面)にほぼ平行に且つ設置位置を中心に扇形に光を射出する光源(光射出部)と、反射部からの反射光を受光する受光部とを光学ユニットとして一体化して備えるが、これには以下のような問題がある。
光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整する際、射出される光の位置・方向を検出する検出手段が必要となるが、光源からの出射光がタッチパネル面に密接しているので、光路中に検出手段であるCCDラインセンサなどを設置することが困難である。CCDラインセンサを用いる場合、そのライン方向(検出幅方向)をパネル面に垂直に立てる必要があるが、その検出領域(検出幅)の最下端がタッチパネル面から離れてしまうためパネル面側の光を検出できなくなり、設置が困難となるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来技術においては、光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整するために、射出される光の位置・方向を検出するCCDラインセンサなどの検出ライン方向をパネル面に垂直に立てようとすると、その検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまい、パネル面に密接している光線を検出できないという問題があった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出できるようにして、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる光源部取り付け状態検出方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させるプリズムと、そのプリズムにより屈折された光を検出する光検出手段とを備えた。
また、請求項2記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光を取り出すハーフミラーと、そのハーフミラーにより取り出された光を検出する光検出手段とを備えた。
【0007】
また、請求項3記載の発明では、請求項1または請求項2記載の発明において、前記光検出手段がCCDラインセンサであり、そのCCDラインセンサが光を検出したライン方向位置から前記取り付け状態を検出する構成にした。
また、請求項4記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出する構成にした。
また、請求項5記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出する構成にした。
また、請求項6記載の発明では、請求項4または請求項5記載の発明において、一つの光源につき2方向の光路上で光を検出する構成にした。
また、請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、前記2方向が光源を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向である構成にした。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係わる座標入力装置の構成図である。図示したように、この座標入力装置は、タッチパネル面1、そのタッチパネル面1の下部左右端近傍に設けた光学ユニット2(2L、2R)、タッチパネル面1の左右および上側に配置され、光学ユニット2内の光源から射出され扇状に拡散される光を射出された光学ユニット2に向かって反射させる反射部3(3A、3B、3C)、プログラムに従って動作するCPUを有して、光学ユニット2に駆動信号を与えたり、光学ユニット2内の受光部からの信号を受け取って座標値を求める演算をおこなったり、座標入力装置全体を制御したりするシステム制御部4、そのシステム制御部4により演算された座標値をこの座標入力装置に接続された外部のパーソナルコンピュータ(以下、PCと称す)へ出力したり、そのPCから動作の指示を受けたりするインターフェース部5などを備える。なお、光学ユニット2および反射部3はタッチパネル面1の外枠7内に配し、外部からは見えない構造となっている。
図2に、光学ユニット2の構成を示す。図示したように、この光学ユニット2は、レーザダイオード(LD)で実現した光源11、その光源11から射出された光を扇状に拡散する拡散レンズ12、読み取りレンズ13、その読み取りレンズ13を介して反射部3からの反射光を受光する受光部14、および光学軸上に配置しているハーフミラー15などから構成される。
このような構成で、この座標入力装置では、システム制御部4がLD点灯信号を光学ユニット2内の光源11へ送信し、これにより、光源(LD)11が点灯する。そして、光源11から射出された光は、拡散レンズ12により一定の幅を持った直線上の拡散光となり、半分はハーフミラー15の表面で反射し、他の半分の拡散光はそのまま透過する。そして、タッチパネル面1に平行に進み、その先にある反射部3の再帰反射シートへ照射される。
こうして、その照射光は、反射部3により光源11へ向かって再帰反射され、ハーフミラー15で直角方向と光源方向とに分割される。そして、直角方向の拡散光は、読み取りレンズ13を介して受光部14のCCD受光素子に結像され、光から電気信号に変換される。
【0009】
前記において、光学ユニット2L、2Rは、タッチパネルの下部左右端近傍に一定の設定距離をおいて互いに角度を設けて(例えば45度に設定)配置している(図1参照)。そして、利用者が例えばタッチパネルに指などで触れると、この指が遮光物となり光源11からの光線を遮る。その結果、遮られた方向については受光部14が受光しないので、その方向に対応したラインCCD上における位置から遮光物の角度を検出する。2つの光学ユニット2L、2R間の距離が分かっているので、遮蔽物の角度がわかれば、指など遮蔽物で遮られた座標値(検出信号がディップした箇所の座標値)は3角測量の原理によった以下の式1および式2を用いて算出できるのである。
X=(W×tanθR)/(tanθL+tanθR) …式1
Y=(W×tanθR×tanθL)/(tanθL+tanθR) …式2
(各符号については図3参照)
式1および式2において、θは受光部(CCD)14上のライン方向位置に対応づけられている。また、タッチパネル面1の幅Wの値は予めシステム制御部4内の例えばROMの所定アドレスに書き込んでおく。
【0010】
ところで、前記した光学ユニット2の光射出面はタッチパネル面1に対して垂直に設けられ、それにより、光線がタッチパネル面1に沿って平行に進むようにされるが、光学ユニット2の光射出面が垂直の位置から傾いて設けられてしまうと、光線はタッチパネル面1に平行でなくなり、そのため、受光部14において受光されなくなってしまう。したがって、光学ユニット2を取り付ける際、例えばCCDラインセンサなど光検出手段のライン方向がタッチパネル面1に対して垂直方向になるように光路上に立て、そのCCDラインセンサの所定の画素位置で光を検出するように光学ユニット2を取り付ける必要がある。しかし、光源11からの光がタッチパネル面1に密接しているので、光路中に光検出手段を設置することが困難である。
【0011】
図4および図5は、このような問題を解決した本発明の第1の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図4および図5により、この実施例について説明する。
図4に示したように、光学ユニット2がタッチパネル面1の下方左端に設置されており、タッチパネル1の周辺には外枠7および反射部3が設置されている。また、光学ユニット2の取り付け調整時には、光学ユニット2から発射された扇状の光と反射部3の間にプリズム8を置き、さらに、その延長上には光検出手段として例えばCCDラインセンサ9を所定の向き(例えばそのライン方向がタッチパネル面1にほぼ垂直になるような方向)に立てる。
図5は図4を側面から見た図になっている。図5に示したように、光学ユニット2から発射された光線Lはタッチパネル面1の上面に添って反射部3に直進するが、その光路中にプリズム8が設置されているので、プリズム8を通過した光線Lは上部に屈折する(屈折角は適切な値のものを選ぶ)。こうして、屈折した光線Lは反射部3へは進まず、外枠7の外側を通過し、外枠7の上に設置されたCCDラインセンサ9に結像する。その結果、CCDラインセンサ9における検出画素位置とプリズム8への光線Lの入射位置とが比例関係となる。つまり、図5において、光学ユニット2の光射出面とタッチパネル面1との成す角θが90度より小さくなるかまたは光射出位置が下がった場合にはプリズム8への光線Lの入射位置は下がり、CCDラインセンサ9における検出画素位置が下がるので、CCDラインセンサ9における検出画素位置が所定の位置になるように光学ユニット2を取り付ければよいのである。
この実施例では、図4に示したように、前記したような光学ユニット取り付け状態検出手段を2個所(X方向とY方向の2方向、つまり、光源11を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向)に設置している。これにより、光学ユニット2から発せられた扇状の光のうち2方向を検出して、タッチパネル面1に対する光線Lの平行度および高さを正確に測定することが可能となる。1方向だけでは1方向だけの傾きしか検出できないおそれがあるからである。
こうして、この実施例によれば、プリズム8の位置およびCCDラインセンサ9の位置を所望の位置に固定することにより、光学ユニット2から発せられた光線Lの位置検出(平行度および高さの検出)を容易におこなうことができる。CCDラインセンサ9のライン方向がタッチパネル面1に垂直になるように直接立てた場合には、CCDラインセンサ9の検出ラインの最下端がタッチパネル面から離れてしまってタッチパネル面1に密接している光線を拾えないが、このような光線もプリズム8では拾えるのである。
【0012】
図6は本発明の第2の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図6により、この実施例について説明する。
図示したように、この実施例では、前記した第1の実施例に示したプリズム8の代わりにハーフミラー10を用いる。ハーフミラー10を用いることにより、光学ユニット2から発射された直接光ではなく、反射部3からの再帰光の位置(高さ)を検出するのである。
光学ユニット2から発射された光線Lは、その光路上にあってタッチパネル面1に密着している、角度を持ったハーフミラー10を通過する。そして、このハーフミラー10により減衰した直進光は反射部3に照射され、再帰光となり、その再帰光は再び同じハーフミラー10を通過し、タッチパネル面1に対し直角に反射し、CCDラインセンサ9に照射される。
なお、この実施例においても、光学ユニット取り付け状態検出手段を2個所(X方向とY方向2方向)に設置する。
こうして、この実施例においてもCCDラインセンサ9における検出画素位置から光学ユニット取り付け状態を検出することができ、第1の実施例の場合と同様な効果が得られる。
なお、前記した第1および第2の実施例において、プリズム8(またはハーフミラー10)とCCDラインセンサ9とを一体化してもよい。
以上、光源11を内蔵した光学ユニット2の取り付け状態検出方法について説明したが、単に光源部の取り付け状態を検出する検出方法にも本発明の方法を実施することができる。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項1および請求項4記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出するので、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項2および請求項5記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光が反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出するので、同様に、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項3記載の発明では、請求項1または請求項2記載の発明において、光検出手段がCCDラインセンサであり、そのCCDラインセンサが光を検出したライン方向位置から取り付け状態が検出されるので、請求項1または請求項2記載の発明の効果を容易に実現することができる。
また、請求項6記載の発明では、請求項4または請求項5記載の発明において、一つの光源につき2方向の光路上で光が検出されるので、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さを正確に測定することが可能となる。
また、請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、2方向が光源を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向であるので、2方向の成す角が90度になり、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さをさらに正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる座標入力装置の構成図である。
【図2】本発明に係わる座標入力装置要部の説明図である。
【図3】本発明に係わる座標入力装置要部の他の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【図5】本発明の第1の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の他の説明図である。
【図6】本発明の第2の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【符号の説明】
1 タッチパネル面
2 光学ユニット
3 反射部
4 システム制御部
5 インターフェース部
7 外枠
8 プリズム
9 CCDラインセンサ
10 ハーフミラー
11 光源
14 受光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子黒板システムや情報処理装置の座標入力機能付き表示装置などとして用いられる、画面上において指などで指示した位置の座標を入力することができる座標入力装置に係わり、特に、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記したような座標入力装置を用いたシステムとして、近年、電子黒板の書き込み面に手書きで書き込んだ情報をリアルタイムでコンピュータシステムに入力することを可能にした電子黒板システムなどが提供されている。
例えば、マイクロフィールド・グラフィックス社(Microfield Graphics Inc.)製のソフトボードはホワイトボード上に座標入力装置を配設して構成され、ホワイトボード上に書かれた文字や絵などのビジュアルデータをコンピュータにリアルタイムで取り込む。このソフトボードを用いて構成された電子黒板システムでは、取り込んだビジュアルデータをCRTに表示したり、液晶プロジェクタを用いて大型のスクリーンに表示したり、プリンタにより記録紙に出力したりすることができる。また、ソフトボードが接続されたコンピュータの画面を液晶プロジェクタでソフトボード上に投影し、ソフトボード上でコンピュータを操作することも可能である。
また、文字および画像を表示する表示装置と、その画面の前面に配設した座標入力装置と、その座標入力装置からの入力に基づいて表示装置の表示制御を行う制御装置とを備え、それらを用いて電子黒板の表示面および書き込み面を構成した電子黒板システムも提供されている。
例えば、スマート・テクノロジーズ社(SMART Technologies Inc.)製のスマート2000では、コンピュータに接続された液晶プロジェクタを用いて、文字、絵、図形、グラフィックの画像をパネルに投影した状態で、パネルの投影面(表示面)の前面に配設した座標入力装置を用いて手書きの情報をコンピュータに取り込む。そして、コンピュータ内で手書きの情報と画像情報とを合成し、再度、液晶プロジェクタを介して表示する。
【0003】
なお、本発明に係わる前記した座標入力機能付表示装置の座標入力装置としては、以下のようなものが知られている。
一つは特開昭57−211637号公報に示された座標入力装置であり、この従来技術では、回転多面鏡を介して光ビームを二つの光出射部から出射して座標入力面を走査し、ペンの軸先に設けられた反射部材からの反射光を二つの受光部により検出して、ペンの挿入位置を検出する。二つの受光部により受光し、3角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出するのである。なお、この座標入力/検出装置における座標入力面は第1および第2の例の座標入力/検出装置における座標入力面のような物理的な面ではなく、光出射部から出射される光ビームによって形成される面である。
また、特開平9−91094号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば下方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向(出射角度)を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの上辺および左右辺に設けたコーナキューブアレイ(光再帰性反射手段)で折り返しさせ(戻る方向に反射させ)、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度を検出することができ、3角測量の原理を利用して指示された位置の座標を算出することができる。
また、特開平11−110116号公報に示された従来技術では、座標入力面の例えば上方左右の隅に光出射・受光部を設け、それぞれの光出射・受光部から出射方向(出射角度)を変えながら光ビームを出射して座標入力面を走査し、その光ビームをパネルの下辺および左右辺に設けた光再帰性反射手段で折り返させ(戻る方向に反射させ)、それぞれの光出射・受光部により戻ってきた光ビームを検出する。これにより、指などで光ビームが遮られる左右の光出射・受光部の走査角度の光遮断範囲を検出して指示された位置の座標を算出する。
【0004】
このような光学式の座標入力装置では、一般に、タッチパネルの異なる位置に設置された、タッチパネル面(座標入力面)にほぼ平行に且つ設置位置を中心に扇形に光を射出する光源(光射出部)と、反射部からの反射光を受光する受光部とを光学ユニットとして一体化して備えるが、これには以下のような問題がある。
光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整する際、射出される光の位置・方向を検出する検出手段が必要となるが、光源からの出射光がタッチパネル面に密接しているので、光路中に検出手段であるCCDラインセンサなどを設置することが困難である。CCDラインセンサを用いる場合、そのライン方向(検出幅方向)をパネル面に垂直に立てる必要があるが、その検出領域(検出幅)の最下端がタッチパネル面から離れてしまうためパネル面側の光を検出できなくなり、設置が困難となるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来技術においては、光源部または光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を調整するために、射出される光の位置・方向を検出するCCDラインセンサなどの検出ライン方向をパネル面に垂直に立てようとすると、その検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまい、パネル面に密接している光線を検出できないという問題があった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出できるようにして、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる光源部取り付け状態検出方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させるプリズムと、そのプリズムにより屈折された光を検出する光検出手段とを備えた。
また、請求項2記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光を取り出すハーフミラーと、そのハーフミラーにより取り出された光を検出する光検出手段とを備えた。
【0007】
また、請求項3記載の発明では、請求項1または請求項2記載の発明において、前記光検出手段がCCDラインセンサであり、そのCCDラインセンサが光を検出したライン方向位置から前記取り付け状態を検出する構成にした。
また、請求項4記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出する構成にした。
また、請求項5記載の発明では、それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出する構成にした。
また、請求項6記載の発明では、請求項4または請求項5記載の発明において、一つの光源につき2方向の光路上で光を検出する構成にした。
また、請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、前記2方向が光源を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向である構成にした。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係わる座標入力装置の構成図である。図示したように、この座標入力装置は、タッチパネル面1、そのタッチパネル面1の下部左右端近傍に設けた光学ユニット2(2L、2R)、タッチパネル面1の左右および上側に配置され、光学ユニット2内の光源から射出され扇状に拡散される光を射出された光学ユニット2に向かって反射させる反射部3(3A、3B、3C)、プログラムに従って動作するCPUを有して、光学ユニット2に駆動信号を与えたり、光学ユニット2内の受光部からの信号を受け取って座標値を求める演算をおこなったり、座標入力装置全体を制御したりするシステム制御部4、そのシステム制御部4により演算された座標値をこの座標入力装置に接続された外部のパーソナルコンピュータ(以下、PCと称す)へ出力したり、そのPCから動作の指示を受けたりするインターフェース部5などを備える。なお、光学ユニット2および反射部3はタッチパネル面1の外枠7内に配し、外部からは見えない構造となっている。
図2に、光学ユニット2の構成を示す。図示したように、この光学ユニット2は、レーザダイオード(LD)で実現した光源11、その光源11から射出された光を扇状に拡散する拡散レンズ12、読み取りレンズ13、その読み取りレンズ13を介して反射部3からの反射光を受光する受光部14、および光学軸上に配置しているハーフミラー15などから構成される。
このような構成で、この座標入力装置では、システム制御部4がLD点灯信号を光学ユニット2内の光源11へ送信し、これにより、光源(LD)11が点灯する。そして、光源11から射出された光は、拡散レンズ12により一定の幅を持った直線上の拡散光となり、半分はハーフミラー15の表面で反射し、他の半分の拡散光はそのまま透過する。そして、タッチパネル面1に平行に進み、その先にある反射部3の再帰反射シートへ照射される。
こうして、その照射光は、反射部3により光源11へ向かって再帰反射され、ハーフミラー15で直角方向と光源方向とに分割される。そして、直角方向の拡散光は、読み取りレンズ13を介して受光部14のCCD受光素子に結像され、光から電気信号に変換される。
【0009】
前記において、光学ユニット2L、2Rは、タッチパネルの下部左右端近傍に一定の設定距離をおいて互いに角度を設けて(例えば45度に設定)配置している(図1参照)。そして、利用者が例えばタッチパネルに指などで触れると、この指が遮光物となり光源11からの光線を遮る。その結果、遮られた方向については受光部14が受光しないので、その方向に対応したラインCCD上における位置から遮光物の角度を検出する。2つの光学ユニット2L、2R間の距離が分かっているので、遮蔽物の角度がわかれば、指など遮蔽物で遮られた座標値(検出信号がディップした箇所の座標値)は3角測量の原理によった以下の式1および式2を用いて算出できるのである。
X=(W×tanθR)/(tanθL+tanθR) …式1
Y=(W×tanθR×tanθL)/(tanθL+tanθR) …式2
(各符号については図3参照)
式1および式2において、θは受光部(CCD)14上のライン方向位置に対応づけられている。また、タッチパネル面1の幅Wの値は予めシステム制御部4内の例えばROMの所定アドレスに書き込んでおく。
【0010】
ところで、前記した光学ユニット2の光射出面はタッチパネル面1に対して垂直に設けられ、それにより、光線がタッチパネル面1に沿って平行に進むようにされるが、光学ユニット2の光射出面が垂直の位置から傾いて設けられてしまうと、光線はタッチパネル面1に平行でなくなり、そのため、受光部14において受光されなくなってしまう。したがって、光学ユニット2を取り付ける際、例えばCCDラインセンサなど光検出手段のライン方向がタッチパネル面1に対して垂直方向になるように光路上に立て、そのCCDラインセンサの所定の画素位置で光を検出するように光学ユニット2を取り付ける必要がある。しかし、光源11からの光がタッチパネル面1に密接しているので、光路中に光検出手段を設置することが困難である。
【0011】
図4および図5は、このような問題を解決した本発明の第1の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図4および図5により、この実施例について説明する。
図4に示したように、光学ユニット2がタッチパネル面1の下方左端に設置されており、タッチパネル1の周辺には外枠7および反射部3が設置されている。また、光学ユニット2の取り付け調整時には、光学ユニット2から発射された扇状の光と反射部3の間にプリズム8を置き、さらに、その延長上には光検出手段として例えばCCDラインセンサ9を所定の向き(例えばそのライン方向がタッチパネル面1にほぼ垂直になるような方向)に立てる。
図5は図4を側面から見た図になっている。図5に示したように、光学ユニット2から発射された光線Lはタッチパネル面1の上面に添って反射部3に直進するが、その光路中にプリズム8が設置されているので、プリズム8を通過した光線Lは上部に屈折する(屈折角は適切な値のものを選ぶ)。こうして、屈折した光線Lは反射部3へは進まず、外枠7の外側を通過し、外枠7の上に設置されたCCDラインセンサ9に結像する。その結果、CCDラインセンサ9における検出画素位置とプリズム8への光線Lの入射位置とが比例関係となる。つまり、図5において、光学ユニット2の光射出面とタッチパネル面1との成す角θが90度より小さくなるかまたは光射出位置が下がった場合にはプリズム8への光線Lの入射位置は下がり、CCDラインセンサ9における検出画素位置が下がるので、CCDラインセンサ9における検出画素位置が所定の位置になるように光学ユニット2を取り付ければよいのである。
この実施例では、図4に示したように、前記したような光学ユニット取り付け状態検出手段を2個所(X方向とY方向の2方向、つまり、光源11を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向)に設置している。これにより、光学ユニット2から発せられた扇状の光のうち2方向を検出して、タッチパネル面1に対する光線Lの平行度および高さを正確に測定することが可能となる。1方向だけでは1方向だけの傾きしか検出できないおそれがあるからである。
こうして、この実施例によれば、プリズム8の位置およびCCDラインセンサ9の位置を所望の位置に固定することにより、光学ユニット2から発せられた光線Lの位置検出(平行度および高さの検出)を容易におこなうことができる。CCDラインセンサ9のライン方向がタッチパネル面1に垂直になるように直接立てた場合には、CCDラインセンサ9の検出ラインの最下端がタッチパネル面から離れてしまってタッチパネル面1に密接している光線を拾えないが、このような光線もプリズム8では拾えるのである。
【0012】
図6は本発明の第2の実施例を示す光学ユニット取り付け状態検出方法の説明図である。以下、図6により、この実施例について説明する。
図示したように、この実施例では、前記した第1の実施例に示したプリズム8の代わりにハーフミラー10を用いる。ハーフミラー10を用いることにより、光学ユニット2から発射された直接光ではなく、反射部3からの再帰光の位置(高さ)を検出するのである。
光学ユニット2から発射された光線Lは、その光路上にあってタッチパネル面1に密着している、角度を持ったハーフミラー10を通過する。そして、このハーフミラー10により減衰した直進光は反射部3に照射され、再帰光となり、その再帰光は再び同じハーフミラー10を通過し、タッチパネル面1に対し直角に反射し、CCDラインセンサ9に照射される。
なお、この実施例においても、光学ユニット取り付け状態検出手段を2個所(X方向とY方向2方向)に設置する。
こうして、この実施例においてもCCDラインセンサ9における検出画素位置から光学ユニット取り付け状態を検出することができ、第1の実施例の場合と同様な効果が得られる。
なお、前記した第1および第2の実施例において、プリズム8(またはハーフミラー10)とCCDラインセンサ9とを一体化してもよい。
以上、光源11を内蔵した光学ユニット2の取り付け状態検出方法について説明したが、単に光源部の取り付け状態を検出する検出方法にも本発明の方法を実施することができる。
【0013】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項1および請求項4記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出するので、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項2および請求項5記載の発明では、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、光源の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の光源部、または光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する際、光源からの光が反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出するので、同様に、光検出手段の検出領域の最下端がタッチパネル面から離れてしまう構造であっても、光源から射出された、パネル面に密接している光線を検出することができ、したがって、座標入力装置内の光源部、または光源と受光部を内蔵した光学ユニットの取り付け傾きなど取り付け状態を精度良く検出することができる。
また、請求項3記載の発明では、請求項1または請求項2記載の発明において、光検出手段がCCDラインセンサであり、そのCCDラインセンサが光を検出したライン方向位置から取り付け状態が検出されるので、請求項1または請求項2記載の発明の効果を容易に実現することができる。
また、請求項6記載の発明では、請求項4または請求項5記載の発明において、一つの光源につき2方向の光路上で光が検出されるので、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さを正確に測定することが可能となる。
また、請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、2方向が光源を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向であるので、2方向の成す角が90度になり、タッチパネル面に対する光線の平行度および高さをさらに正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる座標入力装置の構成図である。
【図2】本発明に係わる座標入力装置要部の説明図である。
【図3】本発明に係わる座標入力装置要部の他の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【図5】本発明の第1の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の他の説明図である。
【図6】本発明の第2の実施例を示す光源部取り付け状態検出方法の説明図である。
【符号の説明】
1 タッチパネル面
2 光学ユニット
3 反射部
4 システム制御部
5 インターフェース部
7 外枠
8 プリズム
9 CCDラインセンサ
10 ハーフミラー
11 光源
14 受光部
Claims (7)
- それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させるプリズムと、そのプリズムにより屈折された光を検出する光検出手段とを備えたことを特徴とする光源部取り付け状態検出装置。
- それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出装置において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光を取り出すハーフミラーと、そのハーフミラーにより取り出された光を検出する光検出手段とを備えたことを特徴とする光源部取り付け状態検出装置。
- 請求項1または請求項2記載の光源部取り付け状態検出装置において、前記光検出手段がCCDラインセンサであり、そのCCDラインセンサが光を検出したライン方向位置から前記取り付け状態を検出する構成にしたことを特徴とする光源部取り付け状態検出装置。
- それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光をタッチパネル面上から屈折させて検出することを特徴とする光源部取り付け状態検出方法。
- それぞれタッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行に、且つ設置位置を中心に扇状に光を射出する二つの光源と、タッチパネルに設置され前記光源からの光をその光源の方向へ反射させる反射部と、前記光源の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを備え、遮蔽物で前記光を遮蔽したときにその遮蔽位置の座標を検出する座標入力装置内の、前記光源を含む光源部または前記光源および受光部を含む光学ユニットの取り付け状態を検出する光源部取り付け状態検出方法において、前記光源からの光が前記反射部により反射した再帰反射光をハーフミラーにより取り出して検出することを特徴とする光源部取り付け状態検出方法。
- 請求項4または請求項5記載の光源部取り付け状態検出方法において、一つの光源につき2方向の光路上で光を検出することを特徴とする光源部取り付け状態検出方法。
- 請求項6記載の光源部取り付け状態検出方法において、前記2方向が光源を挟むパネル面の2つの縁に沿った方向であることを特徴とする光源部取り付け状態検出方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002249716A JP2004086775A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 光源部取り付け状態検出装置および光源部取り付け状態検出方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102243550A (zh) * | 2010-05-10 | 2011-11-16 | 原相科技股份有限公司 | 光学式触控装置及其光感测模组 |
| KR101397938B1 (ko) * | 2007-10-11 | 2014-05-23 | 주식회사 엠씨넥스 | 터치 패널 및 그 패널을 포함하는 포인팅 인식장치 |
| JP2015158558A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
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- 2002-08-28 JP JP2002249716A patent/JP2004086775A/ja active Pending
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