JP4141612B2

JP4141612B2 - Information input / detection / display device

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Publication number: JP4141612B2
Application number: JP2000053107A
Authority: JP
Inventors: 卓朗関谷; 克之大村; 隆夫井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001243000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、座標入力／検出装置に関し、特に、パーソナルコンピュータ等において、情報の入力や選択をするためにペン等の指示部材や指等によって指示された座標位置を検出するいわゆるタッチパネル方式の座標入力／検出装置に関する。この座標入力／検出装置は、電子黒板や大型のディスプレイと共に一体化して、座標入力／検出／表示装置として利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、座標入力／検出装置としては、ペンで座標入力面を押さえた時、あるいはペンが座標入力面に接近した時に、静電又は電磁誘導によって電気的な変化を検出するものがある。
また、他の方式として、特開昭６１−２３９３２２号公報で知られているような超音波方式のタッチパネル座標入力／検出装置がある。これは簡単にいうと、パネル上に送出された表面弾性波をパネルに触れることによりその表面弾性波を減衰させ、その位置を検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、静電又は電磁誘導によって座標位置を検出するものでは、座標入力面に電気的なスイッチ機能を有するため、製造コストが高く、また、ペンと本体とをつなぐケーブルが必要であるため操作性に難点があった。
また、超音波方式のものでは、指入力を前提としているため、パネル上で吸収を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う）でペン入力を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られず、直線が切れてしまう。そこで、十分な接触を得るには、ペンを必要以上の力で押し付けてしまう。するとペンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため、一旦ペン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が得られないため、入力が途絶えたと判断してしまう。このためにペン入力としては信頼性が確保できないという問題を有する。
【０００４】
しかしながら、このような従来技術が保有する問題についても、先に本出願人が特願平１０−１２７０３５号公報として提案したものや、特開平５−１７３６９９号公報に開示されているもの、あるいは、特開平９−３１９５０１号公報に開示されているもの、さらには、先に本出願人が特願平１０−２３０９６０号公報として提案したもの等、に代表される光学式の座標入力／検出装置、あるいは、画像入力手段を利用した座標入力／検出装置によって解消され、比較的簡単な構成により、タッチパネル型の座標入力／検出装置が実現できる。
【０００５】
近年、このような座標入力／検出装置は、パーソナルコンピュータ等の普及にともない、情報の入力や選択をするための有力なツールとして位置付けられ、上記各公報に開示されたもの以外にも鋭意検討されつつあるが、本格的な実用化に向けていまだ解決されねばならない課題が多々存在する。
【０００６】
そのうちの１つの課題として、このような光学式の座標入力／検出装置、あるいは、カメラの如き画像入力手段を利用した座標入力／検出装置と表示手段等とを組み合わせてシステム化した装置は、通常、手などによって座標入力を行うことが多いため、ややもすると、その座標入力、あるいは、座標位置の指示が大ざっぱになりやすいという傾向がある。
【０００７】
本発明は、このような光学式の座標入力／検出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力／検出装置と表示手段とを組み合わせた情報入力／検出／表示装置に関するものであり、
第１に、このような装置への座標入力の際に、その座標位置決めを補助すること、
【０００８】
第２に、このような装置への座標入力の際に、その座標位置決めを補助するとともに、２点以上入力する場合の２点間距離の精度が上がるように補助すること、
【０００９】
第３に、このような装置への座標入力の際の補助手段が、装置の情報表示を阻害しないようにすること、
【００１０】
第４に、このような装置への座標入力の際の補助が、より精度よくできるようにすること、
【００１１】
第５に、このような装置への座標入力の際の補助が、より精度よくできるようにするとともに、座標入力がより機能的にできるようにすること、
【００１２】
第６に、このような装置への座標入力の際の補助手段が、装置の情報表示を阻害しないようにする他の手段を提供すること、
を目的としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の発光手段と複数の受光手段とよりなり、これらの発光／受光の光路内の光遮断手段の有無により、該光遮断手段の平面もしくはほぼ平面の２次元座標を検出する座標入力／検出装置、もしくは、平面もしくはほぼ平面の座標入力／検出領域を取り込む画像入力手段とよりなり、該画像入力手段により取り込まれた情報のうちの一部の領域を２次元座標情報に変換する手段とよりなる座標入力／検出装置と、該座標入力／検出装置によって入力／検出された座標にもとづいて所定の位置に情報を表示する表示装置とを、前記座標入力／検出装置の座標入力／検出面と前記表示装置の表示面とがほぼ平行となる、もしくはほぼ一致するように組み合わせた情報入力／検出／表示装置において、前記表示面上に間隔表示を設けたことを特徴としたものである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記間隔表示は、前記表示面に電気的制御によって表示され、その表示位置は可変であることを特徴としたものである。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記電気的制御によって表示される間隔表示の濃度は、電気的制御によって可変であることを特徴としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の第１の例について、その原理を説明する。
図１は、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を示す図である。座標入力領域３は四角形の形状をなし、電子的に画像を表示するディスプレイ表面やマーカー等のペンで書き込むホワイトボードなどが考えられる。この座標入力領域３上を光学的に不透明な材質からなるユーザの手指やペン，指示棒など指示手段で触った場合を考える。このときの指示手段の座標２を検出することがこのような光学式の座標入力装置の目的である。
【００２０】
座標入力領域３の上方両端に受発光手段１が装着されている。受発光手段１からは座標入力領域に向けて、Ｌ１，Ｌ２，…Ｌｎの光ビームの束（プローブ光）が照射されている。実際には、点光源８１から広がる座標入力面に平行な面に沿って進行する扇形板状の光波である。座標入力領域３の周辺部分には、再帰性反射部材４が再帰反射面を座標入力領域３の中央に向けて装着されている。
【００２１】
再帰性反射部材４は入射した光を、入射角度によらずに同じ方向に反射する特性をもった部材である。例えば、受発光手段１から発した扇形板状の光波のうちある一つのビームＬ１２に注目すると、ビームＬ１２は再帰性反射部材４によって反射されて再び同じ光路を再帰反射光Ｌ１１として受発光手段１に向かって戻るように進行する。受発光手段１には、後に述べる受光手段が設置されており、プローブ光Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれに対して、その再帰光が受発光手段１に再帰したかどうかを判断することができる。
【００２２】
いま、ユーザーが手で位置２を触った場合を考える。このときプローブ光Ｌ１０は位置２で手に遮られて再帰性反射部材４には到達しない。従って、プローブ光Ｌ１０の再帰光は受発光手段１には到達せず、プローブ光Ｌ１０に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光Ｌ１０の延長線（直線Ｌ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。同様に図１の右上方に設置された受発光手段１からもプローブ光を照射し、プローブ光Ｌ１３に対応する再帰光が受光されないことを検出することによって、プローブ光Ｌ１３の延長線（直線Ｒ）上に指示物体が挿入されたことを検出することができる。直線Ｌおよび直線Ｒを求めることができれば、この交点座標を演算により算出することにより、指示手段が挿入された座標２を得ることができる。
【００２３】
次に、受発光手段１の構成とプローブ光Ｌ１からＬｎのうち、どのプローブ光が遮断されたかを検出する機構について説明する。図２に受発光手段１の内部の構造の概略を示す。図２は図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段１を、座標入力面３に垂直な方向から見た図である。ここでは、簡単のため、座標入力面３に平行な２次元平面で説明を行う。
受発光手段１の概略の構成では、点光源８１，集光レンズ５１および受光素子５０から構成される。点光源８１は光源から見て受光素子５０と反対の方向に扇形に光を射出するものとする。点光源８１から射出された扇形の光は矢印５３，５８，その他の方向に進行するビームの集合であると考える。５３方向に進行したビームは再帰性反射部材４で反射されて反射光５４となり、集光レンズ５１を通り、受光素子５０上の位置５７に到達する。また、進行方向５８に沿って進行したビームは再帰性反射部材４によって反射されて反射光５９となり、受光素子５０上の位置５６に到達する。このように、点光源８１から発し、再帰性反射部材４で反射され、同じ経路を戻ってきた光は、集光レンズ５１の作用によって、それぞれ受光素子５０上のそれぞれ異なる位置に到達する。従って、ある位置に指示手段が挿入され、あるビームが遮断されると、そのビームに対応する受光素子５０上の点に光が到達しなくなる。よって、受光素子５０上の光強度の分布を調べることによって、どのビームが遮られたかを知ることができる。
【００２４】
図３で上記動作を詳しく説明する。図３で受光素子５０は集光レンズ５１の焦点面に設置されているものとする。点光源８１から図３の右側に向けて発した光は再帰性反射部材４によって反射され同じ経路を戻ってくる。従って、点光源８１の位置に再び集光する。集光レンズ５１の中心は、点光源位置と一致するように設置する。再帰性反射部材か４から戻った再帰光は集光レンズ５１の中心を通るので、レンズ後方（受光素子側）に対称の経路で進行する。
【００２５】
このとき、受光素子５０上の光強度分布を考える。２に示す位置に指示手段が挿入されていなければ、受光素子５０上の光強度分布はほぼ一定であるが、図３に示すように２の位置に光を遮る指示手段が挿入された場合、ここを通過するビームは遮られ、受光素子５０上では位置Ｄｎの位置に、光強度が弱い領域が生じる（暗点）。この位置Ｄｎは遮られたビームの出射／入射角θｎと対応しており、Ｄｎを検出することによりθｎを知ることができる。すなわち、θｎはＤｎの関数として、
θｎ＝ａｒｃｔａｎ（Ｄｎ／ｆ） …式（１）
と表すことができる。ここで、特に図１左上方の受発光手段１におけるθｎをθｎＬ、ＤｎをＤｎＬと置き換える。
【００２６】
さらに、図４において、受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｇにより、指示手段の位置２と座標入力手段３とのなす角θＬは、式（１）で求められるＤｎＬの関数として、
θＬ＝ｇ（θｎＬ） …式（２）
ただし、
θｎＬ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＬ／ｆ）
と表すことができる。
【００２７】
同様に、図１右上方の受発光手段１についても同様の説明により、上記式のＬ記号をＲ記号に置き換えて、右側の受発光手段１と座標入力領域３との幾何学的な相対位置関係の変換ｈにより、
θＲ＝ｈ（θｎＲ） …式（３）
ただし、
θｎＲ＝ａｒｃｔａｎ（ＤｎＲ／ｆ）
と表すことができる。
【００２８】
ここで、座標入力領域３上の受発光手段１の取り付け間隔を図４に示すＷとし、原点と座標を図４に示すようにとれば、座標入力領域３上の指示手段で指示した点２の座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝ｗｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …式（４）
ｙ＝ｗｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）…式（５）
となる。
このようにｘ，ｙは、ＤｎＬ，ＤｎＲの関数として表すことができる。すなわち、左右の受発光手段１上の受光素子５０上の暗点の位置ＤｎＬ，ＤｎＲを検出し、受発光手段の幾何学的配置を考慮することにより、指示手段で指示した点２の座標を検出することができる。
【００２９】
次に、座標入力領域、例えば、ディスプレイの表面などに前で説明した光学系を設置する実施例を示す。図５は、図１，図２で述べた左右の受発光手段１のうちの一方を、ディスプレイ３の表面へ設置した場合の実施例である。図５の３はディスプレイ面の断面を示しており、図２で示したｙ軸の負から正に向かう方向に見たものである。また、図５のＡおよびＢは、説明のため視点を図に示したように変えて表示したものである。受発光手段のうち発光手段について説明する。光源８３としてレーザーダイオード，ピンポイントＬＥＤなどスポットをある程度絞ることが可能な光源を用いる。光源８３からディスプレイ面３に垂直に発した光はシリンドリカルレンズ８４によってｘ方向にのみコリメートされる。このコリメートは後にハーフミラー８７で折り返された後、ディスプレイ面と垂直な方向には平行光として配光するためである。シリンドリカルレンズ８４を出た後、該シリンドリカルレンズ８４とは曲率の分布が直交する２枚のシリンドリカルレンズ８５，８６で図５のｙ方向に対して集光される。図５のＡ部分はこの様子を説明するためにシリンドリカルレンズ群の配置と光束の集光状態を視点をｚ軸に対して回転しｘ方向から見たものである。
【００３０】
このシリンドリカルレンズ群の作用により、線状に集光した領域がシリンドリカルレンズ８６の後方に形成される。ここにｙ方向に狭くｘ方向に細長いスリット８２を挿入する。すなわち、スリット位置に線状の二次光源８１を形成する。二次光源８１から発した光はハーフミラー８７で折り返され、ディスプレイ面３の垂直方向には広がらず平行光で、ディスプレイ面３と平行方向には二次光源８１を中心に扇形状に広がりながら、ディスプレイ面３に沿って進行する。進行した光はディスプレイ周辺端に設置してある再帰性反射部材４で反射されて、同様の経路でハーフミラー８７方向（矢印Ｃ）に戻る。ハーフミラー８７を透過した光は、ディスプレイ面３に平行に進みシリンドリカルレンズ５１を通り受光素子５０に入射する。
【００３１】
このとき、二次光源８１とシリンドリカルレンズ５１はハーフミラー８７に対して共役な位置関係にある（図５のＤ）。従って、二次光源８１は図３の光源８１に対応し、シリンドリカルレンズ５１は図３のレンズ５１に対応する。また、図５のＢ部分は受光側のシリンドリカルレンズと受光素子を視点を変えてｚ軸方向から見たものであり、図３のレンズ５１，受光素子５０に対応する。
【００３２】
次に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の第２の例について、その原理を説明する。
図６は、代表的な光学式の座標入力装置であり、図６に示す如く、水平方向にＸｍ個配置された例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と、これに１対１に対応して対向配置されたＸｍ個の例えばフォトトランジスタ１２と、垂直方向にＹｎ個配置されたＬＥＤ１３と、これに１対１に対応して対向配置されたＹｎ個のフォトトランジスタ１４とにより、座標検出領域３を形成する。そして、この座標検出領域３内の例えばタッチ部分１５にタッチ入力が行なわれると、タッチ部分１５を通る光路が遮ぎられるため、その遮断光路にあるフォトトランジスタ１２，１４の受光光量が低下する。そこで、受光光量が低下したフォトトランジスタ１２，１４の位置を平均し、タッチ座標の位置１６を算出する。
【００３３】
次に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の第３の例についてその原理を説明する。
図７は、光学式の座標検出装置の第３の例の構成図である。ここでは、四角形状の平面板である座標入力面３の隣接する２つの角（ｋ１，ｋ２）に、発光検出装置２１，２２を固定して設置する。この２つの発光検出装置２１，２２から座標入力面３上に光が発射される。一方、利用者は、位置指示棒、すなわち、ペン２４で座標入力面３上の任意の位置を指し示す。
【００３４】
このとき、発光検出装置２１，２２は、発光検出装置２１，２２から発せられた光のうちペン２４で反射して発光検出装置２１，２２に戻ってきた光を検出して、ペン２４の位置座標を算出する。発光検出装置２１，２２は、どちらも同じ構成を持つものを用い、発光部２１Ａ，２２Ａと、受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂとから構成される。ここで、発光検出装置２１，２２は、発光部から発光される光の発光光軸と、受光角度検出部の受光光軸とがどちらも座標入力面の基準点２３の方向を向くように、座標入力面３に対して設置される。なお、発光検出装置２１，２２は、前記した発光・検出手段に相当し、発光部は発光手段に、受光角度検出部は角度検出手段に相当する。
【００３５】
図７において、座標入力面３の角ｋ１と基準点２３とを結ぶ線分ａ１、座標入力面の角ｋ２と基準点２３とを結ぶ線分ａ２の方向を発光検出装置２１，２２それぞれの発光光軸及び受光光軸とする。ここで，線分ａ１，ａ２は、座標入力面３の角を４５°に２等分する方向とする。また、座標入力面３の角ｋ２を原点（０，０）とし、座標入力面３上の位置を横方向をＹ軸、縦方向をＸ軸とするＸ−Ｙ座標系で表わすものとする。
【００３６】
図８に、発光検出装置２１，２２の一実施例の構成の概念図を示す。ここで、発光検出装置のうち発光部２１Ａ，２２Ａは、光源（ＬＥＤ）５（５Ａ，５Ｂ）と光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）とから構成される。光学レンズ６は、像の一方向の倍率のみを変えることを特徴とするシリンドリカルレンズ、又は、像の一方向の倍率のみを変え、しかも、入射角度による倍率の変化が無いことを特徴とするトロイダルレンズを利用する。また、発光検出装置のうち受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂは，ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）とシリンドリカルレンズ８（８Ａ，８Ｂ）とから構成される。
【００３７】
ＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）から発せられた光は、その直前に配置される光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）によって、座標入力面３と平行なビームとなるように集光される。すなわち、図１２に示すように、座標入力面３と垂直な方向の光を光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）によって座標入力面３と平行になるように集光し、さらに、座標入力面３と平行な扇形状のビームとなるようにする。このように、扇形状のビームに集光すれば、集光しない時に比べてより有効に光を利用できるため、位置検出の信頼性の向上が図れる。ここで、ＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）としては、可視光線を発光するものでもよいが、赤外線（波長８９０ｎｍ）を発光するＬ２６５６（浜松ホトニクス社製）を使用するものとする。また、光学レンズ６（６Ａ，６Ｂ）としては、座標入力面３と垂直な方向の長さが１０ｍｍ、座標入力面３と平行で赤外光の発光光軸と垂直な方向の長さが１０ｍｍ程度の大きさで、焦点距離６ｍｍ程度のものを用いる。さらに、光学レンズの焦点位置にＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）の発光点がくるように固定配置する。
【００３８】
受光角度検出部２１Ｂ，２２Ｂを構成するシリンドリカルレンズ８（８Ａ，８Ｂ）は、図８に示すように、ペン２４からの反射光を、座標入力面３と平行な方向に集光するように配置される。そして、集光したスポット光はＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）に受光される。ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）は、図８に示すように、座標入力面３と平行な方向に細長い構造とし、受光面は入射光を電気信号に変換するためのＰＮ接合面となっている。
【００３９】
また、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）は、受光面の両端には、電流を取り出すための出力端子（Ｓ₁，Ｓ₂）が設けられ、受光点Ｓ₀と出力端子までの距離に反比例した電流（Ｉ₁，Ｉ₂）が、この出力端子から出力される。この電流（Ｉ₁，Ｉ₂）をＡ／Ｄ変換し、マイクロコンピュータによって演算することによって、受光点Ｓ₀の位置が特定でき、さらにはペン２４からの反射光の受光角度を計算することができる。この演算処理を行う制御回路については後述する。ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）としては、座標入力面３と平行な方向の受光面の長さが１３ｍｍ、座標入力面３と垂直な方向の長さが１ｍｍ程度のものを用いればよい。たとえば、浜松ホトニクス社製のＳ３２７０を用いることができる。
【００４０】
図１０に、シリンドリカルレンズ８（８Ａ，８Ｂ）とＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の具体的な配置例を示す。ここで、シリンドリカルレンズ８は、座標入力面３及びＰＳＤ７の受光面と平行な方向の長さを１０ｍｍ、座標入力面３と垂直な方向の長さを１０ｍｍ程度としたものを用い、シリンドリカルレンズ８の光学的中心位置とＰＳＤ７の受光面との距離が６.５ｍｍとなるように配置する。また、ペン２４からの反射光が直接ＰＳＤ７の受光面へ入力しないように、シリンドリカルレンズ８の周囲に黒色ＡＢＳ等の材料で作ったマスク９を配置する。
【００４１】
さらに、シリンドリカルレンズ８の焦点距離は、ペン２４からの反射光の入射角度の違いによりレンズとＰＳＤ７との距離が変化するため、このレンズ８の中心とＰＳＤ７の受光面との距離の最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎとの間であればよい。たとえば、図１０の場合は、ｍａｘ＝９.２ｍｍ，ｍｉｎ６.５ｍｍとなるので、焦点距離が９ｍｍ程度のシリンドリカルレンズ８を用いればよい。なお、前記したマスク９の座標入力面３に平行な方向の長さは、ＰＳＤ７の受光面の長さ（＝１３ｍｍ）よりも大きければよいが、たとえば、図１０の場合には、１５ｍｍ程度あればよい。
【００４２】
図８に示した実施例では、ペン２４からの反射光をスポット光にしぼるために、シリンドリカルレンズ８を用いる構成を示したが、これに限定されるものではなく、図９に示すように、シリンドリカルレンズ８の代わりに、微小な透過孔１０Ａを一つ有するアパーチャー１０を用いてもよい。図９に、アパーチャー１０を用いた発光検出手段２１，２２の構成の概念図を示す。この実施例の場合には、ペン２４からの反射光のうち、透過孔１０Ａを通過した光のみがスポット光としてＰＳＤ７の受光点Ｓ₀に受光される。アパーチャー１０としては、黒色ＡＢＳ等の材料で作られた薄い板を用いればよい。
【００４３】
図１１に、アパーチャー１０とＰＳＤ７の具体的な配置例を示す。ここで、図１０と同様に、ＰＳＤ７の受光面の長さを１３ｍｍとした場合、ＰＳＤ７の受光面からその半分の距離６.５ｍｍだけ離れた位置に、ＰＳＤ７の受光面とアパーチャーの表面とが平行になるようにアパーチャー１０を配置する。また、アパーチャー１０の大きさは、ペン２４からの反射光がＰＳＤ７の受光面に直接入射しないように、ＰＳＤ７の受光面よりも大きいことが好ましい。たとえば、ＰＳＤの受光面の大きさ１３ｍｍ×１ｍｍに対して、アパーチャー１０の大きさは１５ｍｍ×３ｍｍ程度とすることができる。透過孔１０Ａは、座標入力面３と平行な方向ではＰＳＤ７の受光面の長さ（１３ｍｍ）よりも短く、座標入力面３と垂直な方向ではＰＳＤ７の受光面の長さ（１ｍｍ）よりも長くする。たとえば、図１１に示すように、２ｍｍ×２ｍｍの大きさとすることができる。
【００４４】
なお、図８，図９には、発光検出装置の概念図を示したが、その構成要素（光源ＬＥＤ５，光学レンズ６，ＰＳＤ７，シリンドリカルレンズ８又はアパーチャー１０）は、前記した配置関係を保って一つの筺体に一体成型してもよい。ただし、発光部（ＬＥＤ５，光学レンズ６）と受光角度検出部（ＰＳＤ７，シリンドリカルレンズ８又はアパーチャー１０）とは、互いに発光、受光のじゃまにならないようにできるだけ近接させて配置させ、さらにＬＥＤ５から出た赤外光の発光光軸と、シリンドリカルレンズ８又はアパーチャー１０によって受光される赤外光の受光光軸とが同一方向となるように配置させることが必要である。
【００４５】
発光検出装置は、一体成型することによって２０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ程度の大きさとすることができるので、回転モータを用いてビーム光をスキャンして位置検出を行う場合よりも小型化が可能である。
【００４６】
図１３に、ＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）及びＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の制御回路の構成ブロック図を示す。この制御回路はＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）の発光タイミングの制御と、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）から出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の演算を行うものである。同図に示すように、制御回路は、ＭＰＵ３７を中心として、プログラム及びデータを記憶するＲＯＭ３５，ＲＡＭ３６、発光時間間隔を制御するためのタイマ３８，インタフェースドライバ３９，Ａ／Ｄコンバータ３３Ａ，３３Ｂ及びＬＥＤドライバ３４Ａ，３４Ｂがバス接続された構成からなる。
ＰＳＤ７Ａ，７Ｂから出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）を演算する回路として、ＰＳＤの出力端子（Ｓ₁，Ｓ₂）に、アンプ３１Ａ，３１Ｂ、アナログ演算回路３２Ａ，３２Ｂが図のように接続される。ＰＳＤ７Ａ，７Ｂから出力された電流（Ｉ₁，Ｉ₂）は、アンプ３１Ａ，３１Ｂに入力され、増幅される。そして増幅された電流信号は、アログ演算回路３２Ａ，３２Ｂで
Ｉ₂／（Ｉ₁＋Ｉ₂）
のような処理がされ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ３３Ａ，３３Ｂによってデジタル信号に変換されてＭＰＵ３７に渡される。この後、ＭＰＵ３７によって受光角度及びペンの位置座標の演算が行われる。
【００４７】
なお、この制御回路は、一方の発光検出装置と同一筺体に組み込んでもよく、また、別筺体として座標入力面３の一部分に組み込んでもよい。また、インタフェースドライバ３９を介してパソコン等に演算された座標データを出力するために出力端子を設けることが好ましい。
【００４８】
次に、図１４に、この発明に用いる位置指示棒であるペン２４の先端部の形状の一実施例を示す。ペン２４は、いわゆる筆記具と同様の形状を有し、その先端部２４Ａ、すなわち、発光検出装置２１，２２から発せられた光が通過する領域２４Ａに、光を反射する構造（再帰性反射部）２５を備える。そして、特に、この「光を反射する構造」２５は、発光検出装置２１，２２から発せられた光の入射方向と同一の方向に反射する再帰性構造である。
【００４９】
図１４には、その構造例としてペン２４の先端部が、多数のコーナーキューブから構成される形状を示している。コーナーキューブは、図１５に示したように、３つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わせたものである。一般に、ガラスの立方体から一隅を切りとった図の太い線で囲まれた部分が、コーナーキューブ２５として用いられる。このように構成されたコーナーキューブ２５では、入射光が３つの面で１回ずつ反射された後に、反射光は正確に入射光の方向に戻っていく。
【００５０】
たとえば、一辺の長さｃを２ｍｍとしたコーナーキューブ２５を、直径１０ｍｍのペンの先端部に放射状に配置する。また、図１４に示すように、隣り合うコーナーキューブの向きを逆にして配置すると、一段につき６２個のコーナーキューブから構成でき、図１４のように３段構成とすると合計１８６個のコーナーキューブから構成できる。なお、反射光が入射光の方向に戻るような構造としてコーナーキューブを用いるものを示したが、反射光が入射光の方向に戻る再帰性を有するものであれば、他の構造を用いてもよい。
【００５１】
次に、この発明の座標検出装置におけるペンの指示位置の検出原理について説明する。ここでは、図７に示したように、２つの発光検出装置を用いた場合について説明するが、３つ以上の発光検出装置を用いても同様のペン指示位置の検出が可能である。
まず、図７の座標入力面３上において、図１４に示したペン２４を用いて適当な位置（Ｘ，Ｙ）を指示したとする。このとき、発光検出装置２１の発光部２１ＡのＬＥＤ５Ａから出射された赤外光のうち線分ｐ１方向に出た光はペン２４に当たり、その反射光は同じ線分ｐ１を逆に進み、受光角度検出部２１ＢのＰＳＤ７Ａに受光される。同様に、発光検出装置２２の発光部２２ＡのＬＥＤ５Ａから出射された赤外光のうち線分ｐ２の方向に出た光はペン２４に当たり、その反射光は同じ線分ｐ２を逆に進み、受光角度検出部２２ＢのＰＳＤ７Ｂに受光される。ＰＳＤ７Ｂに受光された光は、図８等で示したように、ＰＳＤ７Ｂに対する入射角度によってＰＳＤの受光面上の異なる位置にスポット光を形成する。ここで、線分ｐ２は、座標入力面３の角ｋ２を２等分する線分ａ２からθ２の角度をなし、線分ｐ１は、座標入力面３の角ｋ１を２等分する線分ａ１からθ１の角度をなすものとする。
【００５２】
図１６（Ａ），図１６（Ｂ）に、座標入力面３と受光角度検出手段２１Ｂを形成するシリンドリカルレンズ８Ａ及びＰＳＤ７Ａとの位置関係の具体例を示す。ここで、ＰＳＤ７Ａの受光面は、座標入力面３の２辺と４５°の角度をなす線分ａ１と垂直とする。すなわち、シリンドリカルレンズ８Ａの中心とＰＳＤ７Ａの受光面の中央とを結んだ線分ａ１が受光光軸及び発光光軸と一致する。また、シリンドリカルレンズ８Ａの中心とＰＳＤ７Ａの受光面の中央との距離をＬとし、ＰＳＤ７Ａの受光面の長さを２Ｌとする。
【００５３】
今、ペン２４からの反射光が線分ｐ１を通って、ＰＳＤ７Ａの中央位置からＤ１の距離だけ離れた位置に受光したとする。また、ＰＳＤ７Ａの受光面の２つの出力端子から得られる電流値をＩ₁，Ｉ₂とする。このとき、電流と、ＰＳＤの受光位置とは次の関係が成立する。
Ｉ₁＝Ｉ₀×（Ｌ−Ｄ１）／２Ｌ
Ｉ₂＝Ｉ₀×（Ｌ＋Ｄ１）／２Ｌ
Ｉ₀＝Ｉ₁＋Ｉ₂（Ｉ₀：全電流）
従って、
Ｌ＋Ｄ１＝２Ｌ×Ｉ₂／（Ｉ₁＋Ｉ₂）
となる。
【００５４】
すなわち、反射光の受光位置Ｄ１は、ＰＳＤ７Ａで得られる電流値Ｉ₁，Ｉ₂から求められるが、図１３の制御回路のアンプ３１Ａ及びアナログ演算回路３２Ａによって計算される。ところで、図１６（Ｂ）により、Ｄ１／Ｌ＝ｔａｎθ１という関係が成立するから、反射光の入射角度θ１は、次式から求められる。
θ１＝ｔａｎ^-1（Ｄ１／Ｌ）
【００５５】
同様にして、もう一方の発光検出装置２２の受光角度検出部２２Ｂについても、ＰＳＤの中央からの受光位置までの距離をＤ２とすると、次式によって、反射光の入射角度θ２が求められる。
θ２＝ｔａｎ^-1（Ｄ２／Ｌ）
さらに、ペン２４の指示位置（Ｘ，Ｙ）は、２つの反射光の入射角度θ１，θ２のなす線分ａ１，ａ２の交点となるので、次式より、θ１，θ２から指示位置（Ｘ，Ｙ）が求められる。
Ｙ＝Ｘｔａｎ（４５°−θ２）
Ｙ＝（Ａ−Ｘ）ｔａｎ（４５°−θ１）
ここで、Ａは、図７に示すように、座標入力面３の横方向の長さである。
【００５６】
上記の連立方程式を解けば、ペン２４によって指示された座標入力面３上の位置座標Ｘ，Ｙが求められる。なお、（θ１，θ２）及び（Ｘ，Ｙ）は、定式化されているので、ＲＯＭにこれらの数式をプログラム化して組み込めば、ＭＰＵ３７の演算によって容易に求めることができる。また、演算結果である（Ｘ，Ｙ）の座標値は、インタフェースドライバ３９を介してパソコン等へ転送され、ペンによる指示位置の表示や、指示位置に対応するコマンド入力などの処理に利用できる。
【００５７】
上記実施例では、２つの発光検出装置を用いた例を示したが、両装置のＬＥＤを同時に発光させると互いの赤外光が相手の装置内のＰＳＤで検出されるおそれがあるので、ＬＥＤドライバ３４によるＬＥＤ５（５Ａ，５Ｂ）の発光制御は時分割して交互に行ない、これと同期させて、ＰＳＤ７（７Ａ，７Ｂ）の電流検出を行なうことが好ましい。
たとえば、一方のＬＥＤを発光させ他方のＬＥＤを消灯させた状態で、一方のＬＥＤに対応するＰＳＤの電流検出を行い、１０ｍｓｅｃ後に、逆に一方のＬＥＤを消灯させ他方のＬＥＤを発光させた状態で、他方のＬＥＤに対応するＰＳＤの電流検出を行うようにすることができる。すなわち、１０ｍｓｅｃごとに、交互に２つのＬＥＤのうちどちらか一方を発光させるようにすればよい。この制御は、ＭＰＵ３７がタイマ３８を用いて行う。このようにＬＥＤ発光の時分割制御をすれば、赤外光の誤検出もなくなり、ペン２４が移動する場合にも十分追従して位置検出が可能である。
【００５８】
なお、座標入力面３は、ペンで位置を指示できる平面形状であればよく、特に、図７の実施例で示したような四角形状に限定するものではなく、他の形状でもかまわない。また、上記した実施例では、座標入力面３として平面板を用いることを前提としていたが、これに限定するものではなく、表示装置、たとえば、ＣＲＴやＬＣＤの表示画面を用いてもよい。ＣＲＴやＬＣＤを用いる場合は、表示光がＰＳＤ７に入射して誤検出される影響をなくすため、前記した赤外線発光ＬＥＤを用いることが好ましく、ＰＳＤ７としては赤外線発光ＬＥＤのピーク発光波長を検出することのできるものを用いることが好ましい。さらに、ＣＲＴやＬＣＤから発生する赤外線が座標検出に悪影響を及ぼさないようにするため、ＰＶＣ樹脂等で作られた赤外線カットフィルタを表示画面上に配置することが好ましい。
【００５９】
次に、本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の第４の例として、画像入力手段を利用した座標検出装置について、その原理を説明する。
図１７はこのような座標入力／検出装置の構成を示すブロック図である。６０は赤外線位置検出部、６１，６２は赤外線位置検出部６０内に配列された２つの赤外線ＣＣＤカメラであり、水平方向に距離Ｌの間隔をあけて配列されている。６７は赤外線ＬＥＤ、６８は赤外線ＬＥＤ６７からの赤外線を上方に向けて放射するようにその先端に赤外線ＬＥＤ６７を配置したペン型の座標入力部である。
【００６０】
７０はコントロール部、６３はコントロール部７０において生成され赤外線位置検出部６０の赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力されるリセット信号、６４はコントロール部７０において生成され赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力される垂直走査のための垂直クロック信号、６５はコントロール部７０において生成され赤外線ＣＣＤ６１，６２に入力される水平走査のための水平クロック信号で、赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２はリセット信号６３，垂直クロック信号６４，水平クロック信号６５の入力に応じてＸ−Ｙ方向の走査を開始する。
【００６１】
６６Ａ，６６Ｂは赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２より出力される映像信号である。７１はリセット信号６３を発生するリセット信号回路、７２は垂直クロック信号６４を発生する垂直クロック回路、７３は水平クロック信号６５を発生する水平クロック回路である。７４Ａ，７４Ｂは映像信号６６Ａ，６６Ｂをもとに波形のピークを検出し水平クロック信号６５の周期にあわせてピーク信号を発生するピーク検出回路である。又、７５Ａ，７５Ｂは、ピーク検出回路７４Ａ，７４Ｂから得られたピーク検出信号である。
【００６２】
７６は座標位置を算出する演算回路で、７７は演算回路７６により算出された座標位置をコンピュータ（図示せず）に送信するインターフェース回路である。また、７８は演算回路７６により算出された座標位置を表示する表示回路である。また、図示していないが、赤外線位置検出部６０の撮影範囲以外にペン型の座標入力部６８が位置すると、警告音等を発生する音声回路部を備えることにより、操作性を向上させることができる。また、赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２にレンズ倍率調整回路部又は焦点距離調整回路部を設けることにより、原稿サイズの大きさ、入力精度の要求又は作業スペースに応じて解像度，検出範囲を設定でき、操作性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施例ではコントロール部７０を赤外線位置検出部６０と別体に構成したが、前述の各回路を小型化することにより、コントロール部７０を赤外線位置検出部６０に一体化することも可能である。
【００６４】
以上のように構成された座標入力装置について、図１８を用いてその動作を説明する。図１８は、座標入力装置の信号波形の一例を示すタイミングチャートである。まず、リセット信号６３，垂直クロック信号６４，水平クロック信号６５が同時に２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２に入力される。これらの入力信号により、赤外線位置検出部６０は、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２からの映像信号６６Ａ，６６Ｂをコントロール部７０に入力する。通常の赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２でこのペン型の座標入力部６８を撮影するとペン自体が撮影されるが、露出を絞った赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２で撮影すると、赤外線ＬＥＤ６７の発光部のみが撮影され、他の物は撮影されず黒色となる。
【００６５】
従って、それぞれの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の映像信号６６Ａ，６６Ｂには赤外線ＬＥＤ６７の位置に相当するところに、強いピーク信号６９Ａ，６９Ｂが現れる。そこで、それぞれのピーク信号６９Ａ，６９Ｂはピーク検出回路７４Ａ，７４Ｂで検出され、ピーク検出信号７５Ａ，７５Ｂとして演算回路７６に送信される。また、演算回路７６では、コントロール部７０のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ計算された変換テーブル（図示せず）により、赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２にピーク信号６９Ａ，６９Ｂが現れたところが赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の基準となる原点から何度の角度の位置にあるかが判るので、その２つの角度情報と２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の距離Ｌによりペン型の座標入力部６８の座標位置を計算することができる。この得られた座標位置をインターフェース回路７７を介してコンピュータ等にデータを送信し、表示画面（図示せず）等に表示される。
【００６６】
以上のように動作する座標入力装置について、図１９を用いて座標位置の算出方法を説明する。２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２により、赤外線ＬＥＤ６７を備えたペン型の座標入力部６８の位置を示すピーク検出信号７５Ａ，７５Ｂが検出され、リセット信号６３からの垂直クロック信号６４の位置と，水平クロック信号６５の位置により赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２における２次元座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）が求められる。
【００６７】
ここで、各座標の原点は適宜決定されるが、ここでは各赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の撮影範囲の左下隅を原点にとる。これから、赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２における赤外線ＬＥＤ６７の原点からの角度α，βは以下の数式より求められる。
α＝ｔａｎ^−１（ｙ１／ｘ１）
β＝ｔａｎ^−１（ｙ２／ｘ２）
【００６８】
これらの数式から２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２からの赤外線ＬＥＤ６７のペンの角度α，βが算出できる。ここで、１つの赤外線ＣＣＤカメラ６１の位置を原点にとり、２つの赤外線ＣＣＤカメラ６１，６２の距離をＬとすると、図１９に示すように、直線（ａ），（ｂ）の式は以下の数式で表される。
（ａ）：ｙ＝（ｔａｎα）×ｘ
（ｂ）：ｙ＝（ｔａｎ（π−β））×（ｘ−Ｌ）
【００６９】
これらの２つの連立一次方程式を解くことにより赤外線ＬＥＤ６７のペン型の座標入力部６８の座標位置を算出できる。ここで、演算回路７６の演算速度を上げるために、角度α，βによる座標位置の算出のための変換テーブルを設けることにより、即座に座標位置を求めることができ、スムーズな図形等の入力ができる。
【００７０】
以上のように、このような電子カメラの如き画像入力手段を利用した座標検出装置によれば、タブレット盤等を作業台等におく必要がなく、作業台のある空間を利用して図形等の入力において正確に座標位置を検出することができるので、作業台等の有効活用ができる。また、原稿等が束ねてあっても、その上で図形等の位置入力作業を行うことができる。又、原稿に図面等が記載されていた場合、レンズ倍率調整回路部等により原稿のサイズに合わせて撮影範囲を可変設定でき、解像度の設定ができるので、操作性，利便性を向上させることができる。
【００７１】
以上、光学式の座標入力／検出装置、あるいはカメラの如き画像入力手段を利用した座標入力／検出装置について、その原理を説明したが、前述のように、本発明は、このような座標入力／検出装置と、ＣＲＴ，ＬＣＤ，プラズマディスプレイ，ＦＥＤ（電界放射型）ディスプレイ等の表示装置とを組み合わせ、座標入力／検出装置によって入力／検出された座標に基づいて、所定の位置に情報を表示する情報入力／検出／表示装置に関するものである。
【００７２】
図２０は、本発明による情報入力／検出／表示装置の一実施例を説明するための図で、情報入力／検出／表示ユニットと、それを支える保持部材と、コントロールユニット等を示したもので、図２０（Ａ）は側面図、図２０（Ｂ）は正面図で、図中、１０１は情報入力／検出／表示装置、１０２は情報入力／検出／表示ユニット、１０２ａは入力／検出／表示面、１０２ｂは表示面外枠、１０３は保持部材、１０３ａは床板、１０３ｂはスタンド、１０３ｃは回転移動部材、１０３ｄはコーナー部、１０３ｅは取っ手、１０３ｆは回動部、１０４はコントロールユニット、１０４ａはスイッチ，キー、１０５は間隔表示手段である。
【００７３】
図２１は、図２０に示した装置を実際に使用している場面を示した図で、図中、１１１，１１２は人間で、その他、図２０に示した実施例と同じ作用をする部分には、図２０に示した実施例と同じ符号が付してある。
図２１に示した実施例の左側の人間１１１は、いわゆる操作者で、右の椅子に座っている人間１１２が、操作者１１１によって入力された入力／検出情報に応じた表示情報を見ているところである。今操作している人間１１１，椅子に座っている人間１１２とも、各々１名ずつであるが、必ずしも１名であるわけではなく、もっと多くの人間が登場してもよい。一般には、このような装置を介して会議などが行われ、通常は、椅子に座っている人間１１２が複数人存在することが多い。
【００７４】
図２０（Ｂ）に示した実施例は、ＣＲＴ，ＬＣＤ，プラズマディスプレイ，ＦＥＤ（電界放射型）ディスプレイ等の表示面に間隔表示手段１０５をスポット的に設けた例を示したものである。
このように、本発明では、情報入力／検出／表示装置１０１の表示面１０２ａ側に、スポット的に長さや距離情報を提供する間隔表示手段１０５を設けることにより、その間隔を目安に、座標入力位置が決めやすくなるため、精度の高い座標入力を行うことができる。
【００７５】
通常、本発明のような情報入力／検出／表示装置１０１は、その使用時（座標入力時）に、手，指、あるいは、手に持った指示部材等によって指し示すことにより、座標の入力が行なわれるが、人間が指示作業を行うこともあって、その指示部（座標位置）は大ざっぱになる傾向がある。しかし、このように何らかの目安があることにより、その指示精度を高くすることができる。
【００７６】
図２２は、本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図で、図中、図２０に示した実施例と同じ作用をする部分には、図２０に示した実施例と同じ符号が付してある。
図２２に示した実施例は、間隔表示手段１０５をスポットではなく、ライン状にしたものである。この例のように、ライン状に目盛り表示するようにすると、より正確な座標入力位置決めができるようになり、精度の高い座標入力を行うことができる。さらに、２点以上入力する場合の２点間の距離の精度も高くしたり、その目盛りを基準にして、その２点間の距離を測ることもできる。
【００７７】
図２３は、本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図で、図中、図２０に示した実施例と同じ作用をする部分には、図２０に示した実施例と同じ符号が付してある。
図２３に示した実施例は、ライン状の目盛りを、実線ではなく、点線にしたもので、本発明においては、このような目盛り表示は、補助的な手段であって、本来の重要な情報は、情報入力／検出／表示装置１０１の表示情報である。そのため、本来の重要な情報を損なうことなく、さらに、補助的な情報として、このような目盛り表示を行うために、点線表示にしてできるだけ目立たないようにしたものである。
【００７８】
次に、本発明のさらに別の特徴について説明する。上記のように、本発明では、情報入力／検出／表示装置１０１の表示面１０２ａ側に長さや距離情報を提供する間隔表示手段１０５を設けたが、これらは、表示面１０２ａに、直接、このようなスポットやラインを形成することによって実現されるが、ここでは別の例を説明する。
【００７９】
図２４は、本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図で、図中、図２０に示した実施例と同じ作用をする部分には、図２０に示した実施例と同じ符号が付してある。
図２４に示した実施例は、情報入力／検出／表示ユニット１０２のディスプレイ面１０２ａではなく、その外枠１０２ｂ領域に間隔表示手段１０５を設けたもので、このようにすると、ディスプレイ面１０２ａのこの装置の本来の情報の表示が、その目盛りなどによって阻害されないので、正確な表示情報を得ることができる。
【００８０】
図２５は、本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図で、図中、図２０に示した実施例と同じ作用をする部分には、図２０に示した実施例と同じ符号が付してある。
図２５に示した実施例は、表示面外枠１０２ｂに、単なるラインの間隔表示手段だけではなく、目盛りの数字もあわせて設けたものである。
【００８１】
次に、本発明のさらに別の特徴について説明する。ここでは、このような長さや距離情報を表わす間隔表示手段１０５を電気的制御によって表示する例を説明する。
具体的には、例えば、ＣＲＴを本発明の表示部として使用する場合、本来の情報（入力座標情報等）の他に、例えば、ライン状の表示を行うことができるようにしておく。このようなライン状の表示については、図２０に示したコントロールユニット１０４（より具体的にはＰＣ〜パソコン）からＣＲＴディスプレイに制御信号を送ることによって実現する。また、そのライン位置，ライン数，ライン間隔等も、ＰＣを介して任意に設定することができる。さらに、このラインは、水平方向，垂直方向のみならず、必要に応じて対角線方向に設けることも可能である。
【００８２】
本発明のように、電気的制御によってこのような長さや距離情報を提供する間隔表示手段１０５を設けた場合、これらのライン位置は、ＰＣからの制御信号を受け、ＣＲＴの電子ビームの偏向電圧を制御して任意の位置に設定することができる。これは、必要に応じて任意に原点座標を決めることができることを意味し、ＣＲＴディスプレイに表示されているものの大きさなどを測ったりする場合に便利である。すなわち、例えば、２本のラインで、ＣＲＴディスプレイに表示されているものを挟み込み、一方を原点とすれば、そのものの大きさを測定することができ、非常に機能的な使用方法が実現する。
【００８３】
なお、前述のように、これらのライン位置は、ＰＣからの制御信号を受け、ＣＲＴの電子ビームの偏向電圧を制御して任意の位置に設定することができるので、必要に応じて（例えば、そのラインが邪魔な場合は）、そのラインをディスプレイ画面の端に移動させたり、あるいは、画面の外にもっていくこともできる（消去と同様の効果）。
【００８４】
次に、本発明のように、電気的制御によってこのような長さや距離情報を提供する間隔表示手段１０５を設けた場合のさらに別の特徴を説明する。これらのラインは、ＰＣからの制御信号を受け、ＣＲＴの電子ビームのビーム強度を容易に変更することができる。すなわち、ビーム強度を強くすれば、ラインは鮮明に表示され、弱くすれば薄く表示することができる。さらには、表示を消すことも可能である。このように、ラインの表示濃度をコントロールすることができるので、ＣＲＴディスプレイに表示されている本来の情報が阻害されないように、必要に応じて、ラインを消したり、濃度を薄くしたりするという使い方ができ、大変便利である。
【００８５】
なお、このように、電気的制御による長さや距離情報を提供する間隔表示手段１０５を設けた場合の説明は、上記のようなＣＲＴディスプレイに限定される必要はなく、前述のような他のディスプレイにも適用できることはいうまでもない。
【００８９】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明に対する効果
情報入力／検出／表示装置において、表示面側に長さ／距離情報を提供するある間隔の表示を、装置の表示面上に設けたので、座標入力位置が正確に決められるようになり、非常に精度の高い座標入力を行うことができる。通常、このような情報入力／検出／表示装置は、その使用時（座標入力時）に、手，指、あるいは、手に持った指示部材等によって指し示すことにより、座標入力を行うが、人間が指示作業を行うこともあって、その指示部（座標位置）は大ざっぱになる傾向がある。しかし、このように何らかの目安があることにより、その指示精度を高くすることができる。また、表示面上にそのような目盛り等があるため、ディスプレイに表示されているものの大きさ（絶対値，相対値）などの情報も容易に得ることができる。
【００９０】
（２）請求項２の発明に対する効果
情報入力／検出／表示装置において、表示面側に長さ／距離情報を提供するある間隔の表示を、装置の表示面上に設け、さらに、その間隔表示、あるいは、目盛り等を、ディスプレイ上で、電気的制御によって表示するとともに、その表示位置を可変にしたので、座標入力位置が正確に決められ、また、非常に精度の高い座標入力を行うことができるだけでなく、例えば、その表示の間隔が変えられるため、より機能的な座標入力、あるいは、ディスプレイに表示されているものの大きさなどを測ったりすることができる。また、表示目盛りあるいはラインを移動させることができるので、原点位置を任意に指定することができ、より機能的に使う（測定したりする場合に）ことができる。
【００９１】
（３）請求項３の発明に対する効果
情報入力／検出／表示装置において、ディスプレイ上の間隔表示、あるいは、目盛り等の濃度が電気的制御によって変更できるので、必要に応じて、間隔表示あるいは目盛り等の表示を薄くしたり、あるいは、逆に濃くしたりすることができ、その時々に応じて、その間隔表示あるいは目盛り等の表示を有効に使うことができる。例えば、この間隔表示あるいは目盛り等の表示を消すことにより、ディスプレイに表示されている情報を阻害することなく、正確な情報を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光学式の座標入力／検出装置の１例を示す図である。
【図２】図１の座標入力面に取り付けられた受発光手段を、座標入力面に垂直な方向から見た図である。
【図３】受発光手段の動作を詳しく説明するための図である。
【図４】受発光手段と座標入力領域との幾何学的な相対位置関係を示す図である。
【図５】受発光手段を、ディスプレイの表面へ設置した場合の実施例を示す図である。
【図６】代表的な光学式の座標入力装置を示す図である。
【図７】光学式の座標検出装置の第３の例の構成図である。
【図８】発光検出装置の一実施例の構成の概念図である。
【図９】アパーチャーを用いた発光検出手段の構成の概念図である。
【図１０】シリンドリカルレンズとＰＳＤの具体的な配置例を示す図である。
【図１１】アパーチャーとＰＳＤの具体的な配置例を示す図である。
【図１２】座標入力面と平行になるように集光し、さらに、座標入力面と平行な扇形状のビームを作成する場合の例を説明するための図である。
【図１３】ＬＥＤ及びＰＳＤの制御回路の構成ブロック図である。
【図１４】位置指示棒であるペンの先端部の形状の一実施例を示す図である。
【図１５】３つの平面鏡を互いに直角になるように組み合わせたコーナキュービックの例を示す図である。
【図１６】座標入力面と受光角度検出手段を形成するシリンドリカルレンズ及びＰＳＤとの位置関係の具体例を示す図である。
【図１７】座標入力／検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】座標入力装置の信号波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１９】座標位置の算出方法を説明するための図である。
【図２０】本発明による情報入力／検出／表示装置の一実施例を説明するための図である。
【図２１】図２０に示した装置を実際に使用している場面を示した図である。
【図２２】本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図である。
【図２３】本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図である。
【図２４】本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図である。
【図２５】本発明による情報入力／検出／表示装置の他の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…受発光手段、２…指示座標位置、３…座標入力領域（座標入力装置、座標入力面）、４…再帰性反射部材、５（５Ａ，５Ｂ）…光源（ＬＥＤ）、６（６Ａ，６Ｂ）…光学レンズ、７（７Ａ，７Ｂ）…ＰＳＤ、８（８Ａ，８Ｂ）…シリンドリカルレンズ、９…マスク、１０…アパーチャー、１１，１３…フォトダイオード、１２，１４…フォトトランジスタ、１５…タッチ部分、１６…タッチ座標、２１，２２…発光検出装置、２１Ａ，２２Ａ…発光部、２１Ｂ，２２Ｂ…受光角度検出部、２３…基準点、２４…ペン、１０１…情報入力／検出／表示装置、１０２…情報入力／検出／表示ユニット、１０２ａ…入力／検出／表示面、１０２ｂ…表示面外枠、１０３…保持部材、１０３ａ…床板、１０３ｂ…スタンド、１０３ｃ…回転移動部材、１０３ｄ…コーナー部、１０３ｅ…取っ手、１０３ｆ…回動部、１０４…コントロールユニット、１０４ａ…スイッチ，キー、１０５…間隔表示手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate input / detection device, and more particularly to a so-called touch panel type coordinate input for detecting a coordinate position indicated by a pointing member such as a pen or a finger to input or select information in a personal computer or the like. / Relates to the detection device. This coordinate input / detection device is integrated with an electronic blackboard or a large display and used as a coordinate input / detection / display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there are coordinate input / detection devices that detect an electrical change by electrostatic or electromagnetic induction when a coordinate input surface is pressed with a pen or when the pen approaches the coordinate input surface.
As another method, there is an ultrasonic touch panel coordinate input / detection device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-239322. In short, the surface acoustic wave sent on the panel is touched to the panel to attenuate the surface acoustic wave and detect its position.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a device that detects the coordinate position by electrostatic or electromagnetic induction has an electrical switch function on the coordinate input surface, which is expensive to manufacture and requires a cable that connects the pen and the main body, so that it is easy to operate. There were difficulties.
In addition, because the ultrasonic method is based on the premise of finger input, when a straight line is drawn by performing pen input with a material that absorbs on the panel (soft and elastic), it is stable when pressed. However, when the pen is moved, sufficient contact cannot be obtained and the straight line is broken. Therefore, in order to obtain sufficient contact, the pen is pressed with an excessive force. Then, with the movement of the pen, due to the elasticity of the pen, stress is generated and distortion occurs, and the force to return during movement works. For this reason, once an attempt is made to draw a curve at the time of pen input, the force to hold down the pen is weak and the force to restore the distortion is excellent, so that it cannot be recovered and stable attenuation is obtained, and therefore it is determined that the input has been interrupted. For this reason, there is a problem that reliability cannot be secured for pen input.
[0004]
However, with regard to the problems possessed by such conventional techniques, those previously proposed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 10-127035, those disclosed in JP-A-5-173699, An optical coordinate input / detection device represented by the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-319501, and the one previously proposed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 10-230960, Alternatively, it is eliminated by a coordinate input / detection device using an image input means, and a touch panel type coordinate input / detection device can be realized with a relatively simple configuration.
[0005]
In recent years, such a coordinate input / detection device has been positioned as an influential tool for inputting and selecting information with the spread of personal computers and the like, and has been intensively studied in addition to those disclosed in the above publications. However, there are many issues that still need to be solved for full-scale practical application.
[0006]
One of the problems is that such an optical coordinate input / detection device, or a system that combines a coordinate input / detection device using an image input means such as a camera and a display means is usually used. Since the coordinate input is often performed by hand or the like, there is a tendency that the input of the coordinate or the instruction of the coordinate position tends to be rough.
[0007]
The present invention relates to an information input / detection / display device in which such an optical coordinate input / detection device or a coordinate input / detection device using image input means such as a camera and a display means are combined.
First, assisting coordinate positioning when inputting coordinates to such a device,
[0008]
Secondly, when inputting coordinates to such a device, assisting the coordinate positioning, and assisting the accuracy of the distance between two points when inputting two or more points,
[0009]
Thirdly, auxiliary means at the time of coordinate input to such a device should not disturb the information display of the device,
[0010]
Fourthly, the assistance in inputting coordinates to such a device can be made more accurately,
[0011]
Fifth, it is possible to assist the coordinate input to such a device more accurately and to make the coordinate input more functional.
[0012]
Sixth, providing other means for preventing the auxiliary means at the time of coordinate input to such an apparatus from obstructing the information display of the apparatus,
It was made for the purpose.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to the present invention, the invention of claim 1 comprises a plurality of light emitting means and a plurality of light receiving means, and the light is detected depending on the presence or absence of the light blocking means in the light emission / light reception optical path. The coordinate input / detection device for detecting the two-dimensional coordinate of the plane or substantially plane of the blocking means, or the image input means for fetching the plane or almost plane coordinate input / detection area, and the information captured by the image input means A coordinate input / detection device comprising means for converting a part of the region into two-dimensional coordinate information, and displaying information at a predetermined position based on the coordinates input / detected by the coordinate input / detection device An information input / detection / display device combined with a display device such that the coordinate input / detection surface of the coordinate input / detection device and the display surface of the display device are substantially parallel or substantially coincide with each other In the display surfaceOn topThis is characterized by providing a remote display.
[0017]
  Claim2The invention of claim1'sIn the present invention, the interval display is displayed on the display surface by electrical control, and the display position is variable.
[0018]
  Claim3The invention of claim2In the invention, the density of the interval display displayed by the electrical control is variable by the electrical control.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the principle of a first example of an optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied. The coordinate input area 3 has a rectangular shape, and a display surface for electronically displaying an image, a white board for writing with a pen such as a marker, and the like are conceivable. Consider a case where the coordinate input area 3 is touched by an instruction means such as a user's finger, pen, or indicator bar made of an optically opaque material. The purpose of such an optical coordinate input device is to detect the coordinate 2 of the indicating means at this time.
[0020]
The light emitting / receiving means 1 is mounted on both upper ends of the coordinate input area 3. A bundle of light beams L1, L2,... Ln (probe light) is irradiated from the light emitting / receiving means 1 toward the coordinate input area. Actually, it is a fan-shaped light wave that travels along a plane parallel to the coordinate input plane extending from the point light source 81. A retroreflective member 4 is attached to the peripheral portion of the coordinate input area 3 with the retroreflective surface facing the center of the coordinate input area 3.
[0021]
The retroreflective member 4 is a member having a characteristic of reflecting incident light in the same direction regardless of the incident angle. For example, when attention is paid to one beam L12 among the fan-shaped plate-like light waves emitted from the light receiving / emitting means 1, the beam L12 is reflected by the retroreflecting member 4 and the same optical path is again used as the retroreflected light L11. Proceed to return toward. The light receiving / emitting means 1 is provided with a light receiving means to be described later, and it can be determined whether or not the recurring light has returned to the light receiving / emitting means 1 for each of the probe lights L1 to Ln.
[0022]
Consider a case where the user touches position 2 with his / her hand. At this time, the probe light L10 is blocked by the hand at the position 2 and does not reach the retroreflecting member 4. Accordingly, the return light of the probe light L10 does not reach the light receiving and emitting means 1, and an indication on the extension line (straight line L) of the probe light L10 is made by detecting that the return light corresponding to the probe light L10 is not received. It can be detected that an object has been inserted. Similarly, the probe light is emitted from the light emitting / receiving means 1 installed on the upper right side of FIG. 1 to detect that the return light corresponding to the probe light L13 is not received, thereby extending the probe light L13 (straight line R). ) It is possible to detect that the pointing object has been inserted above. If the straight line L and the straight line R can be obtained, the coordinates 2 into which the instruction means is inserted can be obtained by calculating the intersection coordinates by calculation.
[0023]
Next, the structure of the light receiving / emitting means 1 and the mechanism for detecting which probe light is blocked among the probe lights L1 to Ln will be described. FIG. 2 shows an outline of the internal structure of the light emitting / receiving means 1. FIG. 2 is a diagram of the light emitting / receiving means 1 attached to the coordinate input surface of FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the coordinate input surface 3. Here, for the sake of simplicity, description will be made on a two-dimensional plane parallel to the coordinate input surface 3.
The schematic configuration of the light receiving / emitting means 1 includes a point light source 81, a condensing lens 51, and a light receiving element 50. The point light source 81 emits light in a fan shape in a direction opposite to the light receiving element 50 when viewed from the light source. The fan-shaped light emitted from the point light source 81 is considered to be a set of beams traveling in the arrows 53 and 58 and other directions. The beam traveling in the 53 direction is reflected by the retroreflecting member 4 to become reflected light 54, passes through the condenser lens 51, and reaches a position 57 on the light receiving element 50. Further, the beam that has traveled along the traveling direction 58 is reflected by the retroreflecting member 4 to become reflected light 59 and reaches a position 56 on the light receiving element 50. As described above, the light emitted from the point light source 81, reflected by the retroreflecting member 4, and returned through the same path reaches the respective different positions on the light receiving element 50 by the action of the condenser lens 51. Therefore, when an instruction means is inserted at a certain position and a certain beam is interrupted, the light does not reach a point on the light receiving element 50 corresponding to the beam. Therefore, by examining the light intensity distribution on the light receiving element 50, it is possible to know which beam is blocked.
[0024]
The above operation will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 3, it is assumed that the light receiving element 50 is installed on the focal plane of the condenser lens 51. The light emitted from the point light source 81 toward the right side in FIG. 3 is reflected by the retroreflecting member 4 and returns along the same path. Therefore, the light is condensed again at the position of the point light source 81. The center of the condensing lens 51 is installed so as to coincide with the point light source position. Since the retroreflected light returning from the retroreflective member 4 passes through the center of the condensing lens 51, it travels along a symmetrical path behind the lens (on the light receiving element side).
[0025]
At this time, the light intensity distribution on the light receiving element 50 is considered. If the indication means is not inserted at the position shown in FIG. 2, the light intensity distribution on the light receiving element 50 is substantially constant, but when the indication means for blocking light is inserted at the position 2 as shown in FIG. The beam passing therethrough is blocked, and a region with low light intensity is generated at the position Dn on the light receiving element 50 (dark spot). This position Dn corresponds to the output / incident angle θn of the blocked beam, and θn can be known by detecting Dn. That is, θn is a function of Dn,
θn = arctan (Dn / f) (1)
It can be expressed as. Here, in particular, θn is replaced with θnL and Dn is replaced with DnL in the light receiving / emitting means 1 at the upper left of FIG.
[0026]
Further, in FIG. 4, the angle θL formed by the position 2 of the pointing means and the coordinate input means 3 by the transformation g of the geometric relative positional relationship between the light emitting / receiving means 1 and the coordinate input area 3 is expressed by the following equation (1). As a function of DnL calculated by
θL = g (θnL) (2)
However,
θnL = arctan (DnL / f)
It can be expressed as.
[0027]
Similarly, with respect to the light receiving / emitting means 1 in the upper right of FIG. 1, the geometrical relative position between the right light receiving / emitting means 1 and the coordinate input area 3 is replaced by replacing the L symbol in the above expression with the R symbol. By the relationship transformation h
θR = h (θnR) (3)
However,
θnR = arctan (DnR / f)
It can be expressed as.
[0028]
Here, if the mounting interval of the light emitting / receiving means 1 on the coordinate input area 3 is W shown in FIG. 4 and the origin and coordinates are as shown in FIG. The coordinates (x, y) of
x = w tan θR / (tan θL + tan θR) Equation (4)
y = w tan θL · tan θR / (tan θL + tan θR) (5)
It becomes.
Thus, x and y can be expressed as a function of DnL and DnR. That is, by detecting the positions DnL and DnR of the dark spots on the light receiving element 50 on the left and right light receiving / emitting means 1 and taking into account the geometrical arrangement of the light receiving / emitting means, the coordinates of the point 2 indicated by the indicating means can be obtained. Can be detected.
[0029]
Next, an embodiment in which the optical system described above is installed in a coordinate input area, for example, the surface of a display will be described. FIG. 5 shows an embodiment in which one of the left and right light emitting / receiving means 1 described in FIGS. 1 and 2 is installed on the surface of the display 3. 3 of FIG. 5 shows a cross section of the display surface, which is seen in the direction from the negative to the positive of the y-axis shown in FIG. Also, A and B in FIG. 5 are displayed with the viewpoint changed as shown in the figure for explanation. The light emitting means among the light receiving and emitting means will be described. As the light source 83, a light source capable of narrowing a spot to some extent, such as a laser diode or a pinpoint LED, is used. Light emitted from the light source 83 perpendicularly to the display surface 3 is collimated only in the x direction by the cylindrical lens 84. This collimation is to be distributed as parallel light in a direction perpendicular to the display surface after being folded back by the half mirror 87 later. After exiting the cylindrical lens 84, the cylindrical lens 84 is condensed with respect to the y direction in FIG. 5 by two cylindrical lenses 85 and 86 whose curvature distribution is orthogonal to the cylindrical lens 84. In order to explain this state, portion A in FIG. 5 shows the arrangement of the cylindrical lens group and the condensed state of the luminous flux as viewed from the x direction with the viewpoint rotated about the z axis.
[0030]
Due to the action of the cylindrical lens group, a linearly condensed region is formed behind the cylindrical lens 86. Here, a slit 82 narrow in the y direction and elongated in the x direction is inserted. That is, the linear secondary light source 81 is formed at the slit position. The light emitted from the secondary light source 81 is folded back by the half mirror 87, and does not spread in the vertical direction of the display surface 3, but is parallel light, and spreads in a fan shape around the secondary light source 81 in the direction parallel to the display surface 3. , Along the display surface 3. The advanced light is reflected by the retroreflecting member 4 installed at the peripheral edge of the display, and returns in the direction of the half mirror 87 (arrow C) through the same path. The light transmitted through the half mirror 87 travels parallel to the display surface 3 and enters the light receiving element 50 through the cylindrical lens 51.
[0031]
At this time, the secondary light source 81 and the cylindrical lens 51 are conjugated with respect to the half mirror 87 (D in FIG. 5). Therefore, the secondary light source 81 corresponds to the light source 81 in FIG. 3, and the cylindrical lens 51 corresponds to the lens 51 in FIG. 5 is a view of the cylindrical lens and the light receiving element on the light receiving side as seen from the z-axis direction with different viewpoints, and corresponds to the lens 51 and the light receiving element 50 in FIG.
[0032]
Next, the principle of the second example of the optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied will be described.
FIG. 6 shows a typical optical coordinate input device. As shown in FIG. 6, for example, Xm pieces of light emitting diodes (LEDs) 11 arranged in the horizontal direction are opposed to each other in a one-to-one correspondence. The coordinate detection region 3 is formed by the Xm phototransistors 12, the Yn LEDs 13 arranged in the vertical direction, and the Yn phototransistors 14 arranged in a one-to-one correspondence thereto. To do. When a touch input is made to, for example, the touch portion 15 in the coordinate detection area 3, the light path passing through the touch portion 15 is blocked, so that the amount of light received by the phototransistors 12 and 14 in the block light path is reduced. Therefore, the positions of the phototransistors 12 and 14 where the amount of received light is reduced are averaged to calculate the touch coordinate position 16.
[0033]
Next, the principle of a third example of the optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied will be described.
FIG. 7 is a configuration diagram of a third example of the optical coordinate detection apparatus. Here, the light emission detection devices 21 and 22 are fixedly installed at two adjacent corners (k1 and k2) of the coordinate input surface 3 which is a rectangular flat plate. Light is emitted from the two light emission detection devices 21 and 22 onto the coordinate input surface 3. On the other hand, the user indicates an arbitrary position on the coordinate input surface 3 with a position indicating bar, that is, a pen 24.
[0034]
At this time, the light emission detection devices 21 and 22 detect the light reflected from the light emission detection devices 21 and 22 and returned to the light emission detection devices 21 and 22, and the position of the pen 24 is detected. Calculate the coordinates. The light emission detection devices 21 and 22 both have the same configuration, and include light emission units 21A and 22A and light reception angle detection units 21B and 22B. Here, the light emission detection devices 21 and 22 are configured so that the light emission optical axis of the light emitted from the light emission unit and the light reception optical axis of the light reception angle detection unit are both directed toward the reference point 23 on the coordinate input surface. It is installed with respect to the coordinate input surface 3. The light emission detection devices 21 and 22 correspond to the light emission / detection means described above, the light emission unit corresponds to the light emission unit, and the light reception angle detection unit corresponds to the angle detection unit.
[0035]
In FIG. 7, the directions of the line segment a1 connecting the corner k1 of the coordinate input surface 3 and the reference point 23 and the direction of the line segment a2 connecting the corner k2 of the coordinate input surface and the reference point 23 are the light emission of the light emission detection devices 21 and 22, respectively. The optical axis and the light receiving optical axis are used. Here, the line segments a1 and a2 are directions in which the angle of the coordinate input surface 3 is equally divided into 45 degrees. The angle k2 of the coordinate input surface 3 is the origin (0, 0), and the position on the coordinate input surface 3 is represented by an XY coordinate system in which the horizontal direction is the Y axis and the vertical direction is the X axis.
[0036]
In FIG. 8, the conceptual diagram of a structure of one Example of the light emission detection apparatuses 21 and 22 is shown. Here, the light emitting units 21A and 22A in the light emission detecting device are configured by a light source (LED) 5 (5A and 5B) and an optical lens 6 (6A and 6B). The optical lens 6 is a cylindrical lens characterized by changing only the magnification in one direction of the image, or a toroidal characterized by changing only the magnification in one direction of the image and having no change in magnification depending on the incident angle. Use a lens. In addition, the light receiving angle detectors 21B and 22B of the light emission detecting device are configured by PSDs 7 (7A and 7B) and cylindrical lenses 8 (8A and 8B).
[0037]
The light emitted from the LED 5 (5A, 5B) is collected by the optical lens 6 (6A, 6B) disposed immediately before the LED 5 (5A, 5B) so as to be a beam parallel to the coordinate input surface 3. That is, as shown in FIG. 12, light in a direction perpendicular to the coordinate input surface 3 is condensed by the optical lens 6 (6A, 6B) so as to be parallel to the coordinate input surface 3, and It should be a parallel fan-shaped beam. In this way, if the light is condensed into a fan-shaped beam, light can be used more effectively than when the light is not condensed, so that the reliability of position detection can be improved. Here, the LED 5 (5A, 5B) may emit visible light, but L2656 (manufactured by Hamamatsu Photonics) that emits infrared light (wavelength 890 nm) is used. Further, as the optical lens 6 (6A, 6B), the length in the direction perpendicular to the coordinate input surface 3 is 10 mm, and the length in the direction parallel to the coordinate input surface 3 and perpendicular to the light emission optical axis of infrared light is 10 mm. A size of about 6 mm in focal length is used. Further, the LED 5 (5A, 5B) is fixedly arranged so that the light emitting point of the optical lens comes to the focal position of the optical lens.
[0038]
The cylindrical lenses 8 (8A, 8B) constituting the light receiving angle detectors 21B, 22B are arranged so as to collect the reflected light from the pen 24 in a direction parallel to the coordinate input surface 3, as shown in FIG. Is done. And the condensed spot light is received by PSD7 (7A, 7B). As shown in FIG. 8, the PSD 7 (7A, 7B) has an elongated structure in a direction parallel to the coordinate input surface 3, and the light receiving surface is a PN junction surface for converting incident light into an electrical signal.
[0039]
The PSD 7 (7A, 7B) has output terminals (S for taking out current) at both ends of the light receiving surface.₁, S₂) And the light receiving point S₀And the current inversely proportional to the distance to the output terminal (I₁, I₂) Is output from this output terminal. This current (I₁, I₂) Is A / D converted and calculated by a microcomputer to obtain a light receiving point S.₀Can be specified, and the light receiving angle of the reflected light from the pen 24 can be calculated. A control circuit that performs this arithmetic processing will be described later. As the PSD 7 (7A, 7B), a light receiving surface having a length of 13 mm parallel to the coordinate input surface 3 and a length of about 1 mm perpendicular to the coordinate input surface 3 may be used. For example, S3270 manufactured by Hamamatsu Photonics can be used.
[0040]
FIG. 10 shows a specific arrangement example of the cylindrical lenses 8 (8A, 8B) and PSD7 (7A, 7B). Here, the cylindrical lens 8 has a length in the direction parallel to the coordinate input surface 3 and the light receiving surface of the PSD 7 and a length in the direction perpendicular to the coordinate input surface 3 of about 10 mm. Are arranged so that the distance between the optical center position of PSD and the light receiving surface of the PSD 7 becomes 6.5 mm. Further, a mask 9 made of a material such as black ABS is disposed around the cylindrical lens 8 so that the reflected light from the pen 24 is not directly input to the light receiving surface of the PSD 7.
[0041]
Further, the focal length of the cylindrical lens 8 is such that the distance between the lens and the PSD 7 changes due to the difference in the incident angle of the reflected light from the pen 24. Therefore, the maximum value max between the center of the lens 8 and the light receiving surface of the PSD 7 is maximum. And the minimum value min. For example, in the case of FIG. 10, since max = 9.2 mm and min6.5 mm, the cylindrical lens 8 having a focal length of about 9 mm may be used. The length of the mask 9 in the direction parallel to the coordinate input surface 3 only needs to be larger than the length of the light receiving surface of the PSD 7 (= 13 mm). For example, in the case of FIG. That's fine.
[0042]
In the embodiment shown in FIG. 8, the configuration using the cylindrical lens 8 to reduce the reflected light from the pen 24 to the spot light is shown, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Instead of the cylindrical lens 8, an aperture 10 having one minute transmission hole 10A may be used. FIG. 9 shows a conceptual diagram of the configuration of the light emission detection means 21 and 22 using the aperture 10. In the case of this embodiment, among the reflected light from the pen 24, only the light that has passed through the transmission hole 10A is the spot light, and the light receiving point S of the PSD 7 is used.₀Is received. As the aperture 10, a thin plate made of a material such as black ABS may be used.
[0043]
FIG. 11 shows a specific arrangement example of the aperture 10 and the PSD 7. Here, similarly to FIG. 10, when the length of the light receiving surface of the PSD 7 is 13 mm, the light receiving surface of the PSD 7 and the surface of the aperture are located at a distance of 6.5 mm half of the light receiving surface of the PSD 7. The aperture 10 is arranged so as to be parallel. The size of the aperture 10 is preferably larger than the light receiving surface of the PSD 7 so that the reflected light from the pen 24 does not directly enter the light receiving surface of the PSD 7. For example, the size of the aperture 10 can be about 15 mm × 3 mm with respect to the size of the PSD light receiving surface 13 mm × 1 mm. The transmission hole 10A is shorter than the length (13 mm) of the light receiving surface of the PSD 7 in the direction parallel to the coordinate input surface 3 and longer than the length (1 mm) of the light receiving surface of the PSD 7 in the direction perpendicular to the coordinate input surface 3. To do. For example, as shown in FIG. 11, the size can be 2 mm × 2 mm.
[0044]
8 and 9 are conceptual diagrams of the light emission detection device, but the components (light source LED 5, optical lens 6, PSD 7, cylindrical lens 8 or aperture 10) maintain the above-described arrangement relationship. You may integrally mold to one housing. However, the light emitting part (LED5, optical lens 6) and the light receiving angle detecting part (PSD7, cylindrical lens 8 or aperture 10) are arranged as close as possible so as not to interfere with light emission and light reception, and are further emitted from the LED5. It is necessary to arrange the infrared light emission optical axis and the infrared light reception optical axis received by the cylindrical lens 8 or the aperture 10 so as to be in the same direction.
[0045]
Since the light emission detection device can be made into a size of about 20 mm × 15 mm × 10 mm by being integrally molded, it can be made smaller than the case where the position detection is performed by scanning the light beam using a rotary motor.
[0046]
FIG. 13 shows a block diagram of the control circuit of the LEDs 5 (5A, 5B) and PSD7 (7A, 7B). This control circuit controls the light emission timing of the LED 5 (5A, 5B) and the current (I) output from the PSD 7 (7A, 7B).₁, I₂). As shown in the figure, the control circuit is composed of an MPU 37, a ROM 35 and a RAM 36 for storing programs and data, a timer 38 for controlling a light emission time interval, an interface driver 39, A / D converters 33A and 33B, and an LED. The driver 34A, 34B is configured by bus connection.
Currents (I) output from the PSDs 7A and 7B₁, I₂) As a circuit for calculating the PSD output terminal (S₁, S₂), Amplifiers 31A and 31B and analog arithmetic circuits 32A and 32B are connected as shown in the figure. Currents (I) output from the PSDs 7A and 7B₁, I₂) Is input to the amplifiers 31A and 31B and amplified. The amplified current signal is output from the analog calculation circuits 32A and 32B.
I₂/ (I₁+ I₂)
In addition, the A / D converters 33A and 33B convert the digital signal to the MPU 37. Thereafter, the MPU 37 calculates the light reception angle and the pen position coordinate.
[0047]
This control circuit may be incorporated in the same casing as one of the light emission detection devices, or may be incorporated in a part of the coordinate input surface 3 as a separate casing. Further, it is preferable to provide an output terminal for outputting coordinate data calculated to a personal computer or the like via the interface driver 39.
[0048]
Next, FIG. 14 shows an embodiment of the shape of the tip of the pen 24 which is a position indicating bar used in the present invention. The pen 24 has a shape similar to that of a so-called writing instrument, and reflects light to the tip 24A, that is, a region 24A through which light emitted from the light emission detection devices 21 and 22 passes (recursive reflection unit). 25. In particular, the “light reflecting structure” 25 is a recursive structure that reflects in the same direction as the incident direction of the light emitted from the light emission detection devices 21 and 22.
[0049]
FIG. 14 shows a shape in which the tip of the pen 24 is composed of a number of corner cubes as an example of the structure. As shown in FIG. 15, the corner cube is a combination of three plane mirrors that are perpendicular to each other. In general, a portion surrounded by a thick line in a figure obtained by cutting one corner from a glass cube is used as the corner cube 25. In the corner cube 25 configured as described above, after the incident light is reflected once by the three surfaces, the reflected light accurately returns to the direction of the incident light.
[0050]
For example, corner cubes 25 each having a side length c of 2 mm are arranged radially at the tip of a pen having a diameter of 10 mm. Further, as shown in FIG. 14, when the adjacent corner cubes are arranged in the opposite direction, 62 corner cubes can be formed in one stage, and in a three-stage structure as shown in FIG. 14, a total of 186 corner cubes can be formed. Can be configured. In addition, although what used the corner cube as a structure where reflected light returns to the direction of incident light was shown, as long as it has the recursion property in which reflected light returns to the direction of incident light, other structures may be used. Good.
[0051]
Next, the detection principle of the indicated position of the pen in the coordinate detection apparatus of the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 7, a case where two light emission detection devices are used will be described. However, the same pen indication position can be detected using three or more light emission detection devices.
First, it is assumed that an appropriate position (X, Y) is designated on the coordinate input surface 3 of FIG. 7 using the pen 24 shown in FIG. At this time, the light emitted in the direction of the line segment p1 out of the infrared light emitted from the LED 5A of the light emitting unit 21A of the light emission detection device 21 hits the pen 24, and the reflected light travels backward in the same line segment p1, and the light receiving angle Light is received by the PSD 7A of the detector 21B. Similarly, the light emitted in the direction of the line segment p2 out of the infrared light emitted from the LED 5A of the light emitting unit 22A of the light emission detecting device 22 hits the pen 24, and the reflected light travels backward on the same line segment p2 to receive light. Light is received by PSD 7B of angle detector 22B. As shown in FIG. 8 and the like, the light received by the PSD 7B forms spot light at different positions on the light receiving surface of the PSD according to the incident angle with respect to the PSD 7B. Here, the line segment p2 forms an angle θ2 from the line segment a2 that bisects the angle k2 of the coordinate input surface 3, and the line segment p1 divides the angle k1 of the coordinate input surface 3 into two equal parts a1. And an angle of θ1.
[0052]
FIGS. 16A and 16B show specific examples of the positional relationship between the coordinate input surface 3 and the cylindrical lenses 8A and PSD 7A forming the light receiving angle detection means 21B. Here, the light receiving surface of the PSD 7A is perpendicular to a line segment a1 that forms an angle of 45 ° with the two sides of the coordinate input surface 3. That is, a line segment a1 connecting the center of the cylindrical lens 8A and the center of the light receiving surface of the PSD 7A coincides with the light receiving optical axis and the light emitting optical axis. Further, the distance between the center of the cylindrical lens 8A and the center of the light receiving surface of the PSD 7A is L, and the length of the light receiving surface of the PSD 7A is 2L.
[0053]
Now, assume that the reflected light from the pen 24 passes through the line segment p1 and is received at a position away from the center position of the PSD 7A by a distance D1. Further, the current value obtained from the two output terminals of the light receiving surface of the PSD 7A is expressed as I₁, I₂And At this time, the following relationship is established between the current and the light receiving position of the PSD.
I₁= I₀× (L-D1) / 2L
I₂= I₀× (L + D1) / 2L
I₀= I₁+ I₂(I₀: Total current)
Therefore,
L + D1 = 2L × I₂/ (I₁+ I₂)
It becomes.
[0054]
That is, the light receiving position D1 of the reflected light is the current value I obtained by the PSD 7A.₁, I₂Is calculated by the amplifier 31A and the analog arithmetic circuit 32A of the control circuit of FIG. By the way, since the relationship D1 / L = tan θ1 is established according to FIG. 16B, the incident angle θ1 of the reflected light can be obtained from the following equation.
θ1 = tan^-1(D1 / L)
[0055]
Similarly, with respect to the light receiving angle detector 22B of the other light emission detecting device 22, the incident angle θ2 of the reflected light can be obtained by the following equation, where D2 is the distance from the center of the PSD to the light receiving position.
θ2 = tan^-1(D2 / L)
Furthermore, since the pointing position (X, Y) of the pen 24 is an intersection of line segments a1 and a2 formed by the incident angles θ1 and θ2 of the two reflected lights, the pointing position (X, Y Y) is required.
Y = Xtan (45 ° −θ2)
Y = (A−X) tan (45 ° −θ1)
Here, A is the horizontal length of the coordinate input surface 3 as shown in FIG.
[0056]
If the simultaneous equations are solved, the position coordinates X and Y on the coordinate input surface 3 designated by the pen 24 are obtained. Since (θ1, θ2) and (X, Y) are formulated, if these mathematical formulas are programmed and incorporated in the ROM, they can be easily obtained by calculation of the MPU 37. In addition, the coordinate value (X, Y) as a calculation result is transferred to a personal computer or the like via the interface driver 39, and can be used for processing such as display of a designated position by a pen and command input corresponding to the designated position.
[0057]
In the above embodiment, an example in which two light emission detection devices are used has been described. However, if the LEDs of both devices emit light at the same time, the infrared light may be detected by the PSD in the partner device. The light emission control of the LEDs 5 (5A, 5B) by the driver 34 is preferably performed alternately in a time-sharing manner, and the current detection of the PSD 7 (7A, 7B) is performed in synchronization with this.
For example, in a state where one LED is turned on and the other LED is turned off, the current detection of the PSD corresponding to one LED is performed, and after 10 msec, one LED is turned off and the other LED is turned on. Thus, the current detection of the PSD corresponding to the other LED can be performed. That is, it is only necessary to alternately emit one of the two LEDs every 10 msec. This control is performed by the MPU 37 using the timer 38. By performing time-division control of LED light emission in this way, erroneous detection of infrared light is eliminated, and position detection can be performed with sufficient follow-up even when the pen 24 moves.
[0058]
The coordinate input surface 3 may be a planar shape that can indicate a position with a pen. In particular, the coordinate input surface 3 is not limited to a rectangular shape as shown in the embodiment of FIG. 7, and may be another shape. In the above-described embodiment, it is assumed that a plane plate is used as the coordinate input surface 3, but the present invention is not limited to this, and a display device such as a display screen of a CRT or LCD may be used. In the case of using a CRT or LCD, it is preferable to use the above-described infrared light emitting LED in order to eliminate the influence that the display light is incident on the PSD 7 and erroneously detected, and the PSD 7 detects the peak light emission wavelength of the infrared light emitting LED. It is preferable to use those that can be used. Furthermore, in order to prevent the infrared rays generated from the CRT or LCD from adversely affecting the coordinate detection, it is preferable to arrange an infrared cut filter made of PVC resin or the like on the display screen.
[0059]
Next, as a fourth example of an optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied, the principle of a coordinate detection device using image input means will be described.
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of such a coordinate input / detection device. Reference numeral 60 denotes an infrared position detection unit, and 61 and 62 denote two infrared CCD cameras arranged in the infrared position detection unit 60, which are arranged at an interval of a distance L in the horizontal direction. 67 is an infrared LED, and 68 is a pen-type coordinate input unit in which the infrared LED 67 is arranged at the tip so as to radiate infrared rays from the infrared LED 67 upward.
[0060]
70 is a control unit, 63 is a reset signal generated in the control unit 70 and input to the infrared CCD cameras 61 and 62 of the infrared position detection unit 60, and 64 is generated in the control unit 70 and input to the infrared CCD cameras 61 and 62. A vertical clock signal for vertical scanning, 65 is a horizontal clock signal for horizontal scanning generated in the control unit 70 and inputted to the infrared CCDs 61 and 62, and the infrared CCD cameras 61 and 62 have a reset signal 63 and a vertical clock signal 64. , Scanning in the XY directions is started in response to the input of the horizontal clock signal 65.
[0061]
Reference numerals 66A and 66B denote video signals output from the infrared CCD cameras 61 and 62, respectively. Reference numeral 71 denotes a reset signal circuit that generates a reset signal 63, 72 denotes a vertical clock circuit that generates a vertical clock signal 64, and 73 denotes a horizontal clock circuit that generates a horizontal clock signal 65. 74A and 74B are peak detection circuits that detect the peak of the waveform based on the video signals 66A and 66B and generate a peak signal in accordance with the period of the horizontal clock signal 65. 75A and 75B are peak detection signals obtained from the peak detection circuits 74A and 74B.
[0062]
An arithmetic circuit 76 calculates a coordinate position, and 77 is an interface circuit that transmits the coordinate position calculated by the arithmetic circuit 76 to a computer (not shown). Reference numeral 78 denotes a display circuit that displays the coordinate position calculated by the arithmetic circuit 76. Although not shown, when the pen-type coordinate input unit 68 is located outside the imaging range of the infrared position detection unit 60, the operability can be improved by providing a voice circuit unit that generates a warning sound or the like. it can. Also, by providing the infrared CCD cameras 61 and 62 with a lens magnification adjustment circuit unit or a focal length adjustment circuit unit, the resolution and detection range can be set according to the size of the document, the requirement for input accuracy, or the work space. Can be improved.
[0063]
In this embodiment, the control unit 70 is configured separately from the infrared position detection unit 60. However, the control unit 70 can be integrated with the infrared position detection unit 60 by downsizing each circuit described above. It is.
[0064]
About the coordinate input device comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated using FIG. FIG. 18 is a timing chart showing an example of a signal waveform of the coordinate input device. First, the reset signal 63, the vertical clock signal 64, and the horizontal clock signal 65 are simultaneously input to the two infrared CCD cameras 61 and 62. In response to these input signals, the infrared position detector 60 inputs the video signals 66A and 66B from the two infrared CCD cameras 61 and 62 to the controller 70. When the pen-type coordinate input unit 68 is photographed with the normal infrared CCD cameras 61 and 62, the pen itself is photographed. However, when the infrared CCD cameras 61 and 62 with narrow exposure are photographed, only the light emitting portion of the infrared LED 67 is photographed. The other objects are not photographed and become black.
[0065]
Accordingly, strong peak signals 69A and 69B appear in the video signals 66A and 66B of the infrared CCD cameras 61 and 62 at positions corresponding to the positions of the infrared LEDs 67, respectively. Accordingly, the respective peak signals 69A and 69B are detected by the peak detection circuits 74A and 74B, and transmitted to the arithmetic circuit 76 as the peak detection signals 75A and 75B. Further, in the arithmetic circuit 76, the infrared CCD camera is where the peak signals 69A and 69B appear in the infrared CCD cameras 61 and 62 by the conversion table (not shown) calculated in advance in the ROM (not shown) of the control unit 70. Since it can be determined how many times the angle is located from the reference origin of 61 and 62, the coordinate position of the pen-type coordinate input unit 68 is determined by the two angle information and the distance L between the two infrared CCD cameras 61 and 62. Can be calculated. The obtained coordinate position is transmitted to a computer or the like via the interface circuit 77 and displayed on a display screen (not shown) or the like.
[0066]
A coordinate position calculation method for the coordinate input apparatus operating as described above will be described with reference to FIG. The two infrared CCD cameras 61 and 62 detect peak detection signals 75A and 75B indicating the position of the pen-type coordinate input unit 68 provided with the infrared LED 67, and the position of the vertical clock signal 64 from the reset signal 63 and the horizontal position. The two-dimensional coordinates (x1, y1) and (x2, y2) in the infrared CCD cameras 61, 62 are obtained from the position of the clock signal 65.
[0067]
Here, the origin of each coordinate is determined as appropriate, but here the lower left corner of the imaging range of each infrared CCD camera 61, 62 is taken as the origin. From this, the angles α and β from the origin of the infrared LED 67 in the infrared CCD cameras 61 and 62 can be obtained from the following equations.
α = tan^-1(Y1 / x1)
β = tan^-1(Y2 / x2)
[0068]
From these equations, the pen angles α and β of the infrared LED 67 from the two infrared CCD cameras 61 and 62 can be calculated. Here, assuming that the position of one infrared CCD camera 61 is the origin and the distance between the two infrared CCD cameras 61 and 62 is L, as shown in FIG. 19, the equations of straight lines (a) and (b) are as follows: Represented by a mathematical formula.
(A): y = (tan α) × x
(B): y = (tan (π−β)) × (x−L)
[0069]
The coordinate position of the pen-type coordinate input unit 68 of the infrared LED 67 can be calculated by solving these two simultaneous linear equations. Here, in order to increase the calculation speed of the calculation circuit 76, by providing a conversion table for calculating the coordinate position based on the angles α and β, the coordinate position can be obtained immediately, and smooth figures and the like can be input. it can.
[0070]
As described above, according to the coordinate detection apparatus using such image input means such as an electronic camera, there is no need to place a tablet board or the like on a workbench, etc. Since the coordinate position can be accurately detected in the input, a work table or the like can be effectively used. Further, even if the manuscripts and the like are bundled, it is possible to perform a position input operation of a figure or the like on the documents. In addition, when drawings or the like are described in the original, the shooting range can be variably set according to the original size by the lens magnification adjustment circuit unit and the resolution can be set, thereby improving operability and convenience. it can.
[0071]
The principle of the coordinate input / detection device using the optical coordinate input / detection device or the image input means such as a camera has been described above. However, as described above, the present invention provides such a coordinate input / detection device. A detection device is combined with a display device such as a CRT, LCD, plasma display, or FED (field emission type) display, and information is displayed at a predetermined position based on coordinates input / detected by the coordinate input / detection device. The present invention relates to an information input / detection / display device.
[0072]
FIG. 20 is a diagram for explaining an embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention, and shows an information input / detection / display unit, a holding member for supporting the information input / detection / display unit, a control unit, and the like. 20A is a side view and FIG. 20B is a front view, in which 101 is an information input / detection / display device, 102 is an information input / detection / display unit, and 102a is an input / detection / display. Surface 102b is a frame outside the display surface, 103 is a holding member, 103a is a floor board, 103b is a stand, 103c is a rotationally moving member, 103d is a corner portion, 103e is a handle, 103f is a rotating portion, 104 is a control unit, 104a is A switch, key 105 is an interval display means.
[0073]
FIG. 21 is a diagram showing a scene in which the apparatus shown in FIG. 20 is actually used. In the figure, reference numerals 111 and 112 denote humans, and other parts that perform the same operation as the embodiment shown in FIG. Are given the same reference numerals as in the embodiment shown in FIG.
The left person 111 in the embodiment shown in FIG. 21 is a so-called operator, and the person 112 sitting on the right chair is viewing display information corresponding to the input / detection information input by the operator 111. By the way. There are one person 111 and one person 112 sitting on the chair, but they are not necessarily one person, and more people may appear. In general, a meeting or the like is performed through such a device, and usually there are often a plurality of humans 112 sitting in a chair.
[0074]
The embodiment shown in FIG. 20B shows an example in which the interval display means 105 is provided on a display surface of a CRT, LCD, plasma display, FED (field emission type) display or the like.
As described above, in the present invention, by providing the interval display means 105 that provides the length and distance information in a spot manner on the display surface 102a side of the information input / detection / display device 101, the coordinate input is performed using the interval as a guide. Since the position can be determined easily, highly accurate coordinate input can be performed.
[0075]
Normally, the information input / detection / display device 101 according to the present invention inputs coordinates by pointing with a hand, a finger, or an indicating member held in the hand, when used (when inputting coordinates). However, humans sometimes perform instruction work, and the instruction portion (coordinate position) tends to be rough. However, the indication accuracy can be increased by having a certain standard.
[0076]
FIG. 22 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention. In the figure, parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals as those of the embodiments are given.
In the embodiment shown in FIG. 22, the interval display means 105 is not a spot but a line. If scales are displayed in a line as in this example, more accurate coordinate input positioning can be performed, and highly accurate coordinate input can be performed. Furthermore, the accuracy of the distance between two points when inputting two or more points can be increased, or the distance between the two points can be measured with reference to the scale.
[0077]
FIG. 23 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention. In FIG. 23, parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals as those of the embodiments are given.
In the embodiment shown in FIG. 23, the linear scale is a dotted line instead of a solid line. In the present invention, such a scale display is an auxiliary means, and is essentially important information. Is the display information of the information input / detection / display device 101. Therefore, in order to display such a scale as ancillary information without impairing the original important information, the display is made as a dotted line so as to be as inconspicuous as possible.
[0078]
Next, still another feature of the present invention will be described. As described above, in the present invention, the interval display means 105 that provides the length and distance information is provided on the display surface 102a side of the information input / detection / display device 101. However, these are displayed directly on the display surface 102a. This is realized by forming such spots and lines, but another example will be described here.
[0079]
FIG. 24 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention. In FIG. 24, parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals as those of the embodiments are given.
In the embodiment shown in FIG. 24, the interval display means 105 is provided not in the display surface 102a of the information input / detection / display unit 102 but in the outer frame 102b region. Since the display of the original information of the apparatus is not hindered by the scale or the like, accurate display information can be obtained.
[0080]
FIG. 25 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention. In FIG. 25, parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals as those of the embodiments are given.
In the embodiment shown in FIG. 25, not only simple line interval display means but also scale numbers are provided on the display surface outer frame 102b.
[0081]
Next, still another feature of the present invention will be described. Here, an example will be described in which the interval display means 105 representing such length and distance information is displayed by electrical control.
Specifically, for example, when a CRT is used as the display unit of the present invention, in addition to the original information (input coordinate information and the like), for example, a line-like display can be performed. Such a line-like display is realized by sending a control signal to the CRT display from the control unit 104 (more specifically, PC to personal computer) shown in FIG. Further, the line position, the number of lines, the line interval, and the like can be arbitrarily set through the PC. Furthermore, this line can be provided not only in the horizontal and vertical directions but also in the diagonal direction as required.
[0082]
When the interval display means 105 that provides such length and distance information by electrical control is provided as in the present invention, these line positions receive the control signal from the PC and the deflection voltage of the electron beam of the CRT. Can be set to an arbitrary position. This means that the origin coordinates can be arbitrarily determined as necessary, which is convenient when measuring the size or the like of what is displayed on the CRT display. In other words, for example, if two lines are sandwiched between what is displayed on the CRT display and one is used as the origin, the size of the line can be measured, and a very functional usage method is realized.
[0083]
As described above, these line positions can be set to arbitrary positions by receiving a control signal from the PC and controlling the deflection voltage of the electron beam of the CRT. If that line gets in the way), you can move the line to the edge of the display screen or move it off the screen (similar to erasing).
[0084]
Next, still another feature when the interval display means 105 that provides such length and distance information by electrical control as in the present invention is provided will be described. These lines can easily change the beam intensity of the CRT electron beam in response to a control signal from the PC. That is, if the beam intensity is increased, the line can be displayed clearly, and if the beam intensity is decreased, the line can be displayed thin. Furthermore, the display can be turned off. In this way, the display density of the line can be controlled, so that the original information displayed on the CRT display is not obstructed so that the line is erased or the density is reduced as necessary. It is very convenient.
[0085]
Note that the description in the case of providing the interval display means 105 for providing length and distance information by electrical control as described above is not necessarily limited to the CRT display as described above, and other displays as described above. Needless to say, this can also be applied.
[0089]
【The invention's effect】
  (1Claim1Effect on invention
  In an information input / detection / display device, a display at a certain interval providing length / distance information on the display surface side is displayed on the display surface of the device.UpTherefore, the coordinate input position can be accurately determined, and coordinate input with very high accuracy can be performed.Normally, such an information input / detection / display apparatus inputs coordinates by pointing with a hand, a finger, or an indicating member held in the hand when the information input / detection / display apparatus is used (when inputting coordinates). Since the instruction work is performed, the instruction portion (coordinate position) tends to be rough. However, the indication accuracy can be increased by having a certain standard.In addition, display surfaceUpTherefore, information such as the size (absolute value, relative value) of what is displayed on the display can be easily obtained.
[0090]
  (2Claim2Effect on invention
  In an information input / detection / display device, a display at a certain interval providing length / distance information on the display surface side is displayed on the display surface of the device.UpIn addition, the interval display or scale is displayed on the display by electrical control, and the display position is made variable, so the coordinate input position can be determined accurately and the accuracy is very high. For example, since the display interval can be changed, more functional coordinate input or the size of what is displayed on the display can be measured. Further, since the display scale or line can be moved, the origin position can be arbitrarily designated, and can be used more functionally (when measuring).
[0091]
  (3Claim3Effect on invention
  In the information input / detection / display device, the interval display on the display or the density of the scale can be changed by electrical control, so that the display of the interval display or the scale can be made thinner or vice versa as necessary. The display of the interval or the scale can be used effectively according to the occasion. For example, it is possible to obtain accurate information without obstructing the information displayed on the display by eliminating the interval display or the scale display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical coordinate input / detection device to which the present invention is applied.
2 is a view of the light emitting / receiving means attached to the coordinate input surface of FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the coordinate input surface.
FIG. 3 is a diagram for explaining in detail the operation of the light emitting and receiving means.
FIG. 4 is a diagram showing a geometric relative positional relationship between light emitting / receiving means and a coordinate input area.
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment when light receiving and emitting means is installed on the surface of a display.
FIG. 6 is a diagram showing a typical optical coordinate input device.
FIG. 7 is a configuration diagram of a third example of the optical coordinate detection apparatus.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a configuration of an embodiment of a light emission detection device.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a configuration of light emission detection means using an aperture.
FIG. 10 is a diagram illustrating a specific arrangement example of a cylindrical lens and a PSD.
FIG. 11 is a diagram illustrating a specific arrangement example of apertures and PSDs.
FIG. 12 is a diagram for explaining an example in the case where light is condensed so as to be parallel to the coordinate input surface and a fan-shaped beam is generated parallel to the coordinate input surface;
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an LED and PSD control circuit.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the shape of the tip of a pen that is a position indicating bar.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a corner cubic in which three plane mirrors are combined at right angles to each other.
FIG. 16 is a diagram illustrating a specific example of a positional relationship between a coordinate input surface and a cylindrical lens and a PSD that form a light reception angle detection unit;
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a coordinate input / detection device.
FIG. 18 is a timing chart showing an example of a signal waveform of the coordinate input device.
FIG. 19 is a diagram for explaining a method of calculating a coordinate position.
FIG. 20 is a diagram for explaining an embodiment of an information input / detection / display apparatus according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a scene in which the apparatus shown in FIG. 20 is actually used.
FIG. 22 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention.
FIG. 23 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention.
FIG. 24 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention.
FIG. 25 is a diagram for explaining another embodiment of the information input / detection / display apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting / receiving means, 2 ... Indication coordinate position, 3 ... Coordinate input area (coordinate input device, coordinate input surface), 4 ... Retroreflective member, 5 (5A, 5B) ... Light source (LED), 6 (6A, 6B): Optical lens, 7 (7A, 7B) ... PSD, 8 (8A, 8B) ... Cylindrical lens, 9 ... Mask, 10: Aperture, 11, 13 ... Photodiode, 12, 14 ... Phototransistor, 15 ... Touch Part, 16 ... touch coordinates, 21, 22 ... light emission detection device, 21A, 22A ... light emission unit, 21B, 22B ... light reception angle detection unit, 23 ... reference point, 24 ... pen, 101 ... information input / detection / display device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... Information input / detection / display unit, 102a ... Input / detection / display surface, 102b ... Outer frame of display surface, 103 ... Holding member, 103a ... Floor board, 103b ... Stand, 103c ... Rotation movement part , 103d ... corner portion, 103e ... handle, 103f ... turning unit, 104 ... control unit, 104a ... switch, keys, 105 ... distance display means.

Claims

A coordinate input / detection device comprising a plurality of light-emitting means and a plurality of light-receiving means, and detecting the two-dimensional coordinates of the plane or substantially plane of the light-blocking means by the presence or absence of the light-blocking means in the light-emitting / light-receiving optical path Or an image input unit that captures a plane or substantially plane coordinate input / detection region, and a unit that converts a part of the information captured by the image input unit into two-dimensional coordinate information. A coordinate input / detection device; a display device for displaying information at a predetermined position based on coordinates input / detected by the coordinate input / detection device; a coordinate input / detection surface of the coordinate input / detection device; In the information input / detection / display device combined so that the display surface of the display device is substantially parallel to or substantially coincides with the display surface,
Information input, characterized in that a interval displayed on the display surface / detection / display device.

The information input / detection / display apparatus according to claim 1, wherein the interval display is displayed on the display surface by electrical control, and a display position thereof is variable.

The information input / detection / display apparatus according to claim 2, wherein the density of the interval display displayed by the electric control is variable by the electric control.