CN1860431A - 使用了区域图像传感器的位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位置检测装置，该位置检测装置无需调整摄像部分的安装位置，易于维护，且不受温度变化等环境变化的影响，可以由廉价的构成要素实现。为了提供这样的位置检测装置，而将包括感光元件呈二维排列的区域图像传感器(70)和成像透镜(71)的摄像部分(7)配置在检测面侧的2个部位。选择装置(10)从感光元件中选择出摄像部分(7)所拍摄的视野内、与向后反射框(4)等的特定视野相对应的特定像素。图像处理装置(11)对所选择的对应于特定像素的特定图像信号进行图像处理，并输出指示体(2)的指示位置坐标。

Description

使用了区域图像传感器的位置检测装置

技术领域

本发明涉及检测位于检测面上的指示体的位置检测装置，尤其涉及在摄像部分中使用了区域(area)图像传感器的位置检测装置。

背景技术

检测位于检测面上的指示体的位置检测装置有电磁感应式、压敏式、光学式等各种形式。电磁感应阈值检测装置是根据指示体自身所发射电磁波的发射强度的平面分布来求出2维坐标的装置。在该方式中，需要发射电磁波的专用的指示体，而无法利用手指等进行输入。

压敏式位置检测装置是在检测面上配置有电阻覆盖膜等，通过该电阻覆盖膜等检测指示体的指示位置并输出指示位置坐标的装置。然而，在压敏式位置检测装置中，存在如果使用尖端锐利的指示体会划破检测面的问题。另外，在用于与显示装置组合在一起的所谓触摸面板显示装置的情况下，由于是隔着电阻覆盖膜等来观察显示画面，所以存在显示变暗等问题。

特开昭62-5428号公报以及特开平11-85377号公报等所公开的光学式位置检测装置是利用2个摄像部分从2个位置对安置于检测面上的指示体进行拍摄，通过三角测量的原理求出指示体的指示坐标位置的装置。该装置是通过图像识别等来检测指示体的形状并输出指示位置坐标的装置、或在指示体或检测面的周围设置将入射光向入射方向反射的向后反射部件并从光源向该向后反射部件发射光线，由此根据有光部分或阴影部分的位置来输出指示位置坐标的装置等。图1是使用三角测量原理检测指示体的指示位置的遮蔽式光学式位置检测装置的俯视图。由2个摄像部分3对置于检测面1上的手指等的指示体2进行拍摄。例如，在摄像部分3上设置向检测面1发射光线的LED等光源，该光线入射到向后反射框4，并由摄像部分3的传感器对向入射方向反射回的光线进行拍摄。当指示体2置于检测面1上时，其放置部分成为阴影并被摄像部分3拍摄到，因此可以根据三角测量原理由该阴影部分的位置计算出指示位置坐标。由于上述光学式位置检测装置的检测面可以具有保护玻璃等硬物，所以可以使用尖端锐利的指示体，并且即使在应用于触摸面板显示装置的情况下也不会影响显示，故非常适用。另外，光学式位置检测装置也可以适用于等离子体显示器等大型显示装置中，因此今后对其需求可能日益提高。

上述装置所用的摄像部分的传感器通常由线性图像传感器构成。这是由于，对指示体的检测基本上不需要高度方向的信息，只要检测出在水平方向上的阴影或光的位置即可。

然而，在光学式位置检测装置中，使用在光学式位置检测装置上的摄像部分对准非常困难。即，由于线性图像传感器是由1行构成的传感器，所以将该1行的摄像部分的视野对准在平行于检测面且接近检测面的位置上很困难。为了解决上述安装角度或安装位置难以调整的问题，提出了例如特开平11-85399号公报所公开的利用螺栓来对摄像部分的高度和倾角进行微调的方案等。

如上所述，光学式位置检测装置的摄像部分的安装位置非常难以调整。即使设置了可以通过螺栓调整高度和倾角的机构，但对于外行来说，将摄像部分的视野正确地调整为平行于检测面是很困难的，即使在产品发货时进行了正确调整，也会在产品搬运时或安装时发生位置错误，并且在用于大型检测面的情况下，也会由于因温度变化所造成的检测面的变形等而使摄像部分的位置发生变化，导致视野偏离。在此情况下，最终用户几乎不可能进行位置调整，而必须通过维护服务等进行调整。

可以考虑通过在垂直方向上扩展成像透镜的视角使摄像部分的视野在检测面的垂直方向上扩展，从而避免了对摄像部分的位置对准的苛刻要求。图2是从横向观察图1所示的位置检测装置的图。如图所示，将摄像部分3的视野5通过成像透镜等在垂直方向上扩展，使得即使在摄像部分3的安装位置有偏差的情况下，也可以将向后反射框4包括在其视野之内而构成。然而，在将视野在垂直方向上扩展的情况下，会受到外来光线等的影响。即，尽管位置检测必须检测出检测面1附近的指示体2的阴影，但往往会导致因视野扩展而将指示体以外的外来光，诸如由太阳或日光灯等发出的光所产生的阴影误认为是由指示体所产生的阴影，从而输出错误的坐标。因此，将摄像部分的视野在检测面的垂直方向上扩展是很困难的。另外，不仅有在检测面的周围设置向后反射框的例子，也有在指示体上设置向后反射部件并检测光的部分来计算出指示体的指示位置的例子。在此情况下，无法区别是外来光线还是其本身就是指示体，从而导致误识别。为了避免外来光线的影响，虽然可以将框加高，但如果设置了较高的框，又会产生操作性变差等问题。

另外，为了提高指示位置坐标的检测精度，必须将摄像部分的视野对准在尽量与检测面平行且靠近检测面的位置上。当指示体明明未接触检测面但被误认为接触、或倾斜地与检测面接触时，将视野对准与检测面靠近的位置上对于消除因检测位置与检测面发生错位而造成的指示位置坐标的误差等是重要的。因此，如果检测面变大，就会受到其平面性的影响。在如图3所示的检测面1翘曲的情况下，视野5中途被检测面的翘曲所遮挡而无法到达向后反射框4。如果这样，就无法完整地对检测面进行检测。因此，为了完整地对检测面进行检测，还考虑将摄像部分3的位置提高，从斜上方俯视检测面的结构。然而，在将摄像部分3的位置提高而俯视检测面的情况下，如图4所示，检测面1的角的部分的向后反射框4将发生曲折而被观察到。在此情况下，由于在由1行构成的线性图像传感器中，其视野也是直线状的，所以不可能对发生曲折而可见的向后反射框4完整地拍摄。

另外，还考虑通过使用了区域图像传感器等的照相机以较宽的视野对检测面上进行拍摄，将其向图像处理部分传送并进行图像处理，以用于指示位置坐标的检测。然而，由于为了进行指示位置坐标检测，帧速率必须达到每秒100帧左右，因此，从区域图像传感器向图像处理部分传送的数据量很大，为了对其进行处理，必须使用高速的接口和处理装置，因此，产品成本提高，不具有实用性。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种位置检测装置，该装置不需要调整摄像部分的安装位置，易于维护，不受诸如温度变化等环境变化的影响，并可以用廉价的构成部件来实现。

为了实现本发明的上述目的，本发明的位置检测装置具有一对摄像部分、选择装置、和图像处理装置，上述一对摄像部分包括将感光元件呈二维排列的区域图像传感器和成像透镜，从检测面侧的2处位置上以某一视野对检测面上进行拍摄并输出图像信号；上述选择装置以上述图像信号为输入，从感光元件中选择出与上述某一视野内的特定视野相对应的特定像素；上述图像处理装置将与上述选择装置所选择的特定像素相对应的特定图像信号为输入进行图像处理，并输出指示体所指示的在检测面上的指示位置的坐标。

这里，上述摄像部分还可以具有沿检测面发光的光源，并将该光源配置在上述成像透镜的附近。

还可以使用将光线进行向后反射的向后反射部件，并且该向后反射部件设在指示体上，或者也可以设置在检测面的至少周围3个边上。

另外，对应于特定像素的特定视野也可以是包含向后反射部件的像的一部分或者全部的区域。

还可以具有标记装置，该标记装置作为对由摄像部分所拍摄的特定视野进行划定的基准，以上述标记装置为基准，上述选择装置从感光元件中选择出与特定的视野相对应的特定像素。上述标记装置可以设置在检测面的至少4处位置上。

上述标记装置也可以是构成为使反射像成为特征形状的向后反射部件，也可以是发射光线的发光部分。

上述发光部分可以是使发光像成为特征形状的结构，也可以是仅在划定特定的视野时发光的结构。

还可以具有校准装置，该校准装置自动地以规定的间隔或者手动方式任意地使上述选择装置选择特定像素。

上述选择装置所选择的特定像素可以选择按照像素排列而呈直线状排列的像素、倾斜排列的像素、或者具有曲折部分而排列的像素中的任意一种。

还可以具有存储器，用于存储与上述选择装置所选择的特定像素有关的像素选择信息，上述选择装置利用由上述存储器所存储的像素选择信息来从上述摄像部分所拍摄的图像信号中输出与上述特定像素相对应的特定图像信号。

另外，还可以具有暂时存储由摄像部分所拍摄的图像信号的缓冲存储器，上述选择装置利用由上述存储器所存储的像素选择信息从存储于缓冲存储器的图像信号中输出与上述特定像素相对应的特定图像信号。

此处，存储器是串行存取方式的存储器，所存储的像素选择信息与输入的时钟信号同步地被读出。

另外，上述选择装置与图像处理装置之间可以通过高速串行传送接口来连接，上述图像处理装置可以包含在个人计算机中。

上述图像处理装置还可以由微型计算机构成，并由微型计算机所具有的接口来输出指示位置的坐标。

另外，还可以作为具有显示装置的结构，上述检测面由保护上述显示装置的显示面的透明板构成。

另外，检测位于本发明的检测面上的指示体的位置检测装置也可以包括一对摄像部分、标记装置、图像处理装置、和跟踪装置，上述一对摄像部分包括将感光元件呈二维排列的区域图像传感器和成像透镜，从检测面侧方的2处位置上以某一视野对上述检测面上进行拍摄并输出图像信号；上述标记装置作为对由摄像部分所拍摄的特定视野进行划定的基准；上述图像处理装置以上述摄像部分所输出的图像信号为输入信号，根据上述标记装置来划定图像信号的规定部分，并使用该划定的规定部分的图像信号来计算出指示体所指示的在检测面上的指示位置的坐标；上述跟踪装置自动地以规定的间隔或者以手动方式任意地检测上述标记装置的位置变动并对规定部分进行重新划定。

根据上述装置，可以获得以下的作用，即：无须调整摄像部分的安装位置，而可以仅通过选择区域图像传感器的特定像素来代替安装位置的调整，从而可以减少组装工时，获得良好的可维护性。即使将摄像部分倾斜地安装，也可以选择相对于区域图像传感器的像素排列倾斜排列的像素。

由于不仅可以选择直线，也可以选择曲折的部分，所以即使当检测面翘曲时，也可以容易地将摄像部分设置在略高的位置上以成为可以检测整个检测面的状态。由于可以容易地将摄像部分的视野相对于检测面设定得较低，所以可以提高检测精度，提高操作性。另外，由于仅对与区域图像传感器的特定像素相对应的特定图像信号进行图像处理，所以无须专用的高速接口或昂贵的处理装置，从而可以廉价地制造。

附图说明

图1是用于说明利用三角测量原理来检测指示体的指示位置的、通常的遮蔽式光学式位置检测装置的结构的上平面图。

图2是从横向观察图1所示的位置检测装置的图。

图3是说明当检测面翘曲时对摄像部分的视野所造成的影响的图。

图4是说明增高摄像部分的位置并进行俯视的结构时摄像部分所拍摄的图像的图。

图5是本发明的位置检测装置的上平面图。

图6是可用于本发明的位置检测装置的摄像部分结构的一个例子。

图7是可用于本发明的位置检测装置的控制部分结构的一个例子。

图8是说明本发明的位置检测装置的指示体的指示位置检测步骤的流程图。

图9是说明本发明的位置检测装置的像素区域选择步骤的流程图。

图10是说明将视野设置为平行于检测面的摄像部分所拍摄的图像。

图11是提高摄像部分的位置并进行俯视的结构时所选择的特定像素的说明图。

图12是本发明的位置检测装置上所使用的微型计算机的处理步骤的流程图。

图13是将本发明的位置检测装置应用于其它方式时的例子。

图14是图13所示的位置检测装置中所使用的标记部件的例子。

图15是使用标记部件时摄像部分所拍摄的图像。

图16是本发明的位置检测装置中所使用的控制部分的另一构成例。

图17是图16所示结构的控制部分的各信号时序的时序图。

具体实施方式

下面，与图示例一起说明本发明的实施方式。图5是本发明的位置检测装置的上平面图。图中，具有与图1相同符号的部分表示相同的部件，其基本结构与图1所示的现有装置相同。另外，在图5中，主要说明了在检测面1的至少周围3个边上设置向后反射框4，并利用摄像部分7来检测诸如手指等指示体2所遮挡的阴影的位置的例子，但本发明并不限于此，也可以在指示体2上设置向后反射部件，并利用摄像部分7来检测上述向后反射部件的光的位置。另外，当然也可以不使用向后反射部件而通过对摄像部分7所拍摄的图像进行图像处理来对指示体2位于检测面1上的情况进行检测的方式、或者在指示体本身上设置光源并检测该光的位置的方式。本发明的最大特征在于：在摄像部分7上使用感光元件呈2维排列的区域图像传感器、和包括具有选择摄像部分7所拍摄的视野内的特定视野的选择装置之控制部分10。下面以此为中心进行具体说明。

本发明的位置检测装置所使用的摄像部分7主要由感光元件呈2维排列的区域图像传感器和成像透镜构成，并配置在检测面1侧的2个部位上。这样，从2个部位对检测面进行拍摄并输出图像信号。在使用如图5所示的向后反射部件的位置检测装置的情况下，需要在成像透镜的附近设置光源。在如图5所示例子的情况下，在检测面1的至少周围3个边上连续地设置向后反射框4。这是因为，如果不连续地设置该框，就无法检测出对应于指示体2的阴影部分。

利用图6来说明摄像部分7的结构的一个例子。图6是可用于本发明的位置检测装置的摄像部分7的一个构成例。图6(a)为其上平面图，图6(b)为其侧视图。如图所示，摄像部分7包括区域图像传感器70、成像透镜71、和光源72。区域图像传感器70可以使用诸如CCD方式或CMOS方式等各种传感器。另外，不仅可以输出对应于区域图像传感器的全部像素的图像信号，还可以使用具有可以大致限制为一部分区域的模式的传感器。本发明的位置检测装置所使用的区域图像传感器优选无须另外配置高速A/D转换器等的CMOS方式的区域图像传感器。据此可以降低产品的成本。光源72可以使用例如LED等，在图中设有2个光源。然而，本发明并不限于此，也可以设有1个光源。光源的数量和配置可以根据检测面的尺寸等来改变。

另外，例中为了减小图6的摄像部分的尺寸而使用了多棱反射镜73，但本发明并不限于此，当然也可以不使用多棱反射镜而采用成像透镜和区域图像传感器并排的结构。另外，成像透镜71的画面视角在平行于检测面1的方向上很宽，构成为可以拍摄整个检测面1的视野。为了可以对区域图像传感器的视野进行后面所述的控制，可以任意地确定成像透镜71在垂直于检测面1方向上的画面视角为适当的画面视角，而并无特别的限制。

在上述结构的摄像部分7中，光源72所发出的光平行于检测面1并沿检测面上发射，入射到向后反射框4。向后反射框4将光向入射方向反射，因此，使光线再次沿检测面1回到摄像部分7。该光线在成像透镜71会聚，并由多棱反射镜73以90°折射后，向后反射框的像成像于区域图像传感器70。然后，区域图像传感器输出图像信号。

区域图像传感器所输出的图像信号传送至控制部分10。控制部分10具有选择装置，用于从感光元件中选择对应于摄像部分7所拍摄的视野内的特定视野的特定像素。具体地，具有选择装置，可以从区域图像传感器70的所有感光元件的像素中选择出对应于特定视野的特定像素，即与可拍摄向后反射框4的视野相对应的部分的特定像素。例如，虽然除向后反射框4以外，其上部和检测面1也进入了摄像部分7的视野中，但检测指示体的位置所必需的部分仅是向后反射框4的像的部分。因此，选择与向后反射框4的像的部分的特定视野相对应的特定像素即可。另外，由于在选择装置中可以选择区域图像传感器的感光元件的任意特定像素，所以无须选择与向后反射框4的所有像相对应的部分，而是通过选择接近于检测面1的部分之向后反射框的像所对应的像素，从而能够实现检测精度提高、且操作性良好的位置检测装置。

将分别从左右2个摄像部分7将所选择出的对应于特定像素的特定图像信号经由USB等高速串行传送接口传送至个人计算机11。由于特定图像信号是仅对应于特定视野的部分的数据，所以无须专用的高速接口等，而可以利用USB等普通的接口。可以使用个人计算机11作为图像处理部分，个人计算机11根据传送来的图像信号进行图像处理，输出指示体所指示的在检测面上的指示位置坐标。具体地，利用三角测量原理，根据来自左右2个摄像部分7的特定图像信号所包含的阴影部分的位置计算出检测面1上的坐标。

另外，在例如将本发明的位置检测装置应用于触摸面板显示装置的情况下，检测面1可以由透明板构成，并在其后面与显示画面相重合来配置显示装置12。

其次，利用图7来详细说明设置于本发明的位置检测装置的摄像部分上的选择装置。图7是说明本发明的位置检测装置中所使用的控制部分10的方框图。虽然有左右2个摄像部分7，但由于它们的图像信号处理相同，所以仅说明其中之一的处理。来自摄像部分7的区域图像传感器的图像信号暂时存储于缓冲存储器20中。缓冲存储器优选使用写入/读出速度高达某种程度的RAM等。缓冲存储器20中所存储的图像信号可以是与区域图像传感器的全部像素相对应的图像信号，但如果具有可以将拍摄范围限制在区域图像传感器侧的模式，则也可以利用上述模式预先将限制在大致一部分区域的图像信号存储在缓冲存储器20中。不同于图像信号，由像素记数器21对沿区域图像存储器的扫描线传送来的图像信号中的像素时钟信号进行记数，并将该值作为地址写入到缓冲存储器20。缓冲存储器20与作为控制部分10的主要部分的微型计算机22相连接。微型计算机20具有作为与个人计算机11相连接的连接装置的诸如USB等接口。另外，还具有SRAM等存储部分23，用于存储通过下述校准等在个人计算机11内设定的像素选择信息。根据上述像素选择信息，微型计算机22从缓冲存储器20中读出与特定像素相对应的特定图像信号，即检测指示位置坐标所必需的部分的图像信号，并通过接口传送至个人计算机11。对缓冲存储器20的读写命令可以根据来自微型计算机22的指示进行。在个人计算机11中，通过驱动软件等根据传送来的图像计算出指示体的指示位置坐标。

下面利用图8说明本发明的位置检测装置的检测步骤。图8是说明图5所示的本发明的位置检测装置的检测步骤的流程图。首先，执行将在后面详细说明的图像区域选择步骤(步骤801)。该步骤是为了确定与摄像部分7的特定视野相对应的区域图像传感器的特定像素而执行的步骤。当确定了特定像素时，微型计算机22根据来自上一级的个人计算机11的指示，参照地址后从SRAM等缓冲存储器20中读出与特定像素相对应的特定图像信号(步骤802)。所读出的特定像素信号经接口传送至个人计算机11。据此成为可以在检测面1上进行位置检测的状态。此外，在个人计算机11中，根据传送来的特定图像信号来判断是否对指示体进行检测(步骤803)。在图5的位置检测装置中，当指示体2置于检测面1上时，其阴影的位置可以由分别在左右的摄像部分7进行检测。根据三角测量原理从上述阴影的位置检测出指示体2的指示位置坐标(步骤804)。然后返回到步骤802，继续进行位置检测。另外，在不使用向后反射框4而在指示体2上设置有向后反射部件的例子的情况下，一旦放置指示体，就检测光的位置，并根据上述光的位置计算出坐标。

当步骤803中未检出指示体2时，判断上述未检出状态是否在某个规定时间内持续(步骤805)。如果在经过规定时间之前，则返回到步骤802，继续进行位置检测。在步骤805，当经过了规定时间时，返回到步骤801，执行像素区域选择步骤并重新确定特定像素。这样，即使当由于温度变化等造成摄像部分发生微动等导致摄像部分的视野发生变化时，也可以对视野进行再调整以适应上述变化。即，当在规定时间内未使用时，利用上述时间自动地进行校准。另外，在图示例中是进行自动校准的，但本发明并不限于此，当然也可以采用手动方式任意地对特定像素进行选择。

下面，利用图9详细说明图像区域选择步骤。图9是说明本发明的位置检测装置的像素区域选择步骤的流程图。首先，微型计算机22根据来自个人计算机11的指令从缓冲存储器20中读出与摄像部分7的拍摄视野相对应的全部像素的图像信号(步骤901)。所读出的图像信号通过接口传送至个人计算机11，个人计算机11根据该图像来确定摄像部分7的特定视野(步骤902)。

在确定了特定视野后，选择与该特定视野相对应的区域图像传感器的感光元件的特定像素(步骤903)。个人计算机11将关于上述选择出的特定像素的像素选择信息通过接口传送至微型计算机22，微型计算机22将像素选择信息存储在其内部的存储部分23中(步骤904)。

下面，具体说明上述各步骤。例如，当以形成与检测面1大致平行的视野的方式设置了摄像部分7时，通过步骤901读出的、由摄像部分7所拍摄的图像如图10所示。图中A、B、C与图5的向后反射框4上的位置A、B、C相对应。参照图10，向后反射框4的部分是明亮的检测部分，但当检测面1为诸如保护玻璃之类的反射物时，如图所示，在检测面1的一侧也反射明亮的部分，呈较大的光带的状态。因此，由于检测指示体2的位置所必需的部分是该光带部分的横向中心线以上的部分，所以可以将与中心线上侧的光带部分完全对应的位置确定为特定视野(步骤902)。另外，为了进一步减少所传送的数据，无须将包含整个与向后反射框4相对应部分的区域作为特定视野，而将其一部分，具体地是将中心线上部且最接近的部分作为特定视野，则也可以使操作性得到改善，很理想。因此，特定视野越靠近检测面越可以减少指示体的误检测或误差，因而，可以将尽量靠近中心线的部分确定为特定视野。

当确定了特定视野后，在步骤903中，选择与该特定视野相对应的区域图像传感器的感光元件的特定像素。特定像素可以根据区域图像传感器的感光元件的像素排列选择为直线状，但当摄像部分倾斜设置时，可以选择倾斜排列的像素，而当由于检测面翘曲等原因而导致特定视野不是直线时，可以沿该翘曲来选择像素。

如图11(a)所示，为了避免因检测面1的翘曲等而使向后反射框未进入视野内从而无法检测指示体，而将摄像部分7的设置位置提高，这种情况下，摄像部分7所拍摄的图像如图11(b)所示。图中A、B、C是与图5的向后反射框上的位置A、B、C相对应的位置。这样，检测面1的角部的向后反射框4发生曲折而可见，但如图11(c)所示，通过选择具有曲折部分而排列的像素作为特定像素，可以可靠地将向后反射框4作为特定视野。在步骤904中，将与上述特定像素相对应的像素选择信息存储于微型计算机22的存储部分23中，

下面，说明微型计算机22的处理步骤。图12是说明本发明的位置检测装置所使用的微型计算机22的处理步骤的流程图。首先，微型计算机22等待来自个人计算机11的数据(步骤1201)，如果传送来的数据是像素选择信息(步骤1202)，则将像素选择信息存储于存储部分23中(步骤1203)。如果传送来的数据不是像素选择信息(步骤1202)，则将来自2个摄像部分7的图像信号写入到缓冲存储器20中，使其存放在按照像素记数器21所产生的地址而连续的区域中(步骤1204)。当来自个人计算机11的命令是图像请求时，判断其请求是全图像请求还是特定图像请求(步骤1205)，如果是用于校准的全图像请求，则将缓冲存储器中的全图像信号通过接口向个人计算机11传送(步骤1206)。如果来自个人计算机11的命令是特定图像请求，则根据存储部分23中所存储的像素选择信息，对缓冲存储器进行随机存取并读出，从而通过接口将与所选择的特定像素相对应的特定图像信号向个人计算机11传送(步骤1207)。

这样，本发明的位置检测装置的摄像部分的安装位置不必进行严格的位置对准等，因此制造成本低，且维护性良好。另外，在位置检测时只需传送必要的特定像素的特定图像信号，因此无须专用的高速接口等。由于坐标的计算等在个人计算机一侧进行，所以无须昂贵的专用处理电路等。另外，由于摄像部分无须进行物理的位置调整，即可以将摄像部分的视野尽可能地调整为靠近检测面的位置，所以可以提高检测精度，并提高操作性。

在上述例中，说明了将向后反射框设置在检测面的周围，由摄像部分检测将向后反射材料所反射的光遮断的阴影位置的遮断式位置检测装置，下面利用图13来说明不设置反射框而是在指示体2上设置向后反射材料13，由摄像部分检测向后反射材料的发光部分的位置之发光式位置检测装置。图13是将本发明的位置检测装置应用到其它方式时的例子。图中，具有与图5相同符号的部分表示相同的部件，其基本结构与图5所示的例子相同。另外，处理步骤也与图8、图9、图12所示的步骤基本相同。在本实施例中，图9的步骤902中，确定摄像部分的特定视野的过程之确定步骤与上述实施例不同。由于在本实施例中没有向后反射框，所以无法预先根据向后反射框确定特定视野。因此，作为替代，在检测面1的周围设置标记部件作为划定摄像部分7的特定视野的基准。如图所示，在检测面1的至少4处位置上设有标记部件14。标记在标记部件上的A、B、C是右侧的摄像部分7所拍摄的标记。标记部件14是例如图14(a)所示的反射像为特征性的形状，譬如与指示体2的尖端形状不同的三角形等形状的向后反射部件。也可以如图14(b)所示，使向后反射部件为条状等结构。即，只要不会被误认为是置于检测面1上的指示体2的像那样的特征像，就可以考虑各种形状，而并不限于图示例子的形状。另外，标记部件14也可以不使用向后反射部件，而使用LED等发光源。此时，既可以考虑使发光像为特征形状的结构，也可以仅在划定摄像部分7的特定视野时，即校准时发光的结构。据此，在检测指示体时不会受到发光源的影响，还可以抑制功耗。

在上述结构的位置检测装置中，由摄像部分7的视野所获得的图像如图15所示。这样，在图9的确定摄像部分7的特定视野的步骤902中，可以将连接标记部件14的像的线确定为特定视野。

另外，即使当因温度变化等使摄像部分发生微动或因检测面的翘曲而造成摄像部分的视野发生变化时，也可以使用跟踪功能检测标记部件的位置变化来对视野进行再调整。该跟踪功能可以在规定的间隔自动地进行工作，当然也可以手动地进行任意的操作。

下面利用图16说明本发明的位置检测装置所使用的控制部分10的另一例子。利用图7所说明的控制部分10是使用了缓冲存储器和像素记数器的结构，但图16所示的控制部分29的不同之处在于，没有使用上述结构，而是使用了串行存取方式的存储器。在图16所示的控制部分29中，包含用于图像处理的微型计算机，该微型计算机也执行图像处理。然而，本发明并不限于此，当然也可以如图7所述，由上一级的个人计算机进行图像处理。在下面的说明中，由于左右2个摄像部分7各自的图像信号处理相同，所以仅就其中之一的处理进行说明。

与来自摄像部分7的区域图像传感器的所有像素相对应的图像信号(图像数据)输入到图像处理用微型计算机32。如果采用可以将拍摄范围限制在区域图像传感器侧的模式，则也可以利用该模式输入预先限定在大致一部分区域的图像信号。另外，将沿区域图像传感器的扫描线传送来的图像信号中的像素时钟信号输入到串行存取方式的存储部分30和AND电路31输入侧的一个输入端。将作为串行存取方式的存储部分30的输出的读出信号输入到AND电路31输入侧的另一个输入端，将AND电路31的输出输入到图像处理用微型计算机32。此处，串行存取方式的存储部分30具体地是与输入时钟同步地按序列进行1比特信息之读写的存储器，例如在所输入的时钟信号的上升沿作为读出信号读出预先存储的像素选择信息。作为该串行存取方式的存储部分，可以使用诸如ST微电子(ST Microelectronics)公司生产的串行闪速存储器。下面利用图17说明各信号的动作时序。

图17是图16所示控制部分的各信号时序的时序图。如图所示，图像数据在各像素时钟信号的每个上升沿进行切换。由于在像素时钟信号的上升沿将预先存储的像素选择信息作为读出信号从串行存取方式的存储部分30读出，所以其读出信号如图所示。因此，当像素时钟信号和读出信号均为“高”(HIGH)的定时，AND电路31的输出变为“高”。当图像数据处于稳定状态时，即在AND电路输出的下降沿，图像处理用微型计算机32提取图像数据。

下面说明上述结构的控制部分29的处理步骤。图像处理用微型计算机32执行与图8、图9和图12所述的图像处理步骤基本相同的处理。所以，首先通过像素区域选择步骤(步骤801)确定与特定视野相对应的特定像素。确定特定像素的步骤与上述说明的步骤相同，可以利用向后反射框或标记装置的像来适当确定。由于图像处理用微型计算机中始终输入图像信号，所以本实施例的控制部分29可以利用它来确定特定像素。然后，将与所确定的特定像素有关的像素选择信息预先存储在串行存取方式的存储部分30中。当检测指示体的指示位置坐标时，由于串行存取方式的存储部分30的读出信号与像素时钟信号同时为“高”时，AND电路31的输出为“高”，所以在AND电路31的输出为“高”时，优选在图像信号稳定的下降沿的定时提取图像信号。据此，输入根据像素选择信息而选择的对应于特定像素的特定图像信号。在图像处理用微型计算机32中，进行基于上述特定图像信号的图像处理，并由指示体的阴影或光的位置来输出指示体的指示位置坐标。在图16的例子中，由于输出容量较小的坐标数据，所以可以通过诸如RS-232C等接口向上一级的个人计算机等传送坐标数据。也可以利用微型计算机执行至仅仅提取特定图像信号为止的处理，而不是利用图像处理用微型计算机进行直至坐标计算为止的处理。此时，可以将特定图像信号通过接口传送至个人计算机，并在个人计算机一侧进行坐标计算等图像处理。

由于上述结构可以使用比如图7所述例子的缓冲存储器的容量更小的存储器，从而可以抑制产品的成本。

本发明的位置检测装置并不限于上述图示例子，而可以在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更。如果将区域图像传感器用于摄像部分的摄像元件，并使用可以对其拍摄视野内的与特定视野相对应的像素进行选择的装置，则位置检测方式可以是遮断式，也可以是发光式，还可以是其它方式。

根据上述的本发明的位置检测装置，可以获得以下有益效果：即可以提供一种位置检测装置，该位置检测装置无需调整摄像部分的安装位置，易于维护，且不受温度变化等环境变化的影响，可以由廉价的构成要素实现。由于在本发明的位置检测装置中，可以简单地确定摄像部分的特定视野，所以可以容易地在现有的显示装置上以追加的方式设置位置检测装置，并作为触摸面板显示装置。另外，由于即使减小向后反射框的宽度也可以有效地划定特定视野，所以该框难以妨碍操作，可以实现便于使用的良好的位置检测装置。

Claims (21)

1.一种检测位于检测面上的指示体的位置检测装置，其特征在于：具有一对摄像部分、选择装置、和图像处理装置，

所述一对摄像部分包括将感光元件呈二维排列的区域图像传感器和成像透镜，从所述检测面侧的2个部位以某一视野对所述检测面上进行拍摄并输出图像信号；

所述选择装置以所述图像信号作为输入信号，从所述感光元件中选择出与所述某一视野内的特定视野相对应的特定像素；

所述图像处理装置将与所述选择装置选择的所述特定像素相对应的特定图像信号作为输入进行图像处理，并输出所述指示体指示的在检测面上的指示位置的坐标。

2.权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，所述摄像部分还具有沿检测面上发光的光源，该光源配置在所述成像透镜的附近。

3.权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，还具有将所述光进行向后反射的向后反射部件。

4.权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于，所述向后反射部件设置在所述指示体上。

5.权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于，所述向后反射部件设置在所述检测面的至少周围3个边上。

6.权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于，对应于所述特定像素的所述特定视野是包含所述向后反射部件的像的一部分或者全部的区域。

7.权利要求1～4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，还具有作为对所述摄像部分拍摄的所述特定视野进行划定的基准的标记装置，以所述标记装置为基准，所述选择装置从所述感光元件中选择出与所述特定视野相对应的特定像素。

8.权利要求7所述的位置检测装置，其特征在于，所述标记装置配置在所述检测面的至少4个部位。

9.权利要求7或8所述的位置检测装置，其特征在于，所述标记装置是构成为使反射像成为特征形状的向后反射部件。

10.权利要求7或8所述的位置检测装置，其特征在于，所述标记装置是发射光线的发光部分。

11.权利要求10所述的位置检测装置，其特征在于，所述标记装置是构成为使发光像为特征形状的发光部分。

12.权利要求10或11所述的位置检测装置，其特征在于，所述发光部分仅在划定所述特定视野时发光。

13.权利要求1～12中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，还具有校准装置，该校准装置自动地以规定的间隔或者以手动方式任意地使所述选择装置选择特定像素。

14.权利要求1～13中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述选择装置所选择的特定像素是按照像素排列而呈直线状排列的像素、倾斜排列的像素、或者具有曲折部分而排列的像素中的任意一者。

15.权利要求1～14中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，还具有用于存储与所述选择装置所选择的所述特定像素有关的像素选择信息的存储器，所述选择装置利用存储在所述存储器的所述像素选择信息从所述摄像部分所拍摄的所述图像信号中输出与所述特定像素相对应的特定图像信号。

16.权利要求15所述的位置检测装置，其特征在于，还具有暂时存储由所述摄像部分所拍摄的所述图像信号的缓冲存储器，所述选择装置利用存储在所述存储器中的所述像素选择信息从存储在所述缓冲存储器中的所述图像信号中输出与所述特定像素相对应的所述特定图像信号。

17.权利要求15所述的位置检测装置，其特征在于，所述存储器是串行存取方式的存储器，所述存储的所述像素选择信息与所输入的时钟信号同步地被读出。

18.权利要求1～17的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述选择装置与所述图像处理装置之间通过高速串行传送接口进行连接，所述图像处理装置包含在个人计算机中。

19.权利要求1～17的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，所述图像处理装置由微型计算机构成，并通过所述微型计算机所具有的接口输出所述指示位置的坐标。

20.权利要求1～19的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，还具有显示装置，所述检测面是保护所述显示装置的显示面的透明板。

21.一种检测位于检测面上的指示体的位置检测装置，其特征在于：该位置检测装置包括一对摄像部分、标记装置、图像处理装置、和跟踪装置，

所述一对摄像部分包括将感光元件呈二维排列的区域图像传感器和成像透镜，从所述检测面侧的2个部位以某一视野对所述检测面上进行拍摄并输出图像信号；

所述标记装置作为对所述摄像部分拍摄的所述某一视野内的规定部分进行划定的基准；

所述图像处理装置将所述摄像部分所输出的图像信号作为输入，根据所述标记装置来划定图像信号的规定部分，并使用该划定的规定部分的图像信号来计算出指示体所指示的在检测面上的指示位置的坐标；

所述跟踪装置自动地以规定的间隔或者以手动方式任意地检测所述标记装置的位置变动并对规定部分进行重新划定。

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