JP2004110442A - 座標入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学式のタッチパネルにおいて、対象の位置決定の信頼性を向上させる。
【解決手段】タッチパネル101、光学ユニット102、反射部103および演算部104等で構成される座標入力装置において、対象検出の閾値を可変にすることで安定した検出を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】タッチパネル101、光学ユニット102、反射部103および演算部104等で構成される座標入力装置において、対象検出の閾値を可変にすることで安定した検出を行う。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射光を検出することにより対象の位置を算出する座標入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
タッチパネルの方式には抵抗膜方式や超音波方式などがある。抵抗膜方式では透明導電膜のITO(インジウム錫酸化物)を押下することで導電膜同士が接触し検出が行われる。接触点の左右、上下で電位勾配ができ、座標が分かる。超音波方式では送信部から出た表面波が受信部に届くまでに、指の触れた部分を通る経路において表面波が吸収され、受信波の大きさが変化する。この変化を時系列で処理することにより、検知物の座標を検出する。
【0003】
光学式のタッチパネルに関する技術の一例を挙げる。特許文献1では光学式の座標検出方法を提示している。特許文献2では反射光を繰り返し検出し、差分を取ることで検知部の座標を決定する。これによって誤った入力を防いでいる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−91094
【特許文献2】
特開2001−84091
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光を射出する光源部と、タッチパネルに設置され光源部からの光をこの光源部に向けて反射する反射部と、光源部の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を光源部と受光部を1つのユニットとした指等の遮蔽物で光を遮蔽した時にその遮蔽された位置を検出する座標入力装置は、以下の課題がある。
1.タッチエリアの検出波形のバラツキにより、誤検出が発生する。
2. 光学ユニットから発せられる光が完全に均一ではない場合、光学ユニットに対する検出位置の角度により、検出波形レベルが変動する。
3.タッチエリア外周に設置される反射板の角度により反射光に強弱が発生し、検出波形レベルが異なる。
4.タッチパネル個体間により検出波形が異なる。
5.タッチパネル光学ユニットに個体差により検出波形が異なる。
【0006】
本発明は、上記の不具合を解決し、確実に、精度良く、安全に、座標位置検出が出来る座標入力装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光を射出する複数の光源部と、タッチパネルに設置され上記光源部からの光を上記光源部に向けて反射する反射部と、上記光源部の設置位置にそれぞれ設置され、上記反射部からの反射光を受光する受光部とを有し、上記光源部と上記受光部を1つのユニット(以下、光学ユニットとする)として、遮蔽物で光を遮蔽した時にその遮蔽された位置を検出する位置検出手段と、タッチ検出時のタッチ/デタッチの判定、及び座標位置の算出に用いる閾値(検出レベル)を定める閾値決定手段とを有することを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所に依らず一定であることを特徴とする。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所により変化することを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所を表す2つのパラメータに従い変化することを特徴とする。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項3記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所を表す1つのパラメータに従い変化することを特徴とする。
【0012】
請求項6記載の発明は、請求項5記載の座標入力装置において、上記閾値は光学ユニットを中心にした角度によって変化することを特徴とする。
【0013】
請求項7記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は光学ユニットに対する再帰反射板の角度により変化することを特徴とする。
【0014】
請求項8記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は各タッチパネルの既定の閾値を個別に調査し、決定することを特徴とする。
【0015】
請求項9記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値はタッチパネルに用いる光学ユニットに対して独立に設定することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の座標入力装置の構成を述べる。
タッチパネルの構成は、タッチパネル(101)の下部両端に光学ユニットL、R(102A、102B)を、タッチパネルの左右および上側に光学ユニットから射出された扇状の光を射出された光源に向かって反射する反射部(103A、103B、103C)を配し、光学ユニットL、Rの駆動および光学ユニット受光部からの信号を入力し、座標位置の演算をする演算部(104)と演算した座標値を出力するインターフェース部(105)を有する。
反射部(103A、103B、103C)はシート内部に高密度の三面体キューブ、もしくは高密度のビーズを配置し、入射光を光源方向に反射する再帰性反射シートを用いている。
【0017】
光学ユニットL、Rの構成は図2に示すように光源(201)と光源から射出された光を扇状に拡散するレンズ(202)と反射部からの反射光を受光するレンズ(203)および受光部(204)から構成される。上記のように、光学ユニットL、Rは構成される。また、光学ユニットは光の位置を調整する機能を有している。
【0018】
光源部のLD光源(201)から発光された光は、拡散レンズ(202)により一定の幅を持った直線上の拡散光となり、ハーフミラーを介して1/2は裏板に照射し、残りの1/2がそのまま保護部材であるガラスに照射する。反射光はハーフミラー表面で反射し、読取レンズを介して、CCDの受光素子外に結像する。他の拡散光はそのまま透過し、タッチパネル面に平行に照射し、その先にある反射部(103A、103B、103C)の再帰反射シートへ照射される。その照射光は、そのまま光源部のLD光源(201)へ向かって反射され、ハーフミラーで直角方向と光源部(201)に分割される。直角方向の拡散光は、読取レンズ(203)を介して回路基板のCCD(204)受光素子に結像され、光−電気信号に変換される。
【0019】
光学ユニットL、Rはタッチパネルの下部左右に一定の設定距離をおいて互いに角度を設けて(例えば45°に設定)配置している。例えば、利用者が、タッチパネルに指などで触れると、この指が遮光物となり光源部(201)からの光線を遮る。この結果CCD(204)が光線を受光しないので、その位置から遮光物の角度を検出する光学ユニットL、R(102A、102B)の配置位置から2つのユニット間の距離が分かっているので三角測量の原理により遮光物の座標を検出できる。図7のように座標を定めると、遮光物の座標は数1で与えられる。
【0020】
【数1】
【0021】
図3で本発明の第一の実施例を説明する。
図3はタッチパネル面(301)に光学ユニット(302、303)が設置されている。タッチパネル面に検知物A、Bが置かれている。図4は光学ユニット(302)の出力波形(401)であり、a、bの部分が落ち込んでいる。この落ち込みは検知物A、Bによって発生しているものであり、この落ち込み(a、b)を用い三角法を使って、座標位置を算出している。通常、座標位置の検知手段として、この出力波形に一定の閾値(402)を用いて、その閾値より下回った時にその位置を検出する仕組みになっている。本実施例では図5に示すように、この閾値(502)を画素位置により変えており、出力波形(501)の検知物による落ち込みが大きい画素位置は、低く(もしくは高く)し、出力波形の検知物による落ち込みが小さい画素位置は高く(もしくは低く)している。この様に出力波形の落ち込みの大小により、閾値の値を変更することで、出力波形の落ち込みと閾値の差分をほぼ一定にしている。
【0022】
さらに、この閾値を各製品ごとに調整することもできる。各製品に基準ピンを設定し、その基準ピンにて、それぞれの出力波形を記憶媒体に記憶させ、その出力波形により、閾値を可変にする。初期状態の出力波形からの一定の差分を算出させてもいい。この様な実施例で、同一検知物に対する出力波形の凹み量を一定にすることで、安定した検出が得られ、タッチパネル個体間のバラツキを吸収することができる。
【0023】
図6で第二の実施例を説明する。
この実施例では、光学ユニットから検知物の角度によって閾値を設定している。光学ユニット(601)に対し、入射角度、及び距離が異なる再帰反射板(602)が配置されている。この配置の場合光学ユニット読み取り部に読み込まれる出力波形(603)の凹み量が、検知物(604)の光学ユニットに対する角度により変化する。そこで、その凹み量(605)を検知するための閾値(606)を反射板と比例関係もしくは反比例関係を持たせることで、出力波形との差分を一定に保てる。そうすることで、安定した検出が得られる。
また光が強い個所(出力波形の落ち込みが大きい個所)、ここでは中心部では閾値を低くしてもよい。
さらに、上記の閾値の設定は光学ユニット毎に設定し、精度のよい検出を行う。
【0024】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、閾値を定めることにより、検知物の存在を正確に決定することができる。
【0025】
請求項2記載の発明によれば、検出器に検知されるためには一定の光束を遮蔽する必要があり、装置の信頼性を向上することができる。
【0026】
請求項3記載の発明によれば、閾値を読み取りエリアによって変える事により、しきい値と出力波形の凹み量が一定に保たれ、安定した検出が得られる。
【0027】
請求項4記載の発明によれば、例えば(x,y)といった検知物の座標の関数として閾値を定めることにより、出力波形の細かな変動に対応することができる。
【0028】
請求項5記載の発明によれば、例えば極座標表示における角度の関数として閾値を定めることにより、反射光に指向性の認められる場合に安定した検出を行うことができる。
【0029】
請求項6記載の発明によれば、閾値を光学ユニットを中心とした角度によって変えることで、光の分布によって発生する光量の違いを吸収でき、安定した検出が得られる。
【0030】
請求項7記載の発明によれば、閾値を再帰反射板の角度により変えることで、再帰反射特性によって発生する光量の強弱を吸収でき、安定した検出が得られる。
【0031】
請求項8記載の発明によれば、各タッチパネルそれぞれに閾値を設定する事で、タッチパネルを安易な機構にできる。しいては、安価にできる。
【0032】
請求項9記載の発明によれば、閾値をタッチパネルに用いる複数個の光学ユニットに対して、独立に設定する事で、より精度の高い検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体の構成図である。
【図2】本発明の光学ユニットの構成図である。
【図3】検知物の位置を検出する様子を示す図である。
【図4】閾値が一定の場合の検出波形を示す図である。
【図5】閾値が可変の場合の検出波形を示す図である。
【図6】角度が可変な反射板とその場合の出力波形を示す図である。
【図7】2つの受光部と遮蔽物との位置関係を直交座標系で見た図である。
【符号の説明】
101 タッチパネル
102 光学ユニット
103 反射部
201 光源
202 拡散レンズ
203 読み取りレンズ
204 CCD受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射光を検出することにより対象の位置を算出する座標入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
タッチパネルの方式には抵抗膜方式や超音波方式などがある。抵抗膜方式では透明導電膜のITO(インジウム錫酸化物)を押下することで導電膜同士が接触し検出が行われる。接触点の左右、上下で電位勾配ができ、座標が分かる。超音波方式では送信部から出た表面波が受信部に届くまでに、指の触れた部分を通る経路において表面波が吸収され、受信波の大きさが変化する。この変化を時系列で処理することにより、検知物の座標を検出する。
【0003】
光学式のタッチパネルに関する技術の一例を挙げる。特許文献1では光学式の座標検出方法を提示している。特許文献2では反射光を繰り返し検出し、差分を取ることで検知部の座標を決定する。これによって誤った入力を防いでいる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−91094
【特許文献2】
特開2001−84091
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光を射出する光源部と、タッチパネルに設置され光源部からの光をこの光源部に向けて反射する反射部と、光源部の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反射光を光源部と受光部を1つのユニットとした指等の遮蔽物で光を遮蔽した時にその遮蔽された位置を検出する座標入力装置は、以下の課題がある。
1.タッチエリアの検出波形のバラツキにより、誤検出が発生する。
2. 光学ユニットから発せられる光が完全に均一ではない場合、光学ユニットに対する検出位置の角度により、検出波形レベルが変動する。
3.タッチエリア外周に設置される反射板の角度により反射光に強弱が発生し、検出波形レベルが異なる。
4.タッチパネル個体間により検出波形が異なる。
5.タッチパネル光学ユニットに個体差により検出波形が異なる。
【0006】
本発明は、上記の不具合を解決し、確実に、精度良く、安全に、座標位置検出が出来る座標入力装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光を射出する複数の光源部と、タッチパネルに設置され上記光源部からの光を上記光源部に向けて反射する反射部と、上記光源部の設置位置にそれぞれ設置され、上記反射部からの反射光を受光する受光部とを有し、上記光源部と上記受光部を1つのユニット(以下、光学ユニットとする)として、遮蔽物で光を遮蔽した時にその遮蔽された位置を検出する位置検出手段と、タッチ検出時のタッチ/デタッチの判定、及び座標位置の算出に用いる閾値(検出レベル)を定める閾値決定手段とを有することを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所に依らず一定であることを特徴とする。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所により変化することを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所を表す2つのパラメータに従い変化することを特徴とする。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項3記載の座標入力装置において、上記閾値は上記遮蔽物の場所を表す1つのパラメータに従い変化することを特徴とする。
【0012】
請求項6記載の発明は、請求項5記載の座標入力装置において、上記閾値は光学ユニットを中心にした角度によって変化することを特徴とする。
【0013】
請求項7記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は光学ユニットに対する再帰反射板の角度により変化することを特徴とする。
【0014】
請求項8記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値は各タッチパネルの既定の閾値を個別に調査し、決定することを特徴とする。
【0015】
請求項9記載の発明は、請求項1記載の座標入力装置において、上記閾値はタッチパネルに用いる光学ユニットに対して独立に設定することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の座標入力装置の構成を述べる。
タッチパネルの構成は、タッチパネル(101)の下部両端に光学ユニットL、R(102A、102B)を、タッチパネルの左右および上側に光学ユニットから射出された扇状の光を射出された光源に向かって反射する反射部(103A、103B、103C)を配し、光学ユニットL、Rの駆動および光学ユニット受光部からの信号を入力し、座標位置の演算をする演算部(104)と演算した座標値を出力するインターフェース部(105)を有する。
反射部(103A、103B、103C)はシート内部に高密度の三面体キューブ、もしくは高密度のビーズを配置し、入射光を光源方向に反射する再帰性反射シートを用いている。
【0017】
光学ユニットL、Rの構成は図2に示すように光源(201)と光源から射出された光を扇状に拡散するレンズ(202)と反射部からの反射光を受光するレンズ(203)および受光部(204)から構成される。上記のように、光学ユニットL、Rは構成される。また、光学ユニットは光の位置を調整する機能を有している。
【0018】
光源部のLD光源(201)から発光された光は、拡散レンズ(202)により一定の幅を持った直線上の拡散光となり、ハーフミラーを介して1/2は裏板に照射し、残りの1/2がそのまま保護部材であるガラスに照射する。反射光はハーフミラー表面で反射し、読取レンズを介して、CCDの受光素子外に結像する。他の拡散光はそのまま透過し、タッチパネル面に平行に照射し、その先にある反射部(103A、103B、103C)の再帰反射シートへ照射される。その照射光は、そのまま光源部のLD光源(201)へ向かって反射され、ハーフミラーで直角方向と光源部(201)に分割される。直角方向の拡散光は、読取レンズ(203)を介して回路基板のCCD(204)受光素子に結像され、光−電気信号に変換される。
【0019】
光学ユニットL、Rはタッチパネルの下部左右に一定の設定距離をおいて互いに角度を設けて(例えば45°に設定)配置している。例えば、利用者が、タッチパネルに指などで触れると、この指が遮光物となり光源部(201)からの光線を遮る。この結果CCD(204)が光線を受光しないので、その位置から遮光物の角度を検出する光学ユニットL、R(102A、102B)の配置位置から2つのユニット間の距離が分かっているので三角測量の原理により遮光物の座標を検出できる。図7のように座標を定めると、遮光物の座標は数1で与えられる。
【0020】
【数1】
【0021】
図3で本発明の第一の実施例を説明する。
図3はタッチパネル面(301)に光学ユニット(302、303)が設置されている。タッチパネル面に検知物A、Bが置かれている。図4は光学ユニット(302)の出力波形(401)であり、a、bの部分が落ち込んでいる。この落ち込みは検知物A、Bによって発生しているものであり、この落ち込み(a、b)を用い三角法を使って、座標位置を算出している。通常、座標位置の検知手段として、この出力波形に一定の閾値(402)を用いて、その閾値より下回った時にその位置を検出する仕組みになっている。本実施例では図5に示すように、この閾値(502)を画素位置により変えており、出力波形(501)の検知物による落ち込みが大きい画素位置は、低く(もしくは高く)し、出力波形の検知物による落ち込みが小さい画素位置は高く(もしくは低く)している。この様に出力波形の落ち込みの大小により、閾値の値を変更することで、出力波形の落ち込みと閾値の差分をほぼ一定にしている。
【0022】
さらに、この閾値を各製品ごとに調整することもできる。各製品に基準ピンを設定し、その基準ピンにて、それぞれの出力波形を記憶媒体に記憶させ、その出力波形により、閾値を可変にする。初期状態の出力波形からの一定の差分を算出させてもいい。この様な実施例で、同一検知物に対する出力波形の凹み量を一定にすることで、安定した検出が得られ、タッチパネル個体間のバラツキを吸収することができる。
【0023】
図6で第二の実施例を説明する。
この実施例では、光学ユニットから検知物の角度によって閾値を設定している。光学ユニット(601)に対し、入射角度、及び距離が異なる再帰反射板(602)が配置されている。この配置の場合光学ユニット読み取り部に読み込まれる出力波形(603)の凹み量が、検知物(604)の光学ユニットに対する角度により変化する。そこで、その凹み量(605)を検知するための閾値(606)を反射板と比例関係もしくは反比例関係を持たせることで、出力波形との差分を一定に保てる。そうすることで、安定した検出が得られる。
また光が強い個所(出力波形の落ち込みが大きい個所)、ここでは中心部では閾値を低くしてもよい。
さらに、上記の閾値の設定は光学ユニット毎に設定し、精度のよい検出を行う。
【0024】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、閾値を定めることにより、検知物の存在を正確に決定することができる。
【0025】
請求項2記載の発明によれば、検出器に検知されるためには一定の光束を遮蔽する必要があり、装置の信頼性を向上することができる。
【0026】
請求項3記載の発明によれば、閾値を読み取りエリアによって変える事により、しきい値と出力波形の凹み量が一定に保たれ、安定した検出が得られる。
【0027】
請求項4記載の発明によれば、例えば(x,y)といった検知物の座標の関数として閾値を定めることにより、出力波形の細かな変動に対応することができる。
【0028】
請求項5記載の発明によれば、例えば極座標表示における角度の関数として閾値を定めることにより、反射光に指向性の認められる場合に安定した検出を行うことができる。
【0029】
請求項6記載の発明によれば、閾値を光学ユニットを中心とした角度によって変えることで、光の分布によって発生する光量の違いを吸収でき、安定した検出が得られる。
【0030】
請求項7記載の発明によれば、閾値を再帰反射板の角度により変えることで、再帰反射特性によって発生する光量の強弱を吸収でき、安定した検出が得られる。
【0031】
請求項8記載の発明によれば、各タッチパネルそれぞれに閾値を設定する事で、タッチパネルを安易な機構にできる。しいては、安価にできる。
【0032】
請求項9記載の発明によれば、閾値をタッチパネルに用いる複数個の光学ユニットに対して、独立に設定する事で、より精度の高い検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体の構成図である。
【図2】本発明の光学ユニットの構成図である。
【図3】検知物の位置を検出する様子を示す図である。
【図4】閾値が一定の場合の検出波形を示す図である。
【図5】閾値が可変の場合の検出波形を示す図である。
【図6】角度が可変な反射板とその場合の出力波形を示す図である。
【図7】2つの受光部と遮蔽物との位置関係を直交座標系で見た図である。
【符号の説明】
101 タッチパネル
102 光学ユニット
103 反射部
201 光源
202 拡散レンズ
203 読み取りレンズ
204 CCD受光素子
Claims (9)
- タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光を射出する複数の光源部と、
タッチパネルに設置され前記光源部からの光を前記光源部に向けて反射する反射部と、
前記光源部の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを有し、
前記光源部と前記受光部を1つのユニット(以下、光学ユニットとする)として、遮蔽物で光を遮蔽した時にその遮蔽された位置を検出する位置検出手段と、
タッチ検出時のタッチ/デタッチの判定、及び座標位置の算出に用いる閾値(検出レベル)を定める閾値決定手段とを有することを特徴とする座標入力装置。 - 前記閾値は前記遮蔽物の場所に依らず一定であることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
- 前記閾値は前記遮蔽物の場所により変化することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
- 前記閾値は前記遮蔽物の場所を表す2つのパラメータに従い変化することを特徴とする請求項3記載の座標入力装置。
- 前記閾値は前記遮蔽物の場所を表す1つのパラメータに従い変化することを特徴とする請求項3記載の座標入力装置。
- 前記閾値は光学ユニットを中心にした角度によって変化することを特徴とする請求項5記載の座標入力装置。
- 前記閾値は光学ユニットに対する再帰反射板の角度により変化することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
- 前記閾値は各タッチパネルの既定の閾値を個別に調査し、決定することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
- 前記閾値はタッチパネルに用いる光学ユニットに対して独立に設定することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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