JP2006195706A - Optical coordinate input device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学式座標入力装置及び電子機器に係り、特に、携帯型電子機器の表示画面を操作する場合に好適な入力装置の構成に関する。 The present invention relates to an optical coordinate input device and an electronic device, and more particularly to a configuration of an input device suitable for operating a display screen of a portable electronic device.
一般に、パーソナルコンピュータを操作する場合には、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、タッチパッドなどの各種の入力装置が用いられる。これらの入力装置は、多くの場合、表示画面上の所定の座標位置を入力若しくは特定する機能を備えており、これにより表示画面に表示されたカーソルやポインタの位置を制御し、或いは、表示画面に示された複数のボタンの選択、入力欄の指定などを行うように構成されている。 In general, when operating a personal computer, various input devices such as a keyboard, a mouse, a joystick, a trackball, and a touchpad are used. In many cases, these input devices have a function of inputting or specifying a predetermined coordinate position on the display screen, thereby controlling the position of the cursor or pointer displayed on the display screen, or displaying the display screen. It is configured to perform selection of a plurality of buttons shown in FIG.
上記入力装置の入力方式には、機械式、光学式、静電容量式などの各種の方式があるが、例えばマウスの場合、比較的初期には、動作面に接触して転動するボールの回転方向及び回転量を機械的に検出する機械式マウスが主流であったが、近年、動作面の画像の移動態様に基づいて移動方向や移動量を光学的に検出する光学マウスが出現し、主流となってきている。この光学マウスの場合、LED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)などの光源と、この光源から照射される光を動作面にて反射させて動作面の画像を検出する光学センサとを設け、この光学センサの出力信号に画像処理を施すことによりマウスの移動方向及び移動量を導出するように構成されている。 There are various input methods of the input device such as a mechanical type, an optical type, and a capacitance type. For example, in the case of a mouse, in a relatively early stage, a ball that rolls in contact with the operation surface is used. Mechanical mice that mechanically detect the direction and amount of rotation were the mainstream, but in recent years, optical mice that optically detect the direction and amount of movement based on the movement mode of the image on the operating surface have appeared, It has become mainstream. In the case of this optical mouse, a light source such as an LED (light emitting diode) or LD (laser diode) and an optical sensor that detects an image of the operation surface by reflecting light emitted from the light source on the operation surface are provided. By performing image processing on the output signal of the optical sensor, the moving direction and moving amount of the mouse are derived.
ところが、上記のマウスは、机上などの動作面が必要であるとともに、動作面としてある程度の面積が必要になるため、携帯型電子機器などでは、機器本体に設けられ、手指で操作することのできるジョイスティック、トラックボール、タッチパッドなどが用いられる。このような入力装置では、動作面が不要であるとともに機器本体に組み込まれることから携帯には便利である反面、操作面積が限定される、微妙な操作が要求される、大きな操作量を得るためには何度も操作を繰り返すことが必要であるなどといった操作面の問題が多い。このような機器本体に内蔵される座標入力装置としては、いわゆるタッチパッドと呼ばれているものが主流となっている(例えば、以下の特許文献1乃至3参照)。
しかしながら、前述のタッチパッドなどのように機器本体に内蔵される座標入力装置では、操作性と小型化の両立が困難である。例えば、タッチパッドでは、比較的大きな操作面を有することから微妙な操作が可能ではあるが、指を操作面上で大きく移動させる必要があるため操作性がよいとは言えず、また、大きな操作量を確保するためにある程度広い操作面が必要になるため、小型化にも不向きである。この種の他の入力装置としては、きわめて小さく構成されたトラックボールや可撓性のスティックなどが知られているが、これらは小型化によって操作性を大幅に犠牲にしている。 However, it is difficult to achieve both operability and downsizing in a coordinate input device built into the device body such as the touchpad described above. For example, a touchpad has a relatively large operation surface, so subtle operations are possible, but it cannot be said that operability is good because it requires a large movement of the finger on the operation surface. In order to secure the amount, a somewhat wide operation surface is required, so it is not suitable for miniaturization. As other input devices of this type, there are known track balls and flexible sticks which are configured to be extremely small, but these have sacrificed operability greatly due to their miniaturization.
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、機器本体に搭載される座標入力装置において、小型化と操作性を両立することのできる新たな構成を提供することにある。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and its object is to provide a new configuration that can achieve both downsizing and operability in a coordinate input device mounted on a device body. .
斯かる実情に鑑み、本発明の光学式座標入力装置は、機器本体に組み込まれた座標入力装置であって、前記機器本体の外面上に露出した光学窓と、該光学窓に向けて内側から照明光を照射する光源と、該照明光の反射光を検出する光学センサと、該光学センサの出力に基づいて前記物体の光学窓上の表面態様に相当する画像データを出力する画像処理手段と、該画像処理手段の出力する画像データに基づいて前記移動態様に応じた座標信号を出力する座標信号出力手段と、を具備することを特徴とする。 In view of such circumstances, the optical coordinate input device of the present invention is a coordinate input device incorporated in an apparatus main body, an optical window exposed on the outer surface of the apparatus main body, and from the inside toward the optical window. A light source for illuminating illumination light, an optical sensor for detecting reflected light of the illumination light, and image processing means for outputting image data corresponding to a surface aspect on the optical window of the object based on an output of the optical sensor; And coordinate signal output means for outputting a coordinate signal corresponding to the movement mode based on image data output from the image processing means.
本発明では、機器本体の外面上に露出した光学窓に向けて光源が照明光を照射し、この照明光の反射光を光学センサによって検出し、この光学センサの出力に基づいて画像処理手段が光学窓上の物体の表面態様に相当する画像データを出力し、この画像データに基づいて座標信号出力手段が座標信号を出力する。これによって、光学窓の外面上に手指などを接触させて移動させることで、その移動方向及び移動量に対応する座標信号を出力することができる。 In the present invention, the light source emits illumination light toward the optical window exposed on the outer surface of the device body, the reflected light of the illumination light is detected by the optical sensor, and the image processing means is based on the output of the optical sensor. Image data corresponding to the surface state of the object on the optical window is output, and coordinate signal output means outputs a coordinate signal based on the image data. Accordingly, by moving a finger or the like on the outer surface of the optical window to move, a coordinate signal corresponding to the moving direction and moving amount can be output.
この場合、光学窓の外面に接触する物体の表面態様、例えば、表面模様などを検出し、画像処理により上記物体の移動方向及び移動量を求めるように構成されているので、高い精度で移動方向及び移動量を検出することが可能になるため、光学窓の窓面積を小さくすることができ、操作面を小型化することができる。また、光学窓の表面に手指を接触させ、その手指を傾けて接触部分を変えるだけで操作することができるので、操作性の悪化も抑制できる。 In this case, it is configured to detect the surface mode of the object that contacts the outer surface of the optical window, for example, the surface pattern, and to determine the moving direction and moving amount of the object by image processing. Since the amount of movement can be detected, the window area of the optical window can be reduced, and the operation surface can be reduced in size. Further, since the operation can be performed simply by bringing a finger into contact with the surface of the optical window and tilting the finger to change the contact portion, it is possible to suppress deterioration in operability.
なお、上記光学窓の平面寸法としては、縦横それぞれ或いは直径が3〜30mmの範囲内であることが望ましい。これによれば、操作面を十分に小さく構成できるとともに、指で操作を行う場合でも十分な光学情報を取得することが可能になる。 In addition, as a planar dimension of the said optical window, it is desirable to be in the range of 3-30 mm in diameter, respectively, respectively. According to this, the operation surface can be configured to be sufficiently small, and sufficient optical information can be acquired even when an operation is performed with a finger.
上記の座標信号は上記物体の移動方向及び移動量を知ることのできる信号であればよく、例えば、2次元座標系の絶対座標値を示す信号であってもよく、2次元座標系の移動ベクトルを示す信号であってもよい。 The coordinate signal may be a signal that can know the moving direction and the moving amount of the object. For example, the coordinate signal may be a signal indicating an absolute coordinate value of a two-dimensional coordinate system, and a movement vector of the two-dimensional coordinate system. May be a signal indicating.
本発明において、前記光学窓の外面が凹状に湾曲していることが好ましい。これによれば、光学窓の外面が凹状に湾曲していることにより、光学窓と手指との接触面積を十分に確保することができる、或いは、指の側面も光学窓に容易に接触させることができるため指の側面の画像情報まで取り込めるなど、より広範囲の光学的情報を検出することができるので、光学窓の窓面積が小さくても十分な情報量を取得することが可能になる。 In the present invention, it is preferable that the outer surface of the optical window is curved in a concave shape. According to this, since the outer surface of the optical window is curved in a concave shape, a sufficient contact area between the optical window and the finger can be secured, or the side surface of the finger can be easily brought into contact with the optical window. Therefore, it is possible to detect a wider range of optical information, such as capturing image information on the side surface of the finger, so that a sufficient amount of information can be obtained even if the window area of the optical window is small.
なお、上記光学窓の外面の曲率半径としては3〜30mmの範囲内であることが望ましい。この範囲を下回ると、指を密着させることが難しくなるとともに光学窓の窓面積も十分に確保できなくなり、また、上記範囲を上回ると、光学窓の外面を凹曲面とした効果が得られにくくなる。 The radius of curvature of the outer surface of the optical window is preferably in the range of 3 to 30 mm. If it falls below this range, it will be difficult to make fingers tightly contacted and the window area of the optical window will not be sufficiently secured. If it exceeds the above range, it will be difficult to obtain the effect of making the outer surface of the optical window a concave curved surface. .
本発明において、前記光学窓の外面が凸状に湾曲していることが好ましい。これによれば、手指などを光学面に接触させることで、手指の接触表面が凹状に変形し、これによって光学窓と手指との接触面積を十分に確保することができる、凹状の接触面での反射光が収束して光学センサで検出されるので、小さな撮像面でも高い情報量を得ることができるなど、より効率的に十分な情報を取得することが可能になる。 In the present invention, it is preferable that the outer surface of the optical window is curved in a convex shape. According to this, by bringing a finger or the like into contact with the optical surface, the contact surface of the finger is deformed into a concave shape, whereby a sufficient contact area between the optical window and the finger can be secured. Since the reflected light is converged and detected by the optical sensor, sufficient information can be acquired more efficiently, for example, a high amount of information can be obtained even with a small imaging surface.
なお、上記光学窓の外面の曲率半径としては3〜30mmの範囲内であることが望ましい。この範囲を下回ると、指を密着させることが難しくなるとともに光学窓の窓面積も十分に確保できなくなり、また、上記範囲を上回ると、光学窓の外面を凸曲面とした効果が得られにくくなる。 The radius of curvature of the outer surface of the optical window is preferably in the range of 3 to 30 mm. If it falls below this range, it will be difficult to make fingers tightly contacted, and the window area of the optical window will not be sufficiently secured. If it exceeds this range, the effect of making the outer surface of the optical window convex will be difficult to obtain. .
本発明において、前記画像処理手段は、前記光学窓の外面に接触した前記物体の表面部分の画像のみを抽出して出力することが好ましい。これによれば、光学窓の外面に接触した物体の表面部分の画像のみを画像処理手段が抽出するので、外光の明度変化などの外部状況による影響を受けにくくなるため、より安定した、しかも、高精度の座標入力が可能になる。 In the present invention, it is preferable that the image processing means extracts and outputs only an image of a surface portion of the object that is in contact with the outer surface of the optical window. According to this, since the image processing means extracts only the image of the surface portion of the object that is in contact with the outer surface of the optical window, it is less affected by external conditions such as changes in the brightness of external light. High-accuracy coordinate input is possible.
この場合に、光学窓の外面に接触した表面部分の画像のみを抽出する方法としては、明度や色相の閾値を設定するなどの種々の方法が採用できるが、特に、光学窓に接触した表面部分の表面態様と、光学窓の外面から離間した表面部分の表面態様との相違に基づいて画像領域の弁別を行う方法、両表面部分の境界線を明度や色相の変化率に基づいて検出する方法などであれば、外光変化などの外乱による影響を受けにくく、安定した抽出を行うことができる。 In this case, as a method for extracting only the image of the surface portion in contact with the outer surface of the optical window, various methods such as setting the brightness and the hue threshold can be adopted, and in particular, the surface portion in contact with the optical window. A method for discriminating image areas based on the difference between the surface aspect of the surface and the surface aspect of the surface portion separated from the outer surface of the optical window, and a method for detecting the boundary line between both surface portions based on the change rate of brightness and hue , It is difficult to be affected by disturbances such as changes in external light, and stable extraction can be performed.
以上の本発明の光学式座標入力装置は各種の電子機器に搭載することができるが、特に、携帯電話機、携帯型情報端末、電子腕時計、モバイルノートなどの携帯型パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラや携帯ビデオカメラなどの各種撮像装置等の携帯型電子機器に搭載する場合に高い効果を発揮することができる。 The optical coordinate input device of the present invention described above can be mounted on various electronic devices, and in particular, portable personal computers such as mobile phones, portable information terminals, electronic watches, mobile notebooks, digital still cameras, and portable devices. When mounted on portable electronic devices such as various imaging devices such as video cameras, a high effect can be exhibited.
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本実施形態の光学式座標入力装置を搭載した電子機器(携帯型電子機器)100の外観を示す概略斜視図である。この電子機器100は、携帯電話機を構成した例を示すもので、押しボタンなどの各種の外部操作部材が設けられた操作部110と、回路基板121及び表示体122を搭載し、表示体122の表示画面122aが表面に構成されてなる表示部120とを備えている。図示例の場合、操作部110と表示部120とが折りたたみ可能に構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an external appearance of an electronic device (portable electronic device) 100 equipped with the optical coordinate input device of this embodiment. The
操作部110には回路基板111が内蔵され、この回路基板111上に光学検出ユニット112が実装されている。この光学検出ユニット112は、操作部110の外面上に露出した光学窓113を含む。光学窓113は、硬質プラスチック、ガラス、石英などの透光性材料で構成されている。光学窓113は光学検出ユニット112で用いられる光を透過可能な素材であればよく、例えば、当該光が赤外光であれば、赤外線を透過可能な材料で構成されていればよい。本実施形態では、この光学窓113を図示二点鎖線で示すように指1で触れた状態で操作を行うように構成されている。
A
図2は、本実施形態の光学検出ユニット112の全体構成を示す概略縦断面図である。光学検出ユニット112は、内側から光学窓113に向けて照明光を照射する光源114を有する。この光源114としては、小型化や省エネルギーの観点からLED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)などを用いることが好ましい。本実施形態では、光源114と光学窓113との間に屈折板(プリズム)などで構成される光学部品115が配置されている。この光学部品115は光源114と一体に構成することも可能である。図示例の場合、光源114は光学窓113の内側において光学窓113の外面とほぼ平行な光軸を有する姿勢で配置され、光学部品115は、光源114の光軸を外側へ傾斜させ、光学窓113に向ける働きを有する。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the overall configuration of the
光学窓113の内側には、光学窓113と対向する受光部を備えた光センサ116が配置されている。上記光源114から照射される照明光が光学窓113を通って外側に出たとき、光学窓113の外面に接触している指1の表面で反射された反射光を上記の光センサ116によって検出することができるように構成されている。光センサ116は、通常、多数の画素(光検出部、フォトダイオードなどで構成される。)を配列させたセンサアレイ構造を有する撮像素子を含む。例えば、一般的なCCDセンサやCMOSセンサなどで構成でき、画素数は数百〜数万程度であれば十分であるが、それ以上であっても構わない。
An
光学窓113の開口寸法は何等限定されるものではないが、縦横それぞれ、或いは、直径が3〜30mmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、携帯型電子機器に搭載しても携帯性を阻害することがなく、また、検出感度や操作性を犠牲にすることもない。上記範囲を下回ると、検出感度が悪化し、座標入力が困難になる。上記範囲を上回ると、小型化が困難になるとともに、指などで操作する場合に指を広範囲に移動させる必要が生ずるので操作性も悪化する。
Although the opening dimension of the
図3は、異なる光学検出ユニット212の構成を示す概略縦断面図である。この光学検出ユニット212には、上記光学検出ユニット112と同様の、光学窓213、光源214、光学部品215、光センサ216を備えている。この光学検出ユニット212においては、光源214に光ファイバ214aが接続され、この光ファイバ214aの先端にレンズなどを備えた光出射部214bが設けられている点にある。光源214から放出された光は光ファイバ214aの内部を通過して光出射部214bから放出される。この光ファイバ214aを用いることにより、光源214の配置の自由度を高めることができ、機器本体の任意の場所に光源214を配置することが可能になる。また、光源214の位置や姿勢如何に拘らず、光出射部214bの光出射方向を自由に設定することも可能である。
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of different
また、光学検出ユニット212では、光センサ216に光ファイバ216aが接続され、この光ファイバ216aの先端にレンズなどを備えた受光部216bが設けられている。受光部216bにて受光された光は光ファイバ216aの内部を通過して光センサ216にて検出される。この光ファイバ216aを用いることにより、光センサ216の配置の自由度を高めることができ、機器本体の任意の場所に光センサ216を配置することが可能になる。また、光センサ216の位置や姿勢如何に拘らず、受光部216bの受光方向を自由に設定することができる。
In the
図4はさらに異なる光学検出ユニット312の構成を示す概略縦断面図、図5は図4と直交する断面を示す概略縦断面図である。この光学検出ユニット312では、光学検出ユニット112又は212と同様の、光源314、光学部品315、光センサ316を備えている。この光学検出ユニット312では、光学窓313の外面313aが凹状に構成されている。外面313aは凹曲面状、より具体的には凹球面状に構成されている。図示例では、光学窓313は全体にほぼ等しい厚さを備え、その内面も外面313aに沿った凹状(凹曲面状或いは凹球面状)に構成されている。
4 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of a further different
この光学検出ユニット312においては、指1を凹曲面状の光学窓313の外面313aに接触させると、指1の表面のより広い範囲を外面313aに容易に接触させることができるようになる。すなわち、指1を強く光学窓313に押し付けなくても、指1と光学窓313との接触面積を増加させることができる。また、指1の側面も外面313aに接触させやすくなるので、指1の側面の表面態様をも画像として取り込むことが可能になる。そして、図4及び図5に示すように、指1を外面313aの曲率に合わせて捻るように回転させることで、光センサ316にて検出される表面態様を容易に変化させることができ、操作性を向上させることができる。
In the
なお、光学窓313の外面313aの曲率は何等限定されるものではないが、小型の携帯機器に搭載する場合、曲率半径が3〜30mmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、指1で容易に操作することができるとともに、光センサ316で検出すべき画像情報を十分に取得することができる。上記範囲を下回ると、外面313a上に指1を接触させにくくなるとともに外面313aに接触する指1の表面積を十分に確保することが難しくなるので、光センサ316で検出される画像情報のデータ量が不足し、良好な検出が困難になる。逆に上記範囲を上回ると、指1の表面の曲率半径に較べて外面313aの曲率半径が大きくなりすぎ、外面313aを凹状に構成した効果が得られにくくなる。
Note that the curvature of the outer surface 313a of the
上記光学検出ユニット312において外面313aは球面状に構成され、図4に示す断面でも図5に示す断面でも凹曲線状の輪郭を有するように構成されているが、いずれか一方の断面上でのみ凹曲線状の輪郭を有するように(例えば円筒面状に)構成されていてもよい。また、上記構成では、光学窓313の内面が外面313aに沿った凸状に構成されているが、内面が平坦に構成されていても構わない。さらに、上記構成では、凹曲面状に構成されているが、全体がコ字状の輪郭を有する凹穴状に構成され、例えば指1を凹穴の内部に落としこむようにして操作するように構成しても構わない。
In the
図6はさらに別の光学検出ユニット412の構成を示す概略縦断面図、図7は図6と直交する断面を示す概略縦断面図である。この光学検出ユニット412では、上記のいずれかの構成と同様の光源414、光学部品415、光センサ416を備えているが、光学窓413の外面413aが凸状に構成されている点で上記構成とは異なる。外面413aは凸曲面状、より具体的には凸球面状に構成されている。図示例では、光学窓413は全体にほぼ等しい厚さを備え、外面313aだけでなく内面もまた、凸状(凸曲面状或いは凸球面状)に構成されている。
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of still another
この光学検出ユニット412においては、指1を凸曲面状の光学窓413の外面413aに接触させると、指1の表面の接触部分が自然に凹状になり、より広い範囲を外面413aに容易に接触させることができるようになる。すなわち、指1を強く光学窓413に押し付けなくても、指1と光学窓413との接触面積を増加させることができる。また、指1の表面の光学窓413に対する接触部分が自然に凹状(凹曲面状或いは凹球面状)になるので、指1の接触部分で反射した光を収束光として光センサ416にて検出することが可能になるため、反射光を散逸させずに効率的に画像として取り込むことが可能になる。例えば、光センサ416の受光面積が限定されていても、当該受光面積内に上記接触部分からの反射光を確実に、或いは、より多く入射させることができる。そして、図6及び図7に示すように、指1を外面413aの曲率に合わせて滑らせたり、捻るように回転させたりすることが容易になるので、光センサ416にて検出される表面態様を容易に変化させることができ、操作性を高めることができる。
In this
なお、光学窓413の外面413aの曲率は何等限定されるものではないが、小型の携帯機器に搭載する場合、曲率半径が3〜30mmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、指1で容易に操作することができるとともに、光センサ416で検出すべき画像情報を十分に取得することができる。上記範囲を下回ると、外面413aに接触する指1の表面積を十分に確保することが難しくなるので、光センサ416で検出される画像情報のデータ量が不足し、良好な検出が困難になる。逆に上記範囲を上回ると、外面413aの曲率半径が大きくなりすぎ、外面413aを凸状に構成した効果が得られにくくなる。
The curvature of the
上記光学検出ユニット412において外面413aは凸球面状に構成され、図6に示す断面でも図7に示す断面でも凸曲線状の輪郭を有するように構成されているが、いずれか一方の断面上でのみ凸曲線状の輪郭を有するように(例えば円筒面状に)構成されていてもよい。また、上記構成では、光学窓413の内面もまた外面413aに沿った凹状に構成されているが、内面が平坦に構成されていても構わない。さらに、上記構成では、凸曲面状に構成されているが、縦断面においてコ字状の輪郭を有する凸部状に構成され、例えば指1を凸部の表面に接触させるようにして操作するように構成しても構わない。
In the
図8は、上記とは異なる別の光学検出ユニット512の構造を示す縦断面図である。この光学検出ユニット512は、上記のいずれかの構成と同様の、光学面513、光源514、光学部品515を備えている。ただし、光センサとして、機器本体に設けられた撮影装置516を用いている点で上記構成とは異なる。撮影装置516は、光学窓513を通して外部の風景や人物などを撮影できるように構成されたものであり、1又は複数のレンズを含む撮影光学系516Aと、CCDセンサやCMOSセンサなどで構成される光センサ516Bとを備えている。光センサ516Bとしては、数十万〜数百万画素、或いはそれ以上の画素数を備えたものであることが好ましい。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of another
撮影装置516を用いて通常の撮影を行う場合には、光源514の発光を停止し、光学窓513を通して入射した外光を撮影光学系516Aで集光して光センサ516Bにて画像を取得する。一方、図8に示すように指1により操作を行う場合には、図示しないスイッチを操作したり、光学窓513に静電容量素子を構成し、これにより指1と光学窓513の接触を検知したりすることにより生ずる切替動作により、光源514を点灯させ、指1の表面態様を光センサ516Bにて画像として取得する。
When normal imaging is performed using the imaging device 516, the light emission of the
ここで、指1の表面態様をより確実に取り込むため、上記切替動作に伴って撮影光学系516Aの焦点距離を変更し、光学窓513の外面上の画像を直接に光センサ516Bにて取り込めるように構成することが好ましい。また、撮影光学系516Aの焦点距離を変更するのではなく、光センサ516Bにて検出した画像を後述する画像処理回路などの画像処理手段によって処理し、光学窓513の外面上の指1の表面態様を算出するようにしてもよい。これは、予め光学窓513の外面上の基準態様と、撮影光学系516Aの光学特性との関係をフィルタ特性として測定しておき、実際の撮影画像にこのフィルタ特性の逆フィルタ処理を施すことなどによって実行することができる。
Here, in order to capture the surface mode of the
図9は、本実施形態の光学式座標入力装置101の構成を模式的に示す概略構成図である。光学式座標入力装置101は、上記の光学検出ユニット112と、制御部102と、タイミング信号を生成するタイミング回路103と、上記光源114を駆動する光源駆動部104と、光センサ116の出力を取り込む画像入力部105と、画像入力部105により取り込まれた画像を処理する画像処理部106と、画像処理部106の出力する画像データに基づいて座標情報を算出して制御部102に出力する座標算出部107と、制御部102の制御信号に基づいて座標信号を出力する信号出力部108とを備えている。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram schematically showing the configuration of the optical coordinate
制御部102は、光源駆動部104を制御し、光源114の点灯と消灯、必要であれば光源114の輝度などを調整するとともに、座標算出部107から出力された座標情報を適宜に処理して信号出力部108に座標情報に関連付けられた制御信号を出力する。この制御部102は、光学式座標入力装置101の専用の制御回路やMPU(マイクロプロセッサユニット)で構成されていてもよいが、機器本体の全体を制御するMPUで構成することも可能である。
The
タイミング回路103は、水晶振動子などを含む発振回路を含み、所定のタイミング信号(例えばクロック信号)を制御部102、画像入力部105、画像処理部106及び座標算出部107に送出し、これらの各部は供給されたタイミング信号に基づいて周期的に動作するようになっている。
The
光源駆動部104は、制御部102から出力される制御信号に基づいて、光源114への電力の供給と停止を駆動信号により行う。この駆動信号は、必要に応じて光源114に所望の輝度を実現するための階調値を備えたものとされる。
Based on the control signal output from the
画像入力部105は、所定サイズの画像メモリを含み、光センサ116から出力される検出信号に基づいて所定フォーマットの画像信号を生成し、この画像信号を画像処理部106に送出する。画像処理部106では、上記画像信号に基づいて、上記光学窓113の外面上の指1などの物体の表面態様に相当する画像データを生成する。この画像データの生成は、上記表面態様に相当する画像部分の切り出しを行ったり、或いは、当該画像部分以外の画像データの置き換えを行ったりする。これは、上記画像部分の判別は、予め光学窓の外面上に接触する物体(指1など)の反射光に基づく明度の範囲を計測しておき、当該明度の範囲に基づいて設定した所定の閾値を用いて画像信号の明度や色相を所定の閾値を用いて比較することで行ってもよく、或いは、画像信号中の明度や色相の空間変化率が大きい部分を上記画像部分の境界線として検出する方法で行ってもよい。なお、上記画像処理部105及び画像処理部106は本発明に係る画像処理手段を構成する。
The
座標算出部107は、画像処理部106から出力された画像データに基づいて、指1等の物体の表面態様(光学窓113の外面に接触した部分)の移動方向や移動量(移動速度)を算出する。これは、上記表面態様のパターン認識により当該表面態様の位置を特定し、この位置の時間変化態様に基づいてどの方位にどのくらい移動したかを判定することによってなされる。そして、上記の移動方向及び移動量に相当する座標情報は、制御信号として制御部102に送られる。ここで、座標情報は、移動方向及び移動量をそれぞれそのまま反映したデータで構成されていてもよく、また、移動方向及び移動量に対して一対一の相関を有する別のデータ(たとえば、予め決定された相関テーブルにより移動方向及び移動量に変換可能な識別コードなど)で構成されていてもよい。
Based on the image data output from the
制御部102では、上記座標情報に基づいて、例えば表示画面上に表示されるポインタやカーソルなどの動作に対応する制御信号を生成し、信号出力部108に送る。ここでは、例えば、ポインタ動作のスムージング処理、カーソルの表示位置に相当するデータ変換などを行う。
Based on the coordinate information, the
信号出力部108は、制御部102の制御信号に基づいて、機器本体の表示体122(実際には表示体122のドライバ回路)や表示制御回路に座標信号を送出し、これによってポインタやカーソルの動作が制御される。なお、上記の制御部102、座標算出部107及び信号出力部108は、本発明の座標信号出力手段に相当する。
Based on the control signal of the
なお、本実施形態の光学式座標入力装置101において、光学検出ユニット112ではなく、他の構成を有する上記光学検出ユニット212,312,412,512や、これらの各部の組合せを適宜に変えて構成した種々のユニットを用いても構わない。
In the optical coordinate
本発明の光学式座標入力装置によれば、機器本体においてコンパクトに構成することができるとともに、手指などで容易に操作を行うことが可能になる。すなわち、複雑な構造を要することがないので、小型化に構造的な支障がなく、また、小型化しても画像処理や座標算出処理を行うことにより検出感度を劣化させることもない。さらに、手指などを光学窓に接触させて移動させたり姿勢を変えたりするだけでよいので、小型化しても操作性を維持することができる。 According to the optical coordinate input device of the present invention, the apparatus main body can be compactly configured and can be easily operated with fingers. That is, since a complicated structure is not required, there is no structural hindrance to downsizing, and even if the downsizing is performed, detection sensitivity is not deteriorated by performing image processing and coordinate calculation processing. Furthermore, since it is only necessary to move a finger or the like in contact with the optical window or change the posture, the operability can be maintained even if the size is reduced.
尚、本発明の光学式座標入力装置及び携帯型電子機器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the optical coordinate input device and the portable electronic device of the present invention are not limited to the illustrated examples described above, and can be variously modified without departing from the scope of the present invention. .
100…電子機器、110…操作部、111…回路基板、112…光学検出ユニット、133…光学窓、114…光源、115…光学部品、116…光センサ、101…光学式座標入力装置、102…制御部、103…タイミング回路、104…光源駆動部、105…画像入力部、106…画像処理部、107…座標算出部、108…信号出力部、120…表示部、121…回路基板、122…表示体、122a…表示画面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The portable electronic device carrying the optical coordinate input device as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
Priority Applications (1)
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JP2005006021A JP2006195706A (en) | 2005-01-13 | 2005-01-13 | Optical coordinate input device and electronic device |
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-
2005
- 2005-01-13 JP JP2005006021A patent/JP2006195706A/en not_active Withdrawn
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