JP2013156861A - Coordinate input device, coordinate correcting method of coordinate input device and coordinate input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する光学式の座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムに関するものであり、詳細には、該導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う接触座標の校正及び補正に関する。
The present invention includes a light guide member, and detects the propagating light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the surface of the light guide member, and detects the surface of the light guide member in the operation tool. BACKGROUND OF THE
タッチペン、スタイラスペン等の棒状の操作部材(以下、「ペン」と記載する)等と、該ペンによる座標入力を受け付ける導光部材とからなる光学式の座標入力装置又は位置検出装置、並びに座標入力装置又は位置検出装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の座標入力システムが知られている。 An optical coordinate input device or position detection device comprising a bar-shaped operation member (hereinafter referred to as a “pen”) such as a touch pen and a stylus pen, and a light guide member that receives coordinate input by the pen, and coordinate input A coordinate input system such as a tablet or a touch panel in which a device or a position detection device and a display panel are combined is known.
上記座標入力システムでは、上記ペンを座標入力装置の座標入力領域に接近又は接触させることにより、座標入力装置又は位置検出装置が該ペンにおける接近又は接触した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、又は該座標入力装置に一体的に積層されている液晶パネル等の表示画面に点画像又は直線画像等のオブジェクトを表示するため等に用いられる。 In the coordinate input system, the coordinate input device or the position detection device obtains the coordinates of the approached or touched position of the pen by bringing the pen close to or in contact with the coordinate input region of the coordinate input device. The obtained coordinates are for displaying an object such as a point image or a straight line image on a display screen such as a liquid crystal display separate from the coordinate input device or a liquid crystal panel integrally laminated on the coordinate input device. Used for etc.
例えば、特許文献1に開示されている位置検出装置100は、図12(a)(b)に示すように、透光性材料からなる導光部材である導光板101と、導光板101の側面からX方向及びY方向に複数個列状に光を入射させる半導体赤外線レーザー等の各光源102…と、これら各光源102…を順次走査して点灯制御する点灯制御部103と、導光板101に接触したときにその接触位置を検出するタッチペン110とを備えている。また、上記タッチペン110は、図12(c)に示すように、導光板101に接触させることにより、導光板101の内部を導光する光を導入する導入部111と、導入部111が導入した光を検知して検知信号を出力する検知部112と、該検知部112から出力される検知信号と点灯制御部103による走査位置とに基づいてタッチペン110が導光板101と接触する座標位置を演算する座標演算部113と、識別信号生成部114と、送信部115とを有している。
For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, the
上記位置検出装置100では、各光源102…が導光板101の左から右へ、及び下から上へ順次点灯制御される。このとき、導光板101のある位置にタッチペン110を押し当てると、タッチペン110の導入部111が導光板101に密着することによって、導光板101の表面で全反射していた光の全反射条件が崩れて導入部111に導入される。導入部111に導入された光は、検知部112が検知して検知信号を出力する。この出力に基づいて、座標演算部113が、接触点の座標を演算する。具体的には、検知部112の出力した検知信号から検知した光束がどの光源102からの検出タイミングで検出したかを計算することにより導光板101上での2次元座標位置を演算することができる。そして、演算された2次元座標位置は、識別信号生成部114にてタッチペン110・110毎に異なる信号周波数が発生され、その信号周波数にて送信部115から図示しない受信装置に送信されるようになっている。
In the
しかしながら、上記従来の特許文献1に開示された位置検出装置100においては、導光板101を使用しているため、導光板101が伸縮又は位置ずれした場合には、タッチペン110が接触する座標位置と正確な座標位置とがずれてしまい、座標検出精度が低下するという問題点を有している。
However, since the
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、正確な校正をすることができず、その結果、やはり座標検出精度が低下する虞がある。 In addition, if an infrared light shielding type coordinate input device is employed, if an object such as a finger other than the touch pen touches the detection area during calibration, the infrared light in the vicinity thereof is blocked. Therefore, accurate calibration cannot be performed, and as a result, the coordinate detection accuracy may also decrease.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to automatically detect detected coordinates accompanying expansion / contraction or positional deviation of a light guide member in an optical coordinate input device using the light guide member. An object of the present invention is to provide a coordinate input device, a coordinate correction method for a coordinate input device, and a coordinate input system that can be calibrated and corrected to prevent deterioration of coordinate detection accuracy.
本発明の座標入力装置は、上記課題を解決するために、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置であって、上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the coordinate input device of the present invention includes a light guide member, and a light receiving unit transmits propagating light propagating through the light guide member by bringing an operation tool into contact with the surface of the light guide member. A coordinate input device that detects and detects the coordinates of the position of contact with the surface of the light guide member in the operation tool, to the surface of the light guide member in the operation tool accompanying expansion and contraction of the light guide member In order to calibrate the contact position, a calibration light source that is provided at a predetermined position and makes light incident from the surface of the light guide member, and an incident position of light in the calibration light source detected by turning on the calibration light source And the coordinate calibration means for comparing the known accurate coordinates of the light source for calibration to obtain the amount of positional deviation, and the coordinates of the contact position were detected by bringing the operating tool into contact with the surface of the light guide member. Sometimes the above displacement amount And coordinate correcting means for correcting the detected coordinates based is characterized by being provided.
上記の発明によれば、座標入力装置は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触又は近接させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する。 According to the above invention, the coordinate input device includes the light guide member, and detects the propagating light propagating through the light guide member at the light receiving unit by bringing the operation tool into contact with or close to the surface of the light guide member. The coordinates of the position of contact with the surface of the light guide member in the operation tool are detected.
このような導光部材を備えた光学方式の座標入力装置においては、使用時に、導光部材が伸縮又は位置ずれしている場合がある。その場合には、操作用具と受光部との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。 In an optical coordinate input device provided with such a light guide member, the light guide member may be stretched or displaced in use. In this case, the positional relationship between the operation tool and the light receiving unit is shifted, and the coordinate detection accuracy is lowered.
この座標検出精度の低下を防止するために、例えば、操作用具が発光部を有するタッチペンである場合に、そのタッチペンを所定の定められた位置に接触させることにより、操作用具と受光部との位置関係を校正することが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。 In order to prevent a decrease in the coordinate detection accuracy, for example, when the operation tool is a touch pen having a light emitting unit, the position of the operation tool and the light receiving unit is brought into contact with a predetermined position by touching the touch pen. It is possible to calibrate the relationship. However, such a calibration method requires the user to bring the touch pen into contact with a predetermined position, which is cumbersome and burdensome for the user.
そこで、本発明では、上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられている。 Therefore, in the present invention, in order to calibrate the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member accompanying the expansion and contraction of the light guide member, light is emitted from the surface of the light guide member. The amount of positional deviation is obtained by comparing the calibration light source incident on the calibration light source, the coordinates of the light incident position in the calibration light source detected by turning on the calibration light source, and the known accurate coordinates in the calibration light source. And a coordinate correction means for correcting the detected coordinates based on the amount of displacement when the operation tool is brought into contact with the surface of the light guide member and the coordinates of the contact position are detected. ing.
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。 As a result, at the time of calibration, the coordinates serving as a reference are not automatically detected by the user and are automatically detected from a fixed location. For this reason, a user's burden does not generate | occur | produce.
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本発明では、導光部材を用いた座標入力装置を採用しており、校正用光源からの光を導光部材に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。 In addition, if an infrared light shielding type coordinate input device is employed, if an object such as a finger other than the touch pen touches the detection area during calibration, the infrared light in the vicinity thereof is blocked. Therefore, there is a risk of malfunction. However, in the present invention, a coordinate input device using a light guide member is employed, and light from a calibration light source is incident on the light guide member. For this reason, since light does not pass through the air, calibration is not inaccurate due to external influences such as a finger during calibration.
したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置を提供することができる。 Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can automatically calibrate and correct detected coordinates accompanying the expansion or contraction of the light guide member to prevent a decrease in coordinate detection accuracy. Can be provided.
本発明の座標入力装置では、前記操作用具は、導光部材の表面に接触させることによって該導光部材に光を入射させる発光部を有していると共に、上記導光部材には、上記操作用具から入射されて該導光部材の内部を導光する前記伝搬光を少なくとも2箇所に設けられた前記受光部へそれぞれ線状に出射する光路変換部が設けられているとすることができる。 In the coordinate input device according to the aspect of the invention, the operation tool includes a light emitting unit that causes light to enter the light guide member by contacting the surface of the light guide member. It can be assumed that there is provided an optical path changing unit that linearly emits the propagating light that is incident from the tool and guides the inside of the light guide member to the light receiving units provided in at least two places.
これにより、操作用具としての例えばタッチペンにおける発光部から光が出射される。その光は導光部材に入射され、その伝搬光は少なくとも2箇所に設けられた光路変換部を介して導光部材の外部にそれぞれ出射され、少なくとも2箇所に設けられた受光部へそれぞれ線状に出射される。 Thereby, light is emitted from a light emitting unit in, for example, a touch pen as an operation tool. The light is incident on the light guide member, and the propagating light is emitted to the outside of the light guide member via the optical path changing portions provided at least at two locations, and linearly transmitted to the light receiving portions provided at at least two locations. Is emitted.
このため、各受光部では、各受光部とタッチペンの導光部材への接触位置とを結ぶ三角形における各受光部間の間隔と2つの角度がわかるので、三角測量法により、タッチペンの導光部材への接触位置の座標を求めることができる。 For this reason, in each light-receiving part, since the interval between each light-receiving part and two angles in the triangle connecting each light-receiving part and the contact position of the touch pen to the light-guiding member can be known, the light guide member of the touch pen is obtained by triangulation. The coordinates of the contact position can be obtained.
したがって、導光部材を使用し、タッチペンから導光部材に光を入射させることにより、タッチペンの導光部材への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a coordinate input device that uses a triangulation method to obtain coordinates of a contact position of the touch pen with respect to the light guide member by using the light guide member and causing light to enter the light guide member from the touch pen. .
本発明の座標入力装置の座標補正方法は、上記課題を解決するために、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置の座標補正方法であって、上記座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a coordinate correction method for a coordinate input device according to the present invention includes a light guide member, and propagates light propagating through the light guide member by bringing an operation tool into contact with the surface of the light guide member. A coordinate correction method for a coordinate input device that is detected by a light receiving unit and detects coordinates of a position of contact with the surface of the light guide member in the operation tool, wherein the light guide is turned on in a power-on state of the coordinate input device. By illuminating a calibration light source provided at a known accurate coordinate position on the member, the light from the calibration light source is incident on the light guide member, and the propagation light propagating through the light guide member is detected by the light receiving unit. A calibration light source coordinate detection step for detecting the coordinates of the light incident position in the calibration light source, the coordinates of the light incidence position in the calibration light source obtained in the calibration light source coordinate detection step, and the calibration Known in light sources A positional deviation amount calculating step for obtaining a positional deviation amount by comparing with accurate coordinates, and a propagating light propagating through the light guide member by contact with the operation tool is detected by the light receiving unit, and guided in the operation tool. A coordinate correction step of correcting the detected coordinates based on the positional deviation amount when the coordinates of the position of contact with the surface of the optical member are detected.
上記の発明によれば、座標入力装置は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する。 According to the above invention, the coordinate input device includes the light guide member, and detects the propagating light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the surface of the light guide member. The coordinate of the contact position on the surface of the light guide member in the operation tool is detected.
このような導光部材を備えた光学方式の座標入力装置においては、使用時に、導光部材が伸縮又は位置ずれしている場合がある。その場合には、操作用具と受光部との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。 In an optical coordinate input device provided with such a light guide member, the light guide member may be stretched or displaced in use. In this case, the positional relationship between the operation tool and the light receiving unit is shifted, and the coordinate detection accuracy is lowered.
そこで、操作用具が発光部を有する例えばタッチペンである場合に、そのタッチペンを所定の定められた位置に接触させることにより、操作用具と受光部との位置関係を校正することが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。 Therefore, when the operation tool is a touch pen having a light emitting unit, for example, it is conceivable to calibrate the positional relationship between the operation tool and the light receiving unit by bringing the touch pen into contact with a predetermined position. However, such a calibration method requires the user to bring the touch pen into contact with a predetermined position, which is cumbersome and burdensome for the user.
この課題を解決すべく、本発明では、座標入力装置の座標を校正する場合には、校正用光源座標検出工程において、座標入力装置における電源のオン状態において、導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する。 In order to solve this problem, in the present invention, when the coordinates of the coordinate input device are calibrated, in the calibration light source coordinate detection step, when the power of the coordinate input device is turned on, the known accurate coordinates of the light guide member The calibration light source is turned on so that the light from the calibration light source is incident on the light guide member, and the propagating light propagating through the light guide member is detected by the light receiving unit. The coordinates of the light incident position at are detected.
次いで、位置ずれ量算出工程にて、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める。 Next, in the positional deviation amount calculation step, the positional deviation is made by comparing the coordinates of the incident position of the light in the calibration light source obtained in the calibration light source coordinate detection step with the known accurate coordinates in the calibration light source. Find the amount.
その後、座標補正工程にて、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する。 Thereafter, in the coordinate correction process, the light that propagates through the light guide member is detected by the light receiving unit by contacting the operation tool, and the coordinates of the contact position of the operation tool on the surface of the light guide member are detected. When detected, the detected coordinates are corrected based on the amount of positional deviation.
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。 As a result, at the time of calibration, the coordinates serving as a reference are not automatically detected by the user and are automatically detected from a fixed location. For this reason, a user's burden does not generate | occur | produce.
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本発明では、導光部材を用いた座標入力装置を採用しており、校正用光源からの光を導光部材に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。 In addition, if an infrared light shielding type coordinate input device is employed, if an object such as a finger other than the touch pen touches the detection area during calibration, the infrared light in the vicinity thereof is blocked. Therefore, there is a risk of malfunction. However, in the present invention, a coordinate input device using a light guide member is employed, and light from a calibration light source is incident on the light guide member. For this reason, since light does not pass through the air, calibration is not inaccurate due to external influences such as a finger during calibration.
したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。 Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can automatically calibrate and correct detected coordinates accompanying expansion or contraction of the light guide member to prevent a decrease in coordinate detection accuracy. A coordinate correction method can be provided.
本発明の座標入力装置の座標補正方法では、前記校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程は、座標入力装置の電源をオンしたとき、及びその後一定時間毎に行われることが好ましい。 In the coordinate correction method of the coordinate input device of the present invention, it is preferable that the calibration light source coordinate detection step and the positional deviation amount calculation step are performed when the power of the coordinate input device is turned on and thereafter every predetermined time.
これにより、座標入力装置の電源をオンしたときには、必ず校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程にて、導光部材の校正が自動的に行われる。この結果、座標入力装置における電源のオフ時に座標入力装置を落下させる等して、導光部材の位置ずれがあった場合において、その事実を操作者が知らない場合であっても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。 Thus, when the power of the coordinate input device is turned on, the light guide member is automatically calibrated automatically in the calibration light source coordinate detection step and the positional deviation amount calculation step. As a result, when the coordinate input device is dropped when the power is turned off in the coordinate input device and the light guide member is misaligned, even if the operator does not know the fact, the detected coordinates are It is possible to provide a coordinate correction method for a coordinate input device that can automatically calibrate and correct to prevent a decrease in coordinate detection accuracy.
また、本発明では、座標入力装置の電源をオン状態において、一定時間毎に校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程が行われる。 In the present invention, the calibration light source coordinate detection step and the positional deviation amount calculation step are performed at regular intervals while the power of the coordinate input device is turned on.
このため、座標入力装置の長時間の使用により、導光部材が熱膨張して伸びた場合等においても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置の座標補正方法を提供することができる。 For this reason, even if the light guide member expands due to thermal expansion due to the long-term use of the coordinate input device, the coordinate input can automatically calibrate and correct the detected coordinates to prevent a decrease in coordinate detection accuracy. An apparatus coordinate correction method can be provided.
本発明の座標入力システムは、上記課題を解決するために、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示パネルを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a coordinate input system according to the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display panel.
上記の発明によれば、座標入力装置を、画像表示パネルの画像を見ながらタッチペン又は指にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置を備えた座標入力システムを提供することができる。 According to said invention, a coordinate input device can be functioned as a touchscreen which inputs with a touch pen or a finger, seeing the image of an image display panel. Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can automatically calibrate and correct detected coordinates accompanying the expansion or contraction of the light guide member to prevent a decrease in coordinate detection accuracy. A coordinate input system can be provided.
本発明の座標入力装置は、以上のように、導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられているものである。 As described above, the coordinate input device of the present invention is provided at a predetermined position to calibrate the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member in accordance with the expansion and contraction of the light guide member. Compare the calibration light source that makes light incident from the surface of the member, the coordinates of the light incident position in the calibration light source detected by turning on the calibration light source, and the known accurate coordinates in the calibration light source Coordinate correction means for obtaining a displacement amount, and coordinate correction for correcting the detected coordinates based on the displacement amount when the operation tool is brought into contact with the surface of the light guide member and the coordinates of the contact position are detected. Means.
本発明の座標入力装置の座標補正方法は、以上のように、座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいる方法である。 As described above, the coordinate correction method of the coordinate input device according to the present invention is to turn on the calibration light source provided at the known accurate coordinate position in the light guide member in the power-on state of the coordinate input device. The calibration light source detects the coordinates of the incident position of the light in the calibration light source by causing the light from the calibration light source to enter the light guide member and detecting the propagation light propagating through the light guide member by the light receiving unit. Misalignment to determine the amount of misalignment by comparing the coordinates of the incident position of light in the calibration light source obtained in the coordinate detection step and the calibration light source coordinate detection step with known accurate coordinates in the calibration light source When the light receiving unit detects the propagation light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the amount calculation step, and detects the coordinates of the contact position on the surface of the light guide member in the operation tool , The amount of displacement A method and a coordinate correction step of correcting the detected coordinates based.
本発明の座標入力システムは、以上のように、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示パネルを備えているものである。 As described above, the coordinate input system of the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display panel.
それゆえ、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、導光部材の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムを提供するという効果を奏する。 Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can automatically calibrate and correct detected coordinates accompanying the expansion or contraction of the light guide member to prevent a decrease in coordinate detection accuracy. The coordinate correction method of the coordinate input device and the coordinate input system are provided.
本発明の一実施形態について図1〜図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(座標入力システムの構成)
本実施の形態の座標入力装置を備えた座標入力システムの構成について、図1に基づいて説明する。図1は、上記座標入力システムの構成を示す斜視図である。
(Configuration of coordinate input system)
A configuration of a coordinate input system including the coordinate input device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the coordinate input system.
本実施の形態の座標入力システム1は、図1に示すように、画像表示パネルとしての液晶表示パネル2と、この液晶表示パネル2の上側に設けられた座標入力装置3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the coordinate
上記液晶表示パネル2は、一対の図示しない基板間に液晶層を挟持しており、各基板には、電圧印加によって当該液晶層の液晶分子の配向を変えるための各種電極が少なくとも設けられている。そして、電圧印加によって液晶分子の配向を変化させることによって、各画素の液晶層を透過する光の透過量を調整して所望の表示を行う。液晶表示パネル2の構成は、従来周知の液晶表示パネルを用いることができる。
The liquid
上記座標入力システム1では、液晶表示パネル2に表示された画面を見ながら、液晶表示パネル2の上側に設けられた座標入力装置3の後述する導光板10上に操作用具としての例えばタッチペン40を接触させることにより、そのタッチペン40における接触位置の座標が特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。
In the coordinate
(座標入力装置の構成)
次に、上記座標入力システム1に備えられた座標入力装置3の構成について、前記図1、及び図2に基づいて以下に詳述する。図2は、図2のA−A線矢視断面図である。
(Configuration of coordinate input device)
Next, the configuration of the coordinate
上記座標入力装置3は、図1に示すように、四角形の透明の導光部材としての導光板10と、導光板10の一辺の両端にそれぞれ配設された撮像ユニット20・30と、導光板10に接触される操作用具としてのタッチペン40とを有している。
As shown in FIG. 1, the coordinate
導光板10は、透光性材料からなる一枚の平板からなっており、液晶表示パネル2の表示面側に重ねて配設されている。導光板10の大きさは、液晶表示パネルと略同じ大きさの四角形となっている。詳細には、図1に示すように、撮像ユニット20・30を配設する一辺側が液晶表示パネル2よりも大きく構成されている。これにより、撮像ユニット20・30の少なくとも一部分を、導光板10の背面側に配設することができる。この結果、座標入力装置3のタッチペン40における導光板10への接触面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力装置3のコンパクトサイズの実現に寄与している。
The
また、導光板10における撮像ユニット20・30を配設する2箇所の隅角部には、凹型の円錐面状の光路変換部としての切り欠き11がそれぞれ形成されている。この切り欠き11の円錐面と導光板10背面とがなす角度(図2に示すγ)は、45度以下であり、30度又は45度が選ばれる。円錐面状の切り欠き11にはミラーコーティング11aが施されている。これにより、図2に示すように、導光板10の内部を伝搬して切り欠き11に至った光の光路を、切り欠き11によって導光板10の下方、つまり導光板10の背面に向けて変化させる。尚、ミラーコーティング11aが無くても、切り欠き11の円錐面によって、光路を導光板10の下方に変化させることが可能である。すなわち、導光板10は、完全な四角形である必要はなく、上述のように、角が切り欠かれていたり、又は角が曲面加工されていたりする等の実質的な四角形であってよい。
In addition,
また、本実施の形態では、光変換部材を導光板10の隅角部の切り欠き11として設けたため、導光板10から光変換部材が突出するのを回避している。
In this embodiment, since the light conversion member is provided as the
導光板10の厚さは1〜3mmが主に用いられる。本実施の形態では、厚さ例えば2mmとなっている。導光板10の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネート又はガラスでもよい。また導光板10の厚さは1〜3mmが主に用いられるが、これより厚くてもよい。また、導光板10の四角形の大きさは、例えば約1m角とすることができるが、これに制限されるものではない。
The thickness of the
撮像ユニット20・30は、導光板10の円錐面状の切り欠き11の直下に配置されている。つまり、撮像ユニット20・30は、導光板10の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット20・30は、導光板10の表面よりも上方には突出していない。
The
上記撮像ユニット20は、レンズ21と可視光カットフィルタ22と受光部としての撮像素子23とを有している。また、撮像ユニット30も、同様に、レンズ31と可視光カットフィルタ32と受光部としての撮像素子33とを有している。撮像素子23・33の受光面は、それぞれ、導光板10の表面と平行であるように配設されている。
The
撮像ユニット20・30は、導光板10に接続されており、導光板10を伝搬しない光は撮像素子23・33に結合しない構造になっている。
The
尚、本実施の形態では、切り欠き11が円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、多角面状に構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
(タッチペンの構成)
次に、本実施の形態のタッチペンの構成について、図3及び図4に基づいて説明する。図3は、本実施の形態のタッチペン40の構成を示す平面図である。尚、図3においては、説明の便宜上、筐体の一部を取り外して、内部構造を露出させている。また、図4は、タッチペンの先端に設けられた光散乱部材の構成を示す断面図である。
(Configuration of touch pen)
Next, the configuration of the touch pen according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the
上記タッチペン40は、いわゆるタッチペン又はスタイラスペンと呼ばれる操作用具である。
The
タッチペン40は、図3に示すように、外形となる筐体41の内部に、光を出射する発光素子42aと、該発光素子42aから発光された光をタッチペン40の先端から導光板10へ導入させる導入部42bとを有する発光部42と、電源装置43と、制御装置44とを格納している。そして、タッチペン40の光出射先端側には、光を拡散させる光散乱部材45が導入部42bに固定されて取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
この光散乱部材45は、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。上記光拡散材料としては、ガラスビーズを用いることができる。また、上記樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、又はシリコンラバーを用いることができ、弾性を有して構成されていることが好ましい。弾性材を用いることによって、座標入力装置3の導光板10にタッチペン40の先端つまり光散乱部材45を接触させて用いる場合に、導光板10表面を傷付けることなく、かつ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板10表面との接触面積を大きくすることができる。この結果、図4に示すように、導光板10表面に導入される光量を多くすることができる。すなわち、導光板10の内部における深さ方向に対して複数の放射状の方向に、タッチペン40からの光を入射させることができるようになっている。
The
光散乱部材45の光出射面は、図4に示すように、曲面を有している。すなわち、光散乱部材45は概ね半球体であり、直径が例えば2.5〜5.5mmとなっている。直径が2.5よりも小さいと、十分に拡散した光を形成することができない虞がある。また、光散乱部材45を座標入力装置3の導光板10に接触させて用いる場合に、十分な接触面積を確保することができる光が十分に導光板10表面に導入されない虞がある。一方、直径が5.5mmを超える場合、拡散光が拡がり過ぎて正確な位置検出を行うことが困難になる虞がある。また、光散乱部材45を座標入力装置3の導光板10に接触させる場合に、接触面積が広すぎることから摩擦抵抗が大きくなりすぎて操作性を損なう虞がある。この結果、直径を2.5〜5.5mmとすれば、光を効率よく拡散させることができつつ、位置座標を精度よく検出することができる。また、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、この曲面は、均一な曲率によって構成されている必要はなく、タッチペン40の最も先端部となる領域とそれを囲む領域とで曲率を異ならせてもよい。
The light exit surface of the
さらに、この曲面には、表面に微細な凹凸形状が設けられていてもよい。この微細な凹凸形状によって、光を拡散させることができる。また、光散乱部材45を座標入力装置3の導光板10に接触させて用いる場合、この微細な凹凸形状によって導光板10との接触面積が減少し、摺動させたときの摩擦力が低減するので、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、このように、微細な凹凸形状を設ける態様の場合は、光散乱部材45に光拡散材料を含めることなく樹脂単体で構成し、該樹脂における導光板10との対向領域に微細な凹凸形状を設けることによっても、光拡散効果を奏することができる。換言すれば、光拡散材料を含めるのに加えて微細な凹凸形状を形成すれば、光拡散効果をより高めることができる。微細な凹凸形状は、型成形によって形成することができるが、この方法に限定されるものでない。尚、微細な凹凸形状を設けることにより導光板10との接触面積が減少するが、それによる導入光量の減少は5%程度であるため、位置座標の検出に大きな影響は与えない。
Further, the curved surface may be provided with a fine uneven shape on the surface. Light can be diffused by this fine uneven shape. Further, when the
また、光散乱部材45の光出射面には、耐磨耗加工が施されていることが好ましい。光散乱部材45がポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂によって構成されている場合には不要であるが、光散乱部材45自体が耐磨耗に優れていない他の材料から構成されている場合には、その光出射面に耐磨耗加工を施すことは有効である。耐磨耗加工とは、特に制限はないが、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を光散乱部材45の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。
Further, the light emitting surface of the
さらに、この光散乱部材45は、タッチペン40に対して着脱可能に構成されている。これにより、光散乱部材45が何らかの理由で損傷した場合又は経時劣化した場合であっても、光散乱部材45を交換するだけでタッチペン40の使用を継続することができる。また、タッチペン40自体を交換する構成に比べて、低コストで使用を継続することができる。さらに、着脱可能であるために、光散乱部材45が取り付けられる側の部材である導入部42bには、光散乱部材45と接触する部分に、溝構造、咬合する構造、又は嵌め合う構造を設ける一方、光散乱部材45には、その構造に合う構造を設けておくことが好ましい。尚、本実施の形態では、導入部42bに光散乱部材45を取り付ける態様となっている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体41に光散乱部材45を取り付ける態様であってもよく、他の態様であってもよい。
Further, the
上記発光素子42aは、例えば赤外光等の光を発するLED(light emitting diode)又はLD(laser diode)を用いることができる。尚、LED又はLDは、1つのタッチペン40に対して1つだけ設けられている構成に限らず、複数個を搭載してもよい。
As the
上記電源装置43は、例えば電池を内蔵する構成とすることができるほか、充電式に構成されていてもよい。
The
上記制御装置44は、発光素子42aの発光を制御する。例えば、発光素子42aが導光板10に接触したときにのみに発光する仕組み等が盛り込まれる。この仕組みは感圧スイッチ等を用いることにより構成され、発光時間を制御できるため、消費電力を低減し、電池寿命を延ばすことができる。
The
上記構成のタッチペン40では、電源装置43から電源を受けた発光素子42aは所定波長の光を発光する。この発光素子42aから発光された光は、導入部42bを経て光散乱部材45に入射し、該光散乱部材45の光拡散材料及び上記微細な凹凸形状によって乱反射する。そして、光散乱部材45の光出射面から拡散光となって出射される。
In the
以上のように、タッチペン40には、光を出射する発光部42が設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。したがって、タッチペン40のペン先が導光板10に接触すると、ペン先から放射された赤外光の一部が、導光板10に結合して、導光板10内を伝搬する。タッチペン40は、ペン先から光を拡散放射するため、導光板10に結合した光は、導光板10内を拡散放射しながら導光伝搬される。
As described above, the
そして、図2に示すように、導光板10の内部を伝搬する伝搬光10a・10bは、切り欠き11を介して撮像ユニット20・30にそれぞれ入射する。撮像ユニット20・30では、撮像素子13から得られる各画像から、タッチペン40が接触した箇所における導光板10の二次元平面内での撮像ユニット20・30とのなす角度を求める。これにより、以下に述べる2次元座標の算出原理に基づいて、二次元平面内での位置座標を精度よく求めることができる。
As shown in FIG. 2, the propagation lights 10 a and 10 b propagating through the
(2次元座標位置の算出)
上述のようにして求めた、タッチペン40が接触した箇所における導光板10の二次元平面内での撮像ユニット20・30とのなす角度を用いて、タッチペン40が接触した箇所における2次元座標位置の算出方法について、前記図1及び図2、並びに図5(a)(b)に基づいて、以下に説明する。図5(a)は座標入力装置3における撮像ユニット20での撮像状況を示す斜視図であり、図5(b)は撮像ユニット20の撮像素子23での像を示す平面図である。
(Calculation of 2D coordinate position)
Using the angle formed with the
図2に示すように、まず、タッチペン40のペン先が座標入力装置3における導光板10の表面に接触したとき、タッチペン40から放射される赤外光の一部が屈折率Nの導光板10内に入射する。この入射光のうち、導光板10内の伝搬角θP が、
sinθP < 1/N
に示す条件を満たす光束は、導光板10内に閉じ込められ、導光板10の表面、及び裏面での反射を繰り返し、導光板10内を進行する。
As shown in FIG. 2, first, when the pen tip of the
sinθ P <1 / N
The light flux that satisfies the conditions shown in FIG. 5 is confined in the
ここで、図1に示すように、タッチペン40から発せられた赤外光はペン先を中心にして導光板10の2次元平面に対して放射状に拡散され、導光板10内を伝搬する。そして、その光束のうちの一部における伝搬光10a・10bは、円錐面状の切り欠き11の端面にも導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット20・30にて受光される。具体的には、切り欠き11の端面の反射光は、レンズ21・31にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ22・32を通って、最後に撮像素子23・33に受光される。可視光カットフィルタ22・32は、タッチペン40から放射される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。可視光カットフィルタ22・32により、太陽光や、液晶表示パネル用バックライト光等の迷光が遮断され、SN比を高くすることができる。
Here, as shown in FIG. 1, the infrared light emitted from the
次に、撮像ユニット20・30の処理について、図5(a)(b)に基づいて説明する。尚、図5(a)(b)においては、撮像ユニット20についてのみ説明するが、撮像ユニット30においても同様の処理が行われる。
Next, the processing of the
図1及び図5(a)に示すように、撮像ユニット20・30に入射した光は、レンズ21・31を経て、撮像素子23・33に線状の像25を形成する。線状の像25の位置はタッチペン40の位置によって変化し、撮像ユニットの取得画像を分析することにより、伝搬光10a・10bと導光板10の一辺とがなす角度α・βがそれぞれ求められ。そして、この角度α・βにより、三角測量法を用いて発光源となるペン先が接した点の位置座標が求められる。
As shown in FIGS. 1 and 5A, the light incident on the
詳細には、図5(a)において、タッチペン40が点P1 の位置にあるとき、図5(b)にも示すように、線状の像25が形成される。また、このタッチペン40が点P2 の位置に移動したとき、線状の像27が形成される。
Specifically, in FIG. 5 (a), the case where the
光を照射している状態にあるタッチペン40のペン先が導光板10に接触していないとき、撮像素子23の取得画像には何も現れない。一方、発光部42から光を照射している状態にあるタッチペン40のペン先が導光板10に接触して赤外光が導光板10に結合すると、その光束のうちの一部における伝搬光10aが撮像素子23に導かれ、撮像素子23の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像25が現れる。
When the pen tip of the
図5(b)に示す線状の像25の位置は、タッチペン40のペン先における接触点の位置に依存して変化し、ペン先の接触点の位置を変えると、線状の像25は線状の像27のように変化する。その線状の像25・27の軌跡は一点鎖線で示した扇形状26になる。その扇形の中心と線状の像25を結ぶ線分の傾き角度α1 ’(円弧の中心を回転中心とする)は、タッチペン40と撮像素子23を結ぶ線分と導光板10の上記或る一辺とがなす角度α1 と同じ角度になる。したがって、撮像素子の取得画像から傾き角度α1 ’が求められ、この傾き角度α1 ’から角度α1 が求められる。同様に、タッチペン40が点P2 の位置に移動すると、線状の像27が形成され、その線状の像27の傾き角度α2 ’を求めることにより、角度α2 が求められる。
The position of the
撮像素子23についても同様に取得画像の分析から発光点の位置が特定され、タッチペン40と撮像素子23とを結ぶ線分と導光板10の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。
Similarly, for the
そして、撮像素子23と撮像素子33との間の間隔をL、撮像素子23からの画像を読み取り求めた輝点の角度をα、撮像素子23からの取得画像を読み取り求めた輝点の角度をβとしたとき、輝点の座標(X、Y)は下記の関係式(1)及び関係式(2)
Y=tanα・X …関係式(1)
Y=tanβ・(L−X) …関係式(2)
を満足する。これを解くと、輝点の座標(X、Y)は、
X=tanβ・L/(tanα+tanβ) …式(3)
Y=(tanα・tanβ)・L/(tanα+tanβ) …式(4)
と表され、上述のように求めた角度α・βと、予め求めることができる間隔Lとにより、ペン先が接触した地点の座標X・Yが求められる。このうち間隔Lは撮像素子23と撮像素子33との間の間隔であり、固定の値である。角度α・βを求めることにより、ペン入力位置の座標X・Yを求めることができる。
The distance between the
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) ... Relational expression (2)
Satisfied. Solving this, the coordinates (X, Y) of the bright spot are
X = tan β · L / (tan α + tan β) Equation (3)
Y = (tan α · tan β) · L / (tan α + tan β) (4)
The coordinates X and Y of the point where the pen tip contacts are obtained from the angles α and β obtained as described above and the interval L that can be obtained in advance. Among these, the space | interval L is a space | interval between the image pick-up
尚、撮像素子23と撮像素子33との間の間隔Lとは、レンズ21の光軸中心とレンズ31の光軸中心との間の距離である。
The distance L between the
タッチペン40の位置座標を以上の方法で求めるために、座標入力システム1には、図示しない位置座標検出部を設けている。位置座標検出部は座標入力装置3に設けることができる。
In order to obtain the position coordinates of the
また、以上の方法にて求められたタッチペン40の位置座標に基づいて、液晶表示パネル2の位置座標に対応する位置にある画素を駆動して、ユーザが、タッチペン40のタッチ位置を視認することができるようにすることが可能である。そのためには、液晶表示パネル2の駆動を制御する図示しない制御部が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、該情報に基づいて液晶表示パネル2を駆動すればよい。
Further, based on the position coordinates of the
(校正用光源を用いた座標位置の校正及び校正値に基づく座標補正)
本実施の形態の座標入力装置3は、導光板10を備え、導光板10の表面にタッチペン40を接触させることによって該導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bを撮像素子23・33にて検知し、タッチペン40における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する。
(Coordinate position calibration using calibration light source and coordinate correction based on calibration values)
The coordinate
このような導光板10を備えた光学方式の座標入力装置3においては、使用時に、導光板10が伸縮又は位置ずれしている場合がある。すなわち、導光板10は、例えばアクリルが用いられるので、膨張により伸縮する。また、座標入力システム1を落下させた場合には、導光板10と液晶表示パネル2との関係が出荷時に比べて位置ずれしている場合がある。その場合には、タッチペン40と撮像素子23・33との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。
In the optical coordinate
この座標検出精度の低下を防止するために、例えば、本実施の形態の座標入力装置3のように、操作用具が発光部42を有するタッチペン40である場合に、そのタッチペン40を所定の定められた位置に接触させることにより、タッチペン40と撮像素子23・33との位置関係を校正、つまり座標位置のキャリブレーションをすることが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。
In order to prevent the deterioration of the coordinate detection accuracy, for example, when the operation tool is the
そこで、本実施の形態では、導光板10の伸縮及び位置ずれに伴う、タッチペン40における導光板10の表面への接触位置を校正すべく、以下の構成を有している。
Therefore, in the present embodiment, the following configuration is provided to calibrate the contact position of the
まず、図6(a)(b)に示すように、導光板10の下側には、導光板10における既知の正確な座標位置から該導光板10に光を入射させる校正用光源4が設けられている。
この校正用光源4は、例えば、導光板10の端部近傍に複数個設けられている。尚、本発明においては、校正用光源4の個数は、複数に限らず、1個でもよい。また、校正用光源4の設置位置においても、導光板10の端部近傍の近傍でなく、中央であってもよい。
First, as shown in FIGS. 6A and 6B, a
A plurality of
この校正用光源4は、例えば赤外光等の光を発するLED又はLDを用いることができる。また、校正用光源4は、液晶表示パネル2の一部を点灯することにより、光を導光板10に入射させる構成とすることも可能である。この構成によれば、校正用光源4を別途に設ける必要が無くなる。
As the
また、図1に示すように、座標入力システム1には、CPUからなる座標校正補正部50が設けられている。
As shown in FIG. 1, the coordinate
この座標校正補正部50は、校正用光源4を点灯することにより検出した校正用光源4における光の入射位置の座標と、校正用光源4における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める本発明の座標校正手段としての機能を有している。
The coordinate
また、この座標校正補正部50は、タッチペン40を導光板10の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正するようになっており、本発明の座標補正手段としての機能を有している。
The coordinate
上記校正用光源4を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法について、図7に基づいて説明する。図7は校正用光源4を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法を示すメインフローチャートである。
A coordinate calibration method using the
校正用光源4を用いた座標校正方法及びその校正に基づく座標補正方法は、図7に示すように、出荷前に行われる準備工程(S1)と、出荷後に行われる座標校正工程(S2)及び座標補正工程(S3)とに大別される。
As shown in FIG. 7, a coordinate calibration method using the
上記準備工程(S1)では、設置された校正用光源4の導光板10における正確な座標の位置、正しくは校正用光源4の導光板10への入射光の位置を求める処理が行われる(S1)。具体的には、座標入力システム1の出荷前に、予めキャリブレーションを人の手により行い、キャリブレーションが正確であるときの撮像素子23・33から見た校正用光源4の位置つまり角度を記録しておく。
In the preparatory step (S1), a process for obtaining the exact coordinate position of the installed
次いで、出荷後においては、座標校正工程(S2)において、座標入力システム1の電源立ち上げ時に校正用光源4を点灯して校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程を行う。そして、実際のタッチペン40での導光板10への接触時においては、算出された位置ずれ量に基づいて座標補正工程(S3)が行われる。
Then, after shipment, in the coordinate calibration step (S2), the
上記座標校正工程の流れを、図8に基づいて説明する。図8は座標校正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。 The flow of the coordinate calibration process will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a subroutine flowchart showing the flow of the coordinate calibration process.
図8に示すように、座標入力システム1の出荷後において、座標入力システム1の電源をオンする(S11)。次いで、校正用光源4を点灯し、一定時間発光させる(S12)。尚、この処理は、最初においては、この座標入力システム1の電源をオンに同期して校正用光源4を点灯することが好ましい。
As shown in FIG. 8, after the coordinate
これにより、校正用光源4からの光が導光板10に入射し、導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bは撮像素子23・33にて検知され、校正用光源4における光の入射位置の座標が検出される(S13)。
Thereby, the light from the
上記S11〜S13が、校正用光源座標検出工程に相当する。 S11 to S13 correspond to the calibration light source coordinate detection step.
次いで、位置ずれ量算出工程として、上記校正用光源座標検出工程(S11〜S13)にて求めた校正用光源4における光の入射位置の座標と、前記準備工程(S1)にて求めた校正用光源4における正確な座標とを比較して位置ずれ量を算出する(S14)。
Next, as the positional deviation amount calculation step, the coordinates of the incident position of the light in the
ここで、本実施の形態では、座標入力システム1の電源がオンしている間において、例えば1時間毎の一定時間毎に、S12〜S14の処理が行われるようになっている。これにより、液晶表示パネル2の点灯によって導光板10が経時的に膨張しても、その膨張にもかかわらず、精度の高い座標検出を行うことができる。
Here, in the present embodiment, while the power of the coordinate
次いで、上記座標補正工程の流れを、図9に基づいて説明する。図9は座標補正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。 Next, the flow of the coordinate correction process will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a subroutine flowchart showing the flow of the coordinate correction process.
座標補正工程においては、図9に示すように、タッチペン40を接触させる(S21)。これにより、タッチペン40からの光が導光板10に入射し、導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bは撮像素子23・33にて検知され、タッチペン40における導光板10の表面への接触位置の座標が検出される(S22)。
In the coordinate correction process, as shown in FIG. 9, the
次いで、位置ずれ量算出工程にて算出された位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する(S23)。 Next, the detected coordinates are corrected based on the positional deviation amount calculated in the positional deviation amount calculation step (S23).
ここで、具体的な、座標校正工程及び座標補正工程での処理について説明する。例えば、校正用光源4が1個の場合、校正用光源4の設置位置以外においては、校正用光源4の設置位置と撮像素子23・33との距離との比例配分により、位置ずれ量が算出される。
Here, specific processing in the coordinate calibration process and the coordinate correction process will be described. For example, when there is one
また、校正用光源4が複数の場合、各校正用光源4での位置ずれ量を求める。そして、その位置ずれ量の幅を相関により求めることが可能であり、例えば各位置ずれ量の平均値を位置ずれ量とすることが可能である。或いは、例えば、導光板10を格子状に区画し、各区画に1個の校正用光源4を設置して、それぞれ位置ずれ量を求める。そして、その区画内にタッチペン40が接触された場合には、その区画内の位置ずれ量を用いてタッチペン40の検出座標を補正することが可能である。
Further, when there are a plurality of
このように、本実施の形態の座標入力装置3は、導光板10を備え、導光板10の表面に操作用具を接触させることによって導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bを撮像素子23・33にて検知し、該操作用具における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する。そして、導光板10の伸縮及び位置ずれに伴う、操作用具における導光板10の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光板10の表面から光を入射させる校正用光源4と、校正用光源4を点灯することにより検出した該校正用光源4における光の入射位置の座標と、該校正用光源4における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正補正部50と、操作用具を導光板10の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標校正補正部50とが設けられている。
As described above, the coordinate
この結果、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出する。このため、使用者の負担は発生しない。 As a result, at the time of calibration, the coordinates serving as a reference are not automatically detected by the user and are automatically detected from a fixed location. For this reason, a user's burden does not generate | occur | produce.
また、仮に、赤外遮光方式の座標入力装置を採用している場合には、校正時において、タッチペン以外の指等の物体が検知領域内を接触すると、その近傍の赤外光が遮断されるため、誤作動を起こす虞がある。しかし、本実施の形態では、導光板10を用いた座標入力装置3を採用しており、校正用光源4からの光を導光板10に入射させるようになっている。このため、光が空気中を通ることがないので、校正時において指等の外的影響を受けることにより校正が正確でないということがない。
In addition, if an infrared light shielding type coordinate input device is employed, if an object such as a finger other than the touch pen touches the detection area during calibration, the infrared light in the vicinity thereof is blocked. Therefore, there is a risk of malfunction. However, in the present embodiment, the coordinate
したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3において、導光板10の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3を提供することができる。
Therefore, in the optical coordinate
また、本実施の形態の座標入力装置3では、操作用具としてのタッチペン40は、導光板10の表面に接触させることによって導光板10に光を入射させる発光部42を有している。そして、導光板10には、タッチペン40から入射されて導光板10の内部を導光する伝搬光10a・10bを少なくとも2箇所に設けられた撮像素子23・33へそれぞれ線状に出射する光路変換部としての切り欠き11が設けられている。
Further, in the coordinate
これにより、操作用具としてのタッチペン40における発光部42から光が出射される。その光は導光板10に入射され、その伝搬光10a・10bは少なくとも2箇所に設けられた切り欠き11を介して導光板10の外部にそれぞれ出射され、少なくとも2箇所に設けられた撮像素子23・33へそれぞれ線状に出射される。
Thereby, light is emitted from the
このため、各撮像素子23・33では、各撮像素子23・33とタッチペン40の導光板10への接触位置とを結ぶ三角形における各撮像素子23・33間の間隔Lと2つの角度α・βがわかるので、三角測量法により、タッチペン40の導光板10への接触位置の座標を求めることができる。
For this reason, in each image pick-up
したがって、導光板10を使用し、タッチペン40から導光板10に光を入射させることにより、タッチペン40の導光板10への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置3を提供することができる。
Accordingly, the coordinate
また、本実施の形態の座標入力装置3の座標補正方法は、導光板10を備え、導光板10の表面に操作用具を接触させることによって導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bを撮像素子23・33にて検知し、該操作用具における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する座標入力装置3の座標補正方法である。そして、座標入力装置3における電源のオン状態において、導光板10における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源4を点灯することにより、校正用光源4の光を導光板10に入射させ、導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bを撮像素子23・33にて検知して、校正用光源4における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源4における光の入射位置の座標と、校正用光源4における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、操作用具を接触させることによって該導光板10を伝搬する伝搬光10a・10bを撮像素子23・33にて検知し、該操作用具における導光板10の表面への接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいる。
In addition, the coordinate correction method of the coordinate
この結果、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3において、導光板10の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3の座標補正方法を提供することができる。
As a result, in the optical coordinate
また、本実施の形態の座標入力装置3の座標補正方法では、校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程は、座標入力装置3の電源をオンしたとき、及びその後一定時間毎に行われる。
Further, in the coordinate correction method of the coordinate
これにより、座標入力装置3の電源をオンしたときには、必ず校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程にて、導光板10の校正が自動的に行われる。この結果、座標入力装置3における電源のオフ時に座標入力装置3を落下させる等して、導光板10の位置ずれがあった場合において、その事実を操作者が知らない場合であっても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3の座標補正方法を提供することができる。
Thus, when the power of the coordinate
また、本実施の形態では、座標入力装置3の電源をオン状態において、一定時間毎に校正用光源座標検出工程及び位置ずれ量算出工程が行われる。
In the present embodiment, the calibration light source coordinate detection step and the positional deviation amount calculation step are performed at regular intervals while the power supply of the coordinate
このため、座標入力装置3の長時間の使用により、導光板10が熱膨張して伸びた場合等においても、検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3の座標補正方法を提供することができる。
For this reason, even when the
また、本実施の形態の座標入力システム1は、本実施の形態の座標入力装置3を備えた座標入力システム1であって、液晶表示パネル2を備えている。このため、座標入力装置3を、液晶表示パネル2の画像を見ながらタッチペン40にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3において、導光板10の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3を備えた座標入力システム1を提供することができる。
A coordinate
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、発光部42を有する操作用具としてのタッチペン40にて導光板10に接触して、接触位置の座標を検出するものであった。しかしながら、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、図10及び図11に示すように、操作用具としての指60にて導光板10に接触して、接触位置の座標を検出するものとすることが可能である。この場合、図10及び図11に示すように、導光板10の周辺に光源ユニット5が設けられる。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the
すなわち、座標入力装置3には、導光板10における少なくとも一辺の周辺には、該導光板10に光を入射させる複数の光源としてのLED5aを並べた光源ユニット5が該一辺に沿って設けられ、導光板10には、複数のLED5aから入射されて該導光板10の内部を導光する伝搬光を少なくとも2箇所に設けられた撮像素子23・33へそれぞれ線状に出射する光路変換部としての切り欠き11が設けられている。そして、操作用具は、導光板10の表面に接触させることによって該導光板10における伝搬光の光量を減衰させる指60からなっている。また、校正用光源として、複数のLED5a…における一部のLED5aが兼用可能となっているとすることができる。
That is, the coordinate
この構成の座標入力装置3では、導光板10における少なくとも一辺の周辺に沿って複数設けられたLED5a…から、導光板10に光が入射される。導光板10に入射された光は、導光板10の内部を伝搬光として導光し、切り欠き11を介して少なくとも2箇所に設けられた撮像素子23・33へそれぞれ線状に出射される。このとき、操作用具としての指60を導光板10の表面に接触させると、その接触位置での伝搬光が乱され、散乱光が発生する。この散乱光の一部は撮像素子23・33の方向にも伝搬し、各撮像素子23・33にて受光される。この結果、撮像素子23・33での線状に表された像から、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり指60の導光板10への接触位置の座標が特定される。
In the coordinate
したがって、導光板10を使用し、指60を導光板10に接触させることにより、指60の導光板10への接触位置の座標を三角測量法により求める方式の座標入力装置3を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide a coordinate
そして、本実施の形態では、校正用光源として、複数のLED5aにおける一部のLED5aが兼用可能となっている。このため、校正用光源として別途に校正用光源4を設けなくても、既存のLED5aを利用して、校正を行うことができる。したがって、校正に伴うコストの増加を抑制することができる。
In the present embodiment, a part of the plurality of
また、この構成により、座標入力装置3を、液晶表示パネル2の画像を見ながら指60にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3において、導光板10の伸縮又は位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正及び補正して座標検出精度の低下を防止し得る座標入力装置3を備えた座標入力システム1を提供することができる。
Also, with this configuration, the coordinate
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in each of the embodiments are appropriately combined. The obtained embodiment is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、導光部材を備え、上記導光部材の表面に操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出する光学式の座標入力装置、座標入力装置の座標補正方法、及び座標入力システムに適用することができる。また、座標入力装置は、タッチペンタイプ及び指タイプのいずれにも適用可能である。 The present invention includes a light guide member, and detects the propagating light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the surface of the light guide member, and detects the surface of the light guide member in the operation tool. The present invention can be applied to an optical coordinate input device that detects the coordinates of the contact position to the coordinate system, a coordinate correction method for the coordinate input device, and a coordinate input system. Further, the coordinate input device can be applied to both a touch pen type and a finger type.
1 座標入力システム
2 液晶表示パネル(画像表示パネル)
3 座標入力装置
10 導光板(導光部材)
10a 伝搬光
10b 伝搬光
11 切り欠き(光路変換部)
20 撮像ユニット
21 レンズ
22 可視光カットフィルタ
23 撮像素子(受光部)
25 像
27 像
30 撮像ユニット
31 レンズ
32 可視光カットフィルタ
33 撮像素子(受光部)
40 タッチペン(操作用具)
42 発光部
45 光散乱部材
50 座標校正補正部(座標校正手段、座標補正手段)
60 指(操作用具)
L 間隔
1 Coordinate
3 Coordinate
10a Propagating light 10b Propagating light 11 Notch (optical path changing unit)
20
25
40 Touch pen (operation tool)
42
60 fingers (operation tools)
L interval
Claims (5)
上記導光部材の伸縮及び位置ずれに伴う、上記操作用具における導光部材の表面への接触位置を校正すべく、所定位置に設けられて該導光部材の表面から光を入射させる校正用光源と、
上記校正用光源を点灯することにより検出した該校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める座標校正手段と、
上記操作用具を導光部材の表面への接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正手段とが設けられていることを特徴とする座標入力装置。 A light guide member is provided, and by detecting the propagating light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the surface of the light guide member, the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member A coordinate input device for detecting the coordinates of
A calibration light source that is provided at a predetermined position and allows light to enter from the surface of the light guide member in order to calibrate the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member accompanying expansion and contraction of the light guide member. When,
Coordinate calibration means for comparing the coordinates of the incident position of light in the calibration light source detected by turning on the calibration light source and the known accurate coordinates in the calibration light source to obtain a positional deviation amount;
Coordinate correction means is provided for correcting the detected coordinates based on the amount of displacement when the operation tool is brought into contact with the surface of the light guide member and the coordinates of the contact position are detected. Coordinate input device.
上記導光部材には、上記操作用具から入射されて該導光部材の内部を導光する前記伝搬光を少なくとも2箇所に設けられた前記受光部へそれぞれ線状に出射する光路変換部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。 The operation tool has a light emitting unit that makes light incident on the light guide member by contacting the surface of the light guide member, and
The light guide member is provided with an optical path conversion unit that linearly emits the propagating light that is incident from the operation tool and guides the inside of the light guide member to the light receiving units provided in at least two places. The coordinate input device according to claim 1, wherein the coordinate input device is provided.
上記座標入力装置における電源のオン状態において、上記導光部材における既知の正確な座標の位置に設けた校正用光源を点灯することにより、該校正用光源の光を導光部材に入射させ、該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知して、該校正用光源における光の入射位置の座標を検出する校正用光源座標検出工程と、
上記校正用光源座標検出工程にて求めた校正用光源における光の入射位置の座標と、該校正用光源における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める位置ずれ量算出工程と、
上記操作用具を接触させることによって該導光部材を伝搬する伝搬光を受光部にて検知し、該操作用具における導光部材の表面への接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標補正工程とを含んでいることを特徴とする座標入力装置の座標補正方法。 A light guide member is provided, and by detecting the propagating light propagating through the light guide member by bringing the operation tool into contact with the surface of the light guide member, the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member A coordinate correction method for a coordinate input device that detects the coordinates of
By turning on a calibration light source provided at a known accurate coordinate position in the light guide member in a power-on state in the coordinate input device, the light from the calibration light source is incident on the light guide member, A calibration light source coordinate detection step of detecting the propagation light propagating through the light guide member at the light receiving unit and detecting the coordinates of the incident position of the light in the calibration light source;
A positional deviation amount calculating step for obtaining a positional deviation amount by comparing the coordinates of the incident position of light in the calibration light source obtained in the calibration light source coordinate detection step with known accurate coordinates in the calibration light source;
When the light that propagates through the light guide member by contacting the operation tool is detected by a light receiving unit and the coordinates of the contact position of the operation tool with the surface of the light guide member are detected, the amount of displacement A coordinate correction method for a coordinate input device, comprising: a coordinate correction step of correcting detected coordinates based on
画像表示パネルを備えていることを特徴とする座標入力システム。 A coordinate input system comprising the coordinate input device according to claim 1,
A coordinate input system comprising an image display panel.
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