JP2014099139A - Coordinate input device and coordinate input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光部材を用いて三角測量法により接触点の位置座標を求める光学式の座標入力装置、座標検出方法、及び座標入力システムに関するものであり、詳細には、発光ペンをタッチする際のお手付きデータの除外に関する。 The present invention relates to an optical coordinate input device, a coordinate detection method, and a coordinate input system that obtain a position coordinate of a contact point by a triangulation method using a light guide member, and in particular, touches a light emitting pen. Regarding the exclusion of data on the occasion.
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)又は指等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 “pen”) such as a touch pen or a stylus pen, or a light guide member that receives coordinate input by a finger or the like, and a coordinate input device or A coordinate input system such as a tablet or a touch panel in which a position detection device and a display panel are combined is known.
上記座標入力システムでは、上記ペン又は指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又は指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 or finger by causing the pen or finger to approach or contact the coordinate input area 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に開示されている座標入力装置100は、図37に示すように、タッチパネル101の上面における一方の辺の両端に設けられた、光源及び受光部を有する光学ユニット102L・102Rと、タッチパネル101の上面における3方の辺に設けられた反射板103a・103b・103cとを備えている。上記構成の座標入力装置100では、発光ペン104がタッチパネル101にタッチされると、発光ペン104から出射される光が光学ユニット102L・102Rの図示しない受光部に入射され、発光ペン104への視認角度と光学ユニット102L・102R間距離とによる三角測量法により、発光ペン104のタッチ位置が求められる。
For example, as shown in FIG. 37, the
一方、図示しない指がタッチパネル101にタッチされると、光学ユニット102L・102Rの光源からタッチパネル101の上面に向けて出射された光が指によって反射され、その反射光を光学ユニット102L・102Rの受光部にて検出する。これにより、同様に、指への視認角度と光学ユニット102L・102R間距離とによる三角測量法により、指のタッチ位置が求められる。
On the other hand, when a finger (not shown) touches the
ところで、このように発光ペンと指との両方を使用できる座標入力装置では、発光ペンによって文字を書くときに、発光ペンを持っている手がタッチパネルに接触する、所謂お手付きをすることによって、該お手付きをした場所の信号を検出してしまう。その結果、モニターに不要な点又は線を描画してしまう等の悪影響を及ぼす。 By the way, in such a coordinate input device that can use both the light-emitting pen and the finger, when writing a character with the light-emitting pen, the hand holding the light-emitting pen comes into contact with the touch panel, so that the hand touches the touch panel. The signal of the place where you touched will be detected. As a result, it has an adverse effect such as drawing unnecessary points or lines on the monitor.
そこで、このような問題を解決するために、例えば特許文献2に開示されたタッチパネル装置が知られている。尚、このタッチパネル装置は、被検出体(指先又はペン)を光学的に検出するのではなく、専ら、静電容量タッチされた座標を直接検出するものである。このタッチパネル装置200において、例えば図38(a)に示すように、タッチパネル201に各指及び手掌がタッチされたとする。つまり、タッチパネル201へお手付きがあったとする。
Therefore, in order to solve such a problem, for example, a touch panel device disclosed in
この場合、図38(b)に示すように、電極交点毎のレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域Obj1〜Obj5を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域Obj1〜Obj5がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理を行う。具体的には、指か又はそれ以外かを、大きさや外形から個々の領域毎に属性を付与する。 In this case, as shown in FIG. 38 (b), an area extraction process is performed to extract the object areas Obj1 to Obj5 that are predicted to have been touched based on the level signal for each electrode intersection point. Attribute determination processing is performed to determine what kind of object the object areas Obj1 to Obj5 belong to. More specifically, an attribute is assigned to each region based on the size and outline of the finger or the other.
次いで、指以外の属性が付与されたオブジェクト領域Obj2・Obj3・Obj5の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域Obj1・Obj4の出現状態に基づいて、その指の属性が付与されたオブジェクト領域Obj1・Obj4の有効性を判定する有効性判定処理を行う。具体的には、指の属性が付与されたオブジェクト領域と、その他の属性が付与されたオブジェクト領域との上下関係及び離間距離と、指の属性が付与されたオブジェクト領域の数に基づいて、指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する。 Next, based on the appearance state of the object areas Obj1 and Obj4 to which the attributes of the fingers existing around the object areas Obj2, Obj3, and Obj5 to which the attributes other than the finger are assigned, the objects to which the attributes of the fingers are given Validity determination processing for determining the validity of the areas Obj1 and Obj4 is performed. Specifically, based on the vertical relationship and separation distance between the object area to which the finger attribute is assigned and the object area to which the other attribute is assigned, and the number of object areas to which the finger attribute is assigned, The validity of the object area to which the attribute is assigned is determined.
そして、この有効性判定処理において無効と判定されると、その領域をタッチ位置検出処理の対象から除外する。 If the validity determination process determines that the area is invalid, the area is excluded from the target of the touch position detection process.
平易に説明すると、通常のお手付き状態では、複数の指がタッチ面に触れる。そこで、タッチパネル装置200では、指領域の数が2〜5の範囲内であるか否かの判定を行い、該当すれば指領域がお手付きによる指部分であると判断するようにしている。図28(b)に示す例では、指領域Obj1・Obj4が2つ存在するため、お手付きがあったと判断して、この検出をタッチ操作から除く。
Briefly, in a normal hand-held state, a plurality of fingers touch the touch surface. Therefore, the
これにより、ユーザが誤ってタッチ面に触れるお手付きを正規のタッチ操作と誤認識することを避けることができるようになっている。 As a result, it is possible to avoid erroneously recognizing that the user touches the touch surface by mistake as a regular touch operation.
しかしながら、上記従来の特許文献2に開示された座標入力装置では、お手付き状態の判定として、まず、指のタッチ又はそれ以外のタッチかの属性判断を大きさや外形から個々の領域毎に行い、その後、属性判断にて指のタッチであると認定した後、指領域の数が2〜5の範囲内であるか否かの判定を行い、該当すれば指領域がお手付きによる指部分であると判断するようにしている。この結果、最初に指のタッチ又はそれ以外のタッチかの属性判断を行わなければならないので、お手付きか否かの判断に時間を要するという問題点を有している。
However, in the coordinate input device disclosed in the above-described
また、特許文献1に開示された座標入力装置100では、タッチパネル101の上面に光源からの光が照射されるようになっている。つまり、タッチパネル101の上方の空気中を光路としている。したがって、発光ペン104と指との両方が同時に使用される場合において、光学ユニット102L・102Rの受光部から見て一方が他方の後ろになる場合には、該一方が他方に遮蔽されるので両者を識別して検出できない。
In the
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、発光ペンと指との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン以外の接触があったこと認識して、発光ペンの導光部材への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置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 its purpose is to recognize that both the light-emitting pen and the finger can be used at the same time and that there is an immediate contact other than the light-emitting pen. Then, it is providing the coordinate input device and coordinate input system which can exclude the detection coordinate of the hand which contacted accompanying the contact to the light guide member of a light-emitting pen.
本発明の一態様に係る座標入力装置は、上記課題を解決するために、発光ペンと指及び手を含む非発光被検出体との少なくとも2つの入力信号に対して位置座標を検出する座標入力装置において、導光部材と、上記導光部材の縁部に結合されて該導光部材の内部を照明する照明光源と、上記非発光被検出体と発光ペンとが上記導光部材に接触したときに発生する該導光部材の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段とを備えて上記方向検知手段による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求めると共に、上記照明光源から発光される光と発光ペンから発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ上記方向検知手段は両者の波長を識別するようになっており、さらに、上記発光ペンの導光部材への接触に付随して非発光被検出体の導光部材への接触があったか否かを判断する判断手段と、上記判断手段により、上記発光ペンの導光部材への接触に付随して非発光被検出体の導光部材への接触があったと判断されたときに、該非発光被検出体の導光部材への接触の位置座標を除去する付随非発光被検出体除去手段とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a coordinate input device according to one aspect of the present invention is a coordinate input that detects position coordinates with respect to at least two input signals of a light-emitting pen and a non-light-emitting detection target including a finger and a hand. In the apparatus, a light guide member, an illumination light source that is coupled to an edge of the light guide member to illuminate the inside of the light guide member, the non-light-emitting detection object and the light-emitting pen are in contact with the light guide member. And at least two direction detection means for detecting the traveling direction of the propagating light propagating through the light guide member that is sometimes generated. While obtaining the position coordinates of the contact point, the light emitted from the illumination light source and the light emitted from the light-emitting pen have different wavelengths from each other, and the direction detection means discriminates both wavelengths. And more Judgment means for judging whether or not the light emitting pen is contacted with the light guide member in association with the contact of the light emitting pen with the light guide member, and the judgment means to the light guide member of the light emitting pen. When it is determined that the non-light emitting target to be contacted with the light guide member is associated with the contact of the non-light emitting target, the non-light emitting target to be detected is removed. And a body removing means.
本発明の一態様に係る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、画像表示モジュー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 an aspect of the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display module.
本発明の一態様の座標入力装置及び座標入力システムによれば、発光ペンと指との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン以外の接触があったこと認識して、発光ペンの導光部材への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置及び座標入力システムを提供するという効果を奏する。 According to the coordinate input device and the coordinate input system of one aspect of the present invention, both the light-emitting pen and the finger can be identified and used at the same time, and the light-emitting pen can be recognized immediately when there is contact other than the light-emitting pen. There is an effect of providing a coordinate input device and a coordinate input system that can exclude detected coordinates of a hand that is in contact with the light guide member.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図18に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 1]
An 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2及び図3(a)(b)に基づいて説明する。図2は、上記座標入力システムの構成を示す分解斜視図である。図3(a)は座標入力システムの構成を示す平面図であり、図3(b)は座標入力システムの構成を示す側面断面図である。尚、本明細書においては、図2におけるZ方向を座標入力システムの前側とする。また、図2におけるX方向を座標入力システムの長手方向とし、図2におけるY方向を座標入力システムの短手方向とする。
(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 FIGS. 2 and 3A and 3B. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the coordinate input system. FIG. 3A is a plan view showing the configuration of the coordinate input system, and FIG. 3B is a side sectional view showing the configuration of the coordinate input system. In this specification, the Z direction in FIG. 2 is the front side of the coordinate input system. 2 is the longitudinal direction of the coordinate input system, and the Y direction in FIG. 2 is the short direction of the coordinate input system.
本実施の形態の座標入力システム1は、図2に示すように、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2と、この液晶表示モジュール2の前面側に設けられた座標入力装置3Aとを備えている。
As shown in FIG. 2, the coordinate
上記液晶表示モジュール2は、図3(a)(b)に示すように、図示しない一対の基板間に液晶層を挟持し、かつ各基板には、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設けられた液晶表示パネル2aを備えている。この液晶表示パネル2aでは、電極間に電圧を印加することにより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。上記液晶表示パネル2aはシャーシ2bに支持されていると共に、液晶表示パネル2aの前面には保護ガラス2cが設けられている。尚、液晶表示モジュール2の構成は、従来周知の液晶表示モジュールを用いることができる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the liquid
上記座標入力システム1では、液晶表示パネル2aに表示された画面を見ながら、液晶表示パネル2aの前側に設けられた座標入力装置3Aの導光板10上に例えば非発光被検出体としての指を接触させることにより、その指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3Aの構成について、前記図2及び図3(a)(b)、並びに図4(a)(b)〜図8に基づいて以下に詳述する。図4(a)は座標入力システム1の構成を示す側面図であり、図4(b)は座標入力システム1の縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。図5は座標入力システム1の構成を示すものであって、図8のA−A線矢視断面図である。図6は1個のLEDにおける導光板10への照射領域を示す平面図である。図7(a)(b)は、導光板10とLED4aとの間に設けられた光結合部材の構成を示す断面図である。図8は導光板10に指8をタッチしたときの散乱光の光路を示す斜視図である。
(Configuration of coordinate input device)
Next, the configuration of the coordinate
上記座標入力装置3Aは、図2及び図3(a)(b)に示すように、長方形の透明の導光部材としての導光板10と、長方形の導光板10における一方の辺の隅角部にそれぞれ配設された方向検知手段としての撮像ユニット20・30と、導光板10の長手方向における一辺の背面側に設けられた照明光源としての光源ユニット4Aと、光源ユニット4Aからの光を導光板10に結合させる光結合部材5と、後述する検出手段としての検出部6とを備えている。また、図3(b)に示すように、導光板10における縁部における光源ユニット4Aが配設された箇所及び他方の端部の表面側及び裏面側には、光吸収部材7・7が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, the coordinate
導光板10は、透光性材料からなる一枚の長方形の平板からなっており、液晶表示モジュール2における液晶表示パネル2aの表示面側に重ねて配設されている。尚、導光板10は、完全な長方形である必要はなく、後述するように、隅角部に貫通孔11が形成されていたり、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。
The
導光板10の大きさは、図3(a)(b)に示すように、4つの辺の周辺が液晶表示パネル2a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3Aの後述する指8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3Aのコンパクトサイズの実現に寄与している。長方形の導光板10の大きさは、例えば、対角線が例えば60インチとすることができる。ただし、これに制限されるものではなく、対角線が例えば60インチ、70インチ、80インチ、…とさらに大きくてもよく、又は60インチ以下でもよい。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the size of the
導光板10の厚さは1〜3mmが主に用いられる。ただし、これより厚くてもよい。本実施の形態では、導光板10の厚さは例えば3mm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。
The thickness of 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、図4(a)(b)に示すように、凹型の円錐面状の光路変換部としての貫通孔11がそれぞれ形成されている。尚、本実施の形態では、貫通孔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、双曲面状又は多角面状に構成されていてもよい。また、貫通孔11の中央部は必ずしも貫通している必要はない。導光板10の厚さの途中まで斜面が形成されていてもよい。この場合は、撮像ユニット20・30が密閉されるので、撮像ユニット20・30の内部に異物が混入することがなくなる。
Further, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), through holes serving as concave conical optical path conversion portions are provided at two corners of the
図5に示すように、貫通孔11の円錐面の壁面11aと導光板10の背面とがなす角度γは、45度以下であり、例えば30度又は24度が選ばれる。貫通孔11における円錐面状の壁面11aにはミラーコーティングが施されている。これにより、図5に示すように、導光板10の内部を伝搬して貫通孔11に至った光の光路を、貫通孔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、壁面11aにミラーコーティングが施されていなくても、貫通孔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。また、本実施の形態では、光変換部材を導光板10の隅角部の貫通孔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。
As shown in FIG. 5, the angle γ formed between the
次に、撮像ユニット20・30は、導光板10における2所の隅角部における円錐面状の貫通孔11の直下に配置されている。これにより、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構造となっている。
Next, the
また、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、撮像ユニット20・30は、導光板10における縁部の互いに離れた2所の隅角部に設けられている。ただし、本発明においては、撮像ユニット20・30の設置箇所は、必ずしも隅角部に限らない。この理由は、三角測量法においては少なくとも2個の方向検知手段が必要となるので、少なくとも2以上の撮像ユニット20・30を設けておけばよいためである。
In the coordinate
上記撮像ユニット20は、図5に示すように、レンズ21と光学フィルタ22と撮像素子23とを有している。また、撮像ユニット30も、同様に、図8に示すように、レンズ31と光学フィルタ32と撮像素子33とを有している。そのため、撮像ユニット20・30に入射した上記光は、まず、レンズ21・31によって集光され、続いて光学フィルタ22・32によって必要な赤外光が透過され、可視光及び不要な赤外光が遮断されて、撮像素子23・33に受光される。撮像素子23・33では、受光した光が光電変換されて画像が形成される。この点については、後述する。尚、光学フィルタ22・32の配置位置は、レンズ21・31の手前側つまり導光板10側であってもよい。
As shown in FIG. 5, the
また、本実施の形態の撮像素子23・33は、例えば2次元のイメージセンサからなっている。ただし、必ずしも2次元に限らず、1次元のイメージセンサであってもよい。また、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)カメラであってもよい。
In addition, the
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 light receiving surfaces of 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
次に、導光板10における長手方向の一辺の縁部に設けられた光源ユニット4Aは、図3(a)に示すように、直列に複数並べられたLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)4a…を備えており、各LED4aは、例えば所定の波長からなる赤外光等の光を発するようになっている。ただし、必ずしも赤外光に限らず、可視光、紫外光であってもよい。また、必ずしもLED4aを使用する必要はなく、半導体レーザ(laser diode:LD)を用いてもよい。
Next, the
ここで、本実施の形態では、光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向の1辺の縁部に設けられている。すなわち、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、撮像ユニット20・30及び光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向に沿う一方の第1の縁部に設けられている。この場合、光源ユニット4A及び撮像ユニット20・30は、いずれも導光板10の背面側に設けられているので、光源ユニット4Aは、撮像ユニット20・30は、両者が重ならないように、撮像ユニット20と撮像ユニット30との間に設けられている。また、図5に示すように、光源ユニット4Aの方が、撮像ユニット20に比べて、導光板10の外周端に設けられている。したがって、撮像ユニット20・30においては、光源ユニット4Aからの直接光が撮像ユニット20・30の信号検出有効エリア内に入射しないようになっている。
Here, in the present embodiment, the
上述したように、光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向に沿う一辺の第1の縁部に設けられていることが好ましい。この理由は、図6に示すように、LED4aが導光板10における長手方向に沿う辺に設けられている方が、導光板10における短手方向に沿う辺の縁部に設けられている場合よりも、導光板10内でのLED4aの光の到達距離が短いためである。すなわち、これにより、光源ユニット4Aからの光量が大きくなり、かつ導光板10に接触された指8から撮像ユニット20・30への距離も小さくなるため、導光板10に接触された指8からの散乱光における撮像ユニット20・30での検出強度が大きくなるためである。
As described above, the
ここで、指8からの散乱光を撮像素子23・33等にて検出するときに、撮像素子23・33等での散乱光の出力をできるだけ大きくする必要がある。そのためには、LED4aからの導光板10の内部での伝搬光の光量が大きい方が好ましい。そこで、図6に示すように、1個のLED4aの放射角度δが小さくなるようにしている。LED4aの放射角度δが大きいと1個のLED4aにおける照射領域の光量密度が減少するためである。
Here, when the scattered light from the
また、本実施の形態では、光源ユニット4Aを導光板10の背面側に配設している。この場合、光源ユニット4Aの各LED4aの光を導光板10に対して垂直に入射させたのでは、入射光は導光板10の内部を導光せず、そのまま、導光板10の前面に抜けていく。そこで、本実施の形態では、図2に示すように、導光板10と光源ユニット4Aとの間に光結合部材5を設けており、図7(a)(b)に示すように、光源ユニット4AのLED4a…からの光は、この光結合部材5を介して導光板10に対して斜めに入射されるようになっている。
In the present embodiment, the
上記光結合部材5は、詳細には、図7(a)に示すように、例えば、三角柱のプリズム5aからなっているとすることができる。このプリズム5aは導光板10に対して例えば両面テープ5b又は接着剤を用いて接着することができる。そして、このプリズム5aの傾斜面にLED4aを接着することにより、図7(a)に示すように、導光板10に対して斜めに光を入射させることができるものとなる。
Specifically, as shown in FIG. 7A, the
尚、図7(b)に示すように、LED4aとして砲弾型のLED4aを使用することもできる。この場合には、光結合部材5として、砲弾型のLED4aを導光板10に対して斜めに固定できる透明ブロック5cを用いることができる。これによっても、導光板10に対して斜めに光を入射させることができるものとなる。
As shown in FIG. 7B, a bullet-
次に、座標入力装置3Aには、図8に示すように、検出手段である検出部6が設けられている。この検出部6は、指8による光散乱に基づく撮像素子23・33での出力を検知して、指8における導光板10の表面への接触位置の座標を求めるものである。具体的には、CPUからなっている。
Next, as shown in FIG. 8, the coordinate
また、導光板10における第1の縁部には、図5に示すように、光源ユニット4A及び撮像ユニット20・30に重ならないように光吸収部材7・7が設けられている。この光吸収部材7・7は、例えば黒色ポリエステルフィルム等からなる高遮光フィルムを導光板10に貼着してなっており、導光板10の端部での反射光が反対側の端部に戻らないように、該反射光を吸収するものとなっている。
Further, as shown in FIG. 5,
(座標入力装置における非発光被検出体の座標検出原理)
本実施の形態の座標入力システム1では、非発光被検出体としての例えば指8が使用されると共に、発光被検出体としての例えば発光ペン9も同時に使用される。したがって、以下では、指8での座標検出原理と発光ペン9での座標検出原理とについて順に説明する。
(Principle of coordinate detection of non-luminous object in coordinate input device)
In the coordinate
最初に、上記構成の座標入力装置3Aに非発光被検出体としての指8が導光板10に接触されたときの座標検出原理について、前記図5、図8、並びに図9(a)(b)及び図10(a)(b)に基づいて説明する。図9(a)は座標入力装置3Aの検出原理を示す平面図であり、図9(b)は座標入力装置3Aの撮像ユニットにおける撮像素子の光信号を示す波形図である。図10(a)は導光板の表面における各所に指が接触された場合の接触位置を示す平面図であり、図10(b)は該指の接触位置に対応して撮像素子の検出画像に現れる画素番号と信号強度との関係を示す波形図である。
First, regarding the coordinate detection principle when the
まず、座標入力装置3Aでは、図5に示すように、導光板10における少なくとも一辺の縁部に沿って設けられた光源ユニット4Aの複数のLED4a…から導光板10に光が斜めに入射される。
First, in the coordinate
導光板10に入射された光は、図5に示すように、導光板10の内部の全面に伝搬光として導光する。すなわち、導光板10の屈折率と空気の屈折率との相違により導光板10の内部では光が全反射を繰り返す。この全反射される光は、導光板10の端面から出射される。尚、導光板10の端面にて反射されて戻ろうとする光は導光板10の表面及び背面の光吸収部材7・7にて吸収され、撮像ユニット20・30側に戻ってくることはない。
As shown in FIG. 5, the light incident on the
ここで、図5に示すように、導光板10の表面に指8を接触つまりタッチさせると、導光板10の内部における全反射条件が崩れ、指8にて屈折率nの導光板10内を導光する赤外光の一部が散乱される。この散乱光のうち、導光板10内の伝搬角θP が、
sin(90°−θP )>1/n
に示す条件を満たす光束は、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。
Here, as shown in FIG. 5, when the
sin (90 ° −θ P )> 1 / n
The light beam satisfying the conditions shown in (2) repeats reflection on the front and back surfaces of the
図8に示すように、指8の散乱光である赤外光は導光板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の伝搬光13a・14aは、円錐面状の貫通孔11・11の壁面11a・11aにも導かれ、該壁面11a・11a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、貫通孔11・11の壁面11a・11aの反射光は、撮像ユニット20・30におけるレンズ21・31にて集光され、続いて、光学フィルタ22・32を通って、最後に撮像素子23・33に受光される。これにより、図9(b)に示すように、各撮像素子23・33における画素番号のところに発光ピークが現れる。したがって、検出部6は、各撮像素子23・33から得られる各画像における画素番号を角度に換算することにより、図9(a)に示すように、指8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からの視認角度である角度α・βを求める。
As shown in FIG. 8, infrared light that is scattered light of the
例えば、図10(a)に示すように、指8が導光板10上の点P1 〜点P9 にそれぞれ接触された場合、撮像ユニット20の撮像素子23には、図10(b)に示すように、点P1 〜点P9 に対応する画素番号の位置に各ピークが現れる。この画素番号を角度に変換することにより、点P1 〜点P9 の角度を求めることができる。図10(b)においては、概ね、画素番号100≒角度80度、画素番号200≒角度60、画素番号300≒角度40度、画素番号400≒角度20度とみることができる。
For example, as shown in FIG. 10A, when the
(2次元座標位置の算出方法)
次に、指8が接触した箇所における導光板10の2次元座標位置の算出方法について、図11(a)(b)に基づいて説明する。尚、この処理は、検出部6が行う。ここで、図11(a)は座標入力装置3A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11(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。尚、図11(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。
(Calculation method of 2D coordinate position)
Next, a method for calculating the two-dimensional coordinate position of the
図5及び図11(a)に示すように、撮像ユニット20に入射した光は、レンズ21を経て、撮像素子23に線状の像25を形成する。線状の像25の位置は指8の位置によって変化し、撮像素子23の取得画像を分析することにより、伝搬光13aと導光板10の一辺とがなす角度αがそれぞれ求められる。また、撮像ユニット30に入射した光によっても、同様にして、レンズ31を経て、撮像素子33に線状の像25を形成する。そして、撮像素子33の取得画像を分析することにより、前記伝搬光14aと導光板10の一辺とがなす角度βが求められる。この角度α・βにより、三角測量法を用いて指8が接した点の位置座標が求められる。
As shown in FIG. 5 and FIG. 11A, the light incident on the
詳細には、図11(a)において、指8が点P1 の位置にあるとき、図11(b)にも示すように、線状の像25が形成される。また、この指8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. 11 (a), the time the
光源ユニット4Aからの光を照射している状態において、指8が導光板10に接触していないとき、撮像素子23・33の取得画像には何も変化が起こらない。一方、指8が導光板10に接触して散乱光が発生すると、その光束のうちの一部における伝搬光13a・14aが撮像素子23・33に導かれ、撮像素子23・33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 light from the
図11(b)に示す線状の像25の位置は、指8における接触点の位置に依存して変化し、指8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、指8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、指8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33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、指8と撮像素子33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、指8が接触した地点の座標X・Yを求めることができる。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、座標入力装置3Aでの座標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
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
また、以上の方法にて求められた指8の位置座標に基づいて、液晶表示パネル2a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、指8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2aの駆動を制御する図示しない制御部が、検出部6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2aを駆動すればよい。
Further, based on the position coordinates of the
(座標入力装置における発光被検出体の座標検出原理)
次に、本実施の形態では、上記構成の座標入力装置3Aに発光被検出体である発光ペン9が導光板10に接触されたときにも、該発光ペン9の接触位置の座標検出ができるようになっている。以下では、発光ペン9の構成、及び上記構成の座標入力装置3Aに発光被検出体としての発光ペン9が導光板10に接触されたときの座標検出原理について、図12、図13及び図14に基づいて、以下に説明する。図12は、本実施の形態の発光ペン9の構成を示す平面図である。また、図13は座標入力システムの構成を示すものであって、図14のA−A線矢視断面図である。尚、図12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。図14は、導光板に発光ペンをタッチしたときの伝搬光の光路を示す斜視図である。
(Coordinate detection principle of the object to be detected in the coordinate input device)
Next, in the present embodiment, even when the
(発光ペンの構成)
最初に、発光ペン9の構成について、図12に基づいて説明する。上記発光ペン9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部材である。
(Structure of luminous pen)
First, the configuration of the light-emitting
発光ペン9は、図12に示すように、外形となる筐体9aの内部に、光を出射する発光素子LDと、該発光素子LDから発光された光を発光ペン9の先端から導光板10へ導入させる導入部ISとを有する発光部9bと、電源装置9cと、制御装置9dとを格納している。そして、発光ペン9の光出射先端側には、光を拡散させる光散乱部材9eが導入部ISに固定されて取り付けられている。
As shown in FIG. 12, the light-emitting
この光散乱部材9e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3Bの導光板10に発光ペン9の先端つまり光散乱部材9e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、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、発光ペン9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9eの光出射面は、曲面を有している。すなわち、光散乱部材9e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。
The light emitting surface of the
さらに、この光散乱部材9eは、発光ペン9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9e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9eを交換するだけで発光ペン9の使用を継続することができる。
Further, the
上記発光素子LDは、例えば赤外光等の光を発するLED(light emitting diode)又は、半導体レーザ(laser diode:LD)を用いることができる。半導体レーザはLEDよりも発光スペクトル幅が狭いので好ましい。本実施の形態では、発光ペン9の発光素子LDから出射される赤外光の波長は、前記光源ユニット4Aから発光される赤外光の波長とは異なっている。
As the light emitting element LD, for example, an LED (light emitting diode) that emits light such as infrared light or a semiconductor laser (laser diode: LD) can be used. A semiconductor laser is preferable because it has a narrower emission spectrum width than an LED. In the present embodiment, the wavelength of infrared light emitted from the light emitting element LD of the
上記電源装置9c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9dは、発光素子LDの発光を制御する。例えば、発光素子LD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
上記構成の発光ペン9では、電源装置9cから電源を受けた発光素子LDは所定波長の光を発光する。この発光素子LDから発光された光は、導入部ISを経て光散乱部材9eに入射し、該光散乱部材9e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9e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、発光ペン9には、光を出射する発光部9b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、発光ペン9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。発光ペン9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 light-emitting
そして、図13に示すように、導光板10の内部を伝搬する伝搬光13a・14aは、貫通孔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23・33から得られる各画像から、発光ペン9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. 13, the propagation lights 13 a and 14 a propagating through the
(発光ペンにおける2次元座標位置の算出)
上述のようにして求めた、発光ペン9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、発光ペン9が接触した箇所における2次元座標位置を算出する。この発光ペン9が接触した箇所における2次元座標位置を算出方法については、前記指8が接触した箇所における2次元座標位置を算出方法と全く同一であるので、説明を省略する。
(Calculation of two-dimensional coordinate position in light-emitting pen)
The two-dimensional coordinates at the location where the light-emitting
(指と発光ペンとを併用した場合の接触位置の座標検出方法)
本実施の形態の座標入力装置3Aは、図14に示すように、導光部材としての導光板10と、導光板10の縁部に結合されて該導光板10の内部を照明する照明光源としての光源ユニット4Aと、非発光被検出体である指8と発光被検出体としての発光ペン9とが導光板10に接触したときに発生する該導光板10の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段としての撮像ユニット20・30とを備え、撮像ユニット20・30による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める。すなわち、図5に示すように、光源ユニット4Aから導光板10内に導入された光は、指8が導光板10に接触すると、それによって散乱され、そこを起点に散乱光が導光板10の内部を伝搬する。また、図13に示すように、発光ペン9が導光板10に接触すると接触点で光結合した光が導光板10の内部を伝搬する。これらの光を、撮像ユニット20・30にて撮像して接触点の角度情報を検出する。
(Coordinate detection method for contact position when using both finger and light-emitting pen)
As shown in FIG. 14, the coordinate
ところで、本実施の形態では、指8と発光ペン9とを同時に使用するために、光源ユニット4Aから発光される光の波長と、発光ペン9から発光される光の波長とを互いに異ならせている。したがって、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、両波長を識別するための構成が必要となる。
By the way, in this embodiment, since the
そこで、本実施の形態では、図15(a)に示すように、導光板10と撮像素子23・33の光路間には、光源ユニット4Aからの伝搬光の波長に対応した第1フィルタF1と発光ペン9からの伝搬光の波長に対応した第2フィルタF2とが、各伝搬光の出射光をそれぞれ横切らせるように並べて配設された併合フィルタとなっている。すなわち、第1フィルタF1は、光源ユニット4Aからの伝搬光の波長を透過させるが、発光ペン9からの伝搬光の波長は遮断する。一方、第2フィルタF2は、発光ペン9からの伝搬光の波長を透過させるが、光源ユニット4Aからの伝搬光の波長は遮断する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15A, between the light path of the
これにより、例えば撮像素子23では、図15(b)に示すように、指8を導光板10に接触したときの像は、明部BRIGHT1内において暗部BLACK1の線となって現れる。一方、発光ペン9を導光板10に接触したときの像は、暗部BLACK2内において明部BRIGHT2の線となって現れる。この結果、指8及び発光ペン9の各視認方向を求めることができる。尚、例えば撮像素子33においても同様である。
Thus, for example, in the
したがって、撮像素子23・33にて指8及び発光ペン9における、該撮像素子23・33間の一辺とその両角を求めることができ、三角測量法にて、指8及び発光ペン9が接触した導光板10上の位置の平面座標を検出することができる。
Therefore, it is possible to obtain one side and both corners of the
(発光ペンのタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法)
ここで、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図1、図16(a)(b)(c)、図17(a)(b)(c)及び図18に基づいて説明する。図1は本実施の形態の座標入力装置3A及び座標入力システム1の構成を示す斜視図である。図16(a)は発光ペン9によって導光板10に先に記載された文字を示す平面図であり、図16(b)は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを時間判断部16aにて判断する構成を示す平面図であり、図16(c)は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去部17にて除去する構成を示す平面図である。図17(a)(b)(c)は、発光ペン9に付随するお手付きの時間関係を示すタイミングチャートである。図18は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を示すフローチャートである。
(Exclusion method for detecting the coordinates of a hand touching the touch of a light-emitting pen)
Here, with respect to a method for excluding the detection of the coordinates of the hand that has come into contact with the touch of the light-emitting
すなわち、本実施の形態のように、発光ペン9と指8及び手を含む非発光被検出体との少なくとも2つの入力信号に対して位置座標を識別して検出する座標入力装置3Aにおいては、発光ペン9によって文字を書くときに、図16(b)に示すように、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触する、所謂お手付きをすることによって、該お手付きをした場所P3 の信号を検出してしまうことがある。このようなお手付きによる座標検出は、モニターに不要な点又は線を描画してしまう等の悪影響を及ぼす。
That is, as in the present embodiment, in the coordinate
そこで、本実施の形態においては、図1に示すように、前記光源ユニット4Aから発光される光と発光ペン9ンから発光される光とは互いに波長が異なっており、方向検知手段としての撮像ユニット20・30は、光学フィルタ22・32にて両者の波長を識別するようになっていると共に、発光ペン9の導光板10への接触に付随して手等の非発光被検出体の導光板10への接触があったか否かを判断する判断手段としての判断部16と、判断部16により、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手等の非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断されたときに、該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去する付随非発光被検出体除去手段としての除去部17とが設けられている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light emitted from the
これにより、光源ユニット4Aから発光される光と発光ペン9から発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ撮像ユニット20・30は光学フィルタ22・32にて両者の波長を識別するようになっているので、発光ペン9からの光であるのか又は非発光被検出体からの光であるのかを波長の違いにより直ちに識別することができる。
As a result, the light emitted from the
また、上記構成においては、発光ペン9と非発光被検出体との両方の導光板10への接触があったときに、判断部16が、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったか否かを判断する。そして、判断部16により、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断されたときに、除去部17が、該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去する。
Further, in the above configuration, when the
したがって、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Aを提供することができる。
Therefore, both the light-emitting
ここで、特に、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、図16(b)に示すように、判断部16は時間判断部16aを備えている。そして、この時間判断部16aは、発光ペン9と非発光被検出体との両方の検知信号が撮像ユニット20・30に入力された場合に、発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断する。
Here, in particular, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、両者の導光板10への接触時間が比較的近接していることが推定される。
That is, the contact of the
したがって、発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the detection signal of the non-light-emitting detection target is input during a certain period before and after the detection signal of the light-emitting
ここで、発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間というのは、例えば前後1秒であり、発光ペン9の信号検出開始と手の信号検出開始との間の時間のことをいう。したがって、本実施の形態では、信号の終了時間は全く見ていない。
Here, the fixed period before and after the detection signal of the light-emitting
具体的には、図17(a)(b)(c)に示すように、発光ペン9の検知信号が時間t1 にあったときには、直ちに一定時間であるΔt=1秒間の時間計測が行われる。そして、発光ペン9の検知信号があった時間t1 からΔt=1秒以内に手の検知信号が時間t2 にあったときには、発光ペン9の検知信号が入力された後、一定期間であるΔt=1秒間以内であるので、その手の検知信号は発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做される。
Specifically, as shown in FIG. 17 (a) (b) ( c), when the detection signal of the
一方、図17(a)(b)(c)に示すように、手の検知信号が時間t3 にあったときには、直ちに一定時間であるΔt=1秒間の時間計測が行われる。そして、手の検知信号があった時間t3 からΔt=1秒以内に発光ペン9の検知信号が時間t4 にあったときには、結果的に、その手の検知信号は、発光ペン9の検知信号が入力される前、一定期間であるΔt=1秒間以内であるので、その手の検知信号は発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做される。
On the other hand, as shown in FIG. 17 (a) (b) ( c), when the hand of the detection signal was in time t 3 is, Delta] t = measuring time of one second is performed is immediately fixed time. When the detection signal of the
これにより、図17(a)(b)(c)の例では、手の検知信号はいずれも時間判断部16aにてお手付きと判断されて、除去部17にて除去される。
Accordingly, in the examples of FIGS. 17A, 17B, and 17C, the hand detection signals are all judged to be handled by the
上記の動作を図18に示すフローチャート及び前記図16(a)(b)(c)に基づいて説明する。 The above operation will be described based on the flowchart shown in FIG. 18 and FIGS. 16 (a), 16 (b) and 16 (c).
まず、図18及び図16(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。次いで、図18及び図16(b)に示すように、手及び発光ペン9の検知信号を検出する(S2)。そして、発光ペン9と手の検知信号との間の時間測定を1秒間行う(S3)。そして、1秒間経過したかを判断し(S4)、1秒間経過した後に、手の検知信号が発光ペン9の検知信号の前後1秒間以内にあったと時間判断部16aにて判断された場合には、図18及び図16(c)に示すように、保存されている画像情報を基に手の検知信号が除去部17にて除去される(S5)。
First, as shown in FIGS. 18 and 16A, the displayed image is stored for a certain period (S1). Next, as shown in FIGS. 18 and 16B, detection signals of the hand and the light-emitting
このように、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、光源ユニット4Aから発光される光と発光ペン9から発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ撮像ユニット20・30は両者の波長を識別するようになっているので、発光ペン9からの光であるのか又は非発光被検出体からの光であるのかを波長の違いにより直ちに識別することができる。
As described above, in the coordinate
また、発光ペン9ンと非発光被検出体との両方の導光板10への接触があったときに、判断部16が、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったか否かを判断する。そして、判断部16により、発光ペン9の導光板10への接触に付随して手等の非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断されたときに、除去部17が、該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去する。
Further, when both the
したがって、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Aを提供することができる。
Therefore, both the light-emitting
また、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、判断部16は、時間判断部16aにより、発光ペン9と非発光被検出体との両方の検知信号が撮像ユニット20・30に入力された場合に、該発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断する。
In the coordinate
したがって、発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the detection signal of the non-light-emitting detection target is input during a certain period before and after the detection signal of the light-emitting
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図19及び図20に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. 19 and FIG. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
前記実施の形態1の座標入力装置3Aにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Bでは、図19(b)に示すように、判断部16には距離判断部16bが設けられており、この距離判断部16bにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、両者の導光板10への接触位置が比較的近接していることが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態では、発光ペン9の座標位置と指8及び手を含む非発光被検出体の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做している。
Therefore, in the present embodiment, when the distance between the coordinate position of the light-emitting
本実施の形態の座標入力装置3Bにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図19(a)(b)(c)及び図20に基づいて説明する。図19(a)は発光ペン9によって導光板10に先に記載された文字を示す平面図であり、図19(b)は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを距離判断部16bにて判断する構成を示す平面図であり、図19(c)は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去部17にて除去する構成を示す平面図である。図20は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を示すフローチャートである。尚、図20に示すフローチャートにおいて、前記図18に示すフローチャートと同じステップについては、同じステップ番号を付して説明する。
A method for excluding the detection of the coordinates of the hand that comes into contact with the touch of the light-emitting
まず、図20及び図19(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。次いで、図20及び図19(b)に示すように、手及び発光ペン9の検知信号を検出する(S2)。次いで、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離を測定する(S11)。そして、距離判断部16bにて、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離が設定距離以下であるかを判断する(S12)。ここで、設定距離とは、発光ペン9の座標位置を中心として例えば半径10cmとする。すなわち、手首等まで接触する可能性があるので、多少大きめに設定している。S12において、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離が設定距離以下であると距離判断部16bにて判断された場合には、図20及び図19(c)に示すように、保存されている画像情報を基に手の検知信号が除去部17にて除去される(S5)。
First, as shown in FIGS. 20 and 19A, the displayed image is stored for a certain period (S1). Next, as shown in FIGS. 20 and 19B, detection signals of the hand and the light-emitting
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Bを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図21〜図23に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1及び実施の形態2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1の座標入力装置3Aにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Cでは、図21(b)に示すように、判断部16には面積判断部16cが設けられており、この面積判断部16cにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該非発光被検出体の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate input device 3C of the present embodiment, as shown in FIG. 21B, the
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、非発光被検出体の導光板10への接触面積が指8よりも大きいことが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態では、非発光被検出体の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做している。
Therefore, in the present embodiment, when the coordinate position of the non-light-emitting detection target is equal to or larger than a certain area, it is immediately considered that the hand touched in association with the contact of the light-emitting
本実施の形態の座標入力装置3Cにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図21(a)(b)(c)、図22(a)(b)(c)(d)及び図23に基づいて説明する。図21(a)は発光ペン9によって導光板10に先に記載された文字を示す平面図であり、図21(b)は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを面積判断部16cにて判断する構成を示す平面図であり、図21(c)は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去部17にて除去する構成を示す平面図である。図22(a)(b)(c)(d)は、導光板10において広がりのある接触があった場合の検出状態を示す図である。具体的には、図22(a)は撮像素子23・33における発光ペン9の検出画像を示す平面図であり、図22(b)は図22(a)の発光ペン9の検出画像から求まる角度幅を示すグラフである。また、図22(c)は撮像素子23・33における指8及び手を含む非発光被検出体の検出画像を示す平面図であり、図22(d)は図22(c)の指8及び手を含む非発光被検出体の検出画像から求まる角度幅を示すグラフである。図23は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を示すフローチャートである。尚、図23に示すフローチャートにおいて、前記図18に示すフローチャートと同じステップについては、同じステップ番号を付して説明する。
21A, 21B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22C, 22B, 22C, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B, 22B and 22B. (C) It demonstrates based on (d) and FIG. FIG. 21A is a plan view showing the characters previously written on the
最初に、本実施の形態の座標入力装置3Cにおける導光板10への接触面積の捉え方について、図22(a)(b)(c)(d)に基づいて説明する。
First, how to grasp the contact area to the
まず、本実施の形態の座標入力装置3Cでは、信号光を例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)カメラ等の撮像素子23・33を用いて検出している。したがって、発光ペン9のペン先のように導光板10への接触面積が小さいときの撮像素子23・33の検出画像は図22(a)に示す状態となり、この検出画像を画像処理すると、図22(b)に示す狭い角度幅が得られる。一方、指8及び手等の非発光被検出体のように導光板10への接触面積が大きいときの撮像素子23・33の検出画像は図22(c)に示す状態となり、この検出画像を画像処理すると、図22(d)に示すように、図22(b)に示す狭い角度幅よりも広い角度幅が得られる。
First, in the coordinate input device 3C of the present embodiment, signal light is detected by using
ここで、三角測量法における座標は、閾値を超えた角度幅において、その角度幅の中心値を視認角度として計算している。また、導光板10への接触面積の大きさとしては、図22(b)(d)に示すように、横軸(角度)の大きさ、つまり角度幅にて判断している。
お手付きの仕方によって接触面積は様々となるが、基本的に発光ペン9のペン先からの信号と比べれば、手の信号は明らかに大きくなると判断できる。
Here, for the coordinates in the triangulation method, the central value of the angular width is calculated as the viewing angle in the angular width exceeding the threshold. Further, as shown in FIGS. 22B and 22D, the size of the contact area with the
Although the contact area varies depending on how it is handled, it can be determined that the hand signal is clearly larger than the signal from the pen tip of the light-emitting
上記の接触面積の捉え方に基づいて、発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を、図21(a)(b)(c)及び図23に基づいて以下に説明する。
A method for removing the hand coordinates associated with the light-emitting
まず、図23及び図21(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。次いで、図23及び図21(b)に示すように、手及び発光ペン9の検知信号を検出する(S2)。次いで、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積を測定する(S21)。そして、面積判断部16cにて、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積が設定面積以上であるかを判断する(S22)。ここで、設定面積以上とは、本実施の形態では、例えば、発光ペン9のペン先からの信号に対して、画像処理後の横軸に対する長さが5倍以上としている。
First, as shown in FIGS. 23 and 21A, the displayed image is stored for a certain period (S1). Next, as shown in FIGS. 23 and 21B, detection signals of the hand and the light-emitting
S22において、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積が設定面積以上であると面積判断部16cにて判断された場合には、図23及び図21(c)に示すように、保存されている画像情報を基に手の検知信号が除去部17にて除去される(S5)。
In S22, when the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Bを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図24〜図26に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1〜実施の形態3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first to third embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1〜実施の形態3の座標入力装置3A・3B・3Cでは、図1に示すように、長方形からなる導光板10の長手方向における1つの縁部に撮像ユニット20・30及び光源ユニット4Aが設けられていた。しかし、本実施の形態の座標入力装置3Dでは、図24に示すように、長方形からなる導光板10の長手方向における対向する2つの縁部に撮像ユニット20B・30B・40B・50B及び光源ユニット4A・4Bが設けられている。そして、第1波長λ1を発光する光源ユニット4Aと第2波長λ2を発光する光源ユニット4Bとが交互に点灯されることによりそれぞれ周期的に点灯されると共に、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bは、第1波長λ1と第2波長λ2とを識別するための光学フィルタ22B・32B・42B・52Bを備えている点が実施の形態1〜実施の形態3の座標入力装置3A・3B・3Cとは異なっている。
In the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3Dの構成について、図24に基づいて説明する。図24は上記座標入力装置3Dの構成を示す斜視図である。
The configuration of the coordinate
図24に示すように、上記座標入力装置3Dは、導光部材としての導光板10における第1の縁部には第1照明光源としての光源ユニット4A及び一対の第1方向検知手段としての撮像ユニット20・30が設けられ、導光板10における第1の縁部に対向する第2の縁部には第2照明光源としての光源ユニット4B及び一対の第2方向検知手段としての撮像ユニット40・50が設けられている。上記撮像ユニット20B・30Bは、光源ユニット4Aの照射範囲外に設置され、かつ撮像ユニット40B・50Bは光源ユニット4Bの照射範囲外に設置されている。
As shown in FIG. 24, the coordinate
本実施の形態では、光源ユニット4A・4Bは、互いに異なる波長の光を出射する。具体的には、光源ユニット4Aは第1波長λ1を出射する一方、光源ユニット4Bは第2波長λ2を出射する。上記光源ユニット4Aの第1波長λ1は例えば赤外からなる830nm±30nmとする一方、光源ユニット4Bの第2波長λ2は例えば赤外からなる730nm±30nmとすることができる。ただし、必ずしもこれに限らず、他の波長の組み合わせであってもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、発光被検出体としての発光ペン9は、上記光源ユニット4A又は光源ユニット4Bのうちのいずれか一方と同じ波長の光を出射する。例えば、発光ペン9は、レーザを使用しており、上記光源ユニット4Aの第1波長λ1の範囲である例えば830nm±5nmを出射する。
Moreover, in this Embodiment, the
さらに、本実施の形態の座標入力装置3Dでは、一対の撮像ユニット20B・30Bには、光源ユニット4Aからの光を選択的に透過させる第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22B・32Bが設けられ、他の一対の撮像ユニット40B・50Bには、光源ユニット4Bからの光を選択的に透過させる第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52Bが設けられている。光学フィルタ22B・32Bを通過した光は撮像素子23・33にて検知される一方、光学フィルタ42B・52Bを通過した光は撮像素子43・53にて検知される。
Furthermore, in the coordinate
また、照明光源点滅手段である照明光源点灯制御部15は、第1の縁部の光源ユニット4Aと第2の縁部の光源ユニット4Bとを交互に点灯する。
Moreover, the illumination light source
そして、検出手段である検出部6は、光源ユニット4A又は光源ユニット4Bの点灯期間に、光源ユニット4A又は光源ユニット4Bが点灯している側の一対の撮像ユニット20B・30B又は撮像ユニット40B・50Bを用いて非発光被検出体としての指8の位置検出を行う一方、一対の撮像ユニット20B・30B又は一対の第2方向検知手段としての撮像ユニット40B・50Bを用いて発光被検出体としての発光ペン9の位置検出を行う。
And the
(指と発光ペンとを併用した場合の接触位置の座標検出方法)
上記構成の座標入力装置3Dにおける指8と発光ペン9との併用における座標入力方法について、前記図24、及び図25(a)(b)、図26に基づいて以下に説明する。図25(a)は指8を導光板10に接触させたときの伝搬光を示す断面図であり、図25(b)は発光ペン9を導光板10に接触させたときの伝搬光を示す断面図である。図26は、指8と発光ペン9とを併用するときの、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bでの信号を示す説明図である。
(Coordinate detection method for contact position when using both finger and light-emitting pen)
A coordinate input method in the combined use of the
まず、本実施の形態では、図24に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の対向する二辺に波長の異なる光源ユニット4A・4Bを制御信号に同期して交互に点灯させる。
First, in the present embodiment, as shown in FIG. 24, the illumination light source
そして、図25(a)(b)に示すように、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22B・32Bを備えた撮像ユニット20・30にて、指8と発光ペン9とからの信号を検出する。上記光学フィルタ22B・32Bは、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。
As shown in FIGS. 25A and 25B, when the
このとき、図26に示すように、撮像ユニット20B・30Bでは、発光ペン9からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。したがって、発光ペン9については、同期信号を利用して発光ペン9の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。
At this time, as shown in FIG. 26, in the
このとき、撮像ユニット40B・50Bでは、第2波長λ2の光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52Bを備えた撮像ユニット40B・50Bでは、第1波長λ1を遮断し、第2波長λ2を透過するので、指8からの信号を検出する。このとき、第1波長λ1を有する発光ペン9の信号と光源ユニット4Aの直接光は光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。
At this time, in the
尚、指8の検出位置については、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bのいずれでも検出できることになるが、例えば、検出強度の大きい方の値を採用することによって、より信頼性の高い座標位置を求めることができる。
The detection position of the
これにより、共通光学系である撮像ユニット20B・30B・40B・50Bを用いて、指8の信号と発光ペン9の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの存在により、指8を検出するための光源ユニット4A・4Bの照明光が対向する側の撮像ユニット40B・50B・20B・30Bに直接入射することが無い。
This makes it possible to separately detect the signal of the
この結果、導光板10における対向する二辺に光源ユニット4A・4Bと撮像ユニット20B・30B・40B・50Bとを配置することができるので、マルチタッチを確実に検出することが可能になる。
As a result, the
このように、本実施の形態の座標入力装置3Dでは、導光板10の対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、波長の異なる光源ユニット4A・4Bを備え、これらを交互に点灯させる。そして、例えば、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22C・32C(第1波長λ1を透過、第2波長λ2を遮断)を備えた一対の第1方向検知手段としての撮像ユニット20B・30Bにて、非発光被検出体としての指8と発光被検出体としての発光ペン9との位置検出を行う。発光ペン9の信号は常時検出されるが、指8の信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。この結果、発光ペン9の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。
As described above, the coordinate
一方、第2波長λ2の第2照明光源としての光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52B(第1波長λ1を遮断、第2波長λ2を透過)を備えた一対の第2方向検知手段として撮像ユニット40B・50Bにて、指8の位置検出を行う。発光ペン9の信号と、光源ユニット4Aからの直接光は光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。尚、この場合、第2波長λ2の発光ペン9(λ2)を使用すれば発光ペン9(λ2)の信号を検出することができる。
On the other hand, when the
この結果、共通光学系、つまり光源ユニット4A、光学フィルタ22B・32B及び一対の撮像ユニット20B・30B、又は光源ユニット4B、光学フィルタ42B・52B及び一対の撮像ユニット40B・50Bを用いて指8の信号と発光ペン9の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの作用効果により、指8からの光が対向する側の一対の撮像ユニット40B・50Bに直接入射することが無い。
As a result, the common optical system, that is, the
したがって、対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、光源ユニット4A、光学フィルタ22B・32B及び一対の撮像ユニット20B・30B、又は光源ユニット4B、光学フィルタ42B・52B及び一対の撮像ユニット40B・50Bを配置するので、指8と発光ペン9とのマルチタッチを確実に検出することが可能になる。
Therefore, the
また、本実施の形態の座標検出方法では、光源ユニット4Aを周期的に点滅させ、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9の位置検出を行う。
In the coordinate detection method of the present embodiment, the
この結果、光源ユニット4Aの発光波長と発光ペン9の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検知することができる。
As a result, even if the light emission wavelength of the
したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3Dにおいて、指8等の非発光被検出体、及び発光ペン9等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置3B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システム1は、本実施の形態の座標入力装置3Dを備えた座標入力システムであって、液晶表示モジュール2を備えている。
The coordinate
上記の構成によれば、座標入力装置3Dを、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2の画像を見ながら指8等の非発光被検出体及び発光ペン9等の発光被検出体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3Dにおいて、大型タッチパネルに適用した場合においても、非発光被検出体である指8及び発光被検出体である発光ペン9の両方の座標位置を検出し得る座標入力装置3Bを備えた座標入力システム1を提供することができる。
According to the above configuration, the coordinate
さらに、大型タッチパネルに適用した場合においても、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Dを備えた座標入力システム1を提供することができる。
Furthermore, even when applied to a large touch panel, both the light-emitting
〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について図27及び図28に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜4と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1〜4の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first to fourth embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1の座標入力装置3Aにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Eでは、図27(a)(b)(c)に示すように、判断部16には領域判断部16dが設けられており、この領域判断部16dにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体の座標位置の作業領域が同一であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、両者の導光板10への接触位置が同じ作業領域に存在していることが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態の座標入力装置3Eでは、発光ペン9の座標位置と指8及び手を含む非発光被検出体の座標位置とが同じ作業領域であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做し、図27(c)に示す除去部17にて該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去するようになっている。
Therefore, in the coordinate
ここで、本実施の形態の座標入力装置3Eを備えた座標入力システム1において、同じ作業領域とは、図27(b)に示すように、導光板10において、一定の枠内の作業領域Wであることをいう。この作業領域Wは、例えば、座標入力システム1の液晶表示モジュール2に表示される例えば1つの文書内の領域をいう。
Here, in the coordinate
上記の構成を有する本実施の形態の座標入力装置3Eにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図27(a)(b)(c)及び図28に基づいて説明する。図28は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを領域判断部16dにて判断する動作を示すフローチャートである。
FIGS. 27A, 27B, 28C, and 28 show a method for excluding the detection of the coordinates of the hand that comes into contact with the touch of the light-emitting
まず、図28及び図27(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。次いで、図28及び図27(b)に示すように、発光ペン9及び手の検知信号を検出する(S2)。次いで、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とのそれぞれの領域を測定する(S31)。そして、領域判断部16dにて、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とが同じ作業領域Wであるか否かを判断する(S32)。
First, as shown in FIGS. 28 and 27A, the displayed image is stored for a certain period (S1). Next, as shown in FIGS. 28 and 27 (b), the detection signal of the
このとき、S32において、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とが互いに同じ作業領域Wであると領域判断部16dにて判断された場合には、図28及び図27(c)に示すように、保存されている画像情報を基に手の検知信号が除去部17にて除去される(S5)。
At this time, if the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Eを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
〔実施の形態6〕
本発明のさらに他の実施の形態について図29及び図30に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜実施の形態5と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1〜実施の形態5の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first to fifth embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1の座標入力装置3A〜実施の形態5の座標入力装置3Eにおいては、お手付きによる座標検出に付随するモニターである液晶表示モジュール2への不要な点又は線の描画を行うことを想定し、判断部16により、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断されたときに、除去部17が、該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去するとしていた。
In the coordinate
すなわち、前記実施の形態1の座標入力装置3Aから実施の形態5の座標入力装置3Eにおいては、本発明の付随非発光被検出体除去手段としての除去部17は、図29(c)に示すように、お手付きデータ削除部17aを有し、このお手付きデータ削除部17aは判断手段としての判断部16により発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断されたときに、該発光ペン9と非発光被検出体との両方の導光板10への接触の位置座標をそれぞれ保存した後、保存された非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を削除することにより、非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去するようになっていた。
That is, in the coordinate
したがって、座標入力システム1においては、液晶表示モジュール2の表示画面に発光ペン9の点又は線の描画出力と共に、手等の非発光被検出体の不要な描画つまりお手付きが出力された後、除去部17にて除去することにより、その手等の非発光被検出体の不要な描画つまりお手付きデータが削除されるものとなっていた。
Therefore, in the coordinate
しかし、その場合には、発光ペン9及び指8を含む手等の非発光被検出体の指示が与えられた場合、液晶表示モジュール2つまりモニター内の情報は即座にかつ大幅に変化することが予想される。その結果、お手付きの判断後に実施の形態1のように、保存されていた画像情報に戻すのではモニターに書かれた内容つまり液晶表示モジュール2に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまう。
However, in that case, when an instruction of a non-light-emitting detection object such as a hand including the light-emitting
そこで、本実施の形態の座標入力装置3Fでは、図29(c)に示すように、除去部17は、お手付きデータ非保存処理部17bを有し、このお手付きデータ非保存処理部17bは、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体を非保存として操作・入力の指示を受け付けないとすることにより上記問題を解決している。
Therefore, in the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3Fの構成について、図29(a)(b)(c)に基づいて説明する。図29(a)は発光ペンによって導光板に先に記載された文字を示す平面図であり、図29(b)は発光ペンに付随してお手付きがあったことを時間判断部16aにて判断する構成を示す平面図であり、図29(c)は発光ペンに付随するお手付きの座標を除去部17のお手付きデータ非保存処理部17bにて非保存とする構成を示す平面図である。
The configuration of the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3Fは、図29(b)に示すように、前記実施の形態1と同様に、判断部16には時間判断部16aが設けられており、この時間判断部16aにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、発光ペン9の検知信号が入力された後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
As shown in FIG. 29B, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9にて描画するときに、該発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、発光ペン9の導光板10への接触から手の導光板10への接触時間が比較的近接していることが推定される。
That is, when the light-emitting
したがって、発光ペン9の検知信号が入力された後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the detection signal of the non-light-emitting detection target is input for a certain period after the detection signal of the light-emitting
ここで、発光ペン9の検知信号が入力された後一定期間というのは、例えば1秒であり、発光ペン9の信号検出開始と手の信号検出開始との間の時間のことをいう。したがって、本実施の形態では、信号の終了時間は全く見ていない。
Here, the certain period after the detection signal of the light-emitting
具体的には、前記図17(a)(b)(c)に示すように、発光ペン9の検知信号が時間t1 にあったときには、直ちに一定時間であるΔt=1秒間の時間計測が行われる。そして、発光ペン9の検知信号があった時間t1 からΔt=1秒以内に手の検知信号が時間t2 にあったときには、発光ペン9の検知信号が入力された後、一定期間であるΔt=1秒間以内であるので、その手の検知信号は発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做される。
More specifically, as shown in FIG. 17 (a) (b) ( c), when the detection signal of the
尚、本実施の形態では、発光ペン9にて描画する場合に、該発光ペン9を導光板10に接触させたときに、該発光ペン9を持っている手の導光板10への接触による該手のデータ保存を行わないことが前提となっている。この結果、手の検知信号が発光ペン9の検知信号よりも先にあった場合には、お手付きとは看做さないで、即座に画面への入力が行われることになっている。
In the present embodiment, when drawing with the light-emitting
したがって、前記図17(a)(b)(c)に示すT3〜T4については、本実施の形態では、考慮する必要はない。 Therefore, T3 to T4 shown in FIGS. 17A, 17B, and 17C do not need to be considered in the present embodiment.
これにより、発光ペン9の検知信号の後における即座の手の検知信号の検出は時間判断部16aにてお手付きと判断されて、除去部17のお手付きデータ非保存処理部17bは該信号を非保存とする。
As a result, the detection of the immediate hand detection signal after the detection signal of the
上記の動作を、図30に示すフローチャート及び図29(a)(b)(c)に基づいて説明する。 The above operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 30 and FIGS. 29 (a) (b) (c).
まず、図30及び図29(a)に示すように、表示されている画像(例えば、図29(a)においては「abc」)を一定期間保存する(S1)。尚、表示されている画像がない場合は、ブランク画像を一定期間保存する。次いで、図30及び図29(b)に示すように、発光ペン9及び手の検知信号を検出する(S2)。次に、発光ペン9と手の検知信号との間の時間測定を1秒間行う(S3)。そして、1秒間経過したかを判断し(S4)、1秒間経過した後に、手の検知信号が発光ペン9の検知信号の後1秒間以内にあったと時間判断部16aにて判断された場合には、図30及び図29(c)に示すように、除去部17におけるお手付きデータ非保存処理部17bが、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体を非保存として操作・入力の指示を受け付けない(S41)。
First, as shown in FIGS. 30 and 29A, a displayed image (for example, “abc” in FIG. 29A) is stored for a certain period (S1). If no image is displayed, a blank image is stored for a certain period. Next, as shown in FIGS. 30 and 29 (b), the detection signal of the
その結果、指8及び手を含む非発光被検出体は描画が行われることなく、発光ペン9による入力データのみが描画される。
As a result, the non-light emitting detection object including the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Fを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
また、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体が非保存とされ、液晶表示モジュール2に表示されることがないので、液晶表示モジュール2に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまうということはない。
Further, the input itself of the non-light-emitting detection target including the
〔実施の形態7〕
本発明の他の実施の形態について図31及び図32に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態2及び実施の形態6と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態2及び実施の形態6の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 7]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 31 and 32. FIG. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the second embodiment and the sixth embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態6の座標入力装置3Fにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Gでは、図31(b)に示すように、判断部16には距離判断部16bが設けられており、この距離判断部16bにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、両者の導光板10への接触位置が比較的近接していることが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態では、発光ペン9の座標位置と指8及び手を含む非発光被検出体の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做している。
Therefore, in the present embodiment, when the distance between the coordinate position of the light-emitting
本実施の形態の座標入力装置3Gにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図31(a)(b)(c)及び図32に基づいて説明する。図31(a)は発光ペン9によって導光板10に先に記載された文字を示す平面図であり、図31(b)は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを距離判断部16bにて判断する構成を示す平面図であり、図31(c)は発光ペンに付随するお手付きの座標を除去部17のお手付きデータ非保存処理部17bにて非保存とする構成を示す平面図である。図32は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を示すフローチャートである。尚、図32に示すフローチャートにおいて、前記図20及び図30に示すフローチャートと同じステップについては、同じステップ番号を付して説明する。
A method for excluding the detection of the coordinates of the hand that comes into contact with the touch of the light-emitting
まず、図32及び図31(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。尚、表示されている画像がない場合は、ブランク画像を一定期間保存する。次いで、図32及び図31(b)に示すように、発光ペン9及び手の検知信号を検出する(S2)。次に、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離を測定する(S11)。そして、距離判断部16bにて、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離が設定距離以下であるかを判断する(S12)。ここで、設定距離とは、発光ペン9の座標位置を中心として例えば半径10cmとする。すなわち、手首等まで接触する可能性があるので、多少大きめに設定している。S12において、発光ペン9の座標位置と手の座標位置との間の距離が設定距離以下であると距離判断部16bにて判断された場合には、図31及び図32(c)に示すように、除去部17におけるお手付きデータ非保存処理部17bが、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体を非保存として操作・入力の指示を受け付けない(S41)。
First, as shown in FIGS. 32 and 31A, the displayed image is stored for a certain period (S1). If no image is displayed, a blank image is stored for a certain period. Next, as shown in FIGS. 32 and 31 (b), the detection signal of the
その結果、指8及び手を含む非発光被検出体は描画が行われることなく、発光ペン9による入力データのみが描画される。
As a result, the non-light emitting detection object including the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Gを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
また、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体が非保存とされ、液晶表示モジュール2に表示されることがないので、液晶表示モジュール2に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまうということはない。
Further, the input itself of the non-light-emitting detection target including the
尚、本実施の形態4の座標入力装置3Dの構成は、本実施の形態の座標入力装置3Gにも適用可能である。
Note that the configuration of the coordinate
〔実施の形態8〕
本発明のさらに他の実施の形態について図33〜図34に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態3及び実施の形態6と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態3及び実施の形態6の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 8]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the third embodiment and the sixth embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態6の座標入力装置3Fにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Hでは、図33(b)に示すように、判断部16には面積判断部16cが設けられており、この面積判断部16cにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該非発光被検出体の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、非発光被検出体の導光板10への接触面積が指8よりも大きいことが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態では、非発光被検出体の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做している。
Therefore, in the present embodiment, when the coordinate position of the non-light-emitting detection target is equal to or larger than a certain area, it is immediately considered that the hand touched in association with the contact of the light-emitting
本実施の形態の座標入力装置3Hにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図33(a)(b)(c)、前記図22(a)(b)(c)(d)、及び図34に基づいて説明する。図33(a)は発光ペン9によって導光板10に先に記載された文字を示す平面図であり、図33(b)は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを面積判断部16cにて判断する構成を示す平面図であり、図33(c)は発光ペンに付随するお手付きの座標を除去部17のお手付きデータ非保存処理部17bにて非保存とする構成を示す平面図である。前記図22(a)(b)(c)(d)は、導光板10において広がりのある接触があった場合の検出状態を示す図である。具体的には、図22(a)は撮像素子23・33における発光ペン9の検出画像を示す平面図であり、図22(b)は図22(a)の発光ペン9の検出画像から求まる角度幅を示すグラフである。また、図22(c)は撮像素子23・33における指8及び手を含む非発光被検出体の検出画像を示す平面図であり、図22(d)は図22(c)の指8及び手を含む非発光被検出体の検出画像から求まる角度幅を示すグラフである。図34は発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を示すフローチャートである。尚、図34に示すフローチャートにおいて、前記図23及び図30に示すフローチャートと同じステップについては、同じステップ番号を付して説明する。
33 (a), (b), and (c) and FIGS. 22 (a) and 22 (b) with respect to a method for excluding coordinate detection of a hand that comes into contact with the touch of the light-emitting
最初に、本実施の形態の座標入力装置3Hにおける導光板10への接触面積の捉え方について、図22(a)(b)(c)(d)に基づいて説明する。
First, how to grasp the contact area to the
まず、本実施の形態の座標入力装置3Hでは、信号光を例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)カメラ等の撮像素子23・33を用いて検出している。したがって、発光ペン9のペン先のように導光板10への接触面積が小さいときの撮像素子23・33の検出画像は図22(a)に示す状態となり、この検出画像を画像処理すると、図22(b)に示す狭い角度幅が得られる。一方、指8及び手等の非発光被検出体のように導光板10への接触面積が大きいときの撮像素子23・33の検出画像は図22(c)に示す状態となり、この検出画像を画像処理すると、図22(d)に示すように、図22(b)に示す狭い角度幅よりも広い角度幅が得られる。
First, in the coordinate
ここで、三角測量法における座標は、閾値を超えた角度幅において、その角度幅の中心値を視認角度として計算している。また、導光板10への接触面積の大きさとしては、図22(b)(d)に示すように、横軸(角度)の大きさ、つまり角度幅にて判断している。
お手付きの仕方によって接触面積は様々となるが、基本的に発光ペン9のペン先からの信号と比べれば、手の信号は明らかに大きくなると判断できる。
Here, for the coordinates in the triangulation method, the central value of the angular width is calculated as the viewing angle in the angular width exceeding the threshold. Further, as shown in FIGS. 22B and 22D, the size of the contact area with the
Although the contact area varies depending on how it is handled, it can be determined that the hand signal is clearly larger than the signal from the pen tip of the light-emitting
上記の接触面積の捉え方に基づいて、発光ペン9に付随するお手付きの座標を除去する方法を、図33(a)(b)(c)及び図34に基づいて以下に説明する。
A method for removing the hand coordinates associated with the light-emitting
まず、図34及び図33(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。尚、表示されている画像がない場合は、ブランク画像を一定期間保存する。次いで、図34及び図33(b)に示すように、手及び発光ペン9の検知信号を検出する(S2)。次に、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積を測定する(S21)。そして、面積判断部16cにて、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積が設定面積以上であるかを判断する(S22)。ここで、設定面積以上とは、本実施の形態では、例えば、発光ペン9のペン先からの信号に対して、画像処理後の横軸に対する長さが5倍以上としている。
First, as shown in FIG. 34 and FIG. 33A, the displayed image is stored for a certain period (S1). If no image is displayed, a blank image is stored for a certain period. Next, as shown in FIGS. 34 and 33 (b), detection signals of the hand and the light-emitting
S22において、指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触部分の面積が設定面積以上であると面積判断部16cにて判断された場合には、図34及び図33(c)に示すように、除去部17におけるお手付きデータ非保存処理部17bが、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体を非保存として操作・入力の指示を受け付けない(S41)。
In S22, when the
その結果、指8及び手を含む非発光被検出体は描画が行われることなく、発光ペン9による入力データのみが描画される。
As a result, the non-light emitting detection object including the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3Hを提供することができる。
As a result, both the light-emitting
また、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体が非保存とされ、液晶表示モジュール2に表示されることがないので、液晶表示モジュール2に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまうということはない。
Further, the input itself of the non-light-emitting detection target including the
尚、本実施の形態4の座標入力装置3Dの構成は、本実施の形態の座標入力装置3Hにも適用可能である。
Note that the configuration of the coordinate
〔実施の形態9〕
本発明のさらに他の実施の形態について図35及び図36に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態5及び実施の形態6と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態5及び実施の形態6の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 9]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the fifth and sixth embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
前記実施の形態1の座標入力装置3Aにおいては、発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法において、判断部16は時間判断部16aにて発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出があったと判断していた。
In the coordinate
しかしながら、本実施の形態の座標入力装置3Iでは、図35(a)(b)(c)に示すように、判断部16には領域判断部16dが設けられており、この領域判断部16dにて、発光ペン9と、指8及び手を含む非発光被検出体との両方の検知信号が方向検知手段としての撮像ユニット20・30に入力された場合に、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体の座標位置の作業領域が同一であるときには、発光ペン9の導光部材としての導光板10への接触に付随して非発光被検出体の導光板10への接触があったと判断するようになっている。
However, in the coordinate input device 3I of the present embodiment, as shown in FIGS. 35A, 35B, and 35C, the
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体の導光板10への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光板10に接触するということであるので、両者の導光板10への接触位置が同じ作業領域に存在していることが推定される。
That is, when the light-emitting
そこで、本実施の形態の座標入力装置3Iでは、発光ペン9の座標位置と指8及び手を含む非発光被検出体の座標位置とが同じ作業領域であるときには、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做し、図35(c)に示すように、除去部17にて該非発光被検出体の導光板10への接触の位置座標を除去するようになっている。
Therefore, in the coordinate input device 3I of the present embodiment, when the coordinate position of the light-emitting
ここで、本実施の形態の座標入力装置3Iを備えた座標入力システム1において、同じ作業領域とは、図35(b)に示すように、導光板10において、一定の枠内の作業領域Wであることをいう。この作業領域Wは、例えば、座標入力システム1の液晶表示モジュール2に表示される例えば1つの文書内の領域をいう。
Here, in the coordinate
上記の構成を有する本実施の形態の座標入力装置3Iにおける発光ペン9のタッチに付随して接触した手の座標検出の除外方法について、図35(a)(b)(c)及び図36に基づいて説明する。図36は発光ペン9に付随してお手付きがあったことを領域判断部16dにて判断する動作を示すフローチャートである。
FIGS. 35A, 35B, and 36 show a method for excluding the detection of the coordinates of the hand that comes into contact with the touch of the light-emitting
まず、図36及び図35(a)に示すように、表示されている画像を一定期間保存する(S1)。尚、表示されている画像がない場合は、ブランク画像を一定期間保存する。次いで、図36及び図35(b)に示すように、発光ペン9及び手の検知信号を検出する(S2)。次に、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とのそれぞれの領域を測定する(S31)。そして、領域判断部16dにて、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とが同じ作業領域Wであるか否かを判断する(S32)。
First, as shown in FIGS. 36 and 35A, the displayed image is stored for a certain period (S1). If no image is displayed, a blank image is stored for a certain period. Next, as shown in FIGS. 36 and 35 (b), the detection signal of the
このとき、S32において、発光ペン9の座標位置と手の座標位置とが互いに同じ作業領域Wであると領域判断部16dにて判断された場合には、図36及び図35(c)に示すように、除去部17におけるお手付きデータ非保存処理部17bが、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体を非保存として操作・入力の指示を受け付けない(S41)。
At this time, if the
その結果、指8及び手を含む非発光被検出体は描画が行われることなく、発光ペン9による入力データのみが描画される。
As a result, the non-light emitting detection object including the
これにより、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光板10への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3I及び座標入力システム1を提供することができる。
As a result, both the light-emitting
また、お手付きによる指8及び手を含む非発光被検出体の入力自体が非保存とされ、液晶表示モジュール2に表示されることがないので、液晶表示モジュール2に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまうということはない。
Further, the input itself of the non-light-emitting detection target including the
尚、本実施の形態4の座標入力装置3Dの構成は、本実施の形態の座標入力装置3Iにも適用可能である。
Note that the configuration of the coordinate
(まとめ)
本発明の態様1に係る座標入力装置3A〜3Iは、発光ペン9と指8及び手を含む非発光被検出体との少なくとも2つの入力信号に対して位置座標を検出する座標入力装置3A〜3Iにおいて、導光部材(導光板10)と、上記導光部材(導光板10)の縁部に結合されて該導光部材(導光板10)の内部を照明する照明光源(光源ユニット4A・4B)と、上記非発光被検出体と発光ペン9とが上記導光部材(導光板10)に接触したときに発生する該導光部材(導光板10)の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段(撮像ユニット20・30)とを備えて上記方向検知手段(撮像ユニット20・30)による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求めると共に、上記照明光源(光源ユニット4A・4B)から発光される光と発光ペン9から発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ上記方向検知手段(撮像ユニット20・30)は両者の波長を識別するようになっており、さらに、上記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったか否かを判断する判断手段(判断部16)と、上記判断手段(判断部16)により、上記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったと判断されたときに、該非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を除去する付随非発光被検出体除去手段(除去部17)とを備えていることを特徴としている。
(Summary)
The coordinate
上記の構成によれば、座標入力装置3A・3B・3C・3Dは、導光部材(導光板10)と、上記導光部材(導光板10)の縁部に結合されて該導光部材(導光板10)の内部を照明する照明光源(光源ユニット4A・4B)と、上記非発光被検出体と発光ペン9とが上記導光部材(導光板10)に接触したときに発生する該導光部材(導光板10)の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段(撮像ユニット20・30)とを備えて上記方向検知手段(撮像ユニット20・30)による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める。
According to said structure, coordinate
したがって、非発光被検出体及び発光ペン9による伝搬光は、導光部材(導光板10)の内部を伝播するので、導光部材(導光板10)の上方において、方向検知手段(撮像ユニット20・30)からみて両者が重なっていても一方が他方を遮蔽するということがない。この結果、発光ペン9と指との両方を識別して同時に使用することができる。
Therefore, since the propagation light by the non-light emitting target and the
ところで、このような発光ペン9と指及び手を含む非発光被検出体との少なくとも2つの入力信号に対して位置座標を識別して検出する座標入力装置3A・3B・3C・3Dにおいて、発光ペン9によって文字を書くときに、発光ペン9を持っている手が導光部材(導光板10)に接触する、所謂お手付きをすることによって、該お手付きをした場所の信号を検出してしまうことがある。このようなお手付きによる座標検出は、モニターに不要な点又は線を描画してしまう等の悪影響を及ぼす。
By the way, in the coordinate
そこで、本発明の一態様においては、照明光源(光源ユニット4A・4B)から発光される光と発光ペン9から発光される光とは互いに波長が異なっており、上記方向検知手段(撮像ユニット20・30)は両者の波長を識別するようになっている。そして、さらに、上記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったか否かを判断する判断手段(判断部16)と、上記判断手段(判断部16)により、上記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったと判断されたときに、該非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を除去する付随非発光被検出体除去手段(除去部17)とを備えている。
Therefore, in one aspect of the present invention, the light emitted from the illumination light source (
すなわち、照明光源(光源ユニット4A・4B)から発光される光と発光ペン9から発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ方向検知手段(撮像ユニット20・30)は両者の波長を識別するようになっているので、発光ペン9からの光であるのか又は非発光被検出体からの光であるのかを波長の違いにより直ちに識別することができる。
That is, the light emitted from the illumination light source (
また、上記構成においては、発光ペン9と非発光被検出体との両方の導光部材(導光板10)への接触があったときに、判断手段(判断部16)が、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったか否かを判断する。そして、判断手段(判断部16)により、上記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったと判断されたときに、付随非発光被検出体除去手段(除去部17)が、該非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を除去する。
In the above configuration, when the light-emitting
したがって、発光ペン9と指との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3A〜3Iを提供することができる。
Therefore, both the light-emitting
本発明の態様2に係る座標入力装置3A〜〜3Eでは、態様1に係る座標入力装置において、前記付随非発光被検出体除去手段(除去部17、お手付きデータ削除部17a)は、前記判断手段(判断部16)により前記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があったと判断されたときに、該発光ペン9と非発光被検出体(指8及び手)との両方の導光部材(導光板10)への接触の位置座標をそれぞれ保存した後、保存された非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を削除することにより、非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を除去することを特徴としている。
In the coordinate
これにより、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触した手の検出より一旦保存された手の位置座標に基づいて一旦描画された不要なお手付きの表示を事後的に削除することができる。
As a result, an unnecessary hand-drawn display once drawn based on the hand position coordinates once saved is detected after the detection of the hand that comes into contact with the light guide member (light guide plate 10) of the light-emitting
本発明の態様3に係る座標入力装置3F〜3Iでは、態様1に係る座標入力装置において、前記付随非発光被検出体除去手段(除去部17、お手付きデータ非保存処理部17b)は、前記判断手段(判断部16)により前記発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があったと判断されたときに、非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を保存することなく発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を保存することにより、該非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触の位置座標を除去することを特徴としている。
In the coordinate
これにより、お手付きによる非発光被検出体(指8及び手)の入力自体が非保存とされ、画像表示モジュール(液晶表示モジュール2)に表示されることがないので、画像表示モジュール(液晶表示モジュール2)に表示された内容が激しく切り替わり、使用者に違和感を与えてしまうということはない。
Thereby, the input itself of the non-light-emitting detection target (
本発明の態様4に係る座標入力装置3A〜3Iでは、態様1,2又は3に係る座標入力装置において、前記判断手段(判断部16)は、発光ペン9と非発光被検出体(指8及び手)との両方の検知信号が方向検知手段(撮像ユニット20・30)に入力された場合に、該発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体(指8及び手)の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があったと判断することが可能である。
In the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光部材(導光板10)に接触するということであるので、両者の導光部材(導光板10)への接触時間が比較的近接していることが推定される。
That is, the contact of the
したがって、発光ペン9の検知信号が入力される前後一定期間の間に非発光被検出体の検知信号が入力されたときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the detection signal of the non-light-emitting detection target is input during a certain period before and after the detection signal of the light-emitting
本発明の態様5に係る座標入力装置3A〜3Iでは、態様1,2又は3に係る座標入力装置において、前記判断手段(判断部16)は、発光ペン9と非発光被検出体(指8及び手)との両方の検知信号が方向検知手段(撮像ユニット20・30)に入力された場合に、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体(指8及び手)の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があったと判断することが可能である。
In the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光部材(導光板10)に接触するということであるので、両者の導光部材(導光板10)への接触位置が比較的近接していることが推定される。
That is, there is contact with the light guide member (light guide plate 10) of the non-light emitting target (
したがって、該発光ペン9の座標位置と非発光被検出体(指8及び手)の座標位置との距離が一定距離内であるときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the distance between the coordinate position of the light-emitting
本発明の態様6に係る座標入力装置3A〜3Iでは、態様1,2又は3に係る座標入力装置において、前記判断手段(判断部16)は、発光ペン9と非発光被検出体(指8及び手)との両方の検知信号が方向検知手段(撮像ユニット20・30)に入力された場合に、該非発光被検出体(指8及び手)の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触があったと判断することが可能である。
In the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光部材(導光板10)に接触するということであるので、非発光被検出体の導光部材(導光板10)への接触面積が指よりも大きいことが推定される。
That is, there is contact with the light guide member (light guide plate 10) of the non-light emitting target (
したがって、該非発光被検出体(指8及び手)の座標位置が一定面積以上であるときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the coordinate position of the non-light-emitting detection target (
本発明の態様7に係る座標入力装置3A〜3Iでは、態様1,2又は3に係る座標入力装置において、前記判断手段(判断部16)は、発光ペン9と非発光被検出体(指8及び手)との両方の検知信号が方向検知手段(撮像ユニット20・30)に入力された場合に、該発光ペン9の検知信号と非発光被検出体(指8及び手)の検知信号が同じ作業領域Wに入力されたときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があったと判断することを特徴としている。
In the coordinate
すなわち、発光ペン9の導光板10への接触に付随して指8及び手を含む非発光被検出体(指8及び手)の導光部材(導光板10)への接触があるというのは、発光ペン9を持っている手が導光部材(導光板10)に接触するということであるので、両者の導光部材(導光板10)への接触位置が同じ作業領域Wに存在していることが推定される。
That is, there is contact with the light guide member (light guide plate 10) of the non-light emitting target (
したがって、発光ペン9の座標位置と該非発光被検出体(指8及び手)の座標位置とが同じ作業領域Wに存在しているときには、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触したお手付きと即座に看做すことができる。
Therefore, when the coordinate position of the light-emitting
本発明の態様8に係る座標入力システム1は、上記課題を解決するために、前記態様1〜8に係る座標入力装置3A〜3Iを備えた座標入力システム1であって、画像表示モジュール(液晶表示モジュール2)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
上記の構成によれば、座標入力装置3A〜3Iを、画像表示モジュール(液晶表示モジュール2)の画像を見ながら指等の非発光被検出体及び発光ペン9等の発光被検出体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、大型タッチパネルに適用した場合においても、発光ペン9と指8との両方を識別して同時に使用できると共に、即座に発光ペン9以外の接触があったこと認識して、発光ペン9の導光部材(導光板10)への接触に付随して接触した手の検出座標を除外し得る座標入力装置3A〜3Iを備えた座標入力システム1を提供することができる。
According to the above configuration, the coordinate
尚、本発明は、各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、各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。 It should be noted that the present invention is not limited to each embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each embodiment. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、指及び発光ペンの併用を可能とする導光部材を使用する光学式の座標入力装置及び座標入力システムに適用することができる。また、座標入力システムは、パソコン、テレビ、白板、タブレット端末等に適用が可能である。 The present invention can be applied to an optical coordinate input device and a coordinate input system that use a light guide member that can be used in combination with a finger and a light-emitting pen. The coordinate input system can be applied to a personal computer, a television, a white board, a tablet terminal, and the like.
1 座標入力システム
2 液晶表示モジュール(画像表示モジュール)
2a 液晶表示パネル
3A〜3I 座標入力装置
4A 光源ユニット(照明光源、第1照明光源)
4B 光源ユニット(照明光源、第2照明光源)
4a LED
5 光結合部材
6 検出部
7 光吸収部材
8 指(非発光被検出体)
9 発光ペン
10 導光板(導光部材)
11 貫通孔
11a 壁面
13a 伝搬光
14a 伝搬光
15 照明光源点灯制御部
16 判断部(判断手段)
16a 時間判断部
16b 距離判断部
16c 面積判断部
16d 領域判断部
17 除去部(付随非発光被検出体除去手段)
17a お手付きデータ削除部
17b お手付きデータ非保存処理部
20 撮像ユニット(方向検知手段)
21 レンズ
22 光学フィルタ
23 撮像素子
30 撮像ユニット(方向検知手段)
31 レンズ
32 光学フィルタ
33 撮像素子
40 撮像ユニット(方向検知手段)
42B 光学フィルタ
43 撮像素子
50B 撮像ユニット(方向検知手段)
52B 光学フィルタ
53 撮像素子
L 間隔
λ1 第1波長
λ2 第2波長
1 Coordinate
2a Liquid
4B Light source unit (illumination light source, second illumination light source)
4a LED
5
9 Light-emitting
DESCRIPTION OF
16a
17a Handled
21
31
Claims (8)
導光部材と、上記導光部材の縁部に結合されて該導光部材の内部を照明する照明光源と、上記非発光被検出体と発光ペンとが上記導光部材に接触したときに発生する該導光部材の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段とを備えて上記方向検知手段による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求めると共に、
上記照明光源から発光される光と発光ペンから発光される光とは互いに波長が異なっており、かつ上記方向検知手段は両者の波長を識別するようになっており、
さらに、上記発光ペンの導光部材への接触に付随して非発光被検出体の導光部材への接触があったか否かを判断する判断手段と、
上記判断手段により、上記発光ペンの導光部材への接触に付随して非発光被検出体の導光部材への接触があったと判断されたときに、該非発光被検出体の導光部材への接触の位置座標を除去する付随非発光被検出体除去手段とを備えていることを特徴とする座標入力装置。 In a coordinate input device that detects position coordinates with respect to at least two input signals of a light emitting pen and a non-light emitting target including a finger and a hand,
Occurs when a light guide member, an illumination light source that is coupled to an edge of the light guide member to illuminate the inside of the light guide member, and the non-light-emitting detection object and the light-emitting pen come into contact with the light guide member And at least two direction detection means for detecting the traveling direction of the propagating light propagating through the light guide member. The triangulation method is used to detect the contact point based on the detection of the propagating light traveling direction by the direction detecting means. While obtaining the position coordinates,
The light emitted from the illumination light source and the light emitted from the light-emitting pen have different wavelengths from each other, and the direction detection means distinguishes both wavelengths,
Further, a determination means for determining whether or not there is a contact with the light guide member of the non-light-emitting detection object accompanying the contact with the light guide member of the light emitting pen,
When it is determined by the determination means that the non-light-emitting target to be contacted with the light-guide member accompanying the light-emitting pen contacts the light-guide member, the light-emitting target to the light-guide member A coordinate input device comprising: an associated non-light emitting detection object removing unit that removes the contact position coordinates.
画像表示モジュー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 any one of claims 1 to 7,
A coordinate input system comprising an image display module.
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