JP4323076B2

JP4323076B2 - Coordinate input device

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Publication number: JP4323076B2
Application number: JP2000281031A
Authority: JP
Inventors: 賢一竹川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002091685A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネル上で指定された座標を光学的に検出し、コンピュータなどの機器に入力する座標入力装置に関し、より詳細には、太陽光や白熱電球の光などのように装置の置かれた環境からの光（周囲光）による外乱（ノイズ）を除去可能な座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、タッチパネル上の任意の位置を指やペンで指定することにより、指定された位置の座標をコンピュータなどの機器に入力する座標入力装置がある。特に光学式の座標入力装置は、比較的構成が簡易でありながら充分な精度で座標の検出ができるという長所を有するため、電子黒板、ディスプレイ一体型のタブレットなどに多く用いられている。
【０００３】
光学式の座標入力装置の多くは、タッチパネルの略全面に光を照射できる照射部と、照射部が照射した光を反射する反射部材と、反射部材で反射された光を受光する複数の受光素子が配列されたＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）などの受光部とを備えている。タッチパネル上に指やペンを置くと、照射された光が指などによって遮られ、該当する位置の受光素子に受光されなくなる。座標入力装置は、受光素子の受光状態から指などが置かれた位置の座標を検出するものである。
【０００４】
このような座標入力装置では、受光部が受光する光は照射部から照射された光の反射光のみを受光することを前提として、受光部で受光した反射光の状況によってタッチされているか否か、タッチされた場所（座標位置）はどこか検出している。ところが、実際には、タッチパネルが使用されている場所によっては、周囲光（太陽光や照明光など）が直接または反射して受光部に入射してしまうことがある。
【０００５】
受光部は、照射部が照射する光の強度（光量）に基づいて、予め光学的な調整がなされているが、周囲光が受光部に入射してしまった場合には、その光量分だけ受光部に入る光量も増大するため、受光部の受光素子で受光可能な光量の最大値を超えて、受光素子が飽和してしまうことがある。
【０００６】
受光素子が飽和すると、照射された光が指などによって遮られた場合に減少する受光素子の光量変化（ディップ量）が小さくなり、ディップ検出（遮蔽検出）ができなくなってしまうという不具合が発生する。
【０００７】
この不具合に対処するために従来の座標入力装置では、照射部から照射される光の波長のみを通すフィルタを受光部の前に設けることが一般的に行われている。
【０００８】
また、関連する従来の技術として、特開平２０００−８９９０３号公報「光走査型タッチパネル」に開示されている装置がある。この光走査型タッチパネルは、走査光をオフとして、そのオフ期間に、走査光がオフである場合の受光素子での受光結果に基づいて、走査光の遮断位置を検出するための比較用基準信号（しきい値レベル）を設定することにより、比較用基準信号を所望のタイミングで設定できるようにしたものである。また、所定時間にわたって走査光をオフして光走査部を作動させ、その間の受光素子での受光結果の最大値と最小値との差を求め、求めた差を所定の基準値と比較することにより、外乱光の影響の程度を検知し、誤った検出動作を防ぐようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術によれば、フィルタを受光部の前に設けた場合でも、周囲光である太陽光や白熱電球などにも、色々な波長の光が混ざっているおり、周囲光の全部をカットすることは不可能であるため、周囲光の強さによって受光素子が飽和してディップ検出が行えなくなるという問題点があった。
【００１０】
また、特開平２０００−８９９０３号公報によれば、走査光がオフである場合の受光素子での受光結果に基づいて、走査光の遮断位置を検出するための比較用基準信号（しきい値レベル）を設定しているものの、具体的には、受光素子での受光結果の最大値と最小値との差から閾値（比較用基準信号）を決定し、１回の光走査の時間内に受光素子から出力される全ての受光信号に対して、前記決定した閾値（比較用基準信号）を用いてディップ検出を行っているため、特定方向の周囲光が強い場合や、タッチパネル上の遮蔽位置（座標位置）によっては必ずしも周囲光の影響を防ぐことができないという問題点があった。換言すれば、周囲光の影響によって誤検出が発生する虞があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周囲光の影響によってディップ検出が行えなくなることを確実に防ぐと共に、周囲光による誤検出を防ぐことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の発明にかかる座標入力装置は、タッチパネルと、前記タッチパネルの面に対して略平行に広がる扇状の光を照射する２つの光照射手段と、前記２つの光照射手段が照射した光の反射光を受光するための前記２つの光照射手段の各々に対応して設けられる２つの受光素子から成る受光手段と、前記２つの光照射手段によって照射された光を前記受光手段に向けて反射する反射手段と、前記受光手段の各受光素子が受光した反射光の光量データと予め設定された閾値とを比較して、前記タッチパネル上の座標を検出する座標検出手段と、を有する座標入力装置において、前記２つの光照射手段を、一方が点灯しているときには他方を消灯させ交互に点灯および消灯するように制御し、どちらか一方の光照射手段の点灯状態において該点灯状態にある光照射手段に対応する前記受光素子が受光する光量データを点灯時データとして、また、どちらか一方の光照射手段の消灯状態において該消灯状態にある光照射手段に対応する前記受光素子が受光する光量データを消灯時データとして、一方の受光素子から得られる点灯時データおよび消灯時データを順に入力し、続いて得られる他方の受光素子の点灯時データおよび消灯時データを順に入力する入力制御手段と、前記入力制御手段で入力した各受光素子の消灯時データに基づいて、受光素子毎の補正用閾値データを設定する設定手段と、を備え、前記座標検出手段は、前記補正用閾値データを用いて、前記受光素子毎に前記閾値を補正し、前記受光素子毎の点灯時データと前記受光素子毎の補正後の閾値とを比較して、前記タッチパネル上の座標を検出するものである。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、入力制御手段が、２つの光照射手段を一方が点灯しているときには他方を消灯させるように交互に点灯および消灯させ、どちらか一方の光照射手段の点灯状態において該点灯状態にある光照射手段に対応する受光素子が受光する光量データを点灯時データとして、また、どちらか一方の光照射手段の消灯状態において該消灯状態にある光照射手段に対応する受光素子が受光する光量データを消灯時データとして、一方の受光素子から得られる点灯時データおよび消灯時データを順に入力し、続いて得られる他方の受光素子の点灯時データおよび消灯時データを順に入力する制御を行う。この入力制御手段の入力制御によって点灯時データおよび消灯時データがそれぞれのタイミングで１つずつ順に入力される。設定手段は、各受光素子の消灯時データを入力すると、各受光素子の消灯時データに基づいて、受光素子毎の補正用閾値データを設定する。次に、座標検出手段は、受光素子毎の補正用閾値データを用いて、受光素子毎に閾値を補正し、受光素子毎に、該当する点灯時データと補正後の閾値とを比較して、ディップ検出を行い、その結果からタッチパネル上の座標を検出する。
【００１５】
さらに、この請求項１に記載の発明によれば、入力制御手段が、上記のように、一方の受光素子から得られる点灯時データおよび消灯時データを順に入力し、続いて得られる他方の受光素子の点灯時データおよび消灯時データを順に入力している。したがって、１回の点灯時データ（または消灯時データ）の入力が行われると、続いて消灯時データ（または点灯時データ）が入力されることになり、設定手段における補正用閾値データの設定も消灯時データが入力される度に、すなわち、点灯時データを入力するのと同じ回数だけ行われる。
【００１６】
また、請求項２に係る座標入力装置は、請求項１に記載の座標入力装置において、前記入力制御手段が、１０ｍｓｅｃ以下の周期で前記消灯時データの入力を行うものである。
【００１７】
この請求項２に記載の発明によれば、入力制御手段が、１０ｍｓｅｃ以下の周期で消灯時データの入力を行う。一般的に人間がタッチパネルを押下して、光を遮蔽するときの動作速度（動きの速さ）は、大凡、１００ｍｓｅｃ単位であり、速い場合でも、せいぜい１０ｍｓｅｃであるので、１０ｍｓｅｃ以下の周期で消灯時データの入力を行うことにより、タッチパネルが押下される直前の消灯時データが入力される。
【００１８】
また、請求項３に係る座標入力装置は、請求項１または２に記載の座標入力装置において、前記設定手段が、前記補正用閾値データとして、前記各受光素子の消灯時データの値に比例した値を設定するものである。
【００１９】
この請求項３に記載の発明によれば、設定手段において、各受光素子の消灯時データの値に比例した値が補正用閾値データとして設定される。
【００２０】
また、請求項４に係る座標入力装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の座標入力装置において、前記補正用閾値データおよび前記補正後の閾値が、予めルックアップテーブルとして記憶されており、前記座標検出手段が、前記ルップアップテーブルを参照して前記補正後の閾値を求めるものである。
【００２１】
この請求項４に記載の発明によれば、補正用閾値データおよび補正後の閾値が、予めルックアップテーブルとして記憶されている。座標検出手段は、特別な演算処理などを行うことなく、設定手段で設定された補正用閾値データに基づいてルップアップテーブルを参照し、補正後の閾値を求める。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の座標入力装置の実施の形態について、添付を図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の座標入力装置の概略を説明する図である。図１に示した座標入力装置は、タッチパネル１０１と、タッチパネルの２箇所に設けられた光学ユニット１０２ａ、１０２ｂと、タッチパネル１０１の三方に設けられた反射部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの受光状態（暗点の有無および位置）からタッチパネル１０１に入力された座標を検出する制御部１０４と、制御部１０４で検出した座標を外部機器であるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０６などへ出力するためのインターフェイス部１０５とを備えている。なお、１０７は、制御部１０４とインターフェイス部１０５が搭載されたＭＢＵ（マザー・ボード・ユニット）を示す。
【００２４】
図２は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂの構成を説明するための図である。本実施の形態のタッチパネル１０１は、四角形の平面であり、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂは、タッチパネル１０１の面における同一の辺の両端に生じる２つの角部分にそれぞれ１つずつ設けられている。
【００２５】
図２に示した光学ユニット１０２ａは、光源２０１、拡散レンズ２０２、受光レンズ２０３、複数の受光素子が配列されたＣＣＤ（受光手段）２０４およびハーフミラー２０５を有している。光源２０１は、タッチパネル１０１の面と光軸が略平行な光を照射する。光源２０１から照射された光は、拡散レンズ２０２によってタッチパネル１０１の面と略平行に広がる扇状の光に拡散されてタッチパネル１０１上に照射される。
【００２６】
図示を省略するが、光学ユニット１０２ｂも光学ユニット１０２ａと同様に構成されていて、光学ユニット１０２ａと同様にタッチパネル１０１の面と略平行に広がる扇状の光をタッチパネル１０１上に照射する。２つの光学ユニット１０２ａ、１０２ｂから照射される光は、タッチパネルの全域に広がって照射され、反射部１０３ａ〜１０３ｃによって再帰的に反射される。反射された光（反射光）は、受光レンズ２０３で集光され、ＣＣＤ２０４によって受光される。
【００２７】
制御部１０４は、ＣＣＤ２０４における反射光の受光状態に基づいて、タッチパネル１０１に入力された（置かれた）指やペンといった遮蔽物の座標を検出する。
【００２８】
図３は、光学ユニット１０２ａ、１０２ｂおよびＭＢＵ１０７を説明するためのブロック図である。図示するように、光学ユニット１０２ａは、ＬＤ（レーザダイオード）からなる光源２０１を備えたＬＤＵ（レーザダイオードユニット）４０２、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）２０４を備えたＳＢＵ（センサ・ボード・ユニット）４０３を備えている。また、光学ユニット１０２ｂは、ＬＤ（レーザダイオード）からなる光源２０４を備えたＬＤＵ（レーザダイオードユニット）４０４、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）２０４を搭載した基板であるＳＢＵ（センサ・ボード・ユニット）４０５を備えている。
【００２９】
ＭＢＵ１０７は、ＣＰＵ（Central Processor Unit）４０１と、ＳＢＵ４０３のＣＣＤ２０４が出力する光量データ（アナログ信号）をディジタル信号に変換する画像処理ＬＳＩ４０６と、変換された信号をラインごとに格納するデータ格納メモリ４０７と、ＳＢＵ４０５のＣＣＤ２０４が出力する光量データ（アナログ信号）をディジタル信号に変換する画像処理ＬＳＩ４０９と、変換された信号をラインごとに格納するデータ格納メモリ４０８と、を備えている。
【００３０】
さらに、ＭＢＵ１０７は、ＣＰＵ４０１で使用されるプログラムなどを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）４１０と、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）４１１と、ＰＣ１０６とのインターフェイスとして機能するインターフェイス部１０５と、を備えている。
【００３１】
以上の構成において、先ず、タッチパネルの動作の一連の処理について簡単に説明する。ＣＰＵ４０１がＲＯＭ４１０のプログラムを実行して、ＬＤ点灯信号をＬＤＵ４０２，４０４に送信すると、ＬＤＵ４０２，４０４は点灯信号に基づいて、ＬＤ（光源）２０１を点灯する。ＳＢＵ４０３，４０５は、ＬＤ（光源）２０１が点灯しているときに、ＳＢＵ４０３，４０５内のＣＣＤ２０４にて受光したデータをＭＢＵ１０７の画像処理ＬＳＩ４０６，４０９に送出する。
【００３２】
画像処理ＬＳＩ４０６，４０９は、受け取ったデータをデジタル変換してシェーディング等の画像処理を行い、データ格納メモリ４０７，４０８に格納する。データ格納メモリ４０７，４０８に格納されたデータはＣＰＵ４０１にて読み出され、ディップ検出処理が行われ、その後、ディップ検出に基づいて座標位置が算出され、算出された座標位置がインターフェィス部１０５を介して外部のＰＣ１０６に送出される。
【００３３】
ここで、タッチパネル１０１が指等の遮蔽物で遮られたとき、その遮られた座標位置を算出する算出式について説明する。図４は座標位置の検出方法をより詳細に説明するための図である。タッチパネル１０１は、図中の横方向の長さ（幅）Ｗを有する長方形の板である。また、タッチパネル１０１の三辺には反射部材１０３（１０３ａ〜ｃ）が設けられている。ここでは、タッチパネル１０１上の点Ｐの座標を検出する場合を例にして座標の検出方法を説明する。
【００３４】
前述したように光源２０１およびＣＣＤ２０４は、一体的なユニット（光学ユニット１０２ａ，１０２ｂ）として構成されている。また、反射部材１０３は、照射された光の光軸と反射された光の光軸とが同一の軸となるように光を反射する再帰性の反射部材である。このため、光源２０１から照射された光は、反射部材１０３で再帰的に反射され、光源２０１と共に光学ユニット１０２ａ，１０２ｂに組み込まれているＣＣＤ２０４で受光される。図４では、光学ユニット１０２ａ，１０２ｂが、タッチパネル１０１の２つの角部分にそれぞれ１つずつ配置されおり、光学ユニット１０２ａ，１０２ｂの固定点を、図中に点ＣＬ，点ＣＲとして示すものとする。
【００３５】
タッチパネル１０１上の一点Ｐに指が置かれると、点Ｐと点ＣＬとを結ぶ直線ｌ2 と直線ｌ1 とは角度θＬをなす。また、点Ｐと点ＣＲとを結ぶ直線ｌ3 と直線ｌ1 とは角度θＲをなす。点Ｐに指が置かれたことにより、光源から照射された光の一部が指によって遮蔽され、点Ｐを通る反射光がＣＣＤ２０４で受光されなくなり、ＣＣＤ２０４の受光素子上に暗点が生じる。
【００３６】
このとき、点Ｐの座標（ｘ，ｙ）は、以下の式によって算出される。
ｘ＝（ｔａｎθＲ・Ｗ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ） …（１）
ｙ＝（ｔａｎθＬ・ｔａｎθＲ・Ｗ）／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）
＝ｘ・ｔａｎθＬ …（２）
【００３７】
ところで、ＣＣＤ２０４が受光する光には、光源２０１から照射された光が反射部材２０３で反射された反射光と、該反射光以外の光（すなわち、周囲光）がある。ＣＣＤ２０４にて周囲光が受光された場合には、ＣＣＤ２０４は通常、反射光のみを受光する場合より、周囲光の分だけ受光する光量が増大する。例えば、周囲光が殆どない（周囲光なし）場合のＣＣＤ２０４の受光光量（所謂、白データ）を、図５（ａ）とすると、周囲光がある場合のＣＣＤ２０４の受光光量は、図５（ｂ）のようになり、周囲光の分だけ光量が増大する。
【００３８】
ＣＣＤ２０４の各受光素子は、周囲光を受光していない状態で光学調整されているため、周囲光を受光している所では、ＣＣＤ２０４の受光素子が飽和してしまうことがある。このような場合には、タッチパネル１０１を指等でさわり、光を遮ったときに、図６（ａ），（ｂ）に点線で示すように、周囲光なしの状態のディップ量よりも周囲光ありの状態のディップ量が小さくなるので、ディップ検出ができなくなってしまう。
【００３９】
なお、ＣＣＤ２０４が周囲光を受光しているかどうかは、通常、光源２０１を点灯している状態のデータでは、シェーディング補正を行っているために、殆どのデータが周囲光の入っていない状態でも白（０ｘＦＦ）に近い値となっているので判断できない。図７（ａ），（ｂ）は、周囲光なしの場合と、周囲光ありの場合のＣＣＤ２０４のデータにシェーディング補正を行った後のシェーディング補正後データを示している。図示の如く、シェーディング補正後データからはＣＣＤ２０４が周囲光を受光しているかどうかの判断を行うことはできない。
【００４０】
ＣＣＤ２０４が周囲光を受光していた場合には、光源２０１を点灯していない状態のときでも、ＣＣＤ２０４ではその周囲光の光量分だけ明るいデータとなるので、光源２０１を点灯していない状態のデータを使って周囲光がＣＣＤ２０４で受光されているか否かを判断する。しかしながら、タッチパネル１０１を使用する状態のときに、むやみに光源２０１を消灯してしまうと、タッチパネル１０１が使用できなくなる。そこで、本実施の形態では、速い周期で光源２０１を点滅（点灯／消灯を繰り返す）させ、タッチパネル１０１を使用しているときでもタッチパネル１０１が使えなくなったりすることなく、光源２０１を消灯させた状態のデータ（消灯時データ）を取り込んで周囲光がＣＣＤ２０４で受光されているかどうか判断可能とする。図８（ａ）は、周囲光なしの場合のＣＣＤ２０４の消灯時データを示し、図８（ｂ）は周囲光ありの場合のＣＣＤ２０４の消灯時データを示している。図示の如く、光源２０１を消灯した状態でも、周囲光によってＣＣＤ２０４のデータ（所謂、黒データ）が持ち上げられている。
【００４１】
なお、光源２０１を点滅させる周期は、人間の動作速度が一般的には、１００ｍｓｅｃ単位であるので（速い人でも、せいぜい１０ｍｓｅｃ）、本実施の形態では、それよりも十分速い５ｍｓｅｃ周期で点滅させることとする。また、光源２０１の点滅は、ソフトウェアの処理速度の低下を防ぐために、ソフトウェアでは点灯命令を出力し、ハードウェアにて点滅動作をする。図９は、５ｍｓｅｃ周期で光源２０１を点滅させた場合の、点灯時データと消灯時データの入力タイミングを示している。
【００４２】
次に、タッチパネル１０１が触れられたか否かの検出（ディップ検出）について説明する。通常、タッチパネル１０１が触れられたかどうかの検出は、光源２０１が点灯しているときの点灯時データにて、予め設定してある閾値よりも小さいデータが２画素以上連続して存在するかどうかで検出を行っている。ここで設定されている閾値は予め機械の特性を調査して、タッチパネル１０１のどの位置に触れられても検出できるように設定してあるが、周囲光がＣＣＤ２０４で受光されていた場合には、上述したようにディップ量が変化してしまうので検出できなくなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、光源２０１を点灯していない場合のデータ（消灯時データ）を検出し、周囲光が入っていた場合には、閾値を補正（消灯時データの光量分可変させる）してタッチパネル１０１が触れられたかどうか検出する。したがって、ＣＣＤ２０４に周囲光が入った場合でも、ディップ検出ができなくなることはない。
【００４４】
閾値の補正は、ＣＣＤ２０４に入る周囲光の強さ（光量）と、そのときのディップ量の影響とを調査しておき、さらにその機械の特性にあったデータを調査して、周囲光の光量に対応する補正用閾値データ（周囲光の光量分の閾値）を作成し、テーブル化しておき、ディップ検出時に予め設定されている閾値からマイナスする（白データに近くなる方向）ことで行うことができる。
例えば、
補正後の閾値＝（予め設定されている閾値）−（周囲光の光量分の閾値）
【００４５】
または、予め設定されている閾値が調整不可能（すなわち、固定値）な場合には、補正用閾値データ（周囲光の光量分の閾値）と補正後の閾値とを、予めルックアップテーブルとして記憶し、ルップアップテーブルを参照して補正後の閾値を求めるようにしても良い。
【００４６】
いずれの場合にも、周囲光の光量分の閾値をテーブル化することで、不必要な計算が必要なくなり、処理速度の低下を最低限に抑えることができる。
【００４７】
また、周囲光がＣＣＤ２０４に受光する様子は、状況によってＣＣＤ２０４全体に受光したり、一部のみに受光したりする。このような場合に、周囲光があるからといって、補正後の閾値をＣＣＤ２０４全体に対して、すなわち、ＣＣＤ２０４の各受光素子に対して、一律に固定値として用いると周囲光が入っていない受光素子の部分では、閾値のレベルがシビアになるためノイズ等によって発生するディップもすべてディップとして検出して、多点検出が発生する。したがって、本実施の形態では、この多点検出を回避するために、周囲光によって可変させる閾値（補正する閾値）は、受光素子毎に行う。これによって、ＣＣＤ２０４に配列された受光素子のうち、周囲光を受光している部分も、受光していない部分も共に適切な閾値を設定でき、ノイズ等による多点検出も回避できる。
【００４８】
さらに、ＣＣＤ２０４が受光する周囲光、特に太陽光などは、時間によって刻々と変化する。また、タッチパネル１０１を使用する人がＣＣＤ２０４に入る周囲光を遮って周囲光が入っていない状態が発生することもある。このため、光源２０１を点灯していない状態のデータ（消灯時データ）はタッチパネル１０１が使用可能な状態において、常にディップ検出用の点灯時データと共に取り込むことにする。これによって、周囲光の経時的な変化や、一瞬の変化にも対応でき、常に同じ条件でディップ検出を行うことができる。
【００４９】
次に、図１０〜図１２のフローチャートを参照して、本実施の形態のディップ検出処理、点灯時データ・消灯時データの入力制御、閾値の補正処理について説明する。
【００５０】
ステップＳ１：座標入力装置の電源が投入されると、ディップ検出が開始され、ＬＤ（光源２０１）を点灯して、シェーディング処理を行う。
ステップＳ２：Ｒ側の光源２０１が消灯するのを待ち。消灯したら次のステップへ進む。
ステップＳ３：Ｒ側の光源２０１が点灯するのを待ち。点灯したら次のステップへ進む。
ステップＳ４：Ｒ側の黒データ入力を開始する。実際には、次のラインから開始されるので、Ｒ側の光源２０１が点灯していないデータ（消灯時データ）を入力する。
ステップＳ５：入力が終了したか否かを判定し、Ｒ側の光源２０１が点灯していないデータ（消灯時データ）の入力終了待ち状態となる。
ステップＳ６：Ｌ側の黒データ入力を開始する。実際には、次のラインから開始されるので、Ｌ側の光源２０１が点灯していないデータ（消灯時データ）を入力する。
ステップＳ７：入力が終了したか否かを判定し、Ｌ側の光源２０１が点灯していないデータ（消灯時データ）の入力終了待ち状態となる。
【００５１】
ステップＳ８：Ｌ側の白データ入力を開始する。実際には、次のラインから開始されるので、Ｌ側の光源２０１が点灯しているデータ（点灯時データ）を入力する。
ステップＳ９：入力が終了したか否かを判定し、Ｌ側の光源２０１が点灯しているデータ（点灯時データ）の入力終了待ち状態となる。
ステップＳ１０：Ｒ側の白データ入力を開始する。実際には、次のラインから開始されるので、Ｒ側の光源２０１が点灯しているデータ（点灯時データ）を入力する。
ステップＳ１１：入力が終了したか否かを判定し、Ｒ側の光源２０１が点灯しているデータ（点灯時データ）の入力終了待ち状態となる。
ステップＳ１２：Ｒ側の黒データ入力を開始する。実際には、次のラインから開始されるので、Ｒ側の光源２０１が点灯していないデータ（消灯時データ）を入力する。
【００５２】
以降、ステップＳ５〜ステップＳ１２を繰り返す。このステップＳ５〜ステップＳ１２は、ＣＰＵが介在しないＤＭＡ処理およびＤＭＡの終了割り込み内にて行い、ＣＰＵはメイン処理として、以降の処理を行う。
【００５３】
ステップＳ１３：Ｌ側ディップ検出開始、Ｌ側の白データ（点灯時データ）および黒データ（消灯時データ）からディップ検出を開始する。
ステップＳ１４：ディップ検出を行う開始アドレス、終了アドレスをセットする。
ステップＳ１５：アドレスを開始アドレスにセットする。
ステップＳ１６：光源２０１の消灯時データ（黒データ）からセットされているアドレスのデータ（Ｄｂ０）と、セットされているアドレスの次のアドレスのデータ（Ｄｂ１）を抽出する。
【００５４】
ステップＳ１７：抽出した消灯時データ（Ｄｂ０、Ｄｂ１）を用いて、予め記憶してあるルックアップテーブルから補正用閾値データ（ＴＨｃ０、ＴＨｃ１）を抽出して設定する。
ステップＳ１８：予め設定されている固定閾値（ＴＨｓ）と、補正用閾値データ（ＴＨｃ０、ＴＨｃ１）とを用いて、補正後の閾値（ＴＨ０、ＴＨ１）を算出する。具体的には、
ＴＨ０＝ＴＨｓ−ＴＨｃ０
ＴＨ１＝ＴＨｓ−ＴＨｃ１
で求める。
【００５５】
ステップＳ１９：光源２０１の点灯時データ（白データ）からセットされているアドレスのデータ（Ｄｗ０）と、セットされているアドレスの次のアドレスのデータ（Ｄｗ１）を抽出する。
ステップＳ２０：ディップの開始位置を検出しているのか、終了位置を検出しているのかを判定する。ここで、最初はディップの開始位置の検出へと進む。ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理でディップ開始位置が検出されている場合にはＣＣＣ（ステップＳ２６）へ進む。
ステップＳ２１：（Ｄｗ０≦ＴＨ０）＆＆（Ｄｗ１≦ＴＨ１）か否か確認する。すなわち、Ｄｗ０がＴＨ０以下であり、かつ、Ｄｗ１がＴＨ１以下であるか確認する。
ステップＳ２２：ステップＳ２１で肯定である場合、セットされているアドレスをディップ開始位置とし、ステップＳ２４ｂへ進む。
【００５６】
ステップＳ２３：（Ｄｗ０≧ＴＨ０）＆＆（Ｄｗ１≦ＴＨ１）か否か確認する。すなわち、Ｄｗ０がＴＨ０以上であり、かつ、Ｄｗ１がＴＨ１以下であるか確認する。
ステップＳ２４ａ：ステップＳ２３で否定である場合、セットされているアドレスに＋１をする。
ステップＳ２４ｂ：ステップＳ２３で肯定である場合、セットされているアドレスに＋２をする。
ステップＳ２５：アドレスが終了アドレスに達したか確認する。ここで、終了アドレス未満の場合にはステップＳ１６へ戻り、終了アドレス以上の場合にはＢＢＢへ進む（ステップＳ１１へ戻る）。
【００５７】
ステップＳ２６：（Ｄｗ０≧ＴＨ０）＆＆（Ｄｗ１≧ＴＨ１）か否か確認する。すなわち、Ｄｗ０がＴＨ０以上であり、かつ、Ｄｗ１がＴＨ１以上であるか確認する。
ステップＳ２７：ステップＳ２６で肯定である場合、セットされているアドレスをディップ終了位置とし、ステップＳ３１へ進む。
【００５８】
ステップＳ２８：（Ｄｗ０≦ＴＨ０）＆＆（Ｄｗ１≦ＴＨ１）か否か確認する。すなわち、Ｄｗ０がＴＨ０以下であり、かつ、Ｄｗ１がＴＨ１以下であるか確認する。
ステップＳ２９ａ：ステップＳ２８で否定である場合、セットされているアドレスに＋１をする。
ステップＳ２９ｂ：ステップＳ２３で肯定である場合、セットされているアドレスに＋２をする。
ステップＳ３０：アドレスが終了アドレスに達したか確認する。ここで、終了アドレス未満の場合にはＤＤＤへ進み（ステップＳ１６へ戻り）、終了アドレス以上の場合にはＢＢＢへ進む（ステップＳ１１へ戻る）。
【００５９】
ステップＳ３１：Ｒ側の白データ（点灯時データ）および黒データ（消灯時データ）からディップ検出を開始する。なお、Ｒ側のディップ検出の内容は、Ｌ側のディップ検出（ステップＳ１３〜ステップＳ３０）と同じであるため省略する。
ステップＳ３２：検出したＬ側ディップ位置とＲ側ディップ位置から座標位置を算出する。
ステップＳ３３：算出した座標位置をインターフェイス部１０５を介してＰＣ１０６へ送出する。この後、ステップＳ１１に戻り、処理を繰り返す。
２つの光学ユニットの光源２０１を点滅させて、点灯時データと消灯時データとを入力するタイミングは、図９に示した通りである。
【００６０】
なお、本実施の形態では、２つの光学ユニットの光源２０１を点滅させるタイミングを交互に行うことにしているが、これは実施の形態の装置構成において、ハード的な制約により、２チャンネル（光学系Ｌ，Ｒ）同時にデータ送出することができないという条件があるため、その中で一番効率が良くなるように交互に点滅させているだけであり、交互点滅でなく同時点滅でも何ら問題はない。
【００６１】
前述したように本実施の形態の座標入力装置では、ＣＣＤ２０４で周囲光が受光された場合でも、タッチパネル１０１のディップ検出を確実に行うことができる。また、どのような状況でもディップ検出を同一の条件で精度良く行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明にかかる座標入力装置は、入力制御手段が、２つの光照射手段を一方が点灯しているときには他方を消灯させるように交互に点灯および消灯するように制御し、点灯状態において該点灯状態にある光照射手段に対応する受光素子が受光する光量データを点灯時データとして、また、どちらか一方の光照射手段の消灯状態において該消灯状態にある光照射手段に対応する受光素子が受光する光量データを消灯時データとして、一方の受光素子から得られる点灯時データおよび消灯時データを順に入力し、続いて得られる他方の受光素子の点灯時データおよび消灯時データを順に入力する制御を行い、各受光素子の消灯時データを入力すると、設定手段が、各受光素子の消灯時データに基づいて、受光素子毎の補正用閾値データを設定し、座標検出手段が、受光素子毎の補正用閾値データを用いて、受光素子毎に閾値を補正し、受光素子毎に、該当する点灯時データと補正後の閾値とを比較して、ディップ検出を行い、その結果からタッチパネル上の座標を検出するため、周囲光の影響によってディップ検出が行えなくなることを確実に防ぐと共に、周囲光による誤検出を防ぐことができる。また、受光素子毎に閾値の補正を行えるので、周囲光を受光している部分の受光素子、受光していない部分の受光素子のそれぞれに適当な閾値を設定でき、ノイズ等による多点検出の発生も回避することができる。
【００６３】
さらに、請求項１に記載の発明によれば、入力制御手段が、一方の受光素子から得られる点灯時データおよび消灯時データを順に入力し、続いて得られる他方の受光素子の点灯時データおよび消灯時データを順に入力するので、１回の点灯時データ（または消灯時データ）の入力が行われると、続いて消灯時データ（または点灯時データ）が入力されることになり、設定手段における補正用閾値データの設定も消灯時データが入力される度に、すなわち、点灯時データを入力するのと同じ回数だけ行われる。換言すれば、常に点灯時データを入力したときの条件に近い条件の補正用閾値データを用いて、補正後の閾値を求めることができる。
【００６４】
また、請求項２に記載の発明によれば、入力制御手段が、１０ｍｓｅｃ以下の周期で消灯時データの入力を行うので、タッチパネルが押下される直前の消灯時データを入力することができる。換言すれば、常に点灯時データを入力したときの条件に近い条件の補正用閾値データを用いて、補正後の閾値を求めることができる。
【００６５】
また、請求項３に記載の発明によれば、設定手段において、各受光素子の消灯時データの値に比例した値が補正用閾値データとして設定されるので、さらに閾値の補正を精度良く行うことができる。
【００６６】
また、請求項４に記載の発明によれば、補正用閾値データおよび補正後の閾値が、予めルックアップテーブルとして記憶されているので、処理速度の低下を最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の座標入力装置の概略を説明する図である。
【図２】本実施の形態の光学ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】本実施の形態の光学ユニットおよびＭＢＵを説明するためのブロック図である。
【図４】座標位置の検出方法をより詳細に説明するための図である。
【図５】周囲光なしの場合と周囲光ありの場合の受光光量（白データ）の違いを示す説明図である。
【図６】周囲光なしの場合と周囲光ありの場合のディップ量の違いを示す説明図である。
【図７】周囲光なしの場合と周囲光ありの場合のシェーディング補正後データを示す説明図である。
【図８】周囲光なしの場合の周囲光ありの場合のＣＣＤの消灯時データを示す説明図である。
【図９】５ｍｓｅｃ周期で光源を点滅させた場合の点灯時データと消灯時データの入力タイミングを示す説明図である。
【図１０】本実施の形態のディップ検出処理、点灯時データ・消灯時データの入力制御、閾値の補正処理を示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態のディップ検出処理、点灯時データ・消灯時データの入力制御、閾値の補正処理を示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態のディップ検出処理、点灯時データ・消灯時データの入力制御、閾値の補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１タッチパネル
１０２ａ、１０２ｂ光学ユニット
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ反射部（反射部材）
１０４制御部
１０５インターフェイス部
１０７ＭＢＵ（マザー・ボード・ユニット）
２０１光源
２０４ＣＣＤ
４０２、４０４ＬＤＵ（レーザダイオードユニット）
４０３、４０５ＳＢＵ（センサ・ボード・ユニット）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coordinate input device that optically detects coordinates specified on a touch panel and inputs them to a device such as a computer. More specifically, the present invention relates to a device such as sunlight or incandescent light. The present invention relates to a coordinate input device that can remove disturbance (noise) due to light (ambient light) from an environment.
[0002]
[Prior art]
Currently, there is a coordinate input device that inputs coordinates of a designated position to a device such as a computer by designating an arbitrary position on the touch panel with a finger or a pen. In particular, the optical coordinate input device has an advantage of being able to detect coordinates with sufficient accuracy while having a relatively simple configuration, and thus is often used for an electronic blackboard, a tablet with an integrated display, and the like.
[0003]
Many of the optical coordinate input devices include an irradiating unit that can irradiate light on substantially the entire surface of the touch panel, a reflecting member that reflects the light irradiated by the irradiating unit, and a plurality of light receiving elements that receive the light reflected by the reflecting member. And a light receiving unit such as a CCD (Charged Coupled Device). When a finger or pen is placed on the touch panel, the irradiated light is blocked by the finger or the like and is not received by the light receiving element at the corresponding position. The coordinate input device detects coordinates of a position where a finger or the like is placed from the light receiving state of the light receiving element.
[0004]
In such a coordinate input device, whether or not the light received by the light receiving unit is touched depending on the situation of the reflected light received by the light receiving unit on the assumption that only the reflected light of the light irradiated from the irradiation unit is received. The touched location (coordinate position) is detected somewhere. However, in actuality, depending on the location where the touch panel is used, ambient light (sunlight, illumination light, etc.) may enter the light receiving unit directly or reflected.
[0005]
The light receiving unit is optically adjusted in advance based on the intensity (light quantity) of the light emitted from the irradiating part. If ambient light is incident on the light receiving part, the light receiving part receives light of that amount. Since the amount of light entering the portion also increases, the light receiving element may saturate beyond the maximum amount of light that can be received by the light receiving element of the light receiving portion.
[0006]
When the light receiving element is saturated, the light amount change (dip amount) of the light receiving element that decreases when the irradiated light is blocked by a finger or the like becomes small, and there is a problem that dip detection (shielding detection) cannot be performed. .
[0007]
In order to cope with this problem, in a conventional coordinate input device, a filter that passes only the wavelength of light emitted from the irradiation unit is generally provided in front of the light receiving unit.
[0008]
Further, as a related prior art, there is an apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-89903 “Optical Scanning Touch Panel”. This optical scanning type touch panel is a comparative reference signal for detecting the scanning light blocking position based on the light reception result of the light receiving element when the scanning light is off during the off period when the scanning light is off. By setting (threshold level), the reference signal for comparison can be set at a desired timing. Further, the scanning light is turned off for a predetermined time to operate the optical scanning unit, and the difference between the maximum value and the minimum value of the light reception result in the light receiving element during that time is obtained, and the obtained difference is compared with a predetermined reference value. Thus, the degree of influence of disturbance light is detected to prevent erroneous detection operation.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional technique, even when a filter is provided in front of the light receiving unit, light of various wavelengths is mixed with sunlight, incandescent light bulbs, and the like, which are ambient light, and all of the ambient light is mixed. Therefore, there is a problem that the light receiving element is saturated due to the intensity of ambient light and dip detection cannot be performed.
[0010]
Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-89903, a reference signal for comparison (threshold level) for detecting a scanning light blocking position based on a light reception result of a light receiving element when the scanning light is off. Specifically, the threshold (comparison reference signal) is determined from the difference between the maximum value and the minimum value of the light reception result of the light receiving element, and light is received within the time of one optical scan. Since dip detection is performed on all received light signals output from the element using the determined threshold value (comparison reference signal), when ambient light in a specific direction is strong, There is a problem that the influence of ambient light cannot always be prevented depending on the coordinate position. In other words, there is a risk of erroneous detection due to the influence of ambient light.
[0011]
The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to reliably prevent dip detection from being performed due to the influence of ambient light and to prevent erroneous detection due to ambient light.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the coordinate input device according to the first aspect of the present invention irradiates the touch panel and fan-shaped light that extends substantially parallel to the surface of the touch panel. Two Light irradiation means, and Two To receive the reflected light of the light irradiated by the light irradiation means Two provided corresponding to each of the two light irradiation means A light receiving means comprising a light receiving element, and Two The reflection means for reflecting the light irradiated by the light irradiation means toward the light receiving means, the light quantity data of the reflected light received by each light receiving element of the light receiving means and a preset threshold value are compared, In a coordinate input device having coordinate detection means for detecting coordinates on a touch panel, Two The light irradiation means When one is lit, turn the other off Control to turn on and off alternately, One of the light irradiation means In the lighting state Corresponds to the light irradiation means in the lighting state in front Receipt Light intensity data received by the optical element as lighting data Also, either of the light irradiation means In the off state Corresponds to the light irradiation means in the extinguished state in front Receipt Light intensity data received by the optical element , Sequentially input lighting data and light-off data obtained from one light-receiving element, and then sequentially turn on and light-off data of the other light-receiving element obtained Input control means for inputting, and setting means for setting threshold data for correction for each light receiving element based on the extinction data of each light receiving element input by the input control means, the coordinate detecting means, The threshold value for correction is used to correct the threshold value for each light receiving element, and the lighting data for each light receiving element is compared with the corrected threshold value for each light receiving element to detect the coordinates on the touch panel. To do.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the input control means is Two The light irradiation means When one is lit, turn the other off Illuminated alternately And off Let One of the light irradiation means In the lighting state Corresponds to the light irradiation means in the lighting state The light intensity data received by the light receiving element is the lighting data. Also, either one of the light irradiation means In the off state Corresponds to the light irradiation means in the extinguished state Light intensity data received by the light receiving element , Sequentially input lighting data and light-off data obtained from one light-receiving element, and then sequentially turn on and light-off data of the other light-receiving element obtained Perform input control. By the input control of this input control means, data at lighting and data at extinguishing are at each timing. One by one Entered. When the setting unit inputs data when each light receiving element is turned off, the setting unit sets correction threshold data for each light receiving element based on the data when each light receiving element is turned off. Next, the coordinate detection means corrects the threshold value for each light receiving element using the correction threshold data for each light receiving element, compares the corresponding lighting data with the corrected threshold value for each light receiving element, Dip detection is performed, and the coordinates on the touch panel are detected from the result.
[0015]
Further, according to the invention described in claim 1, the input control means, as described above, Input the lighting data and the lighting data obtained from one light receiving element in order, and then enter the lighting data and lighting data obtained from the other light receiving element in sequence. Yes. Therefore, when one lighting data (or light-off data) is input, the light-off data (or light-up data) is subsequently input, and the correction threshold data is set by the setting means. Every time data is input when the light is extinguished, that is, the same number of times as data is input when the light is on.
[0016]
Claims 2 The coordinate input device according to claim 1 is the coordinate input device according to claim 1, wherein the input control means inputs the data at the time of extinction at a cycle of 10 msec or less.
[0017]
This claim 2 According to the invention described in (4), the input control means inputs the data when the light is turned off at a cycle of 10 msec or less. Generally, the operation speed (speed of movement) when a human presses the touch panel to block light is about 100 msec, and even if it is fast, it is 10 msec at most, so the light is turned off at a cycle of 10 msec or less. By inputting the hour data, the turn-off data just before the touch panel is pressed is input.
[0018]
Claims 3 The coordinate input device according to claim 1 or 2 In the coordinate input device described in (1), the setting unit sets a value proportional to the value of the light-off data of each light receiving element as the correction threshold data.
[0019]
This claim 3 According to the invention described in the above, in the setting means, a value proportional to the value of the light-off data of each light receiving element is set as the correction threshold value data.
[0020]
Claims 4 The coordinate input device according to claim 1, 3 In the coordinate input device according to any one of the above, the correction threshold data and the corrected threshold value are stored in advance as a lookup table, and the coordinate detection unit refers to the lookup table. The threshold value after correction is obtained.
[0021]
This claim 4 According to the invention described in (1), the threshold value data for correction and the threshold value after correction are stored in advance as a lookup table. The coordinate detection means obtains the corrected threshold value by referring to the loop-up table based on the correction threshold data set by the setting means without performing any special arithmetic processing.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a coordinate input device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0023]
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the coordinate input device according to the present embodiment. The coordinate input device shown in FIG. 1 includes a touch panel 101, optical units 102a and 102b provided at two locations on the touch panel, reflection units 103a, 103b, and 103c provided on three sides of the touch panel 101, an optical unit 102a, The control unit 104 that detects coordinates input to the touch panel 101 from the light receiving state (the presence or absence and position of a dark spot) of 102b, and the coordinates detected by the control unit 104 are output to an external device such as a personal computer (PC) 106. And an interface unit 105. Reference numeral 107 denotes an MBU (mother board unit) on which the control unit 104 and the interface unit 105 are mounted.
[0024]
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the optical units 102a and 102b. The touch panel 101 according to the present embodiment is a quadrangular plane, and the optical units 102 a and 102 b are respectively provided at two corner portions that are generated at both ends of the same side on the surface of the touch panel 101.
[0025]
The optical unit 102a shown in FIG. 2 includes a light source 201, a diffusion lens 202, a light receiving lens 203, a CCD (light receiving means) 204 in which a plurality of light receiving elements are arranged, and a half mirror 205. The light source 201 emits light whose surface is substantially parallel to the surface of the touch panel 101. The light emitted from the light source 201 is diffused by the diffusing lens 202 into fan-shaped light that spreads substantially parallel to the surface of the touch panel 101 and is irradiated onto the touch panel 101.
[0026]
Although not shown, the optical unit 102b is also configured in the same manner as the optical unit 102a, and irradiates the touch panel 101 with fan-shaped light that spreads substantially parallel to the surface of the touch panel 101, as in the optical unit 102a. The light irradiated from the two optical units 102a and 102b is spread and irradiated over the entire area of the touch panel, and is recursively reflected by the reflecting portions 103a to 103c. The reflected light (reflected light) is collected by the light receiving lens 203 and received by the CCD 204.
[0027]
The control unit 104 detects the coordinates of a shielding object such as a finger or a pen input (placed) on the touch panel 101 based on the light reception state of the reflected light in the CCD 204.
[0028]
FIG. 3 is a block diagram for explaining the optical units 102 a and 102 b and the MBU 107. As shown in the drawing, the optical unit 102a includes an LDU (laser diode unit) 402 having a light source 201 composed of an LD (laser diode), and an SBU (sensor board unit) 403 having a CCD (Charge Coupled Device) 204. I have. The optical unit 102b includes an LDU (laser diode unit) 404 having a light source 204 composed of an LD (laser diode), and an SBU (sensor board unit) 405 that is a substrate on which a CCD (Charge Coupled Device) 204 is mounted. I have.
[0029]
The MBU 107 includes a CPU (Central Processor Unit) 401, an image processing LSI 406 that converts light amount data (analog signal) output from the CCD 204 of the SBU 403 into a digital signal, and a data storage memory 407 that stores the converted signal for each line. , An image processing LSI 409 that converts light amount data (analog signal) output from the CCD 204 of the SBU 405 into a digital signal, and a data storage memory 408 that stores the converted signal for each line.
[0030]
Further, the MBU 107 is an interface unit that functions as an interface between a ROM (Read Only Memory) 410 that records programs used by the CPU 401, a RAM (Random Access Memory) 411 that is used as a work area of the CPU 401, and the PC 106. 105.
[0031]
In the above configuration, first, a series of processes of the operation of the touch panel will be briefly described. When the CPU 401 executes the program in the ROM 410 and transmits an LD lighting signal to the LDUs 402 and 404, the LDUs 402 and 404 turn on an LD (light source) 201 based on the lighting signal. The SBUs 403 and 405 send data received by the CCD 204 in the SBUs 403 and 405 to the image processing LSIs 406 and 409 of the MBU 107 when the LD (light source) 201 is turned on.
[0032]
The image processing LSIs 406 and 409 digitally convert the received data, perform image processing such as shading, and store the data in the data storage memories 407 and 408. The data stored in the data storage memories 407 and 408 is read by the CPU 401 and subjected to dip detection processing. Thereafter, the coordinate position is calculated based on the dip detection, and the calculated coordinate position is passed through the interface unit 105. To the external PC 106.
[0033]
Here, when the touch panel 101 is blocked by a finger or other shielding object, a calculation formula for calculating the blocked coordinate position will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the coordinate position detection method in more detail. The touch panel 101 is a rectangular plate having a horizontal length (width) W in the drawing. Further, reflection members 103 (103a to 103c) are provided on three sides of the touch panel 101. Here, the coordinate detection method will be described by taking as an example the case where the coordinates of the point P on the touch panel 101 are detected.
[0034]
As described above, the light source 201 and the CCD 204 are configured as an integral unit (optical units 102a and 102b). The reflecting member 103 is a retroreflecting member that reflects light so that the optical axis of the irradiated light and the optical axis of the reflected light are the same axis. For this reason, the light emitted from the light source 201 is recursively reflected by the reflecting member 103 and received by the CCD 204 incorporated in the optical units 102 a and 102 b together with the light source 201. In FIG. 4, the optical units 102a and 102b are respectively arranged at two corners of the touch panel 101, and the fixed points of the optical units 102a and 102b are shown as points CL and CR in the drawing. .
[0035]
When a finger is placed at one point P on the touch panel 101, the straight line l2 connecting the point P and the point CL and the straight line l1 form an angle θL. Further, a straight line l3 and a straight line l1 connecting the point P and the point CR form an angle θR. Since the finger is placed at the point P, a part of the light emitted from the light source is shielded by the finger, and the reflected light passing through the point P is not received by the CCD 204, and a dark spot is generated on the light receiving element of the CCD 204.
[0036]
At this time, the coordinates (x, y) of the point P are calculated by the following equations.
x = (tan θR · W) / (tan θL + tan θR) (1)
y = (tan θL · tan θR · W) / (tan θL + tan θR)
= X · tan θL (2)
[0037]
Incidentally, light received by the CCD 204 includes reflected light obtained by reflecting the light emitted from the light source 201 by the reflecting member 203 and light other than the reflected light (that is, ambient light). When ambient light is received by the CCD 204, the amount of light received by the CCD 204 is usually increased by the amount of ambient light as compared with the case where only the reflected light is received. For example, when the received light amount (so-called white data) of the CCD 204 when there is little ambient light (no ambient light) is shown in FIG. 5A, the received light amount of the CCD 204 when there is ambient light is shown in FIG. ) And the amount of light increases by the amount of ambient light.
[0038]
Since each light receiving element of the CCD 204 is optically adjusted without receiving ambient light, the light receiving element of the CCD 204 may be saturated at a place where ambient light is received. In such a case, when the touch panel 101 is touched with a finger or the like and the light is blocked, as shown by dotted lines in FIGS. 6A and 6B, the ambient light is more than the dip amount in the state without ambient light. Since the amount of dip in a certain state is small, dip detection cannot be performed.
[0039]
Whether or not the CCD 204 receives ambient light is usually determined by shading correction in the data in the state where the light source 201 is lit, so that even if most data does not contain ambient light, it is white. Since it is a value close to (0xFF), it cannot be judged. FIGS. 7A and 7B show the data after shading correction after the shading correction is performed on the data of the CCD 204 when there is no ambient light and when there is ambient light. As shown in the figure, it is impossible to determine whether the CCD 204 receives ambient light from the data after shading correction.
[0040]
When the CCD 204 has received ambient light, even when the light source 201 is not lit, the CCD 204 has bright data corresponding to the amount of ambient light, so the data when the light source 201 is not lit. Is used to determine whether ambient light is received by the CCD 204 or not. However, if the light source 201 is turned off when the touch panel 101 is in use, the touch panel 101 cannot be used. Therefore, in the present embodiment, the light source 201 is blinked (repeatedly turned on / off) at a fast cycle, and the light source 201 is turned off without the touch panel 101 becoming unusable even when the touch panel 101 is used. Thus, it is possible to determine whether ambient light is received by the CCD 204. FIG. 8A shows data when the CCD 204 is turned off when there is no ambient light, and FIG. 8B shows data when the CCD 204 is turned off when there is ambient light. As shown in the figure, even when the light source 201 is turned off, the data of the CCD 204 (so-called black data) is lifted by the ambient light.
[0041]
In addition, since the human operating speed is generally 100 msec in units of blinking the light source 201 (even a fast person is 10 msec at most), in this embodiment, the light source 201 blinks at a sufficiently fast 5 msec cycle. I will do it. In order to prevent the light source 201 from blinking, in order to prevent a decrease in the processing speed of the software, the software outputs a lighting command and performs a blinking operation by hardware. FIG. 9 shows the input timing of the on-time data and the off-time data when the light source 201 is blinked at a cycle of 5 msec.
[0042]
Next, detection (dip detection) of whether or not the touch panel 101 has been touched will be described. Usually, whether or not the touch panel 101 is touched is detected by whether or not data smaller than a preset threshold value continuously exists in the lighting data when the light source 201 is lit. Detection is in progress. The threshold value set here is set in advance so that it can be detected by touching any position on the touch panel 101 by examining the characteristics of the machine in advance, but when the ambient light is received by the CCD 204, As described above, since the amount of dip changes, it cannot be detected.
[0043]
Therefore, in the present embodiment, data when the light source 201 is not turned on (data when the light is turned off) is detected, and when ambient light is included, the threshold value is corrected (variable by the amount of light of the data when the light is turned off). Then, it is detected whether the touch panel 101 is touched. Therefore, even when ambient light enters the CCD 204, dip detection is not disabled.
[0044]
The threshold value is corrected by investigating the intensity (light quantity) of ambient light entering the CCD 204 and the influence of the dip amount at that time, and further investigating data suitable for the characteristics of the machine to obtain the light quantity of ambient light. The threshold value for correction (threshold value corresponding to the amount of ambient light) corresponding to is created, tabulated, and subtracted from the preset threshold value at the time of dip detection (in a direction closer to white data). it can.
For example,
Threshold after correction = (preset threshold) − (threshold for the amount of ambient light)
[0045]
Alternatively, when the preset threshold value is not adjustable (that is, a fixed value), the correction threshold data (threshold value for the amount of ambient light) and the corrected threshold value are stored in advance as a lookup table. Then, the corrected threshold value may be obtained with reference to the loop-up table.
[0046]
In any case, by creating a table of threshold values corresponding to the amount of ambient light, unnecessary calculations are not required, and a reduction in processing speed can be minimized.
[0047]
The ambient light received by the CCD 204 may be received by the entire CCD 204 or only partially by the situation. In such a case, even if there is ambient light, if the corrected threshold value is uniformly used as a fixed value for the entire CCD 204, that is, for each light receiving element of the CCD 204, ambient light does not enter. In the light receiving element portion, since the threshold level becomes severe, all dips caused by noise or the like are detected as dip, and multipoint detection occurs. Therefore, in this embodiment, in order to avoid this multipoint detection, a threshold value (threshold value to be corrected) that is varied by ambient light is set for each light receiving element. As a result, an appropriate threshold value can be set for both the light receiving elements arranged in the CCD 204 and the portions not receiving the ambient light, and multipoint detection due to noise or the like can be avoided.
[0048]
Furthermore, ambient light received by the CCD 204, particularly sunlight, changes with time. Further, there may be a case where a person using the touch panel 101 blocks ambient light entering the CCD 204 and does not enter ambient light. For this reason, data in the state where the light source 201 is not lit (data when the light is turned off) is always taken in together with the data when the dip detection is lit when the touch panel 101 is usable. As a result, it is possible to cope with changes in ambient light over time and changes in an instant, and dip detection can always be performed under the same conditions.
[0049]
Next, with reference to the flowcharts of FIGS. 10 to 12, the dip detection processing, lighting data / lighting data input control, and threshold correction processing according to the present embodiment will be described.
[0050]
Step S1: When the power of the coordinate input device is turned on, dip detection is started, the LD (light source 201) is turned on, and shading processing is performed.
Step S2: Wait for the R-side light source 201 to turn off. If it goes out, go to the next step.
Step S3: Wait for the light source 201 on the R side to turn on. When it is lit, proceed to the next step.
Step S4: Start black data input on the R side. Actually, since the processing starts from the next line, data in which the R-side light source 201 is not lit (data when the light is turned off) is input.
Step S5: It is determined whether or not the input has been completed, and the apparatus waits for the input completion of data in which the R-side light source 201 is not lit (data when the light is turned off).
Step S6: Start black data input on the L side. Actually, since the processing starts from the next line, data in which the L-side light source 201 is not lit (data when the light is turned off) is input.
Step S7: It is determined whether or not the input has been completed, and the input side waiting state for data in which the light source 201 on the L side is not lit (data when the light is turned off) is entered.
[0051]
Step S8: The white data input on the L side is started. Actually, since the process starts from the next line, data (lighting data) in which the light source 201 on the L side is lit is input.
Step S9: It is determined whether or not the input has been completed, and an input completion waiting state for data in which the light source 201 on the L side is lit (data at the time of lighting) is entered.
Step S10: Start R side white data input. Actually, since the process starts from the next line, data indicating that the R-side light source 201 is lit (data at the time of lighting) is input.
Step S11: It is determined whether or not the input has been completed, and the apparatus enters a state of waiting for the input to be completed for data in which the light source 201 on the R side is lit (data at the time of lighting).
Step S12: Start black data input on the R side. Actually, since the processing starts from the next line, data in which the R-side light source 201 is not lit (data when the light is turned off) is input.
[0052]
Thereafter, step S5 to step S12 are repeated. Steps S5 to S12 are performed within the DMA process and DMA end interrupt without the CPU, and the CPU performs the following process as the main process.
[0053]
Step S13: The L-side dip detection is started, and dip detection is started from the L-side white data (light-on data) and black data (light-off data).
Step S14: A start address and an end address for performing dip detection are set.
Step S15: The address is set to the start address.
Step S16: The address data (Db0) set from the data when the light source 201 is turned off (black data) and the data (Db1) of the address next to the set address are extracted.
[0054]
Step S17: Using the extracted turn-off data (Db0, Db1), the correction threshold data (THc0, THc1) are extracted and set from a lookup table stored in advance.
Step S18: The corrected threshold value (TH0, TH1) is calculated using the preset fixed threshold value (THs) and the correction threshold data (THc0, THc1). In particular,
TH0 = THs−THc0
TH1 = THs−THc1
Ask for.
[0055]
Step S19: The address data (Dw0) set from the lighting data (white data) of the light source 201 and the data (Dw1) of the address next to the set address are extracted.
Step S20: It is determined whether a dip start position is detected or an end position is detected. Here, the process proceeds to detection of the start position of the dip. If the dip start position is detected in the processes of steps S21 to S25, the process proceeds to CCC (step S26).
Step S21: It is confirmed whether (Dw0 ≦ TH0) && (Dw1 ≦ TH1). That is, it is confirmed whether Dw0 is equal to or lower than TH0 and Dw1 is equal to or lower than TH1.
Step S22: If the result in Step S21 is affirmative, the set address is set as the dip start position, and the process proceeds to Step S24b.
[0056]
Step S23: It is confirmed whether (Dw0 ≧ TH0) && (Dw1 ≦ TH1). That is, it is confirmed whether Dw0 is equal to or higher than TH0 and Dw1 is equal to or lower than TH1.
Step S24a: If negative in step S23, +1 is added to the set address.
Step S24b: If the determination in step S23 is affirmative, +2 is added to the set address.
Step S25: Check whether the address has reached the end address. If it is less than the end address, the process returns to step S16. If it is greater than the end address, the process proceeds to BBB (returns to step S11).
[0057]
Step S26: It is confirmed whether (Dw0 ≧ TH0) && (Dw1 ≧ TH1). That is, it is confirmed whether Dw0 is equal to or greater than TH0 and Dw1 is equal to or greater than TH1.
Step S27: If the result in Step S26 is affirmative, the set address is set as the dip end position, and the process proceeds to Step S31.
[0058]
Step S28: It is confirmed whether (Dw0 ≦ TH0) && (Dw1 ≦ TH1). That is, it is confirmed whether Dw0 is equal to or lower than TH0 and Dw1 is equal to or lower than TH1.
Step S29a: If negative in step S28, +1 is added to the set address.
Step S29b: If the determination in step S23 is affirmative, +2 is added to the set address.
Step S30: Check whether the address has reached the end address. If it is less than the end address, the process proceeds to DDD (returns to step S16), and if it is greater than the end address, the process proceeds to BBB (returns to step S11).
[0059]
Step S31: Dip detection is started from white data (lighting data) and black data (lighting data) on the R side. The contents of the R-side dip detection are the same as those of the L-side dip detection (steps S13 to S30), and are therefore omitted.
Step S32: A coordinate position is calculated from the detected L-side dip position and R-side dip position.
Step S33: The calculated coordinate position is sent to the PC 106 via the interface unit 105. Then, it returns to step S11 and repeats a process.
The timing of blinking the light sources 201 of the two optical units and inputting the on-time data and the off-time data is as shown in FIG.
[0060]
In the present embodiment, the timing of blinking the light sources 201 of the two optical units is alternately performed. However, in the apparatus configuration of the embodiment, this is based on two channels (optical system). L, R) Since there is a condition that data cannot be transmitted at the same time, it is merely blinking alternately for the best efficiency, and there is no problem with blinking simultaneously instead of blinking alternately.
[0061]
As described above, in the coordinate input device according to this embodiment, even when ambient light is received by the CCD 204, dip detection of the touch panel 101 can be reliably performed. In any situation, dip detection can be accurately performed under the same conditions.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, in the coordinate input device according to the first aspect of the present invention, the input control means includes: Two The light irradiation means When one is lit, turn the other off It is controlled to turn on and off alternately. Corresponds to the light irradiation means in the lighting state The light intensity data received by the light receiving element is the lighting data. Also, either one of the light irradiation means In the off state Corresponds to the light irradiation means in the extinguished state The light intensity data received by the light receiving element is the data when the light is off. The lighting data and the light-off data obtained from one light receiving element are input in order, and then the light-up data and the light-off data of the other light receiving element obtained are sequentially input. When input control is performed and data when each light receiving element is turned off is input, the setting means sets correction threshold data for each light receiving element based on the data when each light receiving element is turned off, and the coordinate detecting means receives light. Using the threshold data for correction for each element, the threshold value is corrected for each light receiving element, the corresponding lighting data is compared with the corrected threshold value for each light receiving element, and dip detection is performed. Since the upper coordinates are detected, it is possible to reliably prevent the dip detection from being performed due to the influence of the ambient light and to prevent erroneous detection due to the ambient light. In addition, since threshold correction can be performed for each light receiving element, appropriate threshold values can be set for each of the light receiving elements that receive ambient light and those that do not receive light. Occurrence can also be avoided.
[0063]
Furthermore, according to the invention of claim 1, the input control means is Since the lighting data and the light-off data obtained from one light receiving element are input in order, and then the light-up data and the light-off data of the other light receiving element obtained are sequentially input. When the lighting data (or lighting data) is input once, the lighting data (or lighting data) is input, and the setting of the correction threshold data in the setting means is also turned off. Every time the hour data is input, that is, the same number of times as when the lighting data is input. In other words, the corrected threshold value can be obtained using the correction threshold value data having a condition close to the condition when the lighting data is always input.
[0064]
Claims 2 According to the invention described above, since the input control means inputs the light-off data at a cycle of 10 msec or less, it is possible to input the light-off data immediately before the touch panel is pressed. In other words, the corrected threshold value can be obtained using the correction threshold value data having a condition close to the condition when the lighting data is always input.
[0065]
Claims 3 According to the invention described in (2), since the setting means sets the value proportional to the value of the light-off data of each light receiving element as the correction threshold data, the threshold can be corrected with higher accuracy.
[0066]
Claims 4 According to the invention described in (4), the correction threshold value data and the corrected threshold value are stored in advance as a look-up table, so that a decrease in processing speed can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a coordinate input device according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of an optical unit according to the present embodiment.
FIG. 3 is a block diagram for explaining an optical unit and an MBU according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a coordinate position detection method in more detail.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a difference in received light amount (white data) between when there is no ambient light and when there is ambient light.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a difference in dip amount between the case without ambient light and the case with ambient light.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing data after shading correction when there is no ambient light and when there is ambient light.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing data when the CCD is turned off when ambient light is present and when ambient light is present;
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the input timing of on-time data and off-time data when the light source is blinked at a cycle of 5 msec.
FIG. 10 is a flowchart showing dip detection processing, lighting data / light-out data input control, and threshold correction processing according to the present embodiment;
FIG. 11 is a flowchart showing dip detection processing, lighting data / lighting data input control, and threshold correction processing according to the present embodiment;
FIG. 12 is a flowchart showing dip detection processing, lighting data / lighting data input control, and threshold correction processing according to the present embodiment;
[Explanation of symbols]
101 Touch panel
102a, 102b Optical unit
103a, 103b, 103c Reflector (reflective member)
104 Control unit
105 Interface section
107 MBU (Mother Board Unit)
201 Light source
204 CCD
402, 404 LDU (Laser Diode Unit)
403, 405 SBU (sensor board unit)

Claims

The touch panel and the two light irradiating means for irradiating a fan-shaped light substantially extends parallel to the plane of the touch panel, said for two light irradiation means for receiving reflected light of the light emitted the two Light receiving means comprising two light receiving elements provided corresponding to each of the light irradiating means, reflecting means for reflecting the light emitted by the two light irradiating means toward the light receiving means, and the light receiving means In the coordinate input device having the coordinate detection means for detecting the coordinates on the touch panel by comparing the light amount data of the reflected light received by each of the light receiving elements and a preset threshold value,
The two light irradiation means, one controlled to turn on and off alternately turn off the other when it is lit, the light irradiation means at the point light state in the lighting state of one of the light emitting means as the lighting time data amount data Ki受 light element is received before the corresponding, also Ki受 optical device receiving before corresponding to the light irradiation means in the digestion lamp state in off state of one of the light emitting means Input control that sequentially inputs lighting data and light-off data obtained from one light-receiving element in turn, and then sequentially inputs lighting data and light- off data of the other light-receiving element obtained as light-off data to be turned off Means,
Setting means for setting correction threshold data for each light receiving element based on the light-off data of each light receiving element input by the input control means;
With
The coordinate detection means corrects the threshold value for each light receiving element using the correction threshold data, and compares the lighting data for each light receiving element with the corrected threshold value for each light receiving element, A coordinate input device that detects coordinates on the touch panel.

The coordinate input device according to claim 1, wherein the input control means inputs the data at the time of extinction at a cycle of 10 msec or less.

3. The coordinate input device according to claim 1, wherein the setting unit sets a value proportional to a value of data when each light receiving element is turned off as the correction threshold data.

The correction threshold data and the corrected threshold value are stored in advance as a look-up table, and the coordinate detection unit obtains the corrected threshold value with reference to the look-up table. Item 4. The coordinate input device according to any one of Items 1 to 3 .