JP5368577B2 - 座標位置検出装置、その方法、および、表示装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のものは、表示面の全域を走査して遮光物の座標位置を検出した際に、その検出した遮光物の座標位置を含ませて全領域の走査よりも狭い範囲に限定して第2の走査を行う構成が採られている。
特許文献2に記載のものは、2個の発光部から再帰性反射部材にそれぞれ複数のプローブ光を射出して、2個の受光部にて再帰反射光を受光する。そして、受光部における再帰反射光の光強度が最小となる位置と、受光部での光強度分布が所定値よりも小さい遮光領域幅と、に基づいて、複数の遮光物の座標を算出する構成が採られている。
さらに、特許文献2に記載のような構成では、複数の遮光物のそれぞれの座標位置が検出された後も、タッチパネル面の全域にプローブ光が射出されるため、遮光物から離れた位置にもプローブ光が射出されることになり、応答性が低くなり、良好な処理を実施できないという問題点がある。
まず、本発明の第1実施形態について図面に基づいて説明する。
{表示装置の構成}
図1は、本発明の第1〜第3実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、全体同時走査処理および全体順次走査処理の説明図である。図3は、第1局部同時走査処理の説明図である。図4は、第1,第2局部同時走査処理の説明図である。
ここで、遮光物としては、表示装置100専用のスタイラス、人の指などが例示できる。
そして、表示装置100は、表示手段110と、X軸側発光部120と、Y軸側発光部130と、X軸側受光部140と、Y軸側受光部150と、座標位置検出装置および演算手段としての制御部160と、を備えている。
表示面1は、図1に示すように、4個の側辺を有する略矩形に形成されている。具体的には、表示面1は、その外周方向に沿って接続された第1の側辺1Aと、第1の側辺1Aより短い第2の側辺1Bと、第1の側辺1Aと同じ長さの第3の側辺1Cと、第2の側辺1Bと同じ長さの第4の側辺1Dと、にて、略矩形に形成されている。
X軸側発光素子部121は、X軸側駆動制御部122に電気的に接続されて、図2に示すように、表示面1の第1の側辺1Aに沿って並設された複数、本実施形態では256個の発光素子2xを備えている。この発光素子2xは、赤外線LED(Light-Emitting Diode)である。なお、発光素子2x、後述する発光素子2yおよび受光素子3x,3yの個数については、説明を理解しやすくするために、図2および後述する図3、図4、図7において、実際の個数よりも少なく図示している。また、発光素子2x,2y、受光素子3x,3yの符号を便宜上一部のもののみに付しているが、発光素子および受光素子の数を限定するものではない。
X軸側駆動制御部122は、制御部160に電気的に接続されて、制御部160の制御により、適宜選択された1個の発光素子2xから第3の側辺1Cに向けて、赤外線の検出光Lxを表示面1の面方向に沿って出射させる。
Y軸側発光素子部131は、Y軸側駆動制御部132に電気的に接続され、第2の側辺1Bに沿って並設された発光素子2xよりも少ない数、本実施形態では144個の発光素子2yを備えている。この発光素子2yは、赤外線LEDである。
Y軸側駆動制御部132は、制御部160に電気的に接続され、適宜選択された1個の発光素子2yから第4の側辺1Dに向けて赤外線の検出光Lyを表示面1の面方向に沿って出射させる。
X軸側受光素子部141は、X軸側出力選択部142に電気的に接続され、第3の側辺1Cに沿って並設された256個の受光素子3xを備えている。これら受光素子3xは、発光素子2xにそれぞれ1対1に対向する位置に、すなわち対向する発光素子2xからの検出光Lxを受光可能な位置に設けられ、対向する発光素子2xからの検出光Lxの受光量に対応する受光信号をX軸側出力選択部142へ出力する。
全体X軸走査処理の検出光Lxは、互い平行に出射される。また、後述の全体Y軸走査処理の検出光Lyも、互い平行に出射される。したがって、全体X軸走査処理の検出光Lxと全体Y軸走査処理の検出光Lyとは、互い直交する方向に出射される。ただし、全体X軸走査処理の検出光Lx、全体Y軸走査処理の検出光Lyが互いに直交して出射されているが、検出光Lxと検出光Lyが平行でなければ、検出光Lxと検出光Lyは必ずしも直交する必要はない。
X軸側出力選択部142は、0.1ms(ミリ秒)毎に、最大で2個の受光素子3xからのアナログの受光信号を選択的に取得して、2個のX軸側AD変換部143へそれぞれ出力する。
X軸側AD変換部143は、アナログの受光信号をデジタルの受光信号に変換して、制御部160へ出力する。
Y軸側受光素子部151は、Y軸側出力選択部152に電気的に接続され、第4の側辺1Dに沿って並設された144個の受光素子3yを備えている。これら受光素子3yは、発光素子2yにそれぞれ1対1に対向する位置に設けられ、対向する発光素子2yからの検出光Lyの受光量に対応する受光信号をY軸側出力選択部152へ出力する。
Y軸側出力選択部152は、0.1ms毎に、最大で2個の受光素子3yからのアナログの受光信号を選択的に取得して、2個のY軸側AD変換部153へそれぞれ出力する。
Y軸側AD変換部153は、アナログの受光信号をデジタルの受光信号に変換して、制御部160へ出力する。
ここで、全体X軸走査時間と、全体Y軸走査時間とは、それぞれ25.6ms、14.4msなので、1回の全体走査処理の走査時間としての全体順次走査処理の所要時間(以下、全体順次走査時間と称す)は、40msである。
このような制御により、表示面1全体が順次走査される。
なお、1個の遮光物Q1の座標位置が検出されている場合、全体同時走査処理を実施してもよい。
例えば、発光素子2x1から出射される検出光Lxは、所定の広がりを持って出射されるため、発光素子2x1に対向する受光素子3x1に加えて、この受光素子3x1近傍の受光素子3(x1+1),3(x1+2),3(x1−1),3(x1−2)でも受光される。したがって、局部X軸走査処理の検出光Lxは、発光素子2xから受光素子3xに向かう方向に互い平行に出射されるとともに、例えば、発光素子2x1から受光素子3(x1+1)に向かう斜め方向にも出射される。
走査手段161は、受光素子3(x1+2),3(x1+1),3x1,3(x1−1),3(x1−2)のみからの受信信号を、X軸側出力選択部142に0.1ms毎に順次取得させ、1個のX軸側AD変換部143を介したデジタルの受光信号を取得して、検出光Lxを出射した発光素子2xの位置に関する出射位置信号とともに、座標検出手段162へ出力する。
ここで、局部Y軸走査処理の検出光Lyは、局部X軸走査処理の検出光Lxと同様に、互い平行に出射されるとともに、斜めに交差する方向にも出射される。
すなわち、局部X軸走査処理の検出光Lxと局部Y軸走査処理の検出光Lyとは、互い直交する方向および斜めに交差する方向に出射される。
例えば、走査手段161は、発光素子2y1から検出光Lyを出射させ、受光素子3(y1+2),3(y1+1),3y1,3(y1−1),3(y1−2)のみからの受信信号を、Y軸側出力選択部152に0.1ms毎に取得させる。そして、1個のY軸側AD変換部153を介したデジタルの受光信号を、検出光Lyを出射した発光素子2yの位置に関する出射位置信号とともに、座標検出手段162へ出力する。
すなわち、第1局部同時走査時間は、全体順次走査時間の16分の1であるので、走査手段161は、全体順次走査を1回実施する間に第1局部同時走査処理を16回実施する。任意の座標点について全体走査と第1局部同時走査を同時に実施すると誤作動が発生するおそれがあるため、任意の座標点について全体走査と第1局部同時走査は同時に実施することがないようにタイミングを考慮する必要がある。そのために走査手段161は、第1局部同時走査を全体順次走査と同期して行うことが望ましい。
すなわち、走査手段161は、遮光物Q1についての局部X軸走査処理および局部Y軸走査処理と、遮光物Q2についての局部X軸走査処理および局部Y軸走査処理と、を同時に実施する。
ここで、2個の遮光物Q1,Q2が検出されている場合、全体順次走査処理の代わりに第2局部同時走査処理が開始される。このため、全体順次走査処理で用いられていたX,Y軸側AD変換部143,153を遮光物Q2の第2局部同時走査処理に用いることができ、遮光物Q1,Q2についての第1,第2局部同時走査処理を同時に実施できる。
各走査処理における走査時間を表1に示す。
座標対応処理手段163は、座標検出手段162で検出した座標に対応する処理、例えば点を表示させる処理をする。
次に、表示装置100の動作について説明する。
図5は、座標検出処理を示すフローチャートである。図6は、2点検出時座標特定処理を示すフローチャートである。図7は、2個の遮光物が存在している場合の遮光状態を示す模式図である。図8は、受光素子から遠い位置で遮光されているときの受光レベルを表す模式図である。図9は、受光素子に近い位置で遮光されているときの受光レベルを表す模式図である。
このステップS3において、全ての受光素子3x,3yの受光レベルが変化しておらず、遮光物Q1を検出していないと判断した場合、ステップS1の処理をする。一方、ステップS3において、所定の受光素子3x1,3y1の受光レベルが変化して、図3に示すような遮光物Q1を検出したと判断した場合、受光素子3x1,3y1に対応する座標A(x1,y1)を遮光物Q1の座標Aとして特定する(ステップS4)。
このステップ5において、走査手段161は、全体順次走査を1回実施する間に第1局部同時走査を16回実施する。
この後、走査手段161は、遮光物Q1のみが検出され続けている1点検出状態が継続中か否かを判断し(ステップS6)、継続中であると判断すると、ステップS5の処理をする。一方、ステップS6において、継続中でないと判断した場合、2個目の遮光物Q2を検出したか否かを判断する(ステップS7)。
そして、座標検出手段162は、遮光物Q1,Q2の座標を特定する2点検出時座標特定処理を実施する(ステップS9)。
これは、受光素子3x,3yから遠い位置で遮光される場合、検出光Lx,Lyが遮光物Q1と受光素子3x,3yとの間を通過する際の回り込みが大きいため、受光レベルJx,Jyの低下が小さくなり、受光素子3x,3yに近い位置で遮光される場合、上記回り込みが小さいため、受光レベルJx,Jyの低下が大きくなるからである。
座標検出手段162は、このような現象を考慮に入れて、ステップS20の処理後に、遮光物Q1,Q2の座標を検出する。
このステップS22において、受光レベルJy1の方が低いと判断した場合、受光素子3y1に対応する座標A(x1,y1),D(x2,y1)のうち、受光素子3y1に近い座標A(x1,y1)を遮光物Q1の座標として特定する(ステップS23)。さらに、受光素子3y2に対応する座標B(x2,y2),C(x1,y2)のうち受光素子3y2から遠い座標B(x2,y2)を遮光物Q2の座標として特定して(ステップS24)、2点検出時座標特定処理を終了する。
一方、ステップS22において、受光レベルJy2の方が低いと判断した場合、受光素子3y1に対応するA(x1,y1),D(x2,y1)のうち受光素子3y1から遠いD(x2,y1)を遮光物Q1座標として特定する(ステップS25)。さらに、受光素子3y2に対応するB(x2,y2),C(x1,y2)のうち受光素子3y2に近いC(x1,y2)を遮光物Q2の座標として特定して(ステップS26)、2点検出時座標特定処理を終了する。
上述したような第1実施形態では、以下のような効果を奏することができる。
(1)制御部160の走査手段161は、座標検出手段162で遮光物Q1を検出した場合、遮光物Q1を含む局部領域R1を走査する第1局部同時走査処理と、全体順次走査処理と、を実施する。
このため、遮光物Q1の座標検出後には、第1局部同時走査処理により遮光物Q1の近傍のみを走査して遮光物Q1の座標を検出するので、高い応答性で遮光物Q1の座標を検出できる。また、遮光物Q1の座標検出後も全体順次走査処理により表示面1全体を走査するので、遮光物Q2の座標も遮光物Q1の座標と同時に確実に検出することができる。
このため、受光素子3y1,3y2の受光レベルJy1,Jy2の大小関係を比較するだけの簡単な方法で遮光物Q1,Q2の座標を確実に検出できる。
このため、遮光物Q2の座標検出後には、遮光物Q2の近傍のみを走査して遮光物Q2の座標を検出するので、高い応答性で遮光物Q2の座標を検出できる。そして、あらかじめ設定された基準個数である2個の遮光物Q1,Q2の座標検出後には、全体順次走査処理を終了するので、処理負荷を低減できる。
このため、遮光物Q1近傍を緻密に走査することができるので、遮光物Q1の座標位置を精度よく検出することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図1に示すように、第2実施形態の表示装置100Aと第1実施形態の表示装置100との相違点は、制御手段160Aの走査手段161Aの処理内容である。
具体的には、以下の表2に示すように、走査手段161Aは、1個の遮光物を検出した際に、全体順次走査処理を実施するとともに、局部X軸走査処理と局部Y軸走査処理とを順次に行う第1局部順次走査処理を実施する。
また、2個の遮光物を検出した際に、全体順次走査処理を終了して、一方の遮光物についての第1局部順次走査処理と、他方の遮光物についての第2局部順次走査処理(局部X軸走査処理と局部Y軸走査処理とを順次に行う)とを同時に実施する。
上述したような第2実施形態では、上記第1実施形態の(1)〜(9)と同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
(10)制御部160Aの走査手段161Aは、1個の遮光物を検出した際に、第1局部順次走査処理を実施し、2個の遮光物を検出した際に、第1,第2局部順次走査処理を同時に実施する。
このため、1個の遮光物検出時には、第1局部同時処理を実施する第1実施形態と比べて、処理負荷を低減できる。また、2個の遮光物検出時には、第1,第2局部同時処理を同時に実施する第1実施形態と比べて、処理負荷を低減できる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図1に示すように、第3実施形態の表示装置100Bと第2実施形態の表示装置100Aとの相違点は、基準個数が3個であることと、2個目および3個目の遮光物を検出した際の処理内容である。
具体的には、以下の表3に示すように、制御部160Bの走査手段161Bは、2個の遮光物を検出した際に、全体順次走査処理を実施するとともに、2個の遮光物についての第1,第2局部順次走査処理とを順次に実施する。
また、3個の遮光物を検出した際に、全体順次走査処理を終了して、それぞれの遮光物についての第1,第2,第3局部同時走査処理を順次に実施する。なお、第3局部同時走査処理とは、3個目の遮光物について、局部X軸走査処理と局部Y軸走査処理とを同時に行う処理である。
上述したような第3実施形態では、上記第1実施形態の(2),(3),(6),(8),(9)と同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
(11)制御部160Bの走査手段161Bは、3個の遮光物を検出した場合、第1〜第3局部同時走査処理を順次実施するため、3個の遮光物に対しても、上記第1実施形態の(1)と同様の効果を期待できる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。
さらに、局部Y軸走査処理でも、局部X軸走査処理と同様に、発光素子2y1から検出光Lyを0.1msだけ出射させ、5個のY軸側AD変換部153を介した受光信号を同時に取得して、座標検出手段162へ出力する。
上述したような第4実施形態では、上記第1実施形態の(1)〜(9)と同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
(12)X,Y軸側AD変換部143,153をそれぞれ10個ずつ設けているため、1つの発光素子2xから検出光Lxを0.1ms出射したときに、5個の受光素子3xからの受光信号を同時にデジタルに変換することができる。そして、2つの発光素子2xから同時に検出光Lxが出射されても、10個の受光素子3xからの受光信号を同時にデジタルに変換できる。
したがって、第1局部順次走査処理や、第1,第2局部同時走査処理の迅速化が図れる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
ここで、M個の遮光物について、それぞれ局部走査処理を順次実施してもよく、それぞれ局部走査処理を同時に実施してもよい。この場合、M個の遮光物についての局部走査処理を全体走査処理と同期させて実施することが望ましい。これにより、局部走査処理と全体走査処理とが同時に実施されることによる誤作動の発生を防止しやすい。
上述したように、上記実施形態では、表示装置100の制御部160は、遮光物Q1を検出した場合、遮光物Q1を含む局部領域R1を走査する第1局部同時走査処理と、全体順次走査処理と、を実施する。
このため、遮光物Q1の座標検出後には、遮光物Q1の近傍のみを走査して遮光物Q1の座標を検出するので、高い応答性で遮光物Q1の座標を検出できる。また、遮光物Q1の座標検出後も全体順次走査処理を実施するので、遮光物Q2の座標も遮光物Q1の座標と同時に確実に検出することができる。
また、発光素子2x,2yから出射される赤外線の検出光Lx、Lyを受光素子3x,3yで受光する、いわゆる赤外線遮断方式により所定領域を走査している。このため、簡単な構成で所定領域を走査して、遮光物Q1,Q2の座標位置を容易に検出することができる。
100,100A,100B,100C…表示装置
110…表示手段
160,160A,160B,160C…座標位置検出装置および演算手段としての制御部
161,161A,161B,161C…走査手段
162…座標検出手段
Claims (8)
- 表示面の面方向に沿って互いに交差する方向に検出光を順次出射する複数の発光素子と、この複数の発光素子のそれぞれに対向する位置に配置され前記出射された検出光を順次受光する複数の受光素子とを具備し、前記検出光が遮光物で遮光された際に、前記受光素子の受光量に基づいて遮光部分の座標位置を検出する座標位置検出装置であって、
前記検出光を用いて所定の走査領域を走査する走査手段と、
前記遮光物が前記検出光を遮光している走査位置に基づいて、前記表示面上での前記遮光物の座標位置を検出する座標検出手段と、を具備し、
前記走査手段は、
あらかじめ設定された複数の基準個数未満の遮光物の座標位置が前記座標検出手段で検出されている場合、前記発光素子からの検出光をこの発光素子に対向する受光素子を含む複数の受光素子で受光させて前記基準個数未満の遮光物の近傍のみを順次走査する斜め部分走査処理と、前記発光素子からの検出光をこの発光素子に対向する受光素子のみで受光させて前記表示面全体を順次走査する全体走査処理と、を並行して実施する
ことを特徴とする座標位置検出装置。 - 請求項1に記載の座標位置検出装置において、
前記基準個数の前記遮光物の座標位置が検出されている場合、前記基準個数の遮光物に対する前記斜め部分走査処理のみを実施する
ことを特徴とする座標位置検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の座標位置検出装置において、
前記斜め部分走査処理の走査時間は、前記全体走査処理の走査時間の2分の1以下である
ことを特徴とする座標位置検出装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の座標位置検出装置において、
前記走査手段は、前記斜め部分走査処理を前記全体走査処理と同期して実施する
ことを特徴とする座標位置検出装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の座標位置検出装置において、
前記走査手段は、前記全体走査処理における走査速度を前記座標検出手段で前記座標位置が検出されている前記遮光物の個数に基づいて制御する
ことを特徴とする座標位置検出装置。 - 表示面を有する表示手段と、
この表示手段の表示面の面方向に沿って互いに交差する方向に出射された検出光が遮光物で遮光された際に、この遮光部分の座標位置を検出する請求項1から請求項5のいずれかに記載の座標位置検出装置と、
を具備したことを特徴とする表示装置。 - 演算手段により、表示面の面方向に沿って互いに交差する方向に出射された検出光が遮光物で遮光された際に、この遮光部分の座標位置を検出する座標位置検出方法であって、
前記演算手段は、
前記検出光を用いて所定の走査領域を走査する走査工程と、
前記遮光物が前記検出光を遮光している走査位置に基づいて、前記表示面上での前記遮光物の座標位置を検出する座標検出工程と、を実施し、
前記走査工程では、
あらかじめ設定された基準個数未満の遮光物の座標位置が前記座標検出工程で検出されている場合、前記基準個数未満の遮光物の近傍のみを順次走査する斜め部分走査処理と、前記表示面全体を順次走査する全体走査処理と、を並行して実施し、
前記斜め部分走査処理に用いられる検出光は、互いに平行な光、直交する光、および、斜めに交差する光から構成され、
前記斜め部分走査の走査時間は前記全体走査処理の走査時間の2分の1以下である
ことを特徴とする座標位置検出方法。 - 請求項7に記載の座標位置検出方法において、
前記全体走査処理に用いられる検出光は、互いに平行な光、および、直交する光のみから構成される
ことを特徴とする座標位置検出方法。
Applications Claiming Priority (1)
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