JP2005346230A - Optical digitizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、座標入力装置、より詳しくは、入力面に指示具や指によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むために用いられる座標入力装置であって、その性能を改善する技術に関するものである。 The present invention relates to a coordinate input device, and more specifically, coordinates used to control a connected computer or to write characters, figures, etc. by inputting coordinates by pointing to an input surface with an indicator or a finger. The present invention relates to a technology for improving the performance of an input device.
特に本発明は、入力面周囲に再帰反射材を設け、更に、指示具に再帰反射材を設け、指示具等による遮光状態と指示具からの再帰反射光を検知することにより指示位置座標を入力する再帰性反射光遮光方式の座標入力装置に関する。 In particular, in the present invention, a retroreflective material is provided around the input surface, and further, a retroreflective material is provided on the pointing tool, and the indicated position coordinates are input by detecting the light shielding state by the pointing tool and the retroreflected light from the pointing tool. The present invention relates to a retroreflected light shielding type coordinate input device.
従来より、この種の装置としてはタッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でPCなどの操作が簡単にできるため、広く用いられている。 Conventionally, as this type of device, various types of touch panels have been proposed or commercialized, and it is widely used because it is easy to operate a PC on the screen without using special equipment. It has been.
方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、さまざまなものがあるが、光を用いたものとして特許文献1などに見られるように、座標入力面外側に再帰性反射シートを設け、光を照明する手段からの光を再帰反射シートで反射し、受光手段により光量分布を検出する構成において、入力領域内にある、指などで遮蔽された領域の角度を検出し、遮蔽位置つまり入力位置の座標を決定するものが、知られている。
There are various methods such as a method using a resistance film and a method using ultrasonic waves. As shown in
また、国内件においても特許文献2や、特許文献3などにあるように、再帰反射部材を入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分の座標を検出する装置が開示されている。 Further, as in Japanese Patents Nos. 2 and 3, the retroreflective member is configured around the input region, and a device for detecting the coordinates of the portion where the retroreflected light is shielded is disclosed. .
これらの装置において、例えば特許文献2では、微分などの波形処理演算によって遮光部分のピークを検出することにより、遮光部分の角度を検出し、また、特許文献3では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出しそれらの座標の中心を検出する構成が示されている。
In these apparatuses, for example, in
また、先の特許文献1においては、RAMイメージャーの各画素を読み出し、コンパレータで比較する事で、遮光部分を検出し、一定幅以上の遮光部位があった場合に、その両端の画素の中心(1/2位置)を検出する検知方式が示されている。
Further, in
一方、特許文献4においては、反射型のカーソルからの反射光を検出することにより角度を求め、カーソルの座標を検出する装置が開示されている。
以上の従来の入力面周囲に設けられた周辺枠再帰反射材からの再帰反射光を指示具或いは指で遮る方式では、単純な遮光影による検出光量変化を検出していたので、その検出精度を高めるために様々な工夫はされたものの自ずと限界があり、座標検出精度をより高めることが困難であった。また、指示具を握った手の一部が入力時に遮光することにより、手つきによる誤検出となる場合もあった。また、更に機能面では、本来遮光方式の特徴として、指示具を選ばず、ペン状の指示具以外にも指等の指示でも座標入力が可能ではあったが、この指示具による入力か指による入力かを識別することは困難であって、例えば、入力方法によりペンダウウンタイミンググやアプリケーションを切り替えたりすることが不可能であった。同様な従来の光学式の座標入力方式である指示具からの反射光を検出する方式においても、単純に光量増加分の検出を行っていたので、検出精度に限界があり、この方式の場合は、指による指示は専用のサック等を装着する以外には不可能であった。 In the conventional method of blocking retroreflected light from the peripheral frame retroreflecting material provided around the input surface with an indicator or a finger, the detected light amount change due to a simple shading shadow is detected. Although various attempts have been made to increase the level, there are limits to the level, and it has been difficult to increase the accuracy of coordinate detection. In addition, a part of the hand holding the pointing device may be shielded from light during input, resulting in erroneous detection due to a hand. Further, in terms of function, as a characteristic of the light-shielding method, it was originally possible to input coordinates by using a finger or the like in addition to a pen-like pointing tool without selecting a pointing tool. It is difficult to identify whether the input is input, and for example, it is impossible to switch between the pending timing and the application depending on the input method. In the same conventional optical coordinate input method that detects reflected light from an indicator, the amount of increase in the amount of light is simply detected, so the detection accuracy is limited. In this method, In addition, it was impossible to give instructions with fingers other than wearing a special sack.
一方、以上の従来の遮光部分を検出する方式においては、遮光される光線は入力面に垂直方向に上記周辺枠再帰反射部材の幅に略等しい一定の幅を持っており、指等によるSW入力の場合にはそれほど問題とはならないが、指示具(ペン)により、文字等を入力する場合、ペンアップとペンダウンのタイミングが鈍感になり、尾引きという問題が生じる。これを解決するために、指示具の先端部に入力面との接触により敏感にスイッチ動作する公知技術である市販のタクトスイッチ等により指示具(ペン)先スイッチ手段を設け、この指示具(ペン)先スイッチ信号に基づきペンアップとダウンのタイミングをとることが考えられる。しかし、上記指示具(ペン)先スイッチを設ける場合は、このスイッチ情報を本体側の座標演算制御回路に送信するための手段が必要であり、そのためには、指示具(ペン)に電源(電池)を内蔵し、更に、赤外線、或いは電波、超音波等の送信手段を具える必要があるので指示具(ペン)が大型化、重量化し、本体側にはその受信手段が必要となるという不都合があった。 On the other hand, in the conventional method for detecting the light shielding portion, the light to be shielded has a certain width substantially equal to the width of the peripheral frame retroreflective member in the direction perpendicular to the input surface. In this case, there is not much problem. However, when characters or the like are input with the pointing tool (pen), the timing of pen-up and pen-down becomes insensitive and the problem of tailing occurs. In order to solve this, an indicator (pen) tip switch means is provided by a commercially available tact switch or the like, which is a known technique that switches sensitively by contact with the input surface at the tip of the indicator, and this indicator (pen) It is conceivable to take the timing of pen up and down based on the previous switch signal. However, when the indicator (pen) tip switch is provided, a means for transmitting the switch information to the coordinate calculation control circuit on the main body side is necessary. For this purpose, the indicator (pen) has a power source (battery). ), And it is necessary to provide transmission means such as infrared rays, radio waves, or ultrasonic waves, so that the indicator (pen) becomes larger and heavier and the reception means is required on the main body side. was there.
本発明では、上記課題を解決するために、座標入力領域面の角部に複数の受光検出手段が設けられ、
前記座標入力領域面の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、
該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、
前記指示具は、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、該指示具の先端が座標入力領域面の接触した場合に受光検出手段の検出範囲内で上記投光手段からの光を再帰反射する指示具再帰反射部を設ける構成とし、更に、指示具再帰反射部の前記指示具先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段の座標入力領域面からの装着位置の最短距離より長い(離れた)位置から、最長距離より長い(離れた)位置にわたる範囲である構成とした。この本発明の指示具構成により、簡便な構成により、指示具等による遮光影と指示具再帰反射部材による再帰反射光による光量分布を同時に得ることができる。従来の指示具等による遮光影、或いは、指示具再帰反射部材による再帰反射光、を単独で検出する場合に比べ、本発明の指示具に於ける再帰反射光と遮光影の2つの光量変化情報により指示位置を検知することにより、より、座標検出精度を向上することが出来、さらに、手つきによる単純な遮光影と区別することにより、手つきの影響を排除することができ、更に、指示具再帰反射部による再帰反射光の光量と上記指示具の遮光部による遮光影の光量の比を算出することにより、この比の変化により座標入力領域面への接触状態を検出することが出来、指示具自体に電源を具えることなく、簡便な構造の指示具を実現することができる。
In the present invention, in order to solve the above problems, a plurality of light receiving detection means are provided at the corners of the coordinate input area surface,
A peripheral frame retroreflecting means that recursively reflects incident light provided around the coordinate input area surface, and a light projecting means that projects light onto the peripheral frame retroreflecting means;
An angle detection unit for detecting a direction instructed by an indicator or the like from a change in the amount of light from the light projecting unit reflected by the peripheral frame retroreflecting unit detected by the light receiving detection unit; An optical coordinate input device that calculates position coordinates on a coordinate input area surface designated by the pointing device based on angle information,
The indicator includes a light shielding unit that shields reflected light from the peripheral frame retroreflecting unit, and the light projecting unit within the detection range of the light receiving detection unit when the tip of the indicator contacts the coordinate input area surface. The pointing tool retroreflecting portion for retroreflecting the light is further provided, and the mounting position of the pointing tool retroreflecting portion from the tip of the pointing tool is the mounting position from the coordinate input area surface of the peripheral frame retroreflecting means. The range is a range from a position longer (separated) than the shortest distance to a position longer (separated) than the longest distance. According to the configuration of the pointing tool of the present invention, it is possible to simultaneously obtain a light amount distribution by a light shielding shadow by the pointing tool or the like and retroreflected light by the pointing tool retroreflective member with a simple configuration. Compared to the case where the light-shielding shadow by the conventional pointing tool or the like, or the retro-reflected light by the pointing tool retro-reflecting member is detected alone, the two light quantity change information of the retro-reflected light and the light-shielding shadow in the pointing tool of the present invention. By detecting the indicated position, the coordinate detection accuracy can be further improved. Furthermore, by distinguishing it from simple shading shadows due to the handle, the influence of the handle can be eliminated. By calculating the ratio of the light amount of retroreflected light by the reflecting portion and the light amount of the light shielding shadow by the light shielding portion of the pointing tool, the contact state on the coordinate input area surface can be detected by the change in the ratio. An indicator having a simple structure can be realized without providing a power source.
以上の様に、本発明では、座標入力領域面の角部に複数の受光検出手段が設けられ、前記座標入力領域面の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、前記指示具は、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、該指示具の先端が座標入力領域面の接触した場合に受光検出手段の検出範囲内で上記投光手段からの光を再帰反射する指示具再帰反射部を設ける構成とし、更に、指示具再帰反射部の前記指示具先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段の座標入力領域面からの装着位置の最短距離より長い(離れた)位置から、最長距離より長い(離れた)位置にわたる範囲である構成とした。この本発明の指示具構成により、簡便な構成により、指示具等による遮光影と指示具再帰反射部材による再帰反射光による光量分布を同時に得ることができる。従来の指示具等による遮光影、或いは、指示具再帰反射部材による再帰反射光、を単独で検出する場合に比べ、本発明の指示具に於ける再帰反射光と遮光影の2つの光量変化情報により指示位置を検知することにより、より、座標検出精度を向上することが出来、さらに、手つきによる単純な遮光影と区別することにより、手つきの影響を排除することがでる。更に、指示具再帰反射部による再帰反射光の光量と上記指示具の遮光部による遮光影の光量の比を算出することにより、この比の変化により座標入力領域面への接触状態を検出することが出来る。これは、従来の遮光影のみの検出では、座標入力面近傍での周辺枠再帰反射部材からの再帰反射光の到達外の指示具の先端の動きを敏感に検出できないという欠点があるのに対し、再帰反射部材を周辺枠再帰反射手段の装着範囲で投射手段からの投射範囲内に設けることにより、その再帰反射光は座標入力面近傍での動きに敏感に反応することに着目した発明である。更に、本発明の構成により、指示具自体に電源を具えることなく、簡便な構造の指示具を実現することができる。特に、本発明の特徴的な指示具の先端部は、単純な構成で、工業的な実現可能性が高く、同時に信頼性も高いものとなる。 As described above, in the present invention, the peripheral frame retroreflecting means is provided at the corner of the coordinate input area surface, and is provided at the periphery of the coordinate input area surface to recurs the incident light. A light projecting means for projecting light onto the peripheral frame retroreflecting means, and a change in the amount of light from the light projecting means reflected by the peripheral frame retroreflecting means detected by the light receiving detection means. An optical coordinate input device that has an angle detection means for detecting the direction indicated by the etc., and calculates the position coordinates on the coordinate input area surface indicated by the indicator etc. based on the derived plurality of angle information. Then, the indicator has a light-shielding part that shields the reflected light from the peripheral frame retroreflecting unit, and the light projection within the detection range of the light receiving detector when the tip of the indicator contacts the coordinate input area surface. An indicator retroreflecting part that retroreflects the light from the means is installed. Furthermore, the mounting position of the pointing tool retroreflective portion from the tip of the pointing tool is longer than the shortest distance of the mounting position from the coordinate input area surface of the peripheral frame retroreflective means, and the longest distance from the position. It was set as the structure which is a range over the position longer (separated) than distance. According to the configuration of the pointing tool of the present invention, it is possible to simultaneously obtain a light amount distribution by a light shielding shadow by the pointing tool or the like and retroreflected light by the pointing tool retroreflective member with a simple configuration. Compared to the case where the light-shielding shadow by the conventional pointing tool or the like, or the retro-reflected light by the pointing tool retro-reflecting member is detected alone, the two light quantity change information of the retro-reflected light and the light-shielding shadow in the pointing tool of the present invention. By detecting the indicated position, the coordinate detection accuracy can be further improved. Further, by distinguishing from a simple shading shadow due to the hand, the influence of the hand can be eliminated. Further, by calculating the ratio of the light amount of retroreflected light by the pointing tool retroreflecting portion and the light amount of the light shielding shadow by the light shielding portion of the pointing tool, the contact state to the coordinate input area surface can be detected by the change of this ratio. I can do it. This is because the conventional detection of only the shading shadow cannot detect the movement of the tip of the pointing tool outside the reach of the retroreflected light from the peripheral frame retroreflective member near the coordinate input surface. In this invention, the retroreflective member reacts sensitively to movement in the vicinity of the coordinate input surface by providing the retroreflective member within the projection range from the projection means within the peripheral frame retroreflective means mounting range. . Furthermore, with the configuration of the present invention, an indicator having a simple structure can be realized without providing a power source to the indicator itself. In particular, the tip portion of the characteristic indicator of the present invention has a simple configuration, high industrial feasibility, and at the same time high reliability.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施例)
本発明に係る座標入力装置の概略構成について図1−1を用いて説明する。
(First embodiment)
A schematic configuration of a coordinate input device according to the present invention will be described with reference to FIG.
図中1L,1Rは投光手段および受光検出手段を有するセンサユニットであり、所定の距離離れて設置されている。センサユニットは制御・演算を行う制御・演算ユニット2に接続され、制御信号を制御・演算ユニットから受け取ると共に、検出した信号を制御・演算ユニットに送信する。3は図2のように入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する反射手段である周辺枠再帰性反射手段であり、左右それぞれのセンサユニットから略90°範囲に投光された光を、センサユニットに向けて再帰反射する。反射された光は、集光光学系とラインCCD等によって構成されたセンサユニットの検出手段によって1次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニットに送られる。
In the figure,
5は座標入力面であり、PDPやリアプロジェクタ、LCDパネルなどの表示装置の表示画面4或いはその表示画面4の前面に配置する略透明な板材である前面板4‘(不図示)で構成されることで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。
このような構成において、入力領域に図に示すペン状の指示具6などによる入力指示がなされると、上記投光手段から投光された光が遮られ、周辺枠再帰性反射手段3からの再帰反射による反射光が得られなくなるため、入力指示位置のみ光量が得られなくなる。更に、本発明の指示具6においては、図1−2で示す様に、その指示具6の先端部分の先端部材6−1の一部分に於いて、その先端部材6−1がその座標入力面5に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部6−2が先端部材6−1に対して装着されている。この指示具6の先端部は、上記投光手段からの光線範囲、及び、上記周辺枠再帰性反射手段3で再帰反射した再帰反射光が上記受光検出手段へ入射する光線範囲に入った場合、指示具先端部材6−1では、遮光影を生じ、指示具再帰反射部6−2では再帰反射光を生じることとなる。この、指示具6にかかわる詳細に関しては、後述する。
In such a configuration, when an input instruction is given to the input area with the pen-shaped pointing tool 6 shown in the figure, the light projected from the light projecting means is blocked and the peripheral frame retroreflecting means 3 Since the reflected light due to retroreflection cannot be obtained, the amount of light cannot be obtained only at the input instruction position. Furthermore, in the pointing tool 6 of the present invention, as shown in FIG. 1-2, in the tip member 6-1 at the tip portion of the pointing tool 6, the tip member 6-1 is its coordinate input surface. A pointing tool retroreflective portion 6-2 having retroreflective properties at a certain distance from the tip portion in contact with 5 is attached to the tip member 6-1. When the distal end portion of the indicator 6 enters the light beam range from the light projecting unit and the light beam range where the retroreflected light retroreflected by the peripheral
メインユニットの演算制御手段は、左右のセンサユニットの光量変化から、入力指示された部分の遮光範囲を検出し、同範囲内での検出点を特定してそれぞれの角度を算出する。算出された角度および、センサユニット間の距離等から、入力エリア上の座標位置を算出する。更に、上記遮光光量分布と上記再帰反射光光量分布の変化により、上記指示具6の先端部材が座標入力面5に接触したか、していないか、つまり、ペンアップ・ペンダウン状態を検知する。
The arithmetic control means of the main unit detects the light-shielding range of the input instructed part from the light quantity change of the left and right sensor units, specifies the detection point within the same range, and calculates the respective angles. The coordinate position on the input area is calculated from the calculated angle and the distance between the sensor units. Further, whether the tip member of the pointing tool 6 has contacted the coordinate
このようにして、指示具などによって、画面上に線を描画したり、スイッチ、アイコンの操作するなどPCの操作が可能になる。 In this way, the operation of the PC such as drawing a line on the screen, operating a switch, or an icon can be performed with the pointing tool or the like.
以降各部分毎に詳細説明を行う。 Hereinafter, detailed description will be made for each part.
<本発明の主眼とする指示具先端部に関する説明>
本発明に於ける指示具6の概略の構成は上述のとおりであるが、詳細な構造を図1−2を用いて説明する。上記の様に、その指示具6の先端部分の遮光性を有する先端部材6−1の一部分に於いて、その先端部材6−1がその座標入力面5に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部6−2が装着されている。本実施例においては、説明簡略化のため先端部材6−1はその先端の一部を除きほぼ円筒形である。従って、この先端部材6−1に装着される指示具再帰反射部6−2も円筒形に配される。この指示具再帰反射部6−2の円筒の側面には例えば、ビーズ構造の再帰反射層が形成される。このビーズ構造の再帰反射層とは、ガラスビーズよりなるビーズ層、ビーズのレンズ効果の略焦点位置にアルミの蒸着膜、或いは、銀等の電極塗膜或いはその他光学的に反射特性を持つもので形成される反射層、そして、これらを固定する、バインダ樹脂層等よりなり、ビーズ面に入射した光が入射方向とほぼ同一方向に反射するものである。これらは、一般的に、再帰反射テープとして市販されており、これを、円筒状に形成しても良い。この指示具再帰反射部6−2は、ビーズタイプのみならず、プリズム、コーナーキューブタイプにより形成しても良い。
<Explanation on the distal end of the pointing tool as the main point of the present invention>
The general configuration of the pointing tool 6 in the present invention is as described above, but the detailed structure will be described with reference to FIGS. As described above, in a part of the tip member 6-1 having the light shielding property at the tip portion of the pointing tool 6, the tip member 6-1 is separated from the tip portion in contact with the coordinate
尚、以上の実施例では先端部材6−1と指示具再帰反射部6−2は円筒形に形成されているが、遮光部分が光量変化として検出するに充分な太さ、形状が確保され、指示具再帰反射部6−2の再帰反射率が一定の必要な範囲に確保されるの入射角度範囲となるのなら、指示具6は、いわゆるペン形状として、先端になるに従い径が細くなる、円錐台の側面形状でもその他の形状でも良い。 In the above embodiment, the tip member 6-1 and the pointing device retroreflecting portion 6-2 are formed in a cylindrical shape, but a sufficient thickness and shape are secured to detect the light-shielding portion as a change in the amount of light, If the retroreflectance of the pointing tool retroreflecting portion 6-2 is within an incident angle range that is ensured within a certain necessary range, the pointing tool 6 has a so-called pen shape, and the diameter becomes narrower toward the tip. The side shape of the truncated cone or other shapes may be used.
本発明に於ける指示具6の構成により、周辺枠再帰反射手段3で反射された光は、先端部材6−1により光が遮られ、上記受光検出手段では、光量が減少し、或いは、ほとんど光量が検出されない影として検出される。尚、先端部材6−1に装着された指示具再帰反射部6−2の装着領域に対しても周辺枠再帰反射手段3で反射された光は入射するが、この光は再度再帰反射して周辺枠再帰反射手段3の方に放射され、上記受光検出手段には光量が検出されず、結果として、この指示具再帰反射部6−2の装着領域に関しても、周辺枠再帰反射手段3からの再帰反射光に関しては遮光影となる。一方、上記投光手段からの光に対しては、指示具再帰反射部6−2のみにおいて、上記投光手段に対して再帰反射光を発することになり、この上記投光手段の近傍に配置される上記受光検出手段に於いても、この再帰反射光は検出される。これは、上記指示具再帰反射部6−2の再帰反射特性において、観測角という再帰反射特性によるもので、入射光の方向からの検出側の方向のずれの角度であり、厳密には0°が最も効率的ではあるが、数度内なら充分再帰反射光を検出できる。これは、上記投光手段からの周辺枠再帰反射手段3による再帰反射光を上記受光検出手段で検出する場合も同様である。この指示具再帰反射部6−2による再帰反射光は、再帰反射材の特性として、入射角が小さい場合には充分な再帰反射光が入射方向に反射されるが、入射角が大きくなると反射効率が低下する。従って、軸中心近傍では充分な再帰反射光を発するが、軸中心から離れた周囲部分では充分な再帰反射光は得られない。以上により、これが、重要な本発明のポイントであるが、周辺枠再帰反射手段3からの再帰反射光がある状態に於いて、それ自体に再帰反射特性を有する指示具で遮光した場合は、従来の遮光による光量減少部分に加えて、指示具自体の主に軸中心近傍からの再帰反射光による光量増加部分が同時に検出される構成が実現される。結果として、本発明の指示具6の先端部の構造により、この指示具6で座標入力領域を指示した場合には、上記1L,1Rの検出手段を有するセンサユニットで検出される光量分布は、遮光影の中に再帰反射光による光量増加ピークが存在する光量分布となる。この光量分布を利用することにより、指示具の指示座標、或いは、座標入力面5への接触状態、つまり、ペンダウウン、ペンアップを検出することができる。
With the configuration of the pointing tool 6 in the present invention, the light reflected by the peripheral frame retroreflecting means 3 is blocked by the tip member 6-1, and the light receiving detection means reduces the light amount or almost. It is detected as a shadow where the amount of light is not detected. The light reflected by the peripheral frame retroreflecting means 3 is also incident on the mounting area of the pointing device retroreflecting unit 6-2 mounted on the tip member 6-1, but this light is retroreflected again. Radiated toward the peripheral frame retroreflecting means 3, the amount of light is not detected by the light reception detecting means, and as a result, the mounting area of the pointing tool retroreflecting unit 6-2 is also from the peripheral frame retroreflecting means 3. The retroreflected light becomes a shading shadow. On the other hand, for the light from the light projecting means, only the pointing tool retroreflecting unit 6-2 emits retroreflected light to the light projecting means, and is disposed in the vicinity of the light projecting means. In the received light detecting means, the retroreflected light is detected. This is due to the retroreflective characteristic called the observation angle in the retroreflective characteristic of the pointing tool retroreflective section 6-2, and is the angle of deviation of the direction of the detection side from the direction of the incident light. Is the most efficient, but the retroreflected light can be detected sufficiently within a few degrees. The same applies to the case where the light receiving detection means detects retroreflected light from the light projecting means by the peripheral frame retroreflecting means 3. The retroreflected light from the pointing tool retroreflecting unit 6-2 reflects the retroreflective material as a characteristic of the retroreflective material. When the incident angle is small, sufficient retroreflected light is reflected in the incident direction. Decreases. Accordingly, sufficient retroreflected light is emitted in the vicinity of the axial center, but sufficient retroreflected light cannot be obtained in the peripheral portion away from the axial center. As described above, this is an important point of the present invention. In the state where the retroreflected light from the peripheral frame retroreflecting means 3 is present, when the light is shielded by an indicator having its own retroreflective characteristics, In addition to the light amount decrease portion due to the light shielding, a configuration in which the light amount increase portion due to the retroreflected light mainly from the vicinity of the center of the pointing tool itself is simultaneously detected. As a result, when the coordinate input area is indicated by the pointing tool 6 due to the structure of the tip of the pointing tool 6 of the present invention, the light quantity distribution detected by the sensor unit having the 1L and 1R detecting means is as follows. The light quantity distribution has a light quantity increase peak due to retroreflected light in the shading shadow. By using this light quantity distribution, it is possible to detect the pointing coordinates of the pointing tool or the state of contact with the coordinate
更に、本発明の指示具6の先端部材6−1に装着する指示具再帰反射部6−2の位置に関して以下の様に規定することが望ましい。図1−2に於いては、幅W2の周辺枠再帰反射手段3がその下端が、座標入力面5からd2の位置に装着されている場合の指示具6の指示状態との関係を示したものである。指示具6の先端部材6−1に注目すると図の(a)から(b)の状態に指示具を下降させた場合、先端部材6−1による遮光面積は増加するので遮光影増加し、つまり光量は減少するという変化が生じる。ところが、(b)から(c)の状態に指示具を下降させた場合、先端部材6−1の先端部分は、周辺枠再帰反射手段3の非装着部分d2を通ることになり、この部分には周辺枠再帰反射手段3からの再帰反射光の範囲外なので先端部材6−1を移動させても遮光面積は変化せず、従って、遮光影の光量変化は発生しない。以上の観点では、この、周辺枠再帰反射手段3の非装着部分d2は、できるだけ小さいことが望ましいが、実際のこの種の表示器の表示面を座標入力面5とする装置構成においては、座標入力面5の支持するための部材部分のスペースを確保するなどの問題で、この非装着部分d2をゼロにするのはきわめて困難な場合が多い。この場合、このまま先端部材6−1による遮光による光量分布のみによりペンダウウン、ペンアップを検出しようとすると、座標入力面5から上記非装着部分d2だけは、光量分布の変化がないので、正確で敏感な検出は不可能となる。そこで、本発明の指示具6の構造においては、図1−2に示すように指示具再帰反射部6−2の先端部材6−1の先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段3の座標入力領域面からの装着位置の最短距離d2より長い(離れた)位置から、最長距離より長い(離れた)位置d2+W2にわたる範囲である様に装着する。つまり、指示具再帰反射部6−2の先端部材6−1の先端からの装着距離をd1、上記周辺枠再帰反射手段3の幅をW1とすると、
d1>d2
d1+W1>d2+W2
の関係が成り立つように指示具再帰反射部6−2を装着する。このような指示具再帰反射部6−2の構成とすることにより、指示具6を座標入力面5に接触させる場合、指示具再帰反射部6−2は、周辺枠再帰反射手段3の非装着部分d2以外の再帰反射光範囲において移動することになり、指示具6が座標入力面5に接触するまでの状態に応じた再帰反射光の光量変化を前記受光検出手段で検出することが出来、従って、上記先端部材6−1による遮光と指示具再帰反射部6−2による再帰反射の光量分布の変化により、ペンダウウン、ペンアップを検知することが可能となる。この光量分布の更なる具体的な検出に関しての詳細は後述する。
Furthermore, it is desirable to define the position of the pointing tool retroreflective portion 6-2 attached to the tip member 6-1 of the pointing tool 6 of the present invention as follows. In FIG. 1-2, the relationship between the pointing state of the pointing tool 6 when the lower end of the peripheral frame retroreflective means 3 having the width W2 is mounted at the position d2 from the coordinate
d1> d2
d1 + W1> d2 + W2
The pointing tool retroreflecting unit 6-2 is mounted so that the above relationship is established. With such a configuration of the pointing tool retroreflecting unit 6-2, when the pointing tool 6 is brought into contact with the coordinate
〈センサユニットの詳細説明〉
図3はセンサユニットにおける投光手段の構成例である。
<Detailed explanation of sensor unit>
FIG. 3 is a configuration example of the light projecting means in the sensor unit.
3−1は投光手段を上から(入力面に対し垂直方向)から見た図である。図中31は赤外光を発する赤外LEDであり、発光した光は投光レンズ32によって、略90°範囲に光を投光する。一方、3−2は同じ構成を横から見た図であり、(入力面に対し水平方向)この方向では、赤外LED31からの光は上下方向に制限された光束として投光され、主に、再帰反射手段3に対して光が投光されるようになっている。
3-1 is a view of the light projecting unit as viewed from above (perpendicular to the input surface). In the figure,
図4はセンサユニットにおける検出手段を入力面に対して垂直方向から見た図である。 FIG. 4 is a view of the detection means in the sensor unit as viewed from the direction perpendicular to the input surface.
検出手段は、1次元のラインCCD41および集光光学系としてのレンズ42,43および、入射光の入射方向を制限する絞り44よりなっている。前述の通り、可視光など余分な光の入射を防止する赤外フィルター45を加えても良い。
投光手段からの光は再帰反射部材によって反射され、赤外フィルター45、絞り44を抜けて、集光用レンズ42,43によって入力面の略90°範囲の光がCCDの検出面にその入射角に依存した画素上に結像され、角度ごとの光量分布を示している。つまり画素番号が角度情報を表すことになる。
The detection means includes a one-
The light from the light projecting means is reflected by the retroreflective member, passes through the
図5は入力面と水平方向からの見たときの、上記投光手段と検出手段を重ねて、センサユニット1としたときの構成である。
FIG. 5 shows a configuration in which the light projecting unit and the detection unit are overlapped to form the
投光手段と検出手段の光軸間の距離は再帰反射部材の角度特性から充分検出可能な範囲に設定されていればよい。 The distance between the optical axes of the light projecting means and the detecting means may be set in a range that can be sufficiently detected from the angular characteristics of the retroreflective member.
〈反射部材について〉
図1の周辺枠再帰反射部材3は入射角度に対する反射特性を有している。
<About reflective members>
The peripheral
図6にあるように再帰性反射テープが平坦に構成された場合には、反射部材からの角度が45度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、遮蔽物があったばあいにその変化が充分に取れない事になる。 When the retroreflective tape is configured flat as shown in FIG. 6, the amount of reflected light obtained when the angle from the reflective member exceeds 45 degrees is reduced, and the change occurs when there is a shield. Will not be enough.
反射光量は、光量分布(照明強度および距離)、反射部材の反射率(入射角度、反射部材の幅)、結像系照度(cosine 4乗則)によって決まる。 The amount of reflected light is determined by the light amount distribution (illumination intensity and distance), the reflectance of the reflecting member (incident angle, the width of the reflecting member), and the imaging system illuminance (cosine fourth law).
光量が足りない場合に、照明強度を上げることが考えられるが、反射分布が均一で無い場合には、強い部分の光を受光したときに、受光手段である、CCDでその部分が飽和することがあり、照明強度を上げるには限界がある。 If the amount of light is insufficient, it is conceivable to increase the illumination intensity. However, if the reflection distribution is not uniform, when a strong portion of light is received, that portion is saturated by the CCD, which is the light receiving means. There is a limit to increasing the illumination intensity.
裏返せば反射部材の反射の分布をなるべく均一にする事で低光量部分への入射光量の増大も望む事ができる。 In other words, it is possible to increase the amount of light incident on the low light amount portion by making the reflection distribution of the reflecting member as uniform as possible.
角度方向に対して均一化を計るために、周辺枠再帰反射部材3を貼り付ける部材を図7のように三角柱を並べた形とし、この上に周辺枠再帰反射部材3を設置している。このようにする事で、角度特性を改善する事ができる。尚三角柱の角度は再帰反射部材の反射特性から決定すればよく、また、そのピッチはCCDでの検出分解能以下に設定するのが、望ましい。尚、周辺枠再帰反射部材3自体の構造は、前述の指示具6の指示具再帰反射部6−2と同様に、ビーズタイプ、或いは、プリズム、コーナーキューブタイプ等により構成する。
In order to make the angle direction uniform, the member to which the peripheral
〈制御・演算ユニットの説明〉
図1の制御・演算ユニットとセンサユニット1L,1Rの間では、CCDの制御信号、CCD用クロック信号とCCDの出力信号、および、LEDの駆動信号がやり取りされている。
<Description of control / arithmetic unit>
Between the control / arithmetic unit of FIG. 1 and the
図8は制御・演算ユニットのブロック図である。CCD制御信号は、ワンチップマイコンなどで構成される演算制御回路83から出力されており、CCDのシャッタタイミングや、データの出力制御などをおこなっている。CCD用のクロックはクロック発生回路87からセンサユニットに送られると共に、CCDとの同期をとって、各種制御を行うために、演算制御回路83にも入力されている。
LED駆動信号は演算制御回路83からLED駆動回路84L,84Rをへて、センサユニットの赤外LEDに供給されている。
FIG. 8 is a block diagram of the control / arithmetic unit. The CCD control signal is output from an arithmetic control circuit 83 constituted by a one-chip microcomputer or the like, and performs CCD shutter timing, data output control, and the like. The clock for the CCD is sent from the
The LED driving signal is supplied from the arithmetic control circuit 83 to the infrared LEDs of the sensor unit through the LED driving circuits 84L and 84R.
センサユニットの検出手段であるCCDからの検出信号は、制御・演算ユニットのADコンバータ81L,81Rに入力され、演算制御回路からの制御によって、デジタル値に変換される。 Detection signals from the CCD, which is the detection means of the sensor unit, are input to the AD converters 81L and 81R of the control / arithmetic unit, and are converted into digital values under the control of the arithmetic control circuit.
変換されたデジタル値は82メモリに記憶され、角度計算に用いられる。 The converted digital value is stored in 82 memory and used for angle calculation.
計算された角度から、座標値が求められ外部PCなどにシリアルインタフェース88などを介して出力される。
A coordinate value is obtained from the calculated angle and is output to an external PC or the like via the
〈光量分布検出の説明〉
図9は制御信号のタイミングチャートである。
<Explanation of light intensity distribution detection>
FIG. 9 is a timing chart of control signals.
91,92,93がCCD制御用の制御信号であり、91SH信号の間隔で、CCDのシャッタ解放時間が決定される。92、93はそれぞれ左右のセンサへのゲート信号であり、CCD内部の光電変換部の電荷を読み出し部へ転送する信号である。
94,95は左右のLEDの駆動信号であり、SHの最初の周期で一方のLEDを点灯するために94の駆動信号がLED駆動回路を経てLEDに供給される。次の周期でもう一方のLEDが駆動される。双方のLEDの駆動が終了した後に、CCDの信号が左右のセンサから読み出される。
読み出される信号は、入力がない場合には、それぞれのセンサからの出力として、図10のような光量分布が得られる。もちろん、このような分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、周辺枠再帰性反射手段3の特性やLEDの特性、また、計時変化(反射面の汚れなど)によって、分布は変化する。 When the signal to be read is not input, a light amount distribution as shown in FIG. 10 is obtained as an output from each sensor. Of course, such a distribution is not necessarily obtained in any system, and the distribution changes depending on the characteristics of the peripheral frame retroreflecting means 3, the characteristics of the LEDs, and changes in time (such as dirt on the reflecting surface).
同図においては、Aのレベルが最大光量であり、Bのレベルが最低のレベルとなる。 In the figure, the A level is the maximum light amount, and the B level is the lowest level.
つまり反射光のない状態では、得られるレベルがB付近になり、反射光量が増えるほどAのレベルの方向になっている。この様にCCDから出力されたデータは、逐次AD変換されCPUにデジタルデータとして取り込まれる。 That is, in a state where there is no reflected light, the level obtained is near B, and the direction of the A level is increased as the amount of reflected light increases. Thus, the data output from the CCD is sequentially AD converted and taken into the CPU as digital data.
図11−1は従来の指示具或いは指で入力を行った、つまり、反射光を遮った場合の出力の例である。 FIG. 11A is an example of output when input is performed with a conventional pointing tool or finger, that is, when reflected light is blocked.
Cの部分が従来の指示具或いは指で反射光が遮られたためその部分のみ、光量が低下している。 Since the reflected light is blocked by the conventional indicator or finger at the portion C, the amount of light is reduced only at that portion.
更に、本発明においては、前述の通り、指示具6の先端部分に於いて、指示具先端部材6−1では遮光影を形成し、同時に指示具先端部材6−1に配された指示具再帰反射部6−2から再帰反射光が発せられ、従って、図11−2に示すように、遮光影の光量低下部分Cの中に再帰反射光による光量増加ピークの光量増加部分Dが存在する光量分布となる。従って、従来の遮光影による単純な光量低下分布ではなく特徴的な光量分布を得ることが出来、これにより例えば、指による入力の場合の単純な光量低下分布と区別することにより、指と指示具との入力を区別したり、指示具を持った手の一部による遮光影と区別して、手つきの影響を取り除くことができる。或いは、この特徴的な光量の低下部分と増加部分を用いることにより、従来の外乱光の影響を受けやすい光量低下部分のみの場合に比べて、再帰反射光を併せて検出することにより、外乱光の影響が軽減しより高精度な座標検出が可能となる。 Further, in the present invention, as described above, at the tip portion of the pointing tool 6, the pointing tool tip member 6-1 forms a light shielding shadow, and at the same time, the pointing tool recursively disposed on the pointing tool tip member 6-1. The retroreflected light is emitted from the reflecting portion 6-2. Therefore, as shown in FIG. 11B, the light quantity increasing portion D of the light quantity increasing peak due to the retroreflected light exists in the light quantity reducing part C of the light-shielding shadow. Distribution. Accordingly, it is possible to obtain a characteristic light amount distribution instead of a simple light amount decrease distribution due to the conventional light-shielding shadow, and thereby distinguishing from a simple light amount decrease distribution in the case of input by a finger, for example, Can be discriminated from the shading shadow by a part of the hand holding the pointing tool, and the influence of the hand can be removed. Alternatively, by using this characteristic light intensity decrease portion and increase portion, disturbance light can be detected by detecting retroreflected light in combination with a conventional light intensity decrease portion that is easily affected by disturbance light. Therefore, the coordinate detection can be performed with higher accuracy.
以下は、座標検出に関しては、光量の遮光による低下部分の分布により行い、上記指示具による特徴的な光量の低下部分と増加部分の分布により、指示具によるペンアップ、ペンダウンを判別する実施例に関して説明する。 The following relates to an embodiment in which coordinate detection is performed based on a distribution of a reduced portion due to light amount shading, and pen-up and pen-down are determined based on a distribution of a characteristic light-decreasing portion and an increasing portion due to the indicator. explain.
具体的には、図10のような入力の無い初期状態を予め記憶しておいて、それぞれのサンプル期間に図11−1(或いは、図11−2)のような変化があるか初期状態との差分によって検出し、変化があったらその部分を入力点として入力角度を決定する演算を行う。 Specifically, an initial state with no input as shown in FIG. 10 is stored in advance, and whether there is a change as shown in FIG. 11-1 (or FIG. 11-2) in each sample period. If there is a change, an operation is performed to determine an input angle using that portion as an input point.
〈角度計算出の説明〉
角度計算にあたっては、まず、遮光範囲を検出する必要がある。今、説明を簡単にするために上記指示具再帰反射部6−1からの再帰反射光に関する光量分布は考慮しないこととする。
<Explanation of angle calculation>
In calculating the angle, it is first necessary to detect the light shielding range. For simplicity of explanation, the light amount distribution related to retroreflected light from the pointing tool retroreflecting unit 6-1 is not considered.
先にも述べた用に、光量分布は計時変化などで一定ではないため、システムの起動時などに記憶する事が望ましい。そうする事で、例えば、再帰反射面がほこりなどで汚れていても、完全に反射しないような場合を除いて使用可能になる。 As described above, since the light quantity distribution is not constant due to changes in timekeeping, it is desirable to store it when the system is started. By doing so, for example, even if the retroreflective surface is dirty with dust or the like, it can be used unless it is not completely reflected.
以降一方のセンサのデータについて説明するが、他方でも同様の処理を行っている。 Hereinafter, data of one sensor will be described, but the same processing is performed on the other.
電源投入時、入力の無い状態で、まず投光手段から照明すること無しにCCDの出力をAD変換して、これをBas_data[N]として、メモリに記憶する。これは、CCDのバイアスのばらつき等を含んだデータとなり、図10のBのレベル付近のデータとなる。ここで、Nは画素番号であり、有効な入力範囲に対応する画素番号がもちいられる。 When the power is turned on, the CCD output is first AD-converted without illumination from the light projecting means without any input, and this is stored in the memory as Bas_data [N]. This is data including variations in the bias of the CCD and the like, and is data near the level B in FIG. Here, N is a pixel number, and a pixel number corresponding to an effective input range is used.
次に、投光手段から照明した状態での光量分布を記憶する。図10の実線で表されたデータであり、Ref_data[N]とする。 Next, the light quantity distribution in the state illuminated from the light projecting means is stored. This data is represented by the solid line in FIG. 10 and is Ref_data [N].
これらのデータを用いてまずは入力が成されたか、遮光範囲があるかどうかの判定を行う。 Using these data, it is first determined whether an input has been made or whether there is a light shielding range.
あるサンプル期間のデータをNorm_data[N]とする。 Data of a certain sample period is assumed to be Norm_data [N].
まず遮光範囲を特定するために、データの変化の絶対量によって、有無を判定する。これは、ノイズなどによる誤判定を防止し、所定量の確実な変化を検出するためである。 First, in order to specify the light shielding range, presence / absence is determined based on the absolute amount of change in data. This is to prevent erroneous determination due to noise or the like and to detect a certain amount of reliable change.
変化の絶対量をおのおのの画素において以下の計算を行い、予め決定してある閾値Vthaと比較する。 The following calculation is performed for each pixel for the absolute amount of change, and compared with a predetermined threshold value Vtha.
Norm_data_a[N] = Norm_data[N] − Ref_data[N] (1)
ここで、Norm_data_a[N]は各画素における絶対変化量である。
Norm_data_a [N] = Norm_data [N] − Ref_data [N] (1)
Here, Norm_data_a [N] is an absolute change amount in each pixel.
この処理は、差をとり比較するだけなので、処理時間をさほど使わないので、入力の有無の判定を高速に行う事が可能である。 Since this process only takes a difference and compares it, it does not use much processing time, and therefore it is possible to determine whether or not there is an input at high speed.
閾値Vthaを初めて超えた画素が所定数を超えて検出されたときに入力があったと判定する。 When the number of pixels exceeding the threshold value Vtha for the first time is detected exceeding a predetermined number, it is determined that there is an input.
次により高精度に検出するために、変化の比を計算して入力点の決定を行う。 Next, in order to detect with higher accuracy, a change ratio is calculated to determine an input point.
ここでA領域が汚れなどにより反射率が低下していたとすると、このときのRef _data[N]の分布は、図13の13−1のように、A領域の反射光量が少なくなる。この状態で、図12のように指示具等が挿入され、ほぼ再帰反射部材の半分を覆ったとすると、反射光量は略半分となるため、図13、13−2の太線で示した分布Norm_data[N]が観測される。 Here, assuming that the reflectance of the A area has been reduced due to dirt or the like, the distribution of Ref_data [N] at this time has a smaller amount of reflected light in the A area as indicated by 13-1 in FIG. In this state, if an indicator or the like is inserted as shown in FIG. 12 and almost half of the retroreflective member is covered, the amount of reflected light is substantially half. Therefore, the distribution Norm_data [ N] is observed.
この状態に対して、(1)を適用すると、図14の14−1のようになる。ここで、縦軸は初期状態との差分電圧になっている。 When (1) is applied to this state, the result becomes 14-1 in FIG. Here, the vertical axis represents the differential voltage from the initial state.
このデータに対して、閾値を適用すると、本来の入力範囲をはずれてしまうような場合がある。もちろん、閾値を下げればある程度検出可能であるが、ノイズなどの影響を受ける可能性がある。 If a threshold is applied to this data, the original input range may be lost. Of course, it can be detected to some extent if the threshold value is lowered, but it may be affected by noise or the like.
そこで、変化の比を計算することとすると、A領域 B領域とも反射光量は最初の半分であるので、次式で比を計算する。 Therefore, if the ratio of change is calculated, the amount of reflected light is the first half in both the A area and the B area, so the ratio is calculated by the following equation.
Norm_data_r[N] = Norm_data_a[N] / (Bas_data[N] − Ref_data[N]) (2)
この計算結果を示すと、図14、14−2のようになり、変動比であらわされるため、反射率が異なる場合でも、等しく扱う事が可能になり、高精度に検出が可能になる。
Norm_data_r [N] = Norm_data_a [N] / (Bas_data [N] − Ref_data [N]) (2)
This calculation result is as shown in FIGS. 14 and 14-2, and is represented by a fluctuation ratio. Therefore, even when the reflectance is different, it can be handled equally and detection with high accuracy is possible.
このデータに対して、閾値Vthrを適用して、その立ち上がり部と立下り部の画素番号から、両者の中央を入力画素として、角度を求める。 The threshold value Vthr is applied to this data, and the angle is determined from the pixel numbers of the rising and falling portions with the center of both as the input pixel.
図14−2は説明のために模式的に描いたもので、実際にはこのような立ち上がりにはなっておらず、画素ごとに異なるレベルを示している。 FIG. 14-2 is drawn schematically for the sake of explanation, and does not actually rise like this, but shows a different level for each pixel.
図15は比計算を終わったあとの検出の例である。いま閾値Vthrで検出すると遮光領域の立ちあがり部分は、Nr番目の画素で閾値を越えたとする。さらに、Nf番の画素でVthrを下まわったとする。
このまま中心画素Npを
Np = Nr + (Nf−Nr)/2 (3)
のように計算してもよいが、そうすると、画素間隔が最小の分解能になってしまう。
FIG. 15 shows an example of detection after the ratio calculation is completed. Assume that when the detection is made with the threshold value Vthr, the rising portion of the light shielding area exceeds the threshold value at the Nrth pixel. Furthermore, it is assumed that Vthr falls below the Nf-th pixel.
Keep the center pixel Np
Np = Nr + (Nf−Nr) / 2 (3)
However, in this case, the pixel interval becomes the minimum resolution.
より細かく検出するために、それぞれの画素のレベルとその一つ前の画素のレベルを用い閾値を横切った仮想の画素番号を計算する。 In order to detect more finely, a virtual pixel number across the threshold is calculated using the level of each pixel and the level of the previous pixel.
今NrのレベルをLr Nr−1番画素のレベルをLr−1とする。また、NfのレベルをLf、Nf−1番がそのレベルをLf−1とすれば、それぞれの仮想画素番号Nrv,Nfvは、
Nrv = Nr−1 + ( Vthr − Lr−1 ) / ( Lr − Lr−1 ) (4)
Nfv = Nf−1 + ( Vthr − Lf−1 ) / ( Lf − Lf−1 ) (5)
と計算でき、仮想中心画素Npv
Npv = Nrv + (Nfv−Nrv)/2 (6)
で決定される。
The level of Nr is now Lr Nr−1, and the level of the pixel No. L is Lr−1. Further, if the level of Nf is Lf and the number Nf−1 is Lf−1, the virtual pixel numbers Nrv and Nfv are
Nrv = Nr−1 + (Vthr − Lr−1) / (Lr − Lr−1) (4)
Nfv = Nf−1 + (Vthr − Lf−1) / (Lf − Lf−1) (5)
Virtual center pixel Npv
Npv = Nrv + (Nfv−Nrv) / 2 (6)
Determined by
このように、画素番号とそのレベルから仮想的な画素番号を計算することで、より分解能の高い検出ができる。 Thus, by calculating a virtual pixel number from the pixel number and its level, detection with higher resolution can be performed.
以上は、本実施例の角度計算にあたり、遮光範囲の立上がり、立下りからその遮光範囲の中央画素を求める方法について説明した。しかし、上記、指示具6の指示位置を求める対象としては、本発明の場合遮光範囲に限られるものではない。本発明の受光検出手段(センサ)で検出される光量分布は、前述の様に図11−2で示される遮光部分と再帰反射光部分の光量分布が組み合わされたものでありこれがこの発明の特徴の一つではあるが、この光量分布は、指示具の座標入力面におけるある指示位置の代表的なものであり、実際には遮光部分と再帰反射光部分の光量分布レベルは指示領域により変化し図11−2のCとDで示される画素幅も変動する。また、これは、上記センサユニット1L,1Rの座標入力面5との配置関係にも影響される。傾向として、遮光範囲の画素幅は、センサユニット1L,1Rから近ければ広がり、逆に遠くなれば狭くなる傾向がある。同時に、上記指示具再帰反射部6−1からの再帰反射光に関しては、センサユニット1L,1Rから近ければ画素幅が広がり光量はピークが大きくなり、場合によって未調整の場合には飽和が生じる場合もあり、逆に遠くなれば画素幅が狭くなり光量はピークが小さくなる傾向がある。そこで、例えば、上記センサユニット1L,1Rが、上記座標入力面5に対して距離が充分離れて配置されれば、指示位置が上記センサユニット1L或いは1Rからの最短位置と最遠位置とによる光量分布の変化度合いは比較的小さなものとなり、従って上記実施例における遮光範囲から遮光範囲の中央画素を求めることは可能である。しかし、上記センサユニット1L,1Rが、上記座標入力面5に対して近距離に配置された構成の場合、特に上記指示具再帰反射部6−1からの再帰反射光に関して、センサユニットから最短位置に於ける指示の場合に、再帰反射光の光量分布に於ける画素幅が広がり、結果として、遮光影部分がそれを検出するに充分な範囲が得られないという場合が生じる。従って、この状態を防ぐために、上記センサユニット1L,1Rの配置によっては、上記実施例の遮光範囲から遮光範囲の中央画素を求めるのではなく、上記指示具再帰反射部6−1からの再帰反射光の光量分布からその光量ピークの中心画素を求める手法を用いても良い。具体的な画素の求め方は、上記遮光範囲からその中心画素を求める場合と同様であり、光量分布の符号が逆になるだけである。つまり、再帰反射光があるかどうかの判定を閾値と比較して行う。この場合、遮光範囲と同時に検出されるが、図11−2における立上がり、立下りの状態が、ある閾値に対して、再帰反射光が小さい場合にはa,b,c,dで立上がり、立下りが2以上得られるが、指示位置がセンサから近く再帰反射光が大きい場合は、再帰反射光部分のb、cのみとなりる。この立下り立上がり数を判定して場合分けして、いずれの場合にも、中にある再帰反射光の光量分布の立上がりと立下りからその変化の比を計算し、上記の遮光範囲で計算したのと同様に仮想画素番号を求めて中心画素を求める。
The method for obtaining the central pixel of the light shielding range from the rise and fall of the light shielding range has been described above for the angle calculation of the present embodiment. However, the object for obtaining the indicated position of the pointing tool 6 is not limited to the light shielding range in the present invention. The light amount distribution detected by the light receiving detection means (sensor) of the present invention is a combination of the light amount distributions of the light shielding portion and the retroreflected light portion shown in FIG. 11-2 as described above. This is a feature of the present invention. However, this light quantity distribution is representative of a specified position on the coordinate input surface of the pointing tool. Actually, the light quantity distribution levels of the light shielding part and the retroreflected light part vary depending on the designated area. The pixel width indicated by C and D in FIG. 11-2 also varies. This is also affected by the positional relationship between the
得られた中央画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報に変換する必要がある。 In order to calculate an actual coordinate value from the obtained center pixel number, it is necessary to convert it into angle information.
後述する実際の座標計算では、角度そのものよりもその角度における正接(tangent)の値を求めるほうが都合がよい。 In actual coordinate calculation described later, it is more convenient to obtain the value of the tangent at the angle rather than the angle itself.
画素番号から、tanθへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。 A table reference or a conversion formula is used for conversion from the pixel number to tan θ.
図16は、画素番号に対するtanθ値をプロットしたものである。このデータに対して近似式を求め、その近似式を用いて画素番号、tanθ変換を行う。 FIG. 16 is a plot of tan θ values against pixel numbers. An approximate expression is obtained for this data, and pixel number and tan θ conversion is performed using the approximate expression.
変換式は例えば高次の多項式を用いると精度を確保できるが次数などは計算能力および精度スペック等を鑑みて決定すればよい。 For example, when a high-order polynomial is used as the conversion formula, the accuracy can be ensured, but the order and the like may be determined in consideration of the calculation capability and accuracy specifications.
5次多項式を用いる場合には係数が6個必要になるので、出荷時などにこのデータを不揮発性メモリーなどに記憶しておけばよい。 When a fifth order polynomial is used, six coefficients are required, so this data may be stored in a nonvolatile memory or the like at the time of shipment.
今5次多項式の係数をL5,L4,L3,L2,L1,L0としたとき、
tanθは
tanθ = (L5 *Npr + L4) *Npr + L3) *Npr + L2) *Npr + L1) *Npr + L0 (7)
であらわす事ができる。
If the coefficients of the fifth-order polynomial are now L5, L4, L3, L2, L1, L0,
tanθ is
tanθ = (L5 * Npr + L4) * Npr + L3) * Npr + L2) * Npr + L1) * Npr + L0 (7)
Can be represented.
同様なことを各々のセンサに対して行えば、それぞれの角度データを決定できる。 If the same thing is done for each sensor, the respective angle data can be determined.
もちろん、上記例ではtanθを求めているが、角度そのものを求め、その後tanθを求めても構わない。 Of course, in the above example, tan θ is obtained, but the angle itself may be obtained, and then tan θ may be obtained.
〈座標計算方法の説明〉
得られた角度データから座標を算出する。
<Description of coordinate calculation method>
Coordinates are calculated from the obtained angle data.
図17が画面座標との位置関係を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing a positional relationship with the screen coordinates.
入力範囲の下辺左右にそれぞれのセンサユニットが取り付けられており、その間の距離はDsであらわされている。 Each sensor unit is mounted on the left and right sides of the input range, and the distance between them is expressed as Ds.
画面中央が画面の原点位置であり、P0はそれぞれのセンサユニットの角度0の交点である。
The center of the screen is the origin position of the screen, and P0 is the intersection of the
それぞれの角度をθL、θRとして、それぞれtanθL,tanθRを上記多項式を用いて算出する。 The respective angles are θL and θR, and tanθL and tanθR are calculated using the above polynomials.
このとき点Pのx、y座標は
x = Ds * (tanθL+ tanθR) / (1+( tanθL * tanθR) ) (8)
y = − Ds * (tanθR − tanθL −(2* tanθL* tanθR)) / (1+( tanθL * tanθR))+P0Y (9)
で計算される。
At this time, the x and y coordinates of point P are x = Ds * (tanθL + tanθR) / (1 + (tanθL * tanθR)) (8)
y = − Ds * (tanθR − tanθL − (2 * tanθL * tanθR)) / (1+ (tanθL * tanθR)) + P0Y (9)
Calculated by
<ペンアップ、ペンダウン検知に関する説明>
本発明の指示具6の構造により、遮光光量分布と再帰反射光光量分布が同時に得られることは前述のとおりであるが、この情報を用いて、ペンアップ、ペンダウンを検知する事に関しての説明を行う。この説明のために、図11−2の遮光影の光量低下部分の中に再帰反射光による光量増加ピークの光量増加部分が存在する光量分布を、図1−2の指示具の指示状態と対応させて、わかりやすく簡略的に図11−3に示す。図11−3の(a)、(b)、(c)の検出される光量分布の状態は、図1−2の指示具の入力状態(a)、(b)、(c)に対応する。前述の様に、指示具6の先端部材6−1に注目すると図1−2の(a)から(b)の状態に指示具を下降させ(座標入力面5に近づけ)た場合、先端部材6−1による遮光面積は増加するので遮光影増加し、つまり光量は減少するという変化が生じるので、図11−3の遮光レベルh21は、(a)から(b)にかけてh22へ増加する。同時に、指示具再帰反射部6−2からの再帰反射光レベルh11は、(a)から(b)にかけてh12へ増加する。さらに、(b)から(c)の状態に指示具を下降させた場合、先端部材6−1の先端部分は、周辺枠再帰反射手段3の非装着部分d2を通ることになり、この部分には周辺枠再帰反射手段3からの再帰反射光の範囲外なので先端部材6−1を移動させても遮光面積は変化せず、従って、h22からh23にかけて遮光影の光量変化は発生しない。一方、指示具再帰反射部6−2からの再帰反射光レベルh11は、指示具再帰反射部6−2の装着距離が
d1>d2
d1+W1>d2+W2
の関係が成り立つように装着されているので、(b)から(c)の状態に指示具を下降させた場合、指示具再帰反射部6−2からの再帰反射を行う面積が増加するので、再帰反射光レベルは、h12からh13へと増加する。従って、この座標入力面5へ接触する際の再帰反射光の変化を検知することにより、ペンダウンを検知する。具体的には、例えば、今を遮光量レベルをh2、再帰反射光レベルをh1とすれば、この比R=h1/h2を常に監視し、この比Rがある閾値Rs越えた場合にペンダウンとしても良い。この閾値Hsは、例えば、(c)の状態に近い値とする。この様に、本発明の遮光量レベルと再帰反射光レベルの比により、ペンダウン、ペンアップを検知する手法は、指示具が(a)から(b)にかけての座標入力面5から指示具6が離れている場合よりも、(b)から(c)にかけて、座標入力面5から指示具6が接近して、接触するまでの状態に於いて、上記比の変動が大きくなる(これは、上記の説明の通り、h2は変動は小さくなるが、h1は変動が継続するため)ので、敏感に検知することが可能となる。
<Explanation on pen-up and pen-down detection>
As described above, the structure of the pointing tool 6 of the present invention can obtain the light-blocking light amount distribution and the retroreflected light amount distribution at the same time. However, this information is used to explain the detection of pen-up and pen-down. Do. For this explanation, the light quantity distribution in which the light quantity increasing portion of the light quantity increasing peak due to retroreflected light exists in the light quantity decreasing part of the light shielding shadow in FIG. It is easy to understand and shown in FIG. 11-3. The detected light quantity distribution states of FIGS. 11-3 (a), (b), and (c) correspond to the input states (a), (b), and (c) of the pointing tool of FIG. 1-2. . As described above, when attention is paid to the tip member 6-1 of the pointing tool 6, when the pointing tool is lowered (closed to the coordinate input surface 5) from the state (a) to (b) of FIG. Since the light-shielding area due to 6-1 increases, the light-shielding shadow increases, that is, the amount of light decreases, so the light-shielding level h21 in FIG. 11-3 increases from (a) to (b) to h22. At the same time, the retroreflected light level h11 from the pointing tool retroreflecting unit 6-2 increases to h12 from (a) to (b). Further, when the pointing tool is lowered from (b) to (c), the distal end portion of the distal end member 6-1 passes through the non-mounted portion d2 of the peripheral frame retroreflecting means 3, and Is outside the range of retroreflected light from the peripheral frame retroreflecting means 3, so that the light shielding area does not change even if the tip member 6-1 is moved, and therefore the light quantity of the light shielding shadow does not change from h22 to h23. On the other hand, the retroreflected light level h11 from the pointing tool retroreflecting unit 6-2 indicates that the mounting distance of the pointing tool retroreflecting unit 6-2 is d1> d2.
d1 + W1> d2 + W2
Therefore, when the pointing tool is lowered from (b) to (c), the area for retroreflecting from the pointing tool retroreflecting unit 6-2 increases. The retroreflected light level increases from h12 to h13. Therefore, the pen-down is detected by detecting a change in retroreflected light when contacting the coordinate
<データ取得から座標計算までの工程を示したフローチャート>
図18はデータ取得から座標計算までの工程を示したフローチャートである。
<Flow chart showing the process from data acquisition to coordinate calculation>
FIG. 18 is a flowchart showing steps from data acquisition to coordinate calculation.
S101で、電源投入されると、演算制御回路などのポート設定、タイマ設定などさまざまな初期化が行われるS102。S103は立ち上げ時のみに行う不要電荷除去のための準備である。CCDなどの光電変換素子において、動作させていないときに不要な電荷が蓄積している場合があり、そのデータをそのままリファレンスデータとして用いると、検出不能になったり、誤検出の原因となる。それを避けるために、最初に照明無しで、複数回データの読み出しを行っている。S103ではその読み込み回数を設定しており、S104で照明無しで、所定回数データを読み出すことで、不要電荷の除去を行っている。 When the power is turned on in S101, various initializations such as port setting of the arithmetic control circuit and timer setting are performed. S103 is a preparation for removing unnecessary charges that is performed only at startup. In a photoelectric conversion element such as a CCD, unnecessary charge may be accumulated when it is not operated. If the data is used as it is as reference data, it becomes impossible to detect or causes false detection. In order to avoid this, data is first read multiple times without illumination. In S103, the number of times of reading is set. In S104, unnecessary data is removed by reading the data a predetermined number of times without illumination.
S105は所定回数繰り返すための判断文である。 S105 is a judgment sentence for repeating a predetermined number of times.
S106はリファレンスデータとしての照明無しでのデータの取り込みであり、上記Bas_dataに相当する。 S106 is fetching of data without illumination as reference data, and corresponds to the above Bas_data.
ここで取り込んだデータは、メモリに記憶され、以降計算に用いられる。 The data fetched here is stored in the memory and used for calculation thereafter.
これともう一つのリファレンスデータである、照明したときの初期光量分布に相当するデータRef_dataを取り込みS108,これもメモリーに記憶する。 This and another reference data, data Ref_data corresponding to the initial light amount distribution when illuminated, are taken in S108, and this is also stored in the memory.
このステップまでが、電源投入時の初期設定動作になり、次から通常の取り込み動作になる。S110で上記説明したように光量分布を取り込み、S111でRef_dataとの差分値で遮光部分の有無を判定する。無いと判定されたときには、S110にもどりまた取り込みを行う。 Up to this step is the initial setting operation when the power is turned on, and then the normal capturing operation is performed. In S110, the light amount distribution is taken in as described above, and in S111, the presence / absence of a light-shielding portion is determined based on the difference value from Ref_data. If it is determined that there is no data, the process returns to S110 and capture is performed.
このとき、この繰り返し周期を10[msec]程度に設定すれば、100回/秒のサンプリングになる。 At this time, if the repetition period is set to about 10 [msec], the sampling rate is 100 times / second.
S112で遮光領域が有りと判定されたら、S113で式(2)の処理により比を計算する。S112で遮光領域が有りと判定すれば、前述の様に実質的にプロキシミティ(近接入力)(更に後のステップでペンダウンと判定されればペンダウン状態)であるとの判定を意味する。従って、この段階以降で座標算出は開始され少なくともペンダウンがない場合でも算出座標値に基づくカーソル移動が発生することを意味する。得られた比に対して閾値で立ち上がり部、立下り部を決定し、その数をメモリーに記憶するS114。次に(4)、(5)、(6)式で中心を計算する。この際、計算に用いるのは、前述の通り、最初の立上がり部と最後の立下り部であるS115。得られた中心値から近似多項式よりTanθを計算し、左右のセンサユニットでのTanθ値からx、y座標を(8)、(9)式を用いて算出するS116。次に、S117にて指示具が座標入力面に接触したか否かの判定、つまり、ペンアップ・ダウンの判定を行う。上記遮光量レベルをh2、再帰反射光レベルをh1の比R=h1/h2をペンダウン状態を示す閾値Rsと比較し、閾値を越えた場合にはペンアップと判定し、越えない場合はペンダウウンと判定する。これは、いわゆるマウスモードに於ける左ボタンスイッチに対応するペン(タッチ)ダウン状態か、マウスのボタンを押下せずにカーソルを移動させている状態の近接入力(プロキシミティ)状態かの判定を行っている。この結果にしたがって、ダウンフラグのセットS118あるいはリセットS119を行う。
If it is determined in S112 that there is a light-shielding area, the ratio is calculated by the processing of Expression (2) in S113. If it is determined in S112 that there is a light-shielding region, it means that it is substantially in proximity (proximity input) as described above (or pen-down state if pen-down is determined in a later step). Accordingly, the coordinate calculation is started after this stage, and it means that the cursor movement based on the calculated coordinate value occurs even when there is no pen down. A rising portion and a falling portion are determined by a threshold with respect to the obtained ratio, and the numbers are stored in a memory S114. Next, the center is calculated by the equations (4), (5) and (6). At this time, as described above, the first rising portion and the last falling portion are used in the calculation in S115.
以上は、遮光範囲から座標を求める場合であるが、上記で述べたように、再帰反射光の光量分布から座標を算出しても良い。この場合のフローチャートを図18−2に示す。s113でメモリーデータとの比を計算した後、ステップs114−1で一定の閾値により立上がり数、立下り数を検出し、メモリーに記憶する。そして、ステップs114−2で立上がり数、立下り数がそれぞれ1より多いかを判定し、多いと判定された場合は、遮光範囲も検出に充分な範囲が検出されていると判断し、ステップs115−1で最初と最後の立上がりと立下りを除いて、つまり再帰反射光の光量分布により画素検出し、ステップs114−2で立上がり数、立下り数がそれぞれ1より少ないと判定された場合は、再帰反射光のみが検出に充分な範囲が検出されていると判断し、ステップs115−2で最初と最後の立上がりと立下りを用いて、つまりこれも再帰反射光の光量分布により画素検出を行う。以下は、遮光範囲から座標を求める場合と同様である。 The above is a case where the coordinates are obtained from the light shielding range, but as described above, the coordinates may be calculated from the light amount distribution of the retroreflected light. A flowchart in this case is shown in FIG. After calculating the ratio with the memory data in s113, the number of rising edges and the number of falling edges are detected by a fixed threshold value in step s114-1, and stored in the memory. Then, in step s114-2, it is determined whether the number of rising edges and the number of falling edges are each greater than 1. If it is determined that the number is too large, it is determined that a sufficient range for detecting the light shielding range is detected, and step s115. -1 except for the first and last rise and fall, that is, pixel detection based on the light quantity distribution of retroreflected light, and when it is determined in step s114-2 that the number of rises and the number of fall are less than 1, respectively. It is determined that only a range of retroreflected light is sufficient for detection, and pixel detection is performed using the first and last rise and fall in step s115-2, that is, the light quantity distribution of the retroreflected light. . The following is the same as the case of obtaining coordinates from the light shielding range.
座標値とダウン状態が決定されたので、そのデータをホストPCへ送信するS120。これは、USB、RS232などのシリアル通信で送っても良いし、任意のインタフェースで送ればよい。送られたPC側では、ドライバーがデータを解釈し、カーソルの移動、マウスボタン状態の変更などを座標値、フラグなどを参照して行うことで、PC画面の操作が可能になる。 Since the coordinate value and the down state are determined, the data is transmitted to the host PC S120. This may be sent by serial communication such as USB, RS232, etc., or by any interface. On the PC side that is sent, the driver interprets the data, and moves the cursor, changes the mouse button state, etc. with reference to the coordinate values, flags, etc., so that the PC screen can be operated.
S120の処理が終了したら、S110の動作に戻り、以降電源OFFまでこの処理を繰り返す事になる。 When the processing of S120 is completed, the processing returns to S110, and thereafter this processing is repeated until the power is turned off.
尚、図のフローチャートでは示さなかったが、本発明の指示具6の構造においては、遮光と再帰反射光の両方の光量分布が同時に検出されるので、光量分布を監視することにより、指示具による指示と、指による指示とを識別することが可能である。そして、指示具による指示か指による指示かを示す指示状態識別フラグにより、ホストPCでは、カーソルの種類や線種を変えたり、アプリケーションをその状態に応じて変更等を行っても良い。 Although not shown in the flowchart of the figure, in the structure of the indicator 6 of the present invention, the light quantity distribution of both the light shielding and the retroreflected light is detected at the same time. It is possible to distinguish between an instruction and an instruction with a finger. The host PC may change the cursor type or line type, or change the application depending on the state, using an instruction state identification flag indicating whether the instruction tool is an instruction or a finger instruction.
また、上記のフローチャートで以外に、遮光影部分のみと遮光影+その中に再帰反射光による光量ピークの光量分布が同時に検出される場合には、遮光影部分のみは、手つきによるものと判定し、その部分を除いて座標計算を行っても良い。 In addition to the above flowchart, if only the light-shielded shadow part and the light-shielded shadow and the light intensity peak peak distribution due to retroreflected light are detected at the same time, it is determined that only the light-shielded shadow part is caused by hand. The coordinates may be calculated excluding that part.
(第2の実施例)
以上の実施例においては、指示具6の先端部分の先端部材6−1の一部分に於いて、その先端部材6−1がその座標入力面5に接する先端部から一定の距離を離して再帰反射性を有する指示具再帰反射部6−2が先端部材6−1に対して装着されている構成を示したが、図19に示すように、その指示具6の先端部分に於いて、その指示具6の軸中心部分に指示具再帰反射部6−2が配され、この指示具再帰反射部6−1の周囲には、図の様に周囲部材6−3が設けられる構成で、この周囲部材6−3のその座標入力面5に接する先端部から一定の距離を離して指示具再帰反射部6−2が配される構成でも良い。図19の上の図が指示具6の第2の実施例の先端部の側面、下の図が断面図である。
(Second embodiment)
In the embodiment described above, in a part of the tip member 6-1 at the tip portion of the pointing tool 6, the tip member 6-1 is retroreflected at a certain distance from the tip portion contacting the coordinate
この周囲部材6−2は、透光性の樹脂等によりなる部材であり、上記投光手段から投光された光、及び、上記周辺枠再帰反射手段3で反射された光が上記指示具再帰反射部6−2に入射する際に、必ずこの周囲部材6−3を通るように配置される。図では、円錐台の側面形状で示されているが、遮光部分が光量変化として検出するに充分な太さ、形状が確保されれば、単純な円錐形状その他の形状でも良い。
The peripheral member 6-2 is a member made of translucent resin or the like, and the light projected from the light projecting unit and the light reflected by the peripheral
本第2の実施例に於ける指示具6の構成により、上記投光手段から投光された光は、指示具6の先端部の軸中心部に直接入射し、図に示すように、周囲部材6−3を透過して指示具再帰反射部6−2に入射し、そこで再帰反射し、その反射波は、また周囲部材6−3を透過して、上記1L,1Rの検出手段を有するセンサユニットに到達する。一方、周辺枠再帰反射手段3で反射された反射光は、指示具6の周囲部材6−3に到達する。ここで、周囲部材6−3の軸中心部分に入射した光は、図に示すように周囲部材6−3への入射角が小さい為透過率が大きく反射率は小さく、透過して指示具再帰反射部6−2に入射し、再帰反射して、再び周囲部材6−3を透過して、座標入力域の周辺部へ放射される。一方、周囲部材6−3の軸中心からずれた外側に入射した光は、周囲部材6−3の表面の角度との関係で、入射角が大きくなり、反射率が大きくなり透過率は小さくなるので、点線の矢印で示す様に透過する光量は減少し、更に、わずかでも入射した光も、指示部材内部で屈折、減衰し、結果として、上記1L,1Rの検出手段を有するセンサユニットに到達する光量は減少し、遮光影として検出される。更に、不図示ではあるが、上記投光手段から投光され、指示具6の先端部の軸中心からずれた外側に直接入射した光は、上記反射光の場合と同様に、透過せず減衰し、これは、周辺枠再帰反射手段3への光量が減衰することになり、結局逆の経路の再帰反射光の減衰により、上記と同様の遮光影として検出される。 Due to the configuration of the indicator 6 in the second embodiment, the light projected from the light projecting means is directly incident on the axial center of the tip of the indicator 6 and, as shown in the figure, The light passes through the member 6-3 and enters the pointing device retroreflecting portion 6-2, where it is retroreflected, and the reflected wave passes through the surrounding member 6-3 and has the above-described 1L and 1R detection means. Reach the sensor unit. On the other hand, the reflected light reflected by the peripheral frame retroreflecting means 3 reaches the peripheral member 6-3 of the pointing tool 6. Here, the light incident on the axial center portion of the peripheral member 6-3 has a high transmittance and a low reflectivity because the incident angle to the peripheral member 6-3 is small as shown in the figure, and the light is transmitted and recurs. The light enters the reflecting portion 6-2, is retroreflected, passes through the surrounding member 6-3 again, and is emitted to the peripheral portion of the coordinate input area. On the other hand, the light incident on the outside shifted from the axial center of the peripheral member 6-3 has a large incident angle, a high reflectance, and a low transmittance, in relation to the angle of the surface of the peripheral member 6-3. Therefore, the amount of transmitted light decreases as indicated by the dotted arrow, and even a small amount of incident light is refracted and attenuated inside the indicating member, and as a result, reaches the sensor unit having the 1L and 1R detection means. The amount of light to be reduced is detected as a shading shadow. Further, although not shown, the light projected from the light projecting means and directly incident on the outer side shifted from the axial center of the tip of the pointing tool 6 is not transmitted and attenuated as in the case of the reflected light. However, this results in attenuation of the amount of light to the peripheral frame retroreflecting means 3, and as a result, it is detected as a light shielding shadow similar to the above by the attenuation of the retroreflected light in the reverse path.
以上の説明の様に、本発明の指示具6の先端部の構造により、この指示具6で座標入力領域を指示した場合には、上記1L,1Rの検出手段を有するセンサユニットで検出される光量分布は、遮光影の中に再帰反射光による光量増加ピークが存在する光量分布となる。 As described above, due to the structure of the distal end portion of the pointing tool 6 of the present invention, when the coordinate input area is pointed by the pointing tool 6, it is detected by the sensor unit having the 1L and 1R detecting means. The light quantity distribution is a light quantity distribution in which a light quantity increase peak due to retroreflected light exists in the light-shielding shadow.
更に、図19に示すように、指示具再帰反射部6−2と周囲部材6−3と周辺枠再帰反射手段3との位置関係において、指示具6の軸部分にある指示具再帰反射部6−2の軸方向の先端からの装着位置が、上記周辺枠再帰反射手段3の座標入力領域面からの装着位置の最短距離d2より長い(離れた)位置から、最長距離より長い(離れた)位置d2+W2にわたる範囲である様に配置される。つまり、指示具再帰反射部6−2の周囲部材6−3の先端からの装着距離をd1、上記周辺枠再帰反射手段3の幅をW1とすると、
d1>d2
d1+W1>d2+W2
の関係が成り立つように指示具再帰反射部6−2が配置される。このような指示具再帰反射部6−2の構成とすることにより、指示具6を座標入力面5に接触させる場合、指示具再帰反射部6−2は、周辺枠再帰反射手段3の非装着部分d2以外の再帰反射光範囲において移動することになり、指示具6が座標入力面5に接触するまでの状態に応じた再帰反射光の光量変化を前記受光検出手段で検出することが出来、従って、上記周囲部材6−3による遮光と指示具再帰反射部6−2による再帰反射の光量分布の変化により、ペンダウウン、ペンアップを検知することが可能となる。特に、この第2の実施例においては、周囲部材6−3による遮光量を指示具再帰反射部6−2の軸方向の長さ方向の調整のみならず、各々の径に於いて差を形成することにより、より検出しやすい遮光影と再帰反射光との光量分布を形成することが出来、ペンアップ、ペンダウンの検出の安定度を増すことができる。もちろん、指と指示具の識別、及び、手つきの補正、更に、座標検出の高精度化に対する効果もより促進される。この光量分布の更なる具体的な検出方法に関しては前記実施例と同様である。
Furthermore, as shown in FIG. 19, in the positional relationship among the pointing tool retroreflecting unit 6-2, the surrounding member 6-3, and the peripheral frame retroreflecting means 3, the pointing tool retroreflecting unit 6 located at the shaft portion of the pointing tool 6. The mounting position from the axial tip of -2 is longer (separated) from the position that is longer (separated) than the shortest distance d2 of the mounting position from the coordinate input area surface of the peripheral frame retroreflecting means 3. It arrange | positions so that it may be the range covering position d2 + W2. That is, if the mounting distance from the tip of the peripheral member 6-3 of the pointing tool retroreflective portion 6-2 is d1, and the width of the peripheral frame retroreflective means 3 is W1,
d1> d2
d1 + W1> d2 + W2
The pointing tool retroreflecting unit 6-2 is arranged so that the above relationship is established. With such a configuration of the pointing tool retroreflecting unit 6-2, when the pointing tool 6 is brought into contact with the coordinate
(第3の実施例)
上記実施例においては、ペンアップ、ペンダウンを検知する際に、遮光量レベルをh2、再帰反射光レベルをh1とすれば、この比R=h1/h2を常に監視し、この比Rがある閾値Rs越えた場合にペンダウンとする手法を用いた。第3の実施例としては、この比遮光量レベルをh2と再帰反射光レベルをh1との比Rを単純に、閾値と比較するのではなく、この比をある一定の時間間隔でサンプリングし、その単位時間あたりの変化量が一定値になった場合にペンダウンとする手法を用いても良い。これは、ペンダウン時には、指示具6の先端部が座標入力面5に接触しているため、その指示具による遮光及び再帰反射光の光量分布は安定しており、従って、時間変化量も小さく安定している。この安定した状態になったかどうかを監視し、ペンダウンを判別する。この方法は、上記センサ部からの距離による再帰反射光の変動に対する対応方法として、固定的な閾値を用いる場合に比べてより安定な検出をすることができる。また、距離の問題のみならず、周辺枠再帰反射材からの反射光が場所により異なることによる上記比Rの変動に対しても対応することができる。従来の遮光影のみに基づいてこの時間変化を検知する場合に比べて、本発明の指示具により遮光及び再帰反射光を検知することにより、より座標入力面近傍の状態を反映することができる。
(Third embodiment)
In the above embodiment, when detecting pen-up and pen-down, if the light shielding amount level is h2, and the retroreflected light level is h1, this ratio R = h1 / h2 is always monitored, and this ratio R is a certain threshold value. A method of pen-down when Rs was exceeded was used. As a third embodiment, the ratio R between the specific light shielding amount level h2 and the retroreflected light level h1 is not simply compared with a threshold value, but the ratio is sampled at a certain time interval. A method of pen-down when the amount of change per unit time becomes a constant value may be used. This is because when the pen is down, the tip of the indicator 6 is in contact with the coordinate
1 センサユニット
2 制御・演算ユニット
3 周辺枠再帰反射手段
5 座標入力面
6 指示具
6−1 指示具先端部材
6−2 指示具再帰反射部
6−3 周囲部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記座標入力領域面の周辺部に設けられ再帰的に入射光を反射する周辺枠再帰反射手段と、該周辺枠再帰性反射手段に光を投影する投光手段と、
該受光検出手段が検出した前記周辺枠再帰反射手段で反射された前記投光手段からの光の光量変化から、指示具等が指示した方向を検出する角度検出手段を有し、導出した複数の角度情報に基づき、該指示具等が指示した座標入力領域面に於ける位置座標を算出する光学式座標入力装置であって、
上記指示具に、上記周辺枠再帰反射手段からの反射光を遮光する遮光部と、受光検出手段の検出範囲内に於いて、上記指示具の先端が座標入力領域面の接触した状態で上記投光手段からの光を再帰反射する位置に指示具再帰反射部を設けたことを特徴とする座標入力装置。 A plurality of light receiving detection means are provided at the corners of the coordinate input area surface,
A peripheral frame retroreflecting means that recursively reflects incident light provided around the coordinate input area surface, and a light projecting means that projects light onto the peripheral frame retroreflecting means;
An angle detection unit for detecting a direction instructed by an indicator or the like from a change in the amount of light from the light projecting unit reflected by the peripheral frame retroreflecting unit detected by the light receiving detection unit; An optical coordinate input device that calculates position coordinates on a coordinate input area surface designated by the pointing device based on angle information,
A light shielding part that shields reflected light from the peripheral frame retroreflecting means and a projection of the pointing tool in contact with the coordinate input area surface within the detection range of the light receiving detection means. A coordinate input device comprising an indicator retroreflecting portion provided at a position where the light from the light means is retroreflected.
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Cited By (4)
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CN102103441A (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | 乐金显示有限公司 | Method for detecting touch and optical touch sensing system |
CN103970366A (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-06 | 广达电脑股份有限公司 | Optical multi-point touch device and optical touch module thereof |
CN104345986A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | 联想(北京)有限公司 | Input device, interactive projection system and interactive projection method |
CN112912829A (en) * | 2018-11-01 | 2021-06-04 | 索尼公司 | Information processing apparatus, information processing method, and program |
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102103441A (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | 乐金显示有限公司 | Method for detecting touch and optical touch sensing system |
JP2011129129A (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Lg Display Co Ltd | Method for sensing touch and display device using the same |
US8803846B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-08-12 | Lg Display Co., Ltd. | Method for detecting touch and optical touch sensing system |
CN102103441B (en) * | 2009-12-17 | 2015-04-01 | 乐金显示有限公司 | Method for detecting touch and optical touch sensing system |
CN103970366A (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-06 | 广达电脑股份有限公司 | Optical multi-point touch device and optical touch module thereof |
CN103970366B (en) * | 2013-02-05 | 2017-03-01 | 广达电脑股份有限公司 | Optical multi-point touch device and optical touch module thereof |
CN104345986A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | 联想(北京)有限公司 | Input device, interactive projection system and interactive projection method |
CN104345986B (en) * | 2013-08-08 | 2017-09-29 | 联想(北京)有限公司 | A kind of input unit, alternative projection system and method |
CN112912829A (en) * | 2018-11-01 | 2021-06-04 | 索尼公司 | Information processing apparatus, information processing method, and program |
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