JP2005242452A - 座標入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】指示具の状態を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現することができる座標入力装置を提供すること。
【解決手段】入力領域の任意の位置を所定の指示具にて座標入力する装置において、前記指示具の状態(電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等)を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現する。
【選択図】図1
【解決手段】入力領域の任意の位置を所定の指示具にて座標入力する装置において、前記指示具の状態(電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等)を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現する。
【選択図】図1
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、文字や図形等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。
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、又は製品化されており、特殊な器具等を用いないで画面上でPC等の操作が簡単にできるため、広く用いられている。
方式としては、抵抗膜を用いたもの、又、超音波を用いたもの等、様々なものがあるが、光を用いたものとして特許文献1等に見られるように、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等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。
又、特許文献2や特許文献3等にあるように、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
これらの装置において、例えば特許文献1では、微分等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、又、特許文献2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。
これらの装置において、例えば特許文献1では、微分等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、又、特許文献2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。
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ことで、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。
ところで、一般にタッチパネルにおいては、その簡便さを生かすために、指又は電子機能の無いペン形状の遮光部材で指し示して使用することを想定しているものが多いが、デジタイザーとして用いる場合、ペンアップダウンを知らせる機能、指示具のスイッチ情報等を知らせる機能が必要であるが、現状、タッチパネルにおける前記機能としては、指示具を入力面に突き当てたときにその遮光状態が変化するような機械的な手段を具える程度であり、これではデジタイザーとして用いる場合、機能性能がが不十分である。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、指示具の状態を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現することができる座標入力装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、入力領域の任意の位置を所定の指示具にて座標入力する装置において、前記指示具の状態(電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等)を安定して効率良く本体側に知らせる機能を備え、尚且つ、前記機能を指示具側に電池を持たずに実現するものである。
本発明では、本体側から指示具に向けて電磁波又は電磁界を送り、これを基に指示具側で充電して得られる電源を基に、指示具から本体に向けて指示具の状態(電子ペンとして用いる場合のペンアップダウン情報、スイッチ情報仮想コンピュータ用マウス等として用いる場合の左ボタン右ボタン信号、個体識別信号等)を本体側に電磁波又は電磁界で送信するというものである。
又、特に本発明では、大型プロジェクター用のタッチパネル等の入力エリアが比較的大きいものを想定しているが、この場合、前記充電のための電磁波又は電磁界の強度が指示具側で十分得られないことがあり、そのために充電時間を長くし、結果として指示具からの送信周期を長くせざるを得ない、即ちサンプリング周波数を小さくせざるを得ないことが考えられるが、本発明ではこの点に関する解決策をも提案している。
本発明によれば、指示具と入力エリアと本体部からなる座標入力装置で、該入力領域周辺部に2つ以上の発光部と2つ以上の受光部を備え、複数の発光部から発する該入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置のように、従来、指示具の状態を本体側送受信ユニットに送る機能の無かった座標入力装置において、指示具に所定の構成のトランスポンダー群を備え、本体側送受信ユニットにこれに対応する機能を持たせたとき前記座標入力装置でとくに大画面に伴い入力エリアが大きいときに電池レスで、尚且つサンプリング周波数を落とすことなく、指示具の状態を指示具から本体側に送信することができる。
詳しくは、前記指示具は、トランスポンダーをN個(Nは2以上の整数)備え、該トランスポンダー群はそれぞれ異なった周波数に設定された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号ないし該本体からの信号の1回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、該本体部は前記指示具内トランスポンダーの同調周波数に周波数の一致した電磁波ないし電磁界を一定のタイミングで順番に送信し、該N個のトランスポンダーから順番に送られる応答信号を合成した、合成応答信号を生成し該合成応答信号から指示具の状態を表す信号を検出することにより電池レスで、尚且つサンプリング周波数を落とすことなく、指示具の状態を指示具から本体側に送信することができる。
<本発明の概要>
本発明は、所謂RFIDシステム等で用いられる、電池レスのトランスポンダーとリーダーとのデータのやり取りなどに用いられる方法を、座標入力装置に導入するものである。
本発明は、所謂RFIDシステム等で用いられる、電池レスのトランスポンダーとリーダーとのデータのやり取りなどに用いられる方法を、座標入力装置に導入するものである。
本発明における指示具は、上記RFIDにおいてはトランスポンダーに相当し本体部(詳しくは本体側送受信ユニット)は上記リーダーに相当する。
特に、本発明では、前記データのやり取りに、指示具の状態判別を盛り込む手段大画面用のデジタイザー等において、本体側送受信ユニットと指示具との通信距離が大きい場合にサンプリング周波数を落とさずに十分な充電を維持する手段を提案するものである。
一般にリーダーからとトランスポンダーへの充電ないし、データのやり取りには主として次の2つの方法がある。
1)シーケンシャル方式
2)全二重通信方式
1),2)のトランスポンダーの概略構成をそれぞれ図16(a),(b)に示す。
2)全二重通信方式
1),2)のトランスポンダーの概略構成をそれぞれ図16(a),(b)に示す。
1)の場合、リーダからの送信ないし充電とトランスポンダーからの応答は交互になされ、図17に示すように、先ず、リーダーからトランスポンダーに充電兼送信用の電磁波ないし電磁界が送られる、リーダとトランスポンダーの距離を考慮しての所定の時間経過後、充電送信は完了する、次に、トランスポンダーは、充電された電荷をリーダーに向けて送信(応答)を行う。トランスポンダーは所定の応答の後、残った電荷を放電し、再び同じシーケンスを繰り返す。
2)の場合は、リーダー側からトランスポンダーには常に送信充電がなされる。トランスポンダー側は、リーダからの信号を受けつつ同調回路に並列に接続された負荷(抵抗負荷)を所定の周波数で制御する等してリーダー側からの信号に周波数変調を掛け、あたかも反射するがごとくリーダー側に返信(応答)する。
このとき、リーダーからの信号の周波数をFh1、トランスポンダー側での変調信号の周波数をFh2とすると、リーダー側が受信する応答信号の周波数はFh1±Fh2である。
ここで、1)の場合、トランスポンダーとリーダーとの間の距離が長い場合或は電磁結合が弱い場合には、充電時間を長くすることにより十分な充電を行い通信を維持することができる。これに対して2)の場合は常時充電なので、リーダーから送信される電磁波ないし電磁界を強くする以外にない。但し、ここには電波法による規制というものがあるため、むやみに送信電磁波ない電磁界を強くすることはできず、結果的に、長い距離或は弱い電磁結合における使用には限度がある。
本発明は、ここで説明している1)の方式を用いて充電時間を長くし、且つ、サンプリング周波数を低下させないための手段を提案する。
本発明の指示具は、該指示具の状態を本体に通信する手段として前記トランスポンダーを備える。又、特にペンアップダウンを通知する手段として前記トランスポンダーの応答機能成立、不成立の状態切り替えを用いる。
具体的には、図18(a)〜(c)に示すように、トランスポンダーのアンテナないし同調回路のループを同調機能成立、不成立で前記ペンアップダウンの切り替えを行う。前記同調機能成立のとき、本体側送受信ユニットから概トランスポンダーの存在があると認知され、前記同調機能不成立のとき、本体側送受信ユニットからトランスポンダーの存在がないと認知される、これによって本体側送受信ユニットでペンアップダウンを判定する。
このようにして、実際に指示具が物理的に存在するしないとは別に、本体側送受信ユニットからトランスポンダーとして見える見えないによってペンアップダウンを判別するとも言える。
前記同調機能の成立、不成立はの切り替えは例えば、
1)図18(a)に示すように、同調ループ自体をカットする
2)図18(b)のように同調周波数をずらす
3)図18(c)のように同調ループの損失を大きくする
等の方法がある。
1)図18(a)に示すように、同調ループ自体をカットする
2)図18(b)のように同調周波数をずらす
3)図18(c)のように同調ループの損失を大きくする
等の方法がある。
<トランスポンダーN個順次動作>
本発明においては、比較的大きい画像表示装置における座標入力装置をも対象としている。
本発明においては、比較的大きい画像表示装置における座標入力装置をも対象としている。
このような場合、本体側送受信ユニットと指示具(トランスポンダー)の距離は通常のタブレットないし非接触のカードID判別装置等に比べて長くなり、1m〜2mの距離に至ることも考えられる。この場合、本体送受信ユニットから指示具上のトランスポンダーに十分な充電を行うためには、充電時間を長く設定しなければならない。然るに、本発明は座標入力装置であり、例えば毎秒数十点のサンプリング速度は必要で、シーケンスを長くすること、即ち充電時間を単純に長くすることはできない。
そこで、本発明においては、指示具内に複数(N個)のトランスポンダーを備える構成とし、これを本体側送受信ユニットから等時間間隔で順番に動作するよう制御する。このようにして、シーケンスを長くすることなしに個別の充電時間を長くするというものである。
実際にN=3の場合を例に説明する。図19(a),(b)にこれを示す。
指示具側にはそれぞれ同調周波数F1,F2,F3に同調設定されたトランスポンダーを備える。本体側送受信ユニットは、周波数F1,F2,F3の信号を1/3周期ずつずらしてトランスポンダーに送信する。これにより指示具上の3個のトランスポンダーは順番に動作し、実質的に3倍のサンプリング周波数を実現できる。
又逆に、全体のシーケンスを3倍に延ばせば、サンプリング周波数は維持したまま、充電時間を3倍にすることが可能となる。この様子を、図23のタイミングチャートに示す。
図23に示すように、本体側送受信ユニットからF1,F2,F3を1/3周期ずつずらして送信することにより、指示具から本体側送受信ユニットに帰ってくる応答信号は元の単独の場合の周期T0が(1 /3)T0となる。
<トランスポンダーN個順次動作の改良>
次に、上記トランスポンダーN個順次動作の改良について説明する。
次に、上記トランスポンダーN個順次動作の改良について説明する。
図23にで示すように、本体側送受信ユニットから信号[F1]を送信すると、SW_Aが(H)である期間、指示具からの応答信号(Resp_1A )がT0の周期で送られる。同様に、本体側送受信ユニットから信号[F2]に対してSW_Aが(H)である期間、指示具からの応答信号(Resp_2A )がT0の周期で送られ、同様に、本体側送受信ユニットから信号[F3]に対してSW_Aが(H)である期間、指示具からの応答信号(Resp_3A )がT0の周期で送らる。
ここで、[F1],[F2],[F3]は1 /3周期ずらして送信されるので、上記Resp_1A ,Resp_2A ,Resp_3A はそれぞれ1/3周期ずつずれることとなり、結果としてこれらの和信号(Rsep_A=Resp_1A+Resp_2A+Resp_3A
)は(1 /3)T0の周期となり、このRsep_Aの有無を示す判別信号[Re_SW_A] は図23に示す通りのタイミングとなる。
)は(1 /3)T0の周期となり、このRsep_Aの有無を示す判別信号[Re_SW_A] は図23に示す通りのタイミングとなる。
しかしながら、SW1の立ち上がりに対する、[Re_SW_A]
の立ち上がりはT0以上の遅延を生じ、SW1の立ち下がりに対する、[Re_SW_A] の立ち下がりは(1 /3)T0以内の遅延である。このように立ち上がりの遅延が大きいのはSW1がLの期間、トランスポンダーの何れもが充電されておらず、SW1 の立ち上がりから、一発目のResp_aが送信されるまでには最低一周期分(T0)の充電時間が必要であるからである。
の立ち上がりはT0以上の遅延を生じ、SW1の立ち下がりに対する、[Re_SW_A] の立ち下がりは(1 /3)T0以内の遅延である。このように立ち上がりの遅延が大きいのはSW1がLの期間、トランスポンダーの何れもが充電されておらず、SW1 の立ち上がりから、一発目のResp_aが送信されるまでには最低一周期分(T0)の充電時間が必要であるからである。
一方、立下りに関してはSW1がOFFになると、直後のResp_aが途切れることにより(1/3)T0以内にその判別が可能である。即ち、本方式はこのままではSW_Aの立ち上がりは元の周期T0以上遅れて検知され、SW1の立下りは(1/3)T0以内に検知されるということである。
このような事実に鑑み、本発明においては、図20に示すように、SW_Aが“H”側のとき片側のトランスポンダーaの同調回路が成立し、SW_Aが“L”側のとき、もう片側のトランスポンダーbの同調回路が成立するようなペア構成とした。
前記トランスポンダーのペアa,bは、同一同調周波数で動作し、この組み合わせがN個(以下、N=3で説明する)存在し、それぞれペアごとにF1,F2,F3で本体側送受信ユニットから(1/3)T0ずつずらして順番に制御される。
<トランスポンダーa、bの組み合わせ動作に関する説明>
以下、トランスポンダーa,bの組み合わせ動作に関して説明する。
以下、トランスポンダーa,bの組み合わせ動作に関して説明する。
ここで再度、図23のタイミングチャートについて説明する。
図23は、図19(N=3で、a,bペアの組み合わせではない場合のトランスポンダー構成)の動作を示す。
F1,F2,F3はリーダー側から1/3周期ずつずらして送られる信号である。これによって、各トランスポンダーの応答Resp_1A ,Resp_2A, Resp_3A は、(1/ 3)周期ずつずれるように制御される。本体側送受信ユニットでは、本体側送受信ユニットではResp_1A,Resp_2A,Resp_3A を復調した後、Rsep_A=Resp_1A+Resp_2A+Resp_3A
を生成し、該Rsep_Aが所定のピッチで存在するか否かのを示す信号Re_SW_A を生成する。
を生成し、該Rsep_Aが所定のピッチで存在するか否かのを示す信号Re_SW_A を生成する。
Re_SW_A は指示具側のスイッチ信号SW_Aを本体側送受信ユニットで受信し復元したものに相当する。
図23に示すように、Re_SW_A はSW_Aに対して、フロント側(立ち上がり側)では比較的大きい遅れDL_front_Aを生じ、エンド側(立下り側)では比較的小さい遅れDL_end_Aだけ遅れを生じる。
DL_front_A=(1/ 3)T0 *(3+ α1 ) …(1−1)
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2 …(1−2)
(但し、 0≦α1 <1、0 ≦α2 <1)
このように、図19のようなa,bペアの組み合わせを持たないトランスポンダー構成の場合、複数を順次動作させてもSWのエンド側のタイミングは早くなるが、フロント側のタイミングは複数順次動作させない場合と同じとなり、サンプリング周波数アップの効果は小さい。
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2 …(1−2)
(但し、 0≦α1 <1、0 ≦α2 <1)
このように、図19のようなa,bペアの組み合わせを持たないトランスポンダー構成の場合、複数を順次動作させてもSWのエンド側のタイミングは早くなるが、フロント側のタイミングは複数順次動作させない場合と同じとなり、サンプリング周波数アップの効果は小さい。
以上のような理由により、本発明においては図20に示すような構成、即ち、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをN組備え、且つ、該N組は、ペアごとに異なったそれぞれ同一の同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該N組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該N組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該N個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するという構成である。
ここで、図20の構成は同調ループ自体をカットするSWとしたが、図18(b)のように同調周波数をずらす、図18(c)のように同調ループの損失を大きくする等、切り替えを互いに逆方向に切り替える連動SWによって成しても、「選択されるどちらか一方の同調回路が成立し他方が成立しないような関係のトランスポンダーのペア」は構成できる。
次に、図20に示すトランスポンダー構成の動作に関して図24のタイミングチャートを用いて説明する。
SW_Aが“1”側のときにH、“0”側のときにLとなる信号をSW_A
その反対に
SW_Aが“1”側のときにL 、“0”側のときにH となる信号をSW_B(=/SW_A)
とする。
その反対に
SW_Aが“1”側のときにL 、“0”側のときにH となる信号をSW_B(=/SW_A)
とする。
SW_AからResp_A、Re_SW_A が生成される過程は図23のタイミングチャートと同じである。又、同様にSW_BからResp_B、Re_SW_B が生成される過程も図23のタイミングチャートと同じである。
本構成においては、新たにRe_SW_A 、Re_SW_B から図24のようにRe_SW_ABを生成する。Re_SW_ABは、SW_Aを本体側送受信ユニットで復元した信号に相当する。Re_SW_ABは、図24に示すように、Re_SW_B
の立ち下がりで立ち上がり、Re_SW_A の立ち下りで立ち下がる信号である。
の立ち下がりで立ち上がり、Re_SW_A の立ち下りで立ち下がる信号である。
結果としてRe_SW_ABは、その立ち上がりにおいて、SW_Aの立ち上がりよりDL_end_Bだけ遅れ、その立ち下がりにおいて、SW_Aの立ち上がりよりDL_end_Aだけ遅れる。
ここで、DL_end_A、DL_end_Bはそれぞれ
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α1 …(2−1)
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2 …(2−2)
(但し 0 ≦α1 <1 、0 ≦α2 <1 )
であり、これは前記N組順次動作の効果が十分発揮されている遅延量であると言える。
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α1 …(2−1)
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2 …(2−2)
(但し 0 ≦α1 <1 、0 ≦α2 <1 )
であり、これは前記N組順次動作の効果が十分発揮されている遅延量であると言える。
以上のように、本発明では、指示具に、本体側送受信ユニットより電磁波ないし電磁界を送ることによってこれを充電して電力を蓄え、該充電された電力によって指示具の状態を本体側送受信ユニットに返信する機能を持ったトランスポンダーを指示具内に備え、更に、該トランスポンダーの構成として選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをN組備え、且つ、該N組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該N組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該N組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該N個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するようにすることにより、座標入力装置の指示具上スイッチ信号を本体側送受信ユニットに送信する機能を大画面、大型入力エリアにおいて、且つ、電池無しで、サンプリング周波数を落とすことなく実現することを可能とするものである。
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。
<実施の形態1>
図20は本発明を最もよく表す図である。
図20は本発明を最もよく表す図である。
本実施の形態は、本発明を遮光式タッチパネルに応用したものである。本実施の形態に係る座標入力装置の概略構成について図1を用いて説明する。
図1中、1L,1Rは座標検出用投光手段及び座標検出用受光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1L,1Rは、制御・座標演算を行う制御・座標演算ユニット2に接続され、制御信号を制御・座標演算ユニット2から受け取ると共に、検出した信号を制御・座標演算ユニット2に送信する。3は図2に示す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1L,1Rに向けて再帰反射する。
反射された光は、座標センサーユニットに備えられた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1L,1R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2に送られる。
100は本体側送受信ユニット、101は送受信同調回路1、102は送受信同調回路2、103は送受信同調回路3である。ユニットは時系列信号検出用であり、該ユニットは送受信同調回路101,102,103を通じて指示具に対して電磁波ないし電磁界を送ることにより、電池レスの指示具を充電且つ制御し、該指示具より前記充電した電力を基に送られる応答信号を、受信し指示具上のスイッチ信号を復元する機能を備える。
ここで、応答信号とは、指示具をペンとして用いる場合のペンアップダウン判定情報、指示具上のスイッチの情報等である。
5は入力領域であり、PDPやリアプロジェクタ、LCDパネル等の表示装置の表示画面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、入力領域に指等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、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。
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、入力支持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。算出された角度及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し、表示装置に接続されているPC等に、USB等のインタフェースを経由して座標値及び指示具の状態を示す情報(ペンアップダウンの判定信号、マウスの第1及び第2の制御ボタンの信号等)を表示装置に接続されているPC等に、USB、RS232C等のインタフェースを経由して送信する。
このようにして、所定の指示具によって画面上に線を描画したり、アイコンの操作する等のPCの操作が可能になる。
本発明は、特に前記指示具の状態を示す情報等の送受信方法に関するものである。
以降、各部分毎に詳細説明を行う。
<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。
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。
図3(a)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は座標検出用の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、図3(b)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4に対して光が投光されるようになっている。
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。
検出手段は、1次元のラインCCD41及び集光光学系としてのレンズ42,43及び入射光の入射方向を制限する絞り44、可視光等の余分な光の入射を防止する赤外フィルター45からなっている。
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。
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座標センサユニット1としたときの構成である。
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良い。
<反射部材について>
図1の再帰反射部材3は入射角度に対する反射特性を有している。
図1の再帰反射部材3は入射角度に対する反射特性を有している。
図6に示すように、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°を超える当たりから得られる反射光量が減少し、遮蔽物があった場合にその変化が充分に取れないことになる。
反射光量は、光量分布(照明強度及び距離)、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。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、反射分布が均一でない場合には、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。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ことができる。
角度方向に対して均一化を計るために、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、この上に再帰反射部材3を設置している。このようにすることで、角度特性を改善することができる。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良く、又、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。
(指示具について)
本発明における指示具は、図13に示すようにおよそペン形状をしている。ペンの先端とペンの前方よりの部分にスイッチがついている。
(指示具について)
本発明における指示具は、図13に示すようにおよそペン形状をしている。ペンの先端とペンの前方よりの部分にスイッチがついている。
本発明にいては、既に述べたように、指示具内に所謂トランスポンダーを備え、電池レスで本体側送受信ユニットに電磁波ないし電波で指示具上のスイッチ信号を送信する機能を持つ。
本発明で想定する前記トランスポンダーは図16(a)に示すような構成をしている。以下、同図を基に該トランスポンダーの構成について説明する。
トランスポンダーは、本体側送受信ユニットから送られる電磁波ないし電磁界をコイルないしアンテナ及び共振用コンデンサから成る同調回路で受信し、該受信信号を整流、平滑化することにより電源用の電力の充電を行う。一方、該同調回路で受信する信号に重畳される信号を復調して本体側送受信ユニットから送られる制御信号を復元する。
更に、前記充電が所定のレベルに達するに至って、本体側送受信ユニットより所定の制御信号が来た時点で前記充電を停止し、前記同調回路を通じて本体側送受信ユニットに向けて応答信号を発振する。応答信号の中身は、指示具上のスイッチ信号である。
指示具内のトランスポンダーの構成は、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをN組備え、且つ、該N組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該N組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該N組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該N個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するような構成である。
このような構成にすれば、前記、各トランスポンダーペアに対する充電時間を維持したままサンプリング周期をN倍にする、或はサンプリング周期を一定にしたまま前記充電時間をN倍にすることが可能となる。本実施の形態では、N=3である。
(本体側送受信ユニットについて)
図22に基づいて本体側送受信ユニットについて説明する。
(本体側送受信ユニットについて)
図22に基づいて本体側送受信ユニットについて説明する。
本体側送受信ユニット送受信ユニットは、送信信号Fi(i=1 〜N)ごとの変調回路、復調回路、送受信回路、アンテナ、制御回路、スイッチ信号復元回路から成る。
送信信号Fi(i=1 〜N)のN系統設けたのは、指示具上のN個のトランスポンダーを順次動作させて、サンプリング周波数を単一のときに比較してN倍にするためである。本実施の形態では、指示具側のトランスポンダのペアの数に対応してN=3、即ち、送信信号F1,F2,F3の3系統である。即ち、F1,F2,F3ごとの変調回路、復調回路、送受信回路、アンテナ、制御回路、スイッチ信号復元回路から成る。
N=3とすることにより、指示具上の3個のトランスポンダーを順次動作させて、サンプリング周波数を単一のときに比較して3倍にする、若しくは、サンプリング周波数を単一の場合と同じにしてトランスポンダー充電時間を3倍にする。
図22に示すように、先ず本体側送受信ユニットの制御回路より変調回路1,2,3にF1,F2,F3を送信するための制御信号(発振タイミング重畳信号)を送る。更に、変調回路1,2,3から送信信号がF1,F2,F3の各送受信回路に送られ、指示具に向けて電磁波ないし電磁界として送信される。各送受信回路は、それぞれF1,F2,F3に同調されている。
又、各送信信号は、図23の[F1],[F2],[F3]に示されるように、1/3周期、即ち(1/3)T0ずつタイミングをずらして送信される。このタイミングは全て制御回路からの指令による。
次に、各送信回路はそれぞれ送信信号を送信し終えると、直ちに受信状態に入る。これは、送信信号それぞれの終了が即ち各トランスポンダーに対する応答開始指令になるからである、
このようにして例えばF1 送受信回路は、[F1 ]信号を送信した直後、指示具内トランスポンダー1 a,1 bより送られるResp_1A Resp_1B を受信し、これを復調回路1に送ることにより、Resp_1A ,Resp_1Bを復元する。これら一連の動作はF1,F2,F3とも同じであり、タイミングが(1/3)T0ずつシフトするだけである。
このようにして例えばF1 送受信回路は、[F1 ]信号を送信した直後、指示具内トランスポンダー1 a,1 bより送られるResp_1A Resp_1B を受信し、これを復調回路1に送ることにより、Resp_1A ,Resp_1Bを復元する。これら一連の動作はF1,F2,F3とも同じであり、タイミングが(1/3)T0ずつシフトするだけである。
スイッチ信号復元回路は、このようにして得られたResp_1A
、Resp_1B 、Resp_2A 、Resp_2B 、Resp_2A 、Resp_2B からスイッチ信号、即ちSW_Aを復元した信号Re_SW_AB信号を作成し、指示具スイッチ信号として制御回路に送り、更に制御回路から本体、即ち座標入力装置に送られる。
(スイッチ信号における信号処理手順)
スイッチ信号復元回路における信号の処理手順について説明する。
、Resp_1B 、Resp_2A 、Resp_2B 、Resp_2A 、Resp_2B からスイッチ信号、即ちSW_Aを復元した信号Re_SW_AB信号を作成し、指示具スイッチ信号として制御回路に送り、更に制御回路から本体、即ち座標入力装置に送られる。
(スイッチ信号における信号処理手順)
スイッチ信号復元回路における信号の処理手順について説明する。
スイッチ信号復元回路は、指示具から送信されるところのResp_1A 、Resp_2A 、Resp_3A 、Resp_1B 、Resp_2B 、Resp_3B と座標検出系から得られる遮光有り無し信号(Shk )とからペンアップダウン信号(Pen_Down)、プロキシミティー判定信号(Proximity )を生成する機能を有する。
Resp_1A 、Resp_2A 、Resp_3A 、Resp_1B 、Resp_2B 、Resp_3B を基に指示具上のスイッチ信号(SW_A)を復元した信号(Re_SW_AB)を求める方法は既に説明した通りであり、図24にその全容が示されている。
ここでは、その途中の信号Re_SW_A 、Re_SW_B 、遮光有り無し信号(Shk )からペンアップダウン信号(Pen_Down)、プロキシミティー判定信号(Proximity )を生成する方法を説明する(図21’a),(b)参照)。
本実施の形態は、遮光式タッチパネルである。従って、本発明の主題の1つであるペンアップダウンの検出とともに、遮光の有る無しの情報も加えて指示具の状態を判別するのが有効なやり方である。
図21(a)に示すように、指示具の状態を4つの状態に分けて考える。
状態1は指示具からの電磁信号の応答がなく、遮光もない状態、状態2は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光がない状態、状態3は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光もあって、ペンアップの状態、状態4は指示具からの電磁信号の応答があり、遮光もあって、ペンダウンの状態である。ここで、状態3は所謂プロキシミティーの状態である。
又、電磁信号の広がる範囲は遮光有効領域のスクリーンに対する垂直方向高さよりも広いと考えられるので、電磁信号の応答がなく、遮光信号のみ存在するという状態はあり得ないと判断できる。
Re_SW_A 、Re_SW_B はおよそ状態説明図の通りの信号となるが、図24に示すように、何れも立ち上がりは、
DL_front_A=(1/ 3)T0 *(3+ α1 )
立下りは
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2
だけ遅れる、
前者に比べて後者は十分小さい遅れ量であることは前述した通りである。従って、状態遷移の情報としては常にどちらかの立下りを用いるのが良い。
DL_front_A=(1/ 3)T0 *(3+ α1 )
立下りは
DL_end_A=(1/ 3)T0 *α2
だけ遅れる、
前者に比べて後者は十分小さい遅れ量であることは前述した通りである。従って、状態遷移の情報としては常にどちらかの立下りを用いるのが良い。
ここで、状態説明図(図21(a))の中で1,4,6示す遷移は、DL_end_A の遅延であり、2,3,5DL_front_Aの遅延である。本発明では、遷移のタイミングは論理の立ち下がり(エンド側)を使うという意味で1,4のみを用いる。又、状態1と状態2間の遷移は、遮光有り無しのShk =“L ”によりマスキングされ、何れに遷移していても、ペン無しと判定される。これらの結果得られる状態を図21(a)(表)の最下行に示す。図21(a)に示す状態説明図を真理値表として表現したものが図21(b)である。
このようにすることにより、N分の1の周期で指示具上のスイッチを本体側送受信ユニットで検知することができ、更にそのときの遮光有り無し信号と合わせて判断することによりN分の1の周期で指示具の状態信号(Pen_Down信号、Proximity 信号)を検知することができる。
<制御・座標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の出力信号及び座標検知用LEDの駆動信号がやり取りされている。
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の出力信号及び座標検知用LEDの駆動信号がやり取りされている。
図7は制御・演算ユニット及び本体側送受信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等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等を行っている。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との同期を取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。
座標検知用LED駆動信号は、演算制御回路83から座標検知用LED駆動回路84L,84Rを経てセンサユニットの座標検知用赤外LEDに供給されている。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A/D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。変換されたデジタル値は、メモリ82に記憶され、角度計算に用いられる。計算された角度から座標値が求められ、外部PC等にシリアルインタフェース88等を介して出力される。
一方、演算制御回路83から本体側送受信ユニットへは指示具に送信する制御信号、そのときの遮光有り無しを示す信号等が送られ、本体側送受信ユニットから演算制御回路へは、指示具の状態を表す信号(ペンアップダウン信号、スイッチ信号)等が送られ、これらの信号は、上記座標演算結果と共に外部PC等にシリアルインタフェース88等を介して出力される。
<光量分布検出の説明>
図14は全体のタイミングチャートである。
図14は全体のタイミングチャートである。
座標本体側は、F1(ないしF2,F3)の送信を行ったところで所定の時間を見計らって座標検出系のタイミングシーケンスをスタートさせる。これが図14に破線で示すタイミングであり、座標検出系はここから所定のタイミングシーケンスで動作する。
一方、指示具状態検知系は前記座標検出系のタイミングシーケンスをスタートさせるタイミング後、座標検出系とは独立して、指示具状態の検知(指示具スイッチ情報、ペンアップダウン信号の検出)の処理をするのが図14中の時系列データ処理1である。座標系のタイミングシーケンスは、F1(ないしF2,F3)の送信を行ったところで所定の時間を見計らって開始する。
先ず、CCDをLR共にクリアーする。これは時系列情報信号の赤外線がよってCCDに飛び込んだ可能性がある電荷を消去するためである。次に、CCD_L を露光させ、この期間中に座標検知用LED_L を点灯する。引き続き同様にCCD_R
を露光させ、この期間中に座標検知用LED_R を点灯する。その後、LR同時にCCDの内部電荷を転送し、A/Dコンバーターを介してCPUに読み込む。このデータを基に座標演算と外部PCとの通信を行えば1回の座標及び時系列情報信号のサンプルは終了である。本実施の形態においては、図14に示すように、この1回のサンプリング周期がおよそ10msである。従って、毎秒約100点のサンプリングを行うことができる。このスピードは通常の座標入力装置として十分なスピードである(この周期は、N=3とすることによって成り立っている)。
を露光させ、この期間中に座標検知用LED_R を点灯する。その後、LR同時にCCDの内部電荷を転送し、A/Dコンバーターを介してCPUに読み込む。このデータを基に座標演算と外部PCとの通信を行えば1回の座標及び時系列情報信号のサンプルは終了である。本実施の形態においては、図14に示すように、この1回のサンプリング周期がおよそ10msである。従って、毎秒約100点のサンプリングを行うことができる。このスピードは通常の座標入力装置として十分なスピードである(この周期は、N=3とすることによって成り立っている)。
次に、CCDから読み出される信号データ列を基に座標を算出する手順について説明する。
左右のCCDのから読み出される信号は、遮光による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。勿論、このような分布がどのシステムでも必ず得られる訳ではなく、再帰反射シートの特性やLEDの特性、画像表示スクリーン面の反射、反射面の変形、計時変化(反射面の汚れ等)によって、分布は変化する。
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。つまり、反射光の無い状態では、得られるレベルがB付近になり、反射光量が増えるほどBからAのレベルの方向になっている。このようにCCDから出力されたデータは、逐次AD変換されてCPUにデジタルデータとして取り込まれる。
図9は指等で入力を行った、つまり、反射光を遮った場合の出力の例である。Cの部分が指等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。検出は、この光量分布の変化から遮光位置を求めることによって行う。
具体的には、図10のような入力の無い(遮光の無い)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9のような変化があるか無いかを初期状態との差分によって検出し、変化があったと判断した場合のみ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。
以降、一方のセンサーユニット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。
以下説明のために、片側のセンサーを例に下記のように定義する。
ラインセンサーの有効画素数をNc とし、画素番号に伴って分布する物理量を要素i( i=1~ Nc)の行列で以下のように表現する。
Blind_data[i]:投光手段が照明しないときにラインセンサーで得られる光の強度分布
Ref_data_abs[i]:投光手段が照明し、且つ、遮光無し(指示具や指による入力無し)のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
CCD_data_abs[i]:投光手段が照明し、且つ、遮光あり(指示具や指による入力あり)のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
又、Ref_data_abs[i]、CCD_data_abs[i]からBlind_data[i]を差し引いたものを、
Ref_data[i]=Ref_data_abs[i]− Blind_data[i] 式1−1
CCD_data[i]=CCD_data_abs[i]−Blind_data[i] 式1−2
又、Ref_data[i]に対する CCD_data[i] の比率
Norm_dat[i] = CCD_data[i]/Ref_data[i] 式1−3
Vth_sh:遮光有り無し判定の閾値 式1−4
Vth_posi:遮光位置演算のための閾値 式1−5
と定義する。
Ref_data_abs[i]:投光手段が照明し、且つ、遮光無し(指示具や指による入力無し)のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
CCD_data_abs[i]:投光手段が照明し、且つ、遮光あり(指示具や指による入力あり)のときにラインセンサーで得られる光の強度分布
又、Ref_data_abs[i]、CCD_data_abs[i]からBlind_data[i]を差し引いたものを、
Ref_data[i]=Ref_data_abs[i]− Blind_data[i] 式1−1
CCD_data[i]=CCD_data_abs[i]−Blind_data[i] 式1−2
又、Ref_data[i]に対する CCD_data[i] の比率
Norm_dat[i] = CCD_data[i]/Ref_data[i] 式1−3
Vth_sh:遮光有り無し判定の閾値 式1−4
Vth_posi:遮光位置演算のための閾値 式1−5
と定義する。
電源投入時、入力の無い状態で、先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[i]としてメモリに記憶する。これは、CCDの感度のばらつき等を評価するデータとなり、図8のBのレベル付近のデータ(破線)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用いられる。
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8の実線で表されたデータであり、Ref_data_abs[Nc]とする。
ここで、CCDの感度むらやばらつきを補正するために、
Ref_data[i]=Ref_data_abs[i]− Blind_data[i] … 式2−1
を計算する。
Ref_data[i]=Ref_data_abs[i]− Blind_data[i] … 式2−1
を計算する。
これで基本的な初期設定は終わり、通常のサンプリングループが開始される。通常のサンプリングでは、先ず、CCD_data_abs[Nc]を測定する。
次に、CCDの感度むらやばらつきを補正するために、式2−1と同様に、
CCD_data [i] =CCD_data_abs[i]− Blind_data[i] … 式2−2
の計算を行う。
CCD_data [i] =CCD_data_abs[i]− Blind_data[i] … 式2−2
の計算を行う。
次に、純粋に遮光の状態を表現する物理量として、
Norm_data[i] =CCD_data[i]/Ref_data[i] … 式2−3
を計算する。
Norm_data[i] =CCD_data[i]/Ref_data[i] … 式2−3
を計算する。
以下、このNorm_data[i] を基に、遮光深さの算出、該遮光深さから、遮光の有り無しを判定し遮光ありの場合は、遮光位置の算出を行う(本体側送受信ユニットに送る信号としてShk=“1”とする)。更に、2つのラインセンサーごとに得られる遮光位置から、XY座標を計算する。
ここで、該遮光深さから遮光の有り無しを判定するに当たっては、Norm_data[i] に対して所定の閾値Vth_sh (0〜1の間、通常0.2〜0.3程度)を設定し前記閾値Vth_sh を超える画素が所定の数以上の場合、遮光あり、即ち入力ありと判断する。
又、以上のように、常に絶対強度分布から照明なしの場合の強度分布を差し引きことによりCCDの感度むらCCDのばらつき等の影響を回避することができ、又、常に遮光無しの場合の強度分布をリファレンスとして遮光ありの場合の強度分布を規格化して計算することにより、照明側の輝度分布の変動、反射部材等の光学系の変動に影響されることなく、遮光深さ、遮光位置を求めることができる。
次に、Norm_data[i] から実際に遮光位置を算出する方法を説明する。
このデータに対して、閾値Vth_posi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( ち、データ列の中央画素番号Np を求める)。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。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 )の値を求める方が都合が良い。
画素番号から、tan θへの変換には、テーブル参照や変換式を用いる。実測により所定のデータを求め、このデータに対して近似式を作り、その近似式を用いて画素番号、tan θ変換を行う。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等は計算能力及び要求精度等を鑑みて決定すれば良い。 えば、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、出荷時等にこのデータを不揮発性メモリー等に記憶しておけば良い。
今、5次多項式の係数をL5,L4,L3,L2,L1,L0としたとき、
tan θは、
tan θ= (L5 *Npr + L4) *Npr+L3)*Npr
L2)*Npr+L1)*Npr+L0 …(7)
であらわすことができる。
tan θは、
tan θ= (L5 *Npr + L4) *Npr+L3)*Npr
L2)*Npr+L1)*Npr+L0 …(7)
であらわすことができる。
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。勿論、上記例ではtan θを求めているが、角度そのものを求め、その後tan θを求めても構わない。
<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。
得られた角度データから座標を算出する。
図11が画面座標との位置関係を示す図である。
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で表されている。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。
それぞれの角度をθL ,θR として、それぞれtan θL,tan θR を上記多項式を用いて算出する。
このとき点Pのx,y座標は
x= Ds * (tanθL+tan θR)/(1+(tan θL*tan θR) ) …(8)
y=-Ds*(tanθR_tan θL_(2*tanθL*tan θR))/(1+(tan θL*tan θR))+P0Y …(9)
で計算される。
x= Ds * (tanθL+tan θR)/(1+(tan θL*tan θR) ) …(8)
y=-Ds*(tanθR_tan θL_(2*tanθL*tan θR))/(1+(tan θL*tan θR))+P0Y …(9)
で計算される。
図12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。
S101で電源投入されると、演算制御回路等のポート設定、タイマ設定等の様々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等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。
S105は所定回数繰り返すための判断文である。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。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。
これともう1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。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。
S109で指示具への制御信号ないし充電信号F1(又はF2,F3)を送信する。S109以降が、座標の検出、指示具の状態の検出、PC等への結果の送信という一連の通常動作となる。通常時は1サイクル修了後再びS109に至る。S110でCCDで得られる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。S112で遮光領域が有りと判定されると、S112で式(2)の処理により比を計算する。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、(4),(5),(6)式で中心を計算する。
S113では遮光の有り無しを光量分布から検出する。S114で得られた中心値から近似多項式よりtan θを計算し(S115)、左右のセンサユニットでのtan θ値からx,y座標を(8),(9)式を用いて算出する。
一方、S1100 〜S115と同時並行的に本体側送受信ユニットでは指示具内のトランスポンダーからの電磁波ないし電磁界による応答信号を受信し指示具の状態を示す信号(PenDown 、Proximity )を生成する。S116では上記座標演算結果と上記指示具の状態を示す信号(PenDown 、Proximity )をPC等に送信する。通常動作ではこの後、S109に戻り、終了時にはS117に進んで終了する。
<実施の形態2>
本実施の形態は、タッチパネルのもう1つの方式に適用するものである。即ち、所定の入力領域の周辺部の互いに向かい合う辺に直線状に、それぞれ相対して並ぶ第1及び第2の発光素子群と第1の受光素子群及び第2の発光素子群と第2の受光素子群から成る座標入力装置に応用したものである。
本実施の形態は、タッチパネルのもう1つの方式に適用するものである。即ち、所定の入力領域の周辺部の互いに向かい合う辺に直線状に、それぞれ相対して並ぶ第1及び第2の発光素子群と第1の受光素子群及び第2の発光素子群と第2の受光素子群から成る座標入力装置に応用したものである。
X方向の遮光位置はX方向に並ぶ第1のライン状の受光素子群で検知される光強度分布から算出され、Y方向の遮光位置はX方向に並ぶ第2のライン状の受光素子群で検知される光強度分布から算出され、制御演算手段によって該X方向Y方向の遮光位置から座標が算出される。
このようなタッチパネルにおいても、既に述べたように、本実施の形態においても指示具内に所謂トランスポンダーを備え、電池レスで本体側送受信ユニットに電磁波ないし電波で指示具上のスイッチ信号を送信する機能を持つ。
本発明で想定する前記トランスポンダーは、図16(a)に示すような構成を有している。
以下、同図を基に該トランスポンダーの構成を説明する
該トランスポンダーは、本体側送受信ユニットから送られる電磁波ないし電磁界をコイルないしアンテナ及び共振用コンデンサから成る同調回路で受信し、該受信信号を整流、平滑化することにより電源用の電力の充電を行う。
該トランスポンダーは、本体側送受信ユニットから送られる電磁波ないし電磁界をコイルないしアンテナ及び共振用コンデンサから成る同調回路で受信し、該受信信号を整流、平滑化することにより電源用の電力の充電を行う。
一方、同調回路で受信する信号に重畳される信号を復調して本体側送受信ユニットから送られる制御信号を復元する。更に、前記充電が所定のレベルに達するに至って、本体側送受信ユニットより所定の制御信号が来た時点で前記充電を停止し、前記同調回路を通じて本体側送受信ユニットに向けて応答信号を発振する。応答信号の中身は、指示具上のスイッチ信号である。
指示具上のトランスポンダーの構成は、選択されるどちらか一方の同調回路が成立し且つ他方が成立しないような関係にあり、且つ、互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアをN組備え、且つ、該N組はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、本体側送受信ユニットから、該N組のトランスポンダーに対して各同調周波数に一致する信号を順番に送ることにより、該N組のトランスポンダーを順番に動作させ、且つ、該N個のトランスポンダーに備えられたスイッチは全て連動して動作するような構成である。
このような構成にすれば、前記、各トランスポンダーペアに対する充電時間を維持したままサンプリング周期をN倍にする、或はサンプリング周期を一定にしたまま前記充電時間をN倍にすることが可能となる。本実施例はN=3である。
本発明は、入力面に指示具や指によって指示して座標を入力する座標入力装置に対して適用可能であって、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形等を書き込むための用途に対して有用である。
1L,1R センサユニット
2 制御・座標演算ユニット
3 反射手段
5 入力領域
31 赤外LED
32 レンズ
41 ラインCCD
42,43 レンズ
44 絞り
45 赤外フィルター
82 メモリ
83 演算制御回路
88 シリアルインタフェース
100 本体側送受信ユニット
101 送受信同調回路1
102 送受信同調回路2
103 送受信同調回路3
2 制御・座標演算ユニット
3 反射手段
5 入力領域
31 赤外LED
32 レンズ
41 ラインCCD
42,43 レンズ
44 絞り
45 赤外フィルター
82 メモリ
83 演算制御回路
88 シリアルインタフェース
100 本体側送受信ユニット
101 送受信同調回路1
102 送受信同調回路2
103 送受信同調回路3
Claims (7)
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指示具と入力エリアと本体部からなる座標入力装置であって、
所定の座標位置検出機能を備え、前記座標検出機能とは別に前記本体部は前記指示具に対して電磁波又は電磁界を送る機能と、前記指示具より電磁波ないし電磁界として送られる応答信号を受信する機能を備え、前記指示具は前記本体部より送られる電磁波又は電磁界を受信してこれを充電することにより電力を蓄え、該電力を基に本体部に対して応答信号として指示具の状態を表す信号を送ることを特徴とする座標入力装置。 - 前記指示具はトランスポンダーを備え、該トランスポンダーは本体からの送信信号と同じ周波数に調整された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は該本体からの信号の1回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
- 前記指示具は複数のスイッチを備え、該スイッチの少なくとも1つは前記トランスポンダーの同調回路を成立、不成立を電気的に切り替える機能を持ち、該切り替えにより前記指示具の状を表す応答信号を制御することを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
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指示具と入力エリアと本体部から成る座標入力装置であって、入力領域周辺部に2つ以上の発光部と2つ以上の受光部を備え、該複数の発光部から発する入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置において、
前記指示具はトランスポンダーをN個(Nは2以上の整数)備え、該トランスポンダー群はそれぞれ異なった周波数に設定された同調回路を備え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、該同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は該本体からの信号の1回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、該本体部は前記指示具内トランスポンダーの同調周波数に周波数の一致した電磁波又は電磁界を一定のタイミングで順番に送信し、N個のトランスポンダーから順番に送られる応答信号を合成した合成応答信号を生成し、該合成応答信号から指示具の状態を表す信号を検出することを特徴とする座標入力装置。 - 前記N個のトランスポンダーはそれぞれ指示具上のスイッチで、同調回路の成立、不成立を同時に切り替えられるよう構成され、該切り替えによる応答信号の有無によって指示具の状態を本体側に送信することを特徴とする請求項4記載の座標入力装置。
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指示具と入力エリアと本体部から成る座標入力装置であって、入力領域周辺部に2つ以上の発光部と2つ以上の受光部を備え、概複数の発光部から発する該入力領域領域近傍を入力領域と概平行に通過する光を前記指示具によって遮光し、その遮光した位置により指示具の座標位置を検出位置する座標入力装置において、
前記指示具はトランスポンダー群を備え、該トランスポンダー群はそれぞれ同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号を電力として蓄え、それぞえ同調回路で受信した本体からの同一周波数の信号から制御信号を検出し、所定の制御信号又は本体からの信号の1回の終了をトリガーとして指示具の状態を表す応答信号を生成し、前記同調回路で本体側に送信する機能を有し、トランスポンダー群は互いに同じ周波数に同調されたトランスポンダーのペアN組(Nは2以上の整数)で、該ペアは選択されるどちらか一方のトランスポンダーの同調回路が成立し且つ他方が成立しないように指示具上のスイッチで切り替えられるよう構成され、且つ、N組のペア同士はそれぞれ異なった同調周波数に調整され、且つ、該N個のトランスポンダーペアは指示具上スイッチで全て同時に切り替えられるよう構成され、前記本体部は前記N個のトランスポンダーペアに対しそれぞれ同一の周波数の電磁波又は電磁界を等間隔で順番に送信し、該本体部はN個のトランスポンダーペアから順番に送信される応答信号を合成し、前記指示具上のスイッチ情報を復元することを特徴とする請求項6記載の座標入力装置。 - 請求項6の座標入力装置は指示具による遮光有り無しを判定する機能を備え、該遮光有り無しを、信号Shk (1:遮光有り、0;遮光無し)より前記本体部で復元された指示具上スイッチ情報をPenDown (1:ペンダウン)としたとき、
1)Shk ∩PenDown =1のときペンダウン
2)Shk ∩( /PenDown )=1のときプロキシミティー
3)Shk =0のとき指示具存在せず
の判定を行うことを特徴とする請求項6記載の座標入力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004047990A JP2005242452A (ja) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | 座標入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004047990A JP2005242452A (ja) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | 座標入力装置 |
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ID=35024164
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JP2004047990A Withdrawn JP2005242452A (ja) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | 座標入力装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009136619A1 (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Takeda Harumi | ワイヤレスマウスの非接触給電システム |
KR101450164B1 (ko) * | 2007-09-10 | 2014-10-13 | 가부시키가이샤 와코무 | 위치 검출장치 및 위치 검출방법 |
-
2004
- 2004-02-24 JP JP2004047990A patent/JP2005242452A/ja not_active Withdrawn
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