JP4590295B2 - 座標入力装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents
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座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域の周辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
指示手段による指示によって前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手段と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手段は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する。
座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段を用いて、前記座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
指示手段による指示によって、前記複数のセンサ手段から得られる光強度分布を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得する、前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定工程と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定工程は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する。
座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段を用いて、前記座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
指示手段による指示によって、前記複数のセンサ手段から得られる光強度分布を取得する取得手順と、
前記取得手順によって取得する、前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手順と
をコンピュータに実行させ、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手順は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する。
複数のセンサ手段と、
指示手段による指示によって前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布と第一閾値及び第二閾値に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手段と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手段は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する。
図1Aは本発明の実施形態1の遮光方式の座標入力装置の構成を示す図である。
ここで、本発明における、課題を再度、図を用いて詳しく説明する。
dpthL > thsh0
を満足するとき、センサユニット1Lでは、P点での指示入力に対する影は検出される。
dpthR < thsh0
を満足するとき、センサユニット1Rでは、P点での指示入力に対する影は検出されない。
dpth’R< thsh0
となる場合が必ず発生する。つまり、センサユニット1Lにおいてのみ影が検出されて、センサユニット1Rにおいては影が検出されないことがある。従って、このような場合でも、P点の位置座標は算出できない。
M=dpth_max/dpth_min (式1_1)
となる。そして、このときに、
thsh1 / thsh2 > M (式1_2)
を満足する閾値を設定する。これら2つの閾値を、相対光強度分布に適用すれば、大きい方の影が第二閾値(thsh2)を越えているとき、必ず小さい方の影も第一閾値(thsh1)を越えることになる。つまり、大きい方の影の存在を第二閾値(thsh2)で判定し、小さいほうの影を第一閾値(thsh1)で判定する構成にする。これにより、上述のような、大きい方の影が検知されているにもかかわらず、小さい方の影が検知できず、誤った座標を算出してしまうことを回避できる。
図9に示すA分類は、センサユニット1L及び1Rとも、少なくとも第一閾値thsh1を越える影の数が1個ずつの場合を示している。
センサユニット1L及び1Rで検出される影がともに第二閾値thsh2を越えているので、同一の入力に伴うセンサユニット1Rで検出される影も、少なくとも第一閾値thsh1を超えているはずである。ここでは、センサユニット1Rで、第一閾値thsh1を越えているのはs3のみである。
センサユニット1L側の影s1に対応する、センサユニット1R側の影は、影s3あるいは影s3と重複する影s4(破線)である。一方、センサユニット1R側の影s3に対応する、センサユニット1L側の影は、影s3が第二閾値thsh1を越えていないため、影s1あるいは影s1と重複している影s2(破線)、あるいは別の位置にあって未だ検出されていない影s2’(第一閾値thsh1すらを越えていない)のいずれであるかが不明である。
これは、影s1が影s3に対応しない場合である。この場合、(s1,s3)が存在する可能性が大であるが、(s1,s4)及び(s2,s3)で定義される2つの入力が不完全に(即ち、第2二閾値thsh2を越えることなく)検出されている場合もある。そのため、何れの入力も確定できない。
図10に示すB分類は、第一閾値thsh1を超える影の数が、一方のセンサユニット(ここでは、センサユニット1L側として説明する)で2個、他方のセンサユニットで1個の場合を示している。
センサユニット1L側の影s1及び影s2は、ともに第二閾値thsh2を越えている。このため、これらに対応するセンサユニット1R側の影も必ず第一閾値thsh1を越えているはずである。ここで、センサユニット1R側で、第一閾値thsh1を越えているのは影s3のみである。尚、影s4は影s3と重複しているので、ここでは、影s3と同一視する。
センサユニット1L側の影s1は、第二閾値thsh2を越えている。このため、これに対応するセンサユニット1R側の影は、少なくとも第一閾値thsh1を越えているはすである。ここで、センサユニット1R側で第一閾値thsh1を越えているのは、影s3のみである。従って、影s1に対応する影は、影s3あるいは影s3と重複している影s4である。
センサユニット1R側の影s3は、第二閾値thsh2を超えている。このため、これに対応するセンサユニット1L側の影は、少なくとも第一閾値thsh1を超えているはずである。
図11に示すC分類は、センサユニット1L及び1Rとも、2つの影の位置が特定できている。ここで、3番目の入力は禁止されていて入力は少なくも2入力であることは確かである。従って、全ての影の位置は特定でき、別の位置にあって未だ検出されていない影はないといえる。
確定状態(2)([1−1]b):2入力点のうちの1入力点の確定
確定状態(3)([2−1]) :2入力点が一方のセンサユニット(片方のセンサユニット)から見て重複していることの確定
確定状態(4)([2−2]) :2つの実入力点を含む4つの座標候補点の確定
確定状態(5)([0−0]) :入力点及び座標候補点の確定なし
尚、ここで表現する確定状態(1)〜(5)は、あくまでもセンサユニット1L及び1Rで検出される単純な影の数ではなく、上記の2つの閾値との関係に基づいて、以下に示す座標候補点確定処理によって、入力点あるいは座標候補点の存在の確実性があると判定された確定状態を示すための影の数である。そのため、場合によっては、実際に検知される影の数とは異なり、それより少ない場合がある。
図13は本発明の実施形態2の遮光方式の座標入力装置の構成を示す図である。
次に、センサユニット1L及び1R内の構成について、図14を用いて説明する。尚、センサユニット1L及び1Rは、上述したように、大きく分けて投光部と受光部から構成される。
制御・演算ユニット2とセンサユニット1L及び1Rの間では、主に、受光部内のラインCCD104用のCCD制御信号、CCD用クロック信号と出力信号、及び投光部内の赤外LED101A及び101Bの駆動信号がやり取りされている。
図17は本発明の実施形態2の座標入力装置の光学的な配置を説明するための説明図である。
次に、実施形態2における座標算出処理について、図18を用いて説明する。
確定状態(2)([1−1]b):2入力点のうちの1入力点の確定
確定状態(3)([2−1]) :2入力点が一方のセンサユニットから見て重複していることの確定
確定状態(4)([2−2]) :2つの実入力点を含む4つの座標候補点の確定
確定状態(5)([0−0]) :入力点及び座標候補点の確定なし
尚、実施形態1でも説明したように、ここで表現する確定状態(1)〜(5)は、あくまでもセンサユニット1L及び1Rで検出される単純な影の数ではなく、上記の2つの閾値との関係に基づいて、入力点あるいは座標候補点の存在の確実性があると判定された確定状態を示すための影の数である。そのため、場合によっては、実際に検知される影の数とは異なり、それより少ない場合がある。
検出状態[1]の場合において、全てのLR組み合わせにおいて[1−1]aの場合は、単一入力がなされている場合である。また、全てのLR組み合わせにおいて[1−1]bの場合は、2入力がなされているが、一方の入力が正しく検出されていない場合である。
検出状態[2]とは、LR組み合わせ(L1,R1)、(L1,R2)、(L2,R1)及び(L2,R2)の中から2組以上[2−2]が存在する場合である。
検出状態[3]とは、[2−2]のLR組み合わせと[2−1]のLR組み合わせが存在する場合である。
ここで、図21におけるP11,P12,P21,P22のなかで、(P11,P22)または(P12,P21)のどちらかの内、図22における(PP1,PP2)に相対的に近い座標候補点を選択し、それらを2入力点の座標値の組として決定する。
検出状態[4]とは、[2−2]のLR組み合わせと[1−1]のLR組み合わせが存在する場合である。
ここで、図23におけるP11、P12、P21、P22のなかで、図24におけるPP1にほぼ一致するものがあるか否かを判定する。図23及び図24の例では、P22がPP1とほぼ一致している。
検出状態[5]とは、[2−1]のLR組み合わせが1つ以上の存在する場合である。
ここでは、光学ユニットL1及びR1の組み合わせによって座標を算出する座標算出処理(1)について、図27を用いて説明する。
=(tan(θL-45)-tan(θR-45))/[2*(1-tan(θL-45)*tan(θR-45))] (120)
Yt(θL-45 , B-45)
=(-1)*[(1-tan(θL-45))*(1-tan(θR-45))
/(2*(1-tan(θL-45)*tan(θR-45)))-0.5] (121)
このように定義すると、図27の点Oを原点としたときの点P(X,Y)の座標は、
X = DLR*Xt(θL-45,θR-45) (122)
Y = DLR*Yt(θL-45,θR-45) (123)
となる。
ここでは、光学ユニットL2及びR1の組み合わせによって座標を算出する座標算出処理(2)について、図28を用いて説明する。
(O'→P')x = (DLR-ΔD)*Xt(θL-45,θR-45) (130)
(O'→P')y = (DLR-ΔD)*Yt(θL-45,θR-45) (131)
となる。ここで、図28より
ΔD = Sx+Sy*tan(θL) (132)
但し、Sx=d*cos(θs),Sy=d*sin(θs) (133)
さらに、図28から明らかなように
(O→O')x = ΔD/2 (134)
(O→O')y = (-1)*ΔD/2 (135)
となる。これにより、点Oを原点としたP’の座標は、(O→P')=(O→O')+(O→P')のX成分とY成分として算出することができる。
ここでは、光学ユニットL2及びR2の組み合わせによって座標を算出する座標算出処理(3)について、図29を用いて説明する。
(O''→P'')x = (DLR-2*Sx)*Xt(θL-45,θR-45) (141)
(O''→P'')y = (DLR-2*Sx)*Yt(θL-45,θR-45) (142)
となる。また、図29から明らかなように、
(O→O'')x = 0 (143)
(O→O'')y = (-1)*(Sx+Sy) (144)
となる。これにより、点Oを原点としたP’’の座標は、(O→P'')=(O→O'')+(O→P'')のX成分とY成分として算出することができる。
実施形態3は、実施形態1の図1に示す構成に対し、図30に示すように、センサユニット1Cを新たに追加した構成について説明する。
M=dpth_max/dpth_min (式3_1)
となる。そして、このときに、
thsh1’ / thsh2’ > M (式3_2)
を満足する閾値を設定する。これらの2つの閾値を、相対光強度分布に適用すれば、大きい方の影が第二の閾値(thsh_2’)を越えているとき、必ず小さい方の影も第一閾値(thsh_1’)を越えていることになる。
検出状態[1]または[2]の場合とは、単一入力がなされている場合である。この場合、実施形態2で説明した<座標算出処理(1)>によって座標算出を実行する。
検出状態[2]の場合とは、LR組み合わせ(L1,R1)、(L1,R2)、(L2,R1)及び(L2,R2)の中から2組以上[2−2]が存在する場合である。
検出状態[3]の場合とは、センサユニット1L及び1Rで[2−1]となる場合である。
2 演算・制御ユニット
3 座標入力有効領域
4 再帰反射部
5 ペン信号受信部
Claims (13)
- 座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段と、
前記座標入力領域の周辺に設けられ、入射光を再帰的に反射する反射手段と、
指示手段による指示によって前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手段と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手段は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する
ことを特徴とする座標入力装置。 - 前記判定手段で判定された前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかの判定結果と、前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布に基づいて、座標入力領域上の指示位置座標を算出する算出手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段の両方において、前記第一閾値を越える影数が2である場合、前記判定手段は、4つの座標候補点が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記第一閾値と前記第二閾値の比率は、前記選択される組のセンサ手段に対する光強度分布で想定される影の最大値及び最小値の比率よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記センサ手段は、前記投光部と前記受光部からなる光学ユニットを1つ備える
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記センサ手段は、前記投光部と前記受光部からなる光学ユニットを2つ備える
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段を用いて、前記座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
指示手段による指示によって、前記複数のセンサ手段から得られる光強度分布を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得する、前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定工程と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定工程は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する
ことを特徴とする座標入力装置の制御方法。 - 前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段の両方において前記第一閾値を越える影数が2である場合、前記判定工程は、4つの座標候補点が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項7に記載の座標入力装置の制御方法。 - 前記第一閾値と前記第二閾値の比率は、前記選択される組のセンサ手段に対する光強度分布で想定される影の最大値及び最小値の比率よりも大きい
ことを特徴とする請求項7に記載の座標入力装置の制御方法。 - 座標入力領域に対し光を投光する投光部と、到来光を受光する受光部とを備える、前記座標入力領域の周辺に設けられた複数のセンサ手段を用いて、前記座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
指示手段による指示によって、前記複数のセンサ手段から得られる光強度分布を取得する取得手順と、
前記取得手順によって取得する、前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布において第一閾値を超える範囲である影の影数及び第二閾値を超える範囲である影の影数に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手順と
をコンピュータに実行させ、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手順は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する
ことを特徴とするプログラム。 - 座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置であって、
複数のセンサ手段と、
指示手段による指示によって前記複数のセンサ手段それぞれから得られる光強度分布と第一閾値及び第二閾値に基づいて、前記座標入力領域における前記指示手段による指示の入力が単数であるか、複数であるか、複数の影が重複しているかを判定する判定手段と
を備え、
前記第一閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の小さいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記第二閾値は、前記光強度分布から相対的に光強度の大きいレベルの範囲を前記影として検出するための閾値であり、
前記判定手段は、
前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段において、一方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が1で、かつ前記センサ手段の組の他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が単数であると判定し、
前記一方のセンサ手段から得られる光強度分布で前記第二閾値を越える前記影の影数が2で、かつ前記他方のセンサ手段に対する光強度分布で前記第一閾値を越える前記影の影数が1である場合、前記指示手段による指示の入力が複数であり、前記他方のセンサ手段から得られる影は複数の影が重複していると判定する
ことを特徴とする座標入力装置。 - 前記複数のセンサ手段から選択される組のセンサ手段の両方において、前記第一閾値を越える影数が2である場合、前記判定手段は、4つの座標候補点が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記第一閾値と前記第二閾値の比率は、前記選択される組のセンサ手段に対する光強度分布で想定される影の最大値及び最小値の比率よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。
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