坐標輸入裝置及其方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種檢測為了輸入或選擇信息而通過諸如手指等的指示部向坐標輸入面輸入的坐標位置的坐標輸入裝置及其方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]傳統(tǒng)上提出了各種坐標輸入裝置(觸摸屏及數(shù)字轉(zhuǎn)換器)或使其商品化。例如，使用觸摸屏，使得通過用手指觸摸畫面而無需使用特殊工具等能夠容易地操作諸如PC(個人計算機)等的終端。[0003]存在從使用電阻膜的方法到使用超聲波的方法的范圍的各種坐標輸入方法。作為使用光的方法，已知如下方法(遮光方法)，其中回射部件被布置在坐標輸入面的外側(cè)并且反射來自光投射單元的光，并且光接收單元檢測光量分布(參見，例如，日本特開第2004-272353號公報)。這種方法檢測在坐標輸入?yún)^(qū)域中用手指等切斷光的遮光部分(區(qū)域)的方向，并且確定遮光位置，即，坐標輸入位置的坐標。[0004]日本特開第2012-234413號公報公開了通過使用大量傳感器單元的小型系統(tǒng)實現(xiàn)大屏幕的坐標輸入裝置的發(fā)明。美國專利公布第2012/0065929號公開了如下系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可以在任意位置設(shè)置設(shè)備以提高用戶友好性。[0005]通過將這種類型的坐標輸入裝置與顯示裝置一體化，可以通過觸摸顯示裝置的顯示畫面來控制顯示狀態(tài)，仿佛如紙和鉛筆之間的關(guān)系那樣，可以將指示位置的軌跡顯示為筆跡。這個典型的示例是諸如智能手機等的移動設(shè)備。隨著平板顯示器的大型化，越來越流行將平板顯示器與大尺寸觸摸屏結(jié)合以將其引入數(shù)字標牌(signage)領(lǐng)域。[0006]在這種裝置中，由于其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生些許誤差。例如，諸如CXD線傳感器或CMOS傳感器等的光接收設(shè)備被用作檢測光的光接收單元。因為在光接收設(shè)備中以像素為單位接收光，所以此時產(chǎn)生量子化誤差。當將通過光接收設(shè)備檢測到的像素編號轉(zhuǎn)換為角度值時，采用諸如查表法(tablelookup)或通過多項式近似的轉(zhuǎn)換等的方法。然而，在任一方法中均產(chǎn)生微小誤差。[0007]例如，當將裝置永久地附裝至外殼時，在例如組裝裝置時，用于坐標計算的、表示水平方向上的基準角度的像素編號被測量并且被記錄在裝置的內(nèi)部存儲器中。此時，產(chǎn)生測量誤差等。如果由于老化等裝置的附裝位置偏移，則可能進一步產(chǎn)生誤差。由于如上所述的各種誤差因素，由傳感器檢測的角度具有誤差。[0008]如果由傳感器單元檢測的角度具有誤差，計算出的畫面上的坐標與觸摸位置不一致。為了減小它們之間的差異，需要通過例如提高光接收設(shè)備的像素分辨率或裝置的加工精度，來減小產(chǎn)生的誤差。實際上，考慮到成本、功能/性能平衡等來確定設(shè)計水準(designlevel)。[0009]日本特開第2012-234413號公報公開了如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)改變傳感器單元的組合、將畫面劃分為多個區(qū)域，并且計算指示位置。在該系統(tǒng)中，如果在由傳感器單元檢測的角度中產(chǎn)生誤差，則除了觸摸位置與計算出的畫面上的坐標彼此不一致的問題以外，還產(chǎn)生另一個問題，即，在多個劃分區(qū)域之間的邊界處坐標值彼此不一致。由多個劃分區(qū)域之間的誤差表現(xiàn)(誤差的方向和距離)的差異引起該另一個問題。例如，當在畫面上進行繪制時，在特定位置處坐標變得不連續(xù)。這種誤差是非常明顯的?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0010]本發(fā)明改進在將有效坐標輸入?yún)^(qū)域劃分為多個區(qū)域并且計算指示位置的坐標時，在區(qū)域之間的邊界處坐標的不連續(xù)性。[0011]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的坐標輸入裝置具有以下布置。[0012]一種坐標輸入裝置，其基于從至少四個傳感器單元中與指示位置對應(yīng)的兩個傳感器單元中檢測輸出，來檢測由所述至少四個傳感器單元包圍的區(qū)域中的所述指示位置，該坐標輸入裝置包括:存儲單元，其被構(gòu)造為將基于針對與多個組合對應(yīng)的一個位置的、所述多個組合的各個檢測輸出的校正值存儲在存儲器單元中，所述多個組合是所述至少四個傳感器單元中的兩個傳感器單元的不同組合；以及計算單元，其被構(gòu)造基于從與所述指示位置對應(yīng)的兩個傳感器單元的所述檢測輸出，以及在所述存儲器單元中存儲的所述校正值，來計算所述指示位置。[0013]一種基于從至少四個傳感器單元中與指示位置對應(yīng)的兩個傳感器單元中的檢測輸出，來檢測由所述至少四個傳感器單元包圍的區(qū)域中的所述指示位置的坐標輸入方法，該坐標輸入方法包括:存儲步驟，將基于針對與多個組合對應(yīng)的一個位置的、所述多個組合的各個檢測輸出的校正值存儲在存儲器單元中，所述多個組合是所述至少四個傳感器單元中的兩個傳感器單元的不同組合；以及計算步驟，基于從與所述指示位置對應(yīng)的兩個傳感器單元的所述檢測輸出，以及在所述存儲器單元中存儲的所述校正值，來計算所述指示位置。[0014]根據(jù)以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚?！靖綀D說明】[0015]圖1是示出根據(jù)第一實施例的坐標輸入裝置的示意性布置的圖。[0016]圖2A至圖2C是示出根據(jù)第一實施例的傳感器單元的詳細布置的圖。[0017]圖3是用于說明根據(jù)第一實施例的算術(shù)控制電路的布置的框圖。[0018]圖4A至圖4D是用于說明根據(jù)第一實施例的檢測信號波形的處理的圖形。[0019]圖5A至圖5F是用于說明根據(jù)第一實施例的坐標計算的圖。[0020]圖6是用于說明根據(jù)第一實施例的相對坐標系和顯不坐標系的圖。[0021]圖7是用于說明在根據(jù)第一實施例的第二檢測模式下的算術(shù)控制電路的操作的圖形。[0022]圖8A和圖SB是用于說明根據(jù)第一實施例的傳感器單元之間的相對位置關(guān)系的計算的圖。[0023]圖9是示出根據(jù)第一實施例的初始設(shè)定處理的流程圖。[0024]圖1OA和圖1OB是示出根據(jù)第一實施例的通常操作和校準處理的流程圖。[0025]圖1lA和圖1lB是用于說明根據(jù)第一實施例的傳感器單元之間的相對位置關(guān)系的計算的圖。[0026]圖12是示出根據(jù)第三實施例的坐標輸入裝置的示意性布置的圖。[0027]圖13是示出根據(jù)第四實施例的坐標輸入裝置的示意性布置的圖?！揪唧w實施方式】[0028]現(xiàn)在，將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。注意，在以下實施例中提出的布置僅僅是示例，并且本發(fā)明不限于所例示的布置。[0029]將參照圖1說明根據(jù)第一實施例的坐標輸入裝置的示意性布置。[0030]在圖1中，傳感器條(sensorbar)IL是配備有用作角度檢測傳感器單元的至少兩個傳感器單兀2-L1和2-L2(第一和第二傳感器單兀)的外殼。傳感器條IR是配備有傳感器單元2-R1和2-R2(第三和第四傳感器單元)的外殼。[0031]如圖1中所示，傳感器條IL和IR(統(tǒng)稱為傳感器條I)被布置在矩形有效坐標輸入?yún)^(qū)域5的對向的兩邊的外側(cè)。傳感器條IL和IR是平行的，并且具有相同長度。[0032]如果顯示裝置是前投式投影儀，則將顯示區(qū)域設(shè)置在有效坐標輸入?yún)^(qū)域5的范圍內(nèi)并且投影到平面白板6、墻表面等上。[0033]如圖1中所示,將回射部件(retroreflectingmember)4L和4R(統(tǒng)稱為回射部件4)分別附裝到傳感器條IL和IR的側(cè)面。回射部件4L和4R的各個被配置為，使得能夠回射從布置在對向邊的傳感器條IL或IR的傳感器單元投射的紅外光。[0034]傳感器條IL包含傳感器單元2-L1和2_L2，傳感器條IR包含傳感器單元2-R1和2-R2。傳感器條IL中包含的算術(shù)控制電路3L控制傳感器單元2-L1和2-L2，對輸出結(jié)果進行算術(shù)處理，并且控制傳感器條IR的算術(shù)控制電路3R。傳感器條IR的算術(shù)控制電路3R控制傳感器單元2-R1和2-R2，對輸出結(jié)果進行算術(shù)處理，并且將結(jié)果發(fā)送到傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L。[0035]傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L處理四個傳感器單元2-Ll、2-L2、2-Rl和2-R2的輸出結(jié)果，計算指示位置(觸摸位置)，并且將結(jié)果輸出到諸如個人計算機等的外部設(shè)備。[0036]在圖1中，通過有線或無線方式連接傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L和傳感器條IR的算術(shù)控制電路3R。[0037]在以下描述中，水平方向是X軸(圖中的右側(cè)為正)，垂直方向是Y軸(下側(cè)為正)。[0038]圖2A至圖2C是示出傳感器單元2-Ll、2-L2、2-Rl和2-R2(統(tǒng)稱為傳感器單元2)的詳細布置的圖。圖2A示出圖1中的截面A-A，圖2B和圖2C是當從由圖2A中的箭頭表示的方向(垂直于有效坐標輸入?yún)^(qū)域5的方向)觀察時的正視圖。[0039]在圖2A中，傳感器單元2被容納在傳感器條I中，并且由光投射單元30和光接收單元40構(gòu)成，光投射單元30向有效坐標輸入?yún)^(qū)域5投射光，光接收單元40接收入射光。在垂直于有效坐標輸入?yún)^(qū)域5的方向上光投射單元30和光接收單元40之間的距離是L_pd，并且回射部件4被插置在光投射單元30和光接收單元40之間，如圖2A中所示。光透射部件45是用于防止諸如灰塵等異物進入傳感器條I的保護部件。[0040]在圖2B中，光投射單元30包括用作光發(fā)射單元的紅外LED31、投影透鏡32以及用于固定它們的黏附層。投影透鏡32被配置為，將由紅外LED31發(fā)射的光改變?yōu)閹缀跗叫杏谟米髯鴺溯斎朊娴陌装?的光束。為了照明在對向邊布置的傳感器條I的回射部件4的整個區(qū)域，出射在g到h的光投射范圍內(nèi)以點O的位置(傳感器單元2的重心位置)為頂點的扇狀光束。[0041]在圖2C中，光接收單元40檢測由光投射單元30投射的、并由附裝至對向邊上布置的傳感器條I的回射部件4回射的光。附圖標記41表示用作光電轉(zhuǎn)換器的線CCD;附圖標記42表示光接收透鏡；附圖標記43表示視場光闌；附圖標記44表示紅外帶通濾波器。通過對保護部件45賦予紅外帶通濾波器功能，可以省略紅外帶通濾波器44。[0042]在X軸方向上設(shè)置光接收單元40的光軸。視場范圍是g到h的范圍，點O的位置用作光學(xué)中心位置。如圖2C中所示，光接收單元40是與光軸不對稱的光學(xué)系統(tǒng)。如圖2A中所示，光投射單元30和光接收單元40被布置為彼此交疊，以使得在光投射單元30和光接收單元40之間，點O的位置、方向g和方向h變?yōu)閹缀跻恢?。因為光接收單?0根據(jù)入射光的方向?qū)⒐饩奂辆€CCD41的像素，所以線CCD41的像素編號代表入射光的角度信肩、O[0043]光接收單元40具有大體上與有效坐標輸入?yún)^(qū)域5的坐標輸入面平行的視場范圍。布置光接收單元40，使得其光軸方向與線CCD41的光接收面的法線方向一致。[0044]圖3是示出算術(shù)控制電路3的框圖。除了外部接口規(guī)格以外，第一實施例中的傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L和傳感器條IR的算術(shù)控制電路3R具有相同的電路布置，并且進行對應(yīng)連接的傳感器單元2的控制以及算術(shù)處理。圖3具體示出傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L的布置。[0045]由單片微計算機等構(gòu)成的CPU61輸出針對傳感器單元2-L1和2_L2的線CXD41的CCD控制信號，并且進行快門定時以及線CCD41的數(shù)據(jù)輸出等的控制。將CCD時鐘從時鐘發(fā)生器CLK62發(fā)送到傳感器單元2-L1和2-L2，并且還輸入到CPU61以與線CXD41同步地進行各種控制操作。注意，CPU61提供用于驅(qū)動傳感器單元2-L1和2-L2的紅外LED31的LED驅(qū)動信號。[0046]A/D轉(zhuǎn)換器63接收來自傳感器單元2_L1和2_L2的線CXD41的檢測信號，并且在CPU61的控制下將檢測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。存儲器64存儲轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，以將它們用于角度計算。根據(jù)計算出的角度信息計算幾何指示位置，并且將幾何指示位置經(jīng)由接口68(例如，USB接口)輸出到諸如外部PC等的信息處理裝置。[0047]如上所述，各個傳感器條I的算術(shù)控制電路3控制兩個傳感器單元2。如果傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L起到主要作用，則CPU61經(jīng)由串行通信單元67將控制信號發(fā)送到傳感器條IR的算術(shù)控制電路3R以使電路同步。然后，CPU61從算術(shù)控制電路3R獲取必要的數(shù)據(jù)。[0048]通過主從控制(master-slavecontrol)來執(zhí)行算術(shù)控制電路3L和3R之間的操作。在第一實施例中，算術(shù)控制電路3L用作主控制(master)，而算術(shù)控制電路3R用作從控制(slave)。注意，各個算術(shù)控制電路可以變?yōu)橹骺刂苹驈目刂?，并且諸如DIP開關(guān)(未示出)等的切換單元可以通過向CPU的端口輸入切換信號，來使算術(shù)控制電路在主控制和從控制之間切換。[0049]為了從對向邊上布置的傳感器條IR的傳感器單元2-R1和2-R2中獲取數(shù)據(jù)，用作主控制的傳感器條IL的算術(shù)控制電路3L將控制信號經(jīng)由串行通信單元67發(fā)送到用作從控制的算術(shù)控制電路3R當前第1頁1 2 3 4 5