坐标输入装置及其方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种检测为了输入或选择信息而通过诸如手指等的指示部向坐标输入面输入的坐标位置的坐标输入装置及其方法。【
背景技术：
】[0002]传统上提出了各种坐标输入装置(触摸屏及数字转换器)或使其商品化。例如，使用触摸屏，使得通过用手指触摸画面而无需使用特殊工具等能够容易地操作诸如PC(个人计算机)等的终端。[0003]存在从使用电阻膜的方法到使用超声波的方法的范围的各种坐标输入方法。作为使用光的方法，已知如下方法(遮光方法)，其中回射部件被布置在坐标输入面的外侧并且反射来自光投射单元的光，并且光接收单元检测光量分布(参见，例如，日本特开第2004-272353号公报)。这种方法检测在坐标输入区域中用手指等切断光的遮光部分(区域)的方向，并且确定遮光位置，即，坐标输入位置的坐标。[0004]日本特开第2012-234413号公报公开了通过使用大量传感器单元的小型系统实现大屏幕的坐标输入装置的发明。美国专利公布第2012/0065929号公开了如下系统，在该系统中可以在任意位置设置设备以提高用户友好性。[0005]通过将这种类型的坐标输入装置与显示装置一体化，可以通过触摸显示装置的显示画面来控制显示状态，仿佛如纸和铅笔之间的关系那样，可以将指示位置的轨迹显示为笔迹。这个典型的示例是诸如智能手机等的移动设备。随着平板显示器的大型化，越来越流行将平板显示器与大尺寸触摸屏结合以将其引入数字标牌(signage)领域。[0006]在这种装置中，由于其结构产生些许误差。例如，诸如CXD线传感器或CMOS传感器等的光接收设备被用作检测光的光接收单元。因为在光接收设备中以像素为单位接收光，所以此时产生量子化误差。当将通过光接收设备检测到的像素编号转换为角度值时，采用诸如查表法(tablelookup)或通过多项式近似的转换等的方法。然而，在任一方法中均产生微小误差。[0007]例如，当将装置永久地附装至外壳时，在例如组装装置时，用于坐标计算的、表示水平方向上的基准角度的像素编号被测量并且被记录在装置的内部存储器中。此时，产生测量误差等。如果由于老化等装置的附装位置偏移，则可能进一步产生误差。由于如上所述的各种误差因素，由传感器检测的角度具有误差。[0008]如果由传感器单元检测的角度具有误差，计算出的画面上的坐标与触摸位置不一致。为了减小它们之间的差异，需要通过例如提高光接收设备的像素分辨率或装置的加工精度，来减小产生的误差。实际上，考虑到成本、功能/性能平衡等来确定设计水准(designlevel)。[0009]日本特开第2012-234413号公报公开了如下系统，该系统改变传感器单元的组合、将画面划分为多个区域，并且计算指示位置。在该系统中，如果在由传感器单元检测的角度中产生误差，则除了触摸位置与计算出的画面上的坐标彼此不一致的问题以外，还产生另一个问题，即，在多个划分区域之间的边界处坐标值彼此不一致。由多个划分区域之间的误差表现(误差的方向和距离)的差异引起该另一个问题。例如，当在画面上进行绘制时，在特定位置处坐标变得不连续。这种误差是非常明显的。【
发明内容】[0010]本发明改进在将有效坐标输入区域划分为多个区域并且计算指示位置的坐标时，在区域之间的边界处坐标的不连续性。[0011]为了实现上述目的，根据本发明的坐标输入装置具有以下布置。[0012]一种坐标输入装置，其基于从至少四个传感器单元中与指示位置对应的两个传感器单元中检测输出，来检测由所述至少四个传感器单元包围的区域中的所述指示位置，该坐标输入装置包括:存储单元，其被构造为将基于针对与多个组合对应的一个位置的、所述多个组合的各个检测输出的校正值存储在存储器单元中，所述多个组合是所述至少四个传感器单元中的两个传感器单元的不同组合；以及计算单元，其被构造基于从与所述指示位置对应的两个传感器单元的所述检测输出，以及在所述存储器单元中存储的所述校正值，来计算所述指示位置。[0013]一种基于从至少四个传感器单元中与指示位置对应的两个传感器单元中的检测输出，来检测由所述至少四个传感器单元包围的区域中的所述指示位置的坐标输入方法，该坐标输入方法包括:存储步骤，将基于针对与多个组合对应的一个位置的、所述多个组合的各个检测输出的校正值存储在存储器单元中，所述多个组合是所述至少四个传感器单元中的两个传感器单元的不同组合；以及计算步骤，基于从与所述指示位置对应的两个传感器单元的所述检测输出，以及在所述存储器单元中存储的所述校正值，来计算所述指示位置。[0014]根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。【附图说明】[0015]图1是示出根据第一实施例的坐标输入装置的示意性布置的图。[0016]图2A至图2C是示出根据第一实施例的传感器单元的详细布置的图。[0017]图3是用于说明根据第一实施例的算术控制电路的布置的框图。[0018]图4A至图4D是用于说明根据第一实施例的检测信号波形的处理的图形。[0019]图5A至图5F是用于说明根据第一实施例的坐标计算的图。[0020]图6是用于说明根据第一实施例的相对坐标系和显不坐标系的图。[0021]图7是用于说明在根据第一实施例的第二检测模式下的算术控制电路的操作的图形。[0022]图8A和图SB是用于说明根据第一实施例的传感器单元之间的相对位置关系的计算的图。[0023]图9是示出根据第一实施例的初始设定处理的流程图。[0024]图1OA和图1OB是示出根据第一实施例的通常操作和校准处理的流程图。[0025]图1lA和图1lB是用于说明根据第一实施例的传感器单元之间的相对位置关系的计算的图。[0026]图12是示出根据第三实施例的坐标输入装置的示意性布置的图。[0027]图13是示出根据第四实施例的坐标输入装置的示意性布置的图。【具体实施方式】[0028]现在，将参照附图详细说明本发明的实施例。注意，在以下实施例中提出的布置仅仅是示例，并且本发明不限于所例示的布置。[0029]将参照图1说明根据第一实施例的坐标输入装置的示意性布置。[0030]在图1中，传感器条(sensorbar)IL是配备有用作角度检测传感器单元的至少两个传感器单兀2-L1和2-L2(第一和第二传感器单兀)的外壳。传感器条IR是配备有传感器单元2-R1和2-R2(第三和第四传感器单元)的外壳。[0031]如图1中所示，传感器条IL和IR(统称为传感器条I)被布置在矩形有效坐标输入区域5的对向的两边的外侧。传感器条IL和IR是平行的，并且具有相同长度。[0032]如果显示装置是前投式投影仪，则将显示区域设置在有效坐标输入区域5的范围内并且投影到平面白板6、墙表面等上。[0033]如图1中所示,将回射部件(retroreflectingmember)4L和4R(统称为回射部件4)分别附装到传感器条IL和IR的侧面。回射部件4L和4R的各个被配置为，使得能够回射从布置在对向边的传感器条IL或IR的传感器单元投射的红外光。[0034]传感器条IL包含传感器单元2-L1和2_L2，传感器条IR包含传感器单元2-R1和2-R2。传感器条IL中包含的算术控制电路3L控制传感器单元2-L1和2-L2，对输出结果进行算术处理，并且控制传感器条IR的算术控制电路3R。传感器条IR的算术控制电路3R控制传感器单元2-R1和2-R2，对输出结果进行算术处理，并且将结果发送到传感器条IL的算术控制电路3L。[0035]传感器条IL的算术控制电路3L处理四个传感器单元2-Ll、2-L2、2-Rl和2-R2的输出结果，计算指示位置(触摸位置)，并且将结果输出到诸如个人计算机等的外部设备。[0036]在图1中，通过有线或无线方式连接传感器条IL的算术控制电路3L和传感器条IR的算术控制电路3R。[0037]在以下描述中，水平方向是X轴(图中的右侧为正)，垂直方向是Y轴(下侧为正)。[0038]图2A至图2C是示出传感器单元2-Ll、2-L2、2-Rl和2-R2(统称为传感器单元2)的详细布置的图。图2A示出图1中的截面A-A，图2B和图2C是当从由图2A中的箭头表示的方向(垂直于有效坐标输入区域5的方向)观察时的正视图。[0039]在图2A中，传感器单元2被容纳在传感器条I中，并且由光投射单元30和光接收单元40构成，光投射单元30向有效坐标输入区域5投射光，光接收单元40接收入射光。在垂直于有效坐标输入区域5的方向上光投射单元30和光接收单元40之间的距离是L_pd，并且回射部件4被插置在光投射单元30和光接收单元40之间，如图2A中所示。光透射部件45是用于防止诸如灰尘等异物进入传感器条I的保护部件。[0040]在图2B中，光投射单元30包括用作光发射单元的红外LED31、投影透镜32以及用于固定它们的黏附层。投影透镜32被配置为，将由红外LED31发射的光改变为几乎平行于用作坐标输入面的白板6的光束。为了照明在对向边布置的传感器条I的回射部件4的整个区域，出射在g到h的光投射范围内以点O的位置(传感器单元2的重心位置)为顶点的扇状光束。[0041]在图2C中，光接收单元40检测由光投射单元30投射的、并由附装至对向边上布置的传感器条I的回射部件4回射的光。附图标记41表示用作光电转换器的线CCD;附图标记42表示光接收透镜；附图标记43表示视场光阑；附图标记44表示红外带通滤波器。通过对保护部件45赋予红外带通滤波器功能，可以省略红外带通滤波器44。[0042]在X轴方向上设置光接收单元40的光轴。视场范围是g到h的范围，点O的位置用作光学中心位置。如图2C中所示，光接收单元40是与光轴不对称的光学系统。如图2A中所示，光投射单元30和光接收单元40被布置为彼此交叠，以使得在光投射单元30和光接收单元40之间，点O的位置、方向g和方向h变为几乎一致。因为光接收单元40根据入射光的方向将光聚集至线CCD41的像素，所以线CCD41的像素编号代表入射光的角度信肩、O[0043]光接收单元40具有大体上与有效坐标输入区域5的坐标输入面平行的视场范围。布置光接收单元40，使得其光轴方向与线CCD41的光接收面的法线方向一致。[0044]图3是示出算术控制电路3的框图。除了外部接口规格以外，第一实施例中的传感器条IL的算术控制电路3L和传感器条IR的算术控制电路3R具有相同的电路布置，并且进行对应连接的传感器单元2的控制以及算术处理。图3具体示出传感器条IL的算术控制电路3L的布置。[0045]由单片微计算机等构成的CPU61输出针对传感器单元2-L1和2_L2的线CXD41的CCD控制信号，并且进行快门定时以及线CCD41的数据输出等的控制。将CCD时钟从时钟发生器CLK62发送到传感器单元2-L1和2-L2，并且还输入到CPU61以与线CXD41同步地进行各种控制操作。注意，CPU61提供用于驱动传感器单元2-L1和2-L2的红外LED31的LED驱动信号。[0046]A/D转换器63接收来自传感器单元2_L1和2_L2的线CXD41的检测信号，并且在CPU61的控制下将检测信号转换为数字值。存储器64存储转换的数字值，以将它们用于角度计算。根据计算出的角度信息计算几何指示位置，并且将几何指示位置经由接口68(例如，USB接口)输出到诸如外部PC等的信息处理装置。[0047]如上所述，各个传感器条I的算术控制电路3控制两个传感器单元2。如果传感器条IL的算术控制电路3L起到主要作用，则CPU61经由串行通信单元67将控制信号发送到传感器条IR的算术控制电路3R以使电路同步。然后，CPU61从算术控制电路3R获取必要的数据。[0048]通过主从控制(master-slavecontrol)来执行算术控制电路3L和3R之间的操作。在第一实施例中，算术控制电路3L用作主控制(master)，而算术控制电路3R用作从控制(slave)。注意，各个算术控制电路可以变为主控制或从控制，并且诸如DIP开关(未示出)等的切换单元可以通过向CPU的端口输入切换信号，来使算术控制电路在主控制和从控制之间切换。[0049]为了从对向边上布置的传感器条IR的传感器单元2-R1和2-R2中获取数据，用作主控制的传感器条IL的算术控制电路3L将控制信号经由串行通信单元67发送到用作从控制的算术控制电路3R当前第1页1 2 3 4 5