專利名稱：具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在其顯示屏幕上具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示系統(tǒng)。更具體地， 該光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置具有由水平方向(X方向)上的兩個(gè)相對(duì)邊和垂直方向(Y方向)上的 兩個(gè)相對(duì)邊構(gòu)成的矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域。將多個(gè)光發(fā)射裝置布置在水平方向(X方向)上的兩 個(gè)相對(duì)邊中的一個(gè)邊上，并且以多個(gè)光接收裝置中的各光接收裝置與多個(gè)光發(fā)射裝置中的 各光發(fā)射裝置相對(duì)的狀態(tài)，將該多個(gè)光接收裝置布置在水平方向上的兩個(gè)相對(duì)邊中的另一 邊上。同時(shí)，將多個(gè)光發(fā)射裝置布置在垂直方向(Y方向)上的兩個(gè)相對(duì)邊中的一個(gè)邊上，并 且以多個(gè)光接收裝置中的各光接收裝置與多個(gè)光發(fā)射裝置中的各光發(fā)射裝置相對(duì)的狀態(tài)， 將該多個(gè)光接收裝置布置在垂直方向上的兩個(gè)相對(duì)邊中的另一邊上。在該光學(xué)坐標(biāo)輸入裝 置中，將從全部多個(gè)光發(fā)射裝置發(fā)射的光束以X-Y矩陣布置在矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域內(nèi)。當(dāng)通 過X方向上的光接收裝置并且還通過Y方向上的光接收裝置檢測(cè)到遮光信號(hào)時(shí)，該光學(xué)坐 標(biāo)輸入裝置獲得來自X方向上的光接收裝置的直線與來自Y方向上的光接收裝置的直線的 交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)由此獲得的位置坐標(biāo)在顯示屏幕上顯示位置信息。 傳統(tǒng)地，提出了各種類型的坐標(biāo)輸入裝置，這些坐標(biāo)輸入裝置被布置在液晶顯示 器等顯示裝置上，并且檢測(cè)利用手指等接觸顯示裝置的位置。坐標(biāo)輸入裝置的類型包括電 阻膜型、表面聲波型、光學(xué)(紅外線)型、電磁感應(yīng)型和靜電電容型等。在這些類型的坐標(biāo)輸 入裝置中，由于光學(xué)型坐標(biāo)輸入裝置具有高透光特性，并且還具有良好的透明性和可靠性， 因而，光學(xué)型坐標(biāo)輸入裝置廣泛應(yīng)用于例如銀行的自動(dòng)柜員機(jī)和火車站的自動(dòng)售票機(jī)等。
在此類光學(xué)型坐標(biāo)輸入裝置中，例如在美國(guó)專利5914709中所公開的光學(xué)型坐標(biāo) 輸入裝置中，利用光發(fā)射光波導(dǎo)在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中以X-Y矩陣布置光束。同時(shí)，光學(xué)型坐標(biāo) 輸入裝置通過光接收光波導(dǎo)來接收由該光發(fā)射光波導(dǎo)發(fā)射的光束，當(dāng)光束在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域 中被例如手指或筆等對(duì)象遮擋時(shí)，光學(xué)型坐標(biāo)輸入裝置檢測(cè)通過光接收光波導(dǎo)所接收的光 束的強(qiáng)度水平，從而識(shí)別對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)。 然而，根據(jù)美國(guó)專利5914709的上述光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置，在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中已經(jīng) 檢測(cè)到其坐標(biāo)的兩個(gè)對(duì)象在遮擋光束時(shí)同時(shí)移動(dòng)的情況下，可能發(fā)生誤操作。在這種情況 下，期望有一種光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置，即使當(dāng)兩個(gè)對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中同時(shí)移動(dòng)時(shí)，該光學(xué) 坐標(biāo)輸入裝置也不會(huì)在檢測(cè)這兩個(gè)對(duì)象的坐標(biāo)時(shí)發(fā)生誤操作。 本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題而作出的，并且本發(fā)明的目的是提供一種具有 即使當(dāng)兩個(gè)對(duì)象在矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中移動(dòng)時(shí)仍能夠正確識(shí)別這兩個(gè)對(duì)象的坐標(biāo)的坐標(biāo) 輸入裝置的顯示系統(tǒng)。 根據(jù)為了得到上述目標(biāo)，提供一鐘顯示系統(tǒng)，包括光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置，其包括 光發(fā)射部，其包括多個(gè)第一光發(fā)射裝置，其沿限定出矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域的一部分的第一
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容邊布置；以及多個(gè)第二光發(fā)射裝置，其沿與所述第一邊垂直的第二邊布置；光接收部，其包 括多個(gè)第一光接收裝置，用于接收從所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置發(fā)射的光束，所述多個(gè)第一 光接收裝置中的各第一光接收裝置被布置成與所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中的各第一光發(fā) 射裝置相對(duì)并且沿與所述第一邊相對(duì)的第三邊布置；以及多個(gè)第二光接收裝置，用于接收 從所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置發(fā)射的光束，所述多個(gè)第二光接收裝置中的各第二光接收裝置 被布置成與所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中的各第二光發(fā)射裝置相對(duì)并且沿與所述第二邊相 對(duì)的第四邊布置，其中，當(dāng)通過所述多個(gè)第一光接收裝置中的一個(gè)第一光接收裝置和所述 多個(gè)第二光接收裝置中的一個(gè)第二光接收裝置檢測(cè)到遮光信號(hào)時(shí)，所述光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置 輸入如下交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)在該交叉點(diǎn)處，從所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中與所述多個(gè)第 一光接收裝置中的所述一個(gè)第一光接收裝置相對(duì)的一個(gè)第一光發(fā)射裝置發(fā)射的光束和從 所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中與所述多個(gè)第二光接收裝置中的所述一個(gè)第二光接收裝置相 對(duì)的一個(gè)第二光發(fā)射裝置發(fā)射的光束相交叉；顯示裝置，其具有布置有所述光學(xué)坐標(biāo)輸入 裝置的顯示屏幕，所述顯示裝置包括信號(hào)處理裝置，用于基于通過所述多個(gè)第一光接收裝 置中的所述一個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光接收裝置中的所述一個(gè)第二光接收裝 置所檢測(cè)到的所述遮光信號(hào)，計(jì)算所述交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)；以及顯示控制裝置，用于進(jìn)行控 制，以基于所述信號(hào)處理裝置所計(jì)算出的位置坐標(biāo)來在所述顯示屏幕上顯示位置信息，其 中，在10毫秒以下的時(shí)間內(nèi)，所述信號(hào)處理裝置執(zhí)行第一處理，用于獲得兩個(gè)對(duì)象的初始 位置坐標(biāo)，所述兩個(gè)對(duì)象均位于所述顯示屏幕上，并且均遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝 置中的一個(gè)第一光發(fā)射裝置的光束和來自所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中的一個(gè)第二光發(fā)射 裝置的光束；第二處理，用于獲得多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)，所述多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)是基于在所述兩個(gè) 對(duì)象在所述顯示屏幕上移動(dòng)之后所述兩個(gè)對(duì)象遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置的光束 和來自所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置的光束、通過所述多個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光 接收裝置所檢測(cè)到的信號(hào)；以及第三處理，用于針對(duì)從在所述第二處理中獲得的所述多 個(gè)遮光信號(hào)對(duì)中隨意選擇出的各遮光信號(hào)對(duì)所指定的全部位置坐標(biāo)中的每個(gè)位置坐標(biāo)，計(jì) 算所述兩個(gè)對(duì)象中的一個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)與各遮光信號(hào)對(duì)所指定的位置坐標(biāo)之間的 距離；指定所計(jì)算出的距離最短的遮光信號(hào)對(duì)；以及將基于所指定的遮光信號(hào)對(duì)而確定的 位置坐標(biāo)設(shè)置為移動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，以及其中，所述顯示控制 裝置執(zhí)行顯示處理，以基于移動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，在所述顯示屏 幕上顯示所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置信息。 根據(jù)如上配置的顯示系統(tǒng)中的具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示裝置，在IO毫秒以 下的時(shí)間內(nèi)，所述信號(hào)處理裝置執(zhí)行第一處理，用于獲得兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)，所述 兩個(gè)對(duì)象均位于所述顯示屏幕上，并且均遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中的一個(gè)第一 光發(fā)射裝置的光束和來自所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中的一個(gè)第二光發(fā)射裝置的光束；第二 處理，用于獲得多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)，所述多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)是基于在所述兩個(gè)對(duì)象在所述顯示 屏幕上移動(dòng)之后所述兩個(gè)對(duì)象遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置的光束和來自所述多個(gè) 第二光發(fā)射裝置的光束、通過所述多個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光接收裝置所檢測(cè) 到的信號(hào)；以及第三處理，用于針對(duì)從在所述第二處理中獲得的所述多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)中 隨意選擇出的各遮光信號(hào)對(duì)所指定的全部位置坐標(biāo)中的每個(gè)位置坐標(biāo)，計(jì)算所述兩個(gè)對(duì)象 中的一個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)與各遮光信號(hào)對(duì)所指定的位置坐標(biāo)之間的距離；指定所計(jì)算出的距離最短的遮光信號(hào)對(duì)；以及將基于所指定的遮光信號(hào)對(duì)而確定的位置坐標(biāo)設(shè)置為移 動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，以及其中，所述顯示控制裝置執(zhí)行顯示處理， 以基于移動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，在所述顯示屏幕上顯示所述兩個(gè)對(duì) 象中的各對(duì)象的位置信息。因此，在作為普通操作者操作對(duì)象所需的最短時(shí)間段的10毫秒 的時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算從兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)到基于在信號(hào)獲得處理中所獲得的多個(gè)遮光 信號(hào)的所有可能位置坐標(biāo)的距離。然后，針對(duì)兩個(gè)對(duì)象中的每個(gè)，識(shí)別使以這種方式計(jì)算的 距離最短的遮光信號(hào)的組合。將由如此識(shí)別的遮光信號(hào)的組合所確定的位置坐標(biāo)定義為移 動(dòng)后的對(duì)象的位置坐標(biāo)。結(jié)果，可以在顯示屏幕上正確地顯示在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域中同時(shí)移動(dòng) 的兩個(gè)對(duì)象的位置信息。


圖1是安裝了光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示裝置的示意圖；
圖2是光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的正面示意圖；
圖3是光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的剖面示意圖；
圖4是光波導(dǎo)的剖面示意圖； 圖5是由信號(hào)處理單元和顯示控制單元執(zhí)行的處理的流程圖； 圖6是在兩個(gè)對(duì)象在顯示屏幕2中移動(dòng)的情況下兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)、移動(dòng)
后的兩個(gè)對(duì)象的位置坐標(biāo)和遮光信號(hào)之間關(guān)系的示意圖；以及 圖7是顯示裝置的變形例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中的具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置 的顯示裝置的典型實(shí)施例。 首先，將參考圖1說明根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置和顯示裝置的示意性結(jié) 構(gòu)。圖l是安裝了光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示裝置的示意圖。 在圖1中，顯示裝置1由液晶顯示面板、等離子顯示面板等構(gòu)成，并在其正面具有 顯示屏幕2。在該顯示裝置1中包括控制器主體。在顯示裝置1的顯示屏幕2上設(shè)置有光 學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4，該光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4的坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5疊加在顯示屏幕2的顯示區(qū)域 上。該坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5布置在顯示屏幕2前面。 下面，將參考圖2至圖4來說明光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4的結(jié)構(gòu)。圖2是光學(xué)坐標(biāo)輸 入裝置的正面示意圖。圖3是光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的剖面示意圖。圖4是光波導(dǎo)的剖面示意 圖。 如圖2至圖4所示，光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4包括嵌套在顯示裝置1的外側(cè)的矩形框 6(見圖3)。在框6的上表面上，布置有光發(fā)射光波導(dǎo)7和光接收光波導(dǎo)8。光發(fā)射光波導(dǎo) 7和光接收光波導(dǎo)8均形成為L(zhǎng)形，由此坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5形成為矩形。 這里，光發(fā)射光波導(dǎo)7由Y側(cè)(垂直)光發(fā)射光波導(dǎo)7A和X側(cè)(水平)光發(fā)射光 波導(dǎo)7B組成。類似地，光接收光波導(dǎo)8由Y側(cè)(垂直)光接收光波導(dǎo)8A和X側(cè)(水平)光 接收光波導(dǎo)8B組成。Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A和X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B具有基本相同的結(jié)構(gòu)， Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A和X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B也具有基本相同的結(jié)構(gòu)。以下將以Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A和Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的結(jié)構(gòu)為例來進(jìn)行說明。 如圖4所示，布置在框6的上表面上的Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A具有多個(gè)芯9(在圖 2的例子中為8個(gè)芯)和覆蓋并埋設(shè)芯9的包層10。將光發(fā)射元件11布置在芯9的一端 (在圖2的例子中為下端部)，并且將芯9的另一端(在圖2的例子中為上端部)引導(dǎo)至光 發(fā)射Y邊12的邊緣。 這里，各芯9具有比包層10的折射率更高的折射率，并由具有高透明性的材料形
成。用于形成芯9的優(yōu)選材料是具有優(yōu)越的圖案化性能的紫外線固化樹脂。順便提及，芯
9的寬度例如為10微米到500微米，芯9的高度為10微米到100微米。 包層10由具有比芯9的折射率更低的折射率的材料形成。優(yōu)選地，芯9的最大折
射率與包層10的最大折射率的差為0. Ol，更優(yōu)選地，該差為0. 02到0. 2。用于形成包層10
的優(yōu)選材料是具有優(yōu)越的成形性的紫外線固化樹脂。 通過使用等離子的干蝕刻方法、轉(zhuǎn)印方法、曝光顯影方法、光褪色方法等，制造以 這種方式構(gòu)成的光波導(dǎo)。 可以使用例如光波長(zhǎng)優(yōu)選為700納米到2500納米的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器 作為光發(fā)射元件ll。 注意，X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B也具有與如上所述的Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A相同的結(jié) 構(gòu)，并且將多個(gè)芯9 (在圖2的例子中為10個(gè)芯)的端部引導(dǎo)到光發(fā)射X邊13的邊緣。
如圖4所示，布置在框6的上表面上的Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A具有多個(gè)芯9 (在圖 2的例子中為8個(gè)芯)和覆蓋并埋設(shè)芯9的包層10。將芯9的一端(在圖2的例子中為上 端部)沿光接收Y邊14的邊緣排列，并將光接收元件16布置在芯9的另一端(在圖2的 例子中為下端部)。布置Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的芯9的端面以使其與Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo) 7A的芯9的各端面相對(duì)。 光接收元件16用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并檢測(cè)所接收的光的強(qiáng)度水平。該光 接收元件16具有特定的光接收范圍，該特定的光接收范圍被分配給Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A 的各芯9。這使得可以針對(duì)各芯9獨(dú)立地檢測(cè)是否接收到光。由光接收元件16所接收的 光的波長(zhǎng)優(yōu)選在近紅外區(qū)域范圍內(nèi)(700納米到2500納米)。使用CMOS圖像傳感器或CCD 圖像傳感器作為該類光接收元件16。 注意，X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B具有與Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A相同的結(jié)構(gòu)。然而，將多 個(gè)芯9 (在圖2的例子中為10個(gè)芯)的一端沿光接收X邊15的邊緣排列，并將光學(xué)接收元 件16布置在芯9的另一端。布置X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9的端面以使其與X側(cè)光發(fā)射 光波導(dǎo)7B的芯9的各端面相對(duì)。 布置在X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的光接收元件16具有特定的光接收范圍，該特定的 光接收范圍被分配給X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的各芯9。這使得可以針對(duì)各芯9獨(dú)立地檢測(cè)是 否接收到光。 在如上述配置的光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4中，當(dāng)開啟光發(fā)射元件11時(shí)，通過Y側(cè)光發(fā) 射光波導(dǎo)7A的芯9引導(dǎo)來自光發(fā)射元件11的光，從而從芯9的端面發(fā)射光束L。這些光束 L照射Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的芯9的端面。同時(shí)，通過芯9引導(dǎo)光束L并由光接收元件16 接收。同樣，通過X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯9引導(dǎo)來自另一光發(fā)射元件11的光，從而從芯 9的端面發(fā)射光束L。這些光束L照射X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9的端面。同時(shí)，通過芯9引導(dǎo)光束L并由另一光接收元件16接收。 如上所述，當(dāng)來自Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的芯9和來自X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯 9的光束L照射時(shí)，在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5上以X-Y矩陣形成光束L的網(wǎng)格，如圖2所示。當(dāng)例 如手指或筆等對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中接觸顯示屏幕2時(shí)，或當(dāng)該對(duì)象在顯示屏幕2上移 動(dòng)時(shí)，在來自Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的芯9和來自X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯9的光束L的 交叉點(diǎn)處，光束L被遮擋。因此，接收來自Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的各芯9的光的光接收元 件16和接收來自X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的各芯9的光的光接收元件16，在對(duì)應(yīng)于被對(duì)象遮 擋的光束L的光接收范圍內(nèi)都沒有接收到光。結(jié)果，各個(gè)光接收元件16檢測(cè)到遮光信號(hào)。
接下來，將參考圖5中的流程圖來說明在包括在顯示裝置1中的控制器主體中所 設(shè)置的信號(hào)處理單元和顯示控制單元所執(zhí)行的處理。圖5是由信號(hào)處理單元和顯示控制單 元執(zhí)行的處理的流程圖。 這里，信號(hào)處理單元和顯示控制單元通常由CPU(中央處理單元)、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編 程門陣列)等構(gòu)成，其驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的頻率例如為lGHz。 首先，在圖5的步驟(下文中用"S"表示)l中，執(zhí)行初始位置坐標(biāo)獲得處理。下 面將詳細(xì)說明該初始位置坐標(biāo)獲得處理。 如果顯示裝置1上的顯示屏幕2的坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中的兩個(gè)對(duì)象遮擋從沿光發(fā)射 Y邊12的邊緣排列的Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的芯9的端面發(fā)射的光束L和從沿光發(fā)射X邊 13的邊緣排列的X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯9的端面發(fā)射的光束L，在分別對(duì)應(yīng)于被遮擋的 光束L的光接收范圍內(nèi)，光接收元件16沒有通過沿光接收Y邊14排列的Y側(cè)光接收光波 導(dǎo)8A的芯9的端面和沿光接收X邊15排列的X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9的端面接收到 光。 如此，在光接收元件16在各自的光接收范圍內(nèi)沒有接收到光時(shí)，獲得兩個(gè)對(duì)象在 以矩陣形成光束L的坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中的位置坐標(biāo)。獲得這些位置坐標(biāo)作為對(duì)象各自的初 始位置坐標(biāo)。 這里，用坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中的、連接與X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的光接收元件16中沒 有接收到光的光接收范圍相對(duì)應(yīng)的芯9的端面和X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的相對(duì)芯9的端面 的直線的X坐標(biāo)，來定義各對(duì)象的X坐標(biāo)。用坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中的、連接與Y側(cè)光接收光波 導(dǎo)8A的光接收元件16中沒有接收到光的光接收范圍相對(duì)應(yīng)的芯9的端面和Y側(cè)光發(fā)射光 波導(dǎo)7A的相對(duì)芯9的端面的直線的Y坐標(biāo)，來定義各對(duì)象的Y坐標(biāo)。 換句話說，各對(duì)象的坐標(biāo)是，連接與X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的光接收元件16中沒有 接收到光的光接收范圍相對(duì)應(yīng)的芯9的端面和X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的相對(duì)芯9的端面的 直線，和連接與Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的光接收元件16中沒有接收到光的光接收范圍相對(duì) 應(yīng)的芯9的端面和Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的相對(duì)芯9的端面的直線的各交叉點(diǎn)的坐標(biāo)。
接著，在S2中，執(zhí)行對(duì)象移動(dòng)后的遮光信號(hào)獲得處理。 更具體地，當(dāng)兩個(gè)對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中進(jìn)行了移動(dòng)并已停止時(shí)，兩個(gè)對(duì)象在 它們停止的位置遮擋從沿光發(fā)射Y邊12的邊緣排列的Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的芯9的端面 發(fā)射的光束L和從沿光發(fā)射X邊13的邊緣排列的X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯9的端面發(fā)射 的光束L中的一部分。如果如此遮擋住光束L，在分別與被遮擋的光相對(duì)應(yīng)的光接收范圍 內(nèi)，各光接收元件16不能通過沿光接收Y邊14排列的Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的芯9的端面和沿光接收X邊15排列的X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9的端面接收到光。 此時(shí)，在與Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A中的芯9相對(duì)應(yīng)的光接收元件16的光接收范圍
和與X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B中的芯9相對(duì)應(yīng)的光接收元件16的光接收范圍，獲得多個(gè)遮光信號(hào)。 隨后，在S3中，執(zhí)行對(duì)象移動(dòng)后的位置坐標(biāo)改變處理。 更具體地，基于在S2的上述遮光信號(hào)獲得處理中所獲得的多個(gè)遮光信號(hào)，獲得移 動(dòng)后兩個(gè)對(duì)象中的每個(gè)的所有可能位置坐標(biāo)。然后，基于在上述S1中獲得的一個(gè)對(duì)象的初 始位置坐標(biāo)和所獲得的移動(dòng)后該對(duì)象的所有可能位置坐標(biāo)，分別計(jì)算初始位置坐標(biāo)和移動(dòng) 后的可能位置坐標(biāo)之間的距離。而且，指定使如此計(jì)算出的兩個(gè)位置坐標(biāo)間的距離最短的 遮光信號(hào)的組合，并將由所指定的遮光信號(hào)的組合所確定的位置坐標(biāo)定義為移動(dòng)后的對(duì)象 的位置坐標(biāo)。 在S4中，執(zhí)行對(duì)象的位置信息顯示處理。 更具體地，基于如上所述在S3中所獲得的移動(dòng)后的對(duì)象的位置坐標(biāo)，顯示控制單 元將對(duì)象的位置信息顯示在顯示屏幕2上。 在根據(jù)本實(shí)施例的具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4的顯示裝置1中，在IO毫秒以下的時(shí) 間段內(nèi)執(zhí)行上述S1至S4的處理。IO毫秒的時(shí)間段是極短的時(shí)間段。當(dāng)普通操作者在光學(xué) 坐標(biāo)輸入裝置4的坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中移動(dòng)例如兩個(gè)手指的兩個(gè)對(duì)象時(shí)，該操作的時(shí)間通常 超過IO毫秒。因此，對(duì)于確定兩個(gè)對(duì)象中的每個(gè)的移動(dòng)距離，考慮所檢測(cè)到的最短距離就 可以了。 這里，參考圖6來詳細(xì)說明Sl至S4的處理。圖6是在兩個(gè)對(duì)象在顯示屏幕2上 移動(dòng)的情況下兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)、移動(dòng)后的兩個(gè)對(duì)象的位置坐標(biāo)和遮光信號(hào)之間關(guān) 系的示意圖。 在圖6中，兩個(gè)對(duì)象在移動(dòng)前分別位于點(diǎn)A和點(diǎn)C。此時(shí)，位于點(diǎn)A的對(duì)象遮擋了 來自與坐標(biāo)xl相對(duì)應(yīng)的X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的光束L和來自與坐標(biāo)yl相對(duì)應(yīng)的Y側(cè)光 發(fā)射光波導(dǎo)7A的光束，據(jù)此在坐標(biāo)xl和yl中的每個(gè)產(chǎn)生遮光信號(hào)。由此，位于點(diǎn)A的對(duì) 象的初始位置坐標(biāo)是(xl，yl)。 位于點(diǎn)C的對(duì)象遮擋了來自與坐標(biāo)x2相對(duì)應(yīng)的X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的光束L和 來自與坐標(biāo)y2相對(duì)應(yīng)的Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的光束L，據(jù)此在坐標(biāo)x2和y2中的每個(gè)產(chǎn)生 遮光信號(hào)。由此，位于點(diǎn)C的對(duì)象的初始位置坐標(biāo)是(x2， y2)。 如上所述，在Sl中，獲得位于點(diǎn)A的對(duì)象的初始位置坐標(biāo)(xl， yl)和位于點(diǎn)C的 對(duì)象的初始位置坐標(biāo)(x2， y2)。 接下來，將說明位于點(diǎn)A的對(duì)象和位于點(diǎn)C的對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中同時(shí)移動(dòng) 的情況。在位于點(diǎn)A的對(duì)象和位于點(diǎn)C的對(duì)象移動(dòng)后，類似于上面所述的情況，對(duì)象選擇性 地遮擋來自X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的芯9的光束L和來自Y側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7A的芯9的光 束L。因此，獲得通過X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9和光接收元件16以及Y側(cè)光接收光波導(dǎo) 8A的芯9和光接收元件16檢測(cè)到的全部多個(gè)遮光信號(hào)。 例如，在圖6中，通過各自相應(yīng)的X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9和光接收元件16，在 坐標(biāo)x3和坐標(biāo)x4獲得遮光信號(hào)，以及通過各自相應(yīng)的Y側(cè)光接收光波導(dǎo)8A的芯9和光接 收元件16，在坐標(biāo)y3和坐標(biāo)y4獲得遮光信號(hào)。
以如上所述的方式，在S2中，當(dāng)位于點(diǎn)A的對(duì)象和位于點(diǎn)C的對(duì)象在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū) 域5中同時(shí)移動(dòng)時(shí)，獲得通過X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的芯9和光接收元件16以及Y側(cè)光接 收光波導(dǎo)8A的芯9和光接收元件16檢測(cè)到的全部多個(gè)遮光信號(hào)。接著，基于以上述方式根據(jù)遮光信號(hào)所獲得的坐標(biāo)x3、x4和坐標(biāo)y3、y4，確定坐標(biāo) 輸入?yún)^(qū)域5中的可能點(diǎn)。這里，坐標(biāo)的可能組合是(X3，y3)、(x3，y4)、(x4，y3)和(x4，y4)， 它們?cè)谙挛闹蟹謩e以點(diǎn)B(x3， y3)、點(diǎn)E(x3， y4)、點(diǎn)F(x4， y3)和點(diǎn)D(x4， y4)表示。
接著，分別計(jì)算從位于點(diǎn)A的對(duì)象的初始位置坐標(biāo)(xl， yl)到點(diǎn)B(x3， y3)、點(diǎn) E(x3， y4)、點(diǎn)F(x4， y3)和點(diǎn)D(x4， y4)的距離。同時(shí)，分別計(jì)算從位于點(diǎn)C的對(duì)象的初始 位置坐標(biāo)(x2， y2)到點(diǎn)B(x3， y3)、點(diǎn)E(x3， y4)、點(diǎn)F(x4， y3)和點(diǎn)D(x4， y4)的距離。
更具體地，可以用以下方式計(jì)算各距離，其中，對(duì)于點(diǎn)A，到點(diǎn)B的距離被定義為 PAB，到點(diǎn)E的距離被定義為PAE，到點(diǎn)D的距離被定義為PAD，到點(diǎn)F的距離被定義為PAF。
<formula>formula see original document page 10</formula>
在如上計(jì)算所獲得的距離中，PAB是最短的距離。結(jié)果，使距離最短的遮光信號(hào)的 組合是在坐標(biāo)x3獲得的遮光信號(hào)和在坐標(biāo)y3獲得的遮光信號(hào)的組合。根據(jù)這些遮光信號(hào) 的組合，識(shí)別出位置坐標(biāo)(x3，y3)。然后，將該位置坐標(biāo)(x3，y3)確定為初始位于點(diǎn)A的對(duì) 象在移動(dòng)后的位置坐標(biāo)。這意味著該對(duì)象已經(jīng)從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B。 基于對(duì)象已經(jīng)從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B的事實(shí)，根據(jù)剩余點(diǎn)的位置坐標(biāo)，自動(dòng)確定位于點(diǎn) C的對(duì)象在移動(dòng)后的位置坐標(biāo)，即，獲得點(diǎn)D(x4， y4)。 因此，對(duì)于點(diǎn)C，使移動(dòng)后的距離最短的遮光信號(hào)的組合是在坐標(biāo)x4獲得的遮光 信號(hào)和在坐標(biāo)y4獲得的遮光信號(hào)的組合。根據(jù)這些遮光信號(hào)的組合，識(shí)別出位置坐標(biāo)(x4， y4)。然后，將該位置坐標(biāo)(x4，y4)確定為初始位于點(diǎn)C的對(duì)象在移動(dòng)后的位置坐標(biāo)。這意 味著該對(duì)象已經(jīng)從點(diǎn)C移動(dòng)到點(diǎn)D。 如上所述，在S3中，分別計(jì)算兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)與基于在S2中獲得的多個(gè) 遮光信號(hào)的所有可選位置坐標(biāo)之間的距離，即，分別計(jì)算從(xl，yl)到(x3，y3)、 (x3，y4)、 (x4， y3)和(x4， y4)的距離以及從(x2， y2)到(x3， y3) 、 (x3， y4) 、 (x4， y3)和(x4， y4)的 距離。然后，識(shí)別使由此計(jì)算的距離最短的遮光信號(hào)的組合，由此將由所識(shí)別的遮光信號(hào)的 組合所確定的位置坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)定義為移動(dòng)后的兩個(gè)對(duì)象的位置坐標(biāo)。
隨后，基于如上所述獲得的移動(dòng)后的對(duì)象的位置坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)，顯示控 制單元在顯示屏幕2上顯示用于表示對(duì)象的位置信息。更準(zhǔn)確地，顯示控制單元在顯示屏 幕2上顯示位置信息，以使得其中一個(gè)對(duì)象顯示為從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B，另一個(gè)對(duì)象顯示為從 點(diǎn)C移動(dòng)到點(diǎn)D。這些處理在上述S4中執(zhí)行。 如上詳細(xì)所述，根據(jù)本實(shí)施例中的顯示系統(tǒng)中的具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4的顯示 裝置1，在10毫秒以下的時(shí)間段內(nèi)，信號(hào)處理單元執(zhí)行初始位置坐標(biāo)獲得處理(Sl)、遮光信 號(hào)獲得處理(S2)和位置坐標(biāo)改變處理(S3)，顯示控制單元執(zhí)行位置信息顯示處理(S4)。在 初始位置坐標(biāo)獲得處理(Sl)中，信號(hào)處理單元獲得在顯示屏幕2上的并遮擋來自Y側(cè)光發(fā) 射光波導(dǎo)7A和X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的各芯的光束L的兩個(gè)對(duì)象的坐標(biāo)，作為初始位置坐標(biāo)(xl，yl)和(x2，y2)。在遮光信號(hào)獲得處理(S2)中，當(dāng)兩個(gè)對(duì)象在顯示屏幕2上移動(dòng)時(shí)， 信號(hào)處理單元獲得多個(gè)遮光信號(hào)，該多個(gè)遮光信號(hào)是根據(jù)移動(dòng)后的兩個(gè)對(duì)象對(duì)來自Y側(cè)光 發(fā)射光波導(dǎo)7A和X側(cè)光發(fā)射光波導(dǎo)7B的各芯9的光束L的遮擋，通過Y側(cè)光接收光波導(dǎo) 8A和X側(cè)光接收光波導(dǎo)8B的各芯9和光接收元件16所檢測(cè)到的。在位置坐標(biāo)改變處理 (S3)中，信號(hào)處理單元計(jì)算從兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)(xl，yl)和(x2，y2)到基于在信號(hào) 獲得處理中獲得的多個(gè)遮光信號(hào)的全部可能位置坐標(biāo)(x3，y3)、 (x3，y4)、 (x4，y3)和(x4， y4)的距離。然后，信號(hào)處理單元針對(duì)每個(gè)對(duì)象識(shí)別使距離最短的遮光信號(hào)的組合，并將由 如此識(shí)別的遮光信號(hào)的組合所確定的位置坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)定義為移動(dòng)后的對(duì)象的 位置坐標(biāo)。在顯示處理(S4)中，顯示控制單元基于移動(dòng)后的對(duì)象的位置坐標(biāo)，在顯示屏幕 2上顯示對(duì)象的位置信息。因此，在作為普通操作者操作對(duì)象所需的最短時(shí)間的IO毫秒的 時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算出從兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)(xl，yl)和(x2，y2)到基于在遮光信號(hào)獲得 處理中獲得的多個(gè)遮光信號(hào)的全部可能位置坐標(biāo)的距離。然后，針對(duì)兩個(gè)對(duì)象中的每個(gè)，識(shí) 別使如此計(jì)算的距離最短的遮光信號(hào)的組合。將由如此識(shí)別的遮光信號(hào)的組合所確定的位 置坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)定義為移動(dòng)后的對(duì)象的位置坐標(biāo)。因此，可以在顯示屏幕2上 正確地顯示在坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域5中同時(shí)移動(dòng)的兩個(gè)對(duì)象的位置信息。 無需說明，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而不 會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。 例如，在上述實(shí)施例中，光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4被配置為布置在顯示裝置1中。然而， 并不限于上述結(jié)構(gòu)，光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置4可以通過USB線纜20與具有內(nèi)置控制器主體的顯 示裝置1連接，如圖7所示。 本申請(qǐng)要求2009年1月20日提交的日本專利申請(qǐng)2009-009535和2009年11月 18日提交的日本專利申請(qǐng)2009-262806的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用而包含于此。
權(quán)利要求
一種顯示系統(tǒng)，包括光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置，其包括光發(fā)射部，其包括多個(gè)第一光發(fā)射裝置，其沿限定出矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域的一部分的第一邊布置；以及多個(gè)第二光發(fā)射裝置，其沿與所述第一邊垂直的第二邊布置；光接收部，其包括多個(gè)第一光接收裝置，用于接收從所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置發(fā)射的光束，所述多個(gè)第一光接收裝置中的各第一光接收裝置被布置成與所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中的各第一光發(fā)射裝置相對(duì)并且沿與所述第一邊相對(duì)的第三邊布置；以及多個(gè)第二光接收裝置，用于接收從所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置發(fā)射的光束，所述多個(gè)第二光接收裝置中的各第二光接收裝置被布置成與所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中的各第二光發(fā)射裝置相對(duì)并且沿與所述第二邊相對(duì)的第四邊布置，其中，當(dāng)通過所述多個(gè)第一光接收裝置中的一個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光接收裝置中的一個(gè)第二光接收裝置檢測(cè)到遮光信號(hào)時(shí)，所述光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置輸入如下交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)在該交叉點(diǎn)處，從所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中與所述多個(gè)第一光接收裝置中的所述一個(gè)第一光接收裝置相對(duì)的一個(gè)第一光發(fā)射裝置發(fā)射的光束和從所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中與所述多個(gè)第二光接收裝置中的所述一個(gè)第二光接收裝置相對(duì)的一個(gè)第二光發(fā)射裝置發(fā)射的光束相交叉；顯示裝置，其具有布置有所述光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示屏幕，所述顯示裝置包括信號(hào)處理裝置，用于基于通過所述多個(gè)第一光接收裝置中的所述一個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光接收裝置中的所述一個(gè)第二光接收裝置所檢測(cè)到的所述遮光信號(hào)，計(jì)算所述交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)；以及顯示控制裝置，用于進(jìn)行控制，以基于所述信號(hào)處理裝置所計(jì)算出的位置坐標(biāo)來在所述顯示屏幕上顯示位置信息，其中，在10毫秒以下的時(shí)間內(nèi)，所述信號(hào)處理裝置執(zhí)行第一處理，用于獲得兩個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)，所述兩個(gè)對(duì)象均位于所述顯示屏幕上，并且均遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置中的一個(gè)第一光發(fā)射裝置的光束和來自所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置中的一個(gè)第二光發(fā)射裝置的光束；第二處理，用于獲得多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)，所述多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)是基于在所述兩個(gè)對(duì)象在所述顯示屏幕上移動(dòng)之后所述兩個(gè)對(duì)象遮擋來自所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置的光束和來自所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置的光束、通過所述多個(gè)第一光接收裝置和所述多個(gè)第二光接收裝置所檢測(cè)到的信號(hào)；以及第三處理，用于針對(duì)從在所述第二處理中獲得的所述多個(gè)遮光信號(hào)對(duì)中隨意選擇出的各遮光信號(hào)對(duì)所指定的全部位置坐標(biāo)中的每個(gè)位置坐標(biāo)，計(jì)算所述兩個(gè)對(duì)象中的一個(gè)對(duì)象的初始位置坐標(biāo)與各遮光信號(hào)對(duì)所指定的位置坐標(biāo)之間的距離；指定所計(jì)算出的距離最短的遮光信號(hào)對(duì)；以及將基于所指定的遮光信號(hào)對(duì)而確定的位置坐標(biāo)設(shè)置為移動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，以及其中，所述顯示控制裝置執(zhí)行顯示處理，以基于移動(dòng)后的所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置坐標(biāo)，在所述顯示屏幕上顯示所述兩個(gè)對(duì)象中的各對(duì)象的位置信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射部包括 光發(fā)射元件；以及第一光波導(dǎo)，其包括多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件，所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件被布置為所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件的 一個(gè)端部在所述光發(fā)射元件附近匯聚，所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件的另一個(gè)端部的一部分沿所述第 一邊布置并在所述光發(fā)射元件發(fā)射光時(shí)用作所述多個(gè)第一光發(fā)射裝置，并且所述多個(gè)光導(dǎo) 構(gòu)件的所述另一個(gè)端部的其余部分沿所述第二邊布置并在所述光發(fā)射元件發(fā)射光時(shí)用作 所述多個(gè)第二光發(fā)射裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收部包括 第二光波導(dǎo)，其包括多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件，所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件的一個(gè)端部的一部分沿所述第三邊布置并用作所述多個(gè)第一光接收裝置，所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件的所述一個(gè)端部的其余部分 沿所述第四邊布置并用作所述多個(gè)第二光接收裝置，并且所述多個(gè)光導(dǎo)構(gòu)件的另一個(gè)端部 匯聚和連接至光接收元件。
全文摘要
在顯示系統(tǒng)中的具有光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置的顯示系統(tǒng)中，在矩形坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域內(nèi)以X-Y矩陣布置從全部多個(gè)光發(fā)射裝置發(fā)射的光束。當(dāng)通過X方向上的光接收裝置并且還通過Y方向上的光接收裝置檢測(cè)到遮光信號(hào)時(shí)，該光學(xué)坐標(biāo)輸入裝置獲得來自X方向上的光接收裝置的直線與來自Y方向上的光接收裝置的直線的交叉點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)由此獲得的位置坐標(biāo)在顯示屏幕上顯示位置信息。
文檔編號(hào)F21V8/00GK101782824SQ201010002840
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者十二紀(jì)行 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社