CN104102400B

CN104102400B - 坐标位置检测装置和显示输入装置

Info

Publication number: CN104102400B
Application number: CN201410138127.XA
Authority: CN
Inventors: 芳野大树
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2017-12-19
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: JP5813690B2; US20140300564A1; JP2014203346A; CN104102400A; US9310928B2

Abstract

本发明涉及坐标位置检测装置和显示输入装置。触摸屏包括静电电容传感器、传感器驱动部和控制部。静电电容传感器按扫描面的每帧检测扫描面的触摸位置的坐标。传感器驱动部以帧率的速度来驱动静电电容传感器，该帧率表示每单位时间静电电容传感器检测的帧数。控制部基于静电电容传感器检测到的位置信息取得彼此连续的帧间的触摸位置的移动量，设定与移动量相应的帧率。

Description

坐标位置检测装置和显示输入装置

技术领域

本发明涉及按扫描面的每帧检测扫描面的触摸位置的坐标的坐标位置检测装置和具有该坐标位置检测装置的显示输入装置。

背景技术

在触摸屏等坐标位置检测装置中，存在如下的坐标位置检测装置：设定表示每单位时间的扫描面的触摸位置的坐标的检测次数的帧率，以该帧率的速度按每帧检测触摸位置的坐标。

作为这样的坐标位置检测装置的一例，已知有在用户快速地移动触摸位置的情况下提高扫描速度的光学式触摸屏(例如参照日本特开2006-11568号公报)。在该光学式触摸屏中，为了提高扫描速度，拉大发光元件和受光元件的检测间距的间隔。

另外，已知有如下构成的光学式触摸屏：在用户的触摸位置的移动速度慢的情况下，依次对从1个发光元件出射的检测光束用最多5个受光元件进行检测，移动速度越快，对从1个发光元件出射的检测光束进行检测的受光元件的个数越少(例如日本特开2007-65767号公报)。

但是，在专利文献1(日本特开2006-11568号公报)中记载的现有的坐标位置检测装置中，虽然有缩短扫描1帧所需的时间的意图，但是对于帧间的扫描时间间隔没有任何考虑。另外，在触摸位置的移动速度快的情况下，为了提高扫描速度而拉大检测间距的间隔，因而扫描精度降低。

另外，在专利文献2(日本特开2007-65767号公报)中记载的现有的坐标位置检测装置中也是，虽然有缩短扫描1帧所需的时间的意图，但是对于帧间的扫描的时间间隔没有任何考虑。另外，触摸位置的移动速度越快，对从1个发光元件出射的检测光束进行检测的受光元件的个数越少，因而扫描精度降低。

本发明的目的在于提供一种通过降低位置检测的处理负荷能够实现省电力化和扫描精度的提高的坐标位置检测装置以及具有该坐标位置检测装置的显示输入装置。

发明内容

本发明的坐标位置检测装置包括位置检测部、驱动部和控制部。位置检测部按扫描面的每帧检测扫描面的触摸位置的坐标。驱动部以表示每单位时间位置检测部检测的帧数的帧率的速度来驱动位置检测部。控制部基于位置检测部检测到的位置信息取得彼此连续的帧间的触摸位置的移动量，设定与移动量相应的帧率。

在该结构中，基于每帧的触摸位置的位置信息，按每帧取得彼此连续的帧间的触摸位置的移动量。在帧间的移动量小的情况下，即使将帧率设定得更低速，所检测的位置信息的彼此连续的帧间的位置间隔也不怎么变大，能够精细地扫描。另外，通过将帧率设定得低速，能够降低位置检测的处理负荷。另一方面，在帧间的移动量大的情况下，通过将帧率设定得更高速，所检测的位置信息的彼此连续的帧间的位置间隔变小，能够提高扫描精度。

本发明的显示输入装置包括显示装置和上述坐标位置检测装置。显示装置在显示画面上显示信息。坐标位置检测装置重叠配置在显示画面上，自如地接受与显示于显示画面的信息对应的输入操作。

在该结构中，在触摸位置的帧间的移动量小的情况下，即使将帧率设定得更低速(更低)，所检测的位置信息的彼此连续的帧间的位置间隔也不怎么变大，能够精细地扫描。另外，通过将帧率设定得低速，能够降低位置检测的处理负荷。另一方面，在触摸位置的帧间的移动量大的情况下，通过将帧率设定得更高速(更高)，所检测的位置信息的彼此连续的帧间的位置间隔变小，能够提高扫描精度。

根据本发明，通过降低位置检测的处理负荷能够实现省电力化和扫描精度的提高。

附图说明

图1是表示具有本发明的实施方式的坐标位置检测装置的显示输入装置的概略结构的框图。

图2是表示控制部的处理顺序的一例的流程图。

图3A是表示用户在扫描面上低速地移动触摸位置的状态的一例的图，图3B是表示用户在扫描面上高速地移动触摸位置的状态的一例的图。

图4是表示预先决定的多个候选帧率的一例的图。

图5A～图5C是示意性地表示坐标位置检测装置的处理内容的时序图。

图6是示意性地表示另一实施方式的坐标位置检测装置的处理内容的时序图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的实施方式的具有静电电容方式的触摸屏10的显示输入装置1，除了触摸屏10以外，还具有显示装置20。触摸屏10是坐标位置检测装置的一例。触摸屏10在显示装置20的显示部21上重叠配置，构成为自如地接受与显示于显示部21的信息对应的输入操作。

触摸屏10包括静电电容传感器11、传感器驱动部12、触摸识别处理部13和控制部14，构成为按扫描面的每帧(1画面)检测扫描面的触摸位置的坐标。

静电电容传感器11是位置检测部，包括矩阵状地配置于扫描面的多根电极线，检测扫描面的各个坐标位置的静电电容。作为一例，静电电容传感器11，作为坐标，以左上为(0，0)，右下为(4095，2159)，检测4096×2160个坐标位置各自的静电电容。静电电容的检测结果经传感器驱动部12向触摸识别处理部13输出。

当具有静电的导电性的物体接近扫描面时，该物体所接近的位置的静电电容发生变化，与其他位置相比变得不同。作为具有静电的导电性的物体的例子，可以列举专用笔或人的指尖。

触摸识别处理部13将扫描面中静电电容与其他位置不同的位置识别为物体所接近的触摸位置。将扫描面的1画面的触摸位置的位置检测作为1帧的处理，按每帧检测触摸位置。触摸识别处理部13，在触摸位置为与菜单选择画面对应的位置时执行菜单处理，在触摸位置为与菜单选择画面以外的位置对应的位置时执行描绘处理。描绘处理中，以将按每帧检测的触摸位置的坐标连接的方式进行描绘。例如，在描绘处理中，以将按每帧的触摸位置的坐标直线连接的方式进行描绘。

传感器驱动部12驱动静电电容传感器11。传感器驱动部12基于从静电电容传感器11输出的检测数据检测各个坐标位置的静电电容。传感器驱动部12以表示每单位时间静电电容传感器11检测的帧数的帧率的速度来驱动静电电容传感器11。

控制部14根据每帧的触摸位置的位置信息，按每帧取得彼此连续的帧间的触摸位置的移动量。控制部14以在帧间的移动量小的情况下将帧率设定得更低速，在帧间的移动量大的情况下将帧率设定得更高速的方式向传感器驱动部12输出指令数据。详细情况如后所述。

显示装置20包括显示部21、显示驱动部22和描绘信息控制部23。

描绘信息控制部23具有存储显示于显示部21的信息的未图示的存储部。存储部将手写的信息、图表信息等描绘信息，和暂时在描绘信息上重叠显示的菜单信息作为不同的层(layer)保持。描绘信息控制部23根据触摸识别处理部13执行的菜单处理、描绘处理，更新存储部的存储信息。

显示驱动部22基于存储于描绘信息控制部23内的存储部的信息驱动显示部21，将信息显示于显示部21。

显示部21通过将信息显示于显示画面，将信息给予用户。作为显示部21例如可以列举液晶显示装置、EL显示装置等。显示部21呈平面形状，静电电容传感器11重叠配置在显示部21上。

接着，对帧率FR的变更的处理顺序进行说明。

如图2所示，控制部14根据静电电容传感器11检测出的静电电容是否有变化来判定是否存在用户的输入操作，即对扫描面的触摸操作(S1)。控制部14在存在触摸操作的情况下取得触摸位置的帧间的移动量M1(S2)。

在此，对与帧间的移动量M1比较的第一阈值TH1和第二阈值TH2进行说明。作为一例，第一阈值TH1和第二阈值TH2，在假定触摸位置的1秒间的最大的移动量为3m时，以如下方式设定。其中，FR(0)表示当前的帧率，FR(-1)表示低1等级的帧率，FR(+1)表示高1等级的帧率。

TH1=(3000(mm)/FR(0))×(FR(-1)/FR(0))

TH2=(3000(mm)/FR(0))×(FR(0)/FR(+1))

3000(mm)/FR(0)表示1帧间的最大的移动量，在当前的帧率FR(0)为50Hz时为60mm，在当前的帧率FR(0)为200Hz时为15mm，在当前的帧率FR(0)为400Hz时为7.5mm。

第一阈值TH1和第二阈值TH2以该1帧间的最大的移动量为基准进行设定。第一阈值TH1为以下这样的值，即，当检测出的触摸位置的间隔比该第一阈值TH1小时，即使降低帧率FR，所描绘的线的抖动也不明显。另外，第二阈值TH2为以下这样的值，即，当检测出的触摸位置的间隔比该第二阈值TH2大时，有可能所描绘的线的抖动明显、或者无法完全补充触摸位置彼此间的描绘点而导致所描绘的线断开。

例如，如图3A所示，在显示部21的扫描面211中的小的区域写文字的状况下，触摸位置的移动速度多比较慢，可以认为触摸位置的帧间的移动量M1比第一阈值TH1小。另一方面，如图3B所示，在扫描面211中的大的区域写文字的状况下，触摸位置的移动速度多比较快，可以认为触摸位置的帧间的移动量M1比第二阈值TH2大。

如图4中一例所示，从预先决定的多个设定值中选择设定帧率FR。在本实施方式中，预先将作为最低值的第一设定值设定为50Hz，将第二设定值设定为200Hz，将作为最高值的第三设定值设定为400Hz。第一设定值、第二设定值和第三设定值是候选帧率。通过从预先决定的多个设定值中选择设定帧率FR，能够简化帧率FR的变更处理。

在本实施方式中，在当前的帧率FR(0)为第二设定值(200Hz)时的第一阈值TH1，如下式所示，设定为3.75mm。

TH1=(3000/200)×(50/200)=15/4=3.75(mm)

在当前的帧率FR(0)为第二设定值(200Hz)时的第二阈值TH2，如下式所示，设定为7.5mm。

TH2=(3000/200)×(200/400)=15/2=7.5(mm)

在当前的帧率FR(0)为第一设定值(50Hz)时的第二阈值TH2，如下式所示，设定为15mm。

TH2=(3000/50)×(50/200)=15(mm)

在当前的帧率FR(0)为第三设定值(400Hz)时的第一阈值TH1，如下式所示，设定为3.75mm。

TH1=(3000/400)×(200/400)=3.75(mm)

控制部14取得当前设定的帧率FR的值。

控制部14判定当前设定的帧率FR是否为最低值(S3)。

控制部14在帧率FR为最低值的情况下判定触摸位置的帧间的移动量M1是否比第二阈值TH2大(S8)。

控制部14在帧率FR为最低值且帧间的移动量M1比第二阈值TH2大的情况下，将帧率FR提高1等级(S9)，成为第二设定值。在帧间的移动量M1大的情况下，通过将帧率FR设定得更高速，所检测的触摸位置的彼此连续的帧间的位置间隔变小，能够提高扫描精度。

控制部14判定物体是否从扫描面离开(S4)，在未离开的情况下返回S2的处理，在离开的情况下返回S1的处理。

控制部14在S8中判定帧间的移动量M1不是比第二阈值TH2大的值的情况下，不变更帧率FR前进到S4的处理。

控制部14在S3中判定帧率FR不是最低值的情况下，判定触摸位置的帧间的移动量M1是否比第一阈值TH1小(S5)。

控制部14在帧率FR不是最低值且触摸位置的帧间的移动量M1比第一阈值TH1小的情况下，将帧率FR降低1等级(S6)，前进到S4的处理。在帧间的移动量M1小的情况下，即使降低帧率FR，所检测的触摸位置的彼此连续的帧间的位置间隔也不怎么变大，能够精细地扫描。另外，通过将帧率FR设定得低速，能够降低位置检测的处理负荷。

例如在帧率FR为第二设定值(200Hz)时的触摸位置的帧间的移动量M1不到第一阈值TH1(3.75mm)的情况下，即使将帧率FR设定为200÷4=50(Hz)，帧间的移动量M1也不到15mm，可以认为所描绘的线的抖动不明显，所以控制部14将帧率FR降低1等级，设定为最低值的第一设定值(50Hz)。

控制部14在帧率FR不是最低值且触摸位置的帧间的移动量M1比第一阈值TH1大的情况下，判定所设定的帧率FR是否为最高值(S7)。

控制部14在所设定的帧率FR为最高值的情况下，不变更帧率FR，前进到S4的处理。

控制部14在帧间的移动量M1不比第一阈值TH1小且所设定的帧率FR不是最高值的情况下，判定触摸位置的帧间的移动量M1是否比第二阈值TH2大(S8)。

控制部14在所设定的帧率FR不是最高值且帧间的移动量M1比第二阈值TH2大的情况下，将帧率FR提高1等级(S9)，前进到S4的处理。在帧率FR为第一设定值的情况下提高到第二设定值，在为第二设定值的情况下提高到第三设定值。在帧间的移动量M1大的情况下，通过将帧率FR设定得更高速，所检测的触摸位置的彼此连续的帧间的位置间隔变小，能够提高扫描精度。

控制部14在帧间的移动量M1不比第一阈值小(S5中为NO)且不比第二阈值大的值的情况下(S8中为NO)，不变更帧率FR，前进到S4的处理。

控制部14在用户的触摸操作待机期间，即未检测出触摸位置的情况下，判定所设定的帧率FR是否为最低值(S10)，在为最低值的情况下返回到S1的处理，在不为最低值的情况下将帧率FR设定为最低值(S11)，返回到S1的处理。由此，能够降低等待用户的触摸操作的状态的处理负荷。

像这样，根据显示输入装置1，触摸位置的帧间的移动量M1越大，将帧率FR设定得越高，所以检测的触摸位置的位置间隔变小。另一方面，触摸位置的帧间的移动量M1越小，将帧率FR设定得越低，所以能够将扫描精度维持得高，并且降低位置检测的处理负荷。因此，通过降低位置检测的处理负荷能够实现省电力化和扫描精度的提高。

图5A～图5C是示意性地表示帧率FR为200Hz(第二设定值)、50Hz(第一设定值)、400Hz(第三设定值)时的处理内容的时序图。

如图5A所示，在帧率FR为200Hz的情况下，扫描开始触发信号以1/200秒即5毫秒(5ms)的时间间隔被从传感器驱动部12输出。当输出扫描开始触发信号时，用静电电容传感器11进行用于检测触摸位置的扫描，在触摸识别处理部13中对静电电容传感器11检测出的静电电容进行数据处理。根据数据处理判定是否进行了触摸操作，在进行了触摸操作的情况下会检测出触摸位置的位置信息。当数据处理结束时，从触摸识别处理部13利用处理结束中断信号向控制部14输出位置信息。由此，触摸位置的位置信息以5毫秒的间隔在1秒间输出200次。

如图5B所示，在帧率FR为50Hz的情况下，扫描开始触发信号以1/50秒即20毫秒(20ms)的时间间隔被输出。即，扫描开始触发信号和处理结束中断信号的周期，与图5A的帧率FR为200Hz的情况相比，扩展为4倍。因此，触摸屏10的每单位时间的处理量变为四分之一，所以能够降低触摸屏10的耗电。

如图5C所示，在帧率FR为400Hz的情况下，扫描开始触发信号以1/400秒即2.5毫秒(2.5ms)的时间间隔被输出。即，扫描开始触发信号和处理结束中断信号的周期，与图5A的帧率FR为200Hz的情况相比，缩短为二分之一。因此，能够提高扫描精度。另外，在这种情况下暂时增加耗电，但当用户的触摸操作的移动速度降低时，立即降低帧率FR，所以能够提高扫描精度，并且将耗电的增加抑制到最低限度。

像这样，不仅在未检测到触摸位置的情况下将帧率FR设定为最低值从而能够省电力化，而且在检测到触摸位置的情况下也根据每帧检测到的触摸位置的帧间的移动量变更帧率FR从而能够省电力化。

在上述实施方式中，在假定内部处理用的时钟频率固定的情况下进行了说明，但图5A所示的帧率FR为200Hz的情况的数据处理时间，与图5C所示的帧率FR为400Hz的情况相比，扫描开始触发信号的时间间隔为2倍程度，所以如图6所示，通过将内部处理用的时钟频率降低为二分之一，能够实现省电力化。

另外，帧率FR的设定值并不限定于三等级，也能够为二等级或四等级以上。

另外，第一阈值TH1、第二阈值TH2能够设定为与显示部21的扫描面211的分辨率相应的值。即，扫描面211的分辨率越高，将第一阈值TH1和第二阈值TH2设定为越小的值，由此能够与扫描面211的分辨率相应地提高扫描精度。另一方面，扫描面211的分辨率越低将第一阈值TH1和第二阈值TH2设定为越大的值，由此能够通过降低位置检测的处理负荷来实现省电力化。

而且，坐标位置检测装置并不限定于静电电容方式的触摸屏，只要是按扫描面的每帧检测扫描面的触摸位置的坐标的装置即可，光学式触摸屏或定点设备(Pointingdevice)等也能够应用本发明。

另外，本发明并不限于应用于具有显示装置20的显示输入装置1，在不具有显示装置20的坐标位置输入装置中应用本发明的情况下，也能够发挥通过降低位置检测的处理负荷来实现省电力化和扫描精度的提高的效果。

也可以通过将上述各个实施方式的技术特征互相组合来构成新的实施方式。

另外，上述实施方式的说明在所有方面都是例示，并不起限定作用。本发明的范围由权利要求所示而不由上述实施方式所示。而且，本发明的范围也包含与权利要求均等的意思和范围内的所有变更。

Claims

1.一种坐标位置检测装置，其特征在于，包括：

位置检测部，其按扫描面的每帧检测所述扫描面的触摸位置的坐标；

驱动部，其以帧率驱动所述位置检测部，所述帧率表示每单位时间所述位置检测部检测的帧数；和

控制部，其在以将由所述位置检测部按每帧检测的触摸位置的坐标连接的方式进行描绘的描绘处理中，基于每帧的触摸位置的位置信息取得彼此连续的帧间的触摸位置的移动量，在所述移动量小于第一阈值的情况下将所述帧率降低，在所述移动量大于第二阈值的情况下将所述帧率提高。

2.如权利要求1所述的坐标位置检测装置，其特征在于：

在未检测到触摸位置的情况下，所述控制部将帧率设定为最低。

3.一种显示输入装置，其特征在于，包括：

在显示画面显示信息的显示装置；和

重叠配置在所述显示画面上，构成为自如地接受与显示于所述显示画面的信息对应的输入操作的权利要求1或2所述的坐标位置检测装置。