JP2005284899A

JP2005284899A - 座標位置検出方法及び検出装置

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Publication number: JP2005284899A
Application number: JP2004100131A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watari; 春雄渡
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: US7205528B2; US20050218307A1; JP4286698B2

Abstract

【課題】表示面上で頻繁に検出状態が途切れるような描画を行う場合にも、検出欠落の生じない座標位置検出を行うことができる。
【解決手段】表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査し、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出方法において、遮光物の初期検出時には前記表示面の幅に対応した第１の走査領域で走査を行い（Ｓ１）、遮光物の検出状態継続中には最新の検出位置の近傍を走査領域とする第２の走査領域で走査を行い（Ｓ２）、遮光物の検出状態が途切れた後には、一定時間を限度として、検出状態継続中の検出位置を基準に、第２の走査領域より広く第１の走査領域より狭い第３の走査領域で走査を行う（Ｓ５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、座標位置検出方法及び検出装置に関するものである。

下記特許文献１には、光学式タッチパネル等に採用される座標位置検出方法が記載されている。これは、表示面上の座標位置を検出するもので、２次元の表示面の直交する水平，垂直方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）に沿ってそれぞれ検出ビームを走査し、表示面上にタッチされた遮光物の位置を遮光された検出ビームの走査位置に対応させて検出するものである。

図１はその構成を示したものであるが、表示面１の周辺にＸ軸方向に沿って発光素子２_Ｘを配列させると共にそれに対向するように受光素子３_Ｘを配列させ、また、Ｙ軸方向に沿って発光素子２_Ｙを配列させると共にそれに対向して受光素子３_Ｙを配列させて、発光素子２_Ｘ，２_Ｙを一端から他端に向けて順次点灯（走査）させ、出射した検出ビームＬ_Ｘ，Ｌ_Ｙを受光素子３_Ｘ，３_Ｙで受光するようにし、表示面１上の点Ｐを指す遮光物の座標位置をこれによって遮光された受光素子３_ＸＰ，３_ＹＰの位置によって検出している。

そして、この特許文献１には、連続的に移動する遮光物の座標位置を検出する際に、フルスキャン（第１の走査）モードとショートスキャン（第２の走査）モードの切り換えを行うことが記載されている。

特開２００１−３０６２４１号公報

前述した従来例において、第１の走査モードは、表示面の幅に対応した全領域を走査するモードであり、表示面の幅に対応して配列された発光素子を一端から他端に向けて全て順次点灯させて走査するものである（図１参照）。この走査モードは、遮光物に対する初期の位置検出時に採用される。

一方、第２の走査モードは、第１の走査モードで検出された座標位置を含ませて全領域の走査よりも狭い範囲に限定して、その範囲内で発光素子を順次点灯させて走査を行う走査モードである。これは遮光物の検出状態が継続している場合に採用されるモードで、検出状態が継続している限りは、次に検出される遮光物の位置はその直前に検出された遮光物の位置の近傍であるといえることから、検出状態継続中の検出位置の履歴から求められる移動方向や速度を考慮しながら、走査領域を受光素子数個分の局部領域（図１参照）に限定することで走査周期を極力短くしている。これによって、例えば、表示面上に線を描くような場合にも、連続的な位置検出を確実な応答速度で行うことが可能になり、途切れの無い位置検出を行うことができる。

しかしながら、例えば、遮光物によって表示面上に文字描画を行う場合を考えると、複数の文字を列記する際に、文字と文字との間では当然検出状態の継続が切れる（遮光物の表示面タッチが離れる）ことになり、また、一つの文字を描画中であっても字画の間に検出状態の継続が切れることになる。この際に、一文字の字画の間や文字と文字との間に遮光物が移動する時間はかなり短いにも拘わらず、前述した第１の走査モードと第２の走査モードの切り換えを行う座標位置検出方法によると、遮光物の検出状態が途切れた段階で走査モードが第１の走査モードに切り換えられることになるので、長い走査周期で次の位置検出を行うことになり、次の描画開始部分で位置検出の欠落が生じる可能性がある。

また、このような問題は、文字描写の場合に限らず、遮光物の移動を連続的に検出している際に、第２の走査モードの追従性を超える速度で遮光物を移動させた場合等にも、同様の問題が生じる可能性がある。すなわち、例えば素速く直線を描画した場合等は、第２の走査モードの追従性が間に合わず第２の走査領域を外れることになるので、次の検出時には第１の走査モードによる検出が行われることなり、第２の走査モードの走査領域を外れた直後の描画で検出位置の欠落が生じてしまう可能性がある。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査し、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出方法或いは検出装置において、表示面上で頻繁に検出状態が途切れるような描画を行う場合にも、検出欠落の生じない座標位置検出を行うことができること、特に、表示面上に文字描画を行う際に、文字と文字間或いは一文字中の各画間での描画開始部分で検出欠落が生じないようにすること、また、描画速度が速い場合にもできる限り検出欠落のない位置検出が可能であること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による座標位置検出方法及び検出装置は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査し、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出方法において、前記遮光物の初期検出時には前記表示面の幅に対応した第１の走査領域で前記走査を行い、前記遮光物の検出状態継続中には最新の検出位置の近傍を走査領域とする第２の走査領域で前記走査を行い、前記遮光物の検出状態が途切れた後には、一定時間を限度として、前記検出状態継続中の検出位置を基準に、前記第２の走査領域より広く前記第１の走査領域より狭い第３の走査領域で前記走査を行うことを特徴とする座標位置検出方法。

［請求項７］表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査する走査手段を備え、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出装置において、前記走査手段は、第１の走査モードと第２の走査モードと第３の走査モードとを備え、前記第１の走査モードは、前記遮光物の初期検出時に前記表示面の幅に対応した走査領域の走査を行い、前記第２の走査モードは、前記遮光物の検出状態継続中に最新の検出位置の近傍を走査領域とする走査を行い、前記第３の走査モードは、前記遮光物の検出状態が途切れた後に、一定時間を限度として、前記検出状態継続中の検出位置を基準に、前第２の走査モードの走査領域より広く前記第１の走査モードの走査領域より狭い走査領域の走査を行うことを特徴とする座標位置検出装置。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る座標位置検出方法を実現するための装置構成を示す説明図である。この装置は、表示面１０に対する水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査する走査部（走査手段）１００を備え、表示面１０上の遮光物の位置を遮光された検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出装置を構成するものである。

前述の走査部１００は、表示面１０のＸ軸方向に表示面１０の横幅に対応するようにＸ_ｎ個の発光素子を配列させたＸ軸側発光素子部１１Ｘ、表示面１０のＹ軸方向に表示面１０の縦幅に対応するようにＹ_ｎ個の発光素子を配列させたＹ軸側発光素子部１１Ｙ、Ｘ軸側発光素子部１１Ｘを点灯駆動するＸ軸側駆動制御部１２Ｘ、Ｙ軸側発光素子部１１Ｙを点灯駆動するＹ軸側駆動制御部１２Ｙ、このＸ軸側駆動制御部１２Ｘ及びＹ軸側駆動制御部１２Ｙに制御信号を送る制御部２０を備える。

そして、前述の座標位置検出装置としては、表示面１０の一辺に沿って配置されたＸ軸側発光素子部１１Ｘに対向して、表示面１０の一辺に沿ってＸ_ｎ個の受光素子を配列させたＸ軸側受光素子部１３Ｘを設けると共に、表示面１０の一辺に沿って配置されたＹ軸側発光素子部１１Ｙに対向して、表示面１０の一辺に沿ってＹ_ｎ個の受光素子を配列させたＹ軸側受光素子部１３Ｙを設け、このＸ軸側受光素子部１３ＸとＹ軸側受光素子部１３Ｙのそれぞれから出力された信号を制御部２０に出力するＸ軸側出力選択部１４ＸとＹ軸側出力選択部１４Ｙを設けている。

また、制御部２０は、前述のＸ軸側出力選択部１４ＸとＹ軸側出力選択部１４Ｙからの信号に基づき座標位置を検出する座標検出部２１と、検出された座標位置を座標データに変換するデータ変換部２２と、Ｘ軸側発光素子部１１Ｘ及びＹ軸側発光素子部１１Ｙの点灯順序を設定すると共に後述する走査領域のモード切換を行う駆動順序制御部２３とを備えている。

このような座標位置検出装置の基本動作は、図１に示した従来例と同様であって、Ｘ軸側発光素子部１１ＸとＹ軸側発光素子部１１Ｙの各発光素子からＸ軸側受光素子部１３Ｘ，Ｙ軸側受光素子部における対向位置の受光素子に向けて出射される検出ビームＬ_Ｘ，Ｌ_Ｙをそれぞれ所定の走査領域に亘って走査させ、表示面１０上の点Ｐを指す遮光物の座標位置をこれによって遮光された受光素子の位置によって検出するものである。

そして、本発明の実施形態に係る座標位置検出装置では、走査部１００は、第１の走査モードと第２の走査モードと第３の走査モードによって動作される。

第１の走査モードは従来例と同様であり、表示面１０の幅に対応した全領域（第１の走査領域）を走査するモードで、表示面１０の幅に対応して配列されたＸ軸側発光素子部１１Ｘ及びＹ軸側発光素子部１１Ｙの発光素子を一端から他端に向けて全て順次点灯させて走査する。この走査モードは遮光物の初期検出時に採用される。

第２の走査モードも従来例と同様であり、第１の走査モードで検出された座標位置を含ませて全領域の走査よりも狭い範囲に走査領域を限定して、その範囲内でＸ軸側発光素子部１１Ｘ及びＹ軸側発光素子部１１Ｙの発光素子を順次点灯させて走査を行う。この走査モードは、遮光物の検出状態が継続している場合に採用されるモードで、検出状態継続中の検出位置の履歴から求められる移動方向や速度を考慮しながら、その走査領域を受光素子数個分の局部領域（第２の走査領域）に限定している。これによると、走査周期が短縮されるので遮光物の近傍の移動を検出するのに適した高い応答性を得ることができ、また、検出位置を記憶して次の走査領域を決めるので、遮光物の移動に合わせて走査中心位置を移動させることができる。

第３の走査モードが本発明の実施形態における特徴であり、この走査モードでは、遮光物の検出状態が途切れた後に、一定時間を限度として、検出状態継続中の検出位置を基準に、第２の走査モードの走査領域（第２の走査領域）より広く第１の走査モードの走査領域（第１の走査領域）より狭い走査領域（第３の走査領域）の走査を行う。

この第３の走査モードは、遮光物の連続な検出の継続が途切れた場合には、遮光物が次に移動する位置はある程度想定可能な範囲内であると考えられることから、検出の継続が途切れた後の所定時間内は走査領域を全走査の領域（第１の走査領域）より狭めることが可能であるという考え方に基づくものである。これによると、継続した検出が途切れた直後に位置入力がなされた場合にも、全走査に比べて走査周期の短い第３の走査領域によって速やかな位置検出が可能になり、検出欠落を極力無くすことができる。

この第３の走査モードは、特に文字の描画入力に有効なものであり、一つの文字の各画間或いは文字と文字の間で検出の継続が途切れた場合にも、走査周期の短い第３の走査領域で描き始め位置を検出することができるので、描画開始部分の検出欠落を無くすことができる。

このような走査部１００における動作を、図３の動作フローで説明すると、動作開始当初は初期の検出がなされるまで前述した第１の走査モードで走査がなされる（Ｓ１）。そして、遮光物の検出がなされると（Ｓ２）、前述した第２の走査モードに移行する（Ｓ３）。その後、遮光物の検出が継続される場合には（Ｓ４）、第２の走査モードで随時検出がなされ、検出状態の継続が途切れた場合に前述した第３の走査モードに移行する（Ｓ５）。第３の走査モードは一定時間を限度に行われるが、その間に遮光物が検出されれば（Ｓ６）、再び第２の走査モードに移行し（Ｓ３）、検出状態の継続確認がなされる（Ｓ４）。そして、一定時間を経過すると（Ｓ７）、再び第１の走査モードに戻ることになる（Ｓ１）。以後、このような動作が繰り返される。

ここで、第３の走査モードの走査領域（第３の走査領域）について説明すると、一例としては、この第３の走査領域は表示面１０に描画される想定文字サイズを基に設定することができる。

すなわち、ある大きさの表示面１０に対して文字を列記する場合を考えると、個人差によって違いがあるものの、図４（ａ）に示すように、平均的な想定文字サイズＳ_Ｘ×Ｓ_Ｙを表示面１０の大きさに応じて得ることができる。そして、文字を続けて描く場合には、一つの想定文字サイズの領域から隣接する想定文字サイズの領域に移動することが多いので、第３の走査領域Ａは、図４（ｂ）に示すように、想定文字サイズＳ_Ｘ×Ｓ_Ｙに対して３Ｓ_Ｘ×３Ｓ_Ｙを越える程度の領域に設定すれば、一つの文字の描画を終えて次の文字の描画を開始する位置を、第３の走査領域Ａによって速やかに検出することが可能になる。

また、第３の走査領域は、固定した領域ではなく設定変更可能にすることもできる。前述したように、文字描画を前提に考えた場合に、表示面１０が同じであっても個人差によって描かれる文字の大きさが異なることもあり、また、表示面に描く内容によっても遮光物の移動状況は異なるので、各種の用途や個人差に対応して第３の走査領域を変更できるようにすることで、検出欠落をより少なくすることが可能になる。

また、第３の走査領域をユーザの使用状況に応じて自動変更することも効果的である。すなわち、検出状態の継続が途切れた後の最初の検出位置が、現在設定されている第３の走査領域から外れる頻度を検知して、この頻度が高い場合に第３の走査領域が広くなるように自動で走査領域を変更する。或いは、遮光物の検出履歴を時間軸に沿って検知できるようにして、短時間に検出の継続が途切れる率が高い使用形態がなされている場合に第３の走査領域をより狭くして走査周期を短くする。これによると、細かい文字を素速く描くことが多いユーザに対しては自動的に第３の走査領域が狭く設定されることになり、文字間を比較的大きく離して描くことが多いユーザに対しては自動的に第３の領域が広くなるように設定される。

また、第３の走査領域の基準（中心）の設定であるが、これは、図４（ｂ）に示す走査領域Ａ_Ｌのように、検出継続中の検出位置の最終位置Ｐ_Ｌを基準（中心）に走査領域を設定することができる。これによると、検出状態の継続が途切れた位置から等間隔の領域で遮光物による位置入力を待つので、どのような描画の仕方に対しても平均的に良好な検出が可能になる。また、第３の走査領域の基準に関しては、これに限らず、検出履歴から求められる代表位置（平均的な位置）等に設定することも可能である。

更に、第３の走査モードが実行される一定時間に関しても、文字描画を前提にした時間を設定することができる。例えば、前記表示面に文字を描画する際の一文字の描き終わりから隣の一文字へと移り描き始めるまでの時間より長く、且つ一文字の描き終わりから改行して次の文字を描き始めるまでの時間より短くなることを基準に設定することができる。

これによると、設定される時間は想定文字サイズを１０ｃｍ□とすると１秒程度になるが、一文字中の一画を描いて次の一画を描くまでの時間より長いので、一文字を描き始めてから描き終えるまでは第２の走査モードと第３の走査モードの切り換えが繰り返されることになり、比較的走査周期の短い走査で位置検出を行うことができるので、一画の描き始めにおける検出欠落を防ぐことができる。また、一文字が描き終わってから隣の文字に移るまでの時間より長く設定されているので、一行の文字列を描いている間も常に第２の走査モードと第３の走査モードの切り換えが繰り返されることになり、この際にも一文字の描き始めにおける検出欠落を防ぐことができる。

そして、一行が描き終わってから次の行に移る際には、遮光物の移動は大きな移動になることが多いので、この際には第３の走査モードが解除されて全走査を行う第１の走査モードに切り換わるようにする。これによって、改行後の描き始め位置を確実に検出することが可能になる。

図５は、本発明の実施形態に係る座標位置検出装置全体の動作フローを示した説明図である。図３のフローと同一過程は同一符号を付して重複説明を一部省略する。

先ず、装置の電源がオンになると（Ｓ０１）、前述の第１の走査モード（Ｓ１）になる。初期の遮光物検出がなされると（Ｓ２）、座標検出部２１からの出力がデータ変換部２２で変換されて検出座標データが制御部２０から出力され、これがメモリに記憶される（検出座標の記憶：Ｓ０２）。また、検出座標データに基づいて表示面１０に対する出力座標の計算がなされ、表示面１０の表示出力がなされる（座標計算および出力：Ｓ０３）。

一方、座標検出部２１からの出力によって駆動順序制御部２３では、走査モードの切り換えがなされて、第２の走査モードに移行する（Ｓ３）。第２の走査モードは検出が継続されている限り行われ、その間の検出座標は前述したように記憶される（検出座標の記憶：Ｓ０２）と共に、表示面１０に対する座標計算がなされて出力される（座標計算および出力：Ｓ０３）。

ここで、検出の継続が途切れると、座標検出部２１からの出力に基づいて駆動順序制御部２３は走査モードを第３の走査モードに変更する（Ｓ５）。第３の走査モードでは、設定された第３の走査領域での走査が一定時間を限度としてなされ、その間に遮光物が検出された場合には、前述したように検出座標が記憶される（検出座標の記憶：Ｓ０２）と共に、表示面１０に対する座標計算がなされて出力される（座標計算および出力：Ｓ０３）。その間に検出物が検出されない場合には、一定時間経過後に第１の走査モード（Ｓ１）に復帰する。その間に電源オフがなされた場合には処理を終了する。

以上、本発明の実施形態に係る座標位置検出装置或いは検出方法によると、表示面１０上で頻繁に検出状態が途切れるような描画を行う場合にも、検出欠落の生じない座標位置検出を行うことが可能になる。特に、表示面１０上に文字描画を行う際に、文字と文字間或いは一文字中の各画間での描画開始部分で検出欠落が生じないようにすることができる。また、描画速度が速く、第２の走査モードで追従できない場合にも、第２の走査モードで検出が途切れた後に直ぐ全領域走査（第１の走査モード）に移行しないで走査周期の短い第３の走査モードになるので、検出が途切れた後の位置検出を速やかに行うことができる。なお、前述の説明では主に文字描画を行う場合を例にして説明したが、本発明の実施形態では、これに限らず、破線を含む図形や絵等の描画に対しても、同様に検出途切れ後の描画開始時における検出欠落を防ぐ効果が得られる。

従来例の説明図である。本発明の実施形態に係る座標位置検出方法を実現するための装置構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係る座標位置検出装置の走査部の動作フローを示す説明図である。本発明の実施形態における第３の走査領域を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る座標位置検出装置全体の動作フローを示した説明図である。

符号の説明

１０表示面
１１ＸＸ軸側発光素子部
１１ＹＹ軸側発光素子部
１２ＸＸ軸側駆動制御部
１２ＹＹ軸側駆動制御部
１３ＸＸ軸側受光素子部
１３ＹＹ軸側受光素子部
１４ＸＸ軸側出力選択部
１４ＹＹ軸側出力選択部
２０制御部
２１座標検出部
２２データ変換部
２３駆動順序制御部
１００走査部

Claims

表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査し、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出方法において、
前記遮光物の初期検出時には前記表示面の幅に対応した第１の走査領域で前記走査を行い、前記遮光物の検出状態継続中には最新の検出位置の近傍を走査領域とする第２の走査領域で前記走査を行い、前記遮光物の検出状態が途切れた後には、一定時間を限度として、前記検出状態継続中の検出位置を基準に、前記第２の走査領域より広く前記第１の走査領域より狭い第３の走査領域で前記走査を行うことを特徴とする座標位置検出方法。
前記第３の走査領域は、前記表示面に描画される想定文字サイズを基に設定されることを特徴とする請求項１に記載された座標位置検出方法。
前記第３の走査領域は、設定変更可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載された座標位置検出方法。
前記第３の走査領域は、ユーザの使用状況に応じて自動変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載された座標位置検出方法。
前記第３の走査領域は、前記検出状態継続中の検出位置の最終位置を基準に走査領域が設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された座標位置検出方法。
前記一定時間は、前記表示面に文字を描画する際の一文字の描き終わりから隣の一文字へと移り描き始めるまでの時間より長く、且つ一文字の描き終わりから改行して次の文字を描き始めるまでの時間より短くなることを基準に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された座標位置検出方法。
表示面に対する水平方向及び垂直方向に沿ってそれぞれ検出ビームを所定の走査領域で走査する走査手段を備え、前記表示面上の遮光物の位置を遮光された前記検出ビームの走査位置に対応させて検出する座標位置検出装置において、
前記走査手段は、第１の走査モードと第２の走査モードと第３の走査モードとを備え、
前記第１の走査モードは、前記遮光物の初期検出時に前記表示面の幅に対応した走査領域の走査を行い、
前記第２の走査モードは、前記遮光物の検出状態継続中に最新の検出位置の近傍を走査領域とする走査を行い、
前記第３の走査モードは、前記遮光物の検出状態が途切れた後に、一定時間を限度として、前記検出状態継続中の検出位置を基準に、前記第２の走査モードの走査領域より広く前記第１の走査モードの走査領域より狭い走査領域の走査を行うことを特徴とする座標位置検出装置。