JP2011134069A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つきを正規のタッチ操作と誤認識することを避けることができるようにする。
【解決手段】電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理を行い、ここで指以外の属性が付与されたオブジェクト領域の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域の出現状態に基づいて、その指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する有効性判定処理を行い、ここで無効と判定されると、その領域をタッチ位置検出処理の対象から除外するものとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、インタラクティブホワイトボードとして用いられる大型で且つマルチタッチが可能なタッチパネル装置に関するものである。

タッチパネル装置には、静電容量方式や、抵抗膜方式、電磁誘導方式などの種々の方式があるが、特に静電容量方式では、抵抗膜方式に比較してタッチ面の強度を高めることができる利点があり、また電磁誘導方式のように発振器などを内蔵した電子ペンが不要であり、ユーザの指先で直接、あるいは単なる導電性材料からなるスタイラスでタッチ操作を行うことができることから、高い利便性を有している。

この静電容量方式では、格子状に配置された第１電極と第２電極との交点（以下、電極交点と呼称する）に形成されるコンデンサの静電容量が、導電性物体（例えば人体）が接近あるいは接触することで変化する原理を利用した、いわゆる投影型静電容量方式が、タッチ位置を高精度に検出することができる点で優れている。

この投影型静電容量方式には、電極交点ごとの静電容量の変化に伴う充放電電流の変化量に基づいてタッチの有無を検出する、いわゆる相互容量方式と、電極ごとの静電容量の変化量に基づいてタッチの有無を検出する、いわゆる自己容量方式とがあり、特に相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である（特許文献１参照）。

また、タッチパネル装置は、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及しているが、このタッチパネル装置を、大画面の表示装置と組み合わせることで、多人数を対象にしたプレゼンテーションや講義で使用することができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いる技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２００２−３４２０３３号公報 特開２００９−８６８５５号公報

しかるに、タッチパネル装置をインタラクティブホワイトボードとして用いる場合、そのタッチ面が、起立したユーザの身体と向かい合った状態となるため、ユーザがタッチ操作を行っている最中に、姿勢を維持するなど都合で別の手が誤ってタッチ面に触れるお手つきが起きることがあるが、タッチパネル装置がマルチタッチが可能な相互容量方式を採用したものであると、お手つきを正規のタッチ操作と誤認識してしまう。

ここで、図７（Ａ）に示すように、ユーザの手掌が全体的にタッチ面に接触した場合には、１つの大きなタッチ領域が現れ、このタッチ領域の面積が指とは大きく異なることから、お手つきを簡単に識別してタッチ位置検出処理の対象から除外することが可能である。一方、図７（Ｂ）に示すように、手掌の中央の窪みがタッチ面に接触しない場合があり、このような接触状態は、手掌が全体的にタッチ面に接触する場合よりも頻繁に現れるが、手掌部分によるタッチ領域と指によるタッチ領域とが離れているため、指によるタッチ領域が正規のタッチ操作によるものと誤って認識されてしまう。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つきを正規のタッチ操作と誤認識することを避けることができるように構成されたタッチパネル装置を提供することにある。

本発明のタッチパネル装置は、互いに並走する複数の第１電極及び互いに並走する複数の第２電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第１電極に印加された信号に応答した第２電極の信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記信号処理部からのレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理を行い、ここで指以外の属性が付与されたオブジェクト領域の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域の出現状態に基づいて、その指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する有効性判定処理を行い、ここで無効と判定されると、その領域をタッチ位置検出処理の対象から除外する構成とする。

本発明によれば、指の属性が付与されたオブジェクト領域が、正規のタッチ操作によるものか、あるいはユーザが誤ってタッチ面に触れたお手つきによるものかの判断が有効性判定処理で行われるため、お手つきを正規のタッチ操作と誤認識することを防止することができる。

本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図 図１に示した受信電極及び受信部の概略構成図 図２に示した受信信号処理部の概略構成図 図１に示した制御部の概略構成図 図１に示したタッチパネル装置においてユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つき状態の一例と、このときのタッチ操作があったものと予測される電極交点の出現状況を示す模式図 図４に示したＣＰＵで行なわれる処理の手順を示すフロー図 タッチパネル装置においてユーザが誤ってタッチ面に触れた際の接触状態を示す模式図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、互いに並走する複数の第１電極及び互いに並走する複数の第２電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第１電極に印加された信号に応答した第２電極の信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記信号処理部からのレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理を行い、ここで指以外の属性が付与されたオブジェクト領域の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域の出現状態に基づいて、その指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する有効性判定処理を行い、ここで無効と判定されると、その領域をタッチ位置検出処理の対象から除外する構成とする。

これによると、指の属性が付与されたオブジェクト領域が、正規のタッチ操作によるものか、あるいはユーザが誤ってタッチ面に触れたお手つきによるものかの判断が有効性判定処理で行われるため、お手つきを正規のタッチ操作と誤認識することを防止することができる。

なお、ユーザの指先以外で予め登録された指示物（例えば、スタイラス、指示棒）も、ユーザの指先と同様に指の属性が付与されるようにするとよい。

前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御部は、前記領域抽出処理において、電極交点ごとのレベル信号を所定の基準値と比較して、タッチ操作があったものと予測される電極交点をタッチ位置候補点として抽出し、そのタッチ位置候補点を互いに隣接するもの同士で連結してオブジェクト領域を抽出する構成とする。

これによると、簡単に且つ必要十分な精度で領域抽出及び属性判定を行うことができる。

前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記制御部は、前記属性判定処理において、オブジェクト領域の大きさに基づいて、ユーザの指先及びその他の物体のいずれによるものかを判定して、指及びその他の各属性を付与する構成とする。

これによると、オブジェクト領域がユーザの指先及びその他の物体のいずれによるものかを簡単に且つ精度よく判別することができる。なお、その他の属性が付与されたオブジェクト領域はタッチ位置検出処理の対象から除外され、指の属性が付与されたオブジェクト領域は有効性判定によりタッチ位置検出処理の対象から除外するか否かが決定される。

この場合、オブジェクト領域の大きさは、そのオブジェクト領域に属するタッチ位置候補点の数で判断すればよい。なお、ユーザの指先以外の指示物（例えばスタイラス）を指先と同程度の大きさとしておけば、オブジェクト領域の大きさで判定することに支障はない。

前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第３の発明において、前記制御部は、前記有効性判定処理において、指の属性が付与されたオブジェクト領域とその他の属性が付与されたオブジェクト領域との位置関係に基づいて、前記指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する構成とする。

これによると、抽出されたオブジェクト領域がお手つきによるものであれば、指の属性が付与されたオブジェクト領域の近傍に、手掌部分に対応するその他の属性が付与されたオブジェクト領域が現れることから、オブジェクト領域の位置関係に基づいて、指の属性が付与されたオブジェクト領域がお手つきの際の指部分によるものか否かを判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第４の発明において、前記制御部は、前記有効性判定処理において、指の属性が付与されたオブジェクト領域とその他の属性が付与されたオブジェクト領域との上下関係及び離間距離と、指の属性が付与されたオブジェクト領域の数に基づいて、前記指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する構成とする。

これによると、指の属性が付与されたオブジェクト領域がお手つきの際の指部分によるものか否かを精度良く判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第３〜第５の発明において、前記制御部は、前記属性判定処理において、オブジェクト領域の大きさ及び外形に基づいて、イレーサによるものか否かを判定し、ユーザの指先及びイレーサによるものでない場合に、その他の属性を付与する構成とする。

これによると、イレーサをお手つきによる手掌部分と混同して誤った判定がなされることを避けることができる。なお、イレーサの他に、特定の機能を有する物体を予め登録して用いる場合には、その物体についてもイレーサと同様の処理を行うようにするとよい。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図である。このタッチパネル装置１は、互いに並走する複数の送信電極（第１電極）２と互いに並走する複数の受信電極（第２電極）３とが格子状に配置されたパネル本体４と、送信電極２に対して駆動信号（パルス信号）を印加する送信部５と、送信電極２に印加された駆動信号に応答した受信電極３の充放電電流信号を受信して、送信電極２と受信電極３とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部６と、この受信部６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部５及び受信部６の動作を制御する制御部７とを備えている。

このタッチパネル装置１は、大画面の表示装置と組み合わせることで、プレゼンテーションや講義に用いることができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いられ、特にここでは、プロジェクタ装置と組み合わせて用いられ、タッチパネル装置１のタッチ面がプロジェクタ用のスクリーンとなる。

タッチパネル装置１から出力されるタッチ位置情報は、パソコンなどの外部機器８に入力され、外部機器８から出力される表示画面データに基づいてプロジェクタ装置９によりタッチパネル装置１のタッチ面上に投影表示される表示画面上に、タッチパネル装置１のタッチ面上でユーザが指先で直接、あるいはスタイラスを用いて行ったタッチ操作に対応した画像が表示され、タッチパネル装置のタッチ面にマーカーで直接描画をするのと同様の感覚で所要の画像を表示させることができ、また表示画面に表示されたボタンなどを操作することができる。さらに、タッチ操作で描かれた画像を消去するイレーサを用いることもできる。

パネル本体４では、複数（例えば１２０本）の送信電極２がシート材１１の表面に配置されると共に、複数（例えば１８６本）の受信電極３がシート材１１の裏面に配置されている。送信電極２及び受信電極３は同一の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）で配置されている。

なお、パネル本体４では、送信電極２及び受信電極３とシート材１１とで構成される電極シートの背面側に電極シートを支持する背面ボードが設けられ、また電極シートの表面側に電極シートを保護する表面ボードが設けられる。また、送信電極２と受信電極３は互いに絶縁されていればよく、例えば両方ともシート材１１の表面側に絶縁層を介して配置された構成としてもよい。

パネル本体４において送信電極２と受信電極３とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指先で直接、あるいはスタイラスを用いてタッチ操作を行うと、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。

特にここでは、相互容量方式が採用され、送信電極２に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極３に充放電電流が流れ、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極３の充放電電流が変化し、この充放電電流の変化量を受信部６で電極交点ごとのレベル信号（ディジタル信号）に変換して制御部７に出力し、制御部７では、電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。

送信部５は、制御部７から出力されるタイミング信号に同期して、送信電極２を１本ずつ選択して駆動信号を印加する。受信部６は、１本の送信電極２に駆動信号を印加する間に、受信電極３を１本ずつ選択して受信電極３の充放電電流を受信する。これにより、全ての電極交点ごとの充放電電流を取り出すことができる。なお、例えば全ての電極交点（１８６×１２０（＝２２３２０））について充放電電流の受信が終了するフレーム周期が１０ｍｓとすると、１２０本の送信電極２の１本あたりの駆動信号出力期間は約８３μｓとなる。

制御部７は、受信部６から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ軸方向（送信電極２の延在方向）とＹ軸方向（受信電極３の延在方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極２及び受信電極３の配置ピッチ（１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。

図２は、図１に示した受信電極３及び受信部６の概略構成図である。各受信電極３には、受信電極３の充放電電流信号の受信部６への入力を断続するスイッチング素子（スイッチング手段）ＳＷが接続されている。受信部６は、スイッチング素子ＳＷを介して受信電極３から入力される充放電電流信号に対して所要の信号処理を行う受信信号処理部２１とを備えている。各スイッチング素子ＳＷは制御部７からの駆動信号に応じて個別にオン／オフ制御される。

受信電極３及びスイッチング素子ＳＷは、所定数（例えば２４本）ごとにグループ化され、各グループに属するスイッチング素子ＳＷの互いに対応するもの同士が並行してオン／オフ制御される。また、各グループごとに受信信号処理部２１が設けられている。各グループではスイッチング素子ＳＷが１つずつ順にオンとなるように制御され、残りのスイッチング素子ＳＷはオフに制御されており、スイッチング素子ＳＷをオンとすることで選択された１本の受信電極３の充放電電流信号が受信信号処理部２１に入力される。

このように、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作が複数のグループ間で並行して行われるため、全ての受信電極３の充放電電流信号を受信するのに要する時間を短縮することができる。また、受信部６での充放電電流信号の処理をグループごとに分割して行うことができるため、ハードウエア構成の大型化を抑えることができる。

なお、受信電極３のグループ化では、各グループに属する受信電極３の本数を同一とする必要はなく、例えば受信電極３が１８６本の場合、７つのグループＡ〜Ｇを２４本とし、最後のグループＨを１８本とすればよい。

図３は、図２に示した受信信号処理部２１の概略構成図である。この受信信号処理部２１は、ＩＶ変換部３１と、バンドパスフィルタ３２と、絶対値検出部３３と、積分部３４と、サンプルホールド部３５と、ＡＤ変換部３６とを備えている。

ＩＶ変換部３１では、スイッチング素子ＳＷを介して入力される受信電極３の充放電電流信号（アナログ信号）が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ３２では、ＩＶ変換部３１の出力信号に対して、送信電極２に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部（整流部）３３では、バンドパスフィルタ３２の出力信号に対して全波整流が行われる。積分部３４では、絶対値検出部３３の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。サンプルホールド部３５では、積分部３４の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする処理が行われる。ＡＤ変換部３６では、サンプルホールド部３５の出力信号をＡＤ変換してレベル信号（ディジタル信号）を出力する。

図４は、図１に示した制御部７の概略構成図である。制御部７は、２値化処理部４１と、２値フレームメモリ４２と、多値フレームメモリ４３と、ＣＰＵ４４とを備えている。

ＣＰＵ４４では、前記のように、受信信号処理部２１から出力される電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求めるタッチ位置検出処理が行われる。受信信号処理部２１から順次出力される多値データ（レベル信号）は、１フレーム単位で多値フレームメモリ４３に格納され、ＣＰＵ４４は、この多値フレームメモリ４３から多値データを読み出してタッチ位置検出処理を行う。

また、ＣＰＵ４４では、ユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つきが発生しているか否かを判定するお手つき判定処理が行われる。このお手つき判定処理では、まず、受信信号処理部２１から出力される電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理（指の属性、その他の属性などの判定）を行い、ここで、その他の属性が付与されたオブジェクト領域（以下、その他領域と呼称する）の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域（以下、指領域と呼称する）の出現状態に基づいて、その指領域の有効性を判定する有効性判定処理を行い、ここで無効と判定されると、その指領域をタッチ位置検出処理の対象から除外する。

ここでは、ＣＰＵ４４での処理に先だって、受信信号処理部２１から出力される電極交点ごとのレベル信号を所定の基準値と比較して、タッチ操作があったものと予測される電極交点をタッチ位置候補点として抽出する処理が行われ、このタッチ位置候補点の抽出処理は、２値化処理部４１において、電極交点ごとの多値データ（レベル信号）を２値化することで行われ、多値データが所定のしきい値より大であれば１とし、そうでなければ０とし、２値データが１であればタッチ位置候補点であり、２値データが０であればタッチ位置候補点ではない。

２値化処理部４１から順次出力される２値データは、１フレーム単位で２値フレームメモリ４２に格納され、ＣＰＵ４４は、この２値フレームメモリ４２から２値データを読み出して所要の処理を行う。

なお、２値フレームメモリ４２及び多値フレームメモリ４３は共に２バンクで構成されており、一方のバンクに書き込みが行なわれている間に、他方のバンクに格納された２値データ及び多値データが読み出されてＣＰＵ４４での処理に用いられる。また、ＣＰＵ４４は、図示しないＲＯＭに書き込まれたプログラムによって動作し、図示しないワークメモリを資源として所要の演算処理等を行なう。

図５は、図１に示したタッチパネル装置においてユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つき状態の一例と、このときのタッチ操作があったものと予測される電極交点の出現状況を示す模式図である。

前記のように、２値化処理で得られた電極交点ごとの２値データは、タッチ位置候補点であるか否か、すなわち各電極交点位置でのタッチの有無を示すものであり、図５（Ａ）に示すように、手掌の中央の窪みがタッチ面に接触していないお手つきの場合、図５（Ｂ）に示すように、タッチ位置候補点、すなわちタッチ操作があったものと予測される電極交点が現れる。

このようにしてタッチ位置候補点が抽出されると、次にそのタッチ位置候補点を所定の連結条件にしたがって互いに隣接するもの同士で連結して、タッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する処理がＣＰＵ４４で行われる。ここでは、タッチ位置候補点が、Ｘ軸方向（送信電極の延在方向）とＹ軸方向（受信電極の延在方向）との各軸方向に隣接する強連結と、斜め４５゜方向に隣接する弱連結の各連結条件にしたがってオブジェクト領域が抽出される。図５の例では、小指、薬指、中指、人差し指、親指、及び手掌の各部分に対応して、５つのオブジェクト領域Ｏｂｊ１〜Ｏｂｊ５が抽出される。

図６は、図４に示したＣＰＵ４４で行なわれる処理の手順を示すフロー図である。ここでは、１フレーム単位で２値フレームメモリ４２に格納された電極交点ごとの２値データを順に読み出して、その２値データに基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行いながら、抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定して属性を付与する属性判定処理が行われる。

属性判定処理では、オブジェクト領域の大きさに応じて属性が付与される。オブジェクト領域の大きさは、そのオブジェクト領域に属するタッチ位置候補点の数で判断され、このタッチ位置候補点の数はカウンタで計数される。

具体的には、電極交点の２値データが１である、すなわちタッチ位置候補点である場合には、その電極交点がＯＮとされ、電極交点の２値化値が０で、タッチ位置候補点でない場合には、電極交点がＯＦＦとされる。そして、着目する電極交点がＯＮであると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、そのＯＮである電極交点に他のＯＮである電極交点か隣接しているか否かの判定（ＳＴ１０８）が行われ、隣接するＯＮである電極交点があれば（ＳＴ１０８でＹｅｓ）、カウンタ値ｃｎｔが１増分される（ＳＴ１１１）。

なお、変数visitedは、電極交点ごとに設定され、着目する電極交点が既に判定対象とされたか否かを識別する判定済みフラグに相当するものであり、チェックが行なわれて一旦visitedがＯＮとされると、その電極交点はチェックの対象から除外される。

ここで、１つのオブジェクト領域に属するタッチ位置候補点の数が１となる孤立点である場合、すなわちカウンタ値ｃｎｔが１となる場合には（ＳＴ１１３でＹｅｓ）、属性は付与されず、以降の処理で無視される。

また、１つのオブジェクト領域に属するタッチ位置候補点の数、すなわちカウンタ値ｃｎｔが２から４の範囲内となる場合には（ＳＴ１１４でＹｅｓ）、指の属性が付与される。ここで、電極交点は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において送信電極２及び受信電極３の配置ピッチ（１０ｍｍ）の間隔をおいて配置されているため、オブジェクト領域が指によるものであれば、そのオブジェクト領域に属する電極交点の数は２から４の範囲内となる。なお、スタイラスを指先と同程度の大きさとしておけば、スタイラスによる場合も指の属性が付与される。

また、１つのオブジェクト領域に属するタッチ位置候補点の数、すなわちカウンタ値ｃｎｔが５以上となる場合には（ＳＴ１１４でＮｏ）、イレーサによる場合も含まれるため、イレーサ条件を満たすか否かの判定が行われ（ＳＴ１１６）、イレーサ条件を満たす場合には（ＳＴ１１６でＹｅｓ）、イレーサの属性が付与され、イレーサ条件を満たさない場合には、その他の属性が付与される。ここで、イレーサは、例えば直径が約５０ｍｍの円形状をなすものであり、オブジェクト領域の外形と大きさ（電極交点の数）によって判別することができる。

これにより、図５（Ｂ）に示すオブジェクト領域Ｏｂｊ１は、タッチ位置候補点の数が２となるため、指の属性が付与される。オブジェクト領域Ｏｂｊ２・Ｏｂｊ５は、タッチ位置候補点の数が５以上となり、さらにイレーサ条件を満たさないため、その他の属性が付与される。オブジェクト領域Ｏｂｊ３は、タッチ位置候補点の数が１となる孤立点であるため、属性は与えられず、以降の処理では無視される。オブジェクト領域Ｏｂｊ４は、タッチ位置候補点の数が３となるため、指の属性が付与される。

以上のようにして属性判定処理が行われ、この属性判定処理で、その他の属性が付与されたその他領域は、原則的にタッチ位置検出処理の対象から除外されるが、図５（Ｂ）に示したように、手掌部分が不完全に接触したケースで、単にその他領域を除外しただけでは、指の属性が付与された指領域が残り、この領域を正規のタッチ操作による指部分と誤って認識される。

そこで、その他領域の周囲に存在する指領域の出現状態に基づいて、その指領域の有効性を判定する有効性判定処理が行われる。この有効性判定処理は、指領域が正規のタッチ操作によるものか否か、お手つきによるものかを判定するものであり、指領域がお手つきによるもので無効と判定されると、その指領域を含めてお手つきによるオブジェクト領域がタッチ位置検出処理の対象から除外される。

この有効性判定処理では、その他領域と指領域との位置関係に基づいて、指領域の有効性を判定する。抽出されたオブジェクト領域がお手つきによるものであれば、手掌部分に対応するその他領域の近傍に、指領域が現れることから、その他領域と指領域との位置関係に基づいて、指領域がお手つきの際にタッチされたものか否かを判別することができる。

特にここでは、指領域とその他領域との上下関係、及び指領域とその他領域との離間距離から、指領域がお手つきの際にタッチされたものか否かを判別し、さらに指領域の数から、指領域がお手つきによる指部分によるものか否かを判定する。具体的には、以下の３つの判定条件を全て満足する場合に無効、すなわちお手つきがあったものと判定する。
第１の判定条件：その他領域より上方に指領域が存在する。
第２の判定条件：その他領域の近傍に指領域が存在する。
第３の判定条件：指領域の数が２〜５の範囲内である。

まず、通常のお手つき状態では、指が上向きとなる。そこで、第１の判定条件として、その他領域より上方に指領域が存在するか否かの判定を行い、該当すれば指領域がお手つきによる指部分と判断することができる。ここでは、上下の位置関係の判断を、オブジェクト領域の中心座標で行い、指領域の中心座標がその他領域の中心座標が上側にあるか否かを判定する。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、タッチ面の左上に原点Ｏを設定すると共に、Ｘ軸方向（送信電極２の延在方向）及びＹ軸方向（受信電極３の延在方向）を設定し、その他領域の中心Ｙ座標値と指領域の中心Ｙ座標値との大小判定を行う。

なお、中心座標（Ｘａ，Ｙａ）は、オブジェクト領域の最大Ｘ値Ｘmax、オブジェクト領域の最小Ｘ値Ｘmin、オブジェクトの最大Ｙ値Ｙmax、オブジェクトの最小Ｙ値Ｙminから、次式で求められる。
（Ｘａ，Ｙａ）＝（（Ｘmax＋Ｘmin）／２，（Ｙmax＋Ｙmin）／２））

図５（Ｂ）に示す例では、その他領域Ｏｂｊ２に対して、指領域Ｏｂｊ１は側方、指領域Ｏｂｊ４は下方に存在し、第１の判定条件を満たさない。また、その他領域Ｏｂｊ５に対しては、指領域Ｏｂｊ１、指領域Ｏｂｊ４は上方に存在し、第１の判定条件を満たす。

次に、片手がタッチ面に触れたお手つき状態であれば、指領域及び手掌部分に対応するその他領域が手の大きさの範囲内に存在する。そこで、第２の判定条件として、その他領域の近傍に指領域が存在するか否かの判定を行い、該当すれば指領域がお手つきによるタッチ部分と判断することができる。ここでは、上下方向と左右方向との２方向で判定を行う。すなちわ、その他領域の中心座標から上方向の所定の範囲に指領域が存在するか、または、その他領域の端から横方向の所定の範囲に指領域が存在するかの判定を行う。具体的には、例えばその他領域の中心座標からＹ原点方向に１００ｍｍの範囲に指領域が存在するか、または、その他領域の最大Ｘ値から＋５０ｍｍの範囲あるいは最小Ｘ値から−５０ｍｍの範囲に指領域が存在するかの判定を行う。

図５（Ｂ）に示す例では、その他領域Ｏｂｊ５の中心座標からＹ原点方向に１００ｍｍの範囲に指領域Ｏｂｊ１が存在し、またその他領域Ｏｂｊ５の最大Ｘ値から＋５０ｍｍの範囲に指領域Ｏｂｊ４が存在するため、その他領域Ｏｂｊ５は第２の判定条件を満たす。

次に、通常のお手つき状態では、複数の指がタッチ面に触れる。そこで、第３の判定条件として、指領域の数が２〜５の範囲内であるか否かの判定を行い、該当すれば指領域がお手つきによる指部分と判断することができる。

図５（Ｂ）に示す例では、指領域Ｏｂｊ１・Ｏｂｊ４が２つ存在するため、第３の判定条件を満たす。

このようにその他領域Ｏｂｊ２に対して、各指領域は、第１の判定条件を満たさないが、その他領域Ｏｂｊ５に対して、各指領域は第１・第２の両判定条件を満たし、また第３の判定条件も満たすため、指領域Ｏｂｊ１・Ｏｂｊ４はお手つきによる指部分と判断されてタッチ位置検出処理の対象から除外される。また、その他領域Ｏｂｊ２・Ｏｂｊ５及び孤立点Ｏｂｊ３もタッチ位置検出処理の対象から除外され、これによりお手つきによるオブジェクト領域Ｏｂｊ１〜Ｏｂｊ５が全てタッチ位置検出処理の対象から除外される。

本発明にかかるタッチパネル装置は、ユーザが誤ってタッチ面に触れるお手つきを正規のタッチ操作と誤認識することを避けることができる効果を有し、インタラクティブホワイトボードとして用いられる大型で且つマルチタッチが可能なタッチパネル装置などとして有用である。

１ タッチパネル装置
２ 送信電極（第１電極）
３ 受信電極（第２電極）
４ パネル本体
５ 送信部
６ 受信部
７ 制御部
２１ 受信信号処理部
４１ ２値化処理部
４２ ２値フレームメモリ
４３ 多値フレームメモリ
４４ ＣＰＵ

Claims (6)

1. 互いに並走する複数の第１電極及び互いに並走する複数の第２電極が格子状に配置されたパネル本体と、
   前記第１電極に印加された信号に応答した第２電極の信号を受信して、電極交点ごとのレベル信号を出力する信号処理部と、
   前記信号処理部から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記信号処理部からのレベル信号に基づいてタッチ操作があったものと予測されるオブジェクト領域を抽出する領域抽出処理を行い、ここで抽出されたオブジェクト領域がいかなる物体によるものかを判定する属性判定処理を行い、ここで指以外の属性が付与されたオブジェクト領域の周囲に存在する指の属性が付与されたオブジェクト領域の出現状態に基づいて、その指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定する有効性判定処理を行い、ここで無効と判定されると、その領域をタッチ位置検出処理の対象から除外することを特徴とするタッチパネル装置。
2. 前記制御部は、前記領域抽出処理において、電極交点ごとのレベル信号を所定の基準値と比較して、タッチ操作があったものと予測される電極交点をタッチ位置候補点として抽出し、そのタッチ位置候補点を互いに隣接するもの同士で連結してオブジェクト領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記制御部は、前記属性判定処理において、オブジェクト領域の大きさに基づいて、ユーザの指先及びその他の物体のいずれによるものかを判定して、指及びその他の各属性を付与することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のタッチパネル装置。
4. 前記制御部は、前記有効性判定処理において、指の属性が付与されたオブジェクト領域とその他の属性が付与されたオブジェクト領域との位置関係に基づいて、前記指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定することを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル装置。
5. 前記制御部は、前記有効性判定処理において、指の属性が付与されたオブジェクト領域とその他の属性が付与されたオブジェクト領域との上下関係及び離間距離と、指の属性が付与されたオブジェクト領域の数に基づいて、前記指の属性が付与されたオブジェクト領域の有効性を判定することを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル装置。
6. 前記制御部は、前記属性判定処理において、オブジェクト領域の大きさ及び外形に基づいて、イレーサによるものか否かを判定し、ユーザの指先及びイレーサによるものでない場合に、その他の属性を付与することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載のタッチパネル装置。

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