JP2013025427A - Input device equipped with load sensors and input coordinate conversion method - Google Patents

Input device equipped with load sensors and input coordinate conversion method Download PDF

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雅史 金子
Masahiko Ishizone
昌彦 石曽根
Takashi Sato
崇 佐藤
Eiji Umetsu
英治 梅津
Motohiro Ushiki
志浩 牛来
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device equipped with load sensors which prevents deviation of a detection position of an input position coordinate while allowing easy transformation from the input position coordinate to a coordinate of display coordinate system when a rotation angle of a surface panel is changed, and an input coordinate conversion method.SOLUTION: The input device comprises: a surface panel having a display region for viewing image and character data; multiple load sensors arranged so as to detect an input position onto the surface panel; a display coordinate system for defining a display direction of the image and character data according to a rotation angle of the surface panel; a sensor coordinate system for defining an input position onto the surface panel; input position calculation means for calculating an input position coordinate in the sensor coordinate system from load data of the multiple load sensors; and coordinate transformation means for transforming the input position coordinate to the display coordinate system on the basis of the rotation angle of the surface panel.

Description

本発明は、荷重センサを用いた入力装置及びその入力座標変換方法に関し、特に、入力位置座標の検出位置ずれを防ぐとともに、表面パネルの回転角度が変化した場合においても入力位置座標を表示座標系の座標へ簡便に変換させることが可能な、荷重センサを用いた入力装置及びその入力座標変換方法に関する。   The present invention relates to an input device using a load sensor and an input coordinate conversion method thereof, and in particular, prevents a detection position shift of the input position coordinates and displays the input position coordinates even when the rotation angle of the surface panel changes. The present invention relates to an input device using a load sensor and an input coordinate conversion method thereof that can be easily converted into the coordinates of the input.

現在、携帯用の電子機器などの表示部として、表示画像のメニュー項目やオブジェクト等を視認しながら直接、指などで操作して座標入力を行うための透光型入力装置が用いられている。このような入力装置として、特許文献1には荷重センサを用いた入力装置について開示されている。特許文献1に開示されている入力装置は、複数の荷重センサからの各出力値から、XY座標の押圧位置とZ方向の荷重とを所定の計算式により検出することができる。したがって、複数の荷重センサを用いた入力装置では、表示画像に表示されたメニュー項目や画像データを選択すると同時に、実行する処理内容を入力荷重の大きさによって選択可能であるため、1度の入力操作で多様な操作を行うことが可能となる。   Currently, as a display unit of a portable electronic device or the like, a translucent input device for performing coordinate input by operating with a finger or the like while visually recognizing a menu item or an object of a display image is used. As such an input device, Patent Document 1 discloses an input device using a load sensor. The input device disclosed in Patent Literature 1 can detect the pressed position of the XY coordinates and the load in the Z direction from each output value from the plurality of load sensors by a predetermined calculation formula. Therefore, in an input device using a plurality of load sensors, it is possible to select a menu item or image data displayed on the display image and simultaneously select a processing content to be executed according to the magnitude of the input load. Various operations can be performed.

また、特許文献2及び特許文献3には、携帯電話等の携帯情報端末を回転させた場合や携帯情報端末の表示部を回転させた場合において、表示部の画像を適切な方向で表示させる方法ついて開示されている。特許文献3に開示されているように、表示座標系の座標原点はユーザーから見て表示部の左上の角部に設定されており、表示部が回転された場合には、表示部における座標原点が変更されて、常にユーザーから見て表示部の左上角部に位置するように設定される。これにより、表示部や携帯情報端末の回転角度に係わらず、ユーザーから見たときに適切な方向で画像を表示させることができる。   Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a method of displaying an image of a display unit in an appropriate direction when a mobile information terminal such as a mobile phone is rotated or when a display unit of a mobile information terminal is rotated. It is disclosed. As disclosed in Patent Document 3, the coordinate origin of the display coordinate system is set to the upper left corner of the display unit as viewed from the user, and when the display unit is rotated, the coordinate origin in the display unit is set. Is changed so that it is always positioned at the upper left corner of the display as viewed from the user. Thereby, an image can be displayed in an appropriate direction when viewed from the user regardless of the rotation angle of the display unit or the portable information terminal.

近年、携帯情報端末の回転角度が変化した場合にも適切に画像等を表示させることができるとともに、多様な入力操作を実現することが求められており、携帯情報端末等の電子機器の表示部として荷重センサを用いた入力装置の搭載が検討されている。   In recent years, even when the rotation angle of a portable information terminal changes, it is possible to display an image or the like appropriately and to realize various input operations, and a display unit of an electronic device such as a portable information terminal. As an example, the mounting of an input device using a load sensor has been studied.

このような場合において、表示画像の表示方向を規定する表示座標系と、入力位置座標を規定するセンサ座標系との2つの座標系があり、表示座標系が回転した場合においても入力位置を適切に検出できるように表示座標系とセンサ座標系とを一致させる必要がある。図10には従来の入力装置101の平面図を模式的に示しており、図10(a)には初期状態における入力装置101を、図10(b)には90°回転したときの入力装置101を示す。図10(a)に示すように、初期状態における表示座標系130の表示座標原点130aとセンサ座標系131のセンサ座標原点131aは、いずれも表示領域111の左上角部に設定されている。したがって、表示座標系130で表示された画像やメニュー項目の表示位置座標とセンサ座標系131で検出された入力位置座標とを一致させることが可能である。   In such a case, there are two coordinate systems: a display coordinate system that defines the display direction of the display image, and a sensor coordinate system that defines the input position coordinates. Even when the display coordinate system is rotated, the input position is appropriately set. It is necessary to make the display coordinate system coincide with the sensor coordinate system so that they can be detected easily. FIG. 10 schematically shows a plan view of a conventional input device 101. FIG. 10A shows the input device 101 in the initial state, and FIG. 10B shows the input device when rotated 90 degrees. 101 is shown. As shown in FIG. 10A, the display coordinate origin 130a of the display coordinate system 130 and the sensor coordinate origin 131a of the sensor coordinate system 131 in the initial state are both set at the upper left corner of the display area 111. Therefore, the display position coordinates of the image or menu item displayed on the display coordinate system 130 and the input position coordinates detected by the sensor coordinate system 131 can be matched.

図10(b)に示すように、入力装置101が90°回転した場合には、表示座標原点130aはユーザー側からみて左上角部に位置するように座標変換されて表示方向が回転される。そして、センサ座標原点131aについても同様にユーザー側からみて左上角部に変換される。したがって、入力装置101が回転した場合において、表示座標系130の表示位置座標とセンサ座標系131の入力位置座標とが一致するように、表示座標系130の回転とともにセンサ座標系131が回転されることになる。   As shown in FIG. 10B, when the input device 101 is rotated by 90 °, the display coordinate origin 130a is coordinate-transformed so as to be positioned at the upper left corner as viewed from the user side, and the display direction is rotated. Similarly, the sensor coordinate origin 131a is converted into the upper left corner as viewed from the user side. Accordingly, when the input device 101 is rotated, the sensor coordinate system 131 is rotated together with the rotation of the display coordinate system 130 so that the display position coordinates of the display coordinate system 130 and the input position coordinates of the sensor coordinate system 131 coincide. It will be.

特開2006−126997号公報JP 2006-126997 A 特開2005−229490号公報JP 2005-229490 A 特開2008−118286号公報JP 2008-118286 A

荷重センサを用いた入力装置101において、図10に示すように複数の荷重センサ120a〜120dが用いられており、それぞれの荷重データから所定の計算にしたがって荷重位置が算出される。荷重センサ120a〜120dにおいては、製造工程上のばらつきなどによってそれぞれ出力特性や感度が異なるため、各荷重センサ120a〜120dにそれぞれ同じ荷重が加えられた場合であっても出力値にある程度のばらつきが生じてしまう。また、各荷重センサ120a〜120dが設置される支持基板(図示しない)や入力荷重を受ける表面パネル110の平坦性や設置ばらつきによっても、誤差が生じる場合がある。したがって、入力位置座標を算出する際には、これらのばらつきを補正する必要がある。そのため、各荷重センサ120a〜120dで検出された荷重データに、それぞれの荷重センサ120a〜120dに対応したX位置係数、及びY位置係数を乗じて、正確に入力位置座標が算出される。   In the input device 101 using a load sensor, a plurality of load sensors 120a to 120d are used as shown in FIG. 10, and a load position is calculated from each load data according to a predetermined calculation. Since the load sensors 120a to 120d have different output characteristics and sensitivities due to variations in the manufacturing process, etc., even when the same load is applied to the load sensors 120a to 120d, the output values vary to some extent. It will occur. Further, an error may occur due to the flatness of the support substrate (not shown) on which the load sensors 120a to 120d are installed and the surface panel 110 that receives the input load and installation variations. Therefore, it is necessary to correct these variations when calculating the input position coordinates. Therefore, input position coordinates are accurately calculated by multiplying the load data detected by the load sensors 120a to 120d by the X position coefficient and the Y position coefficient corresponding to the load sensors 120a to 120d.

しかしながら、図10(b)に示すように、入力装置101の回転に伴ってセンサ座標系131を回転させた場合には、センサ座標系131と各荷重センサ120a〜120dとの相対位置が変化してしまう。すなわち、入力位置座標の算出に必要なX位置係数、及びY位置係数が変化することになり、実際に入力した位置と算出された入力位置座標とにずれが生じて、入力装置101としての機能が損なわれてしまう。また、このずれを計算処理によって補正する場合には、入力装置101の回転角度が変化する度に補正を行う必要があり、処理が複雑化し、そのための処理回路も大規模なものになってしまうという問題が生じる。   However, as shown in FIG. 10B, when the sensor coordinate system 131 is rotated with the rotation of the input device 101, the relative positions of the sensor coordinate system 131 and the load sensors 120a to 120d change. End up. That is, the X position coefficient and the Y position coefficient necessary for calculating the input position coordinates change, and a deviation occurs between the actually input position and the calculated input position coordinates, so that the function as the input device 101 is achieved. Will be damaged. In addition, when this deviation is corrected by calculation processing, it is necessary to perform correction every time the rotation angle of the input device 101 changes, which complicates the processing, and the processing circuit for that purpose becomes large. The problem arises.

本発明は、上記課題を解決し、入力位置座標の検出位置ずれを防ぐとともに、表面パネルの回転角度が変化した場合においても入力位置座標を表示座標系の座標へ簡便に変換させることが可能な、荷重センサを用いた入力装置及びその座標変換方法に関する。   The present invention solves the above-described problem, prevents detection position shift of the input position coordinates, and can easily convert the input position coordinates to the coordinates of the display coordinate system even when the rotation angle of the front panel changes. The present invention relates to an input device using a load sensor and a coordinate conversion method thereof.

本発明の荷重センサを用いた入力装置は、画像や文字データを視認するための表示領域を有する表面パネルと、前記表面パネルに入力される入力位置を検出するように配置された複数の荷重センサと、を有し、前記表面パネルの回転角度に応じて前記画像や文字データの表示方向を規定する表示座標系と、前記表面パネルへの入力位置を規定するセンサ座標系とを有しており、前記複数の荷重センサの荷重データから前記センサ座標系における入力位置座標を算出する入力位置算出手段と、前記表面パネルの前記回転角度に基づいて前記入力位置座標を前記表示座標系の座標に変換する座標変換手段とを有することを特徴とする。   An input device using a load sensor according to the present invention includes a front panel having a display area for visually recognizing images and character data, and a plurality of load sensors arranged to detect an input position input to the front panel. And a display coordinate system that defines a display direction of the image and character data in accordance with a rotation angle of the front panel, and a sensor coordinate system that defines an input position to the front panel. Input position calculating means for calculating input position coordinates in the sensor coordinate system from load data of the plurality of load sensors, and converting the input position coordinates to coordinates in the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel. And a coordinate conversion means.

これによれば、表面パネルの回転に伴って表示座標系が回転した場合であっても、入力操作による入力位置座標は、センサ座標系において正確に算出されることになる。そして、算出された入力位置座標は、表面パネルの回転角度に基づいて表示座標系の座標へと変換される。このようにして表示画像等の表示位置座標に対して、入力操作による入力位置座標を一致させて検出することが可能となる。   According to this, even when the display coordinate system is rotated in accordance with the rotation of the front panel, the input position coordinates by the input operation are accurately calculated in the sensor coordinate system. The calculated input position coordinates are converted into coordinates in the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel. In this way, it is possible to detect the display position coordinates of the display image or the like by matching the input position coordinates by the input operation.

したがって、表示座標系の回転とともにセンサ座標系を回転させて入力位置座標を検出する場合と比較して、センサ座標系と各荷重センサとの相対位置は変化しないため、各荷重センサのばらつき等に起因する入力位置座標の検出位置ずれを防ぐことが可能である。また、表面パネルの回転角度が変化する度に、各荷重センサのばらつき等の補正処理を行う必要が無いことから、簡便に入力位置座標を表示座標系の座標へ変換することが可能となる。   Therefore, the relative position between the sensor coordinate system and each load sensor does not change compared to the case where the input coordinate is detected by rotating the sensor coordinate system together with the rotation of the display coordinate system. It is possible to prevent the detection position deviation of the input position coordinates due to the occurrence. Further, since it is not necessary to perform correction processing such as variation of each load sensor every time the rotation angle of the front panel changes, it is possible to easily convert the input position coordinates to the coordinates of the display coordinate system.

また、前記座標変換手段において、前記表面パネルの前記回転角度に対応する座標変換パラメータを読み込んで、前記入力位置座標を前記表示座標系の前記座標に変換することが好ましい。これによれば、座標変換パラメータを用いて、所定の数式によって入力位置座標を表示座標系の座標へ変換することが可能となる。したがって、座標変換に必要な変数について、表面パネルの回転角度が変化するたびに算出する工程が省略できるため、座標変換手段における処理を簡略化して簡便に座標変換を行うことが可能となる。   Further, it is preferable that the coordinate conversion unit reads a coordinate conversion parameter corresponding to the rotation angle of the front panel and converts the input position coordinates into the coordinates of the display coordinate system. According to this, it is possible to convert the input position coordinates into the coordinates of the display coordinate system by using a predetermined mathematical expression using the coordinate conversion parameters. Therefore, since the step of calculating the variable necessary for coordinate conversion every time the rotation angle of the front panel changes can be omitted, it is possible to simplify the processing in the coordinate conversion means and perform coordinate conversion easily.

さらに、本発明の荷重センサを用いた入力装置によれば、前記入力位置座標を算出する際に必要なX位置係数及びY位置係数を、初期設定時に、複数の荷重測定データを用いて最小2乗法により求めることが好適である。こうすれば、各荷重センサの特性ばらつきや設置ばらつき等の補正係数を初期設定時にあらかじめ求めておき、入力位置算出手段において適用することにより、入力位置検出精度を向上させることができる。   Furthermore, according to the input device using the load sensor of the present invention, the X position coefficient and the Y position coefficient necessary for calculating the input position coordinates are set to a minimum of 2 using a plurality of load measurement data at the time of initial setting. It is preferable to obtain by multiplication. In this way, it is possible to improve the input position detection accuracy by obtaining correction coefficients such as characteristic variations and installation variations of each load sensor in advance at the time of initial setting and applying them in the input position calculation means.

本発明の荷重センサを用いた入力装置において、前記荷重センサは、センサ基板と前記センサ基板に設けられた複数のピエゾ素子とを有して構成されており、入力操作による前記センサ基板の変位量を前記ピエゾ素子により検出することが好ましい。これによれば、荷重センサの小型化が可能であるため、入力装置の狭額縁化に有利である。   In the input device using the load sensor according to the present invention, the load sensor includes a sensor substrate and a plurality of piezo elements provided on the sensor substrate, and the displacement amount of the sensor substrate due to an input operation. Is preferably detected by the piezo element. According to this, since the load sensor can be downsized, it is advantageous for narrowing the frame of the input device.

本発明の荷重センサを用いた入力装置において、前記表示領域は4辺を有する略矩形状に形成されており、前記複数の荷重センサは、前記表示領域の各辺の略中央に位置する前記表示領域の外周にそれぞれ配置されていることが好適である。このような配置にすれば、入力操作に対する各荷重センサのセンサ出力を向上させることが可能となる。   In the input device using the load sensor according to the present invention, the display area is formed in a substantially rectangular shape having four sides, and the plurality of load sensors are located at substantially the center of each side of the display area. It is preferable that they are respectively arranged on the outer periphery of the region. With such an arrangement, it is possible to improve the sensor output of each load sensor with respect to the input operation.

本発明の荷重センサを用いた入力装置の入力座標変換方法は、
a)前記複数の荷重センサの荷重データから、前記センサ座標系における入力位置座標を算出するステップと、
b)前記表面パネルの前記回転角度に基づいて、前記センサ座標系の前記入力位置座標を前記表示座標系の座標に変換するステップと、を有することを特徴とする。
The input coordinate conversion method of the input device using the load sensor of the present invention is:
a) calculating input position coordinates in the sensor coordinate system from load data of the plurality of load sensors;
b) converting the input position coordinates of the sensor coordinate system into coordinates of the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel.

これによれば、表面パネルの回転に伴って表示座標系が回転した場合であっても、入力操作による入力位置座標はセンサ座標系において正確に算出されることになる。そして、算出された入力位置座標は、表面パネルの回転角度に基づいて表示座標系の座標へと変換される。このようにして表示画像等の表示座標に対して、入力操作による入力位置座標を一致させて検出することが可能となる。   According to this, even when the display coordinate system rotates with the rotation of the front panel, the input position coordinates by the input operation are accurately calculated in the sensor coordinate system. The calculated input position coordinates are converted into coordinates in the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel. In this way, it is possible to detect by matching the input position coordinates by the input operation with respect to the display coordinates of the display image or the like.

したがって、表示座標系の回転とともにセンサ座標系を回転させて入力位置座標を検出する場合と比較して、センサ座標系と各荷重センサとの相対位置は変化しないため、各荷重センサのばらつき等に起因する入力位置座標の検出位置ずれを防ぐことが可能である。また、表面パネルの回転角度が変化する度に、各荷重センサのばらつき等の補正処理を行う必要が無いことから、簡便に入力位置座標を表示座標系の座標へ変換することが可能となる。   Therefore, the relative position between the sensor coordinate system and each load sensor does not change compared to the case where the input coordinate is detected by rotating the sensor coordinate system together with the rotation of the display coordinate system. It is possible to prevent the detection position deviation of the input position coordinates due to the occurrence. Further, since it is not necessary to perform correction processing such as variation of each load sensor every time the rotation angle of the front panel changes, it is possible to easily convert the input position coordinates to the coordinates of the display coordinate system.

本発明の荷重センサを用いた入力装置の座標変換方法によれば、前記b)ステップにおいて、前記表面パネルの前記回転角度に対応する座標変換パラメータを読み込んで、前記入力位置座標を前記表示座標系の前記座標に変換することが好適である。これによれば、座標変換パラメータを用いて、所定の数式によって入力位置座標を表示座標系の座標へ変換することが可能となる。したがって、座標変換に必要な変数について、表面パネルの回転角度が変化するたびに算出する工程を省略できるため、座標変換手段における処理を簡略化して簡便に座標変換を行うことが可能となる。   According to the coordinate conversion method of the input device using the load sensor of the present invention, in the step b), the coordinate conversion parameter corresponding to the rotation angle of the surface panel is read, and the input position coordinates are converted into the display coordinate system. It is preferable to convert to the above coordinates. According to this, it is possible to convert the input position coordinates into the coordinates of the display coordinate system by using a predetermined mathematical expression using the coordinate conversion parameters. Therefore, since the step of calculating the variable necessary for coordinate conversion every time the rotation angle of the front panel changes can be omitted, it is possible to simplify the processing in the coordinate conversion means and perform coordinate conversion easily.

本発明の荷重センサを用いた入力装置及びその入力座標変換方法によれば、表示座標系の回転とともにセンサ座標系を回転させて入力位置座標を検出する場合と比較して、センサ座標系と各荷重センサとの相対位置は変化しないため、各荷重センサのばらつき等に起因する入力位置座標の検出位置ずれを防ぐことが可能である。また、表面パネルの回転角度が変化する度に、荷重センサのばらつき等の補正処理を行う必要が無いことから、簡便に入力位置座標を表示座標系の座標へ変換することが可能となる。   According to the input device using the load sensor and the input coordinate conversion method of the present invention, the sensor coordinate system and each of the input coordinate system are compared with the case where the input coordinate is detected by rotating the sensor coordinate system together with the rotation of the display coordinate system. Since the relative position with respect to the load sensor does not change, it is possible to prevent the detection position shift of the input position coordinates due to the variation of each load sensor. Further, since it is not necessary to perform correction processing such as variations in the load sensor each time the rotation angle of the front panel changes, it is possible to easily convert the input position coordinates into the coordinates of the display coordinate system.

本発明の実施形態における荷重センサを用いた入力装置の平面図である。It is a top view of the input device using the load sensor in the embodiment of the present invention. 図1のII−II線で切断したときの断面図である。It is sectional drawing when cut | disconnecting by the II-II line | wire of FIG. 本実施形態における荷重センサの断面図である。It is sectional drawing of the load sensor in this embodiment. 荷重センサを構成するセンサ基板について、ベース基板側から見た時の平面図を示す。The top view when the sensor board | substrate which comprises a load sensor is seen from the base board | substrate side is shown. 本実施形態の入力装置を回転させた場合における、表示座標系及びセンサ座標系を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating a display coordinate system and a sensor coordinate system when the input device of this embodiment is rotated. 本実施形態における入力装置の動作を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows operation | movement of the input device in this embodiment. 本実施形態における入力装置のブロック図である。It is a block diagram of the input device in this embodiment. 図6のステップST6において読み込まれる座標変換パラメータの一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the coordinate transformation parameter read in step ST6 of FIG. 本実施形態における入力装置の初期測定フローチャート図である。It is an initial measurement flowchart figure of the input device in this embodiment. 従来例の荷重センサを用いた入力装置における課題を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the subject in the input device using the load sensor of a prior art example.

本発明の実施形態における荷重センサを用いた入力装置1について、図面に基づいて説明する。なお、各平面図及び各断面図は見やすくするため模式的に示したものであり、寸法の比率は適宜変更して示している。   An input device 1 using a load sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each plan view and each cross-sectional view are schematically shown for easy viewing, and the ratio of dimensions is changed as appropriate.

図1は、入力装置1を入力面側から見たときの平面図であり、透過させて模式的に示したものである。図2には、図1のII−II線で切断したときの入力装置1の断面図を示す。   FIG. 1 is a plan view when the input device 1 is viewed from the input surface side, and is schematically shown through. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the input device 1 taken along the line II-II in FIG.

図1及び図2に示すように本実施形態の入力装置1は、荷重を検出することができる複数の荷重センサ20a〜20dと表面パネル10とを有して構成される。図2に示すように、入力装置1は液晶パネルやOLED(Organic light emitting diode)パネル等の表示装置17の表示面側に配置されて、携帯電話等の携帯情報端末の表示部として用いられる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the input device 1 according to the present embodiment includes a plurality of load sensors 20 a to 20 d that can detect a load and a front panel 10. As shown in FIG. 2, the input device 1 is disposed on the display surface side of a display device 17 such as a liquid crystal panel or an OLED (Organic light emitting diode) panel, and is used as a display unit of a portable information terminal such as a cellular phone.

表面パネル10は、PC(ポリカーボネート)やPMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)等の透明樹脂基板又はガラス基板から形成されており、入力操作を行う入力面を構成している。図1に示すように、表面パネル10には矩形状の表示領域11が設けられており、ユーザーは表示領域11を通して表示装置17からの表示画像や文字データ等を視認することができる。   The front panel 10 is formed from a transparent resin substrate such as PC (polycarbonate) or PMMA (polymethyl methacrylate resin) or a glass substrate, and constitutes an input surface for performing an input operation. As shown in FIG. 1, a rectangular display area 11 is provided on the front panel 10, and a user can visually recognize a display image, character data, and the like from the display device 17 through the display area 11.

図2に示すように、複数の荷重センサ20a〜20d(図2では20a、20cのみ図示する)は支持基板13上に設置されており、表面パネル10に加えられる荷重位置を検出できるように表面パネル10の裏面側(表示装置17側)に配置される。これにより、入力操作時に表面パネル10の入力面の任意の箇所が押圧されると、入力位置に応じて複数の荷重センサ20a〜20dに荷重が加えられて、それぞれ荷重データが出力されることになる。なお、支持基板13には、表面パネル10と同様に透光性の基板を用いることができ、必要に応じて表示領域11と対向する箇所に窓状の穴を形成することも可能である。   As shown in FIG. 2, a plurality of load sensors 20 a to 20 d (only 20 a and 20 c are shown in FIG. 2) are installed on the support substrate 13 so that the load position applied to the front panel 10 can be detected. It is arranged on the back side of the panel 10 (display device 17 side). Thereby, when an arbitrary portion of the input surface of the front panel 10 is pressed during an input operation, a load is applied to the plurality of load sensors 20a to 20d according to the input position, and load data is output respectively. Become. As the support substrate 13, a light-transmitting substrate can be used similarly to the front panel 10, and a window-like hole can be formed at a location facing the display region 11 as necessary.

図1に示すように、矩形状の表示領域11の外周には着色された加飾領域12が設けられている。本実施形態において複数の荷重センサ20a〜20dは、矩形状の表示領域11の各辺の略中央部に位置する加飾領域12に、それぞれ配置されている。このように配置することにより表面パネル10に加えられる荷重を良好に検出することが可能となる。すなわち、表面パネル10は入力操作における押圧を支えることができる程度の剛性を有して構成されているが、表面パネル10の裏面に荷重センサ20a〜20bが設けられていない場所では撓みやすくなる。したがって、例えば荷重センサ20a〜20bを角部に設ける場合は、特に辺の中央部付近が撓みやすいため、表示領域11の中央部付近を押圧しても荷重センサ20a〜20dに荷重がうまく伝達されない場合が生じて、センサ出力が低下する場合がある。これに対し、本実施形態の入力装置1のように、各辺の中央部付近に荷重センサ20a〜20dを形成することにより、表面パネル10に加えられた荷重が各荷重センサ20a〜20dに良好に伝達されて、センサ出力を向上させることが可能となる。なお、荷重センサの位置や個数はこれに限定される物では無い。   As shown in FIG. 1, a colored decoration area 12 is provided on the outer periphery of the rectangular display area 11. In the present embodiment, the plurality of load sensors 20 a to 20 d are respectively disposed in the decoration area 12 located at the approximate center of each side of the rectangular display area 11. By arranging in this way, the load applied to the front panel 10 can be detected well. That is, the front panel 10 is configured to have a rigidity that can support the pressing in the input operation, but is easily bent at a place where the load sensors 20 a to 20 b are not provided on the back surface of the front panel 10. Therefore, for example, when the load sensors 20a to 20b are provided at the corners, the vicinity of the central part of the side is particularly easily bent, so that even if the vicinity of the central part of the display region 11 is pressed, the load is not transmitted well to the load sensors 20a to 20d. In some cases, the sensor output may decrease. On the other hand, the load applied to the front panel 10 is good for each load sensor 20a to 20d by forming the load sensors 20a to 20d near the center of each side like the input device 1 of the present embodiment. Thus, the sensor output can be improved. The position and number of load sensors are not limited to this.

加飾領域12には、着色された加飾層(図示しない)がスクリーン印刷法やインクジェット印刷法等の印刷法により形成されている。これにより、加飾領域12が遮蔽されて、各荷重センサ20a〜20dがユーザーに視認されることを防止できる。   In the decorative region 12, a colored decorative layer (not shown) is formed by a printing method such as a screen printing method or an ink jet printing method. Thereby, the decoration area | region 12 is shielded and it can prevent that each load sensor 20a-20d is visually recognized by a user.

図3には荷重センサ20aの断面図を、図4にはセンサ基板22の裏面側から見たときの平面図を示す。なお、図3では荷重センサ20aの構成を示しているが、荷重センサ20b〜20cにおいても同様の構成、機能を有する。   3 is a cross-sectional view of the load sensor 20a, and FIG. 4 is a plan view when viewed from the back side of the sensor substrate 22. 3 shows the configuration of the load sensor 20a, the load sensors 20b to 20c also have the same configuration and function.

図3に示すように、荷重センサ20aはセンサ基板22、ベース基板21、及び受圧部24を有して構成されている。   As illustrated in FIG. 3, the load sensor 20 a includes a sensor substrate 22, a base substrate 21, and a pressure receiving unit 24.

センサ基板22とベース基板21とは、センサ基板側支持部27aとベース基板側支持部27bとが圧着されて接合されている。そして、センサ基板22とベース基板21との間に所定の空間部を有するように接合されている。センサ基板22には厚み方向に変位可能な変位部25が形成されており、変位部25の上面には上方に突出する受圧部24が形成されている。また、図4に示すように、センサ基板22の裏面には、歪み検出素子として複数のピエゾ素子23が形成されている。複数のピエゾ素子23は、ブリッジ回路を構成するように配線部26によって接続されている。   The sensor substrate 22 and the base substrate 21 are bonded by bonding a sensor substrate side support portion 27a and a base substrate side support portion 27b. The sensor substrate 22 and the base substrate 21 are joined so as to have a predetermined space. A displacement portion 25 that can be displaced in the thickness direction is formed on the sensor substrate 22, and a pressure receiving portion 24 that protrudes upward is formed on the upper surface of the displacement portion 25. As shown in FIG. 4, a plurality of piezo elements 23 are formed on the back surface of the sensor substrate 22 as strain detection elements. The plurality of piezo elements 23 are connected by a wiring section 26 so as to form a bridge circuit.

入力装置1の入力操作時において表面パネル10の任意の箇所に荷重が加えられると、表面パネル10の裏面に配置された各荷重センサ20a〜20dのそれぞれの受圧部24に荷重が加えられる。これにより、変位部25がセンサ基板22の厚み方向に変位して、この変位量に応じて各ピエゾ素子23の電気抵抗値が変化する。この各ピエゾ素子23の電気抵抗値の変化により、各ピエゾ素子23で構成されるブリッジ回路の中点電位が変化して、センサ出力として取り出される。図3に示すようにセンサ基板側電気接続部28aはベース基板側電気接続部28bと接続されており、センサ出力はベース基板側電気接続部28bを介して外部の制御部15(図示しない)へと出力される。そして、各荷重センサ20a〜20dのセンサ出力データに基づいて入力位置座標が算出される。   When a load is applied to an arbitrary portion of the front panel 10 during the input operation of the input device 1, the load is applied to the pressure receiving portions 24 of the load sensors 20 a to 20 d arranged on the back surface of the front panel 10. Thereby, the displacement part 25 is displaced in the thickness direction of the sensor substrate 22, and the electric resistance value of each piezo element 23 changes according to the amount of displacement. Due to the change in the electric resistance value of each piezo element 23, the midpoint potential of the bridge circuit constituted by each piezo element 23 changes and is taken out as a sensor output. As shown in FIG. 3, the sensor board side electrical connection portion 28a is connected to the base board side electrical connection portion 28b, and the sensor output is sent to the external control unit 15 (not shown) via the base substrate side electrical connection portion 28b. Is output. Then, the input position coordinates are calculated based on the sensor output data of the load sensors 20a to 20d.

荷重センサ20a〜20dは、半導体プロセスによって製造することが可能であり、センサ基板22、ベース基板21、及び受圧部24はシリコン基板から構成されている。この製造プロセスのぱらつき等によって、荷重センサ20a〜20dの出力特性は、ばらつきを有することになる。また、表面パネル10及び支持基板13の反りや歪み、荷重センサ20a〜20dの設置方法等によっても、誤差を生じる場合がある。   The load sensors 20a to 20d can be manufactured by a semiconductor process, and the sensor substrate 22, the base substrate 21, and the pressure receiving unit 24 are made of a silicon substrate. Due to variations in the manufacturing process, the output characteristics of the load sensors 20a to 20d have variations. In addition, errors may occur due to warpage or distortion of the front panel 10 and the support substrate 13, the installation method of the load sensors 20a to 20d, and the like.

したがって、入力位置座標を算出する場合に、各荷重センサ20a〜20dの出力特性のばらつきを補正する必要がある。そのため、各荷重センサ20a〜20dのデータに、それぞれのばらつきに対応したX位置係数、Y位置係数を乗じて入力位置座標が算出される。   Therefore, when calculating the input position coordinates, it is necessary to correct variations in output characteristics of the load sensors 20a to 20d. Therefore, the input position coordinates are calculated by multiplying the data of each of the load sensors 20a to 20d by the X position coefficient and the Y position coefficient corresponding to each variation.

図5は、入力装置1の回転角度が変化した場合における、表示座標系30及びセンサ座標系31と入力装置1との関係を示す説明図である。表示座標系30は、表面パネル10の回転に応じて表示画像や文字データ等の表示方向を規定する座標系であり、センサ座標系31は表面パネル10への入力位置を規定する座標系である。図5(a)は初期状態であり、重力方向に対して入力装置1の方向がほぼ一致している状態を示す。図5(b)は、入力装置1を反時計回りに約90°回転させた状態であり、図5(c)、図5(d)はそれぞれ約180°、約270°回転させた場合を示す。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between the display coordinate system 30 and the sensor coordinate system 31 and the input device 1 when the rotation angle of the input device 1 changes. The display coordinate system 30 is a coordinate system that defines the display direction of display images, character data, and the like according to the rotation of the front panel 10, and the sensor coordinate system 31 is a coordinate system that defines the input position to the front panel 10. . FIG. 5A shows an initial state in which the direction of the input device 1 substantially matches the direction of gravity. FIG. 5B shows a state in which the input device 1 is rotated about 90 ° counterclockwise, and FIGS. 5C and 5D show cases where the input device 1 is rotated about 180 ° and about 270 °, respectively. Show.

図5(a)に示すように、初期状態においては表示座標系30とセンサ座標系31とは一致しており、表示座標原点30aとセンサ座標原点31aとはいずれも表示領域11の例えば左上角部に設定されている。この場合、表示画像やメニュー選択項目の表示位置座標に対する入力操作時の入力位置座標の検出位置ずれは発生せず、問題なく入力操作を行うことが可能である。   As shown in FIG. 5A, in the initial state, the display coordinate system 30 and the sensor coordinate system 31 coincide with each other, and both the display coordinate origin 30a and the sensor coordinate origin 31a are, for example, the upper left corner of the display area 11. Is set in the department. In this case, the detection position shift of the input position coordinate during the input operation with respect to the display position coordinate of the display image or menu selection item does not occur, and the input operation can be performed without any problem.

ところが、図5(b)〜図5(d)に示すように表面パネル10の回転角度を変化させた場合、ユーザーに対して一定の方向で表示画像や文字データ等を表示させるために、表示座標系30は表面パネル10に対して回転する。すなわち、入力装置1を約90°(図5(b))、約180°(図5(c))、約270°(図5(d))と回転させても、表示座標原点30aはユーザーから見たときに表示領域11の左上に位置するように座標変換される。これにより、表面パネル10の回転角度によらず、ユーザーに対して適切な方向に画像等が表示されることになる。   However, when the rotation angle of the front panel 10 is changed as shown in FIGS. 5B to 5D, a display image, character data, etc. are displayed in a fixed direction for the user. The coordinate system 30 rotates with respect to the front panel 10. That is, even if the input device 1 is rotated by about 90 ° (FIG. 5B), about 180 ° (FIG. 5C), and about 270 ° (FIG. 5D), the display coordinate origin 30a remains the The coordinates are converted so as to be located at the upper left of the display area 11 when viewed from above. Thereby, an image or the like is displayed in an appropriate direction for the user regardless of the rotation angle of the front panel 10.

これに対し、センサ座標系31の各荷重センサ20a〜20dに対する相対位置は、表面パネル10が回転した場合でも変化しない。例えば、図5(b)に示すように表面パネル10が90°回転した場合には、センサ座標系31についても同じく90°回転する。したがって、表面パネル10の回転によって、表示座標系30とセンサ座標系31とは一致しなくなるため、表示位置座標と入力位置座標との間にずれが発生してしまう。   On the other hand, the relative position of the sensor coordinate system 31 with respect to the load sensors 20a to 20d does not change even when the front panel 10 rotates. For example, as shown in FIG. 5B, when the front panel 10 is rotated by 90 °, the sensor coordinate system 31 is also rotated by 90 °. Accordingly, since the display coordinate system 30 and the sensor coordinate system 31 do not coincide with each other due to the rotation of the front panel 10, a deviation occurs between the display position coordinates and the input position coordinates.

例えば図10に示した従来例の入力装置101と同様に、表示座標系30の回転とともにセンサ座標系31についても表面パネル10に対して回転させると、センサ座標系31と表示座標系30とのずれは無くなる。しかし、上述のとおり入力位置座標の算出においては、各荷重センサ20a〜20dのばらつき等を補正するためのX位置係数、Y位置係数を乗じて算出される。したがって、センサ座標系31が各荷重センサ20a〜20dに対して回転すると、その度に新たに補正係数を設定する必要があり、処理時間が増大し、また、処理に必要な回路も増大してしまうという課題が生じてしまう。また、センサ座標系31を回転させたときに補正係数を設定しない場合、入力位置座標の算出ずれが大きくなり、入力装置1としての機能を損なうおそれがある。   For example, similarly to the input device 101 of the conventional example shown in FIG. 10, when the sensor coordinate system 31 is rotated with respect to the front panel 10 together with the rotation of the display coordinate system 30, the sensor coordinate system 31 and the display coordinate system 30 The gap is gone. However, as described above, the calculation of the input position coordinates is performed by multiplying the X position coefficient and the Y position coefficient for correcting variations and the like of the load sensors 20a to 20d. Therefore, each time the sensor coordinate system 31 rotates with respect to each of the load sensors 20a to 20d, it is necessary to newly set a correction coefficient, the processing time increases, and the circuit required for the processing also increases. The problem that it will end up arises. In addition, when the correction coefficient is not set when the sensor coordinate system 31 is rotated, the calculation deviation of the input position coordinates becomes large, and the function as the input device 1 may be impaired.

以下、本実施形態の入力装置1における入力座標変換方法について図面に基づいて説明する。図6には、本実施形態の入力装置1における入力座標変換のフローチャートを示す。また、図7には入力装置1のブロック図を示す。   Hereinafter, the input coordinate conversion method in the input device 1 of this embodiment is demonstrated based on drawing. In FIG. 6, the flowchart of the input coordinate transformation in the input device 1 of this embodiment is shown. FIG. 7 shows a block diagram of the input device 1.

図6に示すステップST1では、ユーザーが表面パネル10の任意の箇所に荷重を加えて入力操作を行う。これにより、表面パネル10の裏面に配置された各荷重センサ20a〜20dにはそれぞれ入力位置と入力荷重量に応じた荷重が加えられる。   In step ST <b> 1 shown in FIG. 6, the user performs an input operation by applying a load to an arbitrary portion of the front panel 10. Thereby, the load according to the input position and the input load amount is applied to each of the load sensors 20a to 20d arranged on the back surface of the front panel 10.

ステップST2では、各荷重センサ20a〜20dでそれぞれ検出されたセンサ出力データが、図7に示す制御部15へと送られて、荷重データとして取得される。なお、制御部15は様々な処理を行うIC(Integrated Circuit)から構成されており、処理する機能や目的に応じて複数のICから構成されていてもよい。   In step ST2, the sensor output data respectively detected by each load sensor 20a-20d is sent to the control part 15 shown in FIG. 7, and is acquired as load data. The control unit 15 is composed of an IC (Integrated Circuit) that performs various processes, and may be composed of a plurality of ICs depending on the function to be processed and the purpose.

次にステップST3では、各荷重データに基づいてセンサ座標系31における入力座標を算出する。各荷重センサ20a〜20dで検出された荷重データをそれぞれDatA、DatB、DatC、DatDとし、センサ座標系31における入力位置座標を(Xs、Ys)、全荷重をZとすると、以下のような式で算出される。なお、Ax〜Dx、及びAy〜Dyは、各荷重センサ20a〜20dのばらつき等を補正するためのX位置係数、Y位置係数である。
Xs=(Ax・DatA+Bx・DatB+Cx・DatC+Dx・DatD)/Z
Ys=(Ay・DatA+By・DatB+Cy・DatC+Dy・DatD)/Z
Z=DatA+DatB+DatC+DatD
Next, in step ST3, input coordinates in the sensor coordinate system 31 are calculated based on each load data. When the load data detected by each of the load sensors 20a to 20d is DatA, DatB, DatC, and DatD, the input position coordinates in the sensor coordinate system 31 are (Xs, Ys), and the total load is Z, the following equation Is calculated by Ax to Dx and Ay to Dy are an X position coefficient and a Y position coefficient for correcting variations of the load sensors 20a to 20d.
Xs = (Ax · DatA + Bx · DatB + Cx · DatC + Dx · DatD) / Z
Ys = (Ay · DatA + By · DatB + Cy · DatC + Dy · DatD) / Z
Z = DatA + DatB + DatC + DatD

本実施形態においては、図5(b)から図5(d)に示すように、表面パネル10を回転させた場合においても、センサ座標系31と各荷重センサ20a〜20dとの相対位置は変化しないため、センサ座標系31における入力座標は上記の式で算出することができる。また、初期状態で得られたX位置係数、Y位置係数をそのまま用いることができ、表面パネル10の回転角度が変化するたびにX位置係数、Y位置係数を求めるステップを省略することができるため、簡便に入力位置座標を算出することができる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 5B to 5D, the relative positions of the sensor coordinate system 31 and the load sensors 20a to 20d change even when the front panel 10 is rotated. Therefore, the input coordinates in the sensor coordinate system 31 can be calculated by the above formula. Further, the X position coefficient and Y position coefficient obtained in the initial state can be used as they are, and the step of obtaining the X position coefficient and Y position coefficient can be omitted every time the rotation angle of the front panel 10 changes. The input position coordinates can be calculated easily.

また、図5(b)から図5(d)に示すように表面パネル10の回転角度が変化した場合において、センサ座標系31の各荷重センサ20a〜20dに対する相対位置は変化せず、これに対し、表示座標系30は表面パネル10の回転に応じて回転する。このため、センサ座標系31と表示座標系30とはずれが生じていることから、センサ座標系31における入力位置座標と表示座標系30の表示位置座標とは一致しない。本実施形態の入力装置1においては、ステップST3で算出されたセンサ座標系31の入力位置座標を、ステップST6において表示座標系30の座標に変換させることにより一致させることができる。   Further, when the rotation angle of the front panel 10 is changed as shown in FIG. 5B to FIG. 5D, the relative position of the sensor coordinate system 31 with respect to the load sensors 20a to 20d does not change. On the other hand, the display coordinate system 30 rotates according to the rotation of the front panel 10. For this reason, since the sensor coordinate system 31 and the display coordinate system 30 are displaced, the input position coordinates in the sensor coordinate system 31 and the display position coordinates in the display coordinate system 30 do not match. In the input device 1 of this embodiment, the input position coordinates of the sensor coordinate system 31 calculated in step ST3 can be matched by converting the input position coordinates to the coordinates of the display coordinate system 30 in step ST6.

まず、図6に示すステップST4では、図7に示す回転検出部14から表面パネル10の回転角度のデータを取得する。回転検出部14は表面パネル10と一体に設置される場合に限らず、入力装置1や表示装置17に接続されたプリント基板等の回路基板に配置される等、実質的に表面パネル10の回転角度データが検出可能なように配置されていれば良い。   First, in step ST4 shown in FIG. 6, the rotation angle data of the front panel 10 is acquired from the rotation detector 14 shown in FIG. The rotation detection unit 14 is not limited to being installed integrally with the front panel 10, but is substantially rotated by the surface panel 10 such as being arranged on a circuit board such as a printed circuit board connected to the input device 1 or the display device 17. It only has to be arranged so that angle data can be detected.

回転検出部14は、加速度センサ等のセンサを用いることができ、重力方向に対する表面パネル10の方向を検出することにより表面パネル10の回転角度を取得することができる。あるいは、表面パネル10を携帯機器の筐体に対して回転させる場合には、回転検出部14として機械的または電気的スイッチを用いて、筐体に対する表面パネル10の回転角度を検出することができる。   The rotation detection unit 14 can use a sensor such as an acceleration sensor, and can detect the rotation angle of the surface panel 10 by detecting the direction of the surface panel 10 with respect to the direction of gravity. Or when rotating the surface panel 10 with respect to the housing | casing of a portable apparatus, the rotation angle of the surface panel 10 with respect to a housing | casing can be detected using a mechanical or electrical switch as the rotation detection part 14. FIG. .

次に、ステップST5では、表面パネル10の回転角度に対応する座標変換パラメータを取得する。座標変換パラメータは、後述するステップST6の入力位置座標変換時に必要なパラメータであり、図8に示すように、回転角度に対応する座標変換パラメータ(θ、Xp、Yp)の値が制御部15にあらかじめ保存されている。なお、表中のXp_max、Yp_maxは、表面パネル10の表示領域11のX方向及びY方向の最大幅を示しており、例えば、図5(a)に示すように、センサ座標系31の原点を左上角部とすると、右下角部の座標は(Xp_max、Yp_max)となる。また、図8の表に示す「rotation index」の0〜3は、それぞれ、図5(a)〜図5(d)にそれぞれ対応して設定されている。例えば、表面パネル10の回転角度が、図5(b)に示すような状態の場合、図8の表に示す「rotation index」=1に対応する座標変換パラメータ、すなわち、(θ、Xp、Yp)=(90、Xp_max、0)が取得される。   Next, in step ST5, a coordinate conversion parameter corresponding to the rotation angle of the front panel 10 is acquired. The coordinate conversion parameters are parameters required at the time of input position coordinate conversion in step ST6, which will be described later. As shown in FIG. 8, the values of the coordinate conversion parameters (θ, Xp, Yp) corresponding to the rotation angle are sent to the control unit 15. Pre-saved. Xp_max and Yp_max in the table indicate the maximum widths in the X direction and the Y direction of the display area 11 of the front panel 10. For example, as shown in FIG. Assuming the upper left corner, the coordinates of the lower right corner are (Xp_max, Yp_max). Further, “rotation index” 0 to 3 shown in the table of FIG. 8 are respectively set corresponding to FIGS. 5 (a) to 5 (d). For example, when the rotation angle of the front panel 10 is in the state as shown in FIG. 5B, the coordinate conversion parameters corresponding to “rotation index” = 1 shown in the table of FIG. 8, that is, (θ, Xp, Yp ) = (90, Xp_max, 0).

ステップST6では、以下に示す[数1]によってサンサ座標系31における入力位置座標を表示座標系30の座標へと変換することができる。ステップST6では、ステップST3で得られた入力位置座標(Xs、Ys)、及びステップST5で得られた座標変換パラメータ(θ、Xp、Yp)を用いて、簡便に表示座標系30の座標へと変換することが可能である。これにより、センサ座標系31における入力位置座標(Xs、Ys)は表示座標系30における入力位置座標(Xt、Yt)へと変換される。なお、全荷重データZには、ステップST3で求めた値がそのまま用いられる。   In step ST6, the input position coordinates in the sansa coordinate system 31 can be converted into the coordinates of the display coordinate system 30 by [Equation 1] shown below. In step ST6, using the input position coordinates (Xs, Ys) obtained in step ST3 and the coordinate conversion parameters (θ, Xp, Yp) obtained in step ST5, the coordinates of the display coordinate system 30 can be easily obtained. It is possible to convert. Thereby, the input position coordinates (Xs, Ys) in the sensor coordinate system 31 are converted into the input position coordinates (Xt, Yt) in the display coordinate system 30. For the total load data Z, the value obtained in step ST3 is used as it is.

ステップST6においては、[数1]に示すように、各荷重センサ20a〜20dのばらつき等の影響を補正するためのX位置係数(Ax〜Dx)、及びY位置係数(Ay〜Dy)を新たに算出して、座標変換式に用いる必要がない。したがって、表面パネル10の回転角度が変化するたびに補正係数を算出する必要がなく、座標変換を短時間で行うことが可能である。また、制御部15における処理回路の規模の増大を抑えることができる。   In step ST6, as shown in [Equation 1], X position coefficients (Ax to Dx) and Y position coefficients (Ay to Dy) for correcting the influence of variations and the like of the load sensors 20a to 20d are newly set. It is not necessary to calculate and use for the coordinate conversion formula. Therefore, it is not necessary to calculate a correction coefficient every time the rotation angle of the front panel 10 changes, and coordinate conversion can be performed in a short time. In addition, an increase in the size of the processing circuit in the control unit 15 can be suppressed.

なお、ステップST4及びST5は、図6に示すように、ステップST2及びST3と並列に実行することができる。従来技術のように、表面パネル10の回転角度の変化に応じて補正係数を算出して座標変換を行う場合には、座標変換工程が複雑化し、また並列処理は困難であるため処理時間が増大してしまう。これに対し、本実施形態の入力装置1においては並列処理可能であり、座標変換処理が短時間で済むため、快適な入力操作を行うことが可能となる。   Note that steps ST4 and ST5 can be executed in parallel with steps ST2 and ST3, as shown in FIG. When the coordinate conversion is performed by calculating the correction coefficient according to the change in the rotation angle of the front panel 10 as in the prior art, the coordinate conversion process is complicated, and parallel processing is difficult, so the processing time increases. Resulting in. On the other hand, in the input device 1 of the present embodiment, parallel processing is possible, and coordinate conversion processing is completed in a short time, so that a comfortable input operation can be performed.

次に、ステップST7では、表示座標系30へと変換された入力位置座標(Xt、Yt)に基づいて、表示装置17の画面表示を更新する。この処理において、図7に示す画像処理部16に、入力位置座標データ(Xt、Yt)及び全荷重データZが送信されて、表示装置17の画面が更新される。なお、画像処理部16には必ずしも全データを送信する必要はなく、必要に応じてデータの一部を送信する場合もある。   Next, in step ST7, the screen display of the display device 17 is updated based on the input position coordinates (Xt, Yt) converted into the display coordinate system 30. In this process, the input position coordinate data (Xt, Yt) and the total load data Z are transmitted to the image processing unit 16 shown in FIG. 7, and the screen of the display device 17 is updated. Note that it is not always necessary to transmit all the data to the image processing unit 16, and a part of the data may be transmitted as necessary.

ステップST7の後、引き続き入力操作を行う場合はステップST1から繰り返され、入力操作を行わない場合には終了する(ステップST8)。   After step ST7, when the input operation is continued, the process is repeated from step ST1, and when the input operation is not performed, the process is ended (step ST8).

図9には、各荷重センサ20a〜20dのばらつき等の影響を補正するためのX位置係数、及びY位置係数を求める初期測定フローチャート図を示す。この初期測定は1回だけ行えば良いため、入力装置1を組み立てた後の出荷前に実施される。または、入力装置1が組み込まれた携帯機器などを購入したユーザーが最初に実施してもよい。   FIG. 9 shows an initial measurement flowchart for obtaining the X position coefficient and the Y position coefficient for correcting the influence of variations and the like of the load sensors 20a to 20d. Since this initial measurement only needs to be performed once, it is performed before shipment after the input device 1 is assembled. Or the user who purchased the portable apparatus etc. with which the input device 1 was integrated may implement first.

図9のステップST11では初期オフセット補正として、初期状態における各荷重センサ20a〜20dの出力データについてゼロ点補正を行う。これは、初期状態で各荷重センサ20a〜20dに加えられている荷重についてゼロ点補正する処理である。これにより、初期状態における各荷重センサ20a〜20dの出力ばらつきや、表面パネル10との設置の状態のばらつきをリセットできる。   In step ST11 of FIG. 9, as the initial offset correction, zero point correction is performed on the output data of the load sensors 20a to 20d in the initial state. This is a process of correcting the zero point for the load applied to each of the load sensors 20a to 20d in the initial state. Thereby, the output dispersion | variation of each load sensor 20a-20d in an initial state and the dispersion | variation in the state of installation with the surface panel 10 can be reset.

次にステップST12以降では、データ取得ループを実行する。ステップST13において、表示領域11のある決められた位置、例えば(Xs、Ys)=(0、0)に一定の荷重を加える。そして、そのときの各荷重センサ20a〜20dの出力データ(DatA1、DatB1、DatC1、DatD1)を取得する(ステップST14)。   Next, after step ST12, a data acquisition loop is executed. In step ST13, a certain load is applied to a predetermined position of the display area 11, for example, (Xs, Ys) = (0, 0). And the output data (DatA1, DatB1, DatC1, DatD1) of each load sensor 20a-20d at that time is acquired (step ST14).

このようなデータ取得処理(ST13〜ST14)を、センサ座標系31の異なる位置で繰り返し行う(ステップST15)。入力位置座標(Xs、Ys)はある決められた位置であるため、変数は各荷重センサ20a〜20dの出力データ(DatA、DatB、DatC、DatD)の4つである。したがって、少なくとも4箇所でのデータを取得することにより、4変数の線形方程式を立てることができる。これにより、最小2乗法を用いてX位置係数(Ax、Bx、Cx、Dx)、及びY位置係数(Ay、By、Cy、Dy)を求めることができる。   Such data acquisition processing (ST13 to ST14) is repeated at different positions in the sensor coordinate system 31 (step ST15). Since the input position coordinate (Xs, Ys) is a predetermined position, there are four variables of output data (DatA, DatB, DatC, DatD) of the load sensors 20a to 20d. Therefore, a linear equation with four variables can be established by acquiring data at at least four locations. Thereby, the X position coefficient (Ax, Bx, Cx, Dx) and the Y position coefficient (Ay, By, Cy, Dy) can be obtained using the least square method.

図9に示す初期測定フローにより求められたX位置係数及びY位置係数は制御部15に格納される。そして、図6に示すステップST3の入力位置座標の算出処理において用いられる。これにより、各荷重センサ20a〜20dのばらつき等を補正して、センサ座標系31における入力位置座標の検出精度を向上させることができる。   The X position coefficient and Y position coefficient obtained by the initial measurement flow shown in FIG. And it is used in the calculation process of the input position coordinate of step ST3 shown in FIG. Thereby, the dispersion | variation etc. of each load sensor 20a-20d are correct | amended, and the detection accuracy of the input position coordinate in the sensor coordinate system 31 can be improved.

また、センサ座標系31における入力位置座標を表示座標系30の座標へと変換する場合(ステップST6)においては、[数1]に示すように、X位置係数、Y位置係数が不要である。したがって、表面パネル10の回転角度に応じて、例えば図9に示すようなデータ取得ループ(ステップST12〜ST15)を行う必要がなく、簡便な算出処理で座標変換を行うことが可能となる。   Further, when the input position coordinates in the sensor coordinate system 31 are converted into the coordinates of the display coordinate system 30 (step ST6), the X position coefficient and the Y position coefficient are not required as shown in [Equation 1]. Therefore, it is not necessary to perform a data acquisition loop (steps ST12 to ST15) as shown in FIG. 9, for example, according to the rotation angle of the front panel 10, and coordinate conversion can be performed with a simple calculation process.

1 入力装置
10 表面パネル
11 表示領域
12 加飾領域
13 支持基板
14 回転検出部
15 制御部
16 画像処理部
17 表示装置
20a、20b、20c、20d 荷重センサ
21 ベース基板
22 センサ基板
23 ピエゾ素子
24 受圧部
25 変位部
30 表示座標系
30a 表示座標原点
31 センサ座標系
31a センサ座標原点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input device 10 Front panel 11 Display area 12 Decoration area 13 Support board 14 Rotation detection part 15 Control part 16 Image processing part 17 Display apparatus 20a, 20b, 20c, 20d Load sensor 21 Base board 22 Sensor board 23 Piezo element 24 Pressure receiving Section 25 Displacement section 30 Display coordinate system 30a Display coordinate origin 31 Sensor coordinate system 31a Sensor coordinate origin

Claims (7)

画像や文字データを視認するための表示領域を有する表面パネルと、
前記表面パネルに入力される入力位置を検出するように配置された複数の荷重センサと、を有し、
前記表面パネルの回転角度に応じて前記画像や文字データの表示方向を規定する表示座標系と、前記表面パネルへの入力位置を規定するセンサ座標系とを有しており、
前記複数の荷重センサの荷重データから前記センサ座標系における入力位置座標を算出する入力位置算出手段と、前記表面パネルの前記回転角度に基づいて前記入力位置座標を前記表示座標系の座標に変換する座標変換手段とを有することを特徴とする荷重センサを用いた入力装置。
A front panel having a display area for visually recognizing images and character data;
A plurality of load sensors arranged to detect an input position input to the front panel,
A display coordinate system that defines a display direction of the image and character data according to a rotation angle of the front panel, and a sensor coordinate system that defines an input position to the front panel,
Input position calculating means for calculating input position coordinates in the sensor coordinate system from load data of the plurality of load sensors, and converting the input position coordinates into coordinates in the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel. And an input device using a load sensor.
前記座標変換手段において、前記表面パネルの前記回転角度に対応する座標変換パラメータを読み込んで、前記入力位置座標を前記表示座標系の前記座標に変換することを特徴とする請求項1に記載の荷重センサを用いた入力装置。   2. The load according to claim 1, wherein the coordinate conversion unit reads a coordinate conversion parameter corresponding to the rotation angle of the front panel and converts the input position coordinates into the coordinates of the display coordinate system. 3. An input device using a sensor. 前記入力位置座標を算出する際に必要なX位置係数及びY位置係数を、初期設定時に、複数の荷重測定データを用いて最小2乗法により求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の荷重センサを用いた入力装置。   3. The X-position coefficient and Y-position coefficient necessary for calculating the input position coordinates are obtained by a least square method using a plurality of load measurement data at the time of initial setting. An input device using the described load sensor. 前記荷重センサは、センサ基板と前記センサ基板に設けられた複数のピエゾ素子とを有して構成されており、入力操作による前記センサ基板の変位量を前記ピエゾ素子により検出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の荷重センサを用いた入力装置。   The load sensor is configured to include a sensor substrate and a plurality of piezoelectric elements provided on the sensor substrate, and the displacement amount of the sensor substrate due to an input operation is detected by the piezoelectric element. An input device using the load sensor according to any one of claims 1 to 3. 前記表示領域は4辺を有する略矩形状に形成されており、前記複数の荷重センサは、前記表示領域の各辺の略中央に位置する前記表示領域の外周にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の荷重センサを用いた入力装置。   The display area is formed in a substantially rectangular shape having four sides, and the plurality of load sensors are respectively arranged on outer peripheries of the display area located substantially at the center of each side of the display area. An input device using the load sensor according to any one of claims 1 to 4. 画像や文字データを視認するための表示領域を有する表面パネルと、前記表面パネルに入力される入力位置を検出するように配置された複数の荷重センサと、を有し、前記表面パネルの回転角度に応じて前記画像や文字データの表示方向を規定する表示座標系と、前記表面パネルへの入力位置を規定するセンサ座標系とを有する荷重センサを用いた入力装置の入力座標変換方法であって、
a)前記複数の荷重センサの荷重データから、前記センサ座標系における入力位置座標を算出するステップと、
b)前記表面パネルの前記回転角度に基づいて、前記センサ座標系の前記入力位置座標を前記表示座標系の座標に変換するステップと、を有することを特徴とする荷重センサを用いた入力装置の入力座標変換方法。
A front panel having a display area for visually recognizing images and character data, and a plurality of load sensors arranged to detect an input position input to the front panel, the rotation angle of the front panel An input coordinate conversion method for an input device using a load sensor having a display coordinate system that defines a display direction of the image and character data according to the position and a sensor coordinate system that defines an input position to the front panel. ,
a) calculating input position coordinates in the sensor coordinate system from load data of the plurality of load sensors;
b) converting the input position coordinate of the sensor coordinate system into the coordinate of the display coordinate system based on the rotation angle of the front panel; and an input device using a load sensor, Input coordinate conversion method.
前記b)ステップにおいて、前記表面パネルの前記回転角度に対応する座標変換パラメータを読み込んで、前記入力位置座標を前記表示座標系の前記座標に変換することを特徴とする請求項6に記載の荷重センサを用いた入力装置の入力座標変換方法。
The load according to claim 6, wherein in the step b), a coordinate conversion parameter corresponding to the rotation angle of the front panel is read, and the input position coordinates are converted into the coordinates of the display coordinate system. An input coordinate conversion method for an input device using a sensor.
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