JP2013218442A - 入力装置及び押圧点検出方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 特に押圧点の検出精度を従来よりも向上させることが可能な入力装置及び押圧点検出方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 ＸＹ算出座標系にて算出押圧点Ｐ´を含む特定エリアＲ８´を構成する各辺を二次関数で示す。算出押圧点Ｐ´を通る二次関数を、特定エリアのＹ方向にて相対向する各第１の辺Ｓ１，Ｓ２を表す各関数の係数差分、及びＹ方向比率ｖを用いて表すとともに、算出押圧点Ｐ´の座標データを用いて、Ｙ方向比率ｖを算出する。同様にしてＸ方向比率ｕを算出する。比率ｖ，ｕに基づいて、ＸＹ押圧座標系上での特定エリアＲ８内の座標を算出し、算出された座標を、押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、携帯機器やその他の電子機器に搭載されて、指などを操作パネルに接触させて操作する入力装置に関する。

下記の特許文献１では、座標データの計算方法として、まず入力範囲を複数の四角形のセルに分割しておく。このとき、セルは、特許文献１の図１に示すように、左図の基準検出座標からなるセルと、右図の正規化基準座標からなるセルとがあり、これらセルは互いに対応している。正規化基準座標からなるセルが得られれば問題ないが、実際にはセンサのばらつき等により、センサ出力に基づくとセルは、基準検出座標からなるセルのように歪んだ形状となる。

特許文献１では、上記の基準検出座標からなるセルのうち、特定のセル内に検出された検出座標を次のように算出する。すなわち、特定のセルを構成する２組の互いに向き合う辺の組の夫々について、一方の辺から他方の辺へと傾きを連続的に変化させていき、このとき、検出座標を通るような直線を求める。そして前記直線とセルの辺との交点の座標を求める。続いて、基準検出座標による特定のセル内に得られた検出座標を、正規化基準座標からなるセル内に座標変換する。このとき、基準検出座標系にて得られた前記交点座標に基づき、基準検出座標による特定のセル内に得られた検出座標を、正規化基準座標からなるセル内における検出座標に変換している。

特開２０１０−２３７９１３号公報

しかしながら特許文献１の計算方法では、後述の実験結果に示すように実際の押圧点と、算出された押圧点との間でズレが生じやすく、特に基準検出座標からなるセルの歪みが大きくなるとズレが大きくなる問題があった。

特許文献１では、基準検出座標系にて得られたセルの外枠を直線で結んでいる（特許文献１の図１の左図）。すなわちセルの４隅に位置する各基準検出座標間を直線で結んでいる。セルは特許文献１の図５に示すように複数個、形成される。このとき、特許文献１の図５に示すように、各基準検出座標間を直線で結ぶと、例えば図５の座標（ｘ２，ｙ２）近傍では、セル間の外枠の傾きが急激に変化し、このように座標値の急激に変化する位置では、実際の押圧点とのズレが生じやすくなる。特に基準検出座標系にて得られたセルの外枠近傍で押圧点が検出された場合、検出される押圧点が実際に検出されるべきセルではなく隣のセル内で検出されてしまう可能性もあり、ズレ量がますます大きくなってしまう。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に押圧点の検出精度を従来よりも向上させることが可能な入力装置及び押圧点検出方法を提供することを目的としている。

本発明における入力装置は、操作パネルと、
前記操作パネルの操作面に対する裏面側に配置された複数の押圧センサと、
前記操作面をＸＹ押圧座標系にて表し、前記操作面がＸ方向及びＹ方向に夫々、複数のエリアに分割されるように前記ＸＹ押圧座標系上に配置された複数の基準座標点、及び、ＸＹ算出座標系にて前記押圧センサのセンサ出力に基づき算出された、各基準座標点に対応する複数の基準算出座標点を保持するための記憶部と、
前記操作面上を押圧したときの押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）を以下の処理を実行して算出する制御部と、を有することを特徴とするものである。
（１） 前記押圧センサのセンサ出力に基づき前記ＸＹ算出座標系上にて得られた算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）が、前記ＸＹ算出座標系上でのいずれの前記エリア内に位置するか特定すること。
（２） 前記（１）により特定された特定エリアを構成する前記基準算出座標点、及び、前記特定エリアに隣接する隣接エリアの前記基準算出座標点を用いて、前記特定エリアを構成する各辺を２次以上の多項式による関数で表すこと。
（３） 前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＹ方向にて相対向する各第１の辺を表す各関数の係数差分、及びＹ方向比率ｖを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｙ方向比率ｖを算出し、
前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＸ方向にて相対向する各第２の辺を表す各関数の係数差分、及びＸ方向比率ｕを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｘ方向比率ｕを算出すること。
（４） 前記比率ｖ，ｕに基づいて、前記ＸＹ押圧座標系上での前記特定エリア内の座標を算出し、前記算出された座標を、押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）とすること。

また本発明における入力装置の押圧点検出方法は、
操作パネルと、
前記操作パネルの操作面に対する裏面側に配置された複数の押圧センサと、
前記操作面をＸＹ押圧座標系にて表し、前記操作面がＸ方向及びＹ方向に夫々、複数のエリアに分割されるように前記ＸＹ押圧座標系上に配置された複数の基準座標点、及び、ＸＹ算出座標系にて前記押圧センサのセンサ出力に基づき算出された、各基準座標点に対応する複数の基準算出座標点を保持するための記憶部と、
前記操作面上を押圧したときの押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出する制御部と、を有し、
前記制御部では、
（１） 前記押圧センサのセンサ出力に基づき前記ＸＹ算出座標系上にて得られた算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）が、前記ＸＹ算出座標系上でのいずれの前記エリア内に位置するか特定すること、
（２） 前記（１）により特定された特定エリアを構成する前記基準算出座標点、及び、前記特定エリアに隣接する隣接エリアの前記基準算出座標点を用いて、前記特定エリアを構成する各辺を２次以上の多項式による関数で表すこと、
（３） 前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＹ方向にて相対向する各第１の辺を表す各関数の係数差分、及びＹ方向比率ｖを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｙ方向比率ｖを算出し、
前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＸ方向にて相対向する各第２の辺を表す各関数の係数差分、及びＸ方向比率ｕを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｘ方向比率ｕを算出すること、
（４） 前記比率ｖ，ｕに基づいて、前記ＸＹ押圧座標系上での前記特定エリア内の座標を算出し、前記算出された座標を、押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）とすることを特徴とするものである。
これにより、検出位置精度を向上させることができる。

本発明では、前記Ｘ方向比率ｕの算出は、前記ＸＹ算出座標系を９０度回転させて行うことが好ましい。これにより算出を簡単にできる。

また本発明では、前記特定エリアを構成する各辺を二次関数で表すことが好ましい。これにより算出を簡単にできる。

また本発明では、各押圧センサから得られた各センサ出力を前記各センサ出力を足した全出力で割って各規格化出力を算出し、前記各規格化出力を用いて、前記基準算出座標点及び前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を表すことが好ましい。これにより算出精度を向上させることができる。

本発明によれば、従来に比べて、検出位置精度を向上させることができる。

図１は、本実施形態における入力装置の平面図である。 図２は、本発明の実施形態における入力装置の部分縦断面図である。 図３は、本実施形態の入力装置のブロック図である。 図４は、押圧センサの説明図であり、図４（ａ）は部分縦断面図、図４（ｂ）は、押圧センサを構成するセンサ基板の裏面透視図である。 図５（ａ）は、本実施形態におけるＸＹ押圧座標系を示す図であり、図５（ｂ）は、本実施形態におけるＸＹ算出座標系を示す図である。 図６（ａ）は、押圧点を含むＸＹ押圧座標系での特定エリアを示し、図６（ｂ）は、算出押圧点を含むＸＹ算出座標系での特定エリアとその周辺の基準算出座標点を示し、特に特定エリアを構成する各辺を二次関数で表した図である。 図７は、本実施形態の入力装置を用いた押圧点検出方法を説明するためのフローチャート図である。 図８は具体例であり、図８（ａ）は、ＸＹ押圧座標系を示す図であり、図８（ｂ）は、ＸＹ算出座標系を示す図であり、図８（ｃ）は、ＸＹ算出座標系での特定エリアにおけるＹ方向に対向する第１の辺を二次関数で示すとともにＹ方向比率ｖを算出するための図である。 図９は図８の続きであり、図９（ａ）は、図８（ｂ）と同じＸＹ算出座標系を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）から９０度、反時計回りに座標を回転させた図であり、図９（ｃ）は、ＸＹ算出座標系での特定エリアにおける第２の辺（９０度、座標回転させる前の図９（ａ）においてＸ方向に相対向する辺）を二次関数で示すとともにＸ方向比率ｕを算出するための図である。 図１０は、比較例における押圧点の検出方法を示す図であり、図１０（ａ）は、押圧点を含むＸＹ押圧座標系での特定エリアを示し、図１０（ｂ）は、押圧点を含むＸＹ算出座標系での特定エリアの各辺を直線で結んで、比率ｖ、ｕを求めた図である。 図１１（ａ）は、ＸＹ押圧座標系を示す図であり、特に実施例及び比較例において実際の押圧点からのズレを示す図であり、図１１（ｂ）は、ＸＹ算出座標系を示す図である。

図１は、本実施形態における入力装置の平面図であり、図２は、本発明の実施形態における入力装置の部分縦断面図であり、図３は、本実施形態の入力装置のブロック図であり、図４は、押圧センサの説明図であり、図４（ａ）は部分縦断面図、図４（ｂ）は、押圧センサを構成するセンサ基板の裏面透視図である。

本実施形態における入力装置１は、透明な操作パネル４と、操作パネル４の裏面４ｃに設けられた複数の押圧センサ５〜８とを有して構成される。操作パネル４はガラスやプラスチック等で構成される。操作パネル４の表面が操作面４ａである。

図２に示すように、操作パネル４の周囲部４ｂの裏面４ｃに加飾層９を設けることで、操作パネル４を通して液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３の表示がされ操作面４ａでの操作を可能とする操作領域と、操作領域の周囲を縁取る不透明な加飾領域とに区分けできる。加飾領域では、各押圧センサ５〜８が操作面４ａ側から見えないようになっている。

各押圧センサ５〜８は、図４に示すように、センサ基板１２と、ベース基板１３とを有する。センサ基板１２には、変位部１４と、変位部１４の上面に上方に向けて突出する突起状の受圧部１７が設けられる。センサ基板１２とベース基板１３との間には所定の空間部１５が形成されており、これにより変位部１４が荷重を受けると高さ方向に変位できるようになっている。図４（ａ）（ｂ）に示すように、センサ基板１２の裏面には、歪検出素子として複数のピエゾ抵抗素子１６が設けられる。受圧部１７で受けた荷重により変位部１４が高さ方向に変位すると、その変位量に応じて各ピエゾ抵抗素子１６の電気抵抗が変化し、各ピエゾ抵抗素子１６によって構成されたブリッジ回路の中点電位が変化することで、センサ出力を得ることが出来る。図４（ｂ）に示すように各ピエゾ抵抗素子１６から引き回された配線部１８が図示しないパッド部と電気的に接続されている。

本実施形態における押圧センサ５〜８は図４に示した構成以外のものであってもよい。例えば操作面４ａを押圧したときに２つの電極間の距離の変化に基づいて静電容量が変化し、この静電容量変化により荷重を検出することが可能な構成にすることも可能である。

図１，図２に示すように、押圧センサ５〜８は、操作パネル４の裏面４ｃ側に配置される。また図２に示すように、押圧センサ５〜８を支える支持部１０を備え、この支持部１０と操作パネル４間が高さ方向に変形可能な接続部１１により接続されている。これにより操作面４ａを押圧したときに操作パネル４が下方に移動し、押圧センサ５〜８に荷重を加えることができる。接続部１１は例えば両面テープである。

なおタッチパネル１における押圧センサ５〜８の支持構造は図２に示すものに限定されない。また、タッチパネル１における押圧センサ５〜８の位置は図１に示すもの（十字配置）に限定されず、例えば、四隅に配置されてもよい。

図３に示すように本実施形態の入力装置１は、操作パネル４、押圧センサ５〜８、各押圧センサ５〜８に接続される制御部（ＩＣ）２、記憶部２２を備える。また制御部２からのデータを機器本体部の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３等の画像表示装置２０に送信できるようになっている。前記制御部２では、入力装置１の使用時、操作面４ａ上を押圧操作したときの押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出することが出来る。

本実施形態では、制御部２にて、押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）の算出を実行する前に、まず、記憶部２２にて図５（ａ）に示すＸＹ押圧座標系での各基準座標点ｐ１〜ｐ３５及び図５（ｂ）に示すＸＹ算出座標系での各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５を保持しておく。

図５（ａ）は、本実施形態におけるＸＹ押圧座標系を示す図であり、図５（ｂ）は、本実施形態におけるＸＹ算出座標系を示す図である。また図６（ａ）は、押圧点Ｐを含むＸＹ押圧座標系での特定エリアを示し、図６（ｂ）は、算出押圧点Ｐ´を含むＸＹ算出座標系での特定エリアとその周辺の基準算出座標点を示し、特に特定エリアを構成する各辺を二次関数で表した図である。また、図７は、本実施形態の入力装置を用いた押圧点検出方法を説明するためのフローチャート図である。

図５（ａ）に示す「ＸＹ押圧座標系」とは、操作面４ａがＸ方向及びＹ方向に夫々、複数のエリアに分割されるように複数の基準座標点ｐ１〜ｐ３５を配置したＸＹ座標系である。Ｘ方向に配置された各基準座標点及びＹ方向に配置された各基準座標点は、夫々、等間隔で配置されている。等間隔でなくてもよいが等間隔としたほうが、検出精度を上げることができる。

図３に示す記憶部２２には各基準座標点ｐ１〜ｐ３５の座標データが記憶されている。座標データは予め記憶部２２内に保持されている。

さて本実施形態では、図５（ａ）のＸＹ押圧座標系とは別に、もう一つ、ＸＹ押圧座標系とは異なる、図５（ｂ）に示すＸＹ算出座標系が存在する。「ＸＹ算出座標系」とは、押圧センサ５〜８のセンサ出力に基づいて算出されたＸＹ座標系である。

図５（ｂ）に示す各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５は、図５（ａ）のＸＹ押圧座標系における各基準座標点ｐ１〜ｐ３５に夫々対応している。すなわち図５（ａ）のＸＹ押圧座標系での基準座標点ｐ１は、図５（ｂ）のＸＹ算出座標系での基準算出座標点ｐｓ１と対応する。

記憶部２２には、各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５の座標データも記憶されている。各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５の座標データは、出荷前に保存されたものであってもよいし、図１のように操作面４ａ上には図５（ａ）の各基準座標点ｐ１〜ｐ３５に対応する基準押圧点ｐｔ１〜ｐｔ３５が表示され、操作者が図１の各基準押圧点ｐｔ１〜ｐｔ３５を押圧することで、図５（ｂ）に示すＸＹ算出座標系での各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５を取得し保存できるようにしてもよい。

以上のように本実施形態では、記憶部２２には、図５（ａ）のＸＹ押圧座標系における各基準座標点ｐ１〜ｐ３５と、図５（ｂ）のＸＹ算出座標系における各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５とが記憶されている。

図５（ａ）のＸＹ押圧座標系の横軸及び縦軸は、図１に示す操作面４ａでの横方向（Ｘ）の幅寸法及び縦方向（Ｙ）の長さ寸法を示している。すなわち図５（ａ）のＸＹ押圧座標系は、図１の操作面４ａそのものを投影したものといえる。一方、図５（ｂ）のＸＹ算出座標系の横軸及び縦軸は、−１．００〜１．００の範囲となっており、これはセンサ出力を規格化したためである。

規格化出力について説明する。
図１の操作面４ａ上を押圧すると、各押圧センサ５〜８からセンサ出力を得ることができる。ここで押圧センサ５のセンサ出力をｓ１，押圧センサ６のセンサ出力をｓ２，押圧センサ７のセンサ出力をｓ３，押圧センサ８のセンサ出力をｓ４とする。各押圧センサ５〜８の各センサ出力を足して全出力（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）を得る。そして各センサ出力ｓ１〜ｓ４を全出力で割ったのを「規格化出力」とする。

規格化出力Ｓ１は、ｓ１／（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）であり、規格化出力Ｓ２は、ｓ２／（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）であり、規格化出力Ｓ３は、ｓ３／（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）であり、規格化出力Ｓ４は、ｓ４／（ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＋ｓ４）である。

そして、規格化されたセンサ出力に基づいて算出された各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５は、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｓ１−Ｓ３，Ｓ２−Ｓ４）で表すことができる。

上記のようにセンサ出力を規格化せずに、各押圧センサ５〜８のセンサ出力に基づいて各基準算出座標点ｐｓ１〜ｐｓ３５の座標データを求めることもできるが、規格化したほうが、荷重値を考慮しなくてよく、算出を簡単にできる。

続いてＸＹ押圧座標系及びＸＹ算出座標系における各エリアについて説明する。「エリア」とは、ＸＹ押圧座標系での各基準座標点で囲まれた領域、及びＸＹ算出座標系での各基準算出座標点で囲まれた領域を指す。そして、対応する座標点で囲まれたエリア同士は、ＸＹ押圧座標系とＸＹ算出座標系との間で夫々対応している。すなわち、図５（ａ）に示す各基準座標点ｐ１，ｐ２，ｐ８，ｐ９で囲まれたエリアＲ１は、図５（ｂ）に示す各基準算出座標点ｐｓ１，ｐｓ２，ｐｓ８，ｐｓ９で囲まれたエリアＲ１´と対応している。

続いて、操作面４ａ上を押圧したときの押圧点Ｐの座標位置（Ｘ，Ｙ）を以下の処理を実行して算出する。

まず本実施形態では、図７のフローチャートで示すように、操作面４ａ上が押圧された（押圧センサが押圧された）と判断されたとき（ステップＳＴ１）、各押圧センサ５〜８の規格化出力Ｓ１〜Ｓ４を算出し、ＸＹ算出座標系上における算出押圧点Ｐ´の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）＝（Ｓ１−Ｓ３，Ｓ２−Ｓ４）を求める（ステップＳＴ２）。

続いて、算出押圧点Ｐ´の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）＝（Ｓ１−Ｓ３，Ｓ２−Ｓ４）が、ＸＹ算出座標系上のどのエリアＲ１´〜Ｒ２４´内に位置するかを特定する（ステップＳＴ３）。図１に示すように押圧点Ｐの押圧位置は、基準押圧点ｐｔ９、ｐｔ１０、ｐｔ１６、ｐｔ１７にて囲まれたエリア内であり、したがってＸＹ算出座標系における算出押圧点Ｐ´の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）は、基準押圧点ｐｓ９、ｐｓ１０、ｐｓ１６、ｐｓ１７にて囲まれたエリアＲ８´内に現れる。

ここで、押圧点Ｐ（Ｐ´）が位置するエリアを「特定エリア」と称することとする。
図６（ａ）は、ＸＹ押圧座標系での特定エリアを抽出したものであり、図６（ｂ）は、ＸＹ算出座標系での特定エリアとその周囲の一部を抽出した図である。また図５と図６とを比較するとエリアのＸＹ寸法比がやや異なっているが、両者は同じものを示している。

本実施形態では、上記したように図７のステップＳＴ３で、ＸＹ算出座標系での算出押圧点Ｐ´の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）が、特定エリアＲ８´内に位置していることがわかった。

本実施形態では、図６（ｂ）に示す特定エリアＲ８´を構成する各基準算出座標点ｐｓ９，ｐｓ１０，ｐｓ１６，ｐｓ１７及び、特定エリアＲ８´に隣接する隣接エリアＲ９´，Ｒ１４´の基準算出座標点ｐｓ１１，ｐｓ１８，ｐｓ２３，ｐｓ２４の各座標データを用いて、特定エリアＲ８´を構成する各辺を二次関数で示す。

まず図６（ｂ）に示すように、特定エリアＲ８´を構成する各辺のうち、Ｙ方向にて略対向する第１の辺Ｓ１，Ｓ２を二次関数にて示す。すなわち、基準算出座標点ｐｓ１６，ｐｓ１７，ｐｓ１８を通る曲線１をｙ＝ａＸ²＋ｂＸ＋ｃで示し、基準算出座標点ｐｓ９，ｐｓ１０，ｐｓ１１を通る曲線２をｙ＝ｄＸ²＋ｅＸ＋ｆで示す。さらに、算出押圧点Ｐ´を通る曲線３をｙ＝ｇＸ²＋ｈＸ＋ｉで示す。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉはいずれも係数である。なおＹ方向に相対向する辺（第１の辺Ｓ１，Ｓ２）とは、別の一組の辺（第２の辺Ｔ１，Ｔ２）に比べてＸ方向に対する傾きが小さい側の辺を指す。

制御部２２にて求めようとしているのは、最終的に、ＸＹ押圧座標系での押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）であるが（図６（ａ））、そのためには、まずＸＹ算出座標系における特定エリアＲ８´内での算出押圧点Ｐ´のＹ方向比率ｖ及びＸ方向比率ｕを求めることが必要である。比率ｖ，ｕは、０＜ｖ，ｕ＜１の範囲内である。

算出押圧点Ｐ´は、曲線１及び曲線２の間を通る二次関数（曲線３）上にあるとし、曲線３の各係数は、曲線１と曲線２の各係数の差分にＹ方向比率ｖを掛けたもので表現されると考えられる。
すなわち曲線３の各係数ｇ、ｈ、ｉは以下の通りに示すことができる。

ｇ＝（ｄ−ａ）ｖ＋ａ
ｈ＝（ｅ−ｂ）ｖ＋ｂ
ｉ＝（ｆ−ｃ）ｖ＋ｃ
曲線３は、押圧点Ｆの座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を通るため、
Ｙ´＝ｇＸ´²＋ｈＸ´＋ｉ
＝[（ｄ−ａ）ｖ＋ａ]Ｘ´²＋[（ｅ−ｂ）ｖ＋ｂ]Ｘ´＋（ｆ−ｃ）ｖ＋ｃ
[（ｄ−ａ）Ｘ´²＋（ｅ−ｂ）Ｘ´＋（ｆ−ｃ）]ｖ＝Ｙ´−ａＸ´²−ｂＸ´−ｃ
ｖ＝（Ｙ´−ａＸ´²−ｂＸ´−Ｃ）／[（ｄ−ａ）Ｘ´²＋（ｅ−ｂ）Ｘ´＋（ｆ−ｃ）]
で示される。

このようにしてＹ方向比率ｖを求めることができる（図７のステップＳＴ４）。
続いて、Ｘ方向比率ｕを求める（図７のステップＳＴ５）。Ｘ方向比率ｕについては、Ｘ方向にて略対向する第２の辺Ｔ１，Ｔ２を二次関数にて示す。すなわち、基準算出座標点ｐｓ９，ｐｓ１６，ｐｓ２３を通る曲線、基準算出座標点ｐｓ１０，ｐｓ１７，ｐｓ２４を通る曲線を夫々、算出し、上記したＹ方向比率ｖと同様の方法でＸ方向比率ｕを求める。

ところで、Ｘ方向比率ｕを求める際に用いる第２の辺Ｔ１，Ｔ２は、略Ｙ方向に延びる辺あるいは第１の辺Ｓ１，Ｓ２に比べてＸ方向に対して大きく傾く辺であるため、Ｙ方向の二次曲線で示されてしまうと、同一のＸ値に対してＹ値が二つの値を持つ場合がある。基準算出座標点ｐｓ９，ｐｓ１６，ｐｓ２３を通る二次曲線は、まさに同一のＸ値に対してＹ値が二つの値を持つ二次曲線となっている。この場合には計算が困難となるため、Ｘ方向比率ｕを求める際には、図６（ｂ）に示すＸＹ算出座標系を９０度回転させた状態で計算を行うとよい。これによりＸ方向比率ｕの算出を簡単に求めることができる。

次に、ＸＹ算出座標系をＸＹ押圧座標系に戻す。このとき、ＸＹ算出座標系での特定エリアＲ８´と対応する特定エリアＲ８内に押圧点Ｐが存在することがわかっている。さらに、特定エリアＲ８のＸ軸に比率ｕをかけ、Ｙ軸に比率ｖをかけた位置に押圧点Ｐが存在する。したがって上記で算出したＹ方向比率ｖ及びＸ方向比率ｕに基づいて、図６（ａ）のＸＹ押圧座標系における特定エリアＲ８内でのＸＹ座標を算出し、算出された座標を押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）とした。
以上により押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出することができる。

以下、具体例を説明する。
図８（ａ）は、ＸＹ押圧座標系を示す図であり、図８（ｂ）は、ＸＹ算出座標系を示す図であり、図８（ｃ）は、ＸＹ算出座標系での特定エリアにおけるＹ方向に対向する第１の辺を二次関数で示すとともにＹ方向比率ｖを算出するための図である。

図８（ａ）に示すＸＹ押圧座標系での各基準座標点Ａ〜Ｉ及び図８（ｂ）に示すＸＹ算出座標系での各基準算出座標点Ａ´〜Ｉ´の座標データは事前に取得され、記憶部２２は、以下の表１及び表２に示すテーブルを保持している。

今、図８（ａ）に示すＰ点が押圧されたとする。そして各押圧センサ５〜８の規格化されたセンサ出力に基づいて算出押圧点Ｐ´の座標を求めた。その結果、算出押圧点Ｐ´の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）は、（−０．６５，−０．８２）であった。

また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、押圧点Ｐ（Ｐ´）を含むエリアはＸＹ押圧座標系では、各基準座標点ＡＢＣＤにて囲まれたエリアであり、ＸＹ算出座標系では、各基準算出座標点Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´にて囲まれたエリアである。

まずＹ方向比率ｖについて計算する。図８（ｂ）に示すＸＹ算出座標系にてＹ方向に略対向する第１の辺の二次関数を図８（ｃ）に示すように求める。すなわち、各基準算出座標点Ａ´、Ｄ´、Ｉ´を通る曲線１及び、各基準算出座標点Ｂ´、Ｃ´、Ｈ´を通る曲線２を求める。

曲線１（Ａ´−Ｄ´−Ｉ´）は以下のように示される。
曲線１：Ｙ＝ａＸ²＋ｂＸ＋ｃ＝２．６２Ｘ²＋２．８７Ｘ−０．１７

また曲線２（Ｂ´−Ｃ´−Ｈ´）は以下のように示される。
曲線２：Ｙ＝ｄＸ²＋ｅＸ＋ｆ＝１．６０Ｘ²＋１．７６Ｘ−０．２２
上記により算出された曲線１，２の各係数と（Ｘ´，Ｙ´）の値から、Ｙ方向比率ｖは以下の式により計算される。

ｖ＝（Ｙ´−ａＸ´²−ｂＸ´−ｃ）／[（ｄ−ａ）Ｘ´²＋（ｅ−ｂ）Ｘ´＋ｆ−ｃ]＝０．４４６８

また算出押圧点Ｐ´を通る二次曲線は以下のように算出された。
曲線３：Ｙ＝２．１６Ｘ²＋２．３７Ｘ−０．１９

次に，Ｘ方向比率ｕについて求める。図８（ｂ）に示すＸＹ算出座標系のままで計算を行うと同じＸ値に対して２つのＹ値を持ち算出が困難になるので、座標系を９０度反時計回りに回転させた。このとき算出押圧点Ｐ´も９０度反時計回りに回転した位置となる。

以下の表３は、図８（ｂ）に示すＸＹ算出座標系での各基準算出座標点Ａ´〜Ｉ´及び押圧点Ｐ´の座標データであり、表４は、図８（ｂ）のＸＹ算出座標系を９０度、反時計回りに回転させたときの各基準算出座標点Ａ″〜Ｉ″及び押圧点Ｐ″の座標データである。

図９（ａ）は、図８（ｂ）と同じＸＹ算出座標系を示す図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）から９０度、反時計回りに座標を回転させた図であり、図９（ｃ）は、ＸＹ算出座標系での特定エリアにおける第２の辺（９０度、座標回転させる前の図９（ａ）においてＸ方向に相対向する辺）を二次関数で示すとともにＸ方向比率ｕを算出するための図である。

図９（ｂ）において、算出押圧点Ｐ″を含む特定エリアは、各基準座標点Ａ″Ｂ″Ｃ″Ｄ″にて囲まれたエリアである。

Ｙ方向比率ｖと同様の方法で、Ｘ方向比率ｕを求める。すなわち図９（ｂ）に示すＸＹ算出座標系の特定エリアのＹ方向に略対向する（図８（ｂ）ではＸ方向に略対向している）第２の辺の二次関数を図９（ｃ）に示すように求める。

曲線４（Ｅ″−Ｂ″−Ａ″）：Ｙ＝ａＸ²＋ｂＸ＋ｃ＝１．３３Ｘ²−１．７３Ｘ−０．２４

曲線５（Ｆ″−Ｃ″−Ｄ″）：ＹｄＸ²＋ｅＸ＋ｆ＝−０．４４８Ｘ²＋０．４９９Ｘ−０．６７０

求めた曲線４，５の各係数と算出押圧点Ｐ″の座標データ（Ｘ″，Ｙ″）の値から、Ｘ方向比率ｕは以下の通りに計算される。

ｕ＝（Ｙ″−ａＸ″²−ｂＸ″−ｃ）／[（ｄ−ａ）Ｘ″²＋（ｅ−ｂ）Ｘ″＋ｆ−ｃ]＝０．５６５５

また、算出押圧点Ｐ″を通る二次曲線は、以下の通り算出された。
曲線６：Ｙ＝０．３２６Ｘ²−０．４７１Ｘ−０．４８３
以上により、比率（ｕ，ｖ）＝（０．５６５５，０．４４６８）を求めることができた。

続いて図８（ａ）に示すＸＹ押圧座標系での押圧点Ｐの座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出する。

Ｘは、（Ｄｘ−Ａｘ）ｕ＋Ａｘとして、Ｙは、（Ｂｙ−Ａｙ）ｖ＋Ａｙとして示される。ここで、Ｄｘ，Ａｘ，Ｂｙ，Ａｙは、ＸＹ押圧座標系におけるＤのＸ座標、ＡのＸ座標、ＢのＹ座標、ＡのＹ座標を示す。

よって表１の座標値及び比率（ｕ，ｖ）＝（０．５６５５，０．４４６８）により、Ｘ＝８４．８、Ｙ＝８９．３を算出することができた。

続いて、本実施例と比較例とにおける押圧点の検出精度について実験を行った。
まず比較例について説明する。図１０は、比較例における押圧点の検出方法を示す図であり、図１０（ａ）は、押圧点を含むＸＹ押圧座標系での特定エリアを示し、図１０（ｂ）は、押圧点を含むＸＹ算出座標系での特定エリアの各辺を直線で結んで、比率ｖ、ｕを求めた図である。

図１０（ｂ）に示すように、比較例では、ＸＹ算出座標系での特定エリア（押圧点を含むエリア）の各辺を直線で結んでいる。そして、特定エリアにて相対向する辺の間で傾きを徐々に変化させていき、押圧点（Ｘ´，Ｙ´）を通る直線との交点にて比率ｖ，ｕを求めている。図１０は、特許文献１に示す押圧点の検出方法と同じである。

図１１（ａ）は、ＸＹ押圧座標系を示す図であり、特に実施例及び比較例において実際の押圧点からのズレを示す図であり、図１１（ｂ）は、ＸＹ算出座標系を示す図である。

表５は、図１１（ａ）のＸＹ押圧座標系での各基準座標点Ａ〜Ｄの座標データを示すテーブルであり、表６は、図１１（ｂ）に示すＸＹ算出座標系での各基準算出座標点Ａ´〜Ｄ´の座標データを示すテーブルである。

実験では、ＸＹ押圧座標系における押圧点Ｐの座標データと（７５，０）とすると、その際、押圧センサにより得られた規格化出力に基づく、ＸＹ算出座標系における押圧点Ｐ´の座標データは（−０．６５，−０．９３）であった。

以下の表７には、本実施例での検出方法により算出された押圧点の座標データ、及び比較例での検出方法により算出された押圧点の座標データが示されている。

表７に示すように、本実施例の押圧点の検出方法によれば、実際の押圧点からのズレ量を、比較例よりも小さくすることができた。

図１１（ａ）のＸＹ押圧座標系と図１１（ｂ）のＸＹ算出座標系とでは形状に大きな歪みが生じているが、このように歪みが大きくなるほど本実施例の検出方法を用いることで、実際の押圧点からのズレ量を小さくすることが可能になる。

本実施形態では、特定エリアを構成する各辺を二次以上の多項式による関数で示すことができる。すなわち各辺を二次関数でなく三次関数以上で表すこともできる。次数を増やすことで、より検出精度を上げることができるが、その分、係数が増え、算出する際に多くのデータが必要とあり算出負担が大きくなる。したがって本実施形態では、特定エリアを構成する各辺を二次関数により表すことが好ましいとした。

Ｐ 押圧点
Ｐ´ 算出押圧点
ｐ１〜ｐｔ３５ 基準座標点
ｐｓ１〜ｐｓ３５ 基準算出座標点
ｐｔ１〜ｐｔ３５ 基準押圧点
Ｒ１〜Ｒ２４，Ｒ１´〜Ｒ２４´ エリア
１ 入力装置
２ 制御部
４ 操作パネル
４ａ 操作面
５〜８ 押圧センサ
２０ 画像表示装置
２２ 記憶部

Claims (8)

1. 操作パネルと、
   前記操作パネルの操作面に対する裏面側に配置された複数の押圧センサと、
   前記操作面をＸＹ押圧座標系にて表し、前記操作面がＸ方向及びＹ方向に夫々、複数のエリアに分割されるように前記ＸＹ押圧座標系上に配置された複数の基準座標点、及び、ＸＹ算出座標系にて前記押圧センサのセンサ出力に基づき算出された、各基準座標点に対応する複数の基準算出座標点を保持するための記憶部と、
   前記操作面上を押圧したときの押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）を以下の処理を実行して算出する制御部と、を有することを特徴とする入力装置。
   （１） 前記押圧センサのセンサ出力に基づき前記ＸＹ算出座標系上にて得られた算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）が、前記ＸＹ算出座標系上でのいずれの前記エリア内に位置するか特定すること。
   （２） 前記（１）により特定された特定エリアを構成する前記基準算出座標点、及び、前記特定エリアに隣接する隣接エリアの前記基準算出座標点を用いて、前記特定エリアを構成する各辺を２次以上の多項式による関数で表すこと。
   （３） 前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＹ方向にて相対向する各第１の辺を表す各関数の係数差分、及びＹ方向比率ｖを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｙ方向比率ｖを算出し、
   前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＸ方向にて相対向する各第２の辺を表す各関数の係数差分、及びＸ方向比率ｕを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｘ方向比率ｕを算出すること。
   （４） 前記比率ｖ，ｕに基づいて、前記ＸＹ押圧座標系上での前記特定エリア内の座標を算出し、前記算出された座標を、押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）とすること。
2. 前記Ｘ方向比率ｕの算出は、前記ＸＹ算出座標系を９０度回転させて行う請求項１記載の入力装置。
3. 前記特定エリアを構成する各辺を二次関数で表す請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 各押圧センサから得られた各センサ出力を前記各センサ出力を足した全出力で割って各規格化出力が算出され、前記各規格化出力を用いて、前記基準算出座標点及び前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を表す請求項１ないし３のいずれか１項に記載の入力装置。
5. 操作パネルと、
   前記操作パネルの操作面に対する裏面側に配置された複数の押圧センサと、
   前記操作面をＸＹ押圧座標系にて表し、前記操作面がＸ方向及びＹ方向に夫々、複数のエリアに分割されるように前記ＸＹ押圧座標系上に配置された複数の基準座標点、及び、ＸＹ算出座標系にて前記押圧センサのセンサ出力に基づき算出された、各基準座標点に対応する複数の基準算出座標点を保持するための記憶部と、
   前記操作面上を押圧したときの押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）を算出する制御部と、を有し、
   前記制御部では、
   （１） 前記押圧センサのセンサ出力に基づき前記ＸＹ算出座標系上にて得られた算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）が、前記ＸＹ算出座標系上でのいずれの前記エリア内に位置するか特定すること、
   （２） 前記（１）により特定された特定エリアを構成する前記基準算出座標点、及び、前記特定エリアに隣接する隣接エリアの前記基準算出座標点を用いて、前記特定エリアを構成する各辺を２次以上の多項式による関数で表すこと、
   （３） 前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＹ方向にて相対向する各第１の辺を表す各関数の係数差分、及びＹ方向比率ｖを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｙ方向比率ｖを算出し、
   前記ＸＹ算出座標上にて前記算出押圧点を通る前記２次以上の多項式による関数を、前記特定エリアのＸ方向にて相対向する各第２の辺を表す各関数の係数差分、及びＸ方向比率ｕを用いて表すとともに、前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を用いて、前記Ｘ方向比率ｕを算出すること、
   （４） 前記比率ｖ，ｕに基づいて、前記ＸＹ押圧座標系上での前記特定エリア内の座標を算出し、前記算出された座標を、押圧点の座標データ（Ｘ，Ｙ）とすることを特徴とする入力装置の押圧点検出方法。
6. 前記ＸＹ算出座標系を９０度回転させて、前記Ｘ方向比率ｕの算出を行う請求項５記載の入力装置の押圧点検出方法。
7. 前記特定エリアを構成する各辺を二次関数で表す請求項５又は６に記載の入力装置の押圧点検出方法。
8. 各押圧センサから得られた各センサ出力を前記各センサ出力を足した全出力で割って各規格化出力を算出し、前記各規格化出力を用いて、前記基準算出座標点及び前記算出押圧点の座標データ（Ｘ´，Ｙ´）を表す請求項５ないし７のいずれか１項に記載の入力装置の押圧点検出方法。

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