JP3705871B2

JP3705871B2 - タッチパネル付き表示装置

Info

Publication number: JP3705871B2
Application number: JP26023796A
Authority: JP
Inventors: 聡志賀
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2016-09-09
Also published as: US6028595A; JPH1083250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータや携帯型端末装置などにおいてポインティングデバイスの一つとして用いられるアナログ方式の透明タッチパネルを表示面に重ね合わせてなるタッチパネル付き表示装置に係り、特に視角によって生じるタッチ位置と表示位置との誤差によって発生する入力ミスを防ぐことができるタッチパネル付き表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータや携帯型端末装置などの電子情報機器においては、操作性の向上を狙って、表示装置の表示面に透明なタッチパネルを重ね合せたタッチパネル付き表示装置を備えたものが普及しつつある。このようなタッチパネル付き表示装置では、複数のアイコンや文字列を表示し、操作者に選択するアイコンや文字列の表示部を指などで触れさせ、その触れた位置（以下、タッチ位置という。）を検知することにより操作者の指示を取得したり、入力ペンによる手書き文字や線画の入力などを容易に行うことができる。
図８はタッチパネル付き表示装置の基本構造を示す断面図であり、図示するように表示パネル２（例えばＬＣＤ）の外側（上側）に透明なタッチパネル３が重ね合せて設けられている。タッチパネル３が透明であるので、外側から見たとき、表示面のアイコンや文字列をタッチパネル３を通して見ることができる。
しかし、図８からも明らかなように、タッチパネル付き表示装置では、表示パネル２とタッチパネル３との間が若干離間していることに起因して次のような問題が発生する。つまり、この種のタッチパネル付き表示装置は、図８（ａ）に示すように表示パネル２のＡ部の真上に位置するタッチパネル５の表面上のＢ部が押されたときにＡ部の位置に表示されている情報が選択（入力）されるように設計されているため、操作者の眼の位置が図８（ａ）に示すようにＡ部とＢ部とを結ぶ直線上にあるときは、Ａ部に表示されている情報がタッチパネル３の表面上のＢ部に見えるので、Ａ部の情報を選択する際、操作者はＢ部を押して正しく入力を行うことができるが、図８（ｂ）に示すようにＡ部とＢ部とを結ぶ直線上に眼の位置がないときには、Ａ部の情報を選択するのにＡ部の真上にないＢ’部を押してしまうという問題が発生する。
同様に、入力ペンによる文字入力の場合などにおいても、操作者が入力しようとする情報の表示位置からずれた位置に表示されている誤った情報を入力してしまうという問題が発生する。
【０００３】
特開平5-224816号公報に提示された技術はこのような視角差による誤入力を解決しようというものであり、２層のタッチパネルを備えている。このタッチパネル付き表示装置では、操作者はまず１層目のタッチパネルを押して押した位置のポイントを表示パネルに表示させ、それにより視角差を認識した後、２層目のタッチパネルを押して位置を入力する。
しかし、特開平5-224816号公報に提示された技術では、まず第１に、入力操作の度毎に視角差を確認する作業が必要になるので、操作性が悪いという問題がある。第２に、視角差を確認する操作の際、操作者が一層目のタッチパネルを強く押しすぎると、２層目に作用してそのまま誤入力されてしまうという問題がある。第３に、タッチ式入力パネルを２層構造としたことで、製造コストが高くなるという問題がある。
そのため、特開平7-210317号公報に示されたタッチパネル付き表示装置では、表示面の傾斜角度に応じて自動的にタッチパネルの重ね合わせ位置が移動する構成を採用している。
また、特開平7-141109号公報に示されたタッチパネル付き表示装置では、付属の電話機のハンドセットに発光手段を設けるとともに、表示画面の周辺には複数の受光手段を配設して上記発光手段からの光を受光し、複数の受光手段における受光状態の差からハンドセットの位置を検出し、タッチパネルと表示画面との位置関係を補正するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開平7-210317号公報に示された従来の技術は、特開平5-224816号公報に提示された技術に比べれば操作性の面で改良されているものの、機構的にタッチパネルを移動させるために、構造が複雑になるという問題が残っている。また、特開平7-141109号公報に示された従来の技術では付属の電話機を備えていなければ対応できない。
本発明の課題は、上記従来の技術の問題を解決し、発光手段を備えた電話機などの付属要素を必要とせず、機構的にも簡単な構造で、視角誤差によるタッチ入力ミスを防止できるタッチパネル付き表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、タッチ位置を検出するアナログ方式の透明タッチパネルを表示面に重ね合わせてなるタッチパネル付き表示装置において、操作者の視点の位置にて補正用通信開始ボタンを押して発信手段を発信させる位置入力用ペンと、前記位置入力用ペンの発信手段による信号を受信するよう本体ケーシングのＸ方向に位置する二つの受信手段とＹ方向に位置する二つの受信手段と、前記Ｘ方向に位置する二つの受信手段と前記Ｙ方向に位置する二つの受信手段とのそれぞれの受信タイミングによるＸ方向時間差とＹ方向時間差を、Ｘ方向遅延手段とＹ方向遅延手段が発生する所定の遅延時間との大小に基づき視点位置として検出する視点検出手段と、前記視点検出手段により検出された視点位置に応じた視点領域を判断し、前記視点領域に対応した補正値を決定する補正値決定手段と、タッチ位置入力時に前記補正値決定手段により決定された補正値に基づいて入力位置補正を行う位置補正手段と、を備えたことを特徴とする。
この請求項１記載のタッチパネル付き表示装置では、位置入力ペンの発信手段の部分を操作者の目の近くに配置した状態で、発信手段より信号を発信させ、その信号を複数の受信手段にそれぞれ受信させることにより、各受信手段による受信状態、例えば受信強度差、受信時刻差などに基づいて視点位置が検出され、その検出された視点位置に応じた補正値を補正値決定手段が決定する。そして、タッチパネルに指又は入力ペンを接触させて入力を行う時には、上記補正値決定手段により決定された補正値に基づいて位置補正手段が入力位置補正を行う。これにより、タッチパネルに指又は入力ペンを接触させてタッチ入力を行うに際に、操作者が前もって位置入力ペンを使用して補正値を決定する操作を行うだけで、発光手段を備えた電話機などの付属要素を必要とせず、機構的にも簡単な構造で、視角差によるタッチ入力ミスを防止できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。図示するように、この実施の形態のタッチパネル付き表示装置は、表示パネル２と透明なタッチパネル３とを備えた装置本体１と、装置本体１とは別体に構成された位置入力用ペン５とからなる。
装置本体１は、薄型矩形状に形成された本体ケーシング１０の前面（図では上面）に矩形状の表示窓１０ａを有し、この表示窓１０ａより表示パネル２を外部に臨ませている。表示パネル２には、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）が使用されている。タッチパネル３は、表示パネル２の表示面に重ね合わせるようにして表示窓１０ａ内に保持されている。また、本体ケーシング１０の前面部には、タッチパネル３の周辺部４箇所に受信手段としての受光素子４が配設されている。これら受光素子４には、フォトダイオードが使用されている。
位置入力用ペン５は、そのペン先部５ａをタッチパネル３の表面に接触させて各種情報及び指示の入力を行うものである。位置入力用ペン５のヘッド部５ｂには発信手段としての発光素子６が、グリップ部５ｃには補正用通信開始ボタン７が設けられている。発光素子６には赤外線発光ダイオードが使用されている。
【０００７】
また、図２は上記タッチパネル付き表示装置の制御系の構成を示すブロック図であり、図１に示した構成に加えて、このタッチパネル付き表示装置全体を制御する制御部８、この制御部８の指示を受けて表示パネル２に文字や絵などを表示させる表示制御部９、タッチパネル３を制御しタッチパネル３から座標情報を検出し座標値（ｘ，ｙ）を制御部８に渡すタッチパネル制御部10などを備えてなる制御系の構成が示されている。なお、この表示装置をパーソナルコンピュータなどのディスプレイに用いる場合、上記制御部８はパーソナルコンピュータなどの制御部と共通化することが可能である。この制御部８はＣＰＵ、プログラムを内蔵したＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成され、補正値決定手段および位置補正手段として機能する。また、制御部８は、視点検出手段の一部としての時刻差回路（視点検出回路）としても機能する。
上記時刻差回路すなわち制御部８は、受光素子４および発光素子６と共に視点検出手段を構成し、複数の受光素子４が発光素子６からの光を受けた受光状態の差に従って発光素子６の位置、つまり視点位置（後述するようにペン５を目の位置に位置付けた状態で視点位置検出が行われる）を求める。また、補正値決定手段は上記視点検出手段により検出された視点位置に応じて補正値を決定し、位置補正手段は補正値決定手段により決定された補正値に基づいて入力位置補正を行う。
【０００８】
以下、この実施の形態の動作を説明する。
図３は上記タッチパネル付き表示装置の動作内容の一例を示すフロー図である。この実施の形態では、まず最初に、補正値を決定する。そのために、使用者は、図４に示すように位置入力用ペン５を使用者の目の位置（視点位置）に持っていく（Ｓ１）。そして、この状態で位置入力用ペン５に設けられた補正用通信開始ボタン７を押す（Ｓ２）。補正用通信開始ボタン７が押されると、補正値を決定する動作が開始される（Ｓ３）。
補正値の決定は、位置入力用ペン５に設けられた発光素子６から発せられた光を装置本体１に設けられた４つの受光素子４- １〜４- ４により受信（受光）し、そのときの各受光素子４- １〜４- ４間の受信開始時刻の差を求めることによってなされる。つまり、位置入力用ペン５に設けられた発光素子６から光が発せられ、この光が４つの受光素子４- １〜４- ４で受信されるのであるが、発光素子６の位置に対応してそれぞれの受光素子での受信開始タイミングが異なってくる。すなわち、受光素子４- １，４- ２，４- ３，４- ４における受信開始時刻をそれぞれＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４とし、Ｘ方向の（左右の二つの受光素子の）受信開始時刻差をＴｘ，Ｙ方向の受信開始時刻差をＴｙとすると、
Ｔｘ＝Ｋ１−Ｋ３
Ｔｙ＝Ｋ２−Ｋ４
なる時刻差が検出される。
【０００９】
図５に、このような時刻差を判定するための時刻差回路を示す。図示したように、この時刻差回路は、受光素子４- ，４- ３の出力信号をＴ１時間遅らせる遅延手段１１- １，１１- ３、受光素子４- ２，４- ４の出力信号をＴ２時間遅らせる遅延手段１１- ２，１１- ４、Ｄタイプフリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆと略す）１２- １〜１２- ４などを備えている。
上記の時刻差回路において、Ｆ／Ｆ１２- １は、受光素子４- ３がオンしてからＴ1 時間後においても受光素子４- がオンしないとき（ＴX ＞Ｔ1 のとき）Ｑ出力がＬｏｗレベルのままになり、Ｆ／Ｆ１２- ３は受光子４- １がオンしてからＴ1 時間後においても受光素子４- ３がオンしないとき（ＴX ＜−Ｔ1 のとき）Ｑ出力がＬｏｗレベルのままになる。Ｆ／Ｆ１２- ２，１２- ４も同様に動作する。
【００１０】
なお、時刻差Ｔｘが視点位置（視角）に対応するのは次の理由による。つまり、目が画面に近い程、目の位置が左右のいずれかにまたは上下のいずれかにずれていると画面に垂直な方向と視線方向とのなす角である視角が大きくなり、その場合は上記時刻差が大きくなる。それに対して、目が画面から離れると、目の位置が左右のいずれかまたは上下のいずれかにずれても視角が大きくならず、またそのときの時刻差（つまり距離差）も大きくならない。
こうして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の視点（視角）が時刻差回路のＦ／Ｆ１２- １〜１２- ４の出力状態として検出されると（Ｓ４，Ｓ５）、補正値決定手段は、例えば図６に示すような条件に従ってまず視点位置（ペンの位置）を決定する。なお、図６において、時刻差Ｔ1 およびＴ2 は予め設定した所定値である。したがって、例えば図６の第１行に示したＴX ＜−Ｔ1 とは視点が左寄りで且つ時刻差がＴ1 以上ということであり、これは視点が中央から所定距離左に寄った位置よりもさらに左に寄っているということである。また、Ｔ2 ＜Ｔy とは視点が下寄りで且つ時刻差がＴ2 上ということであり、これは視点が中央から所定距離下に寄った位置よりもさらに下に寄っているということである。つまり、位置入力用ペン５の位置（発光素子６の位置、視点位置）が図７に示すＨ1 Ｖ3 領域ということである。
【００１１】
例えば、図７に示したように視点領域を９領域に分割するとすれば、同様にして、Ｔｘ，Ｔｙの値に対応付けて図６に示すような視点領域を定義できる（図７参照）。そして、視角によるタッチ位置のずれは時刻差の小さい中央部で小さくなり、視点が左下（Ｈ1 Ｖ3 ）では左下方向にタッチ位置がずれるので、座標の原点を左上とすれば、Ｘ座標値をαだけ大きくし、Ｙ座標をβだけ小さくするような補正を行えばよい（図６参照）。こうして、各視点領域に対応付けて図６に示したような補正値が決定される（Ｓ６）。なお、決定された一つの補正値は制御部８内のＲＡＭなどに記憶され、補正値決定動作が終了となる（Ｓ７）。また、この実施の形態では、視点領域を９分割にしたが、図５に示した時刻差回路の遅延手段11の種類およびＦ／Ｆ12の個数を増やすことにより視点領域をさらに細かく分割することも可能である。
補正値が決定された後、実際のペン入力作業が開始されると、制御部８内の位置補正手段は、タッチパネル制御部10から取得した座標値（ｘ，ｙ）に対し、ＲＡＭなどに記憶した上記補正値を加減する処理を行い、補正された座標値を入力された座標値とする（Ｓ８）。
【００１２】
以上の実施の形態では、位置入力用ペン５に発光素子を設け、タッチパネル周辺に受光素子を設けた場合を例にとり説明したが、発光素子の代りに音源を設け、受光素子の代りにマイクを設けて、補正用通信開始ボタン７を押したときに上記音源がブザー音などを発し、複数のマイクで音声受信時刻差を検出するようにして視点位置を決定することも可能である。また、上記においては、タッチパネルのどの位置に入力が行われた場合でも補正値を同じ値にしたが、入力位置により補正値を変えることも可能である。
また、上記の例では表示パネル２にＬＣＤを使用しているが、プラズマディスプレイやＦＥＤ等のその他のフラットディスプレイを用いてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のタッチパネル付き表示装置によれば、タッチパネルに指又は入力ペンを接触させてタッチ入力を行うに際に、操作者が前もって位置入力ペンを使用して補正値を決定する操作を行うだけで、発光手段を備えた電話機などの付属要素を必要とせず、機構的にも簡単な構造で、視角差によるタッチ入力ミスを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態の一例を示す全体斜視図である。
【図２】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態の一例を示す制御系のブロック図である。
【図３】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態の一例を示す動作フロー図である。
【図４】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態における補正値決定方法の説明図である。
【図５】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態における視点検出回路の構成例を示す回路図である。
【図６】本発明に係るタッチパネル付き表示装置の実施の形態の一例を示す補正値決定方法の他の説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態を示すタッチパネル付き表示装置における補正値決定方法の他の説明図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は従来の技術および本発明の課題の説明に用いた説明図である。
【符号の説明】
１装置本体
２表示パネル
３タッチパネル
４受光素子（受信手段）
５位置入力用ペン
６発光素子（発信手段）
７補正用通信開始ボタン
８制御部
10 タッチパネル制御部

Claims

タッチ位置を検出するアナログ方式の透明タッチパネルを表示面に重ね合わせてなるタッチパネル付き表示装置において、
操作者の視点の位置にて補正用通信開始ボタンを押して発信手段を発信させる位置入力用ペンと、
前記位置入力用ペンの発信手段による信号を受信するよう本体ケーシングのＸ方向に位置する二つの受信手段とＹ方向に位置する二つの受信手段と、
前記Ｘ方向に位置する二つの受信手段と前記Ｙ方向に位置する二つの受信手段とのそれぞれの受信タイミングによるＸ方向時間差とＹ方向時間差を、Ｘ方向遅延手段とＹ方向遅延手段が発生する所定の遅延時間との大小に基づき視点位置として検出する視点検出手段と、
前記視点検出手段により検出された視点位置に応じた視点領域を判断し、前記視点領域に対応した補正値を決定する補正値決定手段と、
タッチ位置入力時に前記補正値決定手段により決定された補正値に基づいて入力位置補正を行う位置補正手段と、
を備えたことを特徴とするタッチパネル付き表示装置。