JP3758865B2 - 座標入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯情報機器などに用いられる、ペン（ペン形状の筆記具）や指によって指示された座標位置を検出する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような座標入力装置としては、従来、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電結合方式、超音波方式、赤外線方式などが考えられている。
【０００３】
抵抗膜方式は、２枚の抵抗膜を、わずかな間隙をもって重ね合わせて、ペンや指によって押下された点で、２枚の抵抗膜が接触・通電するようにし、その接触点での電位を検知することによって、ペンや指によって押下された点の座標位置を検出するものである。
【０００４】
電磁誘導方式は、先端にインダクタンスと容量からなるＬＣ回路が埋め込まれた専用の電子ペンを用い、パネル側にはライン状またはループ状の電極パターンを形成し、ペンを電極パターンに近づけたときに誘導電圧が得られることを利用して、ペンによって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００５】
静電結合方式は、パネルの４隅に電極を設け、パネル表面にコーティングした導電薄膜に交番電圧を印加して、パネルにペンや指が接触したとき、４隅の電極からペンや指までの距離に比例した電流が流れるようにし、この電流の比率を測定することによって、ペンや指が接触した点の座標位置を検出するものである。
【０００６】
超音波方式は、パネルの隅に設けた超音波発信子から発信された超音波を、表面弾性波としてパネルの入力エリア内にくまなく走査させ、その超音波がペンに設けた超音波受信子で受信されるまでに要した時間と超音波の伝播速度とから、ペンによって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００７】
赤外線方式は、パネル面上に赤外線ビームを網の目のように張り巡らせ、ペンや指によって、その赤外線ビームが遮られたとき、どの位置で遮られたかを検知することによって、ペンや指によって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上述した抵抗膜方式、静電結合方式、超音波方式および赤外線方式は、ペン入力するとき、ペンを持つ手をパネル面に接触させると、それも入力と判定されてしまうために、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができず、ペン入力するときの操作性が悪いという欠点がある。
【０００９】
もっとも、特開平９−４４３０４号には、抵抗膜方式において、パネル面のペン入力するときにペンを持つ手が触れる領域では、２枚の抵抗膜の間に挿入するスペーサの密度を高くして、その領域にペンを持つ手が触れても２枚の抵抗膜が接触・通電しないようにすることによって、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができるようにすることが示されている。
【００１０】
しかし、この方法は、スペーサ密度の高い領域ではペン入力がしずらくなるとともに、スペーサ密度の高い領域が固定されるために、同一の装置を右利きの人と左利きの人で兼用することができないという欠点がある。
【００１１】
これに対して、電磁誘導方式は、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができ、ペン入力がしやすいものの、専用のペンしか使うことができず、指による入力ができないため、パーソナルコンピュータなどでマウスによって行っているようなウインドウ操作やスクロール操作などの操作も、すべてペンによって行わなければならず、ペンを持つ手の負荷が大きくなって、やはり操作性が悪いという問題がある。
【００１２】
しかも、従来のいずれの方式も、ペン入力と指入力の両方が可能であっても、両者の識別ができないため、例えば、ペン入力のときには文字や図形などの手書き入力となり、指入力のときにはウインドウ操作やスクロール操作などの操作となる、というような、ペン入力と指入力の自動的な区分けを行うことができないとともに、一方でペンによって文字や図形などを手書き入力しながら、同時に他方で指によってウインドウ操作やスクロール操作などの操作を行う、というように、ペンと指によって同時に別個の操作ないし入力を行うことができず、携帯情報機器などにおいて操作入力スピードを上げることができないという問題がある。
【００１３】
なお、特開平６−６７７８８号には、抵抗膜方式において、２枚の抵抗膜のうちの一方を一方向に分割した多数の帯状抵抗膜によって構成して、そのうちの複数の帯状抵抗膜が他方の抵抗膜と接触・通電するときには、例えば右手でペンを持ってペン入力した場合には、左側の帯状抵抗膜をペンによって押下された有効なものとし、右側の帯状抵抗膜はペンを持つ手によって押下された無効なものとすることによって、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができるようにすることが示されている。しかし、この方法も、ペン入力と指入力とを同時に行うことができない。
【００１４】
また、特開平９−４４２９３号には、静電結合方式において、手書き入力枠の設定に対応して入力無効領域を設定して、この入力無効領域にはペンを持つ手を接触させることができるようにすることが示されているが、この方法も、手書き入力枠内には手をつくことができないとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができないという問題がある。
【００１５】
そこで、この発明は、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができるとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができるようにしたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の座標入力装置は、
表示部に積層された、ＬＣ回路を有する電子ペンによって指示された座標位置を検出するためのペン座標検出層と、
前記表示部に積層された、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作または入力のために指によって押下された座標位置を検出するための押下座標検出層と、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値、および前記押下座標検出層によって求められた押下座標値に基づいて、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記手によって押下された座標位置、および前記指によって押下された座標位置を、互いに識別して判定する手段であって、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と一致するときには、その押下座標値を、前記電子ペンによって押下された座標位置と判定するとともに、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値ごとに、前記手によって押下される座標位置の領域を、そのペン座標値に対して相対的な位置が定められた無効領域として算出し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域内の座標値であるときには、その押下座標値を、前記手によって押下された座標位置と判定し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域外の座標値であるときには、その押下座標値を、前記指によって押下された座標位置と判定する識別判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記のように構成した、この発明の座標入力装置においては、一方で、ペン座標検出層によって、電磁誘導方式により、電子ペンによって指示された座標位置が、ペン座標値として検出されるとともに、他方で、押下座標検出層によって、電子ペンによって押下された座標位置、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置、すなわちパネル面に接触した電子ペン、手または指によって押下された座標位置が、すべて押下座標値として検出される。
【００１８】
そして、識別判定手段では、そのペン座標検出層によって求められたペン座標値、および押下座標検出層によって求められた押下座標値に基づいて、電子ペンによって押下された座標位置、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。
【００１９】
具体的に、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と一致するときには、その押下座標値は、電子ペンによって押下された座標位置と判定され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なるときには、その押下座標値は、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、または操作入力のために指によって押下された座標位置と判定される。
【００２０】
さらに、右利きの人が右手でペンを持ち、右手をパネル面に接触させてペン入力するときには、ペン先端に対して右下に位置する一定領域内で右手の小指側の側面がパネル面に接触し、左利きの人が左手でペンを持ち、左手をパネル面に接触させてペン入力するときには、ペン先端に対して左下に位置する一定領域内で左手の小指側の側面がパネル面に接触することから、識別判定手段では、ペン座標検出層によって求められたペン座標値ごとに、電子ペンを持つ手によって押下される座標位置の領域が、そのペン座標値に対して相対的な位置が定められた無効領域として算出され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なり、かつ算出された無効領域内の座標値であるときには、その押下座標値は、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置と判定され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なり、かつ算出された無効領域外の座標値であるときには、その押下座標値は、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定される。
【００２２】
このように、電子ペンを持つ手をパネル面に接触させてペン入力したとき、その電子ペンを持つ手によって押下された座標位置が識別され、その座標値については処理対象から除外されるので、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができる。
【００２３】
また、電子ペンによって押下された座標位置と、操作入力のために指によって押下された座標位置とが、互いに識別されるので、ペン入力と指入力とを同時に行うことができ、例えば、ペン入力のときには文字や図形などの手書き入力となり、指入力のときにはウインドウ操作やスクロール操作などの操作となる、というような、ペン入力と指入力の自動的な区分けを行うことができるとともに、一方でペンによって文字や図形などを手書き入力しながら、同時に他方で指によってウインドウ操作やスクロール操作などの操作を行う、というように、ペンと指によって同時に別個の操作ないし入力を行うことができ、携帯情報機器などにおいて操作入力スピードを上げることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の座標入力装置の一実施形態の要部の概略的な断面構成を示す。この実施形態では、液晶表示部１０の下面にペン座標検出層２０を配置し、上面に押下座標検出層３０を配置する。図では省略したが、押下座標検出層３０上には保護絶縁層を設ける。
【００２５】
ペン座標検出層２０は、電磁誘導方式の電子ペン１によって指示された座標位置を検出するためのもので、図２に示すように、ループコイルＸ１〜Ｘ５をｘ方向に配列し、これと交差させてループコイルＹ１〜Ｙ５をｙ方向に配列して構成する。図２では便宜上、ｘ方向およびｙ方向とも５個のコイルしか示していないが、実際上は、十分に小さい間隔で必要な数のコイルを配列する。
【００２６】
コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５の一端には、それぞれ所定電圧を印加し、コイルＸ１〜Ｘ５の他端側のスイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流すとともに、その後、コイルＹ１〜Ｙ５の他端側のスイッチＳｙ１〜Ｓｙ５を順次、オンにして、コイルＹ１〜Ｙ５に順次、所定電流を流す。
【００２７】
これによって、インダクタンスＬａおよび容量ＣａからなるＬＣ回路１ａが内蔵された電子ペン１が、図１に示すように押下座標検出層３０に接触して、例えば図２に示すように、コイルＸ３とコイルＹ３の交差位置の真上に位置するとき、すなわちコイルＸ３とコイルＹ３の交差位置を指示するときには、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、コイルＸ３に電流が流れるタイミングおよびコイルＹ３に電流が流れるタイミングにおいて、ＬＣ回路１ａに閾値電圧Ｖｔを超える誘導電圧が得られる。
【００２８】
したがって、ＬＣ回路１ａに得られる誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるときのタイミングを検知することによって、電子ペン１によって指示された座標位置を検出することができる。
【００２９】
上述したように、コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５に別の期間において電流を流す代わりに、例えば、スイッチＳｙ１〜Ｓｙ５を順次、オンにして、コイルＹ１〜Ｙ５に順次、所定電流を流すとともに、スイッチＳｙ１をオンにしてコイルＹ１に電流を流している期間内において、スイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流し、同様にスイッチＳｙ２をオンにしてコイルＹ２に電流を流している期間内において、スイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流すというように、コイルＸ１〜Ｘ５とコイルＹ１〜Ｙ５の交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５に電流を流すようにしてもよい。
【００３０】
電圧測定部２７は、ＬＣ回路１ａに得られる誘導電圧Ｖａを閾値電圧Ｖｔと比較して、誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるか否かを検出するものであり、ペン座標算出部２８は、誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるときのタイミングから、電子ペン１によって指示された座標位置を算出するものである。
【００３１】
押下座標検出層３０は、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置、すなわちパネル面に接触した電子ペン１、手および指によって押下された座標位置を、すべて検出するためのもので、図４に示すように、透明なライン状の導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊをｙ方向に配列し、これと交差させて透明なライン状の導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊをｘ方向に配列して構成する。導電体３１ａ〜３１ｊおよび３２ａ〜３２ｊの幅は、それぞれ５〜１０ｍｍ程度とし、それぞれの間隔は、絶縁が保たれる範囲で十分に狭くし、０．５ｍｍ以下とする。
【００３２】
導電体３１ａ〜３１ｊおよび３２ａ〜３２ｊは、それぞれ絶縁基板上に印刷や蒸着などによって形成して、押下座標検出層３０が電子ペン１、手または指のいずれによっても押下されないときには両者間が絶縁されるように、わずかな間隙をもって重ね合わせる。
【００３３】
図５は、この実施形態の座標入力装置の全体構成を示し、スイッチ回路３３を順次、切り替えて、ｙ方向に配列された導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊに順次、電源３５からの所定電圧Ｖｏを印加するとともに、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏを印加している期間内において、スイッチ回路３４を順次、切り替えて、ｘ方向に配列された導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊを順次、検出用抵抗３６に接続し、同様に導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏを印加している期間内において、スイッチ回路３４を順次、切り替えて、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊを順次、検出用抵抗３６に接続するというように、導電体３２ａ〜３２ｊと導電体３１ａ〜３１ｊの交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、導電体３１ａ〜３１ｊに所定電圧Ｖｏを印加し、導電体３２ａ〜３２ｊを検出用抵抗３６に接続する。
【００３４】
これによって、電子ペン１、手または指のいずれかによって、例えば、導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂの交差位置、および導電体３１ｉと導電体３２ｉの交差位置が押下されたときには、導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂの交差位置において導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂとが接触・通電するとともに、導電体３１ｉと導電体３２ｉの交差位置において導電体３１ｉと導電体３２ｉとが接触・通電して、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ａが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｂが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ａが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｂが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、および導電体３１ｉに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｉが検出用抵抗３６に接続されるタイミングにおいて、検出用抵抗３６に所定電流が流れて、検出用抵抗３６の両端間に所定電圧Ｖｏに達する電圧が得られる。
【００３５】
したがって、検出用抵抗３６の両端間に得られる電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｏに達するときのタイミングを検知することによって、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標位置を検出することができる。
【００３６】
上述した方法とは逆に、導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊを順次、検出用抵抗に接続するとともに、導電体３１ａを検出用抵抗に接続している期間内において、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊに順次、所定電圧を印加し、同様に導電体３１ｂを検出用抵抗に接続している期間内において、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊに順次、所定電圧を印加するというように、導電体３２ａ〜３２ｊと導電体３１ａ〜３１ｊの交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、導電体３１ａ〜３１ｊを検出用抵抗に接続し、導電体３２ａ〜３２ｊに所定電圧を印加するようにしてもよい。
【００３７】
電圧測定部３７は、検出用抵抗３６の両端間に得られる電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｏより若干低い閾値電圧と比較して、電圧Ｖｒが閾値電圧を超えて所定電圧Ｖｏに達するか否かを検出するものであり、押下座標算出部３８は、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｏに達するときのタイミングから、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標位置を算出するものである。
【００３８】
さらに、この実施形態では、あらかじめ、無効領域設定部４１において、電子ペン１を持つ手によって押下される座標位置の領域が、電子ペン１によって指示される座標位置に対して相対的な位置が定められた無効領域として設定される。
【００３９】
すなわち、右利きの人が右手で電子ペン１を持ち、右手をパネル面に接触させてペン入力するときには、図６に示すように、電子ペン１によって指示され、ペン座標算出部２８によって算出されるペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対して右下に位置する、座標値Ｐｄ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点とし、座標値Ｐｅ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点とし、座標値Ｐｆ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とし、座標値Ｐｇ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とする領域２Ｒ内で、右手の小指側の側面がパネル面に接触する。
【００４０】
また、左利きの人が左手で電子ペン１を持ち、左手をパネル面に接触させてペン入力するときには、同図に示すように、ペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対して左下に位置する、座標値Ｐｄ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点とし、座標値Ｐｅ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点とし、座標値Ｐｆ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とし、座標値Ｐｇ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とする領域２Ｌ内で、左手の小指側の側面がパネル面に接触する。
【００４１】
そこで、無効領域設定部４１では、無効領域として、領域２Ｒ，２Ｌのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対するｘ，ｙ方向の距離Ｘｄ，Ｙｄと、領域２Ｒ，２Ｌのｘ，ｙ方向の幅Ｘｗ，Ｙｗとが、設定される。
【００４２】
この場合、無効領域の大きさを一律に規定する場合には、人の手の大きさにはばらつきがあることから、幅Ｘｗ，Ｙｗを大きめに設定する。ただし、その場合でも、装置の利用者が、装置の初期設定として、右利きか左利きかを指定し、無効領域設定部４１が、その指定に応じて、右手によるペン入力か左手によるペン入力かを示す情報を、距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗとともに設定するように構成することができる。
【００４３】
また、装置の利用者が、装置の初期設定として、実際に電子ペン１および電子ペン１を持つ手をパネル面に接触させることによって、装置の後述する識別判定部４０が、そのときにペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと押下座標算出部３８によって算出された押下座標値とから、押下座標値のうちのペン座標値Ｐａと異なる座標値を電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定し、それから領域２Ｒまたは２Ｌを決定して、距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗを算出し、それを無効領域として無効領域設定部４１に設定するように構成することもできる。
【００４４】
そして、識別判定部４０では、以下に示すように、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値、および無効領域設定部４１での設定結果に基づいて、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。識別判定部４０は、例えば、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行すべき後述する判定処理ルーチンなどのプログラムが書き込まれたＲＯＭ、およびＣＰＵの作業エリアとして機能するＲＡＭなどを有するものとして構成する。
【００４５】
電子ペン１によって指示され、ペン座標算出部２８によって算出されるペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）は、電子ペン１によって文字や図形などを手書き入力するときには逐次、その値が変化する。そして、このペン座標値Ｐａのそれぞれの値ごとに、押下座標算出部３８では、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標値が算出される。
【００４６】
そこで、識別判定部４０では、ペン座標値Ｐａのそれぞれの値ごとに、図７に示すような判定処理ルーチン５０によって、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。
【００４７】
まず、ステップ５１において、そのときのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と、無効領域設定部４１での設定結果、すなわち上記の距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗとから、そのときのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対する無効領域として、図６に示したような、座標値Ｐｄ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点、座標値Ｐｅ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点、座標値Ｐｆ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点、座標値Ｐｇ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とする領域２Ｒ、または、座標値Ｐｄ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点、座標値Ｐｅ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点、座標値Ｐｆ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点、座標値Ｐｇ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とする領域２Ｌを算出する。
【００４８】
次に、ステップ５２において、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値の一つを選択し、次にステップ５３において、その選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致するか否かを判断する。
【００４９】
そして、選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致するときには、ステップ５３からステップ５４に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５０】
ステップ５３において、ステップ５２で選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致しないと判断したときには、ステップ５３からステップ５６に進んで、その選択した押下座標値がステップ５１で算出した領域２Ｒまたは２Ｌ内であるか否かを判断する。
【００５１】
選択した押下座標値を、Ｐｂ＝（Ｘｂ，Ｙｂ）とすると、
（Ｘａ＋Ｘｄ）≦Ｘｂ≦（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ）
または、
（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ）≦Ｘｂ≦（Ｘａ−Ｘｄ）
で、かつ、
（Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）≦Ｙｂ≦（Ｙａ−Ｙｄ）
であるときには、押下座標値Ｐｂ＝（Ｘｂ，Ｙｂ）は、領域２Ｒまたは２Ｌ内である。
【００５２】
そして、選択した押下座標値が領域２Ｒまたは２Ｌ内であるときには、ステップ５６からステップ５７に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５３】
ステップ５６において、ステップ５２で選択した押下座標値が領域２Ｒまたは２Ｌ内ではないと判断したときには、ステップ５６からステップ５８に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１によって押下された座標位置でもなく、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置でもない、操作入力のために指によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５４】
以上のように、一つのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）についての押下座標値のすべてにつき、電子ペン１によって押下された座標位置であるか、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置であるか、操作入力のために指によって押下された座標位置であるかが、識別判定される。
【００５５】
そして、識別判定部４０は、電子ペン１によって押下された座標位置と判定した押下座標値、すなわちペン座標値Ｐａについては、その座標値Ｐａの位置において液晶表示部１０に文字や図形などの一部を構成する線や点などを表示させて、文字や図形などの手書きペン入力の処理を行い、または、その座標値Ｐａの位置において液晶表示部１０にアイコンなどで表示されている項目の操作や入力の処理を行う。
【００５６】
また、識別判定部４０は、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定した押下座標値については、その座標値を無効として、特別の処理をしない。
【００５７】
さらに、識別判定部４０は、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定した押下座標値については、その座標値の位置において液晶表示部１０にアイコンなどで表示されている項目の操作や入力の処理を行う。
【００５８】
電子ペン１を持つ手をパネル面に接触させてペン入力するときの手とパネル面との接触面積は、操作入力のために指をパネル面に接触させるときの指とパネル面との接触面積に比べて、かなり大きい。
【００５９】
そこで、図５〜図７に示して上述した実施形態のように、無効領域を設定し、算出することによって、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と操作入力のために指によって押下された座標位置とを識別する代わりに、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値が、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと異なり、かつ所定数を超える隣接する座標値からなるときには、その押下座標値を、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定し、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値が、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと異なり、かつ所定数以下の隣接する座標値からなるときには、その押下座標値を、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定するようにしてもよい。この場合には、ペン入力しないで指入力するだけのときにも、指入力であることを識別判定することができる。
【００６０】
また、図１の実施形態は、液晶表示部１０を挟んでペン座標検出層２０と押下座標検出層３０を配置する場合であるが、液晶表示部１０の観察面側にペン座標検出層２０と押下座標検出層３０を積層して配置してもよい。また、液晶表示部以外の表示部を用いることもできる。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができるとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の座標入力装置の一実施形態の要部の概略的な断面構成を示す図である。
【図２】ペン座標検出層の一例を示す図である。
【図３】電子ペンによって指示された座標位置の検出の説明に供する図である。
【図４】押下座標検出層の一例を示す図である。
【図５】この発明の座標入力装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
【図６】無効領域の説明に供する図である。
【図７】識別判定部が行う判定処理ルーチンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…電子ペン
１ａ…ＬＣ回路
２Ｒ，２Ｌ…領域
１０…液晶表示部
２０…ペン座標検出層
Ｘ１〜Ｘ５，Ｙ１〜Ｙ５…ループコイル
２７…電圧測定部
２８…ペン座標算出部
３０…押下座標検出層
３１ａ〜３１ｊ，３２ａ〜３２ｊ…導電体
３３，３４…スイッチ回路
３５…電源
３６…検出用抵抗
３７…電圧測定部
３８…押下座標算出部
４０…識別判定部
４１…無効領域設定部
５０…判定処理ルーチン
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯情報機器などに用いられる、ペン（ペン形状の筆記具）や指によって指示された座標位置を検出する座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような座標入力装置としては、従来、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電結合方式、超音波方式、赤外線方式などが考えられている。
【０００３】
抵抗膜方式は、２枚の抵抗膜を、わずかな間隙をもって重ね合わせて、ペンや指によって押下された点で、２枚の抵抗膜が接触・通電するようにし、その接触点での電位を検知することによって、ペンや指によって押下された点の座標位置を検出するものである。
【０００４】
電磁誘導方式は、先端にインダクタンスと容量からなるＬＣ回路が埋め込まれた専用の電子ペンを用い、パネル側にはライン状またはループ状の電極パターンを形成し、ペンを電極パターンに近づけたときに誘導電圧が得られることを利用して、ペンによって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００５】
静電結合方式は、パネルの４隅に電極を設け、パネル表面にコーティングした導電薄膜に交番電圧を印加して、パネルにペンや指が接触したとき、４隅の電極からペンや指までの距離に比例した電流が流れるようにし、この電流の比率を測定することによって、ペンや指が接触した点の座標位置を検出するものである。
【０００６】
超音波方式は、パネルの隅に設けた超音波発信子から発信された超音波を、表面弾性波としてパネルの入力エリア内にくまなく走査させ、その超音波がペンに設けた超音波受信子で受信されるまでに要した時間と超音波の伝播速度とから、ペンによって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００７】
赤外線方式は、パネル面上に赤外線ビームを網の目のように張り巡らせ、ペンや指によって、その赤外線ビームが遮られたとき、どの位置で遮られたかを検知することによって、ペンや指によって指示された点の座標位置を検出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上述した抵抗膜方式、静電結合方式、超音波方式および赤外線方式は、ペン入力するとき、ペンを持つ手をパネル面に接触させると、それも入力と判定されてしまうために、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができず、ペン入力するときの操作性が悪いという欠点がある。
【０００９】
もっとも、特開平９−４４３０４号には、抵抗膜方式において、パネル面のペン入力するときにペンを持つ手が触れる領域では、２枚の抵抗膜の間に挿入するスペーサの密度を高くして、その領域にペンを持つ手が触れても２枚の抵抗膜が接触・通電しないようにすることによって、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができるようにすることが示されている。
【００１０】
しかし、この方法は、スペーサ密度の高い領域ではペン入力がしずらくなるとともに、スペーサ密度の高い領域が固定されるために、同一の装置を右利きの人と左利きの人で兼用することができないという欠点がある。
【００１１】
これに対して、電磁誘導方式は、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができ、ペン入力がしやすいものの、専用のペンしか使うことができず、指による入力ができないため、パーソナルコンピュータなどでマウスによって行っているようなウインドウ操作やスクロール操作などの操作も、すべてペンによって行わなければならず、ペンを持つ手の負荷が大きくなって、やはり操作性が悪いという問題がある。
【００１２】
しかも、従来のいずれの方式も、ペン入力と指入力の両方が可能であっても、両者の識別ができないため、例えば、ペン入力のときには文字や図形などの手書き入力となり、指入力のときにはウインドウ操作やスクロール操作などの操作となる、というような、ペン入力と指入力の自動的な区分けを行うことができないとともに、一方でペンによって文字や図形などを手書き入力しながら、同時に他方で指によってウインドウ操作やスクロール操作などの操作を行う、というように、ペンと指によって同時に別個の操作ないし入力を行うことができず、携帯情報機器などにおいて操作入力スピードを上げることができないという問題がある。
【００１３】
なお、特開平６−６７７８８号には、抵抗膜方式において、２枚の抵抗膜のうちの一方を一方向に分割した多数の帯状抵抗膜によって構成して、そのうちの複数の帯状抵抗膜が他方の抵抗膜と接触・通電するときには、例えば右手でペンを持ってペン入力した場合には、左側の帯状抵抗膜をペンによって押下された有効なものとし、右側の帯状抵抗膜はペンを持つ手によって押下された無効なものとすることによって、ペンを持つ手をパネル面に接触させることができるようにすることが示されている。しかし、この方法も、ペン入力と指入力とを同時に行うことができない。
【００１４】
また、特開平９−４４２９３号には、静電結合方式において、手書き入力枠の設定に対応して入力無効領域を設定して、この入力無効領域にはペンを持つ手を接触させることができるようにすることが示されているが、この方法も、手書き入力枠内には手をつくことができないとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができないという問題がある。
【００１５】
そこで、この発明は、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができるとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができるようにしたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の座標入力装置は、
表示部に積層された、ＬＣ回路を有する電子ペンによって指示された座標位置を検出するためのペン座標検出層と、
前記表示部に積層された、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作または入力のために指によって押下された座標位置を検出するための押下座標検出層と、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値、および前記押下座標検出層によって求められた押下座標値に基づいて、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記手によって押下された座標位置、および前記指によって押下された座標位置を、互いに識別して判定する手段であって、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と一致するときには、その押下座標値を、前記電子ペンによって押下された座標位置と判定するとともに、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値ごとに、前記手によって押下される座標位置の領域を、そのペン座標値に対して相対的な位置が定められた無効領域として算出し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域内の座標値であるときには、その押下座標値を、前記手によって押下された座標位置と判定し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域外の座標値であるときには、その押下座標値を、前記指によって押下された座標位置と判定する識別判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記のように構成した、この発明の座標入力装置においては、一方で、ペン座標検出層によって、電磁誘導方式により、電子ペンによって指示された座標位置が、ペン座標値として検出されるとともに、他方で、押下座標検出層によって、電子ペンによって押下された座標位置、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置、すなわちパネル面に接触した電子ペン、手または指によって押下された座標位置が、すべて押下座標値として検出される。
【００１８】
そして、識別判定手段では、そのペン座標検出層によって求められたペン座標値、および押下座標検出層によって求められた押下座標値に基づいて、電子ペンによって押下された座標位置、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。
【００１９】
具体的に、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と一致するときには、その押下座標値は、電子ペンによって押下された座標位置と判定され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なるときには、その押下座標値は、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、または操作入力のために指によって押下された座標位置と判定される。
【００２０】
さらに、右利きの人が右手でペンを持ち、右手をパネル面に接触させてペン入力するときには、ペン先端に対して右下に位置する一定領域内で右手の小指側の側面がパネル面に接触し、左利きの人が左手でペンを持ち、左手をパネル面に接触させてペン入力するときには、ペン先端に対して左下に位置する一定領域内で左手の小指側の側面がパネル面に接触することから、識別判定手段では、ペン座標検出層によって求められたペン座標値ごとに、電子ペンを持つ手によって押下される座標位置の領域が、そのペン座標値に対して相対的な位置が定められた無効領域として算出され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なり、かつ算出された無効領域内の座標値であるときには、その押下座標値は、電子ペンを持つ手によって押下された座標位置と判定され、押下座標検出層によって求められた押下座標値が、ペン座標検出層によって求められたペン座標値と異なり、かつ算出された無効領域外の座標値であるときには、その押下座標値は、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定される。
【００２２】
このように、電子ペンを持つ手をパネル面に接触させてペン入力したとき、その電子ペンを持つ手によって押下された座標位置が識別され、その座標値については処理対象から除外されるので、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができる。
【００２３】
また、電子ペンによって押下された座標位置と、操作入力のために指によって押下された座標位置とが、互いに識別されるので、ペン入力と指入力とを同時に行うことができ、例えば、ペン入力のときには文字や図形などの手書き入力となり、指入力のときにはウインドウ操作やスクロール操作などの操作となる、というような、ペン入力と指入力の自動的な区分けを行うことができるとともに、一方でペンによって文字や図形などを手書き入力しながら、同時に他方で指によってウインドウ操作やスクロール操作などの操作を行う、というように、ペンと指によって同時に別個の操作ないし入力を行うことができ、携帯情報機器などにおいて操作入力スピードを上げることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の座標入力装置の一実施形態の要部の概略的な断面構成を示す。この実施形態では、液晶表示部１０の下面にペン座標検出層２０を配置し、上面に押下座標検出層３０を配置する。図では省略したが、押下座標検出層３０上には保護絶縁層を設ける。
【００２５】
ペン座標検出層２０は、電磁誘導方式の電子ペン１によって指示された座標位置を検出するためのもので、図２に示すように、ループコイルＸ１〜Ｘ５をｘ方向に配列し、これと交差させてループコイルＹ１〜Ｙ５をｙ方向に配列して構成する。図２では便宜上、ｘ方向およびｙ方向とも５個のコイルしか示していないが、実際上は、十分に小さい間隔で必要な数のコイルを配列する。
【００２６】
コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５の一端には、それぞれ所定電圧を印加し、コイルＸ１〜Ｘ５の他端側のスイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流すとともに、その後、コイルＹ１〜Ｙ５の他端側のスイッチＳｙ１〜Ｓｙ５を順次、オンにして、コイルＹ１〜Ｙ５に順次、所定電流を流す。
【００２７】
これによって、インダクタンスＬａおよび容量ＣａからなるＬＣ回路１ａが内蔵された電子ペン１が、図１に示すように押下座標検出層３０に接触して、例えば図２に示すように、コイルＸ３とコイルＹ３の交差位置の真上に位置するとき、すなわちコイルＸ３とコイルＹ３の交差位置を指示するときには、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、コイルＸ３に電流が流れるタイミングおよびコイルＹ３に電流が流れるタイミングにおいて、ＬＣ回路１ａに閾値電圧Ｖｔを超える誘導電圧が得られる。
【００２８】
したがって、ＬＣ回路１ａに得られる誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるときのタイミングを検知することによって、電子ペン１によって指示された座標位置を検出することができる。
【００２９】
上述したように、コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５に別の期間において電流を流す代わりに、例えば、スイッチＳｙ１〜Ｓｙ５を順次、オンにして、コイルＹ１〜Ｙ５に順次、所定電流を流すとともに、スイッチＳｙ１をオンにしてコイルＹ１に電流を流している期間内において、スイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流し、同様にスイッチＳｙ２をオンにしてコイルＹ２に電流を流している期間内において、スイッチＳｘ１〜Ｓｘ５を順次、オンにして、コイルＸ１〜Ｘ５に順次、所定電流を流すというように、コイルＸ１〜Ｘ５とコイルＹ１〜Ｙ５の交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、コイルＸ１〜Ｘ５およびＹ１〜Ｙ５に電流を流すようにしてもよい。
【００３０】
電圧測定部２７は、ＬＣ回路１ａに得られる誘導電圧Ｖａを閾値電圧Ｖｔと比較して、誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるか否かを検出するものであり、ペン座標算出部２８は、誘導電圧Ｖａが閾値電圧Ｖｔを超えるときのタイミングから、電子ペン１によって指示された座標位置を算出するものである。
【００３１】
押下座標検出層３０は、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置、すなわちパネル面に接触した電子ペン１、手および指によって押下された座標位置を、すべて検出するためのもので、図４に示すように、透明なライン状の導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊをｙ方向に配列し、これと交差させて透明なライン状の導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊをｘ方向に配列して構成する。導電体３１ａ〜３１ｊおよび３２ａ〜３２ｊの幅は、それぞれ５〜１０ｍｍ程度とし、それぞれの間隔は、絶縁が保たれる範囲で十分に狭くし、０．５ｍｍ以下とする。
【００３２】
導電体３１ａ〜３１ｊおよび３２ａ〜３２ｊは、それぞれ絶縁基板上に印刷や蒸着などによって形成して、押下座標検出層３０が電子ペン１、手または指のいずれによっても押下されないときには両者間が絶縁されるように、わずかな間隙をもって重ね合わせる。
【００３３】
図５は、この実施形態の座標入力装置の全体構成を示し、スイッチ回路３３を順次、切り替えて、ｙ方向に配列された導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊに順次、電源３５からの所定電圧Ｖｏを印加するとともに、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏを印加している期間内において、スイッチ回路３４を順次、切り替えて、ｘ方向に配列された導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊを順次、検出用抵抗３６に接続し、同様に導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏを印加している期間内において、スイッチ回路３４を順次、切り替えて、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊを順次、検出用抵抗３６に接続するというように、導電体３２ａ〜３２ｊと導電体３１ａ〜３１ｊの交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、導電体３１ａ〜３１ｊに所定電圧Ｖｏを印加し、導電体３２ａ〜３２ｊを検出用抵抗３６に接続する。
【００３４】
これによって、電子ペン１、手または指のいずれかによって、例えば、導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂの交差位置、および導電体３１ｉと導電体３２ｉの交差位置が押下されたときには、導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂの交差位置において導電体３１ａ，３１ｂと導電体３２ａ，３２ｂとが接触・通電するとともに、導電体３１ｉと導電体３２ｉの交差位置において導電体３１ｉと導電体３２ｉとが接触・通電して、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ａが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ａに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｂが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ａが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、導電体３１ｂに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｂが検出用抵抗３６に接続されるタイミング、および導電体３１ｉに所定電圧Ｖｏが印加され、かつ導電体３２ｉが検出用抵抗３６に接続されるタイミングにおいて、検出用抵抗３６に所定電流が流れて、検出用抵抗３６の両端間に所定電圧Ｖｏに達する電圧が得られる。
【００３５】
したがって、検出用抵抗３６の両端間に得られる電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｏに達するときのタイミングを検知することによって、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標位置を検出することができる。
【００３６】
上述した方法とは逆に、導電体３１ａ，３１ｂ…３１ｊを順次、検出用抵抗に接続するとともに、導電体３１ａを検出用抵抗に接続している期間内において、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊに順次、所定電圧を印加し、同様に導電体３１ｂを検出用抵抗に接続している期間内において、導電体３２ａ，３２ｂ…３２ｊに順次、所定電圧を印加するというように、導電体３２ａ〜３２ｊと導電体３１ａ〜３１ｊの交差位置をｘ方向およびｙ方向に走査するように、導電体３１ａ〜３１ｊを検出用抵抗に接続し、導電体３２ａ〜３２ｊに所定電圧を印加するようにしてもよい。
【００３７】
電圧測定部３７は、検出用抵抗３６の両端間に得られる電圧Ｖｒを所定電圧Ｖｏより若干低い閾値電圧と比較して、電圧Ｖｒが閾値電圧を超えて所定電圧Ｖｏに達するか否かを検出するものであり、押下座標算出部３８は、電圧Ｖｒが所定電圧Ｖｏに達するときのタイミングから、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標位置を算出するものである。
【００３８】
さらに、この実施形態では、あらかじめ、無効領域設定部４１において、電子ペン１を持つ手によって押下される座標位置の領域が、電子ペン１によって指示される座標位置に対して相対的な位置が定められた無効領域として設定される。
【００３９】
すなわち、右利きの人が右手で電子ペン１を持ち、右手をパネル面に接触させてペン入力するときには、図６に示すように、電子ペン１によって指示され、ペン座標算出部２８によって算出されるペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対して右下に位置する、座標値Ｐｄ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点とし、座標値Ｐｅ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点とし、座標値Ｐｆ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とし、座標値Ｐｇ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とする領域２Ｒ内で、右手の小指側の側面がパネル面に接触する。
【００４０】
また、左利きの人が左手で電子ペン１を持ち、左手をパネル面に接触させてペン入力するときには、同図に示すように、ペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対して左下に位置する、座標値Ｐｄ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点とし、座標値Ｐｅ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点とし、座標値Ｐｆ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とし、座標値Ｐｇ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とする領域２Ｌ内で、左手の小指側の側面がパネル面に接触する。
【００４１】
そこで、無効領域設定部４１では、無効領域として、領域２Ｒ，２Ｌのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対するｘ，ｙ方向の距離Ｘｄ，Ｙｄと、領域２Ｒ，２Ｌのｘ，ｙ方向の幅Ｘｗ，Ｙｗとが、設定される。
【００４２】
この場合、無効領域の大きさを一律に規定する場合には、人の手の大きさにはばらつきがあることから、幅Ｘｗ，Ｙｗを大きめに設定する。ただし、その場合でも、装置の利用者が、装置の初期設定として、右利きか左利きかを指定し、無効領域設定部４１が、その指定に応じて、右手によるペン入力か左手によるペン入力かを示す情報を、距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗとともに設定するように構成することができる。
【００４３】
また、装置の利用者が、装置の初期設定として、実際に電子ペン１および電子ペン１を持つ手をパネル面に接触させることによって、装置の後述する識別判定部４０が、そのときにペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと押下座標算出部３８によって算出された押下座標値とから、押下座標値のうちのペン座標値Ｐａと異なる座標値を電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定し、それから領域２Ｒまたは２Ｌを決定して、距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗを算出し、それを無効領域として無効領域設定部４１に設定するように構成することもできる。
【００４４】
そして、識別判定部４０では、以下に示すように、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値、および無効領域設定部４１での設定結果に基づいて、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。識別判定部４０は、例えば、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行すべき後述する判定処理ルーチンなどのプログラムが書き込まれたＲＯＭ、およびＣＰＵの作業エリアとして機能するＲＡＭなどを有するものとして構成する。
【００４５】
電子ペン１によって指示され、ペン座標算出部２８によって算出されるペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）は、電子ペン１によって文字や図形などを手書き入力するときには逐次、その値が変化する。そして、このペン座標値Ｐａのそれぞれの値ごとに、押下座標算出部３８では、電子ペン１、手または指のいずれかによって押下された座標値が算出される。
【００４６】
そこで、識別判定部４０では、ペン座標値Ｐａのそれぞれの値ごとに、図７に示すような判定処理ルーチン５０によって、電子ペン１によって押下された座標位置、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置、および操作入力のために指によって押下された座標位置が、識別判定される。
【００４７】
まず、ステップ５１において、そのときのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と、無効領域設定部４１での設定結果、すなわち上記の距離Ｘｄ，Ｙｄおよび幅Ｘｗ，Ｙｗとから、そのときのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）に対する無効領域として、図６に示したような、座標値Ｐｄ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点、座標値Ｐｅ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点、座標値Ｐｆ＝（Ｘａ＋Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点、座標値Ｐｇ＝（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点とする領域２Ｒ、または、座標値Ｐｄ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ）を右上隅の点、座標値Ｐｅ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ）を左上隅の点、座標値Ｐｆ’＝（Ｘａ−Ｘｄ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を右下隅の点、座標値Ｐｇ’＝（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ，Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）を左下隅の点とする領域２Ｌを算出する。
【００４８】
次に、ステップ５２において、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値の一つを選択し、次にステップ５３において、その選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致するか否かを判断する。
【００４９】
そして、選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致するときには、ステップ５３からステップ５４に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５０】
ステップ５３において、ステップ５２で選択した押下座標値がペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）と一致しないと判断したときには、ステップ５３からステップ５６に進んで、その選択した押下座標値がステップ５１で算出した領域２Ｒまたは２Ｌ内であるか否かを判断する。
【００５１】
選択した押下座標値を、Ｐｂ＝（Ｘｂ，Ｙｂ）とすると、
（Ｘａ＋Ｘｄ）≦Ｘｂ≦（Ｘａ＋Ｘｄ＋Ｘｗ）
または、
（Ｘａ−Ｘｄ−Ｘｗ）≦Ｘｂ≦（Ｘａ−Ｘｄ）
で、かつ、
（Ｙａ−Ｙｄ−Ｙｗ）≦Ｙｂ≦（Ｙａ−Ｙｄ）
であるときには、押下座標値Ｐｂ＝（Ｘｂ，Ｙｂ）は、領域２Ｒまたは２Ｌ内である。
【００５２】
そして、選択した押下座標値が領域２Ｒまたは２Ｌ内であるときには、ステップ５６からステップ５７に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５３】
ステップ５６において、ステップ５２で選択した押下座標値が領域２Ｒまたは２Ｌ内ではないと判断したときには、ステップ５６からステップ５８に進んで、その選択した押下座標値は、電子ペン１によって押下された座標位置でもなく、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置でもない、操作入力のために指によって押下された座標位置であると判定した上で、さらにステップ５５に進んで、ほかに押下座標値があるか否かを判断し、ほかに押下座標値がなければ、判定処理を終了するが、ほかに押下座標値があれば、ステップ５２に戻って、押下座標値の他の一つを選択する。
【００５４】
以上のように、一つのペン座標値Ｐａ＝（Ｘａ，Ｙａ）についての押下座標値のすべてにつき、電子ペン１によって押下された座標位置であるか、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置であるか、操作入力のために指によって押下された座標位置であるかが、識別判定される。
【００５５】
そして、識別判定部４０は、電子ペン１によって押下された座標位置と判定した押下座標値、すなわちペン座標値Ｐａについては、その座標値Ｐａの位置において液晶表示部１０に文字や図形などの一部を構成する線や点などを表示させて、文字や図形などの手書きペン入力の処理を行い、または、その座標値Ｐａの位置において液晶表示部１０にアイコンなどで表示されている項目の操作や入力の処理を行う。
【００５６】
また、識別判定部４０は、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定した押下座標値については、その座標値を無効として、特別の処理をしない。
【００５７】
さらに、識別判定部４０は、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定した押下座標値については、その座標値の位置において液晶表示部１０にアイコンなどで表示されている項目の操作や入力の処理を行う。
【００５８】
電子ペン１を持つ手をパネル面に接触させてペン入力するときの手とパネル面との接触面積は、操作入力のために指をパネル面に接触させるときの指とパネル面との接触面積に比べて、かなり大きい。
【００５９】
そこで、図５〜図７に示して上述した実施形態のように、無効領域を設定し、算出することによって、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と操作入力のために指によって押下された座標位置とを識別する代わりに、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値が、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと異なり、かつ所定数を超える隣接する座標値からなるときには、その押下座標値を、電子ペン１を持つ手によって押下された座標位置と判定し、押下座標算出部３８によって算出された押下座標値が、ペン座標算出部２８によって算出されたペン座標値Ｐａと異なり、かつ所定数以下の隣接する座標値からなるときには、その押下座標値を、操作入力のために指によって押下された座標位置と判定するようにしてもよい。この場合には、ペン入力しないで指入力するだけのときにも、指入力であることを識別判定することができる。
【００６０】
また、図１の実施形態は、液晶表示部１０を挟んでペン座標検出層２０と押下座標検出層３０を配置する場合であるが、液晶表示部１０の観察面側にペン座標検出層２０と押下座標検出層３０を積層して配置してもよい。また、液晶表示部以外の表示部を用いることもできる。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、パネル面の任意の領域に手を接触させてペン入力することができ、操作性が良く、手が疲れないペン入力を行うことができるとともに、ペン入力と指入力とを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の座標入力装置の一実施形態の要部の概略的な断面構成を示す図である。
【図２】ペン座標検出層の一例を示す図である。
【図３】電子ペンによって指示された座標位置の検出の説明に供する図である。
【図４】押下座標検出層の一例を示す図である。
【図５】この発明の座標入力装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
【図６】無効領域の説明に供する図である。
【図７】識別判定部が行う判定処理ルーチンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…電子ペン
１ａ…ＬＣ回路
２Ｒ，２Ｌ…領域
１０…液晶表示部
２０…ペン座標検出層
Ｘ１〜Ｘ５，Ｙ１〜Ｙ５…ループコイル
２７…電圧測定部
２８…ペン座標算出部
３０…押下座標検出層
３１ａ〜３１ｊ，３２ａ〜３２ｊ…導電体
３３，３４…スイッチ回路
３５…電源
３６…検出用抵抗
３７…電圧測定部
３８…押下座標算出部
４０…識別判定部
４１…無効領域設定部
５０…判定処理ルーチン
Claims (6)
- 表示部に積層された、ＬＣ回路を有する電子ペンによって指示された座標位置を検出するためのペン座標検出層と、
前記表示部に積層された、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記電子ペンを持つ手によって押下された座標位置、および操作または入力のために指によって押下された座標位置を検出するための押下座標検出層と、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値、および前記押下座標検出層によって求められた押下座標値に基づいて、前記電子ペンによって押下された座標位置、前記手によって押下された座標位置、および前記指によって押下された座標位置を、互いに識別して判定する手段であって、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と一致するときには、その押下座標値を、前記電子ペンによって押下された座標位置と判定するとともに、
前記ペン座標検出層によって求められたペン座標値ごとに、前記手によって押下される座標位置の領域を、そのペン座標値に対して相対的な位置が定められた無効領域として算出し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域内の座標値であるときには、その押下座標値を、前記手によって押下された座標位置と判定し、
前記押下座標値が、前記ペン座標値と異なり、かつ前記算出された無効領域外の座標値であるときには、その押下座標値を、前記指によって押下された座標位置と判定する識別判定手段と、
を備えることを特徴とする座標入力装置。 - 請求項１の座標入力装置において、
利用者が右利きか左利きかを指定する指定手段と、
この指定手段による指定に応じて、前記無効領域の前記ペン座標値に対する方向を設定する無効領域設定手段と、
を備えることを特徴とする座標入力装置。 - 請求項１の座標入力装置において、
あらかじめ利用者が電子ペンおよび電子ペンを持つ手を当該座標入力装置のパネル面に接触させたときに前記識別判定手段が前記押下座標値のうちの前記ペン座標値と異なる座標値と判定した座標値から、前記無効領域の前記ペン座標値に対する相対的な位置を設定する無効領域設定手段を備えることを特徴とする座標入力装置。 - 請求項１〜３のいずれかの座標入力装置において、
前記押下座標検出層は、前記表示部の表示面に沿う面の一方向に配列された複数の第１の導電体と、これと交差する方向に配列された複数の第２の導電体とを有し、第１の導電体と第２の導電体とが接触した点の座標位置が、前記押下座標値として算出されるものであることを特徴とする座標入力装置。 - 請求項４の座標入力装置において、
前記複数の第１の導電体を順次、電源または検出用抵抗に接続し、同一の第１の導電体を電源または検出用抵抗に接続している期間内において、前記複数の第２の導電体を順次、逆に検出用抵抗または電源に接続して、その検出用抵抗の両端間に得られる電圧が閾値電圧を超えるときのタイミングから、前記押下座標値を算出することを特徴とする座標入力装置。 - 請求項１〜３のいずれかの座標入力装置において、
前記識別判定手段は、前記電子ペンによって押下された座標位置と判定した座標値については、手書きペン入力の処理を行い、前記指によって押下された座標位置と判定した座標値については、操作入力項目の操作または入力の処理を行うことを特徴とする座標入力装置。
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