JP4772526B2

JP4772526B2 - タッチパネル付表示装置

Info

Publication number: JP4772526B2
Application number: JP2006025654A
Authority: JP
Inventors: 若水星野
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: JP2007207008A

Description

本発明は、例えばＰＯＳ（ＰｏｉｎｔＯｆＳａｌｅｓ）端末等に使用されるタッチパネル付表示装置に係り、特に、表示装置の表示位置と使用者のタッチパネル上での入力位置とが合うように調整する自動キャリブレーション機能を具備したタッチパネル付表示装置に関する。

タッチパネルには、抵抗膜式（例えば、特許文献１参照）や光学式などがあり、このうち、抵抗膜式のタッチパネルは、構造が単純である上、低コストであるなどの利点により、広く普及しており、そのような抵抗膜式のタッチパネルを搭載したＰＯＳ端末も広く知られている。

タッチパネルは、初期使用前に、タッチパネルの表示位置とタッチパネルの下面にあるディスプレイの表示位置とを合わせる処理が必要となる。そこで従来、キャリブレーション機能を利用してタッチパネルの座標をディスプレイの座標に合わせる等の作業を行なっている。

例えば、特許文献１には、タッチパネルに表示される調整画像をカメラで撮影し、その位置指定を行い、表示位置と入力位置との調整をキャリブレーション機能で行なうものが開示されている。

特開２００２−１４９３４７

構造上、タッチパネルと表示装置のディスプレイとの間には隙間が存在する。この隙間は、硬質のガラス等から構成されるタッチパネルが押圧されたとき生じる撓みにより、タッチパネルの下面にあるディスプレイ及び表示装置に直接影響を与えるのを阻止するため設けられている。そのため、使用者がタッチパネルを見る角度によっては、表示装置のディスプレイが示す座標位置とタッチパネル上で使用者が指で押圧する座標位置との間にずれが生じることがある。

図６は、従来のタッチパネル付表示装置１００の一例を示す概略側面図であり、ディスプレイ１０１を有する表示装置１０２とタッチパネル１０３との関係を示している。図６から分かるとおり、通常、ディスプレイ１０１を有する表示装置１０２とタッチパネル１０３とは一定の距離ｔを隔てて設置される。このときのディスプレイ１０１に表示される表示Ｐのディスプレイ１０１上のｘ座標をｐ_０とすると、ディスプレイ１０１に対して垂直方向から使用者が表示Ｐを見たとき、即ち、視線１から表示Ｐを見たときのタッチパネル１０３上のｘ座標ｐ_１は、ちょうどディスプレイ１０１上の座標ｐ_０と垂直方向に重なったｘ座標となる。ところが、使用者がディスプレイ１０１に対する垂直方向から一定の角度をもって画面を見たとき、即ち、視線２から見たときのタッチパネル１０３上のｘ座標はｐ_２の位置になる。従って、画面に対する使用者の視線の角度が異なることにより、同一の表示Ｐのタッチパネル１０３上での押圧座標の位置が異なってくる。そのため、使用者の視線が視線２のように画面に対して垂直方向から一定の角度を有する場合、その使用者が表示Ｐに対してタッチパネル１０３を押圧するときはタッチパネル上の座標ｐ_２を押圧することになるため、表示Ｐのタッチパネル１０３上の座標ｐ_１から距離ｘ＝｜ｐ_２−ｐ_１｜だけずれて押圧することになる。

尚、上述した特許文献１に記載されているようなキャリブレーション機能は、表示装置本体に取り付けられたタッチパネルの初期値のずれ、即ち、タッチパネルの通常使用前の初期作業としてタッチパネルの表示と表示装置のディスプレイの表示とを調整することに目的を置いている。即ち、この調整は画面に対し垂直方向から画面を見たときのタッチパネルの表示位置とディスプレイの表示位置とのずれを調整するものである。従って、タッチパネルと表示装置のディスプレイとの間に隙間があることから生じる、例えば身長の異なる使用者のディスプレイ上の押圧位置のずれについて調整を行なうものではない。従って、身長の異なる使用者が順次使用するにあたって、表示装置のディスプレイの表示位置とそれら身長の異なる使用者のタッチパネル上の押圧位置とのそれぞれのずれについて都度調整を行なうものではない。

本発明は、表示装置のディスプレイの座標とタッチパネルの座標との使用者ごとに異なるずれを自動で修正するキャリブレーション機能を有するタッチパネル付表示装置を提供することを目的する。

本発明のタッチパネル付表示装置は、ディスプレイを有する表示装置と、前記ディスプレイに所定距離だけ離間させて積層配置されたタッチパネルと、情報処理を実行する情報処理部と、前記表示装置に対面する使用者の相当数の登録パターンを身長と対応付けて映像データとして記憶部に登録する手段と、前記情報処理部によって、カメラが検出した前記表示装置に対面する使用者の画像データと前記登録パターンとの違いを検出し、当該画像データに最も近似する登録パターンを探すことで前記表示装置に対面する使用者の身長を認識する手段と、前記情報処理部によって、前記認識した身長に基づいて、使用者が前記ディスプレイを見る角度情報を取得する手段と、前記情報処理部によって、前記取得した角度情報に基づいて、前記ディスプレイをその垂直方向から見た場合の前記タッチパネル上の視線位置に対する視線位置のずれを取得する手段と、前記情報処理部によって、前記取得したずれ分だけ使用者が押圧する前記タッチパネル上の座標位置をずらして認識する手段と、を備える。

本発明によれば、使用者に作業させることなく、使用者ごとに異なる表示装置のディスプレイの座標とタッチパネル上の使用者の押圧座標とのずれを自動的に修正するキャリブレーション機能を有するタッチパネル付表示装置を提供することができる。

本発明の実施の一形態を図１から図５に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の一形態であるタッチパネル付表示装置を備えるＰＯＳ端末と使用者との関係を概略的に示す模式図であり、図２は、タッチパネル付表示装置と使用者の視線とを示した概略的模式図である。上述したとおり、タッチパネル付表示装置１は、透明な材質からなる抵抗膜式タッチパネルであるタッチパネル２とディスプレイ３を有する表示装置４とから構成されており、タッチパネル２は一定の距離ｔ（図２参照）を隔てて表示装置４のディスプレイ３に設置されている。これは、タッチパネル２を使用者Ａが押圧したときの撓みが、ディスプレイ３及び表示装置４に直接影響を及ぼさないよう一定の空間が必要だからである。尚、タッチパネル２と表示装置４のディスプレイ３との間の距離、即ち隙間ｔの長さは、５ｍｍ程度である。

このタッチパネル付表示装置１を備えたＰＯＳ端末５は、店舗等において設置台６上に設置される。ＰＯＳ本体７に取り付けられたタッチパネル付表示装置１は、図示しないチルト機構を有し、鉛直方向から一定の角度をもって静止している。使用者Ａは、設置台６上に設置されたＰＯＳ本体７から一定の距離ｗ（以下、ｗを使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との水平距離と呼ぶ）を隔ててタッチパネル付表示装置１に対峙し、タッチパネル付表示装置１のタッチパネル２を操作する。また、本ＰＯＳ端末５が設置された店舗の壁等には、検出装置であるカメラ８が設置されている。

尚、後述の便宜のため、このときの店舗等の床から設置台６上に設置されたＰＯＳ本体７の上端までの鉛直方向の高さをｈ_１、床から使用者Ａの頭部の上端までの鉛直方向の高さをｈ_２、ＰＯＳ本体７の上端と使用者Ａの頭部上端との相対高さをｈ（即ち、ｈ＝ｈ_２−ｈ_１、以下、ｈを使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との相対高さと呼ぶ）、そして水平方向と使用者Ａの頭部上端とが成す角度をθ_１とする。また、θ_２は、タッチパネル付表示装置１の垂線と店舗等の床（水平方向）とが成す角度であり、当該タッチパネル付表示装置１のチルト角である。

図３は、ＰＯＳ端末５とタッチパネル２の電気的接続を示すブロック図である。図３に示すように、ＰＯＳ端末５は、マイクロコンピュータ９（以下、マイコン９）を備えており、このマイコン９が各部を制御する。マイコン９は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０に、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、各種データを書換え自在に記憶するワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１３とがバスライン１１を介して接続されている。更に、マイコン９には、図示しないタッチパネル用デバイスドライバを介したタッチパネル２、図示しないディスプレイドライバを介したディスプレイ３を有する表示装置４、及びハードディスクドライブ１４（以下、ＨＤＤ１４）が接続されている。

尚、このＨＤＤ１４には、後述するキャリブレーション処理に使用する制御プログラム１５、統計的データファイル１６及び基礎データファイル１７が保存されている。ここで、統計的データファイル１６とは、使用者Ａの身長と腕の長さとを統計学的に処理して得たデータであり、当該身長と腕の長さとを対応付けたデータファイルである。また、基礎データファイルには、ＰＯＳ本体上端の床からの距離ｈ_１やタッチパネル付表示装置１のチルト角θ_２、タッチパネル２とディスプレイ３との間の距離ｔ等を含む。そして、実際に使用される際には、それらプログラム及びデータファイルはＲＡＭ１３に移されＣＰＵ１０により実行される。

また、ＰＯＳ端末５の外部に設置されたカメラ８がバスライン１１を介しマイコン９に接続されており、当該カメラ８により検出された使用者Ａの身長のデータがＲＡＭ１３に伝達される。

ここで、ＣＰＵ１０を主体とするマイコン９は、ＣＰＵ１０がＲＡＭ１３に記憶された当該各種データファイルや、使用者Ａの身長を検出する検出装置であるカメラ８及びタッチパネル付表示装置１と使用者Ａとの距離ｗを検出する圧力検出部である圧力センサ等により取得される各種値を参照して上述の制御プログラム１５を含むコンピュータプログラムに従い各種情報処理を実行することから、情報処理部１８を構成する。

次に、ＣＰＵ１０が制御プログラム１５に従って実行する表示装置４のディスプレイ３上の座標とタッチパネル２上の使用者Ａの押圧座標とのずれｘを取得する手順を図４に基づいて説明する。

図４は、ＣＰＵ１０によるキャリブレーション処理に使用するずれｘを取得する手順を示すフローチャートである。

まず、水平方向と使用者Ａの頭部上端とが成す角度θ_１を取得する手順を説明する。

マイコン９は、店舗の壁等に設置されたカメラ８の撮影画像を解析し（図４のステップＳ１）、ＰＯＳ端末５の前に使用者Ａが立ったかどうかを判断する（図４のステップＳ２）。この解析手法の一例としては、例えば、パターンサーチによる手法がある。これは、背格好が異なる使用者Ａの相当数のパターンを身長と対応付けて２５６階調の濃淡映像データとしてＨＤＤ１４に登録しておく。そして、カメラ８が検出した使用者ＡがＰＯＳ端末５の前に立つことで変動する物理量としての画像データをマイコン９に送信し、その登録パターンとの違いを検出し、当該画像データに最も近似する登録パターンを探すことで使用者Ａの身長を認識する手法である。

そして、使用者ＡがＰＯＳ端末５の前に立ったと検出された場合（図４のステップＳ２のＹ）は、検知した使用者Ａの身長データｈ_２がＰＯＳ端末５のマイコン９に伝達され、ＲＡＭ１３に保存される（図４のステップＳ３）。それにより、ＣＰＵ１０は表示画面調整開始のメッセージをディスプレイ３に表示させ（図４のステップＳ４）、使用者Ａに画面の調整（即ちずれｘを取得する手順）が開始されたことを通知する。そしてＣＰＵ１０は、制御プログラム１５により、受領した使用者Ａの身長ｈ_２と予めＲＡＭ１３に基礎データ１７として保存されているＰＯＳ本体７の上端までの高さｈ_１とから、使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との相対高さであるＰＯＳ本体７の上端から使用者Ａの頭部上端までの相対高さｈ（＝ｈ_２−ｈ_１）を算出する（図４のステップＳ５）。また、前述した通り、ＲＡＭ１３には身長と腕の長さとを対応付けた統計的データファイル１６が保管されている。そこで、使用者ＡとＰＯＳ本体７との水平距離である使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との水平距離ｗを、使用者Ａの腕の長さと擬制し、取得した使用者Ａの身長ｈ_２の値と当該統計的データファイル１６のデータとから求める（図４のステップＳ６）。

次に、算出された使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との相対高さｈ及び使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との水平距離ｗとから、数式（１）により使用者Ａの頭部上端と水平方向とが成す角度θ_１を得る（図４のステップＳ７）。

θ_１＝ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｗ）（∵ｔａｎθ_１＝ｈ／ｗ）・・・（１）

続いて、ずれｘの値を算出する。ここでずれｘ（図２参照）とは、上述したようにタッチパネル２とディスプレイ３との間に構造上存在する隙間（距離ｔ）により、画面に対する垂直方向（視線１）から一定の角度をもって使用者Ａがディスプレイ３に表示されたある表示Ｑを見たとき（視線２）、そのディスプレイ３上の座標（ｑ_０）から垂直方向にタッチパネル２とぶつかるタッチパネル２上の座標（ｑ_１）を基準としたときにこの基準座標（ｑ_１）から一定距離だけずれた位置（ｑ_２）に当該表示が位置するように認識されるときの、この基準座標（ｑ_１）と認識座標（ｑ_２）との間の距離（｜ｑ_２−ｑ_１｜）をいう。このずれｘは、ステップＳ６及びＳ７とから取得したθ_１とＲＡＭ１３に基礎データ１７として保存されているタッチパネル付表示装置１のチルト角θ_２及びタッチパネル２とディスプレイ３との間の距離ｔとから、数式（２）により求める（図４のステップＳ８）。

ｘ＝ｔ・ｔａｎ（θ_２−θ_１）（∵ｔａｎ（θ_２−θ_１）＝ｘ／ｔ）・・・（２）

そして求められたずれｘの値がＲＡＭ１３に保存される（図４のステップＳ９）。そして、表示画面調整終了のメッセージがディスプレイ３に表示される（図４のステップＳ１０）ことで、使用者Ａは、表示画面の調整（即ち自分の視線の水平方向に対する角度により生じるタッチパネル２上の押圧座標のずれｘの取得）が終了し、タッチパネル２での作業を開始できることを知らされる。

以上により、表示装置４のディスプレイ３上の座標とタッチパネル２上の使用者Ａの押圧座標とのずれｘを取得する手順が終了する。

そして、使用者Ａがタッチパネル２上のある座標を押圧する度、当該押圧座標のデータがＲＡＭ１３に送信され、ＣＰＵ１０によりＲＡＭ１３において保存されている当該使用者Ａに係るずれｘの加除がなされ、タッチパネル上の座標が表示装置４のディスプレイ３上の座標に変換されるキャリブレーションが行なわれる。

尚、上述のずれｘを算出する処理は、異なる身長の使用者ＡがＰＯＳ端末５の前に立つごとに図４のフローチャートに従ってＣＰＵ１０により実行され、ＲＡＭ１３にずれｘの情報が伝えられる。それにより、異なる身長の使用者Ａごとに異なるタッチパネル２上の押圧座標のずれｘを補正することが可能となる。

図５は、本発明の実施の一形態の他の適用例を示すものであり、セルフチェックアウトシステム１９の外観斜視図である。上述の実施の一形態では、使用者Ａの身長を検出するためのカメラ８をＰＯＳ端末５の近辺に別途設置したが、図５のように、例えばサインポール部２０や監視カメラ部２１にカメラ８を設置する等、ＰＯＳ端末５に内設又は併設するようにしても良い。また、上述した実施の形態ではカメラ８を使用したが、例えば赤外線センサ等他のセンサを使用することもできる。

本実施の形態によれば、カメラ８により取得した使用者Ａの身長を利用して、使用者Ａとタッチパネル付表示装置１との相対高さｈと水平距離ｗとを求め、それらの値により表示装置４のディスプレイ３に表示される座標と、タッチパネル２上の使用者Ａの押圧座標とのずれｘを求め、押圧座標を補正するようにしたので、使用者Ａごとに異なるずれｘを用いて補正を行なうことができる。

尚、ずれｘを求める手法として、上記実施の一形態においては、数式（１）で使用者Ａの頭部上端と水平方向とが成す角度であるθ_１を求め、さらに当該求めたθ_１を用いて数式（２）でずれｘを随時求めるようにしたが、例えば、予め相当数の使用者Ａの身長ｈ_２とθ_１とを対応付けたデータファイルを作成し、ＲＡＭ１３に記憶しておくことで、上記制御プログラム１５の数式（１）による処理をせず、当該データファイルを参照し検出した使用者Ａの身長ｈ_２から直接θ_１を取得するようにしてもよい。

また、使用者Ａの頭部上端と水平方向とが成す角度であるθ_１とずれｘとを対応付けたデータファイルを予めＲＡＭ１３に記憶させておくことで、上記数式（２）による処理を経ないでθ_１から直接ずれｘを取得するようにしてもよい。

また、使用者Ａの頭部上端とタッチパネル付表示装置１との水平距離ｗを求める他の手法として、圧力センサを使用する手法がある。本手法では、例えば複数のセンサを、使用者Ａがタッチパネル２に対峙して立つ床面にタッチパネル２から遠ざかる方向に沿って一定間隔で配設し、使用者Ａがあるセンサ上に立ったときの重量を検知することで使用者Ａの立ち位置を特定し、水平距離ｗを求めることができる。本手法によれば、より精度高くθ_１を求めることができる。

また、上述した実施の一形態では、ＰＯＳ本体７の上端から使用者Ａの頭部上端までの相対高さｈと、ＰＯＳ本体７と使用者Ａの立ち位置との水平距離ｗとにより、使用者Ａの視線と水平方向が成す角度θ_１と擬制し、ずれｘを求めたが、ｈを使用者Ａの目の高さと補正を行ないたい表示装置４の座標の相対高さとして取得すると、ずれｘの調整精度を更に向上させることができる。

また、上述した実施の一形態ではタッチパネル２として抵抗膜式のものを使用したが、本発明におけるタッチパネル付表示装置１は他の方式のタッチパネルにも適用することができる。

また、他の実施の一形態として、使用者Ａの身長ｈ_２とずれｘとを対応付けたデータファイル等を作成し、ＲＡＭ１３に記憶させておくこともできる。このときの身長ｈ_２に対応するずれｘの値は、上述の実施の一形態において実行された手順によって求めてもよいし、実測値をまとめたもので作成してもよく、またその他の方法で求めてもよい。そして、身長ｈ_２が検出された時点で、当該身長ｈ_２とずれｘとを対応付けたデータファイルを参照し、取得された身長ｈ_２に対応するずれｘを直接求めるようにしてもよい。

本発明の実施の一形態であるタッチパネル付表示装置を備えるＰＯＳ端末と使用者との関係を概略的に示す模式図である。タッチパネル付表示装置と使用者の視線とを概略的に示す模式図である。ＰＯＳ端末とタッチパネルの電気的接続を示すブロック図である。ＣＰＵによるキャリブレーション処理に使用するずれｘを取得する手順を示すフローチャートである。本発明の実施の一形態の他の適用例を示すものであり、セルフチェックアウトシステムの外観斜視図である。従来例におけるタッチパネルと表示装置を概略的に示した側面図である。

符号の説明

１…タッチパネル付表示装置、２…タッチパネル、３…ディスプレイ、４…表示装置、８…カメラ、１６…統計的データ、Ａ…使用者、ｘ…ディスプレイ上の表示座標とタッチパネル上の使用者の押圧座標とのずれ、ｈ_１…ＰＯＳ本体７の上端までの鉛直方向の高さ、ｈ_２…床から使用者Ａの頭部上端までの鉛直方向の高さ、ｈ…使用者とタッチパネル付表示装置との相対高さ、ｗ…使用者とタッチパネル付表示装置との水平距離、ｔ…タッチパネルと表示装置のディスプレイとの距離、θ_１…使用者の頭部上端と水平方向とが成す角度、θ_２…水平方向とタッチパネルの垂線とが成す角度（タッチパネル付表示装置のチルト角）

Claims

ディスプレイを有する表示装置と、
前記ディスプレイに所定距離だけ離間させて積層配置されたタッチパネルと、
情報処理を実行する情報処理部と、
前記表示装置に対面する使用者の相当数の登録パターンを身長と対応付けて映像データとして記憶部に登録する手段と、
前記情報処理部によって、カメラが検出した前記表示装置に対面する使用者の画像データと前記登録パターンとの違いを検出し、当該画像データに最も近似する登録パターンを探すことで前記表示装置に対面する使用者の身長を認識する手段と、
前記情報処理部によって、前記認識した身長に基づいて、使用者が前記ディスプレイを見る角度情報を取得する手段と、
前記情報処理部によって、前記取得した角度情報に基づいて、前記ディスプレイをその垂直方向から見た場合の前記タッチパネル上の視線位置に対する視線位置のずれを取得する手段と、
前記情報処理部によって、前記取得したずれ分だけ使用者が押圧する前記タッチパネル上の座標位置をずらして認識する手段と、
を備えるタッチパネル付表示装置。
前記角度情報は、前記情報処理部が、
前記認識した身長から前記表示装置の高さを減じて相対高さｈを計算する処理と、
使用者の身長と当該使用者の腕の長さである水平距離ｗとの関係を定義する記憶領域に記憶されている統計データファイルを参照し、前記認識した身長から前記水平距離ｗを取得する処理と、
θ_１＝ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｗ）により水平線と使用者の視線とがなす角度θ_１を計算する処理と、
を実行して得た角度θ_１である、請求項１記載のタッチパネル付表示装置。
前記表示装置に対面する使用者の立ち位置に応じて変動する床面の圧力変動によって当該使用者の立ち位置を検出する圧力検出部を備え、
前記角度情報は、前記情報処理部が、
前記認識した身長から前記表示装置の高さを減じて相対高さｈを計算する処理と、
前記検出された使用者の立ち位置から当該使用者と前記表示装置との間の水平距離ｗを求める処理と、
θ_１＝ａｒｃｔａｎ（ｈ／ｗ）により水平線と使用者の視線とがなす角度θ_１を計算する処理と、
を実行して得た角度θ_１である、請求項１記載のタッチパネル付表示装置。
前記角度情報は、前記情報処理部が、前記ディスプレイを見る角度と身長との関係を定義する記憶領域に記憶されている統計データファイルを参照し、前記認識した身長に対応する前記ディスプレイを見る角度として取得する、請求項１記載のタッチパネル付表示装置。
前記視線位置のずれは、前記情報処理部が、水平線と前記ディスプレイの垂線とがなす角度を角度θ_２とした場合、ｘ＝ｔ・ｔａｎ（θ_２−θ_１）により得たずれｘである、請求項２又は３記載のタッチパネル付表示装置。
前記視線位置のずれは、前記情報処理部が、前記角度情報と前記ディスプレイをその垂直方向から見た場合の前記タッチパネル上の視線位置に対する視線位置のずれとの関係を定義する記憶領域に記憶されている統計データファイルを参照し、前記取得した角度情報に対応する前記視線位置のずれとして取得する、請求項１記載のタッチパネル付表示装置。
ディスプレイを有する表示装置と、
前記ディスプレイに所定距離だけ離間させて積層配置されたタッチパネルと、
情報処理を実行する情報処理部と、
前記表示装置に対面する使用者の相当数の登録パターンを身長と対応付けて映像データとして記憶部に登録する手段と、
前記情報処理部によって、カメラが検出した前記表示装置に対面する使用者の画像データと前記登録パターンとの違いを検出し、当該画像データに最も近似する登録パターンを探すことで前記表示装置に対面する使用者の身長を認識する手段と、
前記情報処理部によって、身長により相違する前記ディスプレイを見る角度の変動に伴い生ずる当該ディスプレイをその垂直方向から見た場合の前記タッチパネル上の視線位置に対する視線位置のずれと身長との関係を定義する記憶領域に記憶されている統計データファイルを参照し、前記認識した身長に対応する前記視線位置のずれを取得する手段と、
前記情報処理部によって、前記取得したずれ分だけ使用者が押圧する前記タッチパネル上の座標位置をずらして認識する手段と、
を備えるタッチパネル付表示装置。