JP5246794B2 - 情報入力装置、情報入力方法、情報入出力装置、情報入力プログラムおよび電子機器 - Google Patents
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本発明は、
なお、ここでいう「外部近接物体」とは、文字通り「近接」している物体には限られず、「接触」している物体をも含む意味である。
1.実施の形態(フレーム内ノイズ処理および追跡処理等を用いた情報入力処理)
2.変形例(情報入出力装置および入出力パネルの他の構成例)
3.適用例(電子機器への適用例)
[情報入出力装置1の全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る情報入出力装置1の概略構成を表すものであり、図2は、この情報入出力装置1の詳細構成を表すものであり、図3は、入出力パネルの一部を拡大した断面を表すものである。情報入出力装置1は、図1に示すように、ディスプレイ10と、このディスプレイ10を利用する電子機器本体20とを備えたものである。ディスプレイ10は、入出力パネル11、表示信号処理部12、受光信号処理部13、画像処理部14、フレーム内ノイズ除去部151およびフレーム間処理部152を有し、電子機器本体20は、制御部21を有する。なお、本発明の一実施の形態に係る情報入力方法および情報入力プログラムは、本実施の形態の画像入出力装置1において具現化されるため、以下併せて説明する。
次に、図1〜図3に加えて図4〜図14を参照して、本実施の形態の情報入出力装置1の作用および効果について説明する。
最初に、図4を参照して、情報入出力装置1における画像処理動作の概要について説明する。図4は、情報入出力装置1における画像処理全体の流れを表すものである。
次に、図5〜図9を参照して、図4に示したフレーム内ノイズ処理の詳細について説明する。図5は、このフレーム内ノイズ処理の詳細の流れを表したものである。
このフレーム内ノイズ処理ではまず、フレーム内ノイズ除去部151において、上記した点情報のうちの面積情報を用いたフレーム内ノイズ除去処理を行う(図5のステップS141)。具体的には、例えば図7に示したように、検出点の面積の大きさに応じて検出点ごとに、検出点に関する処理(制御部21における処理)の実行の有効または無効を判断する。ここでは、検出点#a1の面積Sは、予め設定された所定の範囲内にあるため、検出点#a1に関する処理の実行が有効になるように設定する。これにより、検出点#a1はフレーム内ノイズには該当しないと判断されることになり、ノイズ除去はなされない。一方、検出点#a2の面積Sは、予め設定された所定の範囲外にあるため、検出点#a2に関する処理の実行が無効になるように設定する。これにより、検出点#a2はフレーム内ノイズに該当すると判断されることになり、ノイズ除去がなされる。
次に、フレーム内ノイズ除去部151において、上記した点情報のうちの密度情報を用いたフレーム内ノイズ除去処理を行う(ステップS142)。具体的には、例えば図8に示したように、検出点の密度Dの大きさに応じて検出点ごとに、検出点に関する処理(制御部21における処理)の実行の有効または無効を判断する。ここでは、検出点#a2,#b2,#c2(外接矩形領域Aa,Ab,Ac)の密度Dは、予め設定された所定の範囲(ここでは、50%≦D≦100%)内にある(それぞれ、D=75%,80%,80%)。そのため、検出点#a2,#b2,#c2に関する処理の実行が有効になるように設定する。これにより、検出点#a2,#b2,#c2はフレーム内ノイズには該当しないと判断されることになり、ノイズ除去はなされない。一方、検出点#d2の密度Dは、予め設定された所定の範囲(50%≦D≦100%)外にあるため(D=30%)、検出点#d2に関する処理の実行が無効になるように設定する。これにより、検出点#d2はフレーム内ノイズに該当すると判断されることになり、ノイズ除去がなされる。
次に、フレーム内ノイズ除去部151において、上記した点情報のうちの縦横比情報を用いたフレーム内ノイズ除去処理を行う(ステップS143)。具体的には、例えば図9に示したように、検出点の縦横比Rの大きさに応じて検出点ごとに、検出点に関する処理(制御部21における処理)の実行の有効または無効を判断する。ここでは、検出点#a2,#d2の縦横比Rは、予め設定された所定の範囲(ここでは、50%≦R≦100%)内にある(いずれも、R=100)。そのため、検出点#a2,#d2に関する処理の実行が有効になるように設定する。これにより、検出点#a2,#d2はフレーム内ノイズには該当しないと判断されることになり、ノイズ除去はなされない。一方、検出点#b2,#d2の縦横比Rは、予め設定された所定の範囲(50%≦R≦100%)外にあるため(いずれも、R=20%)、検出点#b2,#c2に関する処理の実行が無効になるように設定する。これにより、検出点#b2,#c2はフレーム内ノイズに該当すると判断されることになり、ノイズ除去がなされる。
次に、図10〜図14を参照して、図4に示したフレーム間処理の詳細について説明する。図10は、このフレーム間処理の詳細の流れを表したものである。
まず、フレーム間処理部152は、現在の直前フレームの各検出点(追跡点)における追跡点情報(点情報+識別情報)と、現在のフレームの各検出点(入力部分)における点情報との類似度を計算する(図10のステップS151)。この類似度とは、点情報に含まれる位置情報や密度情報、縦横比情報、面積情報に基づき、検出点同士の距離や面積、密度、縦横比率などから総合的に算出されるパラメータである。そして、フレーム間処理部152は、類似度が高いと判断された検出点同士(現在のフレームの検出点と直前フレームの追跡点)ついては、同一の外部近接物体に対応する検出点同士であるものとみなし、以下説明する統合(マージ)処理を行う(ステップS152)。そして、統合の対象となった検出点および追跡点に対して個別の識別情報(識別ID)を付与し、この識別IDを用いてその後のフレームにおいて追跡処理を行う。なお、このとき、必要に応じて、類似度が高いと判断された検出点同士のステータス情報を、「有効(Normal)」に設定するようにしてもよい。
一方、次に、フレーム間処理部152は、上記した統合処理の対象とならなかった追跡点を削除する(ステップS153)。すなわち、現在のフレームにおいて、その直前のフレームとの間で類似度が高い検出点が存在しないと判断されることにより、直前のフレームにおいて新たに判断された独立検出点を削除する。具体的には、図11(C)に示した例では、検出点(追跡点)#2を削除する。
次に、フレーム間処理部152は、上記した統合処理の対象とならなかった検出点(入力部分)を、新規作成された追跡点として登録を行う(ステップS154)。すなわち、複数フレーム間において、他のいずれの検出点に対しても類似度が低いと判断された検出点(独立検出点)については、例えば図11(C)に示した検出点(入力部分)#a,#cのように新規登録を行い、新たな識別IDを付与する。
次に、本発明の変形例をいくつか挙げて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図15は、本発明の変形例1に係る情報入出力装置2のブロック構成を表したものである。この情報入出力装置2は、上記実施の形態に係る情報入出力装置1と比較して、画像処理部14、フレーム内ノイズ処理部151およびフレーム間処理部152が、電子機器本体20に設けられた点が異なっている。すなわち、この情報入出力装置2では、表示信号処理部12、入出力パネル11および受光信号処理部13が、ディスプレイ10に設けられている。また、制御部21、画像処理部14、フレーム内ノイズ処理部151およびフレーム間処理部152が、電子機器本体20に設けられている。このような情報入出力装置2であっても、上記実施の形態の情報入出力装置1と同様の効果を奏することができる。
これまでは、複数の表示要素11aと複数の受光要素11bとを有する入出力パネル11(光学式タッチセンサを含んで構成されたもの)を備えた情報入出力装置1,2等を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、他の方式の入出力パネルにも適用可能である。
図16は、本発明の変形例2に係る入出力パネル5(接触式タッチセンサを含んで構成されたもの)において、画素Pxにおける断面構造を表すものである。この入出力パネル5は、第1基板50と、第2基板60と、液晶分子71を含む液晶層70とを備えている。第1基板50は、ガラス基板50A、ゲート絶縁膜51A、第1層間絶縁膜12A、シグナルラインSL、第2層間絶縁膜52B、コモン電極53、第3層間絶縁膜52Cおよび画素電極54(第1センサ電極)を有している。第2基板60は、ガラス基板60A、カラーフィルタ61および対向センサ電極62(第2センサ電極)を有している。すなわち、入出力パネル5内には、画素電極54と対向センサ電極62とにより接触型タッチセンサが構成されている。ここで、画素電極54は、例えば、複数のエッジ54Bを含む断面形状となっている。エッジ54Bでは配向膜(図示せず)が薄くなる傾向があり、エッジ54Bが配向膜から露出している。また、エッジ54Bに対向して、対向センサ電極62(スリット62Aおよびパターン62Bからなる)が配置されている。これにより、第2基板60がたわむと、対向センサ電極62は画素電極54の露出したエッジ54Bに接触し、直接導通がとれるので、位置検出の不安定性が抑えられる。特に、この入出力パネル5がFFS(Fringe Field Switching)方式の液晶表示パネルの場合には、画素電極54がもともと複数のスリット54Aを含む平面形状を有することから、開口率を低下させることなく位置検出性能を高めることが可能となる。
図17は、本発明の変形例3に係る入出力パネル8(静電容量式タッチセンサを含んで構成されたもの)の要部断面構造を表すものである。この入出力パネル8は、表示素子として液晶表示素子を用いると共に、この液晶表示素子に元々備えられている電極の一部(後述する共通電極843)および表示用駆動信号(後述するコモン駆動信号Vcom)を兼用して静電容量型タッチセンサを構成したものである。この入出力パネル8は、画素基板82と、この画素基板82に対向して配置された対向基板84と、画素基板82と対向基板84との間に挿設された液晶層86とを備えている。
次に、図18〜図22を参照して、上記実施の形態および変形例で説明した情報入出力装置の適用例について説明する。上記実施の形態等の情報入出力装置は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等の情報入出力装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
図18は、上記実施の形態等の情報入出力装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511およびフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、上記実施の形態等に係る情報入出力装置により構成されている。
図19は、上記実施の形態等の情報入出力装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523およびシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、上記実施の形態等に係る情報入出力装置により構成されている。
図20は、上記実施の形態等の情報入出力装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体531,文字等の入力操作のためのキーボード532および画像を表示する表示部533を有しており、その表示部533は、上記実施の形態等に係る情報入出力装置により構成されている。
図21は、上記実施の形態等の情報入出力装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部541,この本体部541の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ542,撮影時のスタート/ストップスイッチ543および表示部544を有している。そして、その表示部544は、上記実施の形態等に係る情報入出力装置により構成されている。
図22は、上記実施の形態等の情報入出力装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、上記実施の形態等に係る情報入出力装置により構成されている。
以上、いくつかの実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
Claims (18)
- 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルと、
前記入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の面積とその検出点の外接矩形領域の面積との面積比に対応する前記検出点の密度を示す密度情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記密度情報及び前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の密度の大きさ及び前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を備えた情報入力装置。 - 互いに異なる複数フレーム間において、前記各検出点の点情報に基づいて検出点同士の類似度を判断すると共に、この類似度が高いと判断された検出点同士については、同一の外部近接物体に対応する検出点同士であるものとみなし、個別の識別情報を用いて追跡処理を行うフレーム間処理部を更に備えた
請求項1に記載の情報入力装置。 - 前記入力パネルが、撮像面に沿って配列され、前記外部近接物体で反射された光を受光する複数の受光要素を有するものである
請求項1に記載の情報入力装置。 - 前記入力パネルが、
液晶層を間にして互いに対向する第1基板および第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に形成され、前記第2基板のたわみにより接触可能な第1センサ電極および第2センサ電極と
を有すると共に、
前記第1センサ電極および前記第2センサ電極の接触による電位の変化を読み取ることにより、前記外部近接物体の位置に応じた前記第2基板のたわみ位置を検出するものである
請求項1に記載の情報入力装置。 - 前記入力パネルが、
タッチ駆動電極と、
前記タッチ駆動電極と対向して、または並んで設けられ、前記タッチ駆動電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記タッチ駆動電極にタッチセンサ用駆動信号を印加することにより前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、前記外部近接物体が接触または近接する位置を検出するタッチ検出回路と
を有するものである
請求項1に記載の情報入力装置。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の面積とその検出点の外接矩形領域の面積との面積比に対応する前記検出点の密度を示す密度情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得し、
前記点情報のうちの前記密度情報及び前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の密度の大きさ及び前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断する
情報入力方法。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能と画像表示機能とを有する入出力パネルと、
前記入出力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の面積とその検出点の外接矩形領域の面積との面積比に対応する前記検出点の密度を示す密度情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記密度情報及び前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の密度の大きさ及び前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を備えた情報入出力装置。 - 前記入出力パネルが、
表示面に沿って配列され、画像データに基づいて画像を表示する複数の表示要素と、
前記表示面に沿って配列され、前記表示面から出射されて前記外部近接物体で反射された光を受光する複数の受光要素と
を有するものである
請求項7に記載の情報入出力装置。 - 前記入出力パネルが、
第1基板および第2基板の間に液晶層を有する表示パネルと、
前記表示パネル内に形成され、前記第2基板のたわみにより接触可能な第1センサ電極および第2センサ電極と
を有すると共に、
前記第1センサ電極および前記第2センサ電極の接触による電位の変化を読み取ることにより、前記外部近接物体の位置に応じた前記第2基板のたわみ位置を検出し、前記表示パネルにおいて画像表示を行うものである
請求項7に記載の情報入出力装置。 - 複数の表示画素電極と、
前記表示画素電極と対向して設けられた共通電極と、
画像表示機能を有する表示機能層と、
画像信号に基づいて、前記表示画素電極と前記共通電極との間に表示用電圧を印加して前記表示機能層の表示機能を発揮させるように画像表示制御を行う表示制御回路と、
前記共通電極と対向して、または並んで設けられ、前記共通電極との間に静電容量を形成するタッチ検出電極と、
前記表示制御回路により前記共通電極に印加される表示用駆動電圧をタッチセンサ用駆動信号として利用し、前記タッチ検出電極から得られる検出信号に基づき、前記外部近接物体が接触または近接する位置の検出動作を行うタッチ検出回路と
を有するものである
請求項7に記載の情報入出力装置。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の面積とその検出点の外接矩形領域の面積との面積比に対応する前記検出点の密度を示す密度情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得するステップと、
前記点情報のうちの前記密度情報及び前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の密度の大きさ及び前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するステップと
をコンピュータに実行させる情報入力プログラム。 - 外部近接物体に関する情報を入力する情報入力装置を備え、
前記情報入力装置は、
前記外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルと、
前記入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の面積とその検出点の外接矩形領域の面積との面積比に対応する前記検出点の密度を示す密度情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記密度情報及び前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の密度の大きさ及び前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を有する電子機器。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルと、
前記入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を備えた情報入力装置。 - 互いに異なる複数フレーム間において、前記各検出点の点情報に基づいて検出点同士の類似度を判断すると共に、この類似度が高いと判断された検出点同士については、同一の外部近接物体に対応する検出点同士であるものとみなし、個別の識別情報を用いて追跡処理を行うフレーム間処理部を更に備えた
請求項13に記載の情報入力装置。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得し、
前記点情報のうちの前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断する
情報入力方法。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能と画像表示機能とを有する入出力パネルと、
前記入出力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を備えた情報入出力装置。 - 外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得するステップと、
前記点情報のうちの前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するステップと
をコンピュータに実行させる情報入力プログラム。 - 外部近接物体に関する情報を入力する情報入力装置を備え、
前記情報入力装置は、
前記外部近接物体をフレーム単位で検出する検出機能を有する入力パネルと、
前記入力パネルにより得られる前記外部近接物体の検出信号に基づき、前記外部近接物体の検出点ごとに、前記検出点の位置情報と、前記検出点の外接矩形領域における縦方向と横方向との長さ比に対応する前記検出点の縦横比を示す縦横比情報と、を含む点情報を取得する位置検出部と、
前記点情報のうちの前記縦横比情報を用いることにより、前記検出点の縦横比の大きさに応じて前記検出点ごとに、前記検出点に関する処理の実行の有効または無効を判断するノイズ除去部と
を有する電子機器。
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