JP5487350B1 - タッチ入力装置、入力検出方法、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】力センサによる検出結果の原因がタッチ面の押圧であるか否かを判定する。
【解決手段】タッチ入力装置は、平板部と、平板部の複数の位置に夫々配置されており、平板部から受ける力を検出する複数の力センサと、複数の力センサの出力に基づいて力を示す複数の測定値を夫々算出し、複数の測定値の原因が平板部の表面の押圧であるとの仮定の下、複数の測定値に基づいて押圧の力を示す押圧力を算出し、複数の測定値及び複数の位置に基づいて平板部の表面における押圧の位置を示す押圧座標を算出し、押圧力が押圧座標に加わるとの仮定の下での複数の測定値の期待値である複数の測定期待値を推定し、複数の測定値及び複数の測定期待値を比較することにより、押圧力の原因が押圧であるか否かを判定する演算部２００と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチ入力装置、入力検出方法、およびコンピュータプログラムに関する。

ディスプレイ表面をタッチすることによる入力を受け付けるタッチパネル等のタッチ入力装置が知られている。タッチパネルにおいてタッチされた位置のＸＹ座標を検出する方式として、抵抗膜方式、静電容量方式、力センサ方式等が知られている。力センサ方式のタッチパネルは、ＸＹ座標に加えて押し圧力を検出することができる。

特許文献１には、操作パネルであるガラス板と力センサとを用いてタッチパネルを実現することにより、抵抗膜方式や静電容量方式のように光損失を有する膜を必要としないため、光の透過率が高くなることが記載されている。

特許文献２には、機械歪がタッチ位置特定に及ぼす影響を較正パラメータにより除く技術が記載されている。

特許文献３には、押圧荷重の変化を操作者に通知することにより、ユーザの意図しない入力を防止する技術が記載されている。

特開２００５−７８１９４号公報 特表２００５−５２６３３３号公報 特開２０１１−２８６６３号公報

力センサ方式のタッチ入力装置において、ユーザが筐体を握ること等で生じる機械歪により、力センサの出力が変動することがある。このような機械歪が生じている状態で、タッチ面がタッチされても、タッチの座標を正確に算出することができないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、力センサによる検出結果の原因がタッチ面の押圧であるか否かを判定する技術を提供することにある。

本発明の一つの観点に係るタッチ入力装置は、平板部と、平板部の複数の位置に夫々配置されており、平板部から受ける力を検出する複数の力センサと、複数の力センサの出力に基づいて力を示す複数の測定値を夫々算出し、複数の力センサが受ける力の原因が平板部の表面の押圧であるとの仮定の下、複数の測定値に基づいて押圧の力を示す押圧力を算出し、複数の測定値及び複数の位置に基づいて平板部の表面における押圧の位置を示す押圧座標を算出し、押圧力が押圧座標に加わるとの仮定の下での複数の測定値の期待値である複数の測定期待値を推定し、複数の測定値及び複数の測定期待値を比較することにより、押圧力の原因が押圧であるか否かを判定する演算部と、を備える。

演算部は、押圧座標に基づいて複数の位置へ押圧力を配分することにより、複数の測定期待値を算出しても良い。

演算部は、複数の測定値と複数の測定期待値との差分を算出し、差分の大きさが所定の差分閾値より小さい場合、押圧力の原因が押圧であると判定しても良い。

演算部は、押圧力の原因が押圧でないと判定された場合、予め定められた処理の指示を出力しても良い。

演算部は、所定の状態における複数の力センサの出力を夫々示す複数の初期荷重を記憶し、複数の力センサの出力から複数の初期荷重を減ずることにより複数の測定値を算出し、押圧力の原因が押圧でないと判定された場合、複数の測定値に基づいて複数の初期荷重を変更しても良い。

実施例１のタッチパネルの構成を示すブロック図。 パネル部１００の構成を示す斜視図。 パネル部１００の構成を示す分解斜視図。 実施例１の入力検出処理を示すフローチャート。 パネル部１００表面の座標系を示す平面図。 実施例２のタッチパネルの構成を示すブロック図。 実施例２の入力検出処理を示すフローチャート。 初期荷重更新処理を示すフローチャート。 実施例３の入力検出処理を示すフローチャート。

本実施形態のタッチ入力装置は、力センサの出力に基づく測定値を検出した場合、タッチ面の押圧が行われたと仮定して、タッチ面上で押圧が行われた座標を算出し、その座標を得るための測定値の期待値を算出し、検出された測定値と算出された期待値とを比較することにより、検出された測定値の原因がタッチ面の押圧であるか否かを判定する。これにより、押圧の誤検出を低減することができる。

本実施形態のタッチ入力装置は、タッチパネル、タッチパッド、携帯情報端末（携帯電話、スマートフォン、カメラ、パーソナルコンピュータ等を含む）、車両（カーナビゲーション装置等を含む）、キオスク端末、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）、自動販売機（自動券売機等を含む）等、タッチ面の押圧による操作を受け付けるシステムに適用されても良い。また、本実施形態のタッチ入力装置は、コンピュータに接続されて入出力を行うＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）装置に適用されても良い。

以下、本発明を適用したタッチパネルの実施例について説明する。

本実施例のタッチパネルは、力センサにより検出された力の原因がタッチ面の押圧（タッチ）であるか否かを判定し、原因がタッチ面の押圧であると判定した場合、その押圧に基づいて算出された座標を出力し、原因がタッチ面の押圧でないと判定した場合、算出された座標を出力しない。

図１は、実施例１のタッチパネルの構成を示すブロック図である。

本実施例のタッチパネルは、パネル部１００と、信号変換部５００と、演算部２００と、アプリケーション実行部３００と、表示制御部４１０とを有する。

パネル部１００は、パネル部１００の４箇所に加わる力を夫々示す４個の出力信号を信号変換部５００へ出力する。信号変換部５００は、パネル部１００から出力される４個の出力信号に夫々対応する４個のＡ／Ｄ変換部５１０を有する。Ａ／Ｄ変換部５１０は、Ａ／Ｄ変換により所定のサンプル周期でアナログの出力信号をデジタルの出力値に変換する。演算部２００は、出力値に基づいてパネル部１００への入力を検出し、検出された入力をアプリケーション実行部３００へ出力する。アプリケーション実行部３００は、検出された入力に基づいてアプリケーションを実行し、実行結果に基づいて画面情報を生成し、画面情報を表示制御部４１０へ出力する。表示制御部４１０は更に、画面情報に基づいてパネル部１００を制御するための表示信号を生成し、表示信号をパネル部１００へ出力する。パネル部１００は、表示信号に基づいて画面を表示する。

演算部２００は、入力算出部３１０と、測定期待値算出部３３０とを有する。入力算出部３１０は、所定の測定周期で信号変換部５００から出力値を取得し、出力値の変動を夫々示す測定値を算出する。更に入力算出部３１０は、測定値の原因がパネル部１００の表面の押圧であると仮定し、測定値に基づいて、押圧の力を示す押圧力を算出する。更に入力算出部３１０は、測定値の原因がパネル部１００の表面の押圧であると仮定し、測定値及び押圧力に基づいて、その押圧の座標である押圧座標を算出する。測定期待値算出部３３０は、押圧力の原因がパネル部１００の表面の押圧であると仮定し、押圧力及び押圧座標に基づいて測定値を推定することにより、測定値の期待値である測定期待値を算出する。判定部３４０は、測定値と測定期待値に基づいて、押圧力の原因がパネル部１００の表面の押圧であるか否かを判定する。

表示制御部４１０は、アプリケーション実行部３００からの画面情報に基づいてパネル部１００の表示を制御するための表示信号を生成し、表示信号をパネル部１００へ出力する。

演算部２００とアプリケーション実行部３００と表示制御部４１０とは、例えばコンピュータにより実現される。このコンピュータは、プログラム及びデータを格納するメモリと、そのプログラムに従って演算部２００とアプリケーション実行部３００と表示制御部４１０との処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のマイクロプロセッサとを有する。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に格納され、その媒体からコンピュータへ読み出されても良い。なお、演算部２００とアプリケーション実行部３００と表示制御部４１０が、互いに異なるマイクロプロセッサにより実現されても良い。また、アプリケーション実行部３００及び表示制御部４１０が一つのマイクロプロセッサにより実現されても良い。また、演算部２００とアプリケーション実行部３００と表示制御部４１０との夫々に対応するプログラムが用意されても良い。なお、演算部２００とアプリケーション実行部３００と表示制御部４１０との何れかが、専用の電子回路により実現されてもよい。また、アプリケーション実行部３００及び表示制御部４１０の何れかが、タッチパネルの外部に設けられていても良い。この場合、演算部２００は、通信インターフェースを有し、タッチパネルの外部との通信を行う。なお、演算部２００は、信号変換部５００を含んでも良い。

図２は、パネル部１００の構成を示す斜視図であり、図３は、パネル部１００の構成を示す分解斜視図である。

本実施例のパネル部１００は、表示パネル１１０と、カバーパネル１２０と、４個の力センサ１３０と、基盤部１５０とを有する。基盤部１５０上には、表示パネル１１０が配置されている。本実施例の表示パネル１１０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）であるが、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等であってもよい。本実施例の表示パネル１１０の表示領域の形状は、長方形である。

基盤部１５０上には更に、表示パネル１１０の周囲に複数の力センサ１３０が配置されている。本実施例では４個の力センサ１３０が、表示パネル１１０の４個の頂点に夫々対応して配置されている。本実施例の力センサ１３０は、圧電素子である。

表示パネル１１０の表面に対向して、カバーパネル１２０が設けられている。タッチ面は、カバーパネル１２０の表面である。本実施例のカバーパネル１２０の表面の形状は、長方形である。４個の力センサ１３０は、カバーパネル１２０の裏面の４個の頂点の付近を夫々支持している。これにより、カバーパネル１２０の裏面と表示パネル１１０の表面の間は、所定の間隔を有する。また、カバーパネル１２０は、表示パネル１１０による表示を透過させる。カバーパネル１２０は例えば、ガラスやプラスチックにより実現される。

基盤部１５０上には更に、信号変換部５００が設けられている。信号変換部５００は、４個の力センサ１３０と信号線を介して接続されている。なお、信号変換部５００は、力センサ１３０と接続されていれば、基盤部１５０上に配置されていなくても良い。基盤部１５０上には更に、演算部２００やアプリケーション実行部３００等が設けられていても良い。

平板部は、カバーパネル１２０等に対応する。

なお、４個の力センサ１３０が、表示パネル１１０の裏面の４個の頂点付近を支持し、表示パネル１１０の表面が、カバーパネル１２０の裏面に接していても良い。

また、表示パネル１１０の表示領域の形状は、長方形以外であっても良い。また、力センサ１３０の数は、４以外であっても良い。また、力センサ１３０は、コンデンサやひずみゲージ等であっても良い。

微小な圧力による不安定な動作領域を除くため、カバーパネル１２０には、初期荷重として、基盤部１５０の方向へ若干の圧力が加えられている。初期荷重を加えるために、カバーパネル１２０と基盤部１５０の間に、ばね等の弾性体が設けられていても良い。カバーパネル１２０の設置時等、カバーパネル１２０表面がタッチされていない状態での出力値が測定され、初期荷重として入力算出部３１０に格納される。

カバーパネル１２０は、表示パネル１１０の表面を覆い、表示パネル１１０の表面を保護する。更にカバーパネル１２０の表面は、ユーザによる押圧（タッチ）を受ける。４個の力センサ１３０は、カバーパネル１２０から受ける力に応じた電気信号である出力信号を信号変換部５００へ出力することにより、その力を連続して測定する。

演算部２００は、所定の入力検出周期毎に、力センサ１３０からの出力に基づいて入力を検出する入力検出処理を行う。

図４は、実施例１の入力検出処理を示すフローチャートである。

入力算出部３１０は、４個の力センサ１３０に夫々対応する初期荷重Ｆｗ１、Ｆｗ２、Ｆｗ３、Ｆｗ４を予め記憶する。入力検出処理が開始されると、入力算出部３１０は、４個の力センサ１３０に夫々対応する出力値Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を信号変換部５００から取得し（Ｓ１１０）、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４からＦｗ１、Ｆｗ２、Ｆｗ３、Ｆｗ４を夫々減ずることにより、測定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を算出する（Ｓ１２０）。これにより、出力値から初期荷重の影響を除去することができる。その後、入力算出部３１０は、測定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の合計である押圧力Ｆｓを算出する（Ｓ１３０）。測定値の原因がカバーパネル１２０表面の押圧であると仮定したとき、押圧力Ｆｓは、カバーパネル１２０表面を押圧する力を示す。その後、入力算出部３１０は、押圧力が所定の押圧力閾値Ｆｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。これにより、入力算出部３１０は、押圧力閾値より小さい押圧力を検出しても、押圧が行われたと判定せず、誤検出を低減することができる。

押圧力が押圧力閾値以上でないと判定された場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、入力算出部３１０は、処理をＳ１１０へ移行させる。押圧力が押圧力閾値以上であると判定された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、入力算出部３１０は、測定値の原因がカバーパネル１２０表面の押圧であると仮定して、タッチされた点の座標である押圧座標を算出する（Ｓ１５０）。押圧座標の算出方法については後述する。

その後、測定期待値算出部３３０は、押圧力が押圧座標に加わったと仮定して、測定値の期待値である測定期待値を算出する（Ｓ２１０）。測定期待値の算出方法については後述する。判定部３４０は、測定値と測定期待値の差分値を算出し、差分値が所定の差分条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２２０）。差分値の判定方法については後述する。

差分値が差分条件を満たすと判定された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、判定部３４０は、押圧力の原因がカバーパネル１２０表面の押圧であると認識し、押圧座標及び押圧力をアプリケーション実行部３００へ出力し（Ｓ２３０）、このフローを終了する。差分値が差分条件を満たさないと判定された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、判定部３４０は、押圧力の原因がカバーパネル１２０表面の押圧でないと認識し、押圧座標及び押圧力を出力せずにこのフローを終了する。

以上が入力検出処理である。この入力検出処理によれば、力センサ１３０で測定された入力が、カバーパネル１２０表面の押圧を原因とする正常入力であるか、カバーパネル１２０表面の押圧以外を原因とする異常入力であるかを区別することができる。

以下、押圧座標の算出方法について説明する。

図５は、パネル部１００表面の座標系を示す平面図である。

本実施例においては、表示パネル１１０の表示領域の中心を原点として表示パネル１１０の表面をＸＹ平面とする。４個の力センサ１３０のうち、ＸＹ平面の第一象限に配置された力センサ１３０をＳ１とし、第二象限に配置された力センサ１３０をＳ２とし、第三象限に配置された力センサ１３０をＳ３とし、第四象限に配置された力センサ１３０をＳ４とする。また、力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から夫々得られる測定値をＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４とする。

ここで、表示パネル１１０内のピクセルを単位とし、パネル部１００表面上の距離を定義する。表示パネル１１０の表示領域のＸ方向の大きさをＷｄとし、表示領域のＹ方向の大きさをＨｄとする。本実施例において、Ｗｄは３２０であり、Ｈｄは２４０である。更に、Ｘ方向に隣接する二つの力センサ１３０の間の距離（Ｓ１及びＳ２の間の距離、Ｓ３及びＳ４の間の距離）をＷｓとし、Ｙ方向に隣接する二つの力センサ１３０の間の距離（Ｓ１及びＳ４の間の距離、Ｓ２及びＳ３の間の距離）をＨｓとする。本実施例において、Ｗｓは４２２であり、Ｈｓは２６６である。更に、原点から力センサ１３０までのＸ方向の距離をＸｓとするとＸｓはＷｓ／２であり、原点から力センサ１３０までのＹ方向の距離をＹｓとするとＹｓはＨｓ／２である。本実施例において、Ｘｓは２１１であり、Ｙｓは１３３である。

押圧座標の算出方法において、入力算出部３１０は、Ｘｓ及びＹｓにより表される力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の座標と、測定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と、押圧力Ｆｓとから、次式を用いて押圧座標ＰＸ、ＰＹを算出する。

以下、測定期待値の算出方法について説明する。

測定期待値算出部３３０は、Ｘｓ及びＹｓにより表される力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の座標へ押圧力Ｆｓを配分することにより、力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に夫々対応する測定期待値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を算出する。ここでは、測定値（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）として（３５．０００、５２．１００、３０．６５０、２．２５０）が得られた場合の具体例を用いて説明する。この場合、押圧力Ｆｓは１２０になり、前述の押圧座標の算出方法により押圧座標（ＰＸ、ＰＹ）は（−８０、６０）になる。

測定期待値算出部３３０は、押圧力で原点を押下した場合の測定値の期待値である原点測定期待値を算出する。ここで、力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に夫々対応する原点測定期待値をＯ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４とする。原点測定期待値は、次式で表される。

Ｏ１ ＝ Ｏ２ ＝Ｏ３ ＝ Ｏ４ ＝ Ｆｓ／４
＝ １２０／４ ＝ ３０

その後、測定期待値算出部３３０は、次式を用いて、押圧座標のＸ座標による影響ＴｅｍｐＸを算出する。

ＴｅｍｐＸ ＝ ＰＸ×Ｏ１／Ｘｓ
＝ −８０×３０／２１１ ＝ −１１．３７４

その後、測定期待値算出部３３０は、次式を用いて、原点測定期待値にＴｅｍｐＸを反映することにより、力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に夫々対応する暫定測定期待値ＰｒｅＥ１、ＰｒｅＥ２、ＰｒｅＥ３、ＰｒｅＥ４を算出する。

ＰｒｅＥ１ ＝ Ｏ１＋ＴｅｍｐＸ
＝ ３０＋（−１１．３７４） ＝ １８．７２６
ＰｒｅＥ２ ＝ Ｏ２−ＴｅｍｐＸ
＝ ３０−（−１１．３７４） ＝ ４０．３７４
ＰｒｅＥ３ ＝ Ｏ３−ＴｅｍｐＸ
＝ ３０−（−１１．３７４） ＝ ４０．３７４
ＰｒｅＥ４ ＝ Ｏ４＋ＴｅｍｐＸ
＝ ３０＋（−１１．３７４） ＝ １８．７２６

その後、測定期待値算出部３３０は、次式を用いて、押圧座標のＹ座標による影響ＴｅｍｐＹ１及びＴｅｍｐＹ２を算出する。

ＴｅｍｐＹ１ ＝ ＰＹ×ＰｒｅＥ１／Ｙｓ
＝ （６０×１８．７２６）／１３３ ＝ ８．４４８
ＴｅｍｐＹ２ ＝ ＰＹ×ＰｒｅＥ２／Ｙｓ
＝ （６０×４０．３７４）／１３３ ＝ １８．２１４

その後、測定期待値算出部３３０は、次式を用いて、原点測定期待値にＴｅｍｐＹ１及びＴｅｍｐＹ２を反映することにより、測定期待値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を算出する。

Ｅ１ ＝ ＰｒｅＥ１＋ＴｅｍｐＹ１
＝ １８．７２６＋（８．４４８） ＝ ２７．１７４
Ｅ２ ＝ ＰｒｅＥ２＋ＴｅｍｐＹ２
＝ ４０．３７４＋（１８．２１４） ＝ ５８．５８８
Ｅ３ ＝ ＰｒｅＥ３−ＴｅｍｐＹ２
＝ ４０．３７４−（１８．２１４） ＝ ２２．１６０
Ｅ４ ＝ ＰｒｅＥ４−ＴｅｍｐＹ１
＝ １８．７２６−（８．４４８） ＝ １０．２７８

以上の測定期待値の算出方法によれば、押圧座標に基づいて、押圧力Ｆｓを４個の力センサ１３０の座標へ配分することにより、押圧力が押圧座標に加わった場合の測定値を推定することができる。

以下、測定期待値の判定方法について説明する。

判定部３４０は、測定値と測定期待値を夫々比較する。例えば、判定部３４０は、測定期待値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から対応する測定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を夫々減ずることにより、差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を算出する。その後、判定部３４０は、差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の合計である合計差分値Ｄｓを算出する。押圧力の原因が押圧座標の押圧であれば、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤｓの夫々は、０に近づく。

このとき、差分条件は、全ての差分値の絶対値が所定の差分閾値以下であり、且つ合計差分値の絶対値が所定の合計差分閾値以下であることである。差分閾値及び合計差分閾値は、押圧力の大きさに比べて十分小さく、例えば押圧力の大きさの２％である。この具体例において、（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）は（−７．８２６、６．４８８、−８．４９、８．０２８）になり、Ｄｓは−１．８になる。差分閾値及び合計差分閾値が２．４であるとすると、差分値の絶対値が差分閾値を上回るため、判定部３４０は、差分値が差分条件を満たさないと判定する。なお、差分条件は、全ての差分値の絶対値が所定の差分閾値以下であることであっても良いし、合計差分値の絶対値が所定の合計差分閾値以下であることであっても良い。

タッチパネルに高精度の力センサ１３０を用いるだけでは、人がタッチパネルのそばを歩くことや、タッチパネルが置かれた机に触れること等により、力センサ１３０に振動が伝わり、押圧座標や押圧力の誤検出が生じる場合がある。本実施例によれば、特別なハードウェアを設けることなく、測定期待値に基づいて、力センサ１３０の出力の原因がカバーパネル１２０表面の押圧であるか、カバーパネル１２０表面の押圧以外であるかを判定することにより、誤検出を防止できる。

タッチパネルの筐体の歪みにより初期荷重が変化し、正しい押圧座標が得られないことがある。例えば、タッチパネルを立てかけて使っている状態や、カバーパネル１２０の表面上に本や手のひらなどが載っている状態では、その状態が続く間、予め設定された値と異なる初期荷重が力センサ１３０に加わる。そのため、カバーパネル１２０表面への押圧を正しく測定することができない場合がある。

本実施例のタッチパネルは、カバーパネル１２０表面の押圧以外の力を検出し、且つ、検出された力が一定期間の間安定していると判定した場合、検出された力に基づいて初期荷重を更新する。

本実施例では、実施例１との相違を中心に説明する。

図６は、実施例２のタッチパネルの構成を示すブロック図である。

実施例１のタッチパネルと比較すると、実施例２のタッチパネルは、演算部２００の代わりに演算部２００ｂを有する。演算部２００と比較すると、演算部２００ｂは、新たに初期荷重更新部４２０を有する。初期荷重更新部４２０は、カバーパネル１２０表面の押圧以外の力が検出された場合に、その力に基づいて初期荷重を更新する。

初期荷重更新部４２０は、パネル部１００の設置時や定期的な測定時で、カバーパネル１２０がタッチされていない状態において、信号変換部５００からの出力値を初期荷重として入力算出部３１０へ出力する。入力算出部３１０は、初期荷重を記憶する。その後、入力算出部３１０は、初期荷重を用いて、信号変換部５００の出力値から測定値を算出する。

演算部２００ｂは、所定の入力検出周期毎に、力センサ１３０からの出力に基づいて入力を検出する入力検出処理を行う。

図７は、実施例２の入力検出処理を示すフローチャートである。

演算部２００ｂは、実施例１の入力検出処理と同様、Ｓ１１０〜Ｓ１４０の処理を実行する。

押圧力が押圧力閾値以上でないと判定された場合（Ｓ１４０：ＮＯ）、入力算出部３１０は、初期荷重を更新する初期荷重更新処理（１）を実行し（Ｓ１６０）、処理をＳ１１０へ移行させる。初期荷重更新処理（１）については後述する。押圧力が押圧力閾値以上であると判定された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、入力算出部３１０は、実施例１の入力検出処理と同様、Ｓ１５０〜Ｓ２２０の処理を実行する。

差分値が差分条件を満たすと判定された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、判定部３４０は、実施例１と同様のＳ２３０を実行し、このフローを終了する。差分値が差分条件を満たさないと判定された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、初期荷重更新部４２０は、初期荷重更新処理（１）と同様の初期荷重更新処理（２）を実行し（Ｓ３１０）、このフローを終了する。初期荷重更新処理（２）については後述する。

図８は、初期荷重更新処理を示すフローチャートである。

初期荷重更新処理は、前述のＳ１６０の初期荷重更新処理（１）と、前述のＳ３１０の初期荷重更新処理（２）との夫々である。初期荷重更新部４２０は、測定周期×Ｎの長さの監視期間を示すために、Ｎの二つの値を記憶している。初期荷重更新処理（２）に用いられるＮは、初期荷重更新処理（１）に用いられるＮより大きい。即ち、初期荷重更新処理（２）の監視期間は、初期荷重更新処理（１）の監視期間より長い。初期荷重更新処理（１）の監視期間は、例えば０．５秒以下である。初期荷重更新処理（２）の監視期間は、例えば１分である。入力算出部３１０は、初期荷重Ｆｗｉ（ｉ＝１、２、３、４）を記憶している。

初期荷重更新部４２０は、カウンタ値ｎを１に設定し、測定値Ｆｉの監視期間を開始する（Ｓ４１０）。その後、入力算出部３１０は、入力算出部３１０からＦｉを取得する（Ｓ４２０）。ここでＦｉは、前述のように出力値Ｇｉから初期荷重Ｆｗｉを減じた値である。その後、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉが所定の変化条件を満たすか否かを判定する（Ｓ４４０）。変化条件は、Ｆｉが安定していることである。例えば、変化条件は、Ｆｉの何れかの大きさが所定の偏差閾値以上であり、且つ監視期間中のＦｉの変動の大きさが所定の変動量閾値以下であることである。

例えば、Ｓ４４０において初期荷重更新部４２０は、Ｆｉの何れかの絶対値が偏差閾値以上であるか否かを判定する。全てのＦｉの絶対値が偏差閾値以上でないと判定された場合、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉが変化条件を満たさないと判定する。Ｆｉの何れかの絶対値が偏差閾値以上である場合、初期荷重更新部４２０は、ｎが１であるか否かを判定する。ｎが１であると判定された場合、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉを基準値として記憶する。ｎが１でないと判定された場合、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉから基準値を減ずることにより、基準値からのＦｉの変動量を算出し、変動量の絶対値が変動量閾値以下であるか否かを判定する。変動量の絶対値が変動量閾値以下でないと判定された場合、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉが変化条件を満たさないと判定する。また、初期荷重変動量の絶対値が初期荷重変動閾値以下であると判定された場合、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉが変化条件を満たすと判定する。

Ｆｉが変化条件を満たさないと判定された場合（Ｓ４４０：ＮＯ）、初期荷重更新部４２０は、初期荷重を更新せず、このフローを終了する。Ｆｉが変化条件を満たすと判定された場合（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、初期荷重更新部４２０は、ｎに１を加え（Ｓ４５０）、ｎがＮ以下であるか否かを判定する（Ｓ４６０）。これにより、初期荷重更新部４２０は、監視期間においてＦｉが安定していることを検出することができる。

ｎがＮ以下であると判定された場合（Ｓ４６０：ＹＥＳ）、初期荷重更新部４２０は、処理をＳ４２０へ移行させる。ｎがＮ以下でないと判定された場合（Ｓ４６０：ＮＯ）、初期荷重更新部４２０は、Ｆｉに基づいてＦｗｉの補正量ΔＦａｉを算出する（Ｓ５１０）。例えば、初期荷重更新部４２０は、監視期間中に取得されたＮ個のＦｉの平均をΔＦａｉとして算出する。

初期荷重更新部４２０は、ＦｗｉにΔＦａｉを加えることによりＦｗｉを更新し、更新されたＦｗｉを入力算出部３１０へ出力し（Ｓ５２０）、このフローを終了する。

なお、Ｓ４４０において初期荷重更新部４２０は、Ｆｉが変化条件を満たさないと判定された場合に直ちに初期荷重更新処理を終了しなくても良い。例えば、Ｓ４４０において初期荷重更新部４２０は、監視期間中にＦｉが変化条件を満たさないと判定された回数である不適合回数をカウントし、不適合回数が所定の不適合回数閾値を上回る場合に初期荷重更新処理を終了し、不適合回数が不適合回数閾値以下である場合にＳ４６０へ移行しても良い。不適合回数閾値はＮより十分小さく、例えばＮ／１０である。これにより、監視期間中にＦｉがわずかに変動してもＦｉが安定していると判定することができる。

以上が初期荷重更新処理である。

初期荷重更新処理（１）は、押圧力が押圧力閾値より小さい状態で実行されるため、タッチパネルの筐体の自然な歪みなどにより生じる測定値の変化に基づいて初期荷重を更新する。初期荷重更新処理（２）は、押圧力が押圧力閾値以上になった状態で実行されるため、タッチパネルの筺体に何らかの力が加わることによる測定値の変化に基づいて初期荷重を更新する。なお、初期荷重更新処理（２）において、初期荷重更新部４２０がユーザからの入力に応じて監視期間を終了することにより、監視期間を短縮しても良い。

本実施例によれば、測定値の偏りが安定していることを検出し、その測定値に基づいて初期荷重を補正することができる。例えば、本実施例のタッチパネルがタブレット端末に適用され、タブレット端末が他の物体に立て掛けられ、タブレット端末の背面がその物体により支持されている場合がある。この場合、カバーパネル１２０が歪んだ状態になる。本実施例のタッチパネルは、カバーパネル１２０が歪んだ状態で安定すると、新たな初期荷重を算出することにより、押圧力及び押圧座標の精度を向上させることができる。また、タッチパネルの支持方法が変化して安定する度に、初期荷重を更新することができる。

本実施例のタッチパネルは、カバーパネル１２０表面の押圧以外の力を検出した場合に予め定められた処理を実行する。

本実施例では、実施例１との相違を中心に説明する。

演算部２００は、所定の入力検出周期毎に、力センサ１３０からの出力に基づいて入力を検出する入力検出処理を行う。

図９は、実施例３の入力検出処理を示すフローチャートである。

演算部２００は、実施例１の入力検出処理と同様、Ｓ１１０〜Ｓ２２０の処理を実行する。

差分値が差分条件を満たす判定された場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、判定部３４０は、実施例１と同様のＳ２３０を実行し、このフローを終了する。差分値が差分条件を満たさないと判定された場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、判定部３４０は、予め定義された特定処理の指示をアプリケーション実行部３００へ出力し（Ｓ３２０）、このフローを終了する。

通知を受けたアプリケーション実行部３００は、その指示に割り当てられた特定処理を実行する。タッチパネルがスマートフォンやタブレット端末等の情報通信端末である場合、特定処理は例えば、スリープ解除、画面スクロール、ページ送り、ロックなどである。例えば、情報通信端末を握るだけでスリープ解除、画面スクロール、ページ送りなどの機能を実行することができる。また、情報通信端末が落下による衝撃を受けた時等にロックなどの機能を実行することができる。

本実施例によれば、タッチパネルに特別なスイッチを設けることなく、ユーザがカバーパネル１２０表面の押圧以外の力をタッチパネルへ加えることにより、予め定められた処理をアプリケーション実行部３００に実行させることができる。

本発明をタッチパッドに適用する場合、このタッチパッドは、前述の実施例のタッチパネルの要素のうち、表示パネル１１０及び表示制御部４１０を必要としない。このような構成を有するタッチパッドは、前述の実施例のタッチパネルと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

１００：パネル部、 １１０：表示パネル、 １２０：カバーパネル、 １３０：力センサ、 １５０：基盤部、 ２００、２００ｂ：演算部、 ３００：アプリケーション実行部、 ３１０：入力算出部、 ３３０：測定期待値算出部、 ３４０：判定部、 ４１０：表示制御部、 ４２０：初期荷重更新部、 ５００：信号変換部、 ５１０：Ａ／Ｄ変換部

Claims (13)

1. 平板部と、
   前記平板部の複数の位置に夫々配置されており、前記平板部から受ける力を検出する複数の力センサと、
   前記複数の力センサの出力に基づいて前記力を示す複数の測定値を夫々算出し、前記複数の測定値の原因が前記平板部の表面の押圧であるとの仮定の下、前記複数の測定値に基づいて前記押圧の力を示す押圧力を算出し、前記複数の測定値及び前記複数の位置に基づいて前記平板部の表面における前記押圧の位置を示す押圧座標を算出し、前記押圧力が前記押圧座標に加わるとの仮定の下での前記複数の測定値の期待値である複数の測定期待値を算出し、前記複数の測定値及び前記複数の測定期待値を比較することにより、前記押圧力の原因が前記押圧であるか否かを判定する演算部と、
   を備える
   タッチ入力装置。
2. 前記演算部は、前記押圧座標に基づいて前記複数の位置へ前記押圧力を配分することにより、前記複数の測定期待値を算出する、
   請求項１に記載のタッチ入力装置。
3. 前記演算部は、前記複数の測定値と前記複数の測定期待値との差分を算出し、前記差分の大きさが所定の差分閾値より小さい場合、前記押圧力の原因が前記押圧であると判定する、
   請求項２に記載のタッチ入力装置。
4. 前記演算部は、前記押圧力の原因が前記押圧でないと判定された場合、予め定められた処理の指示を出力する、
   請求項１〜３のいずれかに記載のタッチ入力装置。
5. 前記演算部は、所定の状態における前記複数の力センサの出力を夫々示す複数の初期荷重を記憶し、前記複数の力センサの出力から前記複数の初期荷重を減ずることにより前記複数の測定値を算出し、前記押圧力の原因が前記押圧でないと判定された場合、前記複数の測定値に基づいて前記複数の初期荷重を変更する、
   請求項１〜３のいずれかに記載のタッチ入力装置。
6. 前記演算部は、前記押圧力の原因が前記押圧でないと判定された場合、所定の長さの第１期間中に連続して算出された測定値が安定しているか否かを判定し、前記第１期間中に連続して算出された測定値が安定していると判定された場合、前記第１期間中に連続して算出された測定値に基づいて前記複数の初期荷重を変更する、
   請求項５に記載のタッチ入力装置。
7. 前記演算部は、前記押圧力が所定の閾値より小さい場合、前記第１期間より短い第２期間中に連続して算出された測定値が安定しているか否かを判定し、前記第２期間中に連続して算出された測定値が安定していると判定された場合、前記第２期間中に連続して算出された測定値に基づいて前記複数の初期荷重を変更する、
   請求項６に記載のタッチ入力装置。
8. 前記演算部は、前記押圧力が所定の閾値より小さい場合、所定の長さの第３期間中に連続して算出された測定値が安定しているか否かを判定し、前記第３期間中に連続して算出された測定値が安定していると判定された場合、前記第３期間中に連続して算出された測定値に基づいて前記複数の初期荷重を変更する、
   請求項５に記載のタッチ入力装置。
9. 前記演算部は、前記複数の測定値の合計を前記押圧力として算出し、前記押圧力の大きさが所定の押圧力閾値より大きい場合、前記平板部における前記複数の力センサの座標と前記複数の測定値とに基づいて、前記押圧座標を算出する、
   請求項１〜８のいずれかに記載のタッチ入力装置。
10. 前記平板部の表面は、長方形であり、
    前記複数の力センサは、４個の力センサであり、
    前記４個の力センサは、前記平板部の裏面の４個の頂点に夫々対応して配置されている、
    請求項１〜９のいずれかに記載のタッチ入力装置。
11. 前記演算部からの指示に基づいて画面を表示する表示領域を含み、前記表示領域が前記平板部により覆われている表示部を更に備え、
    前記平板部は、前記表示を透過させ、
    前記押圧座標は、前記表示領域上の座標で表される、
    請求項１〜１０のいずれかに記載のタッチ入力装置。
12. 平板部の複数の位置に夫々配置されており、前記平板部から受ける力を検出する複数の力センサを用い、前記複数の力センサの出力に基づいて前記力を示す複数の測定値を夫々算出し、
    前記複数の測定値の原因が前記平板部の表面の押圧であるとの仮定の下、前記複数の測定値に基づいて前記押圧の力を示す押圧力を算出し、前記複数の測定値及び前記複数の位置に基づいて前記平板部の表面における前記押圧の位置を示す押圧座標を算出し、
    前記押圧力が前記押圧座標に加わるとの仮定の下での前記複数の測定値の期待値である複数の測定期待値を算出し、
    前記複数の測定値及び前記複数の測定期待値を比較することにより、前記押圧力の原因が前記押圧であるか否かを判定する、
    ことを備える
    入力検出方法。
13. 平板部の複数の位置に夫々配置されており、前記平板部から受ける力を検出する複数の力センサを用い、前記複数の力センサの出力に基づいて前記力を示す複数の測定値を夫々算出し、
    前記複数の測定値の原因が前記平板部の表面の押圧であるとの仮定の下、前記複数の測定値に基づいて前記押圧の力を示す押圧力を算出し、前記複数の測定値及び前記複数の位置に基づいて前記平板部の表面における前記押圧の位置を示す押圧座標を算出し、
    前記押圧力が前記押圧座標に加わるとの仮定の下での前記複数の測定値の期待値である複数の測定期待値を算出し、
    前記複数の測定値及び前記複数の測定期待値を比較することにより、前記押圧力の原因が前記押圧であるか否かを判定する、
    ことをコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

Images