JP5502244B2 - 入力装置及びこの装置の接触位置検出方法 - Google Patents

入力装置及びこの装置の接触位置検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、入力装置に関し、特に、タッチパネルを備えた入力装置及びこの装置の接触位置検出方法に関する。
パソコン、携帯用伝送装置、その他の情報処理装置などは、入力装置を用いて多様な機能を実行する。最近、このような入力装置としてタッチパネルを備えた入力装置が多く用いられている。
一般的にタッチパネルとして、CRT、LCD、PDP、EL(electroluminescence)などのようなディスプレイ装置の表面に設けられ、ITO(インジウム−錫の複合酸化物)フィルムを用いて製造される。
使用者がタッチパネル上の特定位置に接触物体(例えば、指やスタイラスペンなど)を接触すると、前記タッチパネルを備えた入力装置は接触された位置に従い多様な情報を前記ディスプレイ装置で示すことができ、前記タッチパネルを備えた機器が接触された位置によって特定機能を実行するように動作することができる。
本発明の目的は、接触位置をより正確に検出することができる入力装置を提供することである。
本発明の他の目的は、上記目的を達成するための入力装置の接触位置検出方法を提供することである。
上記目的を達成するための本発明の入力装置は、接触物体の接触位置によって測定値を出力するタッチパネル部と、前記測定値に基づいてローフレームを生成し、前記ローフレームから最大値を有するセルに基づいて少なくとも1つのクラスタを生成し、複数個のクラスタに同時に含まれる重複セルがあると、前記重複セルの値を前記重複セルに隣接したセルの値によって前記複数個のクラスタのそれぞれに分割して前記少なくとも1つのクラスタを生成するクラスタリング動作を実行し、前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれに対して前記接触位置の座標を計算する接触位置検出部と、を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することができ、前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれの加重幾何中心を計算することで前記接触位置の座標を計算することができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部の一形態は、前記ローフレームの前記最大値を有するセルの周辺のセルのそれぞれに対して前記最大値を有するセルに基づいて増減を検出し、前記周辺のセルのうちの前記最大値を有するセルに基づいて減少するセルが前記最大値を有するセルと同一のクラスタを構成するように前記クラスタリング動作を行うことができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部の一形態は、前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出し、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルの周辺セルのそれぞれに対して前記対応するローフレームのセルに基づいて増減を検出して前記クラスタリング動作を行うことができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部の第2形態は、前記最大値を有するセルを中心に、所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリング動作を行うことができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部の第2形態は、前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出し、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルを中心に前記ローフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するか、または前記リンクフレームから最大値を有するセルを中心に前記リンクフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するように前記クラスタリング動作を行うことができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、前記リンクフレームのすべてのセルが閾値以下になるまで前記クラスタリング動作を行うことができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、間の距離が基準距離以下であるクラスタを併合して1つのクラスタに構成することができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、前記クラスタの大きさが基準大きさ以上であると、ラージタッチであることを表示することができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記タッチパネル部は、1つのレイヤに配置され、それぞれに対応するチャネルと接続された複数個のタッチパッドを備えるタッチパッド部と、前記チャネルを介して前記複数個のタッチパッドのキャパシタンスを測定して前記測定値を出力する遅延時間測定部と、を備えることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記タッチパネル部の前記タッチパッド部の前記複数個のタッチパッドのそれぞれは、前記1つのレイヤにマトリックス状に互いに離隔されて配置されることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記タッチパネル部の前記遅延時間測定部は、パルス信号を発生するパルス発生部と、前記チャネルのそれぞれと接続され、前記チャネルと接続された前記タッチパッドのキャパシタンスによって前記パルス信号を遅延させて複数個の感知信号を出力する複数個の感知信号発生部と、前記パルス信号に応答して基準信号を出力する基準信号発生部と、前記複数個の感知信号のそれぞれと前記基準信号との遅延時間差を計算し、前記遅延時間差を前記測定値に出力する遅延時間計算部と、を備えることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記タッチパネル部の前記タッチパッド部の前記タッチパッドは、前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる大きさを有し、前記複数個のタッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線は前記タッチパッドの前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる長さを有することができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置は、前記測定値を入力してノイズを除去し、前記タッチパッドのそれぞれの大きさの差及び前記接続線の長さの差を補償するプリプロセッシング部をさらに備えることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置は、前記接触位置の座標を入力してノイズを除去し、整列して出力するポストプロセッシング部をさらに備えることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部は、前記測定値に基づいて前記ローフレームを生成し、前記測定値の最大値を検出し、前記ローフレームで前記最大値を有するセルに基づいて前記少なくとも1つのクラスタを生成するクラスタリング動作を行うクラスタリング部と、前記クラスタのそれぞれに対して加重値平均を用いて前記クラスタのそれぞれの中心点座標を計算し、前記中心点座標を前記接触位置の座標に出力する中心点計算部と、を備えることができる。
上記目的を達成するための本発明の入力装置の前記接触位置検出部の前記中心点計算部は、前記クラスタのそれぞれを構成するセルからオフセット値を差し引いた後に前記中心点座標を計算することができる。
上記他の目的を達成するための本発明の入力装置の接触位置検出方法は、接触物体の接触位置によって測定値を出力するタッチパネル部を出力する入力装置の接触位置検出方法において、前記測定値に基づいてローフレームを生成する段階と、前記ローフレームから最大値を有するセルに基づいてクラスタを生成し、複数個のクラスタに同時に含まれる重複セルがある場合、前記重複セルの値を前記重複セルに隣接したセルの値によって前記複数個のクラスタのそれぞれに分割して前記少なくとも1つのクラスタを生成する段階と、前記クラスタに対して前記接触位置の座標を計算する段階と、を備えることを特徴とする。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記クラスタを生成する段階は、前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することができ、前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記接触位置の座標を計算する段階は、前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれの加重幾何中心を計算することで前記接触位置の座標を計算することができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記クラスタを生成する段階の第一形態は、前記ローフレームの前記最大値を有するセルの周辺のセルのそれぞれに対して前記最大値を有するセルに基づいて増減を検出する段階と、前記周辺セルのうちの前記最大値を有するセルに基づいて減少するセルが前記最大値を有するセルと同一のクラスタを構成するようにクラスタリングする段階と、を備えることができる。
この場合に、本発明の接触位置検出方法は、前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算する段階と、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出する段階と、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルの周辺セルのそれぞれに対して、前記ローフレームで前記対応するローフレームのセルに基づいて増減を検出してクラスタリングする段階と、をさらに備えることができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記クラスタを生成する段階の第2形態は、前記最大値を有するセルを中心に所定領域内のセルを1つのクラスタに構成することができる。
この場合に、本発明の接触位置検出方法は、前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算する段階と、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出する段階と、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルを中心に前記ローフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリングするか、または前記リンクフレームから最大値を有するセルを中心に前記リンクフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリングする段階と、をさらに備えることができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法は、間の距離が基準距離以下であるクラスタを1つのクラスタに併合する段階と、をさらに備えることができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法は前記クラスタの大きさで基準大きさ以上であるとラージタッチであることを表示する段階をさらに備えることができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記座標を計算する段階は、前記クラスタに対して加重値平均を用いて前記クラスタの中心点座標を計算し、前記中心点座標を前記接触位置の座標に出力することができる。この場合に、前記座標を計算する段階は、前記クラスタを構成するそれぞれのセルに対してオフセット値を減算した後に前記中心点座標を計算することができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法の前記タッチパネル部は、1つのレイヤに互いに離隔されて配置され、それぞれ対応するチャネルと接続された複数個のタッチパッドを備えることができる。この場合に、前記複数個のタッチパッドのそれぞれは前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる大きさを有し、前記複数個のタッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線は前記タッチパッドの前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる長さを有することができる。
この場合に、上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法は、前記測定値を入力してノイズを除去し、前記タッチパッドのそれぞれの大きさの差及び前記タッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線の長さの差を補償する段階をさらに備えることができる。
上記他の目的を達成するための本発明の接触位置検出方法は、前記接触位置の座標からノイズを除去し、前記接触位置の座標を整列して出力する段階をさらに備えることができる。
よって、本発明の入力装置及びこの装置の接触位置検出方法は、より正確に接触位置を感知することができる。
本発明の入力装置の実施例の構成を示す図である。 図1に示す本発明の入力装置のタッチパネル部の実施例の構成を示す図である。 図2に示す本発明の入力装置のタッチパネル部のタッチパネル部の実施例の構成を示す図である。 図2に示す本発明の入力装置のタッチパネル部の遅延時間測定部の実施例の構成を示す図である。 本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法を説明するための動作フローチャートである。 本発明の入力装置の接触位置検出方法の座標決定方法を説明するための動作フローチャートである。 本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例を説明するための図である。 本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例において、対角線方向のセルに対するクラスタリング方法を説明するための図である。 本発明の入力装置の接触位置検出方法において、重複セルを分割する方法を説明するための図である。 図7に示す本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例によって検出されたクラスタで重複セル分割動作が行われたクラスタを示す図である。 本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第2実施例を説明するための図である。 図11に示す本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第2実施例によって検出されたクラスタで重複セル分割動作が行われたクラスタを示す図である。 本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第3実施例を説明するための図である。
以下、添付された図面を参照しながら本発明の入力装置及びこの装置の接触位置検出方法を説明する。
図1は、本発明の入力装置100の実施例の構成を示すものであって、本発明の入力装置100は、タッチパネル部10、プリプロセッシング部20、接触位置計算部30、及びポストプロセッシング部40を備えることができる。接触位置計算部30はクラスタリング部32及び中心点計算部34を備えることができる。
次に、図1に示すブロックのそれぞれの機能を説明する。
タッチパネル部100は、複数個のタッチパッドを備えることができ、接触物体の接触位置によって測定値P_Vを出力する。複数個のタッチパッドのそれぞれは接触可否及び接触物体との接触面積によって可変されるキャパシタンス値を有することができる。この場合、測定値P_Vは前記複数個のタッチパッドのキャパシタンス値に対応する値とすることができる。前記キャパシタンス値はパルス信号の遅延時間を測定することで測定することができる。
プリプロセッシング部20は前記測定値P_Vを先処理して対象測定値pP_Vを出力する。プリプロセッシング部20は前記測定値P_Vをフィルタリングするか、または前記測定値から閾値を差し引くことでノイズを除去することができる。また、プリプロセッシング部20は、前記タッチパッドの幾何学的不一致または前記タッチパッドのそれぞれと接続される接続線の長さの差などによる誤差を相殺するための校正動作を行うこともできる。また、プリプロセッシング部20は工程上の変化または環境変化による影響を相殺するための校正動作を行うこともできる。
接触位置計算部30は、前記対象測定値pP_Vを入力し、前記対象測定値pP_Vのうち最大値を有するセルに基づいて前記対象測定値pP_Vをクラスタリングし、クラスタのそれぞれに対する座標値T_Cを計算して出力する。
クラスタリング部32は、前記対象測定値pP_Vのうち最大値を有するセルを検出し、前記最大値を有するセルに基づいて前記対象測定値pP_Vを少なくとも1つのクラスタに分割してクラスタリングされた測定値pP_VCを出力する。クラスタリング部32は、前記最大値を有するセル周辺のセルのそれぞれに対して大きさ変化を検出することで、クラスタリング動作を行うことができ、前記最大値を有するセルに基づいて所定領域のセルが1つのクラスタを形成するようにクラスタリング動作を行うこともできる。クラスタリング動作に関する具体的な内容は後述する。
中心点計算部34は、前記クラスタリングされた測定値pP_VCを入力し、クラスタのそれぞれに対して接触座標T_Cを計算して出力する。中心点計算部34は、クラスタのそれぞれに対して前記クラスタリングされた測定値pP_VCの加重平均(weighted average)を計算して前記クラスタのそれぞれの幾何中心(geometric center)を前記接触座標T_Cに出力することができる。
ポストプロセッシング部40は、前記接触座標T_Cを入力し、整列(sorting)するか、またはフィルタリング(filtering)して最終接触座標pT_Cを出力する。
図2は、図1に示す本発明の入力装置100のタッチパネル部10の実施例の構成を示す図であって、タッチパッド部11及び遅延時間測定部12を備えることができる。
次に、図2に示すブロックのそれぞれの機能を説明する。
タッチパッド部11は、複数個のチャネルch1〜chnとそれぞれ接続された複数個のタッチパッドを備えることができる。前記複数個のタッチパッドのそれぞれは接触物体との接触可否及び/または接触物体との接触程度(例えば、接触物体との接触面積)によって可変されるキャパシタンス値を有することができる。
遅延時間測定部12は、前記複数個のチャネルch1〜chnを介して前記タッチパッドのそれぞれのキャパシタンス値を示す測定値P_Vを出力する。遅延時間測定部12は、パルス信号が前記タッチパッドのそれぞれのキャパシタンスによって遅延される時間を測定して前記遅延時間を前記測定値P_Vに出力することができる。
図3は、図2に示す本発明の入力装置100のタッチパネル部10のタッチパッド部11の実施例の構成を示す図である。図3に示すように、タッチパッド部11は左右対称形態に形成することができる。
図3に示すように、本発明の入力装置100のタッチパネル部10のタッチパッド部11は1つのレイヤ(layer)に形成することができる。タッチパッド部11のタッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44は1つのレイヤにマトリックス状に配置することができる。また、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれは複数個のチャネルch1〜ch32のうち対応するチャネルと1:1に接続することができる。また、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれの面積はタッチパッド部11上のタッチパッドの位置によって決定することができる。また、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれにと対応するチャネルch1〜ch2を接続する接続線の長さもタッチパッド部11上のタッチパッドの位置によって決定することができる。また、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれは接触物体との接触可否及び/または接触物体との接触程度(例えば、接触物体との接触面積)によって可変するキャパシタンスを有する。
図4は、図2に示す本発明の入力装置100のタッチパネル部10の遅延時間測定部12の実施例の構成を示す図であって、遅延時間測定部12は、パルス発生部13、複数個の感知信号発生部14−1、14−2、・・・、基準信号発生部15、及び遅延時間計算部16を備えることができる。複数個の感知信号発生部14−1、14−2、・・・のそれぞれは対応するチャネルと接続されることができる。
次に、図4に示すブロックのそれぞれの機能を説明する。
パルス発生部13はパルス信号plを出力する。
感知信号発生部14−1、14−2、・・・のそれぞれは、接続されたチャネルch1、ch2、・・・と接続されたタッチパッドのキャパシタンスによって前記パルス信号plを遅延させて感知信号s_pl1、s_pl2、・・・を出力する。
基準信号発生部15は、前記パルス信号plに応答して基準信号r_plを出力する。基準信号発生部15は、前記パルス信号plを所定時間遅延させて前記基準信号r_plを出力することができる。
遅延時間計算部16は、前記基準信号r_plと前記感知信号s_pl1、s_pl2・・・、のそれぞれとの遅延時間差を計算し、計算した遅延時間差を測定値P_Vに出力することができる。
図4では、感知信号発生部が複数個であって、それぞれが対応するチャネルと接続される場合を例示したが、感知信号発生部の数はチャネルの数よりも少なくすることができ、この場合、スイッチを備えて複数個のチャネルが順に感知信号発生部と接続されるように構成することができる。
図5は、本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法を説明するための動作フローチャートである。
次に、図5を参考しながら本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法を説明する。
まず、測定値P_Vのうち閾値より大きい値があるか否かを判断する(S100段階)。
S100段階の判断結果、閾値より大きい測定値がなければクラスタリング動作は行わない。
S100段階の判断結果、閾値より大きい測定値があればローフレームから最大値を検出する(S110段階)。ローフレームは、タッチパネル部10から出力される測定値で構成されたフレームを意味する。例えば、タッチパネル部10が図3に示すようにタッチパッド部11を備える場合、前記ローフレームはタッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれに対応する測定値をタッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれの位置に対応する位置に配置するように行列状に並べたデータとすることができる。よって、ローフレームから最大値を検出することは測定値のうち最大値を検出することと同一意味である。
前記ローフレームは、前記測定値P_Vを先処理した対象測定値pP_Vを用いて構成することもできる。
次に、ローフレームまたはリンクフレームから最大値を有するセルに基づいてクラスタリング動作を行う(S120段階)。クラスタリング動作は、前記最大値を有するセルに基づいて増減することによって行うこともでき、前記最大値を有するセルに基づいて所定領域を設定する方法に行うこともできる。詳細なクラスタリング動作については後述する。
次に、リンクフレームを計算する(S130段階)。リンクフレームは、ローフレームまたは直前に計算したリンクフレームから直前に計算したクラスタを差し引いて計算される。
次に、直前に計算したリンクフレームに閾値より大きい測定値があるか否かを判断する(S140段階)。
S140段階の判断結果、直前に計算されたリンクフレームに閾値より大きい測定値があれば、直前に計算したリンクフレームから最大値を検出する(S150段階)。
次に、S120段階ないしS140段階を繰り返す。
S140段階の判断結果、直前に計算されたリンクフレームに閾値より大きい測定値がなければ、クラスタリング動作を終了し、クラスタリングされた測定値pP_VCを出力する。クラスタリングされた測定値pP_VCは少なくとも1つ以上のクラスタで構成される。
図6は、本発明の入力装置の接触位置検出方法の座標決定方法を説明するための動作フローチャートである。
次に、図6を参考しながら本発明の入力装置の接触位置検出方法の座標決定方法を説明する。
まずは、クラスタリングされた測定値pP_VCを解釈してクラスタが存在するか否かを判断する(S200段階)。
S200段階の判断結果、クラスタがなければ終了する。
S200段階の判断結果、クラスタがあれば、クラスタの数が複数個であるか否かを判断する(S210段階)。
S210段階の判断結果、クラスタの数が1つであると該当クラスタの中心点座標を計算する(S240段階)。中心点座標は加重値平均を用いて計算することができる。すなわち、中心点座標はクラスタの加重幾何中心の座標とすることができる。
S210段階の判断結果、クラスタの数が複数個であると、先に複数個のクラスタに含まれる重複セルがあるか否かを検出し、重複セルがある場合はこれを分割する(S220段階)。すなわち、重複セルの測定値を重複セル周辺のセルの測定値によって分割して各クラスタに含ませることができる。
次に、クラスタ間の距離が所定基準距離以下の場合、基準距離以下であるクラスタを1つのクラスタに併合する(S230段階)。
次に、クラスタのそれぞれに対して中心点座標を計算する(S240段階)。
次に、クラスタの大きさが基準大きさより大きいか否かを判断する(S250段階)。
S250段階の判断結果、基準大きさより大きいクラスタが存在すると、大きい接触(large touch)であることを表示する(S260段階)。
次に、計算された中心点座標を出力する(S270段階)。
本発明の入力装置の接触位置検出方法は、図5及び図6の一部段階を省略して実施することもできる。例えば、重複セルを分割しなくてもよく、クラスタを併合しなくてもよい。
また、各段階の順序も変えることができる。例えば、中心点座標を先に計算した後にクラスタを併合することもでき、クラスタを併合した後に重複セルを分割することもできる。また、重複セル分割段階(S220)はクラスタリング段階にクラスタリング動作(S120段階)中に行うこともできる。
図7は、本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例を説明するための図である。図7において、T110はローフレームを、T120及びT140はクラスタを、T130及びT150はリンクフレームをそれぞれ示す。
次に、図7を参考しながら本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例を説明する。
まずは、ローフレームT110から最大値を検索する。最大値は3行2列の348である。
次に、ローフレームT110において、最大値を有するセル(ロー(raw)フレームT110の3行2列)を基準にして垂直、水平方向のセルの増減を検出し、減少するセルを、前記最大値を有するセルと同一クラスタに含ませる。垂直方向の場合、1行2列まで継続減少し、4行2列まで減少する(セルの値が0であること、または、セルの値が閾値より小さいものは無視することができる。)。よって、ローフレームT110の1行2列、2行2列、4行2列のセルは最大値を有するセル(3行2列)と同一クラスタを構成する。水平方向の場合、3行1列まで減少し、3行4列まで減少する。よって、3行1列、3行3列、3行4列のセルは最大値を有するセル3行2列と同一クラスタを構成する。
次に、対角線方向のセルの増減を検出し、減少するセルを、前記最大値を有するセルと同一クラスタに含ませる。図8を参考すると、Ph>0、Pv>0、Pd<Ph+Pv、Pd<Pcのである条件をすべて満足すると、対角線方向のセルは減少するものとして判断することができる。図8において、Pcは基準セルを、Pv及びPhは前記基準セルPcと同一クラスタに含まれて前記基準セルPcの垂直及び水平方向に隣接したセルを、Pdは前記基準セルPcの対角線方向に隣接したセルで、前記Pv及びPhの交点に位置するセルであり、最大値を有するセルと同一クラスタに含まれるか否かを判断する対象セルとしてそれぞれ示す。前記基準セルPcは対角線方向のセルに対するクラスタリング動作が最初に行われる場合には前記最大値を有するセルとなり、その後に、前記最大値を有するセルと同一クラスタに含まれるセルのうち対象セルPdによって決定される。
ローフレームにおいて、最大値を有するセル(3行2列)を基準として上述の条件を満足するセルは1行3列、2行3列、4行3列、及び2行4列のセルとなる。よって、最大値を有するセル(3行2列)が含まれるクラスタは図7のT120のように与えられる。T120において、点にハッチングされた領域が最大値を有するセル(3行2列)が含まれたクラスタである。
次に、ローフレームT110から1番目のクラスタT120を差し引いてリンクフレームT130を計算する。
次に、リンクフレームT130から最大値を検出する。リンクフレームで最大値を有するセルは3行5列である。
次に、クラスタT120を求める方法と同一方法で、ローフレームT110で最大値を有するセル(3行5列)に基づいてクラスタリング動作を行うと、2番目のクラスタT140を求めることができる。T140において点にハッチングされた領域が最大値を有するセル(3行5列)が含まれるクラスタである。
次に、リンクフレームT130から前記2番目のクラスタT140を差し引いて2番目のリンクフレームT150を計算する。2番目のリンクフレームT150では閾値(ここで、閾値は0と仮定する)を超過するセルがないので、クラスタリング動作を中断する。
図9は、本発明の入力装置の接触位置検出方法において、重複セルを分割する方法を説明するための図である。図9において、Polは重複セルを、PAc、PAr、PAb、PBu、PBl、及びPBcなどは重複セルPolに隣接したセルをそれぞれ示す。また、隣接したセルPAc、PAr、及びPAbと隣接したセルPBu、PBl、及びPBcとはそれぞれ異なるクラスタに含まれるセルである。
Xaが重複セルPol成分のうちの隣接したセルPAc、PAr、及びPAbが含まれたクラスタで分割される値であって、Xbが重複セルPol成分のうちの隣接したセルPBu、PBl、及びPBcが含まれたクラスタで分割される値であるとした場合、Xa及びXbは次のような数式1によって決定されることができる。
または、Xa及びXbは、簡略に次のような数式2によって決定することもできる。
上述したように、重複セル分割動作はクラスタリング動作中に行うこともでき、クラスタのそれぞれに対する接触位置の座標を決定する動作中に行うこともできる。
図10は、図7に示す本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第1実施例によって検出されたクラスタT120、T140において重複セル分割動作を行った後のクラスタT121、T141を示したもので、前記数式1によって重複セル(2行4列及び3行4列)を分割したクラスタT121、T141を示したものである。
まず、3行4列のセルに対して数式1を適用する。
前記数式3において、Xaは3行4列のセル値のうちクラスタT121の成分であり、Xbは3行4列のセル値のうちクラスタT141の成分である。
同様に、2行4列のセルに対して数式1を適用すると、クラスタT121の成分は約4となって、クラスタT141の成分は約8となる。
次に、本発明の入力装置の接触位置検出方法の座標決定方法を説明する。上述したように、クラスタのそれぞれに対する接触物体の接触位置の座標(すなわち、中心点座標)は加重値平均を用いて計算することができる。すなわち、中心点座標はクラスタの加重幾何中心の座標とすることができる。
クラスタのi行j列の値をVijとし、接触物体の接触位置のx軸座標値をT_Cx、接触物体の接触位置のy軸座標値をT_Cyとすると、x軸座標値T_Cx及びy軸座標値T_Cyはそれぞれ次のような数式4によって決定されることができる。数式4において、nはクラスタの行の数を、mはクラスタの列の数をそれぞれ示す。
前記数式4において、Vijは測定値P_Vまたは対象測定値pP_Vとすることができ、測定値P_Vまたは対象測定値pP_Vからオフセット値を差し引いた値とすることができる。前記オフセット値は、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれの模様や面積の差など、タッチパッドのそれぞれの差に起因する影響を相殺するための値とすることができ、タッチパッドPA11〜PA44、PB11〜PB44のそれぞれとチャネルch1〜chnとの間の距離差など、タッチパッド部11の形態に起因する影響を相殺するための値とすることができ、その他の周辺環境などの影響を相殺するための値とすることができる。このようなオフセット値は製作者または使用者により設定することができる。
次に、図10に示すクラスタT121、T141に対して、前記数式4を適用してクラスタのそれぞれの接触位置の座標(すなわち、中心点座標)を求める。
クラスタT121の中心点座標のx軸座標値は、
であり、
クラスタT121の中心点座標のy軸座標値は、
となる。
同一方法で計算すると、クラスタT141の中心点座標は(4.70、3.64)となる。
図11は、本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第2実施例を説明するための図である。
まずは、ローフレームT200で最大値を検出する。最大値を有するセルは4行5列となる。
次に、最大値を有するセル(4行5列)を基準にして所定領域のセルが同一クラスタT210を構成するようにクラスタリング動作を行う。図11に示す実施例では、最大値を有するセル(4行5列)を中心に隣接した8つのセルが1つのクラスタT210を構成する(T210の点にハッチングされた部分を参照)。
次に、ローフレームT200から1番目のクラスタT210を差し引いて1番目のリンクフレームT220を計算する。
次に、1番目のリンクフレームT220で最大値を検出する。最大値を有するセルは2行2列となる。
次に、ローフレームT200で最大値を有するセル2行2列を基準にして所定領域のセルが前記最大値を有するセル(2行2列)と同一クラスタT230を構成するようにクラスタリング動作を行う。
次に、1番目のリンクフレームT220から2番目のクラスタT230を差し引いて2番目のリンクフレームT240を計算する。
次に、2番目のリンクフレームT240で最大値を検出する。最大値を有するセルは2行7列となる。
次に、ローフレームT200で最大値を有するセル2行7列を基準にして所定領域のセルが前記最大値を有するセル(2行7列)と同一クラスタT250を構成するようにクラスタリング動作を行う。
次に、2番目のリンクフレームT240から3番目のクラスタT250を差し引いて3番目のリンクフレームT260を計算する。
3番目のリンクフレームT260では、閾値(ここで、閾値は80と仮定する。閾値は生産者または使用者により設定することができる。)以上を有するセルがないので、クラスタリング動作は終了する。
図12は、図11に示す本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第2実施例によって検出されたクラスタで重複セル分割動作を行った場合のクラスタを示す図である。
図9及び数式1によって1番目のクラスタT210と3番目のクラスタT250との重複セル(3行6列)を分割すると、図12のクラスタT211、T251となる。
次に、クラスタのそれぞれに対する接触物体の接触位置の座標(すなわち、中心点座標)を計算すると、クラスタT211、クラスタT231、及びクラスタT251の中心点座標は、それぞれ(4.99、3.96)、(2.15、1.86)、及び(6.74、2.36)となる。
図13は、本発明の入力装置の接触位置検出方法のクラスタリング方法の第3実施例を説明するための図である。
まずは、ローフレームT300から最大値を検出する。最大値を有するセルは4行5列となる。
次に、ローフレームT300で前記最大値を有するセル4行5列を基準にして所定領域内のセルが前記最大値を有するセル(4行5列)と同一クラスタを構成するようにクラスタリング動作を行う。このとき、周辺のセルの値を参照して重複セル(3行6列)を検出し、数式1を用いて前記重複セル(3行6列)の成分のうち最大値を有するセル(4行5列)が含まれるクラスタの成分を計算する。よって、1番目のクラスタT310で重複セル3行6列の値は47となる。
次に、ローフレームT300から1番目のクラスタT310を差し引いて1番目のリンクフレームT320を計算する。
次に、1番目のリンクフレームT320から最大値を検出する。1番目のリンクフレームT320で最大値を有するセルは2行2列となる。
次に、1番目のリンクフレームT320で、最大値を有するセル(2行2列)を基準にして所定領域内のセルが前記最大値を有するセル(2行2列)と同一クラスタT330を構成するようにクラスタリング動作を行う。このとき、1番目のリンクフレームT320から2番目のクラスタT330周辺のセルの値を参照すると、重複セルのないことが分かるので、重複セルの分割動作は実行されない。
次に、1番目のリンクフレームT320から2番目のクラスタT330を差し引いて2番目のリンクフレームT340を計算する。
次に、2番目のリンクフレームT340から最大値を検出する。2番目のリンクフレームT340で最大値を有するセルは2行7列である。
次に、2番目のリンクフレームT340で、最大値を有するセル(2行7列)を基準にして所定領域内のセルが同一クラスタT350を構成するようにクラスタリング動作を行う。2番目のリンクフレームT340から3番目のクラスタT350周辺のセルの値を参照すると、重複セルのないことが分かるので、重複セルの分割動作は実行されない。
次に、2番目のリンクフレームT340から3番目のクラスタT350を差し引いて3番目のリンクフレームT360を計算する。
3番目のリンクフレームT360に閾値より大きい値を有するセルがないことが検出されると、クラスタリング動作は終了する。
図13のクラスタT310、T330、T350は、図12のクラスタT211、T231、T251と同一であることがわかる。よって、図13のクラスタT310、T330、T350のそれぞれの中心点座標は、図12で説明したものと同一値を有することになる。
上述では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。
本発明は、タッチパネルを備える入力装置に関連する産業に適用可能である。
100 入力装置
10 タッチパネル部
11 タッチパッド部
12 遅延時間測定部
20 プリプロセッシング部
30 接触位置計算部
32 クラスタリング部
34 中心点計算部
40 ポストプロセッシング部

Claims (38)

  1. 接触物体の接触位置によって測定値を出力するタッチパネル部と、
    前記測定値に基づいてローフレームを生成し、前記ローフレームから最大値を有するセルに基づいて少なくとも1つのクラスタを生成し、複数個のクラスタに同時に含まれる重複セルがある場合、前記重複セルの値を前記重複セルに隣接したセルの値によって前記複数個のクラスタのそれぞれに分割して前記少なくとも1つのクラスタを生成するクラスタリング動作を行い、前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれに対して前記接触位置の座標を計算する接触位置検出部と、を備えることを特徴とする入力装置。
  2. 前記接触位置検出部は、
    前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  3. 前記接触位置検出部は、
    前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  4. 前記接触位置検出部は、
    前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれの加重幾何中心を計算することで、前記接触位置の座標を計算することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  5. 前記接触位置検出部は、
    前記ローフレームの前記最大値を有するセルの周辺セルのそれぞれに対して前記最大値を有するセルに基づいて増減を検出し、前記周辺セルのうちの前記最大値を有するセルに基づいて減少するセルが前記最大値を有するセルと同一のクラスタを構成するように前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  6. 前記接触位置検出部は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出し、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルの周辺セルのそれぞれに対して前記対応するローフレームのセルに基づいて増減を検出して前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項5に記載の入力装置。
  7. 前記接触位置検出部は、
    前記リンクフレームのすべてのセルが閾値以下になるまで前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項6に記載の入力装置。
  8. 前記接触位置検出部は、
    前記最大値を有するセルを中心に、所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  9. 前記接触位置検出部は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出し、前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルを中心に、前記ローフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するように前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項8に記載の入力装置。
  10. 前記接触位置検出部は、
    前記リンクフレームのすべてのセルが閾値以下になるまで前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項9に記載の入力装置。
  11. 前記接触位置検出部は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出し、前記リンクフレームから最大値を有するセルを中心に、前記リンクフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するように前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項8に記載の入力装置。
  12. 前記接触位置検出部は、
    前記リンクフレームのすべてのセルが閾値以下になるまで前記クラスタリング動作を行うことを特徴とする請求項11に記載の入力装置。
  13. 前記接触位置検出部は、
    間の距離が基準距離以下であるクラスタを併合して1つのクラスタに構成することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  14. 前記接触位置検出部は、
    前記クラスタの大きさが基準大きさ以上であるとラージタッチであることを表示することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  15. 前記タッチパネル部は、
    1つのレイヤに配置され、それぞれ対応するチャネルと接続される複数個のタッチパッドを備えるタッチパッド部と、
    前記チャネルを介して前記複数個のタッチパッドのキャパシタンスを測定して前記測定値を出力する遅延時間測定部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  16. 前記複数個のタッチパッドのそれぞれは、
    前記1つのレイヤにマトリックス状に互いに離隔されて配置されることを特徴とする請求項15に記載の入力装置。
  17. 前記遅延時間測定部は、
    パルス信号を発生するパルス発生部と、
    前記チャネルのそれぞれと接続され、前記チャネルと接続された前記タッチパッドのキャパシタンスによって前記パルス信号を遅延させて複数個の感知信号を出力する複数個の感知信号発生部と、
    前記パルス信号に応答して基準信号を出力する基準信号発生部と、
    前記複数個の感知信号のそれぞれと前記基準信号との遅延時間差を計算し、前記遅延時間差を前記測定値に出力する遅延時間計算部と、を備えることを特徴とする請求項15に記載の入力装置。
  18. 前記複数個のタッチパッドは、前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる大きさを有し、前記複数個のタッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線は前記タッチパッドの前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる長さを有することを特徴とする請求項15に記載の入力装置。
  19. 前記入力装置は、
    前記測定値を入力してノイズを除去し、前記タッチパッドのそれぞれの大きさの差及び前記接続線の長さの差を補償するプリプロセッシング部をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の入力装置。
  20. 前記入力装置は、
    前記接触位置の座標を入力してノイズを除去し、整列して出力するポストプロセッシング部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  21. 前記接触位置検出部は、
    前記測定値に基づいて前記ローフレームを生成し、前記測定値の最大値を検出し、前記ローフレームから前記最大値を有するセルに基づいて前記少なくとも1つのクラスタを生成するクラスタリング動作を行うクラスタリング部と、
    前記クラスタのそれぞれに対して加重値平均を用いて前記クラスタのそれぞれの中心点座標を計算し、前記中心点座標を前記接触位置の座標に出力する中心点計算部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
  22. 前記中心点計算部は、
    前記クラスタのそれぞれを構成するセルからオフセット値を差し引いた後に前記中心点座標を計算することを特徴とする請求項21に記載の入力装置。
  23. 接触物体の接触位置によって測定値を出力するタッチパネル部を出力する入力装置の接触位置検出方法において、
    前記測定値に基づいてローフレームを生成する段階と、
    前記ローフレームから最大値を有するセルに基づいてクラスタを生成し、複数個のクラスタに同時に含まれる重複セルがある場合、前記重複セルの値を前記重複セルに隣接したセルの値により前記複数個のクラスタのそれぞれに分割して前記少なくとも1つのクラスタを生成する段階と、
    前記クラスタに対して前記接触位置の座標を計算する段階と、を備えることを特徴とする接触位置検出方法。
  24. 前記クラスタを生成する段階は、
    前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルに隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  25. 前記クラスタを生成する段階は、
    前記重複セルを有し、前記重複セルが第1クラスタと第2クラスタに同時に含まれる場合、前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第1クラスタに含まれるセルの合計と前記重複セルの上下左右に隣接したセルのうちの前記第2クラスタに含まれるセルの合計との比率によって前記重複セルを前記第1クラスタと前記第2クラスタとに分割することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  26. 前記接触位置の座標を計算する段階は、
    前記少なくとも1つのクラスタのそれぞれの加重幾何中心を計算することで、前記接触位置の座標を計算することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  27. 前記クラスタを生成する段階は、
    前記ローフレームの前記最大値を有するセルの周辺のセルのそれぞれに対して前記最大値を有するセルに基づいて増減を検出する段階と、
    前記周辺セルのうちの前記最大値を有するセルに基づいて減少するセルが前記最大値を有するセルと同一のクラスタを構成するようにクラスタリングする段階と、を備えることを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  28. 前記接触位置検出方法は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルの周辺セルのそれぞれに対して、前記ローフレームから前記対応するローフレームのセルに基づいて増減を検出してクラスタリングする段階と、をさらに備えることを特徴とする請求項27に記載の接触位置検出方法。
  29. 前記クラスタを生成する段階は、
    前記最大値を有するセルを中心に、所定領域内のセルを1つのクラスタに構成することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  30. 前記接触位置検出方法は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルに対応する前記ローフレームのセルを中心に、前記ローフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリングする段階と、をさらに備えることを特徴とする請求項29に記載の接触位置検出方法。
  31. 前記接触位置検出方法は、
    前記ローフレームから前記クラスタを差し引いてリンクフレームを計算する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルを検出する段階と、
    前記リンクフレームから最大値を有するセルを中心に、前記リンクフレームの所定領域内のセルが1つのクラスタを構成するようにクラスタリングする段階と、をさらに備えることを特徴とする請求項29に記載の接触位置検出方法。
  32. 前記接触位置検出方法は、
    間の距離が基準距離以下であるクラスタを1つのクラスタに併合する段階をさらに備えることを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  33. 前記接触位置検出方法は、
    前記クラスタの大きさが基準大きさ以上であると、ラージタッチであることを表示する段階をさらに備えることを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  34. 前記座標を計算する段階は、
    前記クラスタに対して加重値平均を用いて前記クラスタの中心点座標を計算し、前記中心点座標を前記接触位置の座標に出力することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  35. 前記座標を計算する段階は、
    前記クラスタを構成するそれぞれのセルに対してオフセット値を減算した後、前記中心点座標を計算することを特徴とする請求項34に記載の接触位置検出方法。
  36. 前記タッチパネル部は、
    1つのレイヤに互いに離隔されて配置され、それぞれ対応するチャネルと接続された複数個のタッチパッドを備え、
    前記複数個のタッチパッドのそれぞれは前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる大きさを有し、前記複数個のタッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線は前記タッチパッドの前記タッチパッド部上の位置によって互いに異なる長さを有することを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
  37. 前記接触位置検出方法は、
    前記測定値を入力してノイズを除去し、前記タッチパッドのそれぞれの大きさの差及び前記タッチパッドのそれぞれと前記対応するチャネルを接続する接続線の長さの差を補償する段階をさらに備えることを特徴とする請求項36に記載の接触位置検出方法。
  38. 前記接触位置検出方法は、
    前記接触位置の座標からノイズを除去し、前記接触位置の座標を整列して出力する段階をさらに備えることを特徴とする請求項23に記載の接触位置検出方法。
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