JP5506982B1

JP5506982B1 - タッチ入力装置、タッチ入力補正方法、およびコンピュータプログラム

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Publication number: JP5506982B1
Application number: JP2013115001A
Authority: JP
Inventors: 智範下村; 令子安江
Original assignee: Fuji Soft Inc
Current assignee: Fuji Soft Inc
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP2014235479A

Abstract

【課題】押圧力が小さい場合における押圧座標の算出の精度を向上させる。
【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、平板部の表面の押圧の力を示す押圧力と押圧の位置を示す押圧座標とに対応付けて、押圧座標を補正するための複数の補正情報を記憶し、複数の力センサの出力に基づいて第１押圧力を検出し、複数の力センサの出力及び複数の位置に基づいて第１押圧座標を算出し、第１押圧力及び第１押圧座標に基づいて複数の補正情報の中から第１補正情報を選択し、第１補正情報を用いて第１押圧座標を補正する演算部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチ入力装置、タッチ入力補正方法、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、圧力検出部に予め初期荷重を付与することにより、初期の不安定な検出値を排除する技術が記載されている。

特許文献３には、製造上のばらつきを示す較正パラメータによりセンサの出力を較正する技術が記載されている。

特開２００５−７８１９４号公報特開２０１０−２３８１７６号公報特許３２７８１１７号公報

力センサ方式のタッチ入力装置は、パネル部の微小な変位を複数の力センサで検出するため、タッチが低荷重である場合、パネル部の材質や力センサの組み付け方法などの影響を受け、座標の算出精度が低下するという問題がある。

また、予め初期荷重を付与することにより、初期の不安定な検出値を排除する技術では、弾性部材などの経時変化により、長期的には算出される座標が安定しない。また、検出できる変位の範囲が小さくなってしまうので、変位から算出される押圧力の範囲が狭くなってしまうという問題がある。

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、押圧力が小さい場合における押圧座標の算出の精度を向上させ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、平板部の表面の押圧の力を示す押圧力と押圧の位置を示す押圧座標とに対応付けて、押圧座標を補正するための複数の補正情報を記憶し、複数の力センサの出力に基づいて第１押圧力を検出し、複数の力センサの出力及び複数の位置に基づいて第１押圧座標を算出し、第１押圧力及び第１押圧座標に基づいて複数の補正情報の中から第１補正情報を選択し、第１補正情報を用いて第１押圧座標を補正する演算部と、を備える。

演算部からの情報に基づいて画面を表示する表示領域を含み、表示領域が平板部により覆われている表示部を更に備え、平板部は、表示を透過させ、演算部は、表示領域内の複数の基準座標を記憶し、複数の基準座標の夫々である特定座標に対し、特定座標の押圧をユーザに指示する指示情報を表示領域に表示させ、複数の力センサの出力に基づいて第２押圧力を算出し、複数の力センサの出力及び複数の位置に基づいて第２押圧座標を算出することにより、複数の基準座標に夫々対応する複数の第２押圧座標を算出し、複数の第２押圧座標を複数の基準座標へ夫々変換するための第２補正情報を算出し、第２補正情報を複数の補正情報の一つとして記憶しても良い。

第２補正情報は、複数の第２押圧座標から複数の基準座標への射影変換の係数であっても良い。

演算部は、第１押圧力が所定の範囲内である場合、複数の補正情報の中から、第１押圧力及び第１押圧座標に基づいて複数の補正情報の中から第１補正情報を選択しても良い。

実施例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。パネル部１００表面の座標系を示す平面図。補正エリアを示す平面図。補正係数算出処理を示すフローチャート。基準座標の表示を示す平面図。基準座標及び押圧座標を示す平面図。入力検出処理を示すフローチャート。補正エリアの変形例を示す平面図。

本実施形態のタッチ入力装置は、押圧座標及び押圧力に応じた補正係数を用いて押圧座標を補正することにより、広い範囲の押圧力に対して押圧座標の精度を向上させることができる。

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（ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴｅｌｌｅｒＭａｃｈｉｎｅ）、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（ＨｕｍａｎＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）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。

図１は、実施例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、押圧力算出部７１０と、押圧座標算出部７２０と、補正係数算出部８１０と、押圧座標補正部８２０とを有する。押圧力算出部７１０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。更に押圧力算出部７１０は、測定値に基づいて、押圧の力を示す押圧力を算出する。更に押圧座標算出部７２０は、測定値に基づいて、その押圧の座標である押圧座標を算出する。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。補正係数算出部８１０は、押圧座標を補正するための補正係数を算出する補正係数算出処理を実行する。押圧座標補正部８２０は、補正係数を用いて押圧座標を補正することにより補正押圧座標を算出する。

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（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）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（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）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。

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、ばね等の弾性部材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、初期荷重として押圧力算出部７１０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。

以下、押圧座標の算出方法について説明する。

図４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、押圧座標算出部７２０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、補正エリアについて説明する。

前述の押圧座標の算出方法は、カバーパネル１２０が完全剛体である理想状態を前提としている。しかしながら、現実には、力センサ１３０の出力は、押圧によるカバーパネル１２０の撓みや、カバーパネル１２０による力の吸収や、カバーパネル１２０の置き方による荷重等の影響を受ける。押圧座標が表示領域の隅部である場合、４個の力センサ１３０が受ける影響のばらつきが大きくなるため、押圧座標の精度は低くなる。一方、押圧座標が表示領域の中心に近い程、４個の力センサ１３０が受ける影響のばらつきは小さくなるため、押圧座標の精度は高くなる。そこで、押圧座標の精度が低い領域と高い領域に対しそれぞれ異なる補正係数を定めることで、表示領域全域に亙って精度よく押圧座標を補正することができる。本実施例のタッチパネルは、表示領域を押圧座標の精度に応じた複数の補正エリアに分割し、補正エリア毎の補正係数を用いて押圧座標を補正する。

図５は、補正エリアを示す平面図である。

ここで補正エリアの数をＬとし、補正エリアの番号をｊとし、添字ｊに対応する補正エリアをＡＲｊとする。また、補正エリアに定義される基準座標の数をＮとし、基準座標の番号をｉとし、添字ｊ及びｉに対応する基準座標をＰＲｊｉとする。補正係数算出部８１０は、基準座標ＰＲｊｉを記憶する。押圧座標補正部８２０は、補正エリアＡＲｊを記憶する。

本実施例においてＬは２であり、表示領域内に補正エリアＡＲ１、ＡＲ２が定義されている。補正エリアＡＲ１の外周は、表示領域の外周である。補正エリアＡＲ１と補正エリアＡＲ２の境界は、表示領域の外周より小さい長方形であり、表示領域と同心且つ相似の長方形である。補正エリアＡＲ２は、この境界の内部である。補正エリアＡＲ１は、表示領域から補正エリアＡＲ２を除いた領域である。補正エリアＡＲ２のＸ方向の大きさは、例えばＷｄ／２である。補正エリアＡＲ２のＹ方向の大きさは、例えばＨｄ／２である。

表示領域において力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に夫々対応する頂点ＰＲ１１、ＰＲ１２、ＰＲ１３、ＰＲ１４を、補正エリアＡＲ１の基準座標とする。補正エリアＡＲ１の基準座標ＰＲ１１、ＰＲ１２、ＰＲ１３、ＰＲ１４に夫々対応する境界の頂点ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４を、補正エリアＡＲ２の基準座標とする。なお、基準座標は、補正エリアの境界の頂点でなくても良い。例えば、一つの補正エリアに対応する４個の基準座標は、その補正エリア内で表示領域と同心の長方形の頂点であっても良い。

以下、補正係数算出処理について説明する。

演算部２００は、ユーザから低荷重領域の設定の指示を受けた場合や、低荷重領域の設定から所定期間が経過した場合や、タッチパネルを出荷する場合や、タッチパネルを検査する場合等に、補正係数算出処理を実行する。低荷重領域は、押圧座標の誤差が大きくなる押圧力の範囲である。低荷重領域は、下限を示す低荷重下限閾値と、上限を示す低荷重上限閾値とにより定義される。低荷重下限閾値及び低荷重上限閾値は、ユーザから演算部２００へ入力されても良い。補正係数算出部８１０は、低荷重領域内の基準の押圧力である基準押圧力を記憶する。ここで基準押圧力数をＭとし、基準押圧力の番号をｋとし、添字ｋに対応する基準押圧力をＦＲｋとする。例えば、低荷重下限閾値を５［ｇ］とし、低荷重上限閾値を２５［ｇ］とし、基準押圧力数Ｍを５とし、基準押圧力ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３、ＦＲ４、ＦＲ５は夫々、５、１０、１５、２０、２５［ｇ］とする。この場合、隣接する基準押圧力の間隔は５［ｇ］である。基準押圧力は、ユーザから演算部２００へ入力されても良い。

補正係数算出処理は、押圧座標を補正するための補正係数を算出する。また、演算部２００は、補正エリアＡＲｊ及び基準押圧力ＦＲｋに対応する補正係数Ｂｊｋを算出する。押圧座標補正部８２０は、添字ｊ及びｋと補正係数Ｂｊｋとの関係を示す補正係数情報を記憶する。なお、補正係数情報は、補正係数Ｂｊｋを補間するための関数や、その関数を定義する係数であっても良い。

図６は、補正係数算出処理を示すフローチャートである。

ここで補正エリアをＡＲｊとし、補正エリアＡＲｊに設定された基準座標数をＮとし、基準座標の番号をｉとし、低荷重領域内で予め設定された基準押圧力数をＭとし、基準押圧力の番号をｋとする。これにより、ｊ及びｉに対応する基準座標はＰＲｊｉで表され、ｋに対応する基準押圧力はＦＲｋで表される。

まず、補正係数算出部８１０は、ｊの値を１に設定する（Ｓ１００）。その後、補正係数算出部８１０は、ｉの値を１に設定する（Ｓ１１０）。その後、補正係数算出部８１０は、表示制御部４１０を用いて、基準座標ＰＲｊｉを特定座標として選択し、表示パネル１１０の特定座標に印を表示させる。更に補正係数算出部８１０は、表示制御部４１０を用いて、ユーザにこの印を押させるためのメッセージを、表示パネル１１０に表示させる（Ｓ１２０）。このメッセージは、印を押したまま押圧力を変動させることをユーザに指示する。その後、補正係数算出部８１０は、ｋの値を１に設定する（Ｓ１３０）。

押圧力算出部７１０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、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に基づいて測定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を夫々算出し、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の合計である押圧力Ｆｓを算出する（Ｓ２１０）。ここで押圧力算出部７１０は、４個の力センサ１３０に夫々対応する初期荷重Ｆｗ１、Ｆｗ２、Ｆｗ３、Ｆｗ４を予め記憶し、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４からＦｗ１、Ｆｗ２、Ｆｗ３、Ｆｗ４を夫々減ずることにより、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を算出する。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、補正係数算出部８１０は、Ｆｓと基準押圧力ＦＲｋとの差の大きさが所定のマージンΔＦＭ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４０）。例えば、補正係数算出部８１０は、ＦＲｋからΔＦＭを減じた押圧力下限閾値と、ＦＲｋにΔＦＭを加えた押圧力上限閾値とにより基準押圧力範囲を定義する。ΔＦＭは、隣接する基準押圧力の間隔に比べて小さい。この場合、補正係数算出部８１０は、Ｆｓが押圧力下限閾値以上且つ押圧力上限閾値以下である場合、Ｆｓが基準押圧力範囲内であると判定する。これにより、補正係数算出部８１０は、連続して得られる測定値の中から、基準座標ＰＲｊｉを基準押圧力ＦＲｋで押圧したときの測定値を選択することができる。

Ｆｓが基準押圧力範囲内でないと判定された場合（Ｓ２４０：ＮＯ）、補正係数算出部８１０は、処理をＳ２１０へ移行させる。Ｆｓが基準押圧力範囲内であると判定された場合（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、押圧座標算出部７２０は、基準座標ＰＲｊｉの指示に対応してタッチされた点の座標である押圧座標ＰＭｊｉｋを算出する（Ｓ５１０）。押圧座標ＰＭｊｉｋの算出方法については後述する。

その後、補正係数算出部８１０は、ｋに１を加え（Ｓ６１０）、ｋがＭ以下であるか否かを判定する（Ｓ６２０）。ｋがＭ以下であると判定された場合（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、補正係数算出部８１０は、処理をＳ２１０へ移行させる。ｋがＭ以下でないと判定された場合（Ｓ６２０：ＮＯ）、補正係数算出部８１０は、ｉに１を加え（Ｓ６４０）、ｉがＮ以下であるか否かを判定する（Ｓ６５０）。ｉがＮ以下であると判定された場合（Ｓ６５０：ＹＥＳ）、補正係数算出部８１０は、処理をＳ１２０へ移行させる。ｉがＮ以下でないと判定された場合（Ｓ６５０：ＮＯ）、補正係数算出部８１０は、ｋの値を１に設定し（Ｓ７１０）、押圧座標ＰＭｊｉｋを基準座標ＰＲｊｉに射影変換するための補正係数Ｂｊｋを算出する（Ｓ７２０）。補正係数の算出方法については後述する。

その後、補正係数算出部８１０は、ｋに１を加え（Ｓ７３０）、ｋがＭ以下であるか否かを判定する（Ｓ７４０）。ｋがＭ以下であると判定された場合（Ｓ７４０：ＹＥＳ）、補正係数算出部８１０は、処理をＳ７２０へ移行させる。ｋがＭ以下でないと判定された場合（Ｓ７４０：ＮＯ）、補正係数算出部８１０は、ｊに１を加え（Ｓ７５０）、ｊがＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ７６０）。ｊがＬ以下であると判定された場合（Ｓ７６０：ＹＥＳ）、補正係数算出部８１０は、処理をＳ１１０へ移行させる。ｊがＬ以下でないと判定された場合（Ｓ７６０：ＮＯ）、補正係数算出部８１０は、このフローを終了する。

以上が補正係数算出処理である。この処理によれば、基準座標ＰＲｊｉを基準押圧力ＦＲｋで押圧した場合の押圧座標ＰＭｊｉｋを算出することができる。更に押圧座標ＰＭｊｉｋ及び基準座標ＰＲｊｉから、補正エリアＡＲｊ及び基準押圧力ＦＲｋに対応する補正係数Ｂｊｋを算出することができる。ユーザに基準座標ＰＲｊｉを押圧させることができ、ユーザが基準座標ＰＲｊｉへの押圧力を変動させている間に基準押圧力ＦＲｋ近傍の押圧力Ｆｓを検出することができる。

なお、補正係数算出部８１０は、押圧力Ｆｓが複数の基準押圧力範囲の何れかに含まれると判定した場合に、Ｆｓを含む基準押圧力範囲に対応する補正係数を算出しても良い。また、基準押圧力ＦＲｋ近傍の押圧力Ｆｓを検出することができなかった場合、補正係数算出部８１０は、押圧力の指示を表示パネル１１０に表示させても良い。

図７は、基準座標の表示を示す平面図である。

前述のＳ１２０において補正係数算出部８１０は、押圧位置を示す印６１０を表示パネル１１０に表示させる。この図は、特定座標として基準座標ＰＲ２１が選択され、表示パネル１１０が特定座標を示す印６１０を表示する場合を示す。これにより、ユーザに特定座標を押圧させることができる。

図８は、基準座標及び押圧座標を示す平面図である。

前述のＳ５１０において押圧座標算出部７２０は、押圧座標を算出する。この図は、押圧座標算出部７２０が基準座標ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４の夫々の押圧の指示に対して基準押圧力ＦＲ１である５ｇの押圧力が検出された場合を示す。この場合、基準座標ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４の押圧の指示に夫々に対応して、押圧座標ＰＭ２１１、ＰＭ２２１、ＰＭ２３１、ＰＭ２４１が算出される。この図の例では、押圧座標ＰＭ２１１、ＰＭ２２１、ＰＭ２３１、ＰＭ２４１を頂点とする四角形は、理想的には基準座標ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４を頂点とする四角形と一致するが、実際は基準座標ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４を頂点とする四角形の内側に存在するため、補正が必要となる。Ｓ７２０において補正係数算出部８１０は、押圧座標ＰＭ２１１、ＰＭ２２１、ＰＭ２３１、ＰＭ２４１を基準座標ＰＲ２１、ＰＲ２２、ＰＲ２３、ＰＲ２４に夫々変換するための補正係数を算出する。

以下、補正係数の算出方法について説明する。

補正係数Ｂｊｋは、押圧座標を基準座標に射影変換するための係数である。ここで押圧座標を（Ｘ１，Ｙ１）とし、基準座標を（Ｘ２，Ｙ２）とすると、それらの関係は例えば次式で表される。

Ｘ２＝（ＢＡｊｋ×Ｘ１＋ＢＢｊｋ×Ｙ１＋ＢＣｊｋ）
／（ＢＧｊｋ×Ｘ１＋ＢＨｊｋ×Ｙ１＋１）
Ｙ２＝（ＢＤｊｋ×Ｘ１＋ＢＥｊｋ×Ｙ１＋ＢＦｊｋ）
／（ＢＧｊｋ×Ｘ１＋ＢＨｊｋ×Ｙ１＋１） …（Ｅ２）

補正係数Ｂｊｋは、係数ＢＡｊｋ、ＢＢｊｋ、ＢＣｊｋ、ＢＤｊｋ、ＢＥｊｋ、ＢＦｊｋ、ＢＧｊｋ、ＢＨｊｋを含む。ＡＲｊ及びＦＲｋに対し、４個の押圧座標ＰＭｊ１、ＰＭｊ２、ＰＭｊ３、ＰＭｊ４と、４個の基準座標ＰＲｊ１、ＰＲｊ２、ＰＲｊ３、ＰＲｊ４との中から対応する組み合わせを式Ｅ２へ代入することにより、８個の未知数である係数ＢＡｊｋ、ＢＢｊｋ、ＢＣｊｋ、ＢＤｊｋ、ＢＥｊｋ、ＢＦｊｋ、ＢＧｊｋ、ＢＨｊｋを算出することができる。

以下、入力検出処理について説明する。

演算部２００は、補正係数算出処理の後、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実行する。

図９は、入力検出処理を示すフローチャートである。

押圧力算出部７１０は、補正係数算出処理のＳ２１０と同様の処理により押圧力Ｆｓを算出する。押圧座標補正部８２０は、押圧力Ｆｓが予め設定された低荷重下限閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３１０）。

Ｆｓが低荷重下限閾値以上でないと判定された場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、押圧座標補正部８２０は、処理をＳ２１０へ移行させる。Ｆｓが低荷重下限閾値以上であると判定された場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、押圧座標算出部７２０は、補正係数算出処理のＳ５１０と同様にして押圧座標Ｐを算出する（Ｓ８１０）。その後、押圧座標補正部８２０は、Ｆｓが予め設定された低荷重上限閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ８２０）。Ｆｓが低荷重上限閾値以上であると判定された場合（Ｓ８２０：ＹＥＳ）、押圧座標補正部８２０は、このフローを終了する。これにより、押圧座標補正部８２０は、押圧座標Ｐをアプリケーション実行部３００へ出力する。Ｆｓが低荷重上限閾値以上でないと判定された場合（Ｓ８２０：ＮＯ）、押圧座標補正部８２０は、押圧座標Ｐと押圧力Ｆｓに応じた補正係数を選択する（Ｓ８３０）。ここで押圧座標補正部８２０は、複数の補正エリアの中から、押圧座標Ｐを含む補正エリアＡＲｊを選択し、複数の基準押圧力の中から、Ｆｓに最も近い基準押圧力ＦＲｋを選択する。更に押圧座標補正部８２０は、補正係数情報に基づいて、選択されたｊ及びｋに対応する補正係数Ｂｊｋを選択する。

押圧座標補正部８２０は、選択された補正係数Ｂｊｋを用いて押圧座標Ｐから補正押圧座標ＰＣへ射影変換することにより押圧座標Ｐを補正し（Ｓ８４０）、このフローを終了する。ここで押圧座標補正部８２０は、前述の式Ｅ２において、押圧座標Ｐを（Ｘ１，Ｘ２）とし、補正押圧座標ＰＣを（Ｘ２，Ｙ２）として、補正押圧座標ＰＣを算出する。これにより、押圧座標補正部８２０は、補正押圧座標ＰＣを押圧座標Ｐとしてアプリケーション実行部３００へ出力する。

以上が入力検出処理である。この処理によれば、押圧力が低荷重領域内である場合、押圧座標及び押圧力に応じた補正係数を選択し、選択された補正係数を用いて押圧座標を補正することができる。これにより、押圧力が低荷重領域内である場合の押圧座標の算出精度を向上させることができる。

なお、押圧座標補正部８２０は、隣接する二つの基準押圧力に夫々対応する二つの補正係数を、押圧力Ｆｓに応じて補間することにより、Ｆｓに応じた補正係数を算出しても良い。

図１０は、補正エリアの変形例を示す平面図である。

補正エリアの数は３以上であっても良い。例えば、表示パネル１１０の表示領域内に、表示領域の長方形と同心且つ相似で大きさが異なる３個の長方形を境界として定義し、表示領域をそれら３個の境界で分割し、分割された４個の領域を補正エリアＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４としても良い。なお、補正エリアの境界の形状は、三角形、菱形、円等、他の形状であっても良い。また、基準座標を頂点とする多角形の形状は、補正エリアの境界の形状と異なっていても良い。

本実施例によれば、表示領域内の位置及び押圧力に応じた補正係数を用いて押圧座標を補正することにより、押圧力が低荷重領域内である場合の押圧座標の精度を向上させることができる。これにより、本実施例のタッチパネルは、従来に比べて広い範囲の押圧力に対する押圧座標を利用することができる。

また、ユーザに対し、基準座標を押したまま、押圧力を変える指示を表示し、測定された押圧力が基準押圧力近傍である場合の測定値を用いて押圧座標を算出することにより、基準座標を基準押圧力で押圧した場合の補正係数を算出することができる。

なお、カバーパネル１２０には初期荷重が加えられていなくても良い。初期荷重が加えられている場合、弾性部材の経時変化等により補正係数の変更が必要になっても、ユーザが簡単な操作を行うだけで補正係数を算出することができる。

以下、本発明をタッチパッドに適用する変形例について説明する。

変形例のタッチパッドは、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。更に補正係数算出部８１０は、Ｓ１２０における印の表示を実行しない。例えば、カバーパネル１２０の表面の複数の基準座標の夫々に対応する位置には、印が印刷されている。補正係数算出部８１０は、複数の基準座標の一つを選択し、選択された基準座標に対応する印の押圧や押圧力の変動を指示するメッセージを、別の表示装置が表示することにより、その印をユーザに押圧させても良い。変形例のタッチパッドは、このような構成により、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。

以上の実施例で説明された技術の用語について説明する。カバーパネル１２０等を、平板部としても良い。補正係数等を、補正情報としても良い。表示パネル１１０等を、表示部としても良い。低荷重領域等を、所定の範囲としても良い。補正エリア等を、押圧座標領域としても良い。印６１０やメッセージ等を、指示情報としても良い。

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：演算部、３００：アプリケーション実行部、３００：演算部、３００：アプリケーション実行部、４１０：表示制御部、５００：信号変換部、５１０：Ａ／Ｄ変換部、６１０：印、７１０：押圧力算出部、７２０：押圧座標算出部、８１０：補正係数算出部、８２０：押圧座標補正部

Claims

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、
前記平板部の表面の押圧の力を示す押圧力と前記押圧の位置を示す押圧座標とに対応付けて、前記押圧座標を補正するための複数の補正情報を記憶し、前記複数の力センサの出力に基づいて第１押圧力を検出し、前記複数の力センサの出力及び前記複数の位置に基づいて第１押圧座標を算出し、前記第１押圧力及び前記第１押圧座標に基づいて前記複数の補正情報の中から第１補正情報を選択し、前記第１補正情報を用いて前記第１押圧座標を補正する演算部と、
を備えるタッチ入力装置。
前記演算部からの情報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、
前記演算部は、前記表示領域内の複数の基準座標を記憶し、前記複数の基準座標の夫々である特定座標に対し、前記特定座標の押圧をユーザに指示する指示情報を前記表示領域に表示させ、前記複数の力センサの出力に基づいて第２押圧力を算出し、前記複数の力センサの出力及び前記複数の位置に基づいて第２押圧座標を算出することにより、前記複数の基準座標に夫々対応する複数の第２押圧座標を算出し、前記複数の第２押圧座標を前記複数の基準座標へ夫々変換するための第２補正情報を算出し、前記第２補正情報を前記複数の補正情報の一つとして記憶する、
請求項１に記載のタッチ入力装置。
前記第２補正情報は、前記複数の第２押圧座標から前記複数の基準座標への射影変換の係数である、
請求項２に記載のタッチ入力装置。
前記演算部は、前記第１押圧力が所定の範囲内である場合、前記複数の補正情報の中から、前記第１押圧力及び前記第１押圧座標に基づいて前記複数の補正情報の中から第１補正情報を選択する、
請求項３に記載のタッチ入力装置。
前記複数の補正情報の夫々は、前記平板部の表面内の予め定められた複数の押圧座標領域の一つに対応付けられており、
前記演算部は、前記複数の押圧座標領域の中から、前記第１押圧座標を含む第１押圧座標領域を選択し、前記複数の補正情報の中から、前記第１押圧座標領域に対応する補正情報を前記第１補正情報として選択する、
請求項４に記載のタッチ入力装置。
前記複数の補正情報の夫々は、予め定められた複数の基準押圧力の一つに対応付けられており、
前記演算部は、前記複数の基準押圧力の中から、前記第１押圧力に最も近い第１基準押圧力を選択し、前記複数の補正情報の中から、前記第１基準押圧力に対応する補正情報を前記第１補正情報として選択する、
請求項５に記載のタッチ入力装置。
前記演算部は、前記複数の基準押圧力の一つである特定押圧力と前記第２押圧力との差の大きさが所定のマージンより小さい場合、前記第２補正情報を前記特定押圧力に対応付けて記憶する、
請求項６に記載のタッチ入力装置。
前記表示領域の形状は、長方形であり、
前記複数の押圧座標領域の境界は、前記表示領域と同心の長方形である、
請求項５〜７に記載のタッチ入力装置。
前記複数の基準座標は、４個の基準座標である、
請求項２〜８のいずれかに記載のタッチ入力装置。
前記指示情報は、前記特定座標を押圧する力を変動させることを指示する、
請求項２〜９のいずれかに記載のタッチ入力装置。
前記平板部は、表面の複数の基準座標に対応する位置に配置された印を含み、
前記演算部は、前記複数の基準座標を記憶し、前記複数の基準座標の夫々である特定座標に対し、前記複数の力センサの出力に基づいて第２押圧力を算出し、前記複数の力センサの出力及び前記複数の位置に基づいて第２押圧座標を算出することにより、前記複数の基準座標に夫々対応する複数の第２押圧座標を算出し、前記複数の第２押圧座標を前記複数の基準座標へ夫々変換するための第２補正情報を算出し、前記第２補正情報を前記複数の補正情報の一つとして記憶する、
請求項１に記載のタッチ入力装置。
平板部の表面の押圧の力を示す押圧力と前記押圧の位置を示す押圧座標とに対応付けて、前記押圧座標を補正するための複数の補正情報を記憶し、
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を用い、前記複数の力センサの出力に基づいて第１押圧力を検出し、
前記複数の力センサの出力及び前記複数の位置に基づいて第１押圧座標を算出し、
前記第１押圧力及び前記第１押圧座標に基づいて前記複数の補正情報の中から第１補正情報を選択し、前記第１補正情報を用いて前記第１押圧座標を補正する、
ことを備えるタッチ入力補正方法。
平板部の表面の押圧の力を示す押圧力と前記押圧の位置を示す押圧座標とに対応付けて、前記押圧座標を補正するための複数の補正情報を記憶し、
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を用い、前記複数の力センサの出力に基づいて第１押圧力を検出し、
前記複数の力センサの出力及び前記複数の位置に基づいて第１押圧座標を算出し、
前記第１押圧力及び前記第１押圧座標に基づいて前記複数の補正情報の中から第１補正情報を選択し、前記第１補正情報を用いて前記第１押圧座標を補正する、
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。