JP5572851B1

JP5572851B1 - 電子機器

Info

Publication number: JP5572851B1
Application number: JP2013036342A
Authority: JP
Inventors: 智輝高野; 清池田; 敦士平井; 優一滝沢; 武山口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Corp of America
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: US9134836B2; JP2014164619A; US20140240251A1

Abstract

【課題】タッチパネルを搭載した電子機器において、当該機器を固定させた状態で、操作する指を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることなく、また描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことのない電子機器を提供する。
【解決手段】面状の表示部３と、表示部３に重ねて配置され、表示部３の面に沿った二次元座標と、指１０との垂直距離を検出可能なタッチパネル２と、を備え、二次元座標の分解能を、垂直距離が小さくなるに従って細かくする。これにより、電子機器１を固定させた状態で、操作する指１０を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることがなく、また、描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルを搭載した電子機器に関する。

周知の如く、タッチパネルとは、液晶パネルのような表示装置とタッチパッド（位置入力装置）とを組み合わせたものである。
タッチパネルには、パネル面に指が接触することなく所定の範囲の高さでの操作（以下、この近接操作のことを“ホバー操作”と呼ぶ）が可能な静電容量方式のものがある。図１１は、静電容量方式のタッチパネルの概略構成を示す図である。同図において、板状の誘電体１００の下面に離間して送信電極１０１と受信電極１０２が配置されており、送信電極１０１には、駆動バッファ１０３から駆動パルスが印加される。駆動パルスが印加されたときに電界が発生する。この電界中に手が入ると、送信電極１０１と受信電極１０２の間の電気力線の数が減少する。電気力線の数の変化が受信電極１０２における電荷の変化として現れる。受信電極１０２における電荷の変化から、手のタッチパネルへの接近を検出することができる。

図１２は、タッチパネルに手を徐々に近づけたときの指の検出状態を示す図である。同図において、（ａ）は、手が電界から離れているときの状態である。（ｂ）は指が電界内に入ったときの指ホバー検出状態である。（ｃ）は指が電界内に完全に入ってタッチパネルに触れている指タッチ検出状態である。

なお、パネル面に指を接触させる方式として、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に記載された近接検知装置は、検知対象物の近接及び接触によって静電容量が変化する複数の電極と、前記複数の電極を、任意の電極結合数の電極を一部の電極がオーバーラップするように任意の電極スライド数ずつずらしながら、順次結合してそれぞれ結合電極とする電極制御部と、前記電極制御部が結合した前記結合電極の静電容量を検出する静電容量検出部と、前記静電容量検出部が検出した前記静電容量に基づいて、前記検知対象物の近接又は接触位置を算出する位置算出部とを備える。

特開２０１１−１３８２７８号公報

ところで、上述した静電容量方式のタッチパネルでは、機器（タッチパネルを搭載した電子機器）を固定させた状態で、操作する指を静止させても、アプリケーションにもよるが、ポインタ表示がふらついて（揺れて）しまったり、画面表示がふらついて（揺れて）しまったりする課題がある。
また、当該電子機器が描画モードを有する場合、この描画モードを使用して線を描いた際に、線がギザギザに表示されてしまうことがある。図１３は、その一例を示すものであり、同図の（ａ）の矢印で示す方向に指を動かした場合、正常であれば、同図の（ｂ）に示すように四角形の線が描画されるが、正常でなければ、同図の（ｃ）に示すようにギザギザの線が描画される。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、タッチパネルを搭載した電子機器において、当該機器を固定させた状態で、操作する指を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることなく、また描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことのない電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、面状の表示部と、前記表示部に重ねて配置され、前記表示部の面に沿った二次元座標と、指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネルと、を備え、前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記表示部の二次元座標にポインタを出力可能であり、前記ポインタの位置に対応して所定の機能が実行されるポインタモードにおいて、前記タッチパネルは、前記二次元座標についての領域を、前記垂直距離が小さくなるに従って大きくなる分割数に分割され、指示体の二次元座標が、前記分割された１つの領域に対応する場合、前記１つの領域に対応する一定関係の二次元座標に丸め込み処理を行い、前記表示部の、前記丸め込まれた二次元座標にポインタを出力し、前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において前記ポインタのふらつきを抑制する。

また、本発明の電子機器は、面状の表示部と、前記表示部に重ねて配置され、前記表示部の面に沿った二次元座標と、指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネルと、を備え、前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記表示部の二次元座標にポインタを出力可能であり、出力する二次元座標を保持可能であり、保持された二次元座標と、新しい二次元座標との間の二次元距離を算出し、前記二次元距離が、前記垂直距離が小さくなるに従って小さくなる所定値以下の場合、前記表示部において、前記保持された二次元座標にポインタを出力し、前記二次元距離が、前記所定値より大きい場合、前記表示部において、前記新しい二次元座標にポインタを出力し、前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記ポインタのふらつきを抑制する。

本発明によれば、タッチパネルを搭載した電子機器において、当該電子機器を固定させた状態で、操作する指を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることなく、また描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがない。

本発明の実施の形態１に係る電子機器の概略構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る電子機器の外観を示す斜視図本発明の実施の形態１に係る電子機器におけるタッチパネルと指示体である指との位置関係を示す図本発明の実施の形態１に係る電子機器におけるタッチパネルの全領域を複数に分割した例を示す図本発明の実施の形態１に係る電子機器における丸め込み処理の分割定義の一例を示す図本発明の実施の形態１に係る電子機器における丸め込み処理の座標変換例を示す図本発明の実施の形態１に係る電子機器の制御部における座標確定処理を説明するためのフローチャート本発明の実施の形態２に係る電子機器の制御部における座標確定処理を説明するための図本発明の実施の形態２に係る電子機器の制御部におけるフィルタ値を求めるための一関数を示す図本発明の実施の形態２に係る電子機器の制御部における座標確定処理を説明するためのフローチャート静電容量方式のタッチパネルの概略構成を示す図タッチパネルに手を徐々に近づけたときの指の検出状態を示す図描画モードを使用して線を描いた際に生ずる問題点を説明するための図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１の電子機器の外観を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係る電子機器１は、例えばスマートフォンと呼ばれる携帯無線機に本発明を適用したものであり、図１のブロック図では、無線機として機能する部分を省略している。

図１において、本実施の形態に係る電子機器１は、タッチパネル２、表示部３、記憶部５及び制御部６を有する。また、図２に示すように、本実施の形態に係る電子機器１は、縦長長方形状の筐体７を有しており、この筐体７の前面側には、筐体７の前面の面積より僅かに小さい面積のタッチパネル２及び表示部３が配置されている。タッチパネル２は、表示部３の前面側に重ねて配置される。表示部３は、面状でかつ平面視において縦長長方形状を成している。

タッチパネル２は、そのパネル面に指示体（使用者の指やペン等であり、本実施の形態では“指”として扱うこととする）が触れることなく所定の範囲の高さでの操作（これを“ホバー操作”と呼ぶ）を可能とした静電容量方式を採用したものであり、表示部３に重ねて配置される。タッチパネル２は、図示せぬ送信電極と受信電極とを備えており、これらが板状の誘電体の下面に離間して配置され、送信電極には送信信号に基づく駆動パルスが印加される。送信電極に駆動パルスを印加することで送信電極から電界が発生し、この電界中に指が入った場合、送信電極と受信電極の間の電気力線の数が減少し、その数の変化が受信電極における電荷の変化として現れる。タッチパネル２は、受信電極における電荷の変化に応じた受信信号から指を検出し、指の二次元座標（ｘ，ｙ）、及び、指とタッチパネル２との垂直距離（ｚ）を制御部６に出力する。

表示部３は、長方形状を成し、電子機器１を操作するための表示や画像等の表示に使用される。表示部３には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）又は電子ペーパーが用いられる。記憶部５は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性メモリを有し、使用者が電子機器１を使用するうえでの設定を行った際にその設定を記憶する。制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びインタフェース回路で構成される。該ＲＯＭにはＣＰＵを制御するためのプログラムが記憶されており、該ＲＡＭはＣＰＵの動作において使用される。制御部６は、動作モードとして、ポインタモードと通常モードを有している。ポインタモードは、パッド操作を行うときに使用するモードであり、通常モードは、タッチ位置と機能動作位置が同じモードである。

ポインタモードでの操作は、通常モードでの操作と同様に、タッチパネル２に直接触れるのではなく、タッチパネル２の上空で操作を行う間接的な操作（上述したホバー操作）となる。タッチパネル２の所定の領域の上空で、かつ所定の距離範囲内に指を翳すことでポインタモードに切り替わる。ポインタモードに切り替わった後、指を動かすことで、追従してポインタ（図示略）が移動する。このポインタモードでは、ポインタの位置に対応して所定の機能が実行される。図３は、タッチパネル２と指示体である指１０との位置関係を示す図である。同図に示すように、タッチパネル２の上空において、第１の距離以下で、かつ第１の距離より小さい第２の距離より大きい距離範囲内に指１０を翳すことで、ポインタモードに切り替わる。ポインタモードに切り替わることで、ホバー状態にある指１０の座標（正確には指先の座標）２５が検出される。

制御部６は、時間軸方向の揺らぎを抑制するジッタ抑制を行い、さらに、指１０とタッチパネル２との垂直距離（ｚ）に応じて二次元座標の丸め込み処理（距離が離れるに従い分解能を低下させる）を行う。この丸め込み処理は、タッチパネル２における二次元座標（ｘ，ｙ）の分解能を垂直距離（ｚ）が小さくなるに従って高く（細かく）するものである。この場合、二次元座標（ｘ，ｙ）の分解能は、垂直距離（ｚ）が最小のときに最も高くなる。

図４は、タッチパネル２の全領域を複数に分割した例を示す図である。同図の（ａ）は、タッチパネル２の全領域を、Ｘ軸方向「６」、Ｙ軸方向「１０」として、「６０」に分割した例であり、同図の（ｂ）は、タッチパネル２の全領域を、Ｘ軸方向「３」、Ｙ軸方向「５」として、「１５」に分割した例である。なお、同図の（ｂ）の１５分割例では、１つの領域毎に符号が割り当てられる。例えば、最初の１つの領域にはＡ１の符号が割り当てられ、次の領域にはＡ２の符号が割り当てられる。一方、同図の（ａ）の６０分割例では、分割数が同図の（ｂ）の１５分割の４倍であるので、同図の（ｂ）の１５分割のＡ１に対応して、Ａ１１、Ａ１２，Ａ１３、Ａ１４の符号が割り当てられ、１５分割のＡ２に対応して、Ａ２１、Ａ２２，Ａ２３、Ａ２４の符号が割り当てられる。このようにして分割された１つの領域に対して１つの二次元座標（ｘ，ｙ）が出力される。

図５は、丸め込み処理の分割定義の一例を示す図である。同図に示す例では分割数を３段階としている。即ち、０より大きくｚ１までは分割数をｄ３とし、ｚ１より大きくｚ２までは分割数をｄ２とし、ｚ２より大きくｚ３までは分割数をｄ１としている。なお、同図において、白丸１５は該当する分割数を含まないことを示しており、黒丸１６は該当する分割数を含むことを示している。例えば、垂直距離（ｚ）が「０」のときは、分割数ｄ３は含まれず、「ｚ１」のときは、分割数ｄ３は含まれる。分割数ｄ２は、例えば図４の（ｂ）に対応して「１５」であり、分割数ｄ３は、例えば図４の（ａ）に対応して「６０」である。なお、図５において、分割数ｄ４は、最大分割数である。制御部６は、丸め込み処理において、各領域内で検出した座標をその領域の中心の座標に変換する。

図６は、丸め込み処理の座標変換例を示す図である。同図に示す領域は、図４の（ａ）に示す６０分割例では、例えばＡ１１であり、また図４の（ｂ）に示す１５分割例では、例えばＡ１である。白丸で示す位置Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ補正前の座標であり、黒丸で示す位置Ｐ５は、補正後の座標である。この場合、領域の中央の位置に補正される。丸め込み処理は、垂直距離（ｚ）が一定以下の値になると、そのときの垂直距離（ｚ）の値に応じて図５に示す分割数ｄにて座標の丸め込みを行い、分割した１つの領域の中心の座標（二次元座標（ｘ，ｙ））を出力する。

図７は、制御部６による座標確定処理を説明するためのフローチャートである。同図において、制御部６は、タッチパネル２から出力される現在の指１０の二次元座標（ｘi，ｙi）及び垂直距離（ｚi）を取得する（ステップＳ１）。次いで、取得した垂直距離（ｚi）からタッチパネル２の分割数を算出する（ステップＳ２）。そして、二次元座標（ｘi，ｙi）及び算出した分割数から補正後の二次元座標（ｘi’，ｙi’）を算出する（ステップＳ３）。そして、算出した補正後の二次元座標（ｘi’，ｙi’）を新たな座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）＝（ｘi’，ｙi’，ｚi）として確定する（ステップＳ４）。

静電容量方式のタッチパネルを利用して、表示部の面に沿った二次元座標と、指との垂直距離を検出可能とすると、垂直距離が大きくなるに従って、指が存在することによる電気力線の変化量が、ノイズに対して相対的に小さくなる。このため指を二次元座標について、静止させている状態でも、静止に対応した適切な座標を得ることが出来ない場合があった。例えば、電子機器を固定させた状態で、操作する指を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることで目障りになったり、描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがあった。
本実施の形態に係る電子機器１によれば、面状の表示部３と、表示部３に重ねて配置され、表示部３の面に沿った二次元座標（ｘi，ｙi）と、指１０との垂直距離（ｚi）を検出可能なタッチパネル２と、を備え、二次元座標（ｘi，ｙi）の分解能を、垂直距離（ｚi）が小さくなるに従って細かくするので、この電子機器１を固定させた状態で、操作する指１０を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることで目障りになることがなく、また、描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがない。

なお、本実施の形態に係る電子機器１では、図７のフローチャートで示す処理を記述したプログラムをＲＯＭに記憶させることになるが、当該プログラムを、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体に格納して配布したり、インターネット等のネットワーク上のサーバ（図示略）に保存するようにして、電気通信回線を利用してダウンロードできるようにしたりすることも可能である。

また、本実施の形態に係る電子機器１は、スマートフォンと呼ばれる携帯無線機に本発明を適用したものであったが、携帯無線機に限らず、電子レンジ等の家電や、自動車等のナビゲーション等の操作パネルでも適用可能である。

（実施の形態２）
前述した実施の形態１に係る電子機器１では、指１０とタッチパネル２との垂直距離（ｚi）に応じて二次元座標（ｘi，ｙi）の丸め込み処理（距離が離れるに従い分解能を低下させる）を行うものであったが、実施の形態２に係る電子機器では、指１０とタッチパネル２との垂直距離（ｚi）に応じて座標フィルタ量（後述するフィルタ値ｒ）を変更する処理を行うものである。

なお、実施の形態２に係る電子機器は、実施の形態１に係る電子機器１と一部機能が異なる以外、ハードウェア構成は同じであるので、図１を援用する。この場合、機能の異なる制御部に対しては６Ａの符号を付与することとし、電子機器に対しては１Ａの符号を付与することとする。

図８は、制御部６Ａにおける座標確定処理を説明するための図である。同図において、位置Ｐ１０は、前回（１つ前）の二次元座標（Ｘi-1，Ｙi-1）である。ｒはフィルタ値である。フィルタ値ｒは、図９に示す一次関数ｒ＝ａｚ＋ｂ（ａ＞０）より得られる。なお、ａ，ｂはそれぞれ所定の定数である。フィルタ値ｒは、指１０とタッチパネル２との垂直距離（ｚi）が小さくなるに従って小さくなる。

前回の二次元座標（Ｘi-1，Ｙi-1）に対して、今回の二次元座標（ｘi，ｙi）がフィルタ値ｒ内の位置Ｐ１１にある場合、今回の二次元座標（ｘi，ｙi）は出力されない。即ち、前回の二次元座標（Ｘi-1，Ｙi-1）が維持される。前回の二次元座標（Ｘi-1，Ｙi-1）に対して、今回の二次元座標（ｘi，ｙi）がフィルタ値ｒを超えた位置Ｐ１２にある場合、今回の二次元座標（ｘi，ｙi）が確定されて、二次元座標（Ｘi，Ｙi）が出力される。

制御部６Ａは、出力する二次元座標を保持し、保持した二次元座標と、新しい二次元座標との間の二次元距離を算出する。そして、算出した二次元距離がフィルタ値（所定値）より大きい場合、新しい二次元座標を出力し、フィルタ値より小さい場合は、以前の二次元座標を維持する。制御部６Ａは、出力可能な二次元座標を表示部３に表示する。

図１０は、制御部６Ａによる座標確定処理を説明するためのフローチャートである。同図において、制御部６Ａは、タッチパネル２から出力される現在の指１０の二次元座標（ｘi，ｙi）及び垂直距離（ｚi）を取得する（ステップＳ１０）。次いで、取得した垂直距離（ｚi）からフィルタ値ｒを算出する（ステップＳ１１）。そして、直前に確定した二次元座標（Ｘi-1，Ｙi-1）と最新の二次元座標（ｘi，ｙi）の間の距離ｋを算出する（ステップＳ１２）。次いで、算出した距離ｋがフィルタ値ｒを超えるかどうか判定し（ステップＳ１３）、算出した距離ｋがフィルタ値ｒ以下と判断した場合（ステップＳ１３で「Ｎｏ」と判断した場合）、ステップＳ１０の処理に戻る。これに対して、算出した距離ｋがフィルタ値ｒを超えると判断した場合（ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」と判断した場合）、新たな座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）＝（ｘi，ｙi，ｚi）として確定する（ステップＳ１４）。新たな座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を確定した後、ステップＳ１０の処理に戻る。

このように本実施の形態に係る電子機器１Ａによれば、出力する座標を保持し、保持した座標と、新しい座標との間の二次元距離ｋを算出し、算出した二次元距離ｋがフィルタ値ｒより大きい場合、新しい座標を出力し、フィルタ値ｒより小さい場合は、以前の座標を維持するので、前述した実施の形態１に係る電子機器１と同様に、この電子機器１を固定させた状態で、操作する指１０を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることで目障りになることがなく、また、描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがない。

なお、本実施の形態に係る電子機器１Ａでは、図１０のフローチャートで示す処理を記述したプログラムをＲＯＭに記憶させることになるが、当該プログラムを、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体に格納して配布したり、インターネット等のネットワーク上のサーバ（図示略）に保存するようにして、電気通信回線を利用してダウンロードできるようにしたりすることも可能である。

また、本実施の形態に係る電子機器１Ａは、前述した実施の形態１に係る電子機器１と同様に、スマートフォンと呼ばれる携帯無線機に本発明を適用したものであったが、携帯無線機に限らず、電子レンジ等の家電や、自動車等のナビゲーション等の操作パネルでも適用可能である。

本発明は、タッチパネルを搭載した電子機器において、当該機器を固定させた状態で、操作する指を静止させても、ポインタ表示がふらついたり、画面表示がふらついたりすることなく、また描画モードを使用して線を描いた際に、当該線がギザギザに表示されてしまうことがないといった効果を有し、スマートフォン等の静電容量方式のタッチパネルを用いた電子機器への適用が可能である。

１，１Ａ電子機器
２タッチパネル
３表示部
５記憶部
６，６Ａ制御部
７筐体
１０指

Claims

面状の表示部と、
前記表示部に重ねて配置され、前記表示部の面に沿った二次元座標と、指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネルと、を備え、
前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記表示部の二次元座標にポインタを出力可能であり、
前記ポインタの位置に対応して所定の機能が実行されるポインタモードにおいて、
前記タッチパネルは、前記二次元座標についての領域を、前記垂直距離が小さくなるに従って大きくなる分割数に分割され、
指示体の二次元座標が、前記分割された１つの領域に対応する場合、前記１つの領域に対応する一定関係の二次元座標に丸め込み処理を行い、
前記表示部の、前記丸め込まれた二次元座標にポインタを出力し、
前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において前記ポインタのふらつきを抑制する、
電子機器。
請求項１に記載の電子機器であって、
前記二次元座標は、Ｘ座標とＹ座標であって、
前記二次元座標についての領域は、Ｘ座標及びＹ座標について分割可能である、
電子機器。
請求項１又は請求項２に記載の電子機器であって、
前記分割数は、前記垂直距離が最小になる場合、最も大きくなる、
電子機器。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記分割数は、少なくとも２段階で切り替わる、
電子機器。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記１つの領域に対応する一定関係の二次元座標は、前記１つの領域の中心の座標である、
電子機器。
面状の表示部と、
前記表示部に重ねて配置され、前記表示部の面に沿った二次元座標と、指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネルと、を備え、
前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記表示部の二次元座標にポインタを出力可能であり、
出力する二次元座標を保持可能であり、
保持された二次元座標と、新しい二次元座標との間の二次元距離を算出し、
前記二次元距離が、前記垂直距離が小さくなるに従って小さくなる所定値以下の場合、前記表示部において、前記保持された二次元座標にポインタを出力し、
前記二次元距離が、前記所定値より大きい場合、前記表示部において、前記新しい二次元座標にポインタを出力し、
前記垂直距離が０より大きい所定の範囲において、前記ポインタのふらつきを抑制する、
電子機器。
請求項６に記載の電子機器であって、
前記出力された前記新しい二次元座標を、前記保持された二次元座標に代って保持する、
電子機器。
請求項６又は請求項７に記載の電子機器であって、
前記所定値は、前記垂直距離が最小になる場合、最も小さくなる、
電子機器。
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電子機器であって、
前記所定値は、少なくとも２段階で切り替わる、
電子機器。