JP5656652B2

JP5656652B2 - タッチパネル装置およびタッチパネル検出位置補正方法

Info

Publication number: JP5656652B2
Application number: JP2011002219A
Authority: JP
Inventors: 翔市川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: JP2012146026A

Description

本発明はタッチパネル装置およびそれを備えたタッチパネル検出位置補正方法に関し、特に、静電容量方式のタッチパネル装置における検出位置の誤差を補正するために用いて好適な技術に関するものである。

近年、注目されている入力装置の一つにタッチパネル装置がある。タッチパネル装置によれば、入力対象と操作対象の一致による直感的な操作が可能となり、ユーザがより簡単に操作を行うことができる。

従来から、タッチパネル検出方式の一つとして静電容量方式が知られている。静電容量方式は、指などの電導物体による入力操作に対して静電容量の変化を検知し、タッチ検出を行う方式である。指などの電導物体がタッチパネルにタッチすることにより、複数のセンサ上で容量が発生する。そこで、その容量変化領域の重心を算出して、算出された重心位置をタッチ位置として判定している。

しかしながら、静電容量はタッチ部位以外でも発生するため、例えば入力時に指が傾いている場合、非タッチ部位である指の第二関節〜付け根部分の近接による発生容量の影響を受け、指の傾斜方向側へタッチ位置がずれて誤検出が発生するという問題があった。誤検出が発生すると誤動作が生じ、ユーザに必要以上の動作を強いることとなり、簡単な操作感の提供というタッチパネル装置本来の目的を満たせないという問題があった。

前述の課題に対して、例えば特許文献１では、タッチ直前の近接時とタッチ時の重心位置を算出し、これら２つの重心位置を比較することで、ユーザの指の動きを推定し、その方向へ動いた距離に応じて検出されたタッチ位置を補正する方法が開示されている。

特開２０１０−０５５５１０号公報

前述の特許文献１に開示された従来技術では、タッチ直前の指の動きの方向と指の傾斜方向が一致している場合、指の傾斜によるタッチ位置のずれを補正できる。しかしながら、タッチ直前の指の動きの方向と指の傾斜方向とが一致していない場合、指の傾斜によるタッチ位置のずれを補正できない可能性が高い。
本発明は前述の問題点に鑑み、タッチ直前の指の動きの方向と指の傾斜方向の一致・不一致によらず、指の傾斜によるタッチ位置のずれを補正できるようにすることを目的とする。

本発明のタッチパネル装置は、静電容量方式のタッチパネルを備えた表示装置を有するタッチパネル装置であって、前記タッチパネルが電導物体によりタッチされた時に、最も発生容量の大きいセンサを特定する手段と、前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量とその周囲にあるセンサの発生容量の大きさから、当該電導物体の傾斜方向、および傾斜角度を推定する推定手段と、前記傾斜角度を推定する推定手段により推定された傾斜角度に応じてセンサの発生容量の補正量を決定する補正量決定手段と、前記最も発生容量の大きいセンサから、前記推定手段で推定した方向のセンサの発生容量を、前記補正量決定手段により決定された補正量で補正する発生容量補正手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、静電容量方式のタッチパネルにおけるタッチ位置のずれを補正することができ、誤動作を低減することが可能となる。

静電容量方式のタッチパネルの構成とタッチ検出状態を示す図である。指の傾斜判定による検出位置補正処理を示すフローチャートである。第１の実施形態における指の傾斜判定の説明図である。第１の実施形態における補正量決定の説明図である。第２の実施形態における位置検出補正処理を示すフローチャートである。第２の実施形態における指の傾斜判定の説明図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかわる静電容量方式のタッチパネルの構造とタッチ検出状態を示す図である。
図１において、静電容量方式のタッチパネル１００はタッチパネル部１０１、センサ部１０２、タッチ検出部１０３、座標算出部１０４、操作内容決定部１０８、表示部１０９から構成される。

タッチパネル部１０１はタッチセンサの機能を有し、表示部１０９の表示と重ねた位置を検出することで、位置や選択、決定等の操作入力を行うものである。センサ部１０２は、タッチに対し、電導物体である指１１０との間に容量１１１を発生させる部分であり、複数個設置されるものである。例えば、図１のように二次元平面状に設置される。なお、電導物体は指以外にペンタイプの物体でもよい。

タッチ検出部１０３は、センサ部１０２で発生した容量１１１に対し、タッチ検出を判定する部分であり、任意の閾値１１２を設定することでその判定を行う。座標算出部１０４は、指傾斜検出部１０５、補正量決定部１０６、発生容量補正部１０７から構成される。タッチ検出部１０３でタッチと判定された時のセンサ部１０２における発生容量領域の重心１１３を算出して、算出された重心１１３の位置をタッチ位置の座標とする。なお、センサ部１０２の配置が二次元以上の場合、軸毎に個別に重心１１３の算出を行う。

指傾斜検出部１０５は、タッチ検出部１０３でタッチと判定された時のセンサ部１０２における発生容量を基にタッチ時にパネル面に対して指が傾斜しているかどうかを検出する。補正量決定部１０６は、指傾斜検出部１０５で指が傾斜していると判定された場合、タッチ検出部１０３でタッチと判定された時のセンサ部１０２における発生容量を基に補正量を決定する。

発生容量補正部１０７は、指傾斜検出部１０５で指が傾斜していると判定された場合、補正量決定部１０６で決定された補正量を用いて、タッチ検出部１０３でタッチと判定された時のセンサ部１０２における発生容量を補正する。操作内容決定部１０８は、座標算出部１０４で算出されたタッチ位置の座標に応じて、表示部１０９に反映する動作を決定する。表示部１０９は、タッチパネル部１０１の下方のＬＣＤ等で画像を表示するものである。

（第１の実施形態）
以下、図２のフローチャートと図３、図４の説明図を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態においては、センサ間の発生容量の大きさを基準として指の傾斜を判定し、指の傾斜によるタッチ位置のずれを補正することによるタッチパネル装置のタッチパネル検出位置補正方法について説明する。

Ｓ２０１では、タッチパネル部１０１に指１１０がタッチしたかどうかを判定する。センサ部１０２で発生した容量１１１が閾値１１２より大きければタッチとして判定する。タッチしたならばＳ２０２に進み、タッチしていないならばＳ２０１を繰り返す。

Ｓ２０２では、タッチ時に最も発生容量の大きいセンサ２０１を特定する。なお、以下のステップはセンサ部１０２の配置が二次元以上の場合、軸毎に個別に行う。
Ｓ２０３では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があるかどうかを判定する指標として、最も発生容量の大きいセンサ２０１とその周囲にあるセンサ２０２、２０３との発生容量の差分値Ａ（２０４、２０５）を計算する。なお、最も発生容量の大きいセンサ２０１が端のセンサである場合、一方のみの周囲にあるセンサとの発生容量の差分値を計算する。

Ｓ２０４では、最も発生容量の大きいセンサが端のセンサであるかどうかを判定する。端のセンサである場合はＳ２０７へ進み、端のセンサでない場合はＳ２０５へ進む。
Ｓ２０５では、掌等の面によるタッチであるかどうかを判定するために、Ｓ２０３で計算した発生容量の差分値２０４、２０５が両方とも第一の閾値２０６を下回っているかどうかを判定する。下回っている場合は、掌等の面によるタッチであると判定してＳ２０６へ進み、下回っていない場合は掌等の面によるタッチでないと判定してＳ２０７へ進む。

Ｓ２０６では、掌等の面によるタッチを入力から除外するためタッチの認識を解除し、Ｓ２０１へ戻る。
Ｓ２０７では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があるかどうかを判定するために、前記発生容量の差分値２０４、２０５のうち一方のみが第一の閾値２０６を下回っているかどうかを判定する。下回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があると判定してＳ２０８へ進み、下回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ２１７へ進む。なお、以下のステップでは、第一の閾値２０６を下回ったセンサをセンサ２０２とする。

Ｓ２０８では、センサ２０２の周囲に最も発生容量の大きいセンサ２０１とは別のセンサ２０７が存在するかどうかを判定するために、第一の閾値２０６を下回ったセンサ２０２が端のセンサであるかどうかを判定する。端のセンサである場合はセンサ２０７が存在しないと判定してＳ２１１へ進み、端のセンサでない場合はセンサ２０７が存在すると判定してＳ２０９へ進む。

Ｓ２０９では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定する指標として、センサ２０２と、センサ２０７との発生容量の差分値Ｂ２０８を計算する。
Ｓ２１０では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、発生容量の差分値２０８が第二の閾値２０９を下回っているかどうかを判定する。下回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ２１４へ進み（図３（ａ）参照）、下回っていない場合は更なる判定を行うためにＳ２１１へ進む（図３（ｂ）参照）。

Ｓ２１１では、最も発生容量の大きいセンサが端のセンサであるかどうかを判定する。端のセンサである場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ２１７へ進み、端のセンサでない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があると判定してＳ２１２、Ｓ２１３へ進む。なお、Ｓ２１２、Ｓ２１３へ進むに際し、Ｓ２０８から分岐した場合はＳ２１２へ進み、Ｓ２１０から分岐した場合はＳ２１３へ進む。

Ｓ２１２では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、センサ２０３の発生容量２１２が第三の閾値２１４を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ２１４へ進み（図３（ｃ）参照）、上回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ２１７へ進む（図３（ｄ）参照）。

Ｓ２１３では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、センサ２０３の発生容量２１２が第四の閾値２１５を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ２１４へ進み（図３（ｅ）参照）、上回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ２１７へ進む（図３（ｆ）参照）。

Ｓ２１４では、指１１０の傾斜方向を特定する。Ｓ２１０から進んできた場合は最も発生容量の大きいセンサ２０１を始点とし、センサ２０７の方向を終点とした直線方向を指の傾斜方向として特定する（図３（ａ）参照）。Ｓ２１２から進んできた場合は最も発生容量の大きいセンサ２０１を始点、センサ２０２の方向を終点とした直線方向を指の傾斜方向として特定する（図３（ｃ）参照）。Ｓ２１３から進んできた場合は最も発生容量の大きいセンサ２０１を始点、センサ２０３の方向を終点とした直線方向を指の傾斜方向として特定する（図３（ｅ）参照）。

Ｓ２１５では、最も発生容量の大きいセンサ２０１と指の傾斜方向側にあるセンサ３０１、３０２との発生容量の差分値３０３、３０４からパネル面に対する指の傾斜角度３０５を推定する。差分値３０３、３０４が大きい場合、傾斜角度３０５は大きくなる（図４（ａ）参照）。差分値３０３、３０４が小さい場合、傾斜角度３０５は小さくなる（図４（ｂ）参照）。

Ｓ２１６では、まず、前述した傾斜角度３０５に応じて指の傾斜方向側にあるセンサの発生容量の補正量α₁、α₂、…α_n（ｎ：指の傾斜方向側にあるセンサ数）を決定する。傾斜角度３０５が大きい場合、補正量α₁、α₂、…α_nを小さくする（図４（ａ）参照）。傾斜角度３０５が小さい場合、補正量α₁、α₂、…α_nを大きくする（図４（ｂ）参照）。次に、決定した補正量α₁、α₂、…α_nを用いて、指の傾斜方向側センサの発生容量ｃ₁、ｃ₂、…ｃ_nを以下の式のように補正する。

Ｓ２１７では、発生容量領域の重心１１３の算出による座標算出を行う。例えば、タッチ時におけるセンサ部１０２の発生容量ｃ₁、ｃ₂、…ｃ_m（ｍ：一軸上のセンサ数）に対し、以下の式のように重みｐ₁、ｐ₂、…ｐ_mを設定し、重み付け計算を行い、発生容量領域の重心１１３を算出する。

本発明の第１の実施形態によれば、静電容量方式のタッチパネルのタッチ位置のずれを補正すべきか否かを判定する補正判定を行う。そして、タッチ位置のずれを補正すべきと判定した場合には、補正する方向を判定する補正方向判定処理、及び補正量決定処理を行って補正を行うようにしたので、誤動作を低減することが可能となる。また、指１１０の傾斜方向と逆方向にあるセンサの発生容量を補正する。

（第２の実施形態）
以下、図５のフローチャートと図６の説明図を参照して、本発明の第２の実施形態による、センサ間の発生容量の割合を基準として指の傾斜を判定し、指の傾斜によるタッチ位置のずれを補正することによるタッチパネル検出位置補正方法について説明する。

図５のフローチャートにおいて、Ｓ５０１〜Ｓ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５０６、Ｓ５１４〜Ｓ５１７は第１の実施形態における図１のＳ２０１〜Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２１４〜Ｓ２１７と同様のため、説明を省略する。

Ｓ５０３では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があるかどうかを判定するセンサの発生容量の割合を計算する。その指標として、最も発生容量の大きいセンサ２０１の発生容量２１０に対し、その周囲にあるセンサ２０２、２０３の発生容量２１１、２１２の割合２１１/２１０、２１２/２１０を計算する。なお、最も発生容量の大きいセンサ２０１が端のセンサである場合、一方のみの周囲にあるセンサの発生容量の割合を計算する。

Ｓ５０５では、掌等の面によるタッチであるかどうかを判定するために、発生容量の割合２１１/２１０、２１２/２１０が両方とも第一の閾値４０１を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、掌等の面によるタッチであると判定してＳ５０６へ進み、上回っていない場合は掌等の面によるタッチでないと判定してＳ５０７へ進む。

Ｓ５０７では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があるかどうかを判定するために、前記発生容量の割合２１１/２１０、２１２/２１０のうち一方のみが第一の閾値４０１を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いている可能性があると判定してＳ５０８へ進み、上回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ５１７へ進む。なお、以下のステップでは、第一の閾値４０１を上回ったセンサを、センサ２０２とする。

Ｓ５０８では、センサ２０２の周囲に、最も発生容量の大きいセンサ２０１とは別のセンサ２０７が存在するかどうかを判定するために、センサ２０２が端のセンサであるかどうかを判定する。端のセンサである場合は、センサ２０７が存在しないと判定してＳ５１１へ進み、端のセンサでない場合は、センサ２０７が存在すると判定してＳ５０９へ進む。

Ｓ５０９では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定する指標として、センサ２０２の発生容量２１１に対するセンサ２０７の発生容量２１３の割合２１３/２１１を計算する。

Ｓ５１０では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、Ｓ５０９で計算した発生容量の割合２１３/２１１が第二の閾値４０２を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ５１４へ進み（図６（ａ）参照）、上回っていない場合は更なる判定を行うためにＳ５１１へ進む（図６（ｂ）参照）。

Ｓ５１２では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、最も発生容量の大きいセンサ２０１の発生容量２１０に対するセンサ２０３の発生容量２１２の割合２１２/２１０が第三の閾値４０３を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ５１４へ進み（図６（ｃ）参照）、上回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ５１７へ進む（図６（ｄ）参照）。

Ｓ５１３では、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いているかどうかを判定するために、最も発生容量の大きいセンサ２０１の発生容量２１０に対するセンサ２０３の発生容量２１２の割合２１２/２１０が第四の閾値４０４を上回っているかどうかを判定する。上回っている場合は、位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていると判定してＳ５１４へ進み（図６（ｅ）参照）、上回っていない場合は位置ずれが発生するほど指１１０が傾いていないと判定してＳ５１７へ進む（図６（ｆ）参照）。

以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、割合を基準としているためユーザによるタッチ面積の違いや外部環境の変化などに対するセンサ部１０２の発生容量１１１のばらつきの影響を受けにくい。したがって、より精度良く静電容量方式のタッチパネル装置のタッチ位置のずれを補正し、誤動作を低減することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、図１におけるセンサ部１０２の形状は菱形以外でもよい。また、センサ部１０２の出力は一定時間におけるコンデンサの充放電回数のように、タッチによる発生容量１１１の変化に伴い変化するものであればよい。指１１０の傾斜判定の指標は差分値以外でもよく、発生容量１１１の大きさを基にしているものであればよい。

傾斜角度３０５に関しては、１つのセンサの発生容量の差分値から推定してもよく、指の傾斜方向側センサの数に応じて変化させてもよい。補正量α₁、α₂、…α_nに関しては、事前に取得した垂直入力時の発生容量と、指傾斜入力時とを比較した結果、例えば差分値３０８、３０９を直接用いてもよい（図４（ｃ）、（ｄ）参照）。重心算出に関しては、式（２）以外でもよく、また、センサ部１０２の全てのセンサを用いなくてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ネットワーク又は各種のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００静電容量方式のタッチパネル装置、１０１タッチパネル部、１０２センサ部、１０３タッチ検出部、１０４座標算出部、１０５指傾斜検出部、１０６補正量決定部、１０７発生容量補正部、１０８操作内容決定部、１０９表示部、１１０（操作者の）指、１１１（センサ−指間の）発生容量、１１２タッチ検出判定閾値、１１３発生容量領域の重心

Claims

静電容量方式のタッチパネルを備えた表示装置を有するタッチパネル装置であって、
前記タッチパネルが電導物体によりタッチされた時に、最も発生容量の大きいセンサを特定する手段と、
前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量とその周囲にあるセンサの発生容量の大きさから、当該電導物体の傾斜方向、および傾斜角度を推定する推定手段と、
前記傾斜角度を推定する推定手段により推定された傾斜角度に応じてセンサの発生容量の補正量を決定する補正量決定手段と、
前記最も発生容量の大きいセンサから、前記推定手段で推定した方向のセンサの発生容量を、前記補正量決定手段により決定された補正量で補正する発生容量補正手段とを備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
さらに、前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量と、前記その周囲にあるセンサの発生容量との差分、または、前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量に対する前記その周囲にあるセンサの発生容量の割合から補正すべきか否かを判定する補正判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
さらに、前記推定手段は、前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量に対する前記その周囲にあるセンサの発生容量の割合から補正する方向を判定することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
前記補正量決定手段は、事前に取得したユーザの指による前記タッチパネルに対する垂直入力時の発生容量と指傾斜入力時の発生容量との差分値を前記補正判定手段により判定された方向にあるセンサの発生容量の補正量として決定することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
静電容量方式のタッチパネルを備えた表示装置を有するタッチパネル検出位置補正方法であって、
前記タッチパネルが電導物体によりタッチされた時に、最も発生容量の大きいセンサを特定する工程と、
前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量とその周囲にあるセンサの発生容量の大きさから、当該電導物体の傾斜方向、および傾斜角度を推定する推定工程と、
前記傾斜角度を推定する推定工程において推定された傾斜角度に応じてセンサの発生容量の補正量を決定する補正量決定工程と、
前記最も発生容量の大きいセンサから、前記推定工程で推定した方向のセンサの発生容量を、前記補正量決定工程において決定された補正量で補正する発生容量補正工程とを備えたことを特徴とするタッチパネル検出位置補正方法。
静電容量方式のタッチパネルを備えた表示装置を有するタッチパネル検出位置補正方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記タッチパネルが電導物体によりタッチされた時に、最も発生容量の大きいセンサを特定する工程と、
前記最も発生容量の大きいセンサの発生容量とその周囲にあるセンサの発生容量の大きさから、当該電導物体の傾斜方向、および傾斜角度を推定する推定工程と、
前記傾斜角度を推定する推定工程において推定された傾斜角度に応じてセンサの発生容量の補正量を決定する補正量決定工程と、
前記最も発生容量の大きいセンサから、前記推定工程で推定した方向のセンサの発生容量を、前記補正量決定工程において決定された補正量で補正する発生容量補正工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
請求項６に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。