JP5682394B2 - タッチパネルを用いた操作入力検知装置 - Google Patents
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Description
タッチ面に対するユーザの指の接触状態を検知するタッチパネル装置と、ユーザに提示する情報を表示するディスプレイ装置と、デジタル処理ユニットと、を設け、
デジタル処理ユニットを、
タッチパネル装置から与えられる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する代表点認識部と、
代表点認識部の認識結果に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析して解析パターンを得るパターン解析部と、
ディスプレイ装置の画面上にタッチ面上で複数m通りのジェスチャーを行う旨の指示を表示し、当該指示に基づくユーザのm通りのジェスチャー動作についてパターン解析部によって得られた各解析パターンを、それぞれサンプルパターンとして採取するサンプルパターン採取部と、
第k番目(1≦k≦m)のジェスチャーを行う旨の指示を表示したときに採取された解析パターンを、第k番目のジェスチャーに対応するサンプルパターンとして格納するサンプルパターン格納部と、
外部から操作入力の検知を要求する検知要求信号が与えられた後に、パターン解析部によって得られた解析パターンを操作入力パターンとして採取する操作入力パターン採取部と、
採取された操作入力パターンを、サンプルパターン格納部に格納されている複数m通りのサンプルパターンと比較し、合致もしくは近似したサンプルパターンを選択するパターン選択部と、
パターン選択部で選択されたサンプルパターンに対応するジェスチャーを示す情報を、操作入力の検知結果を示す検知結果信号として外部へ出力する検知結果出力部と、
によって構成し、
サンプルパターン採取部が、タッチパネル装置のタッチ面を分割することによって得られる複数の領域について、それぞれ別個にジェスチャーを行う旨の指示を表示し、個々の領域ごとにそれぞれサンプルパターンを採取し、
サンプルパターン格納部が、個々の領域ごとにそれぞれ別個独立したサンプルパターンを格納し、
パターン選択部が、ジェスチャーが行われた主たる領域を認識し、当該認識領域についてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うようにしたものである。
デジタル処理ユニットが、現在利用中のユーザを特定する情報を入力しこれを保存するユーザ特定部を更に備え、
サンプルパターン採取部が、ユーザ特定部によって特定されたユーザごとにそれぞれ独立してサンプルパターンを採取し、
サンプルパターン格納部が、ユーザ特定部によって特定されたユーザごとにそれぞれ独立してサンプルパターンを格納し、
パターン選択部が、ユーザ特定部によって特定されたユーザについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うようにしたものである。
タッチパネル装置が長方形のタッチ面を有しており、
サンプルパターン採取部が、タッチ面を横長状態で利用する横長モードと、タッチ面を縦長状態で利用する縦長モードと、について、それぞれ別個独立したサンプルパターンを採取し、
サンプルパターン格納部が、横長モードと縦長モードとについて、それぞれ別個独立してサンプルパターンを格納し、
パターン選択部が、現時点のモードを認識する機能を有し、当該認識モードについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うようにしたものである。
タッチパネル装置が重力加速度を検出するセンサを有し、
パターン選択部が、センサの出力信号に基づいて現時点のモードを認識する機能を有するようにしたものである。
タッチパネル装置が、タッチ面上の個々の位置について指の接触度を示す信号を出力し、
代表点認識部が、接触度が所定の基準値以上の値を示すタッチ面上の閉領域を接触領域と認識し、「接触領域内で接触度がピークとなる位置」もしくは「タッチ面を水平面とし、接触度を高さ方向にとった座標系において、接触領域上に形成される山の重心位置」を代表点と認識するようにしたものである。
代表点認識部が、各接触領域について、タッチ面上に定義された二次元XY座標系における代表点の座標値(x,y)および現在時刻tを認識し、値(x,y,t)を含む代表点データを所定の時間間隔で出力し、
パターン解析部が、代表点データに基づいて、解析パターンを得るようにしたものである。
タッチパネル装置が、タッチ面上の個々の位置について指の接触度を示す信号を出力し、
代表点認識部が、各接触領域について、更に「接触領域内の接触度のピーク値」もしくは「タッチ面を水平面とし、接触度を高さ方向にとった座標系において、接触領域上に形成される山の体積」を接触領域の強度値aと認識し、値(x,y,a,t)を含む代表点データQ(x,y,a,t)を所定の時間間隔で出力し、
パターン解析部が、代表点データQ(x,y,a,t)に基づいて、解析パターンを得るようにしたものである。
パターン解析部が、値aが所定の基準値以上の代表点データQ(x,y,a,t)のみに基づいてパターンの解析を行うようにしたものである。
パターン解析部が、
代表点データを格納する代表点データ格納部と、
代表点データに基づいて、同一の指の動きを示す複数の代表点の集合体からなるストロークを認識するストローク認識部と、
ストローク認識部によって認識された個々のストロークの特性を認識する特性認識部と、
ストローク認識部および特性認識部による認識結果に基づいて、固有の特性をもった1つのストロークもしくは複数のストロークの組み合わせを1つのパターンに対応づけることにより、解析パターンを決定するパターン決定部と、
を有するようにしたものである。
ストローク認識部が、代表点認識部から出力された時間的に連続した一群の代表点データに基づいて、第i番目の時刻tiに得られた代表点と第(i−1)番目の時刻ti−1に得られた代表点との距離が所定の基準以下となる2つの代表点を同一のストロークに所属する代表点と認識することにより、ストロークの認識を行うようにしたものである。
特性認識部が、少なくとも、1つのストロークを構成する複数の代表点を時系列に沿った順番で連結した場合の連結線の長さの総和を示すストローク長Lと、ストロークの湾曲の程度を示すストローク湾曲度Cとを、当該ストロークの特性を示す値として算出するようにしたものである。
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第i番目の代表点Qiの座標値を(xi,yi)とし、第(i−1)番目の代表点Qi−1の座標値を(xi−1,yi−1)とし、代表点Qi−1から代表点Qiへ向かうベクトルをVi、第(i−2)番目の代表点Qi−2から代表点Qi−1へ向かうベクトルをVi−1とし、ベクトルViがベクトルVi−1に対してなす角度を変位角φiとしたときに、
L=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
C=Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・φi
/Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク長Lおよびストローク湾曲度Cを算出するようにしたものである。
パターン決定部が、ストローク長Lおよびストローク湾曲度Cに基づいて各ストロークを複数の種別に分類し、特定の種別もしくはその組み合わせに対して特定の解析パターンを対応させることにより、解析パターンを決定するようにしたものである。
パターン決定部が、ストローク長Lが所定の基準値Lth未満のストロークを「点ストローク」なる種別に分類し、ストローク長Lが基準値Lth以上のストロークを「線ストローク」とし、「線ストローク」のうち、湾曲度Cの絶対値が所定の基準値Cth未満のストロークを「直線ストローク」なる種別に分類し、「線ストローク」のうち、湾曲度Cの絶対値が基準値Cth以上のストロークを「曲線ストローク」なる種別に分類し、「点ストローク」、「直線ストローク」、「曲線ストローク」なる種別もしくはこれらの組み合わせに対してそれぞれ特定の解析パターンを対応づけることにより、解析パターンの決定を行うようにしたものである。
ストロークが時計まわりに回転する場合と反時計まわりに回転する場合とで、互いに符号が異なるようにストローク湾曲度Cを定め、
パターン決定部が、ストローク湾曲度Cの符号に基づいて、「曲線ストローク」なる種別を、更に「時計まわり曲線ストローク」と「反時計まわり曲線ストローク」との2通りの種別に分けて取り扱い、パターンの決定を行うようにしたものである。
特性認識部が、更に、XY平面上でのストローク全体の方位を示すストローク方位Bを、当該ストロークの特性を示す値として算出するようにしたものである。
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第(i−1)番目の代表点Qi−1から第i番目の代表点Qiへ向かうベクトルViが所定の基準座標軸に対してなす角度を方位角θiとしたときに、
B=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・θi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク方位Bを算出するようにしたものである。
パターン決定部が、ストローク方位Bに基づいて、「直線ストローク」なる種別を、更に、方位の異なる複数W通りの種別に分けて取り扱い、パターンの決定を行うようにしたものである。
特性認識部が、更に、XY平面上でのストロークの位置を示すストローク位置Pを、当該ストロークの特性を示す値として算出するようにしたものである。
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第i番目の代表点Qiの座標値を(xi,yi)とし、第(i−1)番目の代表点Qi−1の座標値を(xi−1,yi−1)としたときに、
xp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・xi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
yp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・yi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク位置P(xp,yp)の座標値を算出するようにしたものである。
パターン決定部が、複数のストロークを含むパターンに対しては、ストローク位置Pを参照することにより相互位置関係を把握し、相互位置関係が異なるパターンを区別してパターンの決定を行うようにしたものである。
パターン選択部が、採取された操作入力パターンに合致するサンプルパターンが存在しない場合に、操作入力パターンに含まれるストロークの特性に近似した特性をもったストロークを含む近似サンプルパターンを選択するようにしたものである。
デジタル処理ユニットが、検知結果出力部が過去に出力した検知結果の履歴を格納する履歴格納部を更に備え、
パターン選択部が、近似サンプルパターンを選択する際に、上記履歴を参照し、過去の選択頻度が高いサンプルパターンほど、より近似するサンプルパターンとする判断を行うようにしたものである。
パターン選択部が、採取された操作入力パターンに合致するもしくは近似するサンプルパターンが存在しない場合に、操作入力パターンに含まれる複数のストロークのうち、ストローク長Lの最も短いストロークを削除した修正操作入力パターンを作成し、修正操作入力パターンに合致するサンプルパターンを選択するようにしたものである。
タッチパネル装置およびディスプレイ装置を、表示画面がタッチ面を構成するタッチパネル付ディスプレイ装置によって構成したものである。
当該操作入力検知装置に対して検知要求信号を与えるとともに、当該操作入力検知装置から検知結果信号の出力を受ける機能をもった外部ユニットと、
によって、電子機器を構成したものである。
予めユーザのサンプル操作を登録する準備段階と、ユーザの実操作入力を受け付けてこれを検知する検知段階と、によって構成し、
準備段階では、
コンピュータが、ディスプレイ装置の画面上にタッチ面上で所定のジェスチャーを行う旨の指示を表示し、当該指示に基づくユーザのジェスチャー動作によってタッチパネル装置から得られる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する段階と、
コンピュータが、代表点の時間的変遷に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析し、その結果をジェスチャーに対応するサンプルパターンとして採取する段階と、
を複数m通りのジェスチャーについて実行し、個々のジェスチャーに対応するサンプルパターンを採取する処理が行われるようにし、
検知段階では、
コンピュータが、実操作入力の検知が必要なときに、タッチパネル装置から与えられる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する段階と、
コンピュータが、代表点の時間的変遷に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析し、その結果を実操作入力に対応する操作入力パターンとして採取する段階と、
コンピュータが、採取された操作入力パターンを、準備段階で採取した複数m通りのサンプルパターンと比較し、合致もしくは近似したサンプルパターンを選択する段階と、
コンピュータが、選択されたサンプルパターンに対応する操作入力がなされた旨を検知する段階と、
が行われるようにし、
準備段階で、コンピュータが、タッチパネル装置のタッチ面を分割することによって得られる複数の領域について、それぞれ別個にジェスチャーを行う旨の指示を表示し、個々の領域ごとにそれぞれサンプルパターンを採取する処理を行い、
検知段階で、コンピュータが、ジェスチャーが行われた主たる領域を認識し、当該認識領域についてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うようにしたものである。
準備段階で、コンピュータが、複数のユーザについてそれぞれ別個独立したサンプルパターンを採取する処理を行い、
検知段階で、コンピュータが、現在利用中のユーザを特定し、当該ユーザについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うようにしたものである。
図1は、本発明の基本的な実施形態に係るタッチパネルを用いた操作入力検知装置の構成を示すブロック図である。図示のとおり、この操作入力検知装置は、タッチパネル装置10,ディスプレイ装置20,デジタル処理ユニット100によって構成されており、外部ユニット200からの要求に基づいて、ユーザが指によるジェスチャー動作として行った操作入力を検知し、検知結果を外部ユニット200に返す機能を果たす。
ここでは、図1に示すデジタル処理ユニット100を構成する個々の要素が実行する具体的な処理内容を説明する。もちろん、ここで説明する具体的な処理は、本発明の一実施例を示すものであり、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
既に述べたとおり、代表点認識部110は、タッチパネル装置10から与えられる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する構成要素である。図2は、このタッチパネル装置10のタッチ面に対する指の接触状態の一例を示す平面図である。図示のとおり、一般的なタッチパネル装置10のタッチ面には、縦横に格子線が定義されており、この格子線の交点に配置された多数の格子点位置における指の接触状態が電気信号として検知される。抵抗膜方式のタッチパネル装置の場合は格子点位置における電気抵抗値の変化が電気信号として取り出され、静電容量方式のタッチパネル装置の場合は格子点位置における静電容量値の変化が電気信号として取り出される。
続いて、パターン解析部120において行われる具体的な処理を説明する。上述したとおり、パターン解析部120には、代表点認識部110から、所定の時間間隔で(たとえば、50msのサンプル期間ごとに)代表点データQ(x,y,a,t)が与えられる。パターン解析部120は、こうして与えられた代表点データQ(x,y,a,t)に基づいて、指の接触状態の時間的な変化態様を解析し、類型化されたいずれかのパターンに当てはめる処理を行う。ここでは、こうして当てはめられたパターンを「解析パターン」と呼ぶ。結局、パターン解析部120は、ある一定の期間に与えられた一群の代表点データQ(x,y,a,t)に基づいて、所定の解析パターンを得る処理を行うことになる。ここでは、この解析パターンを得るまでの具体的な処理方法の一例を詳述する。
代表点データ格納部121は、代表点認識部110から与えられる代表点データを格納する構成得要素である。上述したとおり、ここに示す実施例の場合、代表点データは、Q(x,y,a,t)なる形式のデータである。図には、代表点データ格納部121内に、時刻t=t1,t2,t3,... ,t9の各時点において得られた代表点データQが格納された例が示されている。図の1行目に格納されている代表点データQ11(x11,y11,a11,t1)は、時刻t1の時点のデータであり、図の2行目に格納されている代表点データQ12(x12,y12,a12,t2)は、時刻t2の時点のデータである。また、図の3行目には、2組の代表点データQ13(x13,y13,a13,t3)およびQ23(x23,y23,a23,t3)が格納された状態が示されているが、これら2組のデータは、いずれも同一時刻t3の時点のデータである。以下、時刻t8の行に至るまで、2組のデータが格納されており、最後の時刻t9の行では、1組の代表点データQ29(x29,y29,a29,t9)が格納されている。
ストローク認識部122は、代表点データ格納部121に格納されている解析対象となる一群の代表点データQ(x,y,a,t)、すなわち、前後に所定の休止期間が存在する一定の連続した時間tを含むデータを読み出し、これら読み出した代表点データに基づいて、同一の指の動きを示す複数の代表点の集合体からなるストロークを認識する処理を行う。
特性認識部123は、ストローク認識部122によって認識された個々のストロークの特性を認識する処理を行う。1本のストロークは、ユーザの1本の指の動きの軌跡を示すものであり、その特性を認識することにより、ユーザが行ったジェスチャー動作の特徴を解析する上で役立つ情報を得ることができる。
L=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算式によって算出される。この式は、第1番目の代表点Q1〜第n番目の代表点Qnまで、各代表点を順に連結する線分の長さの総和を求める演算式になっている。
xp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・xi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
yp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・yi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって算出される。この式は、第2番目の代表点Q2〜第n番目の代表点Qnまで、各代表点のX座標値およびY座標値の重み付き平均値となっている。すなわち、分子の((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2なる項が、第i番目代表点Qiの座標値xiおよびyiに乗ぜられる重みであり、ベクトルViの長さに相当する。もちろん、第1番目の代表点Q1〜第n番目の代表点Qnまで、各代表点のX座標値およびY座標値の単純平均値を、座標値(xp,yp)とするようにしてもかまわないが、ベクトルViの長さを重みとする重み付き平均値を用いれば、ストローク全体の位置をより反映したストローク位置Pを得ることができる。
B=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・θi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって算出される。ここでも、分子の((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2なる項が、ベクトルViの方位角θiに乗ぜられる重みであり、ベクトルViの長さに相当する。
C=Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・φi
/Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって算出される。ここでも、分子の((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2なる項が、変位角φiに乗ぜられる重みであり、ベクトルViの長さに相当する。なお、変位角φiは、代表点Qi−2から代表点Qi−1へ向かうベクトルVi−1に対して、代表点Qi−1から代表点Qiへ向かうベクトルViがなす角度であるので、i≧3の場合に定義される角度ということになる。このため、ストローク湾曲度Cを求める上記演算式の分母・分子は、i=3〜nについての総和になる。
パターン決定部124は、ストローク認識部122および特性認識部123による認識結果に基づいて、固有の特性をもった1つのストロークもしくは複数のストロークの組み合わせを1つのパターンに対応づけることにより、解析パターンを決定する処理を行う。ここに示す実施例では、個々のストロークをその特性に基づいて複数の種別に分類し、特定の種別もしくはその組み合わせに対して特定の解析パターンを対応させることにより、解析パターンを決定する処理を行うことになる。
続いて、図1に示す装置におけるサンプルパターン採取部130およびサンプルパターン格納部150によって行われる具体的な処理を説明する。サンプルパターン採取部130は、ディスプレイ装置20の画面上に「タッチ面上で複数m通りのジェスチャーを行う」旨の指示を表示し、当該指示に基づくユーザのm通りのジェスチャー動作について、パターン解析部120によって得られた各解析パターンを、それぞれサンプルパターンとして採取する処理を行う。
操作入力パターン採取部140は、外部ユニット200から操作入力の検知を要求する検知要求信号が与えられた後に、パターン解析部120によって得られた解析パターンを操作入力パターンとして採取する処理を行う。そして、パターン選択部160は、こうして採取された操作入力パターンを、サンプルパターン格納部150に格納されている複数m通りのサンプルパターンと比較し、合致したサンプルパターンを選択する処理を行う。最後に、検知結果出力部170は、パターン選択部160で選択されたサンプルパターンに対応するジェスチャーを示す情報を、操作入力の検知結果を示す検知結果信号として外部ユニット200へ出力する処理を行う。
以上、本発明に係る操作入力検知装置の基本的実施形態の構成を§1で述べ、各構成要素による具体的処理を§2で述べた。そこで、ここでは、本発明の様々な変形例を述べることにする。
図15は、本発明の変形例に係るタッチパネルを用いた操作入力検知装置の構成を示すブロック図である。図1に示す基本的実施形態との相違点は、デジタル処理ユニット100の代わりに、デジタル処理ユニット100Aが用いられている点である。デジタル処理ユニット100Aの大きな特徴は、デジタル処理ユニット100に、ユーザ特定部180を付加した点である。
図1や図15では、説明の便宜上、タッチパネル装置10とディスプレイ装置20とを別個のブロックとして示しているが、タッチパネル装置10およびディスプレイ装置20を、表示画面がタッチ面を構成するタッチパネル付ディスプレイ装置によって構成することも可能である。最近は、タブレット型の電子機器、多機能携帯電話、携帯型ゲーム機も普及しており、これらの機器では、通常、タッチパネル付ディスプレイ装置が利用されている。
前述した基本的な実施例では、§2−2−4で説明したとおり、パターン決定部124が、各ストロークを、「点ストローク」,「時計まわり曲線ストローク」,「反時計まわり曲線ストローク」,「上方向直線ストローク」,「下方向直線ストローク」,「左方向直線ストローク」,「右方向直線ストローク」という7つの種別のうちのいずれかに分類する処理を行い、その組み合わせにより、1つの解析パターンを当てはめる処理を行っていたが、ストロークの分類種別は必ずしも上記7通りに限定されるわけではなく、よりきめの細かな分類を行うことも可能である。
前述した基本的な実施例では、§2−3で説明したとおり、サンプルパターン採取部130が、図11に示す6通りのジェスチャー動作について、それぞれサンプルパターンを登録する処理を行う例を述べたが、もちろん、実際には、必要に応じて、この他にも様々なジェスチャー動作を登録することができる。もちろん、1本の指を用いたジェスチャーや3本以上の指を用いたジェスチャーを登録することも可能である。
図26は、本発明の更に別な変形例に係るタッチパネルを用いた操作入力検知装置の構成を示すブロック図である。図1に示す基本的実施形態との相違点は、デジタル処理ユニット100の代わりに、デジタル処理ユニット100Cが用いられている点である。デジタル処理ユニット100Cの大きな特徴は、デジタル処理ユニット100に、履歴格納部190を付加した点である。
これまで述べた基本的な実施例では、§2−2−2で述べたとおり、図4の代表点データ格納部121に格納されている解析対象となる一群の代表点データに基づいて、同一の指の動きを示す複数の代表点の集合体からなるストロークの認識が行われる。しかしながら、このような方法で認識されるストロークは、必ずしもユーザの指の軌跡を示す正しいストロークになるとは限らない。
ここでは、実際にユーザがジェスチャー動作を行うことにより得られた代表点データの測定例と、この代表点データを解析することにより得られたパターンの例を示しておく。
最後に、本発明に係る操作入力検知方法の基本手順を述べておく。この方法は、タッチ面に対するユーザの指の接触状態を検知するタッチパネル装置と、ユーザに提示する情報を表示するディスプレイ装置と、が接続されたコンピュータによって、ユーザのタッチパネル装置に対する操作入力を検知する方法ということになり、これまで述べてきた本発明に係る操作入力検知装置を用いて行われる。
20:ディスプレイ装置
30:タッチパネル付ディスプレイ装置
100,100A,100B,100C:デジタル処理ユニット
110:代表点認識部
120:パターン解析部
121:代表点データ格納部
122:ストローク認識部
123:特性認識部
124:パターン決定部
130,130A,130B:サンプルパターン採取部
140:操作入力パターン搾取部
150,150A,150B:サンプルパターン格納部
160,160A,160B,160C:パターン選択部
170:検知結果出力部
180:ユーザ特定部
190:履歴格納部
200:外部ユニット
A1,A2:接触領域
a11〜a29:強度値
B:ストローク方位
C:ストローク湾曲度
Cth:ストローク湾曲度の基準値
d:距離の基準値
d1〜d7:2点間の距離
dx,dy:格子線ピッチ
E:包絡面
G1〜G18:ジェスチャー
H(x,y):格子点
i,j:番号を示すパラメータ
L:ストローク長
Lth:ストローク長の基準値
n:1つのストロークに含まれる代表点の数
O:座標系の原点
P:ストローク位置
PT(A)〜PT(E):解析パターン
Q1,Q2,... ,Q29:代表点
Qi−2,Qi−1,Qi:代表点
S1,S2,Sj:ストローク
S11〜S38:流れ図の各ステップ
SP:サンプルパターン
T1〜T4:領域
Th:接触度の基準値
t1〜t9:時刻
U,Ua,Ub,Uc:ユーザ識別コード
Vi−1,Vi:ベクトル
W:方位ベクトル
X:座標軸
x1,x2,... ,x29:代表点のX座標値
xi−2,xi−1,xi:代表点のX座標値
xp:ストローク位置PのX座標値
Y:座標軸
y1,y2,... ,y29:代表点のY座標値
yi−2,yi−1,yi:代表点のY座標値
yk:格子線のY座標値
yp:ストローク位置PのY座標値
α1〜α4:曲線ストロークの種別
α1−1〜α1−4:曲線ストロークの種別
β1〜β4:曲線ストロークの種別
θ,θi:方位角
φ,φi:変位角
Claims (29)
- タッチ面に対するユーザの指の接触状態を検知するタッチパネル装置と、ユーザに提示する情報を表示するディスプレイ装置と、デジタル処理ユニットと、を備え、
前記デジタル処理ユニットは、
前記タッチパネル装置から与えられる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する代表点認識部と、
前記代表点認識部の認識結果に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析して解析パターンを得るパターン解析部と、
前記ディスプレイ装置の画面上に前記タッチ面上で複数m通りのジェスチャーを行う旨の指示を表示し、当該指示に基づくユーザのm通りのジェスチャー動作について前記パターン解析部によって得られた各解析パターンを、それぞれサンプルパターンとして採取するサンプルパターン採取部と、
第k番目(1≦k≦m)のジェスチャーを行う旨の指示を表示したときに採取された解析パターンを、第k番目のジェスチャーに対応するサンプルパターンとして格納するサンプルパターン格納部と、
外部から操作入力の検知を要求する検知要求信号が与えられた後に、前記パターン解析部によって得られた解析パターンを操作入力パターンとして採取する操作入力パターン採取部と、
採取された操作入力パターンを、前記サンプルパターン格納部に格納されている複数m通りのサンプルパターンと比較し、合致もしくは近似したサンプルパターンを選択するパターン選択部と、
前記パターン選択部で選択されたサンプルパターンに対応するジェスチャーを示す情報を、操作入力の検知結果を示す検知結果信号として外部へ出力する検知結果出力部と、
を備え、
前記サンプルパターン採取部が、前記タッチパネル装置のタッチ面を分割することによって得られる複数の領域について、それぞれ別個にジェスチャーを行う旨の指示を表示し、個々の領域ごとにそれぞれサンプルパターンを採取し、
前記サンプルパターン格納部が、前記個々の領域ごとにそれぞれ別個独立したサンプルパターンを格納し、
前記パターン選択部が、ジェスチャーが行われた主たる領域を認識し、当該認識領域についてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1に記載の操作入力検知装置において、
デジタル処理ユニットが、現在利用中のユーザを特定する情報を入力しこれを保存するユーザ特定部を更に備え、
サンプルパターン採取部が、前記ユーザ特定部によって特定されたユーザごとにそれぞれ独立してサンプルパターンを採取し、
サンプルパターン格納部が、前記ユーザ特定部によって特定されたユーザごとにそれぞれ独立してサンプルパターンを格納し、
パターン選択部が、前記ユーザ特定部によって特定されたユーザについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1または2に記載の操作入力検知装置において、
タッチパネル装置が長方形のタッチ面を有しており、
サンプルパターン採取部が、前記タッチ面を横長状態で利用する横長モードと、前記タッチ面を縦長状態で利用する縦長モードと、について、それぞれ別個独立したサンプルパターンを採取し、
サンプルパターン格納部が、前記横長モードと前記縦長モードとについて、それぞれ別個独立してサンプルパターンを格納し、
パターン選択部が、現時点のモードを認識する機能を有し、当該認識モードについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項3に記載の操作入力検知装置において、
タッチパネル装置が重力加速度を検出するセンサを有し、
パターン選択部が、前記センサの出力信号に基づいて現時点のモードを認識する機能を有することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
タッチパネル装置が、タッチ面上の個々の位置について指の接触度を示す信号を出力し、
代表点認識部が、前記接触度が所定の基準値以上の値を示す前記タッチ面上の閉領域を接触領域と認識し、「前記接触領域内で接触度がピークとなる位置」もしくは「タッチ面を水平面とし、接触度を高さ方向にとった座標系において、接触領域上に形成される山の重心位置」を代表点と認識することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
代表点認識部が、各接触領域について、タッチ面上に定義された二次元XY座標系における代表点の座標値(x,y)および現在時刻tを認識し、値(x,y,t)を含む代表点データを所定の時間間隔で出力し、
パターン解析部が、前記代表点データに基づいて、解析パターンを得ることを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項6に記載の操作入力検知装置において、
タッチパネル装置が、タッチ面上の個々の位置について指の接触度を示す信号を出力し、
代表点認識部が、各接触領域について、更に「接触領域内の接触度のピーク値」もしくは「タッチ面を水平面とし、接触度を高さ方向にとった座標系において、接触領域上に形成される山の体積」を前記接触領域の強度値aと認識し、値(x,y,a,t)を含む代表点データQ(x,y,a,t)を所定の時間間隔で出力し、
パターン解析部が、前記代表点データQ(x,y,a,t)に基づいて、解析パターンを得ることを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項7に記載の操作入力検知装置において、
パターン解析部が、値aが所定の基準値以上の代表点データQ(x,y,a,t)のみに基づいてパターンの解析を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項6〜8のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
パターン解析部が、
代表点データを格納する代表点データ格納部と、
前記代表点データに基づいて、同一の指の動きを示す複数の代表点の集合体からなるストロークを認識するストローク認識部と、
前記ストローク認識部によって認識された個々のストロークの特性を認識する特性認識部と、
前記ストローク認識部および前記特性認識部による認識結果に基づいて、固有の特性をもった1つのストロークもしくは複数のストロークの組み合わせを1つのパターンに対応づけることにより、解析パターンを決定するパターン決定部と、
を有することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項9に記載の操作入力検知装置において、
ストローク認識部が、代表点認識部から出力された時間的に連続した一群の代表点データに基づいて、第i番目の時刻tiに得られた代表点と第(i−1)番目の時刻ti−1に得られた代表点との距離が所定の基準以下となる2つの代表点を同一のストロークに所属する代表点と認識することにより、ストロークの認識を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項9または10に記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、少なくとも、1つのストロークを構成する複数の代表点を時系列に沿った順番で連結した場合の連結線の長さの総和を示すストローク長Lと、ストロークの湾曲の程度を示すストローク湾曲度Cとを、当該ストロークの特性を示す値として算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項11に記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第i番目の代表点Qiの座標値を(xi,yi)とし、第(i−1)番目の代表点Qi−1の座標値を(xi−1,yi−1)とし、代表点Qi−1から代表点Qiへ向かうベクトルをVi、第(i−2)番目の代表点Qi−2から代表点Qi−1へ向かうベクトルをVi−1とし、ベクトルViがベクトルVi−1に対してなす角度を変位角φiとしたときに、
L=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
C=Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・φi
/Σ i=3〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク長Lおよびストローク湾曲度Cを算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項11または12に記載の操作入力検知装置において、
パターン決定部が、ストローク長Lおよびストローク湾曲度Cに基づいて各ストロークを複数の種別に分類し、特定の種別もしくはその組み合わせに対して特定の解析パターンを対応させることにより、解析パターンを決定することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項13に記載の操作入力検知装置において、
パターン決定部が、ストローク長Lが所定の基準値Lth未満のストロークを「点ストローク」なる種別に分類し、ストローク長Lが前記基準値Lth以上のストロークを「線ストローク」とし、「線ストローク」のうち、湾曲度Cの絶対値が所定の基準値Cth未満のストロークを「直線ストローク」なる種別に分類し、「線ストローク」のうち、湾曲度Cの絶対値が前記基準値Cth以上のストロークを「曲線ストローク」なる種別に分類し、「点ストローク」、「直線ストローク」、「曲線ストローク」なる種別もしくはこれらの組み合わせに対してそれぞれ特定の解析パターンを対応づけることにより、解析パターンの決定を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項14に記載の操作入力検知装置において、
ストロークが時計まわりに回転する場合と反時計まわりに回転する場合とで、互いに符号が異なるようにストローク湾曲度Cを定め、
パターン決定部が、ストローク湾曲度Cの符号に基づいて、「曲線ストローク」なる種別を、更に「時計まわり曲線ストローク」と「反時計まわり曲線ストローク」との2通りの種別に分けて取り扱い、パターンの決定を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項14または15に記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、更に、XY平面上でのストローク全体の方位を示すストローク方位Bを、当該ストロークの特性を示す値として算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項16に記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第(i−1)番目の代表点Qi−1から第i番目の代表点Qiへ向かうベクトルViが所定の基準座標軸に対してなす角度を方位角θiとしたときに、
B=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・θi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク方位Bを算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項16または17に記載の操作入力検知装置において、
パターン決定部が、ストローク方位Bに基づいて、「直線ストローク」なる種別を、更に、方位の異なる複数W通りの種別に分けて取り扱い、パターンの決定を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項14〜18のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、更に、XY平面上でのストロークの位置を示すストローク位置Pを、当該ストロークの特性を示す値として算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項19に記載の操作入力検知装置において、
特性認識部が、合計n個の代表点の集合体からなるストロークについて、第i番目の代表点Qiの座標値を(xi,yi)とし、第(i−1)番目の代表点Qi−1の座標値を(xi−1,yi−1)としたときに、
xp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・xi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
yp=Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2・yi
/Σ i=2〜n ((xi−xi−1)2+(yi−yi−1)2)1/2
なる演算によって、ストローク位置P(xp,yp)の座標値を算出することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項19または20に記載の操作入力検知装置において、
パターン決定部が、複数のストロークを含むパターンに対しては、ストローク位置Pを参照することにより相互位置関係を把握し、相互位置関係が異なるパターンを区別してパターンの決定を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項9〜21のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
パターン選択部が、採取された操作入力パターンに合致するサンプルパターンが存在しない場合に、前記操作入力パターンに含まれるストロークの特性に近似した特性をもったストロークを含む近似サンプルパターンを選択することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項22に記載の操作入力検知装置において、
デジタル処理ユニットが、検知結果出力部が過去に出力した検知結果の履歴を格納する履歴格納部を更に備え、
パターン選択部が、近似サンプルパターンを選択する際に、前記履歴を参照し、過去の選択頻度が高いサンプルパターンほど、より近似するサンプルパターンとする判断を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項11〜21のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
パターン選択部が、採取された操作入力パターンに合致するもしくは近似するサンプルパターンが存在しない場合に、前記操作入力パターンに含まれる複数のストロークのうち、ストローク長Lの最も短いストロークを削除した修正操作入力パターンを作成し、前記修正操作入力パターンに合致するサンプルパターンを選択することを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1〜24のいずれかに記載の操作入力検知装置において、
タッチパネル装置およびディスプレイ装置を、表示画面がタッチ面を構成するタッチパネル付ディスプレイ装置によって構成したことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知装置。 - 請求項1〜25のいずれかに記載の操作入力検知装置と、
当該操作入力検知装置に対して検知要求信号を与えるとともに、当該操作入力検知装置から検知結果信号の出力を受ける機能をもった外部ユニットと、
を備えることを特徴とする電子機器。 - 請求項1〜24のいずれかに記載の操作入力検知装置におけるデジタル処理ユニットとしてコンピュータを機能させるプログラム。
- タッチ面に対するユーザの指の接触状態を検知するタッチパネル装置と、ユーザに提示する情報を表示するディスプレイ装置と、が接続されたコンピュータによって、ユーザの前記タッチパネル装置に対する操作入力を検知する方法であって、
予めユーザのサンプル操作を登録する準備段階と、ユーザの実操作入力を受け付けてこれを検知する検知段階と、によって構成され、
前記準備段階では、
コンピュータが、前記ディスプレイ装置の画面上に前記タッチ面上で所定のジェスチャーを行う旨の指示を表示し、当該指示に基づくユーザのジェスチャー動作によって前記タッチパネル装置から得られる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する段階と、
コンピュータが、前記代表点の時間的変遷に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析し、その結果を前記ジェスチャーに対応するサンプルパターンとして採取する段階と、
を複数m通りのジェスチャーについて実行し、個々のジェスチャーに対応するサンプルパターンを採取する処理が行われ、
前記検知段階では、
コンピュータが、実操作入力の検知が必要なときに、前記タッチパネル装置から与えられる検知信号に基づいて、ユーザの指の接触領域の代表位置を示す代表点の時間的変遷を認識する段階と、
コンピュータが、前記代表点の時間的変遷に基づいて、接触状態の時間的な変化態様を解析し、その結果を前記実操作入力に対応する操作入力パターンとして採取する段階と、
コンピュータが、採取された操作入力パターンを、前記準備段階で採取した複数m通りのサンプルパターンと比較し、合致もしくは近似したサンプルパターンを選択する段階と、
コンピュータが、選択されたサンプルパターンに対応する操作入力がなされた旨を検知する段階と、
が行われ、
前記準備段階で、コンピュータが、前記タッチパネル装置のタッチ面を分割することによって得られる複数の領域について、それぞれ別個にジェスチャーを行う旨の指示を表示し、個々の領域ごとにそれぞれサンプルパターンを採取する処理を行い、
前記検知段階で、コンピュータが、ジェスチャーが行われた主たる領域を認識し、当該認識領域についてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知方法。 - 請求項28に記載の操作入力検知方法において、
準備段階で、コンピュータが、複数のユーザについてそれぞれ別個独立したサンプルパターンを採取する処理を行い、
検知段階で、コンピュータが、現在利用中のユーザを特定し、当該ユーザについてのサンプルパターンとの比較を行うことによりパターン選択を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた操作入力検知方法。
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