JP6218228B2 - Touch detection device and touch detection method - Google Patents

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本発明は、タッチパネル側から入力されるロゥデータに基づいて、タッチに伴うデータの変化をより正確に検出し、タッチ座標の精度を向上させることのできるタッチ検出装置およびタッチ検出方法に関する。   The present invention relates to a touch detection device and a touch detection method that can detect a change in data associated with a touch more accurately and improve the accuracy of touch coordinates based on low data input from the touch panel side.

近年、情報端末におけるタッチパネルには、マルチタッチに対応して、透過率や耐久性に優れているなどの点から、投射型静電容量方式が広く用いられている(例えば、非特許文献1参照)。図3は、従来技術である投射型静電容量方式の説明図である。この投射型静電容量方式では、ディスプレイ上面にセンサ電極である駆動電極(Tx)と受信電極(Rx)とを直交して配置して各交点にセンサを形成し(図3(a)参照)、パネル表面を指などでタッチした時に生ずる両電極間の静電容量の変化を、タッチの有無におけるセンサ出力信号の差から検知する(図3(b)、(c)参照)。   In recent years, a projection capacitive method has been widely used for touch panels in information terminals from the viewpoint of excellent transmissivity and durability in correspondence with multi-touch (for example, see Non-Patent Document 1). ). FIG. 3 is an explanatory diagram of a projection-type capacitance method that is a conventional technique. In this projection type capacitive system, a drive electrode (Tx) and a reception electrode (Rx), which are sensor electrodes, are arranged orthogonally on the upper surface of the display, and a sensor is formed at each intersection (see FIG. 3A). Then, a change in capacitance between the two electrodes that occurs when the panel surface is touched with a finger or the like is detected from a difference in sensor output signals with and without touch (see FIGS. 3B and 3C).

図4は、従来のタッチ検出装置を含む全体構成図であり、タッチパネル110、前処理部120、およびタッチ検出装置130を含んで構成されている。タッチパネル110からのセンサ出力信号であるアナログ信号は、前処理部120に取り込まれる。そして、前処理部120は、必要なアナログ信号処理とAD変換を行うことで、スキャン周期毎の2次元デジタルデータであるロゥデータ(Raw Data)を生成する。   FIG. 4 is an overall configuration diagram including a conventional touch detection device, and includes a touch panel 110, a preprocessing unit 120, and a touch detection device 130. An analog signal that is a sensor output signal from the touch panel 110 is taken into the preprocessing unit 120. Then, the preprocessing unit 120 performs necessary analog signal processing and AD conversion to generate raw data (raw data) that is two-dimensional digital data for each scan period.

そして、後段のタッチ検出装置130は、ロゥデータからノイズやオフセットを低減、除去した差分データを生成する。そして、このようにして生成された差分データを用いてタッチの有無の検出と、タッチ位置の座標算出などを行う。   Then, the subsequent touch detection device 130 generates difference data in which noise and offset are reduced and removed from the raw data. Then, using the difference data generated in this way, the presence / absence of touch is detected, the coordinates of the touch position are calculated, and the like.

ノイズフィルタとしては、2次元の各要素毎のランダムノイズに対応した再帰型フィルタや、より高い効果を期待する場合には、行(Tx)毎のランダムノイズに対応したオフセット除去用のフィルタなどが用いられる。   As the noise filter, there are a recursive filter corresponding to random noise for each two-dimensional element, and an offset removing filter corresponding to random noise for each row (Tx) when a higher effect is expected. Used.

ここで、差分データは、ロゥデータからベースラインデータ(Baseline Data)を引いたものである。従来のタッチ検出装置において、このベースラインデータは、ノイズ低減後の信号である。そして、従来のタッチ検出装置は、このベースラインデータが、タッチによる値の変化のない状態のロゥデータに漸近するよう、初期ロゥデータを初期状態として、データの各要素の値をフレーム毎に増減して更新するなどの処理を行っていた。   Here, the difference data is obtained by subtracting baseline data from the low data. In the conventional touch detection device, this baseline data is a signal after noise reduction. Then, the conventional touch detection device sets the initial row data as the initial state and increases or decreases the value of each element of the data for each frame so that the baseline data asymptotically approaches the row data in the state where the value does not change due to the touch. Processing such as updating was performed.

フラットパネルディスプレイ概論(6) FPDを支える部品・材料技術(1)タッチパネル、THE CHEMICAL TIMES 2011、No.4Overview of flat panel display (6) Parts and material technology supporting FPD (1) Touch panel, THE CHEMICAL TIMES 2011, No. 4

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
最近は、指のみではなく、ペンによるタッチ入力の要求が強い。しかしながら、投射型静電容量方式においては、ペンのような先の細い導電性のタッチ用器具を用いた場合には、センサにおける静電容量の変化、すなわち、センサ出力の変化は、指の場合に対して例えば1/10程度と非常に弱い。
However, the prior art has the following problems.
Recently, there has been a strong demand for touch input with a pen as well as a finger. However, in the projection-type capacitance method, when a thin conductive touch instrument such as a pen is used, the change in capacitance in the sensor, that is, the change in sensor output is the case of a finger. For example, it is very weak with about 1/10.

そのため、指によるタッチに対応した従来のタッチ検出装置におけるノイズ低減策では、ペンによるタッチの場合には、ノイズが相対的に大きくなってしまい、誤検出、あるいは算出した座標のずれが、非常に起こり易くなってしまう。   Therefore, with the noise reduction measures in the conventional touch detection device corresponding to the touch with the finger, in the case of the touch with the pen, the noise becomes relatively large, and the erroneous detection or the deviation of the calculated coordinate is very It becomes easy to happen.

また、本質的な問題として、従来のタッチ検出装置のノイズ低減策においては、考慮されていない種類のノイズがあった。すなわち、センサ位置毎およびTx回路やRx回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的にデータに重畳する固定パタンノイズ(FPN:Fixed−Pattern Noise)は、考慮されていなかった。   Further, as an essential problem, there is a kind of noise that is not taken into consideration in the noise reduction measures of the conventional touch detection device. That is, fixed pattern noise (FPN: Fixed-Pattern Noise) superimposed on data in a fixed and steady manner with variations in characteristics for each sensor position and for each Tx circuit or Rx circuit has not been considered.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、タッチパネル側から入力されるロゥデータに関して、重畳ノイズおよびオフセットを適切に低減、除去することで、タッチに伴うデータの変化をより正確に検出し、タッチ座標の算出精度を向上させることのできるタッチ検出装置およびタッチ検出方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to appropriately reduce and remove superposition noise and offset with respect to the low data input from the touch panel side, thereby changing data accompanying touch. It is an object of the present invention to obtain a touch detection device and a touch detection method that can detect more accurately and improve the calculation accuracy of touch coordinates.

本発明に係るタッチ検出装置は、タッチパネルからのAD変換後のセンサ出力データであるロゥデータに基づいて、パネル上のタッチされた位置座標を出力するタッチ検出装置であって、センサ位置毎およびセンサ出力データの生成回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的にセンサ出力データに重畳する固定パタンノイズを除去した上で、ロゥデータから背景データを減算した中間差分データを出力する固定パタンノイズフィルタと、固定パタンノイズフィルタから出力された中間差分データに対して、センサ出力データに含まれるセンサ位置に依存したランダムノイズを低減して差分データを出力する後段フィルタと、後段フィルタから出力された差分データに基づいてタッチ判定データを出力するタッチ判定部と、後段フィルタから出力された差分データ、およびタッチ判定部から出力されたタッチ判定データに基づいて、タッチされた位置座標を出力する座標算出部とを備え、固定パタンノイズフィルタは、外部からの第1制御指令に応じて、最新の背景データを記憶するフレームメモリと、フレームメモリから読み出した最新の背景データと、ロゥデータとを平均化する重みを、外部からの第2制御指令に応じて可変し、加重平均化後の背景データを出力する可変加重平均化部と、可変加重平均化部から出力された加重平均化後の背景データをロゥデータから減算することで中間差分データを出力する減算器と、タッチ判定部から出力されたタッチ判定データに基づいて、加重平均化後の背景データを最新の背景データとしてフレームメモリに記憶させるための第1制御指令を生成し、かつ所望の重みによる加重平均化後の背景データを得るための第2制御指令を生成するフィルタ制御部とを含んで構成されるものである。   A touch detection device according to the present invention is a touch detection device that outputs a touched position coordinate on a panel based on low data, which is sensor output data after AD conversion from a touch panel, for each sensor position and sensor output. Fixed pattern noise filter that outputs intermediate difference data obtained by subtracting background data from low data after removing fixed pattern noise that is superimposed on sensor output data in a fixed and steady manner due to variations in characteristics of each data generation circuit A post-stage filter that outputs differential data by reducing random noise depending on the sensor position included in the sensor output data, and a difference output from the post-stage filter, with respect to the intermediate differential data output from the fixed pattern noise filter Touch determination unit for outputting touch determination data based on the data, and subsequent filter And a coordinate calculation unit that outputs the touched position coordinates based on the difference data output from the touch determination unit and the touch determination data output from the touch determination unit, and the fixed pattern noise filter includes a first control command from the outside In accordance with the second control command from the outside, a weighted average is obtained by varying the weight for averaging the frame data for storing the latest background data, the latest background data read from the frame memory, and the raw data. A weighted averaging unit that outputs the converted background data, a subtractor that outputs intermediate difference data by subtracting the weighted averaged background data output from the variable weighted averaging unit from the raw data, and touch determination Based on the touch determination data output from the first section, the background data after weighted averaging is stored in the frame memory as the latest background data. It generates a control command, and is intended to be configured to include a filter control unit that generates a second control command for obtaining the background data after weighted averaging with the desired weight.

また、本発明に係るタッチ検出方法は、タッチパネルからのAD変換後のセンサ出力データであるロゥデータから、センサ位置毎およびセンサ出力データの生成回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的に重畳する固定パタンノイズを除去した上で、ロゥデータから背景データを減算した中間差分データを出力する固定パタンノイズフィルタと、固定パタンノイズフィルタから出力された中間差分データに対して、センサ出力データに含まれるセンサ位置に依存したランダムノイズを低減して差分データを出力する後段フィルタと、後段フィルタから出力された差分データに基づいてタッチ判定データを出力するタッチ判定部と、後段フィルタから出力された差分データ、およびタッチ判定部から出力されたタッチ判定データに基づいて、タッチされた位置座標を出力する座標算出部とを備え、パネル上のタッチされた位置座標を出力するタッチ検出装置に適用されるタッチ検出方法であって、固定パタンノイズフィルタにおいて、外部からの第1制御指令に応じて、フレームメモリに記憶された最新の背景データを更新する更新ステップと、フレームメモリに記憶された最新の背景データを読み出す背景データ抽出ステップと、フレームメモリから読み出した最新の背景データとロゥデータとを平均化する重みを、外部からの第2制御指令に応じて可変し、加重平均化後の背景データを出力する可変加重平均化ステップと、可変加重平均化ステップで出力された加重平均化後の背景データをロゥデータから減算することで中間差分データを出力する減算ステップと、タッチ判定部から出力されたタッチ判定データに基づいて、加重平均化後の背景データを最新の背景データとしてフレームメモリに記憶させるための第1制御指令を生成する第1生成ステップと、タッチ判定部から出力されたタッチ判定データに基づいて、所望の重みによる加重平均化後の背景データを得るための第2制御指令を生成する第2生成ステップとを有するものである。   In addition, the touch detection method according to the present invention can be performed in a fixed and steady manner from the low data, which is sensor output data after AD conversion from the touch panel, with variations in characteristics for each sensor position and for each sensor output data generation circuit. Included in sensor output data for fixed pattern noise filter that outputs intermediate difference data obtained by subtracting background data from low data and intermediate difference data output from fixed pattern noise filter after removing fixed pattern noise to be superimposed A post-filter that outputs differential data by reducing random noise depending on the sensor position, a touch determination unit that outputs touch determination data based on the differential data output from the post-filter, and a difference output from the post-filter Based on the data and touch determination data output from the touch determination unit A touch detection method that is applied to a touch detection device that outputs a touched position coordinate on a panel, the coordinate calculation unit outputting the touched position coordinate. In response to the first control command, an update step for updating the latest background data stored in the frame memory, a background data extraction step for reading the latest background data stored in the frame memory, and the latest read out from the frame memory. The weight for averaging the background data and the raw data is varied according to the second control command from the outside, and is output in the variable weighted averaging step and the variable weighted averaging step for outputting the background data after weighted averaging. Subtracting step to output intermediate difference data by subtracting the background data after weighted averaging from low data, and touch From the touch determination unit, a first generation step for generating a first control command for storing the background data after weighted averaging in the frame memory as the latest background data based on the touch determination data output from the fixing unit A second generation step of generating a second control command for obtaining background data after weighted averaging with a desired weight based on the output touch determination data.

本発明によれば、センサ位置毎およびTx回路やRx回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的にデータに重畳する固定パタンノイズを低減・除去するフィルタを備えることにより、タッチパネル側から入力されるロゥデータに関して、重畳ノイズおよびオフセットを適切に低減、除去することで、タッチに伴うデータの変化をより正確に検出し、タッチ座標の算出精度を向上させることのできるタッチ検出装置およびタッチ検出方法を得ることができる。   According to the present invention, by providing a filter that reduces and eliminates fixed pattern noise that is superimposed on data in a fixed and steady manner with variations in characteristics for each sensor position and for each Tx circuit or Rx circuit, Touch detection device and touch detection that can detect the change of data accompanying touch more accurately and improve the calculation accuracy of touch coordinates by appropriately reducing and removing superposition noise and offset for the input low data You can get the method.

本発明の実施の形態1におけるタッチ検出装置の構成図である。It is a block diagram of the touch detection apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において、図1とは異なるタッチ検出装置の構成例を示した図である。In Embodiment 1 of this invention, it is the figure which showed the structural example of the touch detection apparatus different from FIG. 従来技術である投射型静電容量方式の説明図である。It is explanatory drawing of the projection-type electrostatic capacitance system which is a prior art. 従来のタッチ検出装置を含む全体構成図である。It is a whole block diagram containing the conventional touch detection apparatus.

以下、本発明のタッチ検出装置およびタッチ検出方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a touch detection device and a touch detection method of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるタッチ検出装置の構成図である。図1に示した本実施の形態1におけるタッチ検出装置は、固定パタンノイズフィルタ10、行毎ノイズフィルタ20、再帰型ノイズフィルタ30、タッチ判定部40、および座標算出部50を備えて構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a touch detection device according to Embodiment 1 of the present invention. The touch detection apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a fixed pattern noise filter 10, a line-by-line noise filter 20, a recursive noise filter 30, a touch determination unit 40, and a coordinate calculation unit 50. Yes.

そして、本実施の形態1におけるタッチ検出装置は、このような構成を有することで、図示していない前処理部からのロゥデータを入力として、タッチされた位置の座標データを高精度に算出することができる。そこで、各構成要素について、以下に詳細に説明する。   And the touch detection apparatus in this Embodiment 1 has such a structure, and calculates the coordinate data of the touched position with high accuracy by using raw data from a pre-processing unit (not shown) as an input. Can do. Therefore, each component will be described in detail below.

固定パタンノイズフィルタ10は、可変加重平均化部11aおよびフレームメモリ11bからなる可変再帰型フィルタ11と、可変再帰型フィルタ制御部12と、減算器13とを有して構成されている。ロゥデータから可変再帰型フィルタ11によって背景データを生成し、更新された背景データをフレームメモリ11bに格納し、さらに、減算器13において、ロゥデータから背景データを減算して、中間差分データを生成する。   The fixed pattern noise filter 10 includes a variable recursive filter 11 including a variable weighted averaging unit 11a and a frame memory 11b, a variable recursive filter control unit 12, and a subtractor 13. The background data is generated from the raw data by the variable recursive filter 11, the updated background data is stored in the frame memory 11b, and the subtractor 13 subtracts the background data from the raw data to generate intermediate difference data.

すなわち、固定パタンノイズフィルタ10は、タッチがない状態の背景データと、逐次入力されるロゥデータとを比較することで、タッチがあったことを検出するための中間差分データを抽出することとなる。   That is, the fixed pattern noise filter 10 extracts intermediate difference data for detecting that there is a touch by comparing background data in a state where there is no touch with low data that is sequentially input.

また、可変再帰型フィルタ制御部12は、タッチ判定部40によるタッチ判定データに基づいて、可変再帰型フィルタ11を制御する信号を生成する。そして、可変再帰型フィルタ制御部12は、生成した制御信号(制御指令)により、可変加重平均化部11aにおけるロゥデータと、フレームメモリ11bから取り出した最新の背景データとの重み付けを変更し、また、フレームメモリ11bにおけるデータの書き込み・更新の有効/停止を切り換える。   The variable recursive filter control unit 12 generates a signal for controlling the variable recursive filter 11 based on the touch determination data from the touch determination unit 40. Then, the variable recursive filter control unit 12 changes the weighting of the raw data in the variable weighted averaging unit 11a and the latest background data extracted from the frame memory 11b by the generated control signal (control command), and The valid / stop of data writing / updating in the frame memory 11b is switched.

固定パタンノイズを除去するための、このような構成を備えた固定パタンノイズフィルタ10の動作について、さらに、具体的に説明する。まず、初期化直後は、可変再帰型フィルタ制御部12により、可変加重平均化部11aにおけるロゥデータと背景データとの平均値計算の重みを1:0として、背景データをロウデータと同一にするとともに、フレームメモリ11bの書き込みを可能として、背景データ(=ロゥデータ)をフレームメモリ11bに書き込む。このような動作をすることで、タッチされていない初期状態のロゥデータが、背景データとしてフレームメモリ11bに格納されることとなる。   The operation of the fixed pattern noise filter 10 having such a configuration for removing fixed pattern noise will be described more specifically. First, immediately after initialization, the variable recursive filter control unit 12 sets the background data to be the same as the raw data by setting the weight of the average value calculation of the low data and the background data in the variable weighted averaging unit 11a to 1: 0. The frame memory 11b can be written, and background data (= low data) is written into the frame memory 11b. By performing such an operation, the raw low data not touched is stored in the frame memory 11b as background data.

タッチ判定部40は、行毎ノイズフィルタ20および再帰型ノイズフィルタ30を経ることで、オフセット除去およびノイズ低減された後の差分データの各要素について、その値の大きさに基づいて、タッチが有るか否かを判定する。   The touch determination unit 40 passes through the row-by-row noise filter 20 and the recursive noise filter 30, so that there is a touch based on the value of each element of the difference data after the offset removal and noise reduction. It is determined whether or not.

そして、可変再帰型フィルタ制御部12は、タッチ有り判定された要素の数が0個であるタッチ無しフレームの連続する数をカウントし、このカウント値に基づいて、可変再帰型フィルタ11の制御を行う。   Then, the variable recursive filter control unit 12 counts the number of consecutive non-touch frames in which the number of elements determined to be touched is zero, and controls the variable recursive filter 11 based on the count value. Do.

具体的には、可変再帰型フィルタ制御部12は、タッチ無しフレーム連続数が所定数(例えば、5フレーム)未満である場合(これには、タッチ有りフレームを検出したとき、すなわち、上記タッチ無しフレーム連続数が0の場合を含む)には、可変加重平均化部11aにおけるロゥデータと背景データとの平均値計算の重みを、0:1にするとともに、フレームメモリ11bにおける背景データの更新を停止する。   Specifically, the variable recursive filter control unit 12 determines that when the number of consecutive frames without touch is less than a predetermined number (for example, 5 frames) (this includes when there is a touched frame, that is, when there is no touch (Including the case where the number of consecutive frames is 0), the weight of the average value calculation of the raw data and the background data in the variable weighted averaging unit 11a is set to 0: 1 and the update of the background data in the frame memory 11b is stopped. To do.

これによって、可変再帰型フィルタ11は、タッチが発生した後のロゥデータでフレームメモリ11b内のデータを更新することを禁止し、フレームメモリ11bに格納された、タッチ有り判定された直前のタッチ無しフレームの背景データを、出力し続ける。この結果、減算器13は、タッチされた状態のロゥデータと、タッチ無しフレームによる背景データとに基づいて、中間差分データを生成することができる。   As a result, the variable recursive filter 11 prohibits updating the data in the frame memory 11b with the low data after the touch has occurred, and the frame without touch immediately before the touch determination is stored, which is stored in the frame memory 11b. Continue to output the background data. As a result, the subtractor 13 can generate intermediate difference data based on the touched low data and the background data of the non-touch frame.

そして、この状態でのロゥデータおよび背景データには、ともに、センサ位置毎およびTx回路やRx回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的にデータに重畳する固定パタンノイズが含まれている。従って、両データの差分をとることで、固定パタンノイズの影響を除去することが可能となる。   The low data and the background data in this state both include fixed pattern noise that is superimposed on the data in a fixed and steady manner with variations in characteristics for each sensor position and for each Tx circuit or Rx circuit. . Therefore, the influence of fixed pattern noise can be removed by taking the difference between the two data.

一方、タッチ無しフレーム連続数が所定数に達した場合には、可変再帰型フィルタ制御部12は、可変加重平均化部11aにおけるロゥデータと背景データとの平均値計算の重みを、1:0にしてロゥデータをそのまま背景データとするとともに、フレームメモリ11bにおける背景データの更新を有効とする。   On the other hand, when the number of consecutive frames without touch reaches a predetermined number, the variable recursive filter control unit 12 sets the weight of the average value calculation of the raw data and background data in the variable weighted averaging unit 11a to 1: 0. Thus, the raw data is used as the background data as it is, and the update of the background data in the frame memory 11b is validated.

さらに、上記タッチ無しフレーム連続数が所定数よりも多くなると、可変再帰型フィルタ制御部12は、可変加重平均化部11aにおけるロゥデータと背景データとの平均値計算の重みを、例えば、1:1、あるいは1:3などとして、背景データを生成するとともに、このデータでフレームメモリ11bを更新する。   Further, when the number of consecutive touchless frames is greater than a predetermined number, the variable recursive filter control unit 12 sets the weight for calculating the average value of the raw data and the background data in the variable weighted averaging unit 11a, for example, 1: 1. Alternatively, background data is generated as 1: 3, and the frame memory 11b is updated with this data.

この際、背景データの更新に伴って、フレームメモリ11bに格納される最新の背景データは、可変加重平均化処理によりランダムノイズが低減されていき、固定パタンノイズとオフセットが主に残ることとなる。従って、こうして生成した背景データを、ロゥデータから減算して両データに共通に含まれるノイズ成分を相殺して中間差分データを生成することで、固定パタンノイズとオフセットが低減、除去される。   At this time, as the background data is updated, random noise is reduced in the latest background data stored in the frame memory 11b by the variable weighted averaging process, and fixed pattern noise and offset remain mainly. . Therefore, by subtracting the background data generated in this way from the raw data and canceling out noise components that are commonly included in the two data to generate intermediate difference data, the fixed pattern noise and the offset are reduced or eliminated.

この結果、タッチ有りフレームの場合には、タッチに伴って増加した値に対して、行毎や列毎およびフレームデータの要素毎のランダムノイズが主に重畳していることとなる。一方、タッチ無しフレームの場合には、ランダムノイズが主な成分となる。そして、固定パタンノイズフィルタ10の後段に設けられた、行毎ノイズフィルタ20および再帰型ノイズフィルタ30からなる後段フィルタにより、ランダムノイズが除去された差分データが生成される。   As a result, in the case of a frame with a touch, random noise for each row, each column, and each element of frame data is mainly superimposed on the value increased with the touch. On the other hand, in the case of a non-touch frame, random noise is the main component. Then, differential data from which random noise has been removed is generated by a post-stage filter including the row-by-line noise filter 20 and the recursive noise filter 30 provided at the rear stage of the fixed pattern noise filter 10.

より具体的には、中間差分データは、その後、図1においては、行平均化部21と、ラインメモリ22と、減算器23とを有する行毎ノイズフィルタ20、および、フレームメモリ31と、加重平均化部32とを有する再帰型ノイズフィルタ30を経て、行毎のランダムノイズとデータ要素毎のランダムノイズの低減が行われる。ここで、行平均化部21は、タッチ有り判定された要素は、平均値計算から除外する。   More specifically, the intermediate difference data is then weighted in FIG. 1 by a row averaging unit 21, a line memory 22, a noise filter 20 per row having a subtractor 23, and a frame memory 31. Through the recursive noise filter 30 having the averaging unit 32, random noise for each row and random noise for each data element are reduced. Here, the row averaging unit 21 excludes elements determined to be touched from the average value calculation.

こうして、各種のノイズおよびオフセットを低減、除去した後の差分データに基づいて、タッチ判定部40は、タッチの有無を判定し、座標算出部50は、タッチ座標の計算を行う。さらに、座標算出部50は、タッチ座標の時間的な連続性を考慮したトラッキングIDを求め、同IDとともに座標を出力する。   Thus, based on the difference data after reducing and removing various noises and offsets, the touch determination unit 40 determines the presence or absence of a touch, and the coordinate calculation unit 50 calculates touch coordinates. Further, the coordinate calculation unit 50 obtains a tracking ID considering the temporal continuity of the touch coordinates, and outputs the coordinates together with the ID.

なお、フレームデータの要素毎のランダムノイズを低減するには、再帰型ノイズフィルタ30の他に、2次元ローパスフィルタ(2次元LPF)も適用できる。また、列毎のランダムノイズが顕著である場合には、列平均化部とフレームメモリを有する列毎ノイズフィルタを用いることで、列毎のランダムノイズの低減を図ることができる。   In addition to the recursive noise filter 30, a two-dimensional low-pass filter (two-dimensional LPF) can be applied to reduce random noise for each element of the frame data. Further, when the random noise for each column is significant, the random noise for each column can be reduced by using a column-by-column noise filter having a column averaging unit and a frame memory.

図2は、本発明の実施の形態1において、図1とは異なるタッチ検出装置の構成例を示した図である。すなわち、行毎のランダムノイズを除去するためには、行毎ノイズフィルタ20を用いるが、列毎のランダムノイズを除去するためには、列毎ノイズフィルタ20aを用いることができ、行毎ノイズフィルタ20と列毎ノイズフィルタ20aとを組み合わせて用いることもできる。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a touch detection device different from that in FIG. 1 in Embodiment 1 of the present invention. That is, the row-by-row noise filter 20 is used to remove random noise for each row, but the row-by-column noise filter 20a can be used to remove random noise for each column. 20 and the noise filter 20a for each column can be used in combination.

また、フレームデータの要素毎のランダムノイズを除去するためには、再帰型ノイズフィルタ30、あるいは2次元LPF30aを用いることができる。これらの組合せの一例を示したものが、図2(a)〜図2(c)であり、固定パタンノイズフィルタ10の後段には、ランダムノイズを除去するための後段フィルタを、種々の構成で実現できる。   In order to remove random noise for each element of the frame data, the recursive noise filter 30 or the two-dimensional LPF 30a can be used. An example of these combinations is shown in FIGS. 2A to 2C, and a post-stage filter for removing random noise is provided in various stages after the fixed pattern noise filter 10. realizable.

以上のように、実施の形態1によれば、タッチパネル側から前処理部を経て入力されるロゥデータに基づいて、パネル上のタッチした位置の座標を出力するタッチ検出装置において、固定パタンノイズおよびオフセットを低減・除去できる固定パタンノイズフィルタを備えている。   As described above, according to the first embodiment, in the touch detection device that outputs the coordinates of the touched position on the panel based on the raw data input from the touch panel through the preprocessing unit, the fixed pattern noise and the offset It is equipped with a fixed pattern noise filter that can reduce and eliminate noise.

より具体的には、固定パタンノイズフィルタは、可変加重平均化部とフレームメモリとを有する可変再帰型フィルタと、連続したタッチ判定結果に基づいて可変再帰型フィルタを制御するためのフィルタ制御部と、減算器とを有して構成されている。このような構成を備えることで、背景データを生成するとともに、背景データをロゥデータから減算して固定パタンノイズおよびオフセットを低減、除去した中間差分データを生成することができる。   More specifically, the fixed pattern noise filter includes a variable recursive filter having a variable weighted averaging unit and a frame memory, and a filter control unit for controlling the variable recursive filter based on continuous touch determination results. And a subtractor. By providing such a configuration, it is possible to generate background data and to generate intermediate difference data in which background data is subtracted from low data to reduce and remove fixed pattern noise and offset.

さらに、中間差分データを生成する固定パタンノイズフィルタの後段には、行毎や列毎、およびセンサ位置毎のランダムノイズを低減して差分データを生成することのできるノイズフィルタを備えている。この結果、ノイズおよびオフセットを適切に低減、除去した差分データに基づき、より高い精度で、タッチの有無の判定とタッチされた座標の算出を行うことのできるタッチ検出装置を実現できる。   Further, a noise filter capable of generating difference data by reducing random noise for each row, each column, and each sensor position is provided at the subsequent stage of the fixed pattern noise filter that generates intermediate difference data. As a result, it is possible to realize a touch detection device capable of determining the presence / absence of touch and calculating the touched coordinates with higher accuracy based on the difference data obtained by appropriately reducing and removing noise and offset.

10 固定パタンノイズフィルタ、11 可変再帰型フィルタ、11a 可変加重平均化部、11b フレームメモリ、12 可変再帰型フィルタ制御部、13 減算器、20 行毎ノイズフィルタ、20a 列毎ノイズフィルタ、21 行平均化部、22 ラインメモリ、23 減算器、30 再帰型ノイズフィルタ、30a 2次元LPF、31 フレームメモリ、32 加重平均化部、40 タッチ判定部、50 座標算出部。   10 fixed pattern noise filter, 11 variable recursive filter, 11a variable weighted averaging unit, 11b frame memory, 12 variable recursive filter control unit, 13 subtractor, 20 row noise filter, 20a column noise filter, 21 row average Conversion unit, 22 line memory, 23 subtractor, 30 recursive noise filter, 30a two-dimensional LPF, 31 frame memory, 32 weighted averaging unit, 40 touch determination unit, 50 coordinate calculation unit.

Claims (4)

タッチパネルからのAD変換後のセンサ出力データであるロゥデータに基づいて、パネル上のタッチされた位置座標を出力するタッチ検出装置であって、
センサ位置毎および前記センサ出力データの生成回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的に前記センサ出力データに重畳する固定パタンノイズを除去した上で、前記ロゥデータから背景データを減算した中間差分データを出力する固定パタンノイズフィルタと、
前記固定パタンノイズフィルタから出力された前記中間差分データに対して、前記センサ出力データに含まれるセンサ位置に依存したランダムノイズを低減して差分データを出力する後段フィルタと、
前記後段フィルタから出力された前記差分データに基づいてタッチ判定データを出力するタッチ判定部と、
前記後段フィルタから出力された前記差分データ、および前記タッチ判定部から出力された前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチされた位置座標を出力する座標算出部と
を備え、
前記固定パタンノイズフィルタは、
外部からの第1制御指令に応じて、最新の背景データを記憶するフレームメモリと、
前記フレームメモリから読み出した前記最新の背景データと、前記ロゥデータとを平均化する重みを、外部からの第2制御指令に応じて可変し、加重平均化後の背景データを出力する可変加重平均化部と、
前記可変加重平均化部から出力された前記加重平均化後の背景データを前記ロゥデータから減算することで前記中間差分データを出力する減算器と、
前記タッチ判定部から出力された前記タッチ判定データに基づいて、前記加重平均化後の背景データを前記最新の背景データとして前記フレームメモリに記憶させるための前記第1制御指令を生成し、かつ所望の重みによる前記加重平均化後の背景データを得るための前記第2制御指令を生成するフィルタ制御部と
を含んで構成されるタッチ検出装置。
A touch detection device for outputting a touched position coordinate on a panel based on low data which is sensor output data after AD conversion from a touch panel,
Intermediate pattern obtained by subtracting background data from the low data after removing fixed pattern noise that is superimposed on the sensor output data in a fixed and steady manner due to variations in the characteristics of each sensor position and sensor output data generation circuit. A fixed pattern noise filter that outputs differential data;
For the intermediate difference data output from the fixed pattern noise filter, a post-filter that reduces the random noise depending on the sensor position included in the sensor output data and outputs the difference data;
A touch determination unit that outputs touch determination data based on the difference data output from the subsequent filter;
A coordinate calculation unit that outputs the touched position coordinates based on the difference data output from the subsequent filter and the touch determination data output from the touch determination unit;
The fixed pattern noise filter is
A frame memory for storing the latest background data in response to a first control command from the outside;
Variable weighted averaging for varying the weight for averaging the latest background data read from the frame memory and the raw data in accordance with an external second control command and outputting the background data after weighted averaging And
A subtractor that outputs the intermediate difference data by subtracting the background data after the weighted averaging output from the variable weighted averaging unit from the raw data;
Based on the touch determination data output from the touch determination unit, generates the first control command for storing the background data after the weighted average in the frame memory as the latest background data, and desired And a filter control unit that generates the second control command for obtaining the background data after the weighted averaging by the weight of the touch detection device.
請求項1に記載のタッチ検出装置であって、
前記フィルタ制御部は、
前記タッチ判定データにおいてタッチ有り判定された要素の数が0個であるタッチ無しフレームの連続する数をカウントし、
前記タッチ無しフレームの連続数が所定数未満である場合には、前記ロゥデータと前記背景データとの平均値計算の重みを0:1にするように前記第2制御指令を生成するとともに、前記フレームメモリにおける背景データの更新を停止するように前記第1制御指令を生成し、
前記タッチ無しフレームの連続数が前記所定数に達した場合には、前記平均値計算の重みを1:0にするように前記第2制御指令を生成するとともに、前記フレームメモリにおける背景データの更新を有効とするように前記第1制御指令を生成する
タッチ検出装置。
The touch detection device according to claim 1,
The filter control unit
In the touch determination data, count the number of consecutive non-touch frames in which the number of elements determined to be touched is zero,
When the number of consecutive non-touch frames is less than a predetermined number, the second control command is generated so that the weight of the average value calculation of the low data and the background data is 0: 1, and the frame Generating the first control command to stop the update of the background data in the memory;
When the number of consecutive frames without touch reaches the predetermined number, the second control command is generated so that the weight of the average value calculation is 1: 0, and the background data in the frame memory is updated. The touch detection device that generates the first control command so as to be effective.
請求項1または2に記載のタッチ検出装置であって、
前記後段フィルタは、行毎ノイズフィルタ、列毎ノイズフィルタ、再帰型ノイズフィルタ、および2次元ローパスフィルの少なくとも1つを含んで構成される
タッチ検出装置。
The touch detection device according to claim 1, wherein:
The post-stage filter includes at least one of a row-by-row noise filter, a column-by-column noise filter, a recursive noise filter, and a two-dimensional low-pass filter.
タッチパネルからのAD変換後のセンサ出力データであるロゥデータから、センサ位置毎および前記センサ出力データの生成回路毎の特性のばらつきに伴って固定的・定常的に重畳する固定パタンノイズを除去した上で、前記ロゥデータから背景データを減算した中間差分データを出力する固定パタンノイズフィルタと、
前記固定パタンノイズフィルタから出力された前記中間差分データに対して、前記センサ出力データに含まれるセンサ位置に依存したランダムノイズを低減して差分データを出力する後段フィルタと、
前記後段フィルタから出力された前記差分データに基づいてタッチ判定データを出力するタッチ判定部と、
前記後段フィルタから出力された前記差分データ、および前記タッチ判定部から出力された前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチされた位置座標を出力する座標算出部と
を備え、パネル上のタッチされた位置座標を出力するタッチ検出装置に適用されるタッチ検出方法であって、
前記固定パタンノイズフィルタにおいて、
外部からの第1制御指令に応じて、フレームメモリに記憶された最新の背景データを更新する更新ステップと、
前記フレームメモリに記憶された前記最新の背景データを読み出す背景データ抽出ステップと、
前記フレームメモリから読み出した前記最新の背景データと前記ロゥデータとを平均化する重みを、外部からの第2制御指令に応じて可変し、加重平均化後の背景データを出力する可変加重平均化ステップと、
前記可変加重平均化ステップで出力された前記加重平均化後の背景データを前記ロゥデータから減算することで前記中間差分データを出力する減算ステップと、
前記タッチ判定部から出力された前記タッチ判定データに基づいて、前記加重平均化後の背景データを前記最新の背景データとして前記フレームメモリに記憶させるための前記第1制御指令を生成する第1生成ステップと、
前記タッチ判定部から出力された前記タッチ判定データに基づいて、所望の重みによる前記加重平均化後の背景データを得るための前記第2制御指令を生成する第2生成ステップと
を有するタッチ検出方法。
After removing fixed pattern noise that is superimposed on the sensor output data from the touch panel, which is sensor output data after A / D conversion, in a fixed and steady state with variations in characteristics for each sensor position and each sensor output data generation circuit. A fixed pattern noise filter that outputs intermediate difference data obtained by subtracting background data from the raw data;
For the intermediate difference data output from the fixed pattern noise filter, a post-filter that reduces the random noise depending on the sensor position included in the sensor output data and outputs the difference data;
A touch determination unit that outputs touch determination data based on the difference data output from the subsequent filter;
A coordinate calculation unit that outputs the touched position coordinates based on the difference data output from the post-stage filter and the touch determination data output from the touch determination unit; A touch detection method applied to a touch detection device that outputs position coordinates,
In the fixed pattern noise filter,
An update step of updating the latest background data stored in the frame memory in response to a first control command from the outside;
A background data extraction step of reading out the latest background data stored in the frame memory;
A variable weighted averaging step of changing a weight for averaging the latest background data and the raw data read from the frame memory in accordance with an external second control command and outputting the background data after weighted averaging When,
A subtracting step of outputting the intermediate difference data by subtracting the background data after the weighted averaging output in the variable weighted averaging step from the raw data;
Based on the touch determination data output from the touch determination unit, a first generation for generating the first control command for storing the weighted average background data in the frame memory as the latest background data Steps,
A second generation step of generating the second control command for obtaining background data after the weighted averaging with a desired weight based on the touch determination data output from the touch determination unit; .
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