JPH01136227A - タツチ・パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ユーザが選択する複数個の視覚領域を同時に
提示する、表示装置にオーバーレイするタッチ式選択画
面ないしパネルに関するものである。詳細にいえば、本
発明は、視差の効果によって、ユーザが視覚表示装置に
表示される領域の選択を誤ることがある、視覚表示装置
にオーバーレイするタッチ・パネルを使用したシステム
に関するものである。本発明は、表示装置としての陰極
線管（ＣＲＴ）を、陰極線の表面にオーバーレイする透
明なタッチ画面とともに使用し、ユーザがタッチや、ラ
イト・ペンの操作などによって表示装置上のさまざまな
領域を選択できるようになっているシステムに特に宵月
である。

Ｂ、従来技術 ユーザと各種の型式の電子システムとの間のインターフ
ェースとして表示画面を使用することは、その融通性及
び速度の点でデータ処理産業にとって魅力的なものであ
る。ユーザが表示画面からある項目を選択すると、シス
テムはさまざまな応答を出す。それによって、データベ
ースの呼出しや処理に関係するものなどシステム内の内
部アクションを開始することも、あるいはプロセス制御
機能の処理などの外部アクションをもたらすこともでき
る。さらに、システムは、最初の選択に応じて提示され
る表示を再構成して、一部分の選択項目を示すことがで
きる。ボタン、ランプ、ノブなどの配列を表示画面上に
シミュレートすることによって、因果関係をシミュレー
トシ、その後これらの要素の操作に関するシミュレート
された効果を視覚化することができる。

多くの場合、表示ユーザ・インターフェースは、陰極線
管の表面などに、複数個の選択項目を表示することによ
って得られ、ユーザは希望する項目を選択するための手
段としてキーボードを使用する。通常、選択はキーボー
ドから文字または記号を入力するか、あるいはカーソル
を操作して、希望する選択項目に合わせることによって
行なわれる。いわゆるマウスやタブレット装置などの他
の手段が、カーソル本位の選択と一緒に使用されること
もある。いずれにせよ、ユーザから見た表示項目または
表示領域の視差によるずれは、このような状況では重要
ではない。

表示表面に対するオーバーレイとしてタッチ検出画面な
いしパネル装置を配列する方法が開発され、これはユー
ザをキーボードから解放するという利点を有している。

最新のタッチ・スクリーン・システムの諸要素及び操作
が、Ｐ、Ｊ、ケネディ（Ｋｅｎｎｅｄｙ　）の論文「コ
ンピュータ・インターフェース装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）　Ｊ　％ＩＢＭ
テクニカル・ディスクロージャ・プルテン、１９８０年
１月（Ｖｏｌ、２２、Ｎｏ、８Ｂ）、１）１）、３５４
２−３５４３に簡単に記載されている。こうした構成が
使い方を学びやすいことは、タッチ画面システムが、キ
ーボードを読むことができず、ましてや使用することも
できない小さな子供の訓練用エイドとして使用されてい
る事実によっても明らかである。ユーザは画面上に見え
る項目または領域を、指、ライト・ペン、ロッドなどで
直接指すだけでよい。タッチ画面と連動する制御装置が
、ユーザにとって透明な形で、選択された項目または領
域を解釈する。

残念ながら、陰極線管の表面とタッチ画面の厚みが、表
示面と見る人の間にある。すなわち、選択すべき目標項
目または目標領域の平面にほぼ垂直ではない線に沿って
ユーザが見ている場合、その目標と隣りの項目との間に
ほとんどまたはまったく空間がなければ、ユーザの指ま
たはペンが実際には隣りの項目の上にあることがあり得
る。その場合、電子装置によって隣りの項目が誤って選
択される。

タッチ画面選択の視差による指示誤差の発生は、従来技
術で知られている。たとえば、米国特許第４５６７４８
０号、ならびにＤＡＴＡＭＡＴＩ　ＯＮ誌、１９８４年
１月号、ｐｐ、１４６−１５４所載論文は、この問題に
気づいているが、両方とも、ユーザに画面の真正面に座
り、眼の高さで見るように勧める以外に解決策を提案し
ていない。

この問題に気づいて、タッチ画面に関連する構造を修正
することにより解決を試みた従来技術は他にもある。た
とえば、米国特許第４１９８６２３号は、陰極線管の端
部曲率の視差効果を最小にしようとして光源とセンサの
特別な配列を考案している。米国特許第４３５５２０２
号は、表示面と選択面の間の有限の厚みが視差による歪
みに関係していることを認めて、この２つの面をできる
だけ一致するように配置させようとした、表示部を囲む
変換円錐と圧電センサのフレームを教示している。陰極
線管の表面は有限の厚みをもち、その内面に表示面があ
るので、タッチ画面と表示面を完全に一致させることは
不可能である。米国特許第４３８１７２５号では、さら
に別の方法を取っている。その特許では、陰極線管上に
視差誤差を補正する構成のＸ−Ｙ格子ワイヤを配列する
ことができると示唆している。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 従来技術のどれにも、表示装置、タッチ画面パネル、表
示−パネル取付環境またはそれらの組合せを修正せずに
、従来のタッチ画面パネルを収納できる形で視差による
タッチ画面選択誤差を除去または軽減させることは教示
も示唆もされていない。しかし、本発明によってそれが
実現され、利益をもたらしている。

Ｄ０問題を解決するための手段 本発明は、ユーザの１旨や選択装置が実際に表示画面の
ある領域を選択中に、ユーザに表示画面の他の領域を選
択していると信じさせる、視差の歪みによって生じる選
択エラーを克服するものである。本発明について、陰極
線管に関連する視差誤差に力点を置いて説明するが、当
業者なら、本発明が、検出された表示領域の潜在的な視
差によるずれを含む、任意の表示装置とタッチ画面の型
式との組合せに何益であることを理解できるはずである
。要約すると、本発明は、タッチ選択に利用できる各表
示領域の周囲に保護帯域を設けることにより、視差によ
る誤差問題を解決することを意図している。ただし、そ
の帯域の幅は、所期の陰極線管及びタッチ画面の環境に
関連する視差誤差の量に相関している。

さらに詳細にいえば、本発明では、視差による歪みから
見かけ上のイメージの変位を引き起こし易い媒体を介し
て見る、電子的に生成される視覚表示の使用に付随する
、視差誤差を補償する方法を使用する。ユーザが１つま
たは複数の離散領域にタッチすると、何らかの形のシス
テム応答が付勢されるようになっている。本発明による
と、まずその媒体による視差効果特に画面を見る角度の
変化によって引き起こされる見かけの視覚イメージの変
位量を求める。タッチによる活動化に使用できる電子的
に生成された視覚表示の各領域に、ユーザには見えない
保護帯域を設ける。この保護帯域の幅は、視差による歪
みによって引き起こされる、それに取り囲まれた領域の
見かけの領域拡大に相関する領域を取り込んでいる。さ
らに、システムは、帯域幅内へのタッチに応答して、取
り囲まれた領域が実際に選択されたことを示す信号を生
成する。

Ｅ、実施例 保護帯域の大きさは、システムが収納すべき表示画面に
関する最大視角の関数である。その角度を決定し、陰極
線管表面の厚さ及びタッチ・パネルに関連する角度での
、合成された視差によるずれを決定することにより、保
護帯域の幅を決定して、それを表示部の潜在的に選択可
能な各領域に保護帯域を設けることが可能となる。

透明なタッチ画面１２をもつ陰極線管（ＣＲＴ）１０を
用いるシステムの通常の環境を第１図に示す。周知のよ
うに、画面１２は通常、陰極線管１０の表面１４のすぐ
上に配置されている。ただし、説明の便宜上、第２図で
は離して示しである。タッチ画面すなわちタッチ・パネ
ル１２は、接触に応答してセンサ１５と１６に出力信号
を生成するＸ−Ｙマトリックスを含んでいる。２組の出
力信号が、データ・プロセッサ１８に送られる。タッチ
の検出は、容量性センサ、誘導性センサ、光路遮断、接
触スイッチなどいくつかの周知のシステムによる。以上
のものは、タッチ画面１２への接触を特定の表示、また
はある表示の一部分と関連付けるプロセッサ１８の電子
装置と共に、やはり周知であるので、本明細書ではこれ
以上説明しない。

こ−の画面とＣＲＴの組合せによってもたらされるユー
ザ／マシン・インターフェースにより、ユーザは関連す
るデータ処理システムと電子的に対話することができる
。たとえば、ユーザは、ボタン、キー、アイコン、スイ
ッチなどのオブジェクトの物理的な選択をシミュレート
でき、データ処理システムは適切なシミュレートされた
結果を出して応答する。この技術には、融通性、直接性
及びコストの点でいくつかの利点がある。タッチ画面／
陰極線管技術を利用するユーザ／システム・インターフ
エースは、容易に作成し修正することができる。この技
術を用いると、ソフトウェアの制御下で複数のパネルま
たは「メニュー」が利用できるようになる。要するに、
この技術は、融通性の高いソフトウェアによって生成さ
れるユーザ／システム・インターフェースを可能にする
ものである。

陰極線管とタッチ画面の組合せは、キーボード、マウス
、ジョイスティック装置など間接的指示機構に勝る利点
をもつ。このような最新の間接的指示を使用する場合、
ユーザは、通常、制御装置を操作して、目に見えるカー
ソルを陰極線管表示画面上で動かさなければならない。

カーソルが希望する対象の位置にくると、ユーザは、通
常、制御装置上の独立なボタンを押して、その選択を実
行しなければならない。

タッチ画面と陰極線管の組合せを使用する場合、ユーザ
は、指、ライト・ペンまたは他の適切な指示オブジェク
トを使って自然に所期の対象を指すだけでよい。しかし
、ユーザがタッチ画面とＣＲＴによって限定される表面
に対して垂直な方向から見ていない場合、視差による誤
差が発生する。

これらの誤差は、オブジェクトが実際に現われる表面（
陰極線管の表面１４の内側前面）とその領域を選択しよ
うとしてユーザが押したタッチ検出領域との間が離れて
いるために発生する。

この分離は、使用するタッチ画面技術に応じて変わるが
、常にある程度存在する。視差の問題は、本物のオブジ
ェクトでは発生しないし、間接指示装置や陰極線管によ
って生成されるオブジェクトでも発生しない。視差によ
る指示誤差は、本発明によれば、あるオブジェクトのタ
ッチ領域をその視覚的表示領域より大きくすることによ
り除去される。領域の正確な大きさは、１）表面１４の
背後の陰極線管１０の内側の蛍光塗料被覆表面とユーザ
がタッチする表面との間の分離、２）オブジェクトに関
する垂直方向から垂直及び水平方向にずれる最高予想（
または許容）視角、及び３）陰極線管１０及びタッチ画
面１２に使用される材料の屈折率を考慮して決める。こ
の式は、タッチ画面１２と陰極線管１０の界面上に提示
されるボタンなどのオブジェクト相互間の最小許容分離
を決定するのにも使用される。

ユーザが陰極線管１０とタッチ画面１２の界面をある角
度から見て、表面１４上に表示されたオブジェクトまた
は領域にタッチしようとする場合、視差、光の屈折、陰
極線管１０の表面１４のガラスの厚み及びタッチ検出パ
ネル１２の厚みのために、ユーザが、そうと知らずに誤
った領域の見かけ上の選択を指示することがあり得る。

陰極線管１０と画面１２の間の界面に関するユーザの最
高予想視角と、陰極線管１０のガラス及びタッチ画面１
２の屈折率を決定することにより、タッチ検出領域が対
応する表示オブジェクトをどの程度超えるかが求められ
る。以下に、その処理の詳細な説明を例と共に示す。

以下に示すものは、本発明の適用例の一例である。この
例では、次のように仮定する。

Ｒｇ＝１．５；陰極線管１０のガラスとタッチ・パネル
１２の屈折率 Ｔｇ＝１２．７ｍｍ；　　表面１４での陰極線管１０の
ガラスの厚み Ｔｔ＝２．６４ｍｍ：タッチ・パネル１２の厚みＡ１＝
４５度；　垂線とＣＲＴ面１４との間の最高予測視角 Ａ２＝１／（Ｓｉｎ　　Ａｌ）／Ｒｇ＝２８．１２５度 視差による指示誤差の量は、陰極線管１０の表面１４の
背後にある蛍光塗料塗布面上のある点の実際の位置と、
ユーザがその蛍光塗料塗布点が見える位置にタッチしよ
うとしてタッチ画面１２の外面と交差する点との間の分
離によって決まるので、「タッチの食い違い」量は、以
下のように記述される。

Ｐ＝　（Ｔｇ＋Ｔｔ）ｔａｎＡ２、 ただし、 Ｐ＝視差による指示誤差の大きさ この例では、 Ｐ＝１５．３４ｔａｎ２８．１２５ ＝８．２ｍｍ タッチ誤差の量は、陰極線管１０の両側から発生すると
予測される。したがって、任意のオブジェクトの周囲の
検出領域は、表示オブジェクトの外側８．２ｍｍの保護
帯域まで広がる。すなわち、隣接するタッチ選択可能な
表示オブジェクト相互間の最小分離は１８．４ｍｍであ
る。この数字は特定の例に適用されるもの、他の適用例
では、そのシステムに含まれる構成要素に関連するデー
タに基づいて有用な保護帯域を計算する必要があること
に留意されたい。

上述の関係を第３図に示す。この図は、陰極線管１０の
表示面の断面を示したものである。プレート２０は、陰
極線管１０の正面プレートと、陰極線管１０の表面１４
にオーバーレイするタッチ・パネル１２の厚みとの組合
せ（すなわち、図のように、Ｔｇ＋Ｔｔ）を抽象的に表
わしたものである。ユーザは、パネル１２の外面２３の
垂線に関して角度Ａ１をなす線２２に沿って観察するも
のと仮定する。実際の情報表示点は、表面２１及び２３
に対する垂線から角度Ａ２、変位Ｐにある蛍光塗料塗布
背面２１上の点源２５で発生する。しかし、視差が関係
してくるため、見かけの点源は点源２６に見える。第２
のタッチ検出表示領域が点２６にある場合、その領域を
選択した結果、システムに誤った入力が行なわれる。

やや単純化した表示画面を、第１図に示す。陰極線管表
示面１４は、ユーザに指示を与える領域３０と３１を含
む。ユーザはこれらの領域を選択できない。これらの領
域は視差による誤差を引き起こすことはなく、隣接する
境界同士が分離なしに接している。領域３２．３３．３
４及び３５は、ユーザがタッチ選択するためのものであ
ると仮定しである。したがって、領域３２ないし３５は
それぞれ図に見えない保護帯域３６ないし３９で囲まれ
ている。帯域３６ないし３９はそれぞれ幅Ｐであり、上
述の例では、８．２ｍｍである。すなわち、領域３２と
３３は３０と３１から８．２ｍｍＷｉれているが、領域
３２ないし３５は互いに１６゜４ｍｇ＋離れている。

ユーザが当該の付勢領域をタッチで選択したと信じてい
たのに、視差によるずれのために実際には帯域３６．３
７．３８または３９をタッチした場合でも、目標、すな
わち、「止まれ（ＳＴＯＰ）Ｊ領域３２、「進め（ＧＯ
）Ｊ領域３３、「上（ＵＰ）Ｊ領域３４または「下（Ｄ
ＯＷＮ）Ｊ領域３５が正しく付勢される。

保護帯域は必ずしもタッチで選択可能な表示領域の全周
囲にある必要はないことに留意されたい。

視差による誤差の危険が水平面にだけあると考えられる
場合、選択可能領域の上下の帯域を削除することができ
、逆も同様である。さらに、囲まれる領域の周囲の帯域
を異なる幅にすることもできる。たとえば、システムが
、取り囲まれる選択可能表示領域に関して水平方向では
より大きなＡ１の角度に対処し、垂直方向では浅いＡ１
の角度に対処することができる。しかし、本発明にした
がってそれが決定されると、周知のプログラミング技術
を用いて表示領域の端部に保護帯域が追加される。これ
らの技術は、当業者の技能の範囲内に十分台まれている
ので、本明細書ではこれ以上は説明しない。

Ｆ０発明の効果 本発明によれば、画面を見る角度の変化などによる視差
に基づくタッチ入力エラーが回避される効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による、選択可能な領域に対して保護
帯域が指定された、表示画面のサンプルである。 第２図は、本発明を適用できるタッチ画面起動システム
の環境の部分概略図である。 第３図は、視差現象によって誘導される見た目の変位に
関連する光学系を示す。 １０・・・・陰極線管、１２・・・・タッチ画面、１４
・・・・陰極線管表示面、１５．１６・・・・センサ、
１８・・・・データ・プロセッサ、３０．３１・・・・
指示を与える領域、３２．３３．３４．３５・・・・タ
ッチ選択領域、３６．３７．３８．３９・・・・保護帯
域。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タッチ・パネルを通して見える１個もしくは複数
   個の表示イメージに対応するタッチ・センサ領域をタッ
   チすることによって入力を行なえるタッチ・パネルにお
   いて、 上記各表示イメージより、該表示イメージに対応するタ
   ッチ・センサ領域を視差に対応する分だけ大きく設定す
   ることを特徴とするタッチ・パネル。
2. （２）視差による歪みから見かけ上の表示イメージの変
   位を引き起こし易い媒体を介して見る、電子的に生成さ
   れる視覚表示に基づき、１つまたは複数の離散した領域
   にタッチするのに応答してタッチ応答手段が誤って付勢
   されることのないようにするタッチ入力エラーの補償方
   法にして、 上記媒体による視差によって引き起こされる見かけの視
   覚イメージの変位量を求め、 上記各離散領域のまわりに、上記求めた変位量に基づく
   幅の保護帯域であって、該保護帯域に取り囲まれた各離
   散領域の見かけの領域拡大に相関する保護帯域を割り当
   てることとを含み、これによって、 上記保護帯域幅内へのタッチに応答して、該取り囲まれ
   た離散領域がタッチされたことを上記タッチ応答手段に
   示す正しい信号を生成できるタッチ入力エラーの補償方
   法。