(57)【要約】【課題】軽量化と共に低コスト化を実現し得るタッチパネル装置及びそのタッチ位置検出方法，タッチ位置検出用プログラムを提供する。【解決手段】平行に配列された導光路１５を有する導光板１０を表示パネル２０の表示面上に配し、各導光路１５の端面に対して光センサ１１ａ，１１ｂが設けられ、タッチ位置検出手段１６が、光センサ１１ａ，１１ｂの受光量が基準値を超えて変化したときに、その光センサ１１ａ，１１ｂの位置と、そのとき駆動されていた画素の位置とから物体のタッチ位置を特定する。【選択図】図１
2010152828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、
この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、
この表示処理手段からの表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、
平行に配列された複数の導光路を有すると共に当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になる向きで当該表示パネルの表示面上に積層された透明な導光板と、
前記各導光路の少なくとも一方の端面から外部へ向けて出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する複数の光センサと、
この各光センサから出力された輝度信号を入力しこの輝度信号のレベルに基づいて前記導光板上における物体がタッチした位置を検出するタッチ位置検出手段を備え、
前記タッチ位置検出手段は、前記輝度信号のレベルが前記表示用画像データに基づく基準値を超えた場合に、このとき走査されていた画素の位置を前記表示走査信号に基づいて算定し、この算定した画素の位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号を出力した光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記物体がタッチした位置として検出するタッチ位置検出機能を備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のタッチパネル装置において、
前記表示処理手段から前記表示走査信号を入力しこの表示走査信号と同期したタッチ走査信号を生成して出力する検出同期手段と、
このタッチ走査信号に従って順次対応する光センサの輝度信号を読み込んで出力するセンサ情報検出手段とを備え、
前記タッチ位置検出手段は、前記各光センサから前記センサ情報検出手段を介して輝度信号を入力する機能と共に、前記走査されていた画素の位置を前記タッチ走査信号に示されたタイミング情報をカウントして算定する機能を備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のタッチパネル装置において、
前記センサ情報検出手段から出力された輝度信号と前記検出同期手段からのタッチ走査信号とから検出画像データを生成する検出データ生成手段を備え、
前記タッチ位置検出手段は、前記表示用画像データに基づく基準画像データと前記検出画像データとを比較し、当該検出画像データのうち当該基準画像データより輝度の大きい部分を抽出し、この抽出部分に対応する導光板上の位置を物体のタッチ位置として検出する機能を備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のタッチパネル装置において、
前記検出同期手段は、前記表示走査信号の位相を９０度未満ずらして前記タッチ走査信号とすることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載のタッチパネル装置において、
前記光センサが、前記各導光路の両端に対して設けられており、
前記センサ情報検出手段は、一つの導光路に対して設けられた２つの光センサからの輝度信号を合算して読み込むことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項６】
マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、この表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、平行に配列された複数の導光路を有し当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になるように当該表示パネルの表示面上に積層された導光板と、前記導光路の少なくとも一方の端面から外部へ向けて出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する光センサとを備えたタッチパネル装置にあって、
前記各光センサから出力された輝度信号を検出し、
この輝度信号のレベルを前記表示用画像データに基づく基準値と比較し、
前記輝度信号のレベルが前記基準値を超えた場合に、このとき走査されていた画素の位置を前記表示走査信号に基づいて算定し、
この算定した画素の位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号を出力した光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記物体がタッチした位置として検出することを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項７】
前記請求項６に記載のタッチ位置検出方法において、
前記光センサから輝度信号を検出する前に、前記表示処理手段から出力された前記表示走査信号と同期したタッチ走査信号を生成し、
前記光センサから輝度信号を検出するに際しては、前記タッチ走査信号に従って順次対応する光センサから輝度信号を検出し、
前記走査されていた画素の位置を算定するに際しては、前記タッチ走査信号に示されたタイミング情報をカウントして走査画素の位置を算定することを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項８】
前記請求項７に記載のタッチ位置検出方法において、
前記各光センサから出力された輝度信号を検出した後、この検出した輝度信号のレベルを前記基準値と比較する前に、
前記検出した輝度信号と前記タッチ走査信号とから検出画像データを生成し、
前記検出した輝度信号のレベルを前記基準値と比較してから、物体のタッチ位置を検出するまでの工程を、
前記検出画像データと前記表示用画像データに基づく基準画像データとを比較し、
前記検出画像データのうち前記基準画像データより輝度の大きい部分を抽出して、この抽出部分に対応する導光板上の位置を物体のタッチ位置として検出する工程としたことを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項９】
前記請求項８に記載のタッチ位置検出方法において、
前記タッチ走査信号を生成するに際しては、
前記表示走査信号の位相を９０度未満ずらして前記タッチ走査信号とすることを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項１０】
前記請求項９に記載のタッチ位置検出方法において、
前記光センサが前記各導光路の両端に対して設けられている場合、
前記光センサからの輝度信号を順次検出するに際しては、
１つの導光路に対して設けられた２つの光センサから出力される輝度信号を合算して読み込むことを特徴とするタッチ位置検出方法。
【請求項１１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、この表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、平行に配列された複数の導光路を有し当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になるように当該表示パネルの表示面上に積層された導光板と、前記導光路の少なくとも一方の端面から外部に向かって出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する光センサとを備えたタッチパネル装置にあって、
前記表示処理手段から出力された前記表示走査信号に同期したタッチ走査信号に従って順に対応する光センサから出力された輝度信号を入力してこの輝度信号のレベルを前記表示用画像データに基づく基準値と比較する比較機能と、
入力した輝度信号のレベルが前記基準値を超えた場合に、このときに走査された画素の位置を前記タッチ走査信号に基づいて算定すると共に、この算定した画素位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号の出力元である光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記導光板上における物体がタッチした位置として検出するタッチ位置検出機能とをコンピュータに実行させることを特徴とするタッチ位置検出用プログラム。
【請求項１２】
前記請求項１１に記載のタッチ位置検出用プログラムにおいて、
前記比較機能が、前記タッチ走査信号とこのタッチ走査信号に従って選択された光センサから出力された輝度信号とからなる検出画像データを入力して、この検出画像データと前記表示用画像データに基づく基準画像データとを比較する機能であり、
前記タッチ位置検出機能が、前記検出画像データのうち前記基準画像データより輝度の大きい部分を抽出し、この抽出部分に対応する導光板上の位置を物体のタッチ位置として検出する機能であることを特徴とするタッチ位置検出用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画面のどの位置にユーザが触れたかを検出するタッチパネル装置及びそのタッチ位置検出方法，タッチ位置検出用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが画面にタッチしたときにその画面上のタッチ位置に応じた信号を出力するタッチパネルは、キーボードに変わる入力装置として知られている。特に、携帯電話などの小型化されたモバイル装置では、装置の大きさや厚さ，形状が制約されるので、シート化された簡易な構成のタッチパネルを入力装置とすることは有用である。
【０００３】
抵抗膜方式又は静電圧方式のタッチパネルが利用されているが、これらの方式では、多点検出ができなかったり、タッチ位置の移動方向を検出する仕組みが複雑であったりするなどの欠点があった。また、抵抗膜方式では、タッチ点で透明導電膜同士が接触しなければならないので、表示画面の表面に硬質材を使用して頑丈にすることができなかった。
【０００４】
これに関連する技術が、特許文献１乃至３に開示されている。特許文献１に開示された技術は、２次元状に配置された画素から発する光を被写体に照射し、この被写体からの反射光を、同じく２次元状に配置された受光素子で検出する画像検出装置である。
【０００５】
特許文献２に開示された技術は、複数の板状の光学的吸収体又は光学的遮蔽体を互いに距離をおいて複数平行に配置してなる板状の導光体と、板状の光学的吸収体又は光学的遮蔽体に直角の導光体端面に配置された光検出手段とを備え、導光体表面に光を発する被測定物を接触させたときに、導光体内を板状の光学的吸収体又は光学的遮蔽体と平行の方向に全反射伝播した光を光検出手段で受光し被検出物の位置を検出する位置検出方法及び位置検出装置である。
【０００６】
特許文献３に開示された技術は、可視領域で発光する発光体と非可視領域で発光する発光体とを表示画面に有するＣＲＴ表示部と、ＣＲＴ表示部の表示面上でＸ方向及びＹ方向にビームを走査させる走査回路と、非可視光を発する発光体に感応する受光素子を有するライトペンと、ライトペンのＣＲＴ表示面上の指示箇所に対応して走査ビームに感応したパルスを出力する波形整形回路と、波形整形回路の出力と走査回路の出力との一致箇所からライトペンの指示箇所を検出する位置検出回路とを備えた表示装置である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６４０７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３８１６８号公報
【特許文献３】特開昭６０−２４７７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、表示画素が被写体検出用の受光素子を兼ねることにより、装置の小型化を実現しているが、表示画素が有機ＥＬに限定されてしまうので、有用ではなかった。有機ＥＬ以外の表示画素に採用するために、受光素子を新たに設けた場合でも、受光素子を２次元に配列して表示パネル全面に配置していたので、受光素子の必要数が多くなり、コストがかかってしまうという不都合があった。
【０００９】
特許文献２に開示された技術では、発光する物（電子ペン）で画面上に指示しなくてはならず、ユーザが指又はタッチペンでタッチした位置を検出できるタッチパネルに比べて、ユーザに煩わしさを与えてしまうという不都合があった。
【００１０】
また、特許文献３に開示された技術は、ドットスキャンのＣＲＴ装置に適用できる技術であり、列単位でのスキャンであるＬＣＤなどには採用することができないという不都合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記関連技術の不都合を改善し、軽量化と共に低コスト化を実現し得るタッチパネル装置及びそのタッチ位置検出方法，タッチ位置検出用プログラムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のタッチパネル装置マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、この表示処理手段からの表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、平行に配列された複数の導光路を有すると共に当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になる向きで当該表示パネルの表示面上に積層された透明な導光板と、前記各導光路の少なくとも一方の端面から外部へ向けて出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する複数の光センサと、この各光センサから出力された輝度信号を入力しこの輝度信号のレベルに基づいて前記導光板上における物体がタッチした位置を検出するタッチ位置検出手段を備え、前記タッチ位置検出手段は、前記輝度信号のレベルが前記表示用画像データに基づく基準値を超えた場合に、このとき走査されていた画素の位置を前記表示走査信号に基づいて算定し、この算定した画素の位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号を出力した光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記物体がタッチした位置として検出するタッチ位置検出機能を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のタッチ位置検出方法は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、この表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、平行に配列された複数の導光路を有し当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になるように当該表示パネルの表示面上に積層された導光板と、前記導光路の少なくとも一方の端面から外部へ向けて出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する光センサとを備えたタッチパネル装置にあって、前記各光センサから出力された輝度信号を検出し、この輝度信号のレベルを前記表示用画像データに基づく基準値と比較し、前記輝度信号のレベルが前記基準値を超えた場合に、このとき走査されていた画素の位置を前記表示走査信号に基づいて算定し、この算定した画素の位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号を出力した光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記物体がタッチした位置として検出することを特徴とする。
【００１４】
本発明のタッチ位置検出用プログラムは、マトリクス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、この表示パネルに表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて前記各画素を順次走査させるための表示走査信号を出力する表示処理手段と、この表示走査信号に従って順に前記各画素を走査する制御ドライバと、平行に配列された複数の導光路を有し当該各導光路を前記表示パネルの画素配列の行方向又は列方向のいずれか一方と平行になるように当該表示パネルの表示面上に積層された導光板と、前記導光路の少なくとも一方の端面から外部に向かって出力される光を受光してその輝度を示す輝度信号を出力する光センサとを備えたタッチパネル装置にあって、前記表示処理手段から出力された前記表示走査信号に同期したタッチ走査信号に従って順に対応する光センサから出力された輝度信号を入力してこの輝度信号のレベルを前記表示用画像データに基づく基準値と比較する比較機能と、入力した輝度信号のレベルが前記基準値を超えた場合に、このときに走査された画素の位置を前記タッチ走査信号に基づいて算定すると共に、この算定した画素位置と前記基準値を超えたレベルの輝度信号の出力元である光センサに対応する導光路とが重なる位置を、前記導光板上における物体がタッチした位置として検出するタッチ位置検出機能とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上のように構成されるため、これにより、表示パネル上に配された導光板における複数の導光路の端面に対して設けられた光センサの受光量と基準値を比較し、基準値を超えた光量の光を検出した光センサの位置とそのときに走査されていた画素の位置とから物体のタッチ位置を検出するので、パネルの全面に光センサを敷き詰めたものと比べて、光センサの数を有効に削減することができ、結果として、低コスト化，軽量化，低電力化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のタッチパネル装置の構成を示す機能ブロック図である。図２は、本実施形態のタッチパネル装置の表示画面の構造を示す斜視図である。本実施形態のタッチパネル装置は、マトリックス状に配列された画素を有する表示パネル２０と、表示パネル２０に表示させる画像情報である表示用画像データを入力しこの表示用画像データに応じて表示パネル２０の各画素を順次走査させるための表示走査信号（垂直走査信号及び水平走査信号）及び表示画像信号を出力する表示処理手段２３と、この表示走査信号に従って表示パネル２０の各画素を走査する制御ドライバである走査線ドライバ２１及び信号線ドライバ２２とを備えている。
【００１８】
またさらに、本実施形態のタッチパネル装置は、図２に示すように表示パネル２０の表示面上に積層された透明な導光板１０と、この導光板１０に形成された複数の導光路１５（後述）の端面から出力される光を個別に受光しその輝度を示す輝度信号を出力する光センサ１１ａ，１１ｂと、表示処理手段から表示走査信号を入力しこの表示走査信号と同期したタッチ走査信号を生成し出力する検出同期手段１２と、このタッチ走査信号に従って順次対応する光センサ１１ａ，１１ｂからの輝度信号を読み込んで出力するセンサ情報検出手段１３と、タッチ走査信号とこのタッチ走査信号に従ってセンサ情報検出手段１３に順次読み込まれて出力された輝度信号とから検出画像データを生成して出力する検出データ生成手段１４と、全体の動作を制御する主制御部３１とを備え、主制御部３１が、検出データ生成部１４からの検出画像データを解析して物体がタッチした導光板１０上の位置を検出するタッチ位置検出手段１６を備えている。
【００１９】
また、本実施形態のタッチパネル装置は、ユーザの操作に基づく指示情報に従って主制御部３１に実行させる動作内容の情報を格納するアプリケーション情報格納部３２を備えている。
【００２０】
主制御部３１は、各種情報の伝送経路を管理し、装置全体の動作を制御している。例えば、表示処理手段２３と接続する表示デバイスドライバや、検出データ生成部１４と接続するセンサデバイスドライバを備えている。また、主制御部３１は、タッチ位置検出手段１６で検出されたタッチ位置に応じた指示コマンドに基づいて、情報処理を実行する。
【００２１】
アプリケーション情報格納部３２は、ユーザの操作による入力コマンドに従って主制御部３１に実行させる動作内容情報を格納している。例えば、主制御部３１が、タッチ位置検出手段１６に検出されたタッチ位置に応じた指示コマンドに従って情報処理を実行し処理に応じた表示用画像データを記憶媒体（図示せず）から読み出して表示処理手段２３へ送出するような内容の情報を格納している。
【００２２】
図２は、本実施形態のタッチパネル装置における表示画面を構成するパネルの外観を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、導光板１０が、前述した表示パネル２０の表示面上に積層されている。図２では、導光板１０上に表示画面を保護するための保護膜３０を設けているが、保護膜３０を設けずに導光板１０を保護膜としてもよい。導光板１０は、例えば、アクリルやガラス等である。また、表示パネル２０は、例えば、液晶パネル，有機ＥＬパネルなどである。
【００２３】
図３（ａ）は、導光板１０の平面図を示す図であり、図３（ｂ）は、導光板１０の一部分Ａ及びＢを拡大して示す図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態における導光板１０は、平行に配列された複数の導光路１５を有している。この導光路１５は、導光板１０の両面から入射した光の一部を透過し残りの一部を端面方向へ伝搬させるような構造である。
【００２４】
本実施形態では、導光板１０の導光路１５が表示パネル２０の画素配列の行方向または列方向のいずれか一方と平行になるような向きで、導光板１０と表示パネル２０とが貼り合わされている。導光路１５は、表示パネル２０における画素配列の行方向と平行であれば、その画素配列の行数と同じか又は偶数倍の本数形成されており、画素配列の列方向と平行であれば、その列数と同一又は偶数倍の本数形成されている。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、全ての導光路１５の端面には、この端面から出力される光の光量を検出する光センサ１１ａ，１１ｂが光接続されている。光センサ１１ａ，１１ｂは、導光路１５の端面から外部へ向かって出力される光を受光しその光量に応じた電気信号である輝度信号を出力する。ここで、光センサ１１ａ，１１ｂは、例えば、フォトトランジスタなどである。
【００２６】
図４は、保護膜３０（または、導光板１０）の表面のうち走査画素に対応する位置に物体５（例えば、ユーザの指）がタッチしたときの導光路１５内の光の伝搬状態を示す説明図である。図４に示すように、導光板１０の表面のうち駆動画素上の位置に物体５がタッチした場合、表示パネル２０内の駆動画素からの光は、物体５の表面で反射して散乱し、この散乱光の一部が対応する導光路１５を伝播して端面から出射されて光センサ１１ａ及び１１ｂに検出される。
【００２７】
このように、走査された画素上の位置に物体５が接触しているときは、物体５の接触位置に対応する導光路１５の端面に設けられた光センサ１１ａ，１１ｂの受光量が、物体５が接触していないときと比べて増加する。これに基づいて、本実施形態のタッチパネル装置におけるタッチ位置検出手段１６は、組となる光センサ１１ａ及び１１ｂの検出光量の合算値が基準値を越えて変化したときに走査されていた画素上の位置をタッチ位置と判定するように構成されている。
【００２８】
図１に示す表示パネル２０は、複数の走査電極線と、この走査電極線に直交する複数の信号電極線とを有し、走査電極線と信号電極線の交点に画素を形成している。表示処理手段２３は、走査線ドライバ２１へ走査電極線の選択切り替えを指示する垂直走査信号を出力し、信号線ドライバ２２へ信号電極線の選択切り替えを指示する水平走査信号と信号電極線を介して画素を駆動させる表示画像信号とを出力する。
【００２９】
走査線ドライバ２１は、表示処理手段２３からの垂直走査信号に従って走査電極線を順番に選択しこの選択した走査電極線に所定の電圧を印加する。信号線ドライバ２２は、表示処理手段２３からの水平走査信号に従って順番に信号線を選択しこの選択した信号電極線に対して表示画像信号に応じた電圧を印加する。このような構成により、走査線ドライバ２１に選択されている走査電極線と信号線ドライバ２２に選択された信号電極線との交差部分の画素が走査される。
【００３０】
本実施形態における検出同期手段１２は、表示処理手段２３から表示走査信号（垂直走査信号及び水平走査信号）を入力しこの表示走査信号に同期したタッチ走査信号を生成し出力する。
ここで、本実施形態における検出同期手段１２が生成するタッチ走査信号は、表示走査信号と同一であってもよいが、タッチ走査信号と表示走査信号とが完全に一致していると、タッチを検出する位置から光センサ１１ａ，１１ｂまでの距離が常に一定となってしまい、光センサ１１ａ，１１ｂの受光量における変化点の相対値の検出精度が低くなるので、表示走査信号の位相をずらしてタッチ走査信号としてもよい。表示走査信号の位相をずらしてタッチ走査信号とすることで、タッチを検出する位置を変化させ、誤差に対する変化量を検出しやすくしており、タッチ検出精度を向上させている。
本実施形態における検出同期手段１２は、表示走査信号の位相をずらしてタッチ走査信号とする場合、表示走査信号の位相をθとすると、タッチ走査信号の位相ηを、θ＜η＜θ＋（π／２），θ−（π／２）＜η＜θの範囲に可変設定するようにする。
【００３１】
センサ情報検出手段１３は、検出同期手段１２からタッチ走査信号を入力し、タッチ走査信号に従って、走査画素に対応する導光路１５に対して設けられた１組の光センサ１１ａ及び１１ｂを順に選択して輝度信号を入力し、この組となる光センサ１１ａ及び１１ｂからの各輝度信号を合算し、この合算した輝度信号を順番に検出データ生成手段１４へ出力する。
【００３２】
このように、同じ導光路１５に対して設けられた光センサ１１ａ及び１１ｂからの輝度信号を合算することでタッチ操作による輝度差を、導光路１５の距離（長さ）による誤差として補正が可能となる。
【００３３】
検出データ生成手段１４は、センサ情報検出手段１３から順に出力される輝度信号と検出同期手段１２からのタッチ走査信号とを増幅・補正して検出画像データを生成し、この検出画像データを主制御部３１におけるタッチ位置検出手段１６へ出力する。
【００３４】
タッチ位置検出手段１６は、検出画像データに含まれる輝度信号に示された輝度が、表示用画像データに基づく基準値を超えていた場合に、このときに走査されていた画素の位置をタッチ走査信号に基づいて算定し、この算定した画素の位置とこのときの輝度信号の出力元である光センサに対応する導光路とが重なる位置を、物体がタッチした位置として検出する。
【００３５】
本実施形態のタッチ位置検出手段１６は、具体的に、表示用画像データを入力すると共に、検出データ生成手段１４から検出画像データを入力し、表示用画像データに基づく基準画像データと検出画像データとを比較し、検出画像データのうち基準画像データより輝度の大きい部分を抽出し、この抽出部分に対応する導光板上の位置を物体のタッチ位置（タッチポイント座標）として検出する。また、タッチ位置検出手段１６は、検出画像データの１フレーム毎にタッチ位置を検出して、前後のフレームのタッチ位置からタッチ移動方向と移動距離，移動時間を算出する。
【００３６】
ここで、本実施形態における主制御部３１，タッチ位置検出手段１６については、その機能内容をプログラム化してコンピュータに実行させるように構成してもよい。
【００３７】
また、本実施形態のタッチパネル装置は、導光路１５の両端面それぞれに対して光センサ１１ａ及び１１ｂを設けた構成ではなく、導光路１５の片方の端面のみに光センサを設けた構成とし、センサ情報検出手段１３が、対応する光センサの出力を順に入力してそのまま出力するようにしてもよい。
【００３８】
このように、本実施形態のタッチパネル装置は、表示パネル２０上に積層された導光板１０に形成された複数の導光路１５の端面から射出される光を検出する光センサ１１ａ，１１ｂを備えており、物体が導光板１０上にタッチした際、そのタッチ位置で発生する散乱光が導光路１５を伝搬して対応する光センサ１１ａ及び１１ｂに受光されるので、光センサ１１ａ，１１ｂの受光量が表示用画像データに基づく基準値を超えたときに、対応する導光路１５とそのときの走査画素とが重なる位置に物体がタッチしていると判断する。
【００３９】
よって、タッチ位置検出の縦方向と横方向の解像度（分解能）は、導光路１５の本数と、タッチ走査信号のサイクル数とにより決定される。
【００４０】
このように、本実施形態のタッチパネル装置によれば、装置の薄型化及び軽量化が実現でき、マルチタッチの検出やタッチ位置の移動の検出を実現でき、表示画面に硬質材を使用することができ、製造コストが低減でき、低消費電力化が図れるという効果がある。
【００４１】
次に、本実施形態のタッチパネル装置の動作について説明する。ここで、以下の動作説明は、本発明のタッチ位置検出方法の実施形態となる。
【００４２】
図５は、本実施形態のタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施形態のタッチパネルでは、まず、主制御部３１が表示パネル２０に表示させる画像情報である表示用画像データを図示していない記憶媒体から読み出して表示処理手段２３へ送出する（図５のステップＳ５１）。
【００４３】
主制御部３１から表示用画像データを受けた表示処理手段２３が、この表示用画像データに応じて、走査線ドライバ２１へ走査電極線の選択切り替えを指示する垂直走査信号を送り、信号線ドライバ２２へ信号電極線の選択の切り替えを指示する水平走査信号と選択した信号電極線を介して画素を駆動させる表示画像信号とを送ると共に、検出同期手段１２へ垂直走査信号及び水平走査信号を送る（図５のステップＳ５２）。
【００４４】
続いて、検出同期手段１２が、表示処理手段２３から垂直走査信号及び水平走査信号を入力し、その位相をずらしてタッチ走査信号を生成し、このタッチ走査信号をセンサ情報検出手段１３と検出データ生成手段１４とへ送出する（図５のステップＳ５３）。このとき、本実施形態の検出同期手段１２は、表示処理手段２３から出力された表示走査信号（垂直走査信号及び水平走査信号）の位相を９０度未満ずらしてタッチ走査信号としており、これによって、表示パネル２０で出力される光（色）輝度の影響を最小限に抑え、後のタッチ位置検出において検出精度が向上する。
【００４５】
続いて、走査線ドライバ２１及び信号線ドライバ２２が、垂直走査信号と水平走査信号と表示画像信号とに従って表示パネル２０の各画素を順に走査して点滅させる。この際同時進行で、センサ情報検出手段１３が、タッチ走査信号に従って、該当する導光路１５に対応する光センサ１１ａ及び１１ｂからの輝度信号を順次入力し、この両輝度信号を合算して検出データ生成手段１４へ順次出力する（図５のステップＳ５４）。このように、同一の導光路１５に対して設けられた１組の光センサ１１ａ及び１１ｂからの輝度信号を合算することでタッチ操作による輝度差を、導光路１５の距離（長さ）による誤差として補正が可能となる。ここで、１つの導光路１５の片方の端面にのみ光センサを設けた構成にしてもよく、この場合、センサ情報検出手段１３が、対応する１つの光センサの出力信号をそのまま検出データ生成手段１４へ出力するようにする。
【００４６】
続いて、検出データ生成手段１４が、検出同期手段１２からタッチ走査信号を入力し、センサ情報検出手段１３からの輝度信号とタッチ走査信号とを増幅・補正して、検出画像データを生成し、主制御部３１におけるタッチ位置検出手段１６へ送出する（図５のステップＳ５５）。
【００４７】
続いて、タッチ位置検出手段１６が、検出画像データを入力し、予め表示用画像データに基づいて設定された基準画像データと検出画像データとを比較して、検出画像データのうち輝度が基準画像データに示す輝度の基準値を超えた部分を抽出し、この抽出した部分に対応する導光板１０上の位置に物体がタッチしたと判断する。
【００４８】
そして、このタッチ位置情報をアプリケーション情報格納部３２へユーザによるパネル操作の情報として引き渡す（図５のステップＳ５６）。このとき、タッチ位置検出手段１６は、検出画像データを表示用画像データの１フレーム分に対応する毎に解析して、前後のフレームの検出画像データからタッチ移動方向と移動距離，移動時間を算出する。
【００４９】
そして、主制御部３１が、タッチ位置検出手段１６で算出したタッチ位置、又はタッチ移動方向と移動距離，移動時間に対応する指示情報をアプリケーション情報格納部３２から探索し、この指示情報に従って該当する情報処理を行うことで一連の動作は完了する（図５のステップＳ５７）。これらの動作は、主制御部３１の入力開始が有ってから終了があるまで繰り返し行われる。
【００５０】
以上のように、本実施形態のタッチパネル装置によれば、表示パネル２０上に配された導光板１０における複数の導光路１５の端面に対して設置された光センサ１１ａ，１１ｂそれぞれの受光量と、表示パネル２０の各画素を順に走査するための表示走査信号とを基に物体のタッチ位置を検出するので、パネルの全面に光センサを敷き詰めたものと比べて、光センサの数を有効に削減できる。その結果、製造コストの低減，軽量化，低電力化を実現することができる。
【００５１】
また、本実施形態のタッチパネル装置は、パネル表面に物体が接触したときの物体表面での散乱光を検出することで、その接触位置を判断しているため、表示面に硬質材を使用することができ、頑丈な構造をじつげんすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、タッチパネル操作によるモバイル装置システムにおいて、キーボードによる入力操作だけはなく、表示パネルを使ったソフトキーボードやマウスやポイントデバイスの変わりに、タッチ操作により直接的な入力・選択操作が可能なアプリケーションに最適な入力装置となる。更に、モバイル装置のような小型薄型が要求される形状装置の分野では、最適な入力装置として利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明にかかる一実施形態のタッチパネル装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に開示した実施形態のタッチパネル装置における表示画面を構成するパネルの構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）図１に開示した実施形態における導光板の平面図である。（ｂ）図１に開示した実施形態における導光板の一部分を拡大して示す図である。
【図４】図１に開示したタッチパネル装置における表示画面に物体がタッチした場合の光の伝搬状況を示す説明図である。
【図５】図１に開示した実施形態のタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
５  物体
１０  導光板
１１ａ，１１ｂ  光センサ
１２  検出同期手段
１３  センサ情報検出手段
１４  検出画像データ生成手段
１５  導光路
１６  タッチ位置検出手段
２０  表示パネル
２１  走査線ドライバ
２２  信号線ドライバ
２３  表示処理手段
３０  保護膜
３１  主制御部
３２  アプリケーション情報格納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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