(57)【要約】【課題】被接触面と、該被接触面に沿って光を出射する発光素子の列と、該発光素子の列に対向配置され、該発光素子からの光を受光する受光素子の列とを備え、前記被接触面で前記発光素子からの光を遮蔽する遮光物の位置を検出するタッチパネル装置において、前記遮光物の数に応じて検出精度又は位置精度を高めることができるタッチパネル装置を提供する。【解決手段】被接触面全体にて遮光物の位置を検出する第１検出により検出される遮光物の数に基づいて、該被接触面上、前記遮光物の位置近傍にて遮光物の位置を検出する第２検出を行なうか否かの判定を行なう。例えば、前記第１検出により検出された遮光物の数が閾値以上である場合は、該第１検出による検出結果に基づいて遮光物の座標の算出が行なわれ、前記遮光物の数が閾値未満である場合は、該第２検出による検出結果に基づいて遮光物の座標の算出が行なわれる。【選択図】図９
2015072632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接触面と、該被接触面に沿って光を出射する発光素子の列と、該発光素子の列に対向配置され、該発光素子からの光を受光する受光素子の列とを備え、前記被接触面で前記発光素子からの光を遮蔽する遮光物の位置を検出するタッチパネル装置において、
前記被接触面全体にて遮光物の位置を検出する第１検出を行なう第１検出部と、
前記被接触面の、前記遮光物の位置近傍にて遮光物の位置を検出する第２検出を行なう第２検出部と、
前記遮光物の数に応じて、前記第１検出部による第１検出、又は、前記第２検出部による第２検出の何れかの結果に基づき、該遮光物の座標を算出する座標算出部と、
前記第１検出部により検出された遮光物の数に基づき、前記第２検出部による第２検出を行うか否かの判定を行なう検出方法切替部
を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記第１検出部により検出された遮光物の数が閾値以上である場合、前記座標算出部は前記遮光物の座標の算出を行ない、前記遮光物の数が閾値未満である場合、前記検出方法切替部は、前記第２検出部による前記第２検出を行なうと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。
【請求項３】
前記被接触面にて、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて遮光物の位置を検出する第３検出を行なう第３検出部を備え、
前記検出方法切替部は、前記第２検出及び第３検出を交互に行なうように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
一の発光素子から出射された光を受光する受光素子を設定する設定部をさらに備え、
該設定部は、前記第２検出の場合、前記一の発光素子に対向配置された受光素子を挟む、連続する複数の受光素子を、前記一の発光素子に対応する受光素子として設定することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記第３検出の場合、一の発光素子に対向配置された受光素子を該一の発光素子に対応する受光素子として設定するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて、前記第３検出が行なわれる毎に、特定数の発光素子を順次選択し、該設定部の選択結果に基づいて、遮光物の位置が検出されることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被接触面と、該被接触面に沿って光を出射する発光素子の列と、該発光素子の列に対向配置され、該発光素子からの光を受光する受光素子の列とを備え、前記被接触面に接触して前記発光素子からの光を遮蔽する遮光物の位置を検出するタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の発光素子と、該発光素子に対応する受光素子とを備え、被接触面上の遮光物の位置を検出する、いわゆる光学式タッチパネル装置が普及してきている。
【０００３】
前記光学式タッチパネルは、矩形状の被接触面の縁に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に複数の発光素子を並設してあり、矩形状の被接触面の縁であって、前記発光素子に対向する位置に複数の受光素子を並設してある。各発光素子から出射された光は被接触面の面に沿って進行し、対向する位置にある受光素子で受光される（以下、走査という）。使用者が指又はペン等を使って被接触面上の所定位置をタッチ操作した場合、すなわち、所定位置を指示した場合、光が遮られて受光できない受光素子が発生する。光学式タッチパネルは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並んだ受光素子の内、受光できない受光素子の位置を特定することにより、被接触面上における、使用者の指又はペン等（遮光物）を検出し、使用者が指示した位置の座標を算出する。また、使用者が被接触面で指示する位置を連続的に動かした場合、光学式タッチパネルは、遮光物の位置の履歴を記憶することにより、使用者が被接触面で指示した位置を追従して文字又は線を表示面に描画することも可能である。
【０００４】
一般に、光学式タッチパネルの描画性能を表すパラメータはいくつかあるが、代表的なものとして位置精度、応答速度、分離精度がある。位置精度は遮光物の位置と表示面に映し出される位置とのずれ量であって、この値が小さいほど高精度となる。位置精度を高めるには、１つの発光素子から発光される光を対向する１つの受光素子だけでなく、複数の受光素子で受光するようにして、遮光物の周囲に対して集中的にきめ細かく光を走査する必要がある。
【０００５】
応答速度は遮光物を被接触面に接触させてから、表示面に描画が映し出されるまでの時間であって、この時間が短いほど使用者は違和感なく描画することができる。応答速度はタッチパネルの走査時間、座標算出時間、処理装置への伝送時間、処理装置の処理時間、映像信号伝送時間、及び表示面の表示遅延の総和で決まる。
【０００６】
位置精度と応答速度は相反する関係となっており、位置精度を高めるために走査本数を増やすと走査にかかる時間を要し、応答速度は低下する。
【０００７】
そこで特許文献１では遮光物の初期検出時には発光素子を一端から他端に向けて順次点灯させて第１の走査領域の走査を行い、遮光物を検出した際は、最新の検出位置の近傍である第２の走査領域を走査し、遮光物の検出が途切れた際は、一定時間を限度として、検出状態が継続中の検出位置を基準に、第２の走査領域より広く第１の走査領域より狭い第３の走査領域で走査を行う座標位置検出方法が開示されている。
【０００８】
すなわち、特許文献１に係る座標位置検出方法においては、遮光物を検出した場合、遮光物の近傍に絞って精細に走査することで、走査時間を短くし、位置精度を高めつつ応答速度を低下させないようにしている。
【０００９】
一方、分離精度は、被接触面上に複数の遮光物が接触している場合、複数の遮光物を正確に分離する能力で、この分離精度が低いと、遮光物の影に隠れている別の遮光物を検出できない場合は、ゴーストと呼ばれる、遮光物が存在していない位置に遮光物があると誤判定されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２８４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
最近では、いわゆるスマートフォン、タブレット端末等の普及により、使用者は２本の指の操作により画面の拡大・縮小、又は５本指でのジェスチャー操作を行うようなマルチタッチ操作も一般的に採用されている。
【００１２】
このように、複数の遮光物を検出できるタッチパネルに装置おいて、前記従来技術を適用した場合、検出された複数の遮光物に対し第２の走査を行うと、第２の走査にかかる時間が長くなり応答速度が低下する問題が生じてくる。
【００１３】
すなわち、特許文献１に係る座標位置検出方法では、斯かるタッチパネルの性能によっては、遮光物の数が１個、又は２個と少ない場合には有効であるが、３個以上の遮光物に対しては応答速度が低下する問題が生じる場合がある。
【００１４】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被接触面と、該被接触面に沿って光を出射する発光素子の列と、該発光素子の列に対向配置され、該発光素子からの光を受光する受光素子の列とを備え、前記被接触面で前記発光素子からの光を遮蔽する遮光物の位置を検出するタッチパネル装置において、前記被接触面全体にて遮光物の位置を検出する第１検出と、前記被接触面上、前記遮光物の位置近傍にて遮光物の位置を検出する第２検出との何れかを、前記遮光物の数に応じて適宜行なう。例えば、前記第１検出により検出された遮光物の数が閾値以上である場合は、該第１検出による検出結果に基づいて遮光物の座標の算出が行なわれて検出精度を高め、前記遮光物の数が閾値未満である場合は、該第２検出による検出結果に基づいて遮光物の座標の算出が行なわれて遮光物の位置精度を高めることができるタッチパネル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るタッチパネル装置は、被接触面と、該被接触面に沿って光を出射する発光素子の列と、該発光素子の列に対向配置され、該発光素子からの光を受光する受光素子の列とを備え、前記被接触面で前記発光素子からの光を遮蔽する遮光物の位置を検出するタッチパネル装置において、前記被接触面全体にて遮光物の位置を検出する第１検出を行なう第１検出部と、前記被接触面上の、前記遮光物の位置近傍にて遮光物の位置を検出する第２検出を行なう第２検出部と、前記遮光物の数に応じて、前記第１検出部による第１検出、又は、前記第２検出部による第２検出の何れかの結果に基づき、該遮光物の座標を算出する座標算出部と、前記第１検出部により検出された遮光物の数に基づき、前記第２検出部による第２検出を行うか否かの判定を行なう検出方法切替部を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るタッチパネル装置は、前記第１検出部により検出された遮光物の数が閾値以上である場合、前記座標算出部は前記遮光物の座標の算出を行ない、前記遮光物の数が閾値未満である場合、前記検出方法切替部は、前記第２検出部による前記第２検出を行なうと判定することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るタッチパネル装置は、前記被接触面にて、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて遮光物の位置を検出する第３検出を行なう第３検出部を備え、前記検出方法切替部は、前記第２検出及び第３検出を交互に行なうように制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るタッチパネル装置は、一の発光素子から出射された光を受光する受光素子を設定する設定部をさらに備え、該設定部は、前記第２検出の場合、前記一の発光素子に対向配置された受光素子を挟む、連続する複数の受光素子を、前記一の発光素子に対応する受光素子として設定することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るタッチパネル装置は、前記設定部は、前記第３検出の場合、一の発光素子に対向配置された受光素子を該一の発光素子に対応する受光素子として設定するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るタッチパネル装置は、前記設定部は、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて、前記第３検出が行なわれる毎に、特定数の発光素子を順次選択し、該設定部の選択結果に基づいて、遮光物の位置が検出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、例えば、遮光物の数が所定値以下のときは、第２検出に切り替えて遮光物の位置精度を向上させ、また遮光物の数が所定値より多い場合は、第１検出に切り替えて、遮光物の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルの一例を模式的に示す外観図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルの要部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルのタッチパネル部における、光の走査の処理を説明する機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、制御部の要部構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、発光部及び受光部の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、第１検出を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、第２検出を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、第３検出を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置における、第１検出、第２検出、及び第３検出の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るタッチパネル装置を、いわゆる光学式タッチパネルに適用し、図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルの一例を模式的に示す外観図であり、図２は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルの要部構成を示す機能ブロック図であり、図３は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネルのタッチパネル部における、光の走査の処理を説明する機能ブロック図である。図中、参照番号１００は、本発明に係る光学式タッチパネル装置を示す。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００は、表示部１００Ａとタッチパネル部１００Ｂとを有しており、タッチパネル部１００Ｂは、赤外線を発光する発光素子及び赤外線を受光する受光素子を備え、遮光物の位置を検出する、いわゆる赤外線遮断式タッチパネルとなっている。
【００２６】
光学式タッチパネル装置１００においては、例えば、表示部１００ＡはＨＤＭＩ（登録商標）を介して、タッチパネル部１００ＢはＵＳＢを介してパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと言う。）と接続されている。本実施の形態では、表示部１００Ａとタッチパネル部１００Ｂとは映像表示と座標指示との機能別に、各々独立した形で構成しているが、表示と座標指示との同期を図る等の目的で、統合的に構成・制御しても良い。また、映像表示、座標指示のＩ／Ｆは、ＨＤＭＩ、ＵＳＢに限らず、他の方式を用いても良い。
【００２７】
表示部１００Ａは、例えばＬＣＤ又はＥＬ（Electroluminescence）パネル等からなり、ＰＣからの映像出力および、タッチパネル部１００ＢとＰＣを介して使用者から受け付ける文字、線画等が表示される。また、表示部１００Ａの表示面を囲むようにタッチパネル部１００Ｂが設けられている。
【００２８】
また、タッチパネル部１００Ｂは、矩形状をなしており、指、ペン等の遮光物が接触したことを光学的に検出し、接触位置を位置指定の入力として受け付ける被接触面１０１を有する。被接触面１０１は、表示部１００Ａの前記表示面を覆うように配置されており、使用者は、該表示面に表示された画像に対し、指、ペン等の遮光物にて接触することにより、指示した位置に描画、タッチ操作を行うことができる。すなわち、被接触面１０１は、指、ペン等の遮光物を光学的に検出する面のことである。
【００２９】
更に、光学式タッチパネル装置１００は、制御部１０と、ＲＯＭ２と、ＲＡＭ３と、通信部５と、記憶部６とを備えており、タッチパネル部１００Ｂは、走査部９を備えている。走査部９は、発光部９１と、受光部９２と、アドレスデコーダ９３と、Ａ／Ｄコンバータ９４とを有している。
【００３０】
発光部９１は、赤外光を発するＬＥＤ等の複数の発光素子を含んでなり、受光部９２は、発光部９１から発せられる赤外光を受光するフォトダイオード等の複数の受光素子を含んでなる。
【００３１】
発光部９１は、アドレスデコーダ９３Ａに接続され、アドレスデコーダ９３Ａは、制御部１０から、複数の発光素子を順次走査する制御信号の入力を受け、該制御信号に基づいて順次選択した発光素子を順次発光させるための選択信号を発光部９１へ出力する。
【００３２】
受光部９２は、アドレスデコーダ９３Ｂに接続され、アドレスデコーダ９３Ｂは、制御部１０から、複数の受光素子を順次走査する制御信号の入力を受け、該制御信号に基づいて順次選択した受光素子に対応する発光素子から発せられた赤外光を受光させるための選択信号を受光部９２へ出力する。
【００３３】
また、受光部９２は、Ａ／Ｄコンバータ９４に接続されており、赤外光を受光した受光素子は、受光した赤外光の強度を電圧値で示す強度信号をＡ／Ｄコンバータ９４へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ９４は、受光素子から入力された強度信号を、例えば８ビットのデジタル信号に変換しデジタル信号に変換した強度信号を制御部１０へ出力する。
【００３４】
ＲＯＭ２には制御プログラムが予め格納されており、ＲＡＭ３はデータを一時的に記憶し、記憶順、記憶位置等に関係なく読み出すことが可能である。また、ＲＡＭ３は、例えば、ＲＯＭ２から読み出されたプログラム、該プログラムを実行することにより発生する各種データ等を記憶する。
【００３５】
通信部５はペン型入力器（図示せず）から描画に係る指示を受信する。通信部５は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線通信を行なうように構成されている。
【００３６】
記憶部６は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＨＤＤ、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）、又は、ＯＵＭ等の不揮発性の記憶媒体により構成されている。
【００３７】
図４は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、制御部１０の要部構成を示す機能ブロック図である。
【００３８】
制御部１０は、発光素子と受光素子との制御を行う駆動制御部１６と、受光素子からの前記強度信号から座標を算出する座標算出部１２と、複数の位置指定があった場合、遮光物の位置を管理する遮光物管理部１３、遮光物管理部１３からの情報に基づいて発光素子と受光素子の走査方法を切り替える検出方法切替部１５、及び検出方法切替部１５により走査方法の切り替えが行なわれる場合、当該走査方法に係る発光素子及び受光素子の設定を行なう設定部１４を有する。
【００３９】
駆動制御部１６は、被接触面１０１の全体にて遮光物の位置を検出する第１検出を行なう第１検出部１６１と、被接触面１０１上、遮光物の位置付近にて遮光物の位置を検出する第２検出を行なう第２検出部１６２と、被接触面１０１上にて、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて遮光物の位置を検出する第３検出を行なう第３検出部１６３とを有している。
【００４０】
駆動制御部１６は、複数の発光素子を順次スキャンするための信号をアドレスデコーダ９３Ａへ出力し、複数の受光素子を順次スキャンするための信号をアドレスデコーダ９３Ｂへ出力する。
【００４１】
検出方法切替部１５は、第１検出部１６１により検出された遮光物の数に基づいて、第２検出部１６２による前記第２検出を行なうか否かの判定を行ない、斯かる判定の結果に基づいて前記第１検出から前記第２検出へ検出方法を切り替える。例えば、第１検出部１６１により検出された遮光物の数が閾値未満である場合、検出方法切替部１５は第２検出部１６２による前記第２検出を行なうと判定し、前記第１検出から前記第２検出へ検出方法を切り替える。また、検出方法切替部１５は、前記第２検出及び第３検出を交互に行なうように制御する。
【００４２】
アドレスデコーダ９３Ａは、駆動制御部１６からの信号に応じて、複数の発光素子の内の何れかの発光素子を選択する信号を発光部９１へ出力する。アドレスデコーダ９３Ｂは、駆動制御部１６からの信号に応じて、複数の受光素子の内の何れかの受光素子を選択する信号を受光部９２へ出力する。
【００４３】
選択された発光素子は、赤外光を発光し、選択された受光素子は、赤外光を受光し、受光した赤外光の強度を電圧値で示す強度信号をＡ／Ｄコンバータ９４へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ９４は、受光素子からの強度信号を例えば８ビットのデジタル信号へ変換し、変換後の強度信号を制御部１０へ出力する。
【００４４】
駆動制御部１６は、全ての受光素子からの強度信号を取得するように、各受光素子からの強度信号を取得するための処理を順次繰り返す。例えば、駆動制御部１６は、Ｘ軸方向の発光素子を一端から他端まで順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得し、次に、Ｙ軸方向の発光素子を一端から他端まで順次発光させて対向する受光素子から強度信号を取得し、取得した強度信号から、ＣＰＵ１１（判定部）が各受光素子での受光量を計算する。
【００４５】
斯かる受光量が予め定められている閾値を超過している場合は、ＣＰＵ１１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路は遮断されていないと判定する。一方、斯かる受光量が、予め定められている閾値以下である場合、ＣＰＵ１１は、当該受光素子が受光する赤外光の光路が遮断されていると判定する。
【００４６】
このようにして、受光する赤外光の光路が遮断されている受光素子が特定され、特定された受光素子の位置から、被接触面１０１上の遮光物の位置（座標）を座標算出部１２で算出する。
【００４７】
座標算出部１２で算出、特定された遮光物の位置情報は、遮光物管理部１３にて管理される。具体的には、複数の遮光物の数、各遮光物の位置を把握することで、遮光物の増減、遮光物の接触軌跡処理を行う。
【００４８】
このような構成を有する光学式タッチパネル装置１００は、制御部１０により、発光素子と受光素子の駆動制御を行い、受光素子が受光した光の強度から被接触面１０１に接触する遮光物の有無を判定し、遮光物が有ると判定された場合その位置を特定する。また複数の遮光物があると判定された場合も、それぞれの位置及び軌跡を追従する処理を行う。
【００４９】
図５は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、発光部９１及び受光部９２の構成を示す模式図である。矩形状の表示部１００Ａの前記表示面の一辺の縁に沿って、複数の発光素子９１１、９１１、…、９１１の列が並んで配置されている。また、発光素子９１１、９１１、…、９１１の列と対向する辺に複数の受光素子９２１、９２１、…、９２１の列が並んで配置されている。
【００５０】
図５中には、各発光素子９１１が発光する赤外光の光路を実線で示しており、複数の発光素子９１１、９１１、…、９１１は、発光する赤外光の光路が前記表示面に沿って互いに平行になるように配置されている。
【００５１】
駆動制御部１６は、発光素子９１１、９１１、…、９１１の列を配置されているＸ軸の一端から、走査方向を示す矢印の方向に向かって、１個ずつ順番に発光させ、Ｘ軸の他端まで完了したら、次にＹ軸の一端から、同じく走査方向を示す矢印の方向に向かって他端まで１個ずつ順番に発光させていく。
【００５２】
受光素子９２１、９２１、…、９２１は光を発光している発光素子９１１と対向する位置にある受光素子９２１が、前記発光素子９１１に対応する受光素子として設定部１４により選択される。選択された受光素子９２１は光の強さを電流に変えて出力する。この電流を増幅し電圧レベルに変換して光の強度を測定する。
【００５３】
以上のように、発光素子９１１、９１１、…、９１１が発光してから受光素子９２１、９２１、…、９２１で光の強度を電流増幅、電圧変換して測定するまでを走査という。全ての素子の走査が完了したら、再びＸ軸の一端からの走査を繰り返す。
【００５４】
また、このような走査を行なう際、設定部１４が一の発光素子９１１に対応する受光素子を適宜設定（選択）することにより、上述したように、被接触面１０１の全体にて遮光物の位置を検出する第１検出と、被接触面１０１上、遮光物の位置付近にて遮光物の位置を検出する第２検出と、被接触面１０１上にて、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて遮光物の位置を検出する第３検出とを、適宜切り替えて行なうことができる。以下、詳しく説明する。
【００５５】
図６は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、第１検出を説明する説明図であり、図７は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、第２検出を説明する説明図であり、図８は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、第３検出を説明する説明図である。
【００５６】
図６（Ａ）は前記第１検出における走査を、一つの発光素子９１１を用いて説明する説明図である。
【００５７】
第１検出における走査では、１つの発光素子９１１から発せられる光を該発光素子９１１と対向する位置の受光素子９２１ａ１と、該受光素子９２１ａ１から一定の間隔をおいた複数の受光素子９２１ｂ１、９２１ｃ１、…、９２１ｅ１で受光する。本実施の形態においては、受光素子９２１は４個おきに、計５個の受光素子９２１で受光している。この設定（受光素子９２１の選択）は、制御部１０の設定部１４によって行う。
【００５８】
設定部１４によって設定された設定情報に基づき、駆動制御部１６の第１検出部１６１は、受光素子９２１ａ１、９２１ｂ１、…、９２１ｅ１における受光を制御する。発光素子９１１から発せられる光を受光する受光素子９２１ａ１、９２１ｂ１、…、９２１ｅ１同士の間隔は発光素子９１１からの光を受光素子９２１で受光できる範囲内であれば、任意で設定可能である。
【００５９】
１個の発光素子９１１からの光を受光する受光素子９２１の数は多いほど、遮光に係る情報（遮光情報）が増え、遮光物の位置を正確に特定することができる。しかしその反面、走査にかかる時間が長くなり応答速度が低下するため、設定する受光素子９２１の数は遮光物の検出性能と応答速度のトレードオフで決定する。
【００６０】
図６（Ｂ）は前記第１検出における走査を被接触面１０１全体に対して説明する説明図である。説明の便宜上、発光素子９１１、９１１、…、９１１及び受光素子９２１、９２１、…、９２１に、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの一端から走査方向を示す矢印の方向に向かって、１、２、３・・・のように番号を割り当てている。
【００６１】
図６（Ａ）に示す受光素子９２１の選択例では、仮に発光を行なう発光素子９１１を２０番とすると、受光素子９２１は該２０番の発光素子９１１と対向する２０番の受光素子９２１と、さらに１５番、２５番、１０番と３０番の計５個の受光素子９２１が選択される。
【００６２】
前記第１検出における走査では、表示部１００Ａの前記表示面に複数の遮光物Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が接触している場合、該複数の遮光物Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を正確に検出するため、発光素子９１１とこれに対向する受光素子９２１の光だけでなく、遮光物Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対して斜め方向から照射する光の情報を用いる。
【００６３】
これにより、第１検出では、遮光物Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の影に隠れていた遮光物を検出することができるため、ゴーストと呼ばれる、被接触面１０１に対する遮光物Ｓの接触位置を誤検出することを防止することができる。
【００６４】
図７（Ａ）は前記第２検出における走査を、一つの発光素子９１１を用いて説明する説明図である。
【００６５】
前記第２検出における走査では、１つの発光素子９１１から発せられる光を該発光素子９１１と対向する位置の受光素子９２１ａ２と、これに隣接する複数の受光素子９２１ｂ２、９２１ｃ２、…、９２１ｉ２で受光する。本実施の形態では１つの発光素子９１１に対し９つの受光素子９２１ａ２、９２１ｂ２、…、９２１ｉ２で受光している。また、斯かる設定（受光素子９２１ａ２〜受光素子９２１ｉ２の選択）は、制御部１０の設定部１４によって行う。
【００６６】
設定部１４で設定された設定情報に基づいて、駆動制御部１６の第２検出部１６２は、受光素子９２１ａ２、９２１ｂ２、…、９２１ｉ２における受光を制御する。受光素子９２１ａ２、９２１ｂ２、…、９２１ｉ２同士の間隔は発光素子９１１からの光を受光素子９２１で受光できる範囲内であれば、受光素子９２１同士の間隔と対応させて任意に設定可能である。
【００６７】
このような第２検出では、１つの発光素子９１１からの光を受光する受光素子９２１の数が多いほど位置精度は高くなる反面、走査時間が長くなるため応答速度は低下するので、位置精度と応答速度のトレードオフで決定される。
【００６８】
図７（Ｂ）は前記第２検出における走査を被接触面１０１全体に対して説明する説明図である。説明の便宜上、発光素子９１１、９１１、…、９１１及び受光素子９２１、９２１、…、９２１に、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの一端から走査方向を示す矢印の方向に向かって、１、２、３・・・のように番号を割り当てている。
【００６９】
上述したように、検出された遮光物Ｓの近傍を集中的に走査する第２検出では、Ｘ軸の発光素子９１１を５個、Ｙ軸の発光素子９１１を５個発光させている。遮光物Ｓの近傍を集中的に走査することで、光軸の密度が高まり、遮光物Ｓの位置の精度を高めることが可能となる。
【００７０】
このように、前記第２検出の走査では、１個又は２個の遮光物Ｓの位置精度を高めることができる。遮光物Ｓの数を１個又は２個にしているのは指、ペン等による遮光を想定しており、使用者がペンで文字、線図等を描画した場合に、ペンと前記表示面との描画位置にずれが生じると違和感を生じるためである。
【００７１】
図８（Ａ）は前記第３検出における走査を、一つの発光素子９１１を用いて説明する説明図である。
【００７２】
前記第３検出における走査では、１つの発光素子９１１から発される光を該発光素子９１１と対向する位置の受光素子９２１ａ３で受光する。また、斯かる設定（受光素子９２１ａ３の選択）は、制御部１０の設定部１４によって行う。
【００７３】
設定部１４で設定された設定情報を基づいて、駆動制御部１６の第３検出部１６３は、受光素子９２１、９２１、…、９２１における受光を制御する。
【００７４】
前記第３検出における走査では、すでに検出されている遮光物Ｓが存在する領域以外を走査して、遮光物の有無を検出することを目的とする。すなわち、第３検出では、被接触面１０１上において、前記第２検出の走査により既検出の遮光物の位置の検出が行なわれる領域を除く余剰領域に対して遮光物の位置の検出が行なわれる。そのため、第３検出においては、走査時間を短縮する必要があるので、１つの発光素子９１１から発せられる光を受光する受光素子９２１の数を削減している。
【００７５】
図８（Ｂ）は前記第３検出における走査を被接触面１０１全体に対して説明する説明図である。説明の便宜上、発光素子９１１、９１１、…、９１１及び受光素子９２１、９２１、…、９２１に、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれの一端から走査方向を示す矢印の方向に向かって、１、２、３・・・のように番号を割り当てている。
【００７６】
前記第３検出の走査では、前記第２検出にて検出された遮光物Ｓの近傍以外の前記余剰領域を走査する。より具体的には、前記第２検出における走査で、Ｘ軸の８番から１２番までの発光素子９１１及び受光素子９２１を動作させて走査されているため、当該第３検出における走査では、Ｘ軸の１番から７番までと、１３番から２７番までとの発光素子９１１及び受光素子９２１を動作させて走査する。またＹ軸についても、前記第２検出における走査で、７番から１１番までの発光素子９１１及び受光素子９２１を動作させて走査されているため、当該第３検出における走査では、Ｙ軸の１番から６番までと、１２番から１６番までとの発光素子９１１及び受光素子９２１を動作させて走査する。
【００７７】
なお、本発明に係る光学式タッチパネル装置１００においては、第２検出及び第３検出は交互に行なわれるように構成されている。
【００７８】
一方、このように、第２検出及び第３検出が交互に行なわれる場合、第３検出の走査を実行中は、第２検出の走査が実行できないため、第２検出の走査で検出された遮光物の追従性が低下する恐れが生じる。そこで、第２検出の走査を実行後、第３検出の走査を時分割で実行する。
【００７９】
例えば、第３検出の走査を、隣接する８個の発光素子９１１を選択して行なうものとし、第２検出の走査が終了後、第３検出の走査を上述の選択した８個の発光素子９１１を順次発光させ、該８個の発光素子９１１に対向する受光素子９２１で受光することにより行ない、その後再び第２検出の走査を実行する。次に第３検出の走査の際には前回の走査で最後に走査した発光素子９１１の次の８個の発光素子９１１を選択して実行する。このように時分割走査することで、第２検出の走査で検出された遮光物の追従性を低下させることなく、新たな遮光物の検出が可能となる。
【００８０】
第１検出の走査における、受光素子９２１の数及び位置（何個おきの受光素子で受光するか）、第２検出の走査における、受光素子９２１の数（設定部１４によって選択される連続する受光素子９２１の数）、第３検出の走査において、走査を行う発光素子９１１及び受光素子９２１の数は、予め設定しておいてもよく、使用者によって変更可能にしても良い。
【００８１】
また、遮光物の走査を変更する遮光物の数は、使用者が任意に設定可能であり、例えば、設定メニュー設け、該設定メニューが選択された場合、走査を切り替える遮光物の数を入力する画面が表示され、管理者、あるいは、使用者が該画面を介して入力するように構成する。
【００８２】
図９は本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００における、第１検出、第２検出、及び第３検出の処理を説明するフローチャートである。
【００８３】
はじめに駆動制御部１６の第１検出部１６１が前記第１検出を行なう（ステップＳ１０１）。すなわち、被接触面１０１全体に対して走査が行なわれる。
【００８４】
第１検出に係る走査は図６（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に配置されている発光素子９１１の１番を発光させ、予め決められた受光素子９２１、９２１、…、９２１の受光パターン（図６（Ａ）の例では、一の発光素子９１１に対して、合計５個の受光素子９２１が４個おきに選択されるパターンとなっている。）に従って受光素子９２１を切り替えながら走査していく。次に、Ｘ軸方向の２番の発光素子９１１を発光させ、同様に予め決められたパターンに基いて受光素子９２１、９２１、…、９２１を選択していき、これをＸ軸の最終発光素子９１１である２７番まで順次繰り返していく。Ｘ軸が終了したらＹ軸も同様に１番の発光素子９１１から発光していき、最終発光素子９１１である１６番まで順次繰り返していく。
【００８５】
このようにして、第１検出に係る走査が終了したら、ＣＰＵ１１は、各受光素子９２１からの強度信号（遮光情報）から各受光素子９２１での受光量を計算し、遮光物が存在しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００８６】
ＣＰＵ１１によって、遮光物が存在していないと判定された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ＣＰＵ１１は、遮光物が存在していると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、斯かる遮光物の数が３個以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００８７】
ＣＰＵ１１によって、存在している遮光物の数が３個以上であると判定された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、座標算出部１２には、各受光素子９２１からの強度信号から各遮光物の座標を算出する（ステップＳ１１０）。以降、処理はステップＳ１０１に戻り、検出された３個以上の遮光物に対して第１検出（走査）が再び行なわれる。
【００８８】
一方、ＣＰＵ１１が、存在している遮光物が３個以上でないと、すなわち、１又は２個であると判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、検出方法切替部１５は第１検出から第２検出に切り替え、駆動制御部１６の第２検出部１６２は前記第２検出を行なう（ステップＳ１０４）。すなわち、ステップＳ１０１にて検出された遮光物の位置付近にて、遮光物の位置の検出が行なわれる。
【００８９】
第２検出に係る走査は、例えば、図７（Ｂ）に示すように、検出された遮光物の近傍を集中的に走査するため、遮光物を中心にＸ軸、Ｙ軸夫々５個の発光素子を用いて走査する。
【００９０】
具体的にはＸ軸に配置された８番の発光素子９１１を発光させ、予め決められた受光素子９２１、９２１、…、９２１の受光パターン（図７（Ａ）の例では、一の発光素子９１１と対向する受光素子９２１、及び、これに隣接する連続の計９個の受光素子が選択されるパターンとなっている。）に従って、受光素子９２１、９２１、…、９２１を切り替えながら走査していく。次に、９番目の発光素子９１１を発光させ、同様に受光素子９２１、９２１、…、９２１を選択していき、これを１２番目まで順次繰り返していく。Ｘ軸が終了したらＹ軸も同様に７番の発光素子９１１から発光していき、１１番の発光素子９１１まで順次繰り返していく。
【００９１】
最終１１番まで走査が完了したら、座標算出部１２には、各受光素子９２１からの強度信号から各遮光物の座標を算出する（ステップＳ１０５）。第２検出では遮光物近傍を密に走査しているので、検出された遮光物の位置（座標）を高精度に算出することができる。
【００９２】
次いで、検出方法切替部１５は第２検出から第３検出に切り替え、第３検出部１６３は、当該第３検出を行なう（ステップＳ１０６）。第３検出は、上述したように、前記余剰領域に対して遮光物があるか否かを検出する。
【００９３】
第３検出では第２検出に係る走査で検出が行われた領域以外の余剰領域に対して走査が行なわれるが、該余剰領域全てに対して走査を行なうと、走査時間が長くなり、第２検出で検出された遮光物の追従性（応答速度）が低下するため、上述したように、時分割で例えば８個ずつ実行する。
【００９４】
第三の走査は図８（Ｂ）に示すように、遮光物の近傍を除く前記余剰領域に対して、破線で示されたような走査が行なわれる。
【００９５】
具体的には、例えば、Ｘ軸の１番の発光素子９１１を発光させ、該発光素子９１１と対向する受光素子９２１を選択する。次に２番から７番、そして１３番までの計８個の発光素子９１１及び受光素子９２１にて順次走査が行なわれる。Ｘ軸の走査が終了したら、Ｙ軸の１番の発光素子９１１を発光させ、該発光素子９１１と対向する受光素子９２１を選択する。次に２番から６番、そして１２番と１３番の計８個の発光素子９１１及び受光素子９２１にて順次走査が行なわれる。
【００９６】
このようにＹ軸の走査が終了したら、第３検出に係る走査の時分割走査は終了し、ＣＰＵ１１は、今回の第３検出に係る走査において、Ｘ軸では１３番まで、Ｙ軸でも１３番までの走査が終わった旨を記憶部ＲＡＭ３に記憶しておく（ステップＳ１０７）。
【００９７】
次いで、ＣＰＵ１１は、斯かる第３検出に係る走査の結果に基づいて、当該余剰領域に遮光物があるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ＣＰＵ１１は当該余剰領域に遮光物が無いと判定された場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、処理は再びステップＳ１０４に戻り、検出方法切替部１５は第３検出から第２検出に切り替え、第２検出部１６２は第２検出を行なう。
【００９８】
ＣＰＵ１１は、当該余剰領域に遮光物があると判定した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、既に第２検出で検出している遮光物の数と合わせて、合計３個以上の遮光物があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００９９】
ＣＰＵ１１は、合計３個以上の遮光物があると判定した場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０１に戻し、検出方法切替部１５は第３検出から第１検出に切り替え、第１検出部１６１は第１検出を行なう。
【０１００】
一方、ＣＰＵ１１は、合計３個以上の遮光物でないと判定した場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、すなわち、既に第２検出で検出している遮光物の数と合わせて２個の遮光物である場合、処理をステップＳ１０４に戻し、検出方法切替部１５は第３検出から第２検出に切り替え、第２検出部１６２は第２検出を行なう。
【０１０１】
この場合、第２検出に係る走査は、前回の第２検出に係る走査で検出された遮光物に対して行なわれた後、第３検出で新たに検出された遮光物に対して行なわれてもよいし、第３検出で新たに検出された遮光物に対し、第２検出に係る走査が行なわれてから、前回の第２検出で検出された遮光物に対して行なわれてもよい。
【０１０２】
このようにして、再び第２検出が行なわれた後、次いで第３検出が行なわれるが、この場合は、ＲＡＭ３に記憶されている情報に基づいて、前回走査済みの８個の発光素子の次の番号から８個に係る走査が行なわれる。
【０１０３】
これによって、第２検出で検出された遮光物の追従性を損なうことなく、被接触面１０１に新たに接触された遮光物の検知が可能となる。
【０１０４】
以上のように、本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００においては、遮光物の数によって走査方法を変更することで、遮光物が少ない場合は狭い範囲で高密度に走査して遮光物の位置精度を向上させ、遮光物が多い場合は、広角に走査して遮光物の誤検出を防止させることが可能となる。
【０１０５】
すなわち、本発明の実施の形態に係る光学式タッチパネル装置１００においては、走査方法を遮光物の数によって変更することで、複数の遮光物を正確に検出しつつ、遮光物の数が１個または２個の場合には、位置精度を向上させることが可能となる。
【０１０６】
なお、本発明は以上の記載に限るものでない。例えば、発光素子９１１、９１１、…、９１１と受光素子９２１、９２１、…、９２１の数は上述した数に限定されるものではなく、任意の数であってもよい。例えば、発光素子又は受光素子の間隔を変えることでこれらの数を増減できる。
【０１０７】
また、発光素子の数と受光素子の数は同一である必要性はなく、遮光物の数に応じて走査方法を切り替えるという主目的が実現されれば、発光素子と受光素子の数は異なっていてもよい。
【０１０８】
本発明の実施態様１に係るタッチパネル装置は、被接触面１０１と、該被接触面１０１に沿って光を出射する発光素子９１１の列と、該発光素子９１１の列に対向配置され、該発光素子９１１からの光を受光する受光素子９２１の列とを備え、前記被接触面１０１で前記発光素子９１１からの光を遮蔽する遮光物Ｓの位置を検出するタッチパネル装置１００において、前記被接触面１０１全体にて遮光物Ｓの位置を検出する第１検出を行なう第１検出部１６１と、前記被接触面１０１の、前記遮光物Ｓの位置近傍にて遮光物Ｓの位置を検出する第２検出を行なう第２検出部１６２と、前記遮光物Ｓの数に応じて、前記第１検出部１６１による第１検出、又は、前記第２検出部１６２による第２検出の何れかの結果に基づき、該遮光物Ｓの座標を算出する座標算出部１２と、前記第１検出部１６１により検出された遮光物Ｓの数に基づき、前記第２検出部１６２による第２検出を行うか否かの判定を行なう検出方法切替部１５を備えることを特徴とする。
【０１０９】
本発明によれば、前記第１検出部により検出された遮光物の数に応じて、前記検出方法切替部が前記第２検出部による第２検出を行うか否かの判定を行ない、前記第１検出部による前記第１検出の結果、又は前記第２検出部による前記第２検出の結果に基づき、座標算出部が該遮光物の座標を算出する。
【０１１０】
本発明の実施態様２に係るタッチパネル装置は、前記第１検出部１６１により検出された遮光物Ｓの数が閾値以上である場合、前記座標算出部１２は前記遮光物Ｓの座標の算出を行ない、前記遮光物Ｓの数が閾値未満である場合、前記検出方法切替部１５は、前記第２検出部１６２による前記第２検出を行なうと判定することを特徴とする。
【０１１１】
本発明によれば、前記第１検出部により検出された遮光物の数が閾値以上である場合、前記座標算出部は該第１検出部により検出された遮光物の座標の算出を行ない、前記遮光物の数が閾値未満である場合、前記第２検出部による前記第２検出が行われ、前記座標算出部は該第２検出部により検出された遮光物の座標の算出を行なう。
【０１１２】
本発明の実施態様３に係るタッチパネル装置は、前記被接触面１０１にて、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて遮光物Ｓの位置を検出する第３検出を行なう第３検出部１６３を備え、前記検出方法切替部１５は、前記第２検出及び第３検出を交互に行なうように制御することを特徴とする。
【０１１３】
本発明によれば、所定の条件の下、前記検出方法切替部は、前記第２検出部による前記第２検出及び前記第３検出部による第３検出を交互に行なうように制御する。
【０１１４】
本発明の実施態様４に係るタッチパネル装置は、一の発光素子９１１から出射された光を受光する受光素子９２１を設定する設定部１４をさらに備え、該設定部１４は、前記第２検出の場合、前記一の発光素子９１１に対向配置された受光素子９２１を挟む、連続する複数の受光素子９２１を、前記一の発光素子９１１に対応する受光素子９２１として設定することを特徴とする。
【０１１５】
本発明によれば、前記設定部は、前記第２検出の場合、一の発光素子に対向配置された受光素子を挟む、連続する複数の受光素子を、該一の発光素子に対応する受光素子として設定する。
【０１１６】
本発明の実施態様５に係るタッチパネル装置は、前記設定部１４は、前記第３検出の場合、一の発光素子９１１に対向配置された受光素子９２１を該一の発光素子９１１に対応する受光素子９２１として設定するように構成されていることを特徴とする。
【０１１７】
本発明によれば、前記第３検出の場合、前記設定部は、一の発光素子に対向配置された受光素子を該一の発光素子に対応する受光素子として設定する。
【０１１８】
本発明の実施態様６に係るタッチパネル装置は、前記設定部１４は、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて、前記第３検出が行なわれる毎に、特定数の発光素子９１１を順次選択し、該設定部１４の選択結果に基づいて、遮光物Ｓの位置が検出されることを特徴とする。
【０１１９】
本発明によれば、前記第２検出が行なわれる領域を除く余剰領域にて前記第３検出が行なわれる場合、その都度、前記設定部が特定数の発光素子を順次選択する。前記第３検出部は前記設定部によって設定された発光素子を用いて第３検出を行ない、斯かる第３検出の結果に基づいて遮光物の位置が検出される。
【符号の説明】
【０１２０】
１０  制御部
１１  ＣＰＵ
１２  座標算出部
１４  設定部
１００  光学式タッチパネル装置
１０１  被接触面
１６１  第１検出部
１６２  第２検出部
１６３  第３検出部
９１１  発光素子
９２１  受光素子
【図１】
2015072632.tif 000003
【図２】
2015072632.tif 000004
【図３】
2015072632.tif 000005
【図４】
2015072632.tif 000006
【図５】
2015072632.tif 000007
【図６】
2015072632.tif 000008
【図７】
2015072632.tif 000009
【図８】
2015072632.tif 000010
【図９】
2015072632.tif 000011