(57)【要約】【課題】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座標を算出するための演算処理時間を短縮化し、高速フレーム速度に対応可能なタッチ検出装置およびタッチ検出方法を得る。【解決手段】差分データおよびタッチ判定データに基づいてタッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部（３０）を備え、座標演算処理部は、差分データとタッチ判定データに基づき、タッチ有り判定され、かつ極大値である要素を極大値要素として探索し、極大値要素を検出した場合には、ラベルＩＤを発行して、複数の極大値要素間の要素が所定範囲内の値を有する要素によって連結されているか否かを解析する連結性解析部（４１）と、連結されている要素ごとにラベルＩＤを再付与してユニークなラベルＩＤを発行するＩＤ管理部（４２）と、を含むラベリング部（４０）を有する。【選択図】図１
2015125569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記ロゥデータからベースラインデータあるいは背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有し、
前記ラベリング部は、
前記差分データと前記タッチ判定データに基づき、ラスタスキャン順に各要素を走査し、タッチ有り判定され、かつ極大値である要素を極大値要素として探索し、前記極大値要素を検出した場合には、ラベルＩＤを発行して、前記極大値要素の位置情報を付与し、前記位置情報を付与した複数の極大値要素間の要素があらかじめ決められた所定範囲内の値を有する要素によって連結されているか否かを解析する連結性解析部と、
前記連結性解析部による解析結果に基づいて、連結されている要素ごとにラベルＩＤを再付与して前記ユニークなラベルＩＤを発行するＩＤ管理部と
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出装置。
【請求項２】
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、
前記ロゥデータから背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有し、
前記座標計算部は、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、ユニークなラベルＩＤに帰属する極大値の周りで水平１次元および垂直１次元による十字型のタッチ有り判定された要素を含む領域を１次元の適用領域として抽出する適用領域抽出部と、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、前記適用領域における重心位置を、前記水平１次元データの重心位置として算出される値をＸ座標、および前記垂直１次元データの重心位置として算出される値をＹ座標としてそれぞれ計算し、前記重心位置を前記タッチパネル上の画素単位の座標に変換して前記タッチ座標を算出する重心演算部と
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出装置。
【請求項３】
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、
前記ロゥデータから背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有し、
前記座標計算部は、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、ユニークなラベルＩＤに帰属する極大値の周りで、所定閾値以上の要素からなる領域に限定して適用領域として抽出する適用領域抽出部と、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、前記適用領域における各要素から前記所定閾値を減算した後の値を用いて重心位置をそれぞれ計算し、前記重心位置を前記タッチパネル上の画素単位の座標に変換して前記タッチ座標を算出する重心演算部と
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載のタッチ検出装置において、
前記所定閾値は、残存ノイズの大きさに応じてあらかじめ定めた一定値として設定される
タッチ検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載のタッチ検出装置において、
前記所定閾値は、前記極大値のある一定の割合の大きさとして、それぞれの適用領域において可変設定される
タッチ検出装置。
【請求項６】
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際に、
前記ロゥデータから背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有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、
前記ラベリング部において、
前記差分データと前記タッチ判定データに基づき、ラスタスキャン順に各要素を走査し、タッチ有り判定され、かつ極大値である要素を極大値要素として探索し、前記極大値要素を検出した場合には、ラベルＩＤを発行して、前記極大値要素の位置情報を付与し、前記位置情報を付与した複数の極大値要素間の要素があらかじめ決められた所定範囲内の値を有する要素によって連結されているか否かを解析する連結性解析ステップと、
前記連結性解析ステップによる解析結果に基づいて、連結された要素ごとにラベルＩＤを再付与して前記ユニークなラベルＩＤを発行するＩＤ管理ステップと
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出方法。
【請求項７】
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際に、
前記ロゥデータから背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有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、
前記座標計算部において、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、ユニークなラベルＩＤに帰属する極大値の周りで水平１次元および垂直１次元による十字型のタッチ有り判定された要素からなる領域を１次元の適用領域として抽出する適用領域抽出ステップと、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、前記適用領域における重心位置を、前記水平１次元データの重心位置として算出される値をＸ座標、および前記垂直１次元データの重心位置として算出される値をＹ座標としてそれぞれ計算し、前記重心位置を前記タッチパネル上の画素単位の座標に変換して前記タッチ座標を算出する重心演算ステップと
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出方法。
【請求項８】
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際に、
前記ロゥデータから背景データを減算した差分データと、前記差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、
前記座標演算処理部は、
前記差分データおよび前記タッチ判定データに基づいて、前記タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、
前記差分データおよび前記ユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことで前記タッチ座標を算出する座標計算部と
を有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、
前記座標計算部において、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、ユニークなラベルＩＤに帰属する極大値の周りで、所定閾値以上の要素からなる領域に限定して適用領域として抽出する適用領域抽出ステップと、
前記ユニークなラベルＩＤ毎に、前記適用領域における各要素から前記所定閾値を減算した後の値を用いて重心位置をそれぞれ計算し、前記重心位置を前記タッチパネル上の画素単位の座標に変換して前記タッチ座標を算出する重心演算ステップと
を含み、前記高速演算処理を可能とするタッチ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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行うタッチ検出処理において、処理時間を短縮化させて、また精度よくタッチ座標を算出す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。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末においてタッチパネルが広く採用されてきている。また、画像表示におけるフレーム速度は、例えば、従来の２倍の１２０Ｈｚなどと高速化が進んでいる。したがって、タッチパネルおよびタッチ検出装置においても、１２０Ｈｚなどの高速で動作することが求められてきている。さらに、指のみではなく、ペンによるタッチ入力の要求も強い。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。よって、そのような場合でも、ノイズの影響を抑圧して精度よくタッチ座標を算出することが求められてきている。
【０００３】
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）。
【０００４】
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１、前処理部２、およびタッチ検出装置１００を含んで構成されている。タッチパネル１からのセンサ出力信号であるアナログ信号は、前処理部２に取り込まれる。そして、前処理部２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。
【０００５】
そして、後段のタッチ検出装置は、ロゥデータに基づいて、座標データを算出するために、差分データ生成部１０、タッチ判定部２０、および座標演算処理部３０を備えて構成されている。また、座標演算処理部３０は、ラベリング部４０、座標計算部５０、およびＩＤトラッキング部６０を有している。
【０００６】
差分データ生成部１０は、タッチしていない状態のロゥデータから生成したベースラインデータ（あるいは背景データ）をロゥデータから減算し、またノイズとオフセットを低減、除去して差分データを生成する。タッチ判定部２０は、生成された差分データに基づいて、その各要素の値がタッチに伴って増加しているか否かを判定し、タッチ判定データを生成する。そして、座標演算処理部３０は、差分データとタッチ判定データから、タッチ座標を算出する。
【０００７】
座標演算処理部３０は、まず、ラベリング部４０において、タッチ有り判定された要素の値が極大値である場合に、その要素にユニークなラベルＩＤを付与し、タッチ有り判定された要素の値が極大値ではない場合には、その要素が属するラベルを特定して、同一ラベルＩＤを付与する（ラベリング処理）。
【０００８】
続いて、座標計算部５０は、各ラベルＩＤ毎に座標計算をするための領域を決め、その領域内の各要素の値を用いて、ディスプレイの画素単位に換算した座標を計算する。さらに、後段のＩＤトラッキング部６０は、タッチ座標の時間的な連続性を保持するために、前フレームとの座標の近さに基づいてラベルＩＤをトラッキングＩＤに変換し、このＩＤとともに座標を出力する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】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．４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
タッチ検出の全処理時間において、従来、上述したラベリング処理が非常に大きな割合を占めていた。このラベリング処理には、具体的には、例えば、次の様な手順による手法が用いられていた。
（手順１）差分データをラスタ順にスキャンしてタッチ有り判定された要素を探し、その要素の値が極大値であるか否かを調べ、極大値である場合にはユニークなラベルＩＤを発行して、その要素に付与する。
（手順２）手順１における極大値の要素を起点とし、あらかじめ定めた規則に従い、そのラベルＩＤを有する要素に隣接するタッチ有り判定された要素を順に探索して、同一ラベルＩＤを付与してゆく。
（手順３）手順２で新たに同一ラベルＩＤを付与すべき要素がなくなれば、手順１に戻ってスキャンを再開する。
【００１１】
しかしながら、この手法は、処理時間が非常に長い。
上述した手法とは別の手法として、スキャン済み隣接要素における仮ラベルＩＤの有無および同ＩＤも参照しつつ、ラスタスキャン順にタッチ有り判定要素に仮ラベルＩＤを付与し、これらをルックアップテーブル（ＬＵＴ）で管理してゆき、スキャン後にタッチ毎に１個のラベルＩＤを付け直すものもある。この後者の手法は、前者に比べれば高速であるが、今後のパネルの高速化に対しては、必ずしも十分な処理速度を実現しているものではない。
【００１２】
また、座標計算では、各ラベルＩＤに属する要素から、値や極大値要素との距離などを考慮して、計算に用いる要素を選択し、それらの値と位置情報から２次元の重心位置の計算とディスプレイの画素の単位への換算を行う。従って、２次元データをそのまま扱うことが、演算処理に時間が掛かってしまう一因にもなっている。
【００１３】
従って、演算処理に要する時間が長い原因を整理すると、以下の３点が挙げられる。
（原因１）ラベリング処理においては、ラベルＩＤ付与の可否の判断、また付与する場合には付与するラベルＩＤの判断および付与といった処理を、極大値要素以外の全ての要素についても行っており、これによって処理に時間が掛かっていた。
（原因２）座標計算に適用する要素の指定を、ラベリング処理（極大値要素以外へのラベルＩＤ付与）と、座標計算時の選択とで２回行っており、処理が重複して時間を余分に使っていた。
（原因３）座標計算において、２次元データをそのまま扱うことで、演算処理に時間を要していた。
さらに座標計算においては、従来は指によるタッチに対応したものであり、センサ出力の変化がずっと弱いペンによるタッチにおいては、ノイズの影響が相対的に大きくなり、算出座標に大きな誤差が生じてしまう。
【００１４】
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基づいてタッチ座標を算出するための演算処理時間を短縮化し、高速フレーム速度に対応可能で、またペンによるタッチにも対応して精度よくタッチ座標を算出可能な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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、ロゥデータからベースラインデータ（あるいは背景データ）を減算した差分データと、差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、座標演算処理部は、差分データおよびタッチ判定データに基づいて、タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、差分データおよびユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことでタッチ座標を算出する座標計算部とを有し、ラベリング部は、差分データとタッチ判定データに基づき、ラスタスキャン順に各要素を走査し、タッチ有り判定され、かつ極大値である要素を極大値要素として探索し、極大値要素を検出した場合には、ラベルＩＤを発行して、極大値要素の位置情報を付与し、位置情報を付与した複数の極大値要素間の要素があらかじめ決められた所定範囲内の値を有する要素によって連結されているか否かを解析する連結性解析部と、連結性解析部による解析結果に基づいて、連結されている要素ごとにラベルＩＤを再付与してユニークなラベルＩＤを発行するＩＤ管理部とを含み、高速演算処理を可能とするものである。
また座標計算部は、水平および垂直の各１次元からなる十字の領域を抽出してそれぞれ１次元の重心計算に適用するとともに、重心計算においてはオフセット値を引いて計算を行う機能を有し、高速演算処理と座標算出精度の向上を可能とするものである。
【００１６】
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際に、ロゥデータからベースラインデータ（あるいは背景データ）を減算した差分データと、差分データに基づいてデータの要素毎にタッチの有無を判定したタッチ判定データとを入力し、タッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部を備え、座標演算処理部は、差分データおよびタッチ判定データに基づいて、タッチパネル内の１以上のタッチ位置のそれぞれに対してユニークなラベルＩＤを発行するラベリング部と、差分データおよびユニークなラベルＩＤに基づいて、重心処理演算を行うことでタッチ座標を算出する座標計算部とを有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、ラベリング部において、差分データとタッチ判定データに基づき、ラスタスキャン順に各要素を走査し、タッチ有り判定され、かつ極大値である要素を極大値要素として探索し、極大値要素を検出した場合には、ラベルＩＤを発行して、極大値要素の位置情報を付与し、位置情報を付与した複数の極大値要素間の要素があらかじめ決められた所定範囲内の値を有する要素によって連結されているか否かを解析する連結性解析ステップと、連結性解析ステップによる解析結果に基づいて、連結された要素ごとにラベルＩＤを再付与してユニークなラベルＩＤを発行するＩＤ管理ステップとを含み、高速演算処理を可能とするものである。
また座標計算においては、水平および垂直の各１次元からなる十字の領域を抽出してそれぞれ１次元の重心計算に適用する共に、重心計算においてはオフセット値を引いて計算を行い、高速演算処理と座標算出精度の向上を可能とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、差分データおよびタッチ判定データに基づいてタッチ座標を高速演算処理により算出する座標演算処理部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基づいてタッチ座標を算出するための演算処理時間を短縮化し、高速フレーム速度に対応可能な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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】本発明の実施の形態２におけるタッチ検出装置の構成図である。
【図３】従来技術である投射型静電容量方式の説明図である。
【図４】従来のタッチ検出装置を含む全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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では、ロゥデータに基づいて、座標データを算出するタッチ検出装置のみを記載しており、先の図４に示したタッチパネル１および前処理部２は、同様の構成、機能であり、記載を省略している。
【００２１】
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、差分データ生成部１０、タッチ判定部２０、および座標演算処理部３０を備えて構成されている。また、座標演算処理部３０は、ラベリング部４０、座標計算部５０、およびＩＤトラッキング部６０を備えている。
【００２２】
なお、本実施の形態１におけるタッチ検出装置は、座標算出の高速演算処理を実現するために、ラベリング部４０と座標計算部５０における演算処理に技術的特徴を有している。具体的な構成としては、ラベリング部４０は、極大および連結性解析部４１とラベルＩＤ管理部４２を有しており、座標計算部５０は、適用領域抽出部５１と重心演算部５２を有している。そこで、これらの構成を中心に、高速演算処理を実現するための具体的な手法について、以下に詳細に説明する。
【００２３】
差分データ生成部１０は、タッチしていない状態のロゥデータから生成したベースラインデータ（あるいは背景データ）をフレーム毎のロゥデータから減算し、またノイズおよびオフセットを低減、除去して差分データを生成する。また、タッチ判定部２０は、差分データ生成部１０で生成された差分データに基づいて、データの要素毎に、タッチの有無、すなわちセンサの検出位置毎にタッチに伴うデータ変化が有るか否かの判定を行う。そして、座標演算処理部３０は、差分データ生成部１０で生成された差分データ、およびタッチ判定部２０で生成されたタッチ判定データに基づいて、座標データを算出することとなる。
【００２４】
まず始めに、ラベリング部４０の機能について、説明する。
ラベリング部４０内の極大および連結性解析部４１は、以下の処理を行う。
（処理１）差分データとタッチ判定データに基づき、ラスタスキャン順に各要素がタッチ有り判定されているか否か、さらにタッチ有りの場合には、値が極大値であるか否かを調べる。
（処理２）スキャン中にタッチ有りかつ極大値である要素（以後、極大値要素と称す）を検出した場合には、ユニークなラベルＩＤを発行して、ラベルＩＤにその極大値要素の位置などの情報を付与する。
【００２５】
（処理３）複数の極大値要素の間が、これら極大値との差が小さな値（あらかじめ決められた所定差分範囲内の値）を有する要素によって連結されているか否かを解析する。
（処理４）処理３の解析結果から、連結がある場合には、各ラベルＩＤにその連結情報も付与する。
【００２６】
そして、ラベリング部４０内のラベルＩＤ管理部４２は、発行したラベルＩＤやラベルＩＤに付与した各情報の保持および整理を行う。
【００２７】
ここで、連結性解析に関して、さらに具体的な例を、次に説明する。
極大および連結性解析部４１は、極大値要素の検出と（処理１に相当）、ユニークなラベルＩＤ発行と、ラベルＩＤへの極大値要素の位置情報の付与とともに、その極大値要素に近・隣接してその値が極大値に近い要素（以後、隣接要素）があるか調べて、隣接要素があれば、それらの要素の位置情報も、そのラベルＩＤに付与する（処理２に相当）。
【００２８】
また、極大および連結性解析部４１は、発行済みのラベルＩＤにおける連結要素を参照し、共通の隣接要素が存在して極大値要素間に連結性が成立している場合（処理３に相当）には、それらの極大値要素が属するラベルＩＤ全てに対して、例えば、その中で最初に発行したラベルＩＤなどの代表ラベルＩＤを付与し、スキャンの進行とともに適宜更新する（処理４に相当）。
【００２９】
そして、ラベルＩＤ管理部４２は、スキャン後において、代表ラベルＩＤが例えば、［０、２、３、６、…］などのように間隔が空いてしまっていれば、必要に応じて［０、１、２、３、…］とＩＤを付け直して整理する。なお、以上のような付与した情報の管理は、ＬＵＴを用いることで適切に行うことができる。
【００３０】
次に、座標計算部５０の機能について、説明する。座標計算部５０は、ラベリング部４０により付与された代表ラベルＩＤ毎に、ディスプレイの画素の単位に換算した座標を計算する。
【００３１】
そこで、まず始めに、座標計算部５０内の適用領域抽出部５１は、ラベルＩＤ毎に、ＩＤに帰属する極大値要素の周りで水平１次元および垂直１次元、すなわち十字型のタッチ有り判定された要素からなる領域を、極大値要素からの距離や値の変化の傾向などの条件を考慮して抽出する。例えば、極大値要素からある所定の距離範囲内にあり、かつ極大値要素から離れるとともに値が単調減少している範囲にある要素が、適用領域として抽出されることとなる。
【００３２】
そして、重心演算部５２は、水平１次元領域によって１次元の重心位置を計算し、また、垂直１次元領域によって同じく１次元の重心位置を計算し、それぞれをｘ座標およびｙ座標の値とする擬似的な２次元重心を求める。さらに、重心演算部５２は、要素の単位における座標を、ディスプレイの画素単位の座標（Ｘ、Ｙ）に変換する。さらに、重心演算部５２は、極大値要素間の連結がある場合には、例えば、それぞれのラベルＩＤ毎の座標を計算した後に、それらの平均値を求めて、代表ラベルＩＤにおける座標とする。
【００３３】
最後に、ＩＤトラッキング部６０は、タッチ座標の時間的な連続性を保持するために、前フレームと現フレームとの間の座標の近さに基づいて、ラベルＩＤをトラッキングＩＤに変換し、トラッキングＩＤとともに座標を出力する。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、極大値要素とラベルＩＤとが１対１に対応しており、従来のような属性が同一である領域に対するラベリング処理は行わない。そして、連結性解析に基づくラベリング処理手法は、仮ラベルの数をはじめ、従来手法よりも演算規模を小さくすることができる。さらに、座標計算に用いる領域、要素は、一度指定するのみで、かつ演算処理には、２次元データではなく、水平１次元および垂直１次元からなる十字型のデータを採用することで、演算量を抑制し、処理時間の大幅な短縮を実現している。
【００３５】
この結果、従来のフレーム速度の２倍である１２０Ｈｚの画面表示に対応したタッチ検出の倍速処理が実現できる。あるいは、従来のフレーム速度のままで、残余の時間を付加処理に充当することができる。従って、本実施の形態１で示したラベリング部および座標計算部を用いて演算処理を行うことで、タッチ検出処理機能の高度化、高性能化とともに、新規機能の付加を図ることが可能となる。なお、上述した実施の形態１では、ラベリング部および座標計算部の両方により高速演算処理を実現しているが、いずれか一方によっても、従来と比較して高速演算処理を実現することができる。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態２では、重心演算の高速化とともに精度向上を実現する座標計算部５０ａの機能について説明する。より具体的には、差分データに残存しているノイズの影響を適切に抑圧して座標算出の安定性を向上する方法について説明する。
【００３７】
従来のタッチ座標算出においては、重畳ノイズが十分に小さいものとして、差分データをそのまま適用して、２次元重心などの計算を行っていた。具体的には、例えば、差分データにおいて、タッチに伴って生じた極大値の要素があれば、その要素を中心とした５×５の領域の要素を選択して、それらの値を用いて２次元の重心を計算することを行っていた。
【００３８】
しかしながら、重畳ノイズが十分に小さいとの仮定は、指によるタッチの場合には適用できたが、センサ出力の変化が例えばその１／１０程度などと非常に弱いペンによるタッチの場合、重畳ノイズの影響は相対的に大きくなり、算出座標に大きな誤差が生じてしまう。そして、この場合、下式（１）による１次元の重心の計算式から分かるように、領域の端部の値Ｉｎ、Ｉ−ｎほど大きなΔｘｎが掛かるため、ノイズが重畳すると、計算結果に対する影響は大きい。
【００３９】
【数１】
2015125569.tif 000003
【００４０】
すなわち、座標の安定性を改善するためには、座標計算に適用する要素の範囲を、それらの値の分布に応じて決めることが重要であり、さらに、領域端部の影響を少なくするために、各Ｉｉから、例えばＩｎ、Ｉ−ｎ程度のオフセット値を減じてから、上式（１）のような計算をすることが有効である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態２におけるタッチ検出装置の構成図である。図２では、ロゥデータに基づいて、座標データを算出するタッチ検出装置のみを記載しており、先の図４に示したタッチパネル１および前処理部２は、同様の構成、機能であり、記載を省略している。
【００４２】
図２に示した本実施の形態２におけるタッチ検出装置は、差分データ生成部１０、タッチ判定部２０、および座標演算処理部３０を備えて構成されている。また、座標演算処理部３０は、ラベリング部４０、座標計算部５０ａ、およびＩＤトラッキング部６０を備えている。
【００４３】
なお、本実施の形態２におけるタッチ検出装置は、差分データに残存しているノイズの影響を適切に抑圧して座標算出の安定性を向上させるために、座標計算部５０ａにおける演算処理に技術的特徴を有している。具体的な構成としては、座標計算部５０ａは、適用領域抽出部５１と重心演算部５２ａを有している。そこで、これらの構成を中心に、以下に、ノイズ抑圧を実現するための具体的な手法について、詳細に説明する。
【００４４】
座標計算部５０ａ内の適用領域抽出部５１は、差分データ生成部１０により生成された差分データと、ラベリング部４０により生成された、差分データ内のどの要素がタッチに伴う極大値であるかなどを表す情報に基づき、極大値要素とその周囲の要素から座標計算に適用する要素の領域を抽出する。
【００４５】
このとき、適用領域抽出部５１は、極大値要素からの距離や値の変化の傾向といった条件とともに、要素の値がある所定のしきい値よりも大きいという条件も含めて、要素を限定して抽出を行う。そして、重心演算部５２ａは、適用領域抽出部５１により適用領域として抽出された各要素の値から、上述した所定しきい値を減算した後に、重心などの計算を行う。
【００４６】
上述した所定しきい値には、例えば、差分データに残存するノイズの大きさ程度などのあらかじめ定めた一定値を用いる、あるいは、例えば、極大値のある一定の割合の大きさなどの可変値を用いることができる。
【００４７】
また、座標計算としては、２次元の重心には限定されない。例えば、先の実施の形態１で説明した、水平および垂直の各１次元の重心をそれぞれｘ座標およびｙ座標とする擬似的な２次元重心であったり、また、その他の計算式によるものであったりしてもよい。なお、重心演算部５２ａは、上記で計算した座標が、要素の単位であれば、これらをディスプレイの画素の単位に変換する。
【００４８】
以上のように、実施の形態２によれば、差分データにおける座標計算に適用する要素の領域を抽出する際に、ある所定しきい値よりも大きいことを条件の１つとして限定し、さらに、この所定しきい値を上記領域の各要素の値から減算した後に、重心などの座標計算を行っている。これによって、要素を限定して高速化を図るとともに、差分データに残存しているノイズの影響を適切に抑圧して、座標算出の安定性を向上させることができる。この手法は、投射型静電容量方式タッチパネルにおけるペンによるタッチのような、タッチに伴う信号変化が非常に小さい場合における算出座標において、特に有効である。
【符号の説明】
【００４９】
１  タッチパネル、２  前処理部、１０  差分データ生成部、２０  タッチ判定部、３０  座標演算処理部、４０  ラベリング部、４１  連結性解析部、４２  管理部、５０、５０ａ  座標計算部、５１  適用領域抽出部、５２、５２ａ  重心演算部、６０  ＩＤトラッキング部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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