(57)【要約】【課題】より精確にタッチ位置を検出できる画像処理装置を実現する。【解決手段】本発明の表示装置１は、複数の光遮蔽部が設けられ光センサ２ａを内蔵する液晶パネル２および画像処理部３を有する。画像処理部３は、液晶パネル２に接触する物体の影の位置情報を取得する位置情報取得部３１と、光遮蔽部の影の位置の変位分を検出する変位分検出部３２と、当該変位分等から物体の影の位置情報に対する補正値を算出する補正値算出部３３と、補正値に基づいて位置情報を補正する位置情報補正部３４と、補正された位置情報から、物体と表示パネルとの接触位置を検出するタッチ位置検出部３５とを備えるので、より精確にタッチ位置を検出できる。【選択図】図１
2008250564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの下層に配置され光を感知する光センサを備えるセンサ回路層における光センサからの信号に基づいて、上記表示パネルに接触する物体の上記センサ回路層に投影される影の位置情報を取得する位置情報取得手段を備える画像処理装置において、
上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出手段と、
上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出手段と、
上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正手段と、
上記位置情報補正手段によって補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
上記光遮蔽部は、第１光遮蔽部と第２光遮蔽部とを含み、
上記表示パネルの横方向をｘ方向、上記表示パネルの縦方向をｙ方向、
上記センサ回路層における上記第１光遮蔽部の直下に対応する位置である第１位置の座標を（ｘ０、ｙ０）、
上記第１光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置である第２位置の上記第１位置からの変位分を（Δｘ１、Δｙ１）、
上記センサ回路層における上記第２光遮蔽部の直下に対応する位置である第３位置の座標を（Ｘ０、Ｙ０）、
上記第２光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置である第４位置の上記第３位置からの変位分を（Δｘ２、Δｙ２）、
上記物体の上記センサ回路層に投影される影の座標を（Ｐ、Ｑ）、
上記補正値のｘ方向の補正値をΔｐ、
上記補正値のｙ方向の補正値をΔｑ、
とすると、上記ｘ方向の補正値および上記ｙ方向の補正値を、
Δｐ＝（Δｘ１Ｘ０−Δｘ２ｘ０＋Ｐ（Δｘ２−Δｘ１））／（Ｘ０＋Δｘ２−ｘ０−Δｘ１）
Δｑ＝（Δｙ１Ｙ０−Δｙ２ｙ０＋Ｑ（Δｙ２−Δｙ１））／（Ｙ０＋Δｙ２−ｙ０−Δｙ１）
の式により求めることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記ｘ方向の補正値に所定の倍率を乗じた値を第１補正値、上記ｙ方向の補正値に当該倍率を乗じた値を第２補正値として、
上記位置情報補正手段は、上記第１補正値および上記第２補正値に基づいて上記位置情報を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
上記物体は指であり、
上記表示パネルと上記センサ回路層との距離をｄ（ｍｍ）、
上記指の上記表示パネルと接触する部分における厚さを２ｔ（ｍｍ）とすると、
上記倍率は、１＋ｔ／ｄであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置の上記変位分検出手段、上記補正値算出手段、上記位置情報補正手段および上記接触位置検出手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
表示パネルの下層に配置され光を感知する光センサを備えるセンサ回路層における光センサからの信号に基づいて、上記表示パネルに接触する物体の上記センサ回路層に投影される影の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出ステップと、
上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出ステップと、
上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正ステップと、
上記位置情報補正ステップにおいて補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルにおけるタッチ位置を検出する画像処理装置および画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示面上にシートを設けて、抵抗膜方式、感圧方式または静電方式等により指やペン等の接触を感知するタッチパネルが広く用いられている。また、近年、製造コストの低減を図るとともに、表示装置の軽薄短小化を図るため、表示面上にシートを設ける代わりに、表示画面上に投影された指等の影を検知することにより、表示画面のどの部分をタッチしているかを画像処理によって認識する表示装置が用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
さらに、特許文献１には、表示画面上に光が斜めから入射した場合に、光の入射方向に基づいて、タッチ位置を補正する構成が開示されている。
【０００４】
図１６（ａ）〜（ｃ）は、特許文献１に記載の表示装置１０１を示している。図１６（ａ）に示すように、表示装置１０１は、パネル面１０２及び表示画面１０３を有しており、表示画面１０３は、パネル面１０２の下部に設けられている。パネル面１０２は、透明部１０２ａと遮蔽部１０２ｂとから構成され、表示画面１０３には、指１１０の影の位置を検知する光検知センサが内蔵されている。
【０００５】
表示装置１０１では、指１１０が透明部１０２ａのどの部分にタッチしたかを以下のように検知する。
【０００６】
指１１０が透明部１０２ａに接触した状態で、環境光１２０が斜め方向から入射している場合、図１６（ｂ）に示すパネル面１０２上の影１１１と、図１６（ｃ）に示す表示画面１０３において検知される影１１３とがずれてしまう。一方、パネル面１０２には、遮蔽部１０２ｂが設けられており、これにより、表示画面１０３上に遮蔽部１０２ｂの影１２１ができる。そこで、影１２１の幅Δｘを補正値として、影１１３の先端部分の中心１１４を、ずれた方向と逆方向に距離Δｘだけ補正する。これにより、指１１０のタッチ位置１１２を算出する。
【特許文献１】特開２００６−２４４４４６号公報（２００６年９月１４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１６に示す表示装置１０１は、平行光である環境光１２０による影を検出することを前提としているので、図１７に示すように、室内光１３０の環境下で表示装置１０１を使用する場合、以下のような問題が生じる。
【０００８】
すなわち、室内光１３０は、あまり離れていない光源から放射状に広がる非平行光であるので、遮蔽部１０２ｂの淵Ｅに入射する光の入射角θ１と、淵Ｅから離れた位置にある透明部１０２ａ上の点Ｐに入射する光の入射角θ２とは異なる。このため、表示画面１０３において検出される点Ｐの影Ｐ１と、表示画面１０３における点Ｐの直下に対応する点Ｐ２との距離ΔＰは、距離Δｘと異なる。したがって、影Ｐ１を距離Δｘ分だけ補正しても、補正後の影Ｐ１が点Ｐ２と一致しないため、室内光１３０の環境下では、表示装置１０１において精確なタッチ位置を検出することができない。
【０００９】
また、指でパネル面をタッチする場合、一般に指の断面は横方向に膨らんだ略楕円形であるため、検出される指の影のエッジは、指とパネル面との接触点ではなく、パネル面から離れた指の側面に対応する。
【００１０】
図１８を参照して具体的に説明する。環境光１２０において表示装置１０１を使用する場合を想定する。透明部１０２ａに指１１０が接触している状態で、環境光１２０が入射すると、表示画面１０３において検知される影１１３のエッジは、指１１０の側部に対応する。ここで、指１１０の側部は透明部１０２ａから相当程度離れている。このため、影１１３から算出される中心１１４と、指１１０のタッチ位置１１２の直下に対応する点１１５との距離ΔＦは、上記の距離Δｘと異なる。したがって、中心１１４を距離Δｘ分だけ補正しても、補正後の影１１４が点１１５と一致しない。このため、指でパネル面をタッチする場合、表示装置１０１において精確なタッチ位置を検出することができない。
【００１１】
なお、検出されるタッチ位置と実際のタッチ位置とが多少ずれることを想定して、操作用画面に表示される操作ボタンを大きくする方法も考えられる。しかしながら、操作ボタンを大きくすると、特に携帯電話等の小型の表示装置の場合、詳細な内容の操作画面を表示することが困難となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より精確に接触位置を検出できる画像処理装置および画像処理方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る画像処理装置は、上記課題を解決するために、表示パネルの下層に配置され光を感知する光センサを備えるセンサ回路層における光センサからの信号に基づいて、上記表示パネルに接触する物体の上記センサ回路層に投影される影の位置情報を取得する位置情報取得手段を備える画像処理装置において、上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出手段と、上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出手段と、上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正手段と、上記位置情報補正手段によって補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出手段とを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、センサ回路層には、表示パネルに接触する物体の影および光遮蔽部の影が投影される。これにより、位置情報取得手段は、当該物体および光遮蔽部の影の位置情報を取得する。表示パネルに光が斜め方向から入射している場合、センサ回路層に投影される物体および光遮蔽部の影は、センサ回路層における物体および光遮蔽部の直下に対応する位置から、光の入射角度に応じた変位分ずれる。変位分検出手段は、当該変位分を検出し、補正値算出手段は、変位分、光遮蔽部の影の位置情報、および物体の影の位置から当該位置情報に対する補正値を算出する。位置情報補正手段は、当該補正値に基づいて位置情報を補正し、接触位置検出手段は、補正された位置情報から物体と表示パネルとの接触位置を検出する。
【００１５】
ここで、画像処理装置が室内光の環境下で使用される場合、室内光は非平行光であるので、光が表示パネルに入射する角度は、入射位置によって異なる。そこで、上記の構成では、光遮蔽部が複数箇所設けられ、各光遮蔽部における変位分を検出する。物体の影と物体の直下に対応する位置との変位分は、各光遮蔽部における変位分、および各光遮蔽部と当該物体との位置関係により決定されるので、物体の影と物体の直下に対応する位置との変位分を補正値として算出できる。
【００１６】
したがって、非平行光が表示パネルに入射する環境であっても、位置情報を精確に補正することができるので、より精確に接触位置を検出できる画像処理装置を実現することができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明に係る画像処理装置では、上記光遮蔽部は、第１光遮蔽部と第２光遮蔽部とを含み、上記表示パネルの横方向をｘ方向、上記表示パネルの縦方向をｙ方向、上記センサ回路層における上記第１光遮蔽部の直下に対応する位置である第１位置の座標を（ｘ０、ｙ０）、上記第１光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置である第２位置の上記第１位置からの変位分を（Δｘ１、Δｙ１）、上記センサ回路層における上記第２光遮蔽部の直下に対応する位置である第３位置の座標を（Ｘ０、Ｙ０）、上記第２光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置である第４位置の上記第３位置からの変位分を（Δｘ２、Δｙ２）、上記物体の上記センサ回路層に投影される影の座標を（Ｐ、Ｑ）、上記補正値のｘ方向の補正値をΔｐ、上記補正値のｙ方向の補正値をΔｑ、とすると、上記ｘ方向の補正値および上記ｙ方向の補正値を、
Δｐ＝（Δｘ１Ｘ０−Δｘ２ｘ０＋Ｐ（Δｘ２−Δｘ１））／（Ｘ０＋Δｘ２−ｘ０−Δｘ１）
Δｑ＝（Δｙ１Ｙ０−Δｙ２ｙ０＋Ｑ（Δｙ２−Δｙ１））／（Ｙ０＋Δｙ２−ｙ０−Δｙ１）
の式により求めることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、上記各式の右辺に含まれる変数の値は、いずれもセンサ位置情報取得手段および変位分検出手段によって検出可能である。したがって、各変数の値を検出することにより、物体の影の位置情報の補正値を求めることができる。
【００１９】
本発明に係る画像処理装置では、上記ｘ方向の補正値に所定の倍率を乗じた値を第１補正値、上記ｙ方向の補正値に当該倍率を乗じた値を第２補正値として、上記位置情報補正手段は、上記第１補正値および上記第２補正値に基づいて上記位置情報を補正することが好ましい。
【００２０】
表示パネルに接触する物体が、指等の相当程度の厚みを有している物体である場合、指の影のエッジ部分は、表示パネルから離れた指の側部であるため、指の影の変位分は光遮蔽部の影の変位分と比べて大きくなる。そこで、上記の構成によれば、位置情報補正手段は、ｘ方向およびｙ方向の各補正値に所定の倍率を乗じた値を補正値として、位置情報を補正するので、表示パネルに接触する物体の厚みに応じて、所定の倍率を設定することにより、厚みを考慮した補正値を算出することができる。
【００２１】
本発明に係る画像処理装置では、上記物体は指であり、上記表示パネルと上記センサ回路層との距離をｄ（ｍｍ）、上記指の上記表示パネルと接触する部分における厚さを２ｔ（ｍｍ）とすると、上記倍率は、１＋ｔ／ｄであることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、指の最も幅の広い側部の高さは、指の厚さの約半分であると近似することができる。したがって、指の影のエッジ部分に対応する指の側部と表示パネルとの距離も指の厚さの１／２であると近似できる。したがって、所定の倍率を１＋ｔ／ｄとすることにより、より精確な補正が可能となる。
【００２３】
本発明に係るプログラムは、上記画像処理装置の上記変位分検出手段、上記補正値算出手段、上記位置情報補正手段および上記接触位置検出手段としてコンピュータを機能させる。また、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。
【００２４】
本発明に係る画像処理方法は、上記課題を解決するために、表示パネルの下層に配置され光を感知する光センサを備えるセンサ回路層における光センサからの信号に基づいて、上記表示パネルに接触する物体の上記センサ回路層に投影される影の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出ステップと、上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出ステップと、上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正ステップと、上記位置情報補正ステップにおいて補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出ステップとを有することを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、位置情報取得ステップにおいて、センサ回路層には、表示パネルに接触する物体の影および光遮蔽部の影が投影され、当該物体および光遮蔽部の影の位置情報を取得する。表示パネルに光が斜め方向から入射している場合、センサ回路層に投影される物体および光遮蔽部の影は、センサ回路層における物体および光遮蔽部の直下に対応する位置から、光の入射角度に応じた変位分ずれる。変位分検出ステップにおいて、当該変位分を検出し、補正値算出ステップでは、変位分、光遮蔽部の影の位置情報、および物体の影の位置から当該位置情報に対する補正値を算出する。位置情報補正ステップにおいて、当該補正値に基づいて位置情報を補正し、接触位置検出ステップでは、補正された位置情報から物体と表示パネルとの接触位置を検出する。
【００２６】
ここで、画像処理装置が室内光の環境下で使用される場合、室内光は非平行光であるので、光が表示パネルに入射する角度は、入射位置によって異なる。そこで、上記の構成では、光遮蔽部が複数箇所設けられ、各光遮蔽部における変位分を検出する。物体の影と物体の直下に対応する位置との変位分は、各光遮蔽部における変位分、および各光遮蔽部と当該物体との位置関係により決定されるので、物体の影と物体の直下に対応する位置との変位分を補正値として算出できる。
【００２７】
したがって、非平行光が表示パネルに入射する環境であっても、位置情報を精確に補正することができるので、より精確に接触位置を検出できる画像処理方法を実現することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る画像処理装置は、以上のように、上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出手段と、上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出手段と、上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正手段と、上記位置情報補正手段によって補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出手段とを備える。
【００２９】
また、本発明に係る画像処理方法は、以上のように、表示パネルの下層に配置され光を感知する光センサを備えるセンサ回路層における光センサからの信号に基づいて、上記表示パネルに接触する物体の上記センサ回路層に投影される影の位置情報を取得する位置情報取得ステップと、上記表示パネル上の複数箇所に設けられる各光遮蔽部の上記センサ回路層における直下に対応する位置と当該光遮蔽部の当該センサ回路層に投影される影の位置との変位分を検出する変位分検出ステップと、上記変位分、上記位置情報、および上記各光遮蔽部の上記センサ回路層に投影される影の位置から、当該位置情報に対する補正値を算出する補正値算出ステップと、上記補正値に基づいて上記位置情報を補正する位置情報補正ステップと、上記位置情報補正ステップにおいて補正された位置情報から、上記物体と上記表示パネルとの接触位置を検出する接触位置検出ステップとを有する。
【００３０】
したがって、より精確に接触位置を検出できる画像処理装置および画像処理方法を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１１に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る表示装置１の構成を示すブロック図である。表示装置１は、液晶パネル２、画像処理部３、表示用制御部４および液晶駆動部５を備えている。液晶パネル２には、光センサ２ａが内蔵されており、画像処理部３は、位置情報取得部３１、変位分検出部３２、補正値算出部３３、位置情報補正部３４およびタッチ位置検出部３５から構成されている。液晶パネル２には、操作用画面が表示され、操作用画面内にはアイコン等の操作ボタンが配置されている。ユーザは、操作ボタンをタッチペンや指で選択することにより、表示装置１を操作することができる。本実施形態では、ユーザは、タッチペンによって表示装置１を操作するものとする。
【００３３】
図２は、液晶パネル２の構成を示す断面図である。液晶パネル２は、保護カバー２１、ガラス２２、センサ回路層２３、液晶層２４およびガラス２５から構成され、背面側にバックライト２６が設けられている。光センサ２ａは、センサ回路層２３に、各画素ごとに１個づつマトリクス状に設けられている。光センサ２ａは、例えば、フォトダイオード及びコンパレータなどから構成され、光センサ２ａに入射する光量が所定値以上の場合は、ハイレベルの信号を出力し、光センサ２ａに入射する光量が所定値未満の場合は、ローレベルの信号を出力する。これにより、センサ回路層２３に投射される影が、ある程度の濃さに達した場合のみ、光センサ２ａが影を検出する構成とすることもできる。なお、図示していないが、バックライト２６からの光を光センサ２ａが感知しないように、各光センサ２ａの下部には、ライトシールドが設けられる。また、表示装置１が、反射型液晶表示装置の場合は、バックライト２６は設けられない。
【００３４】
図３（ａ）は、液晶パネル２の保護カバー２１の斜視図であり、タッチペンＴの先端Ｐが保護カバー２１に接触している状態を示している。ここで、保護カバー２１の対向する２つの頂点付近には、それぞれ微小なマークＡおよびマークＢが設けられている。マークＡ・Ｂは、例えば、シールを貼付することにより設けられ、それぞれ保護カバー２１の端から若干離れた位置に設けられる。なお、図３および図４における以下の説明では、右から左に向かう方向をｘ方向、奥から手前に向かう方向をｙ方向とする。
【００３５】
図３（ｂ）は、液晶パネル２のセンサ回路層２３の平面図である。図３（ａ）に示すように、平行光である環境光１２０が液晶パネル２の真上から入射している場合、マークＡ・Ｂの影は、図３（ｂ）に示すように、センサ回路層２３におけるマークＡ・Ｂの直下に対応する点Ａ１及び点Ｂ１に投影される。ここで、点Ａ１及び点Ｂ１の座標情報は、図１に示す変位分検出部３２にあらかじめ記憶されており、点Ａ１座標を（ｘ０、ｙ０）、点Ｂ１座標を（Ｘ０、Ｙ０）とする。
【００３６】
また、環境光１２０が液晶パネル２の真上から入射している場合、タッチペンＴの先端Ｐの影は、図３（ｂ）に示すように、センサ回路層２３における先端Ｐの直下に対応する点Ｐ１に投影される。ここで、点Ｐ１の座標を（ｐ、ｑ）とすると、点Ｐ１は、センサ回路層２３における先端Ｐの直下に対応するので、座標（ｐ、ｑ）がタッチ位置となる。なお、図３（ｂ）では、タッチペンＴの先端Ｐ以外の部分の影は省略している。
【００３７】
図４（ａ）は、液晶パネル２の保護カバー２１の斜視図であり、タッチペンＴの先端Ｐが保護カバー２１に接触している状態を示している。タッチペンＴの先端Ｐのタッチ位置は、図３（ａ）に示すタッチペンＴの先端Ｐのタッチ位置と同一である。また、図４（ａ）に示す構成では、液晶パネル２には非平行光である室内光１３０が斜め方向から入射している。
【００３８】
ここで、図２に示すように、光センサ２ａは、保護カバー２１の表面から所定の深さの位置に内蔵されているため、図４（ｂ）に示すように、センサ回路層２３に投影される先端Ｐの影Ｐ２の位置は、図３（ｂ）に示す点Ｐ１と一致しない。ここで、影Ｐ２が、点Ｐ１からｘ方向にΔｐ、ｙ方向にΔｑずれているとすると、先端Ｐのタッチ位置を精確に検出するためには、この変位分（Δｐ、Δｑ）だけ、影Ｐ２の位置を補正する必要がある。
【００３９】
以下、変位分（Δｐ、Δｑ）の算出方法について説明する。
【００４０】
前述のように、保護カバー２１上には、マークＡ・Ｂが設けられている。したがって、図４（ｂ）に示すように、室内光１３０によって、マークＡ・Ｂそれぞれの影Ａ２・Ｂ２が、センサ回路層２３に投影される。ここで、影Ａ２の座標を（ｘ０＋Δｘ１、ｙ０＋Δｙ１）、影Ｂ２の座標を（Ｘ０＋Δｘ２、Ｙ０＋Δｙ２）とすると、センサ回路層２３におけるマークＡ・Ｂの直下に対応する点Ａ１及び点Ｂ１のそれぞれの座標（ｘ０、ｙ０）・（Ｘ０、Ｙ０）は、あらかじめ記憶されているので、影Ａ２・Ｂ２の点Ａ１・Ｂ１からのそれぞれの変位分（Δｘ１、Δｙ１）及び（Δｘ２、Δｙ２）が算出できる。
【００４１】
変位分のｘ成分であるΔｐは、以下のように算出される。
【００４２】
図５は、液晶パネル２を示す側面図であり、図の右から左への方向がｘ方向である。保護カバー２１とセンサ回路層２３とは、平行であるため、距離ＡＰのｘ方向の距離と距離ＰＢのｘ方向の距離との比率は、距離Ａ２Ｐ２のｘ方向の距離と距離Ｐ２Ｂ２のｘ方向の距離との比率に等しい。したがって、ｐ＋Δｐ＝Ｐとすると、
（Ｘ０−ｐ）：（ｐ−ｘ０）＝（（Ｘ０＋Δｘ２）−Ｐ）：（Ｐ−（ｘ０＋Δｘ１））
ｐ＝（（Δｘ２−Ｐ）ｘ０＋（Ｐ−Δｘ１）Ｘ０）／（Ｘ０＋Δｘ２−ｘ０−Δｘ１）
よって
Δｐ＝Ｐ−ｐ
＝（Δｘ１Ｘ０−Δｘ２ｘ０＋Ｐ（Δｘ２−Δｘ１））／（Ｘ０＋Δｘ２−ｘ０−Δｘ１）
…式（１）
となる。これにより、各変数はいずれも既知であるので、変位分のｘ成分であるΔｐが算出される。
【００４３】
変位分のｙ成分であるΔｑも、Δｐの算出と略同様に算出される。
【００４４】
図６は、液晶パネル２を示す側面図であり、図の右から左への方向がｙ方向である。保護カバー２１とセンサ回路層２３とは、平行であるため、距離ＡＰのｙ方向の距離と距離ＰＢのｙ方向の距離との比率は、距離Ａ２Ｐ２のｙ方向の距離と距離Ｐ２Ｂ２のｙ方向の距離との比率に等しい。したがって、ｑ＋Δｑ＝Ｑとすると、
（ｙ０−ｑ）：（ｑ−ｙ０）＝（（Ｙ０＋Δｙ２）−Ｑ）：（Ｑ−（ｙ０＋Δｙ１）
ｑ＝（（Δｙ２−Ｑ）ｙ０＋（Ｑ−Δｙ１）Ｙ０）／（Ｙ０＋Δｙ２−ｙ０−Δｙ１）
よって
Δｑ＝Ｑ−ｑ
＝（Δｙ１Ｙ０−Δｙ２ｙ０＋Ｑ（Δｙ２−Δｙ１））／（Ｙ０＋Δｙ２−ｙ０−Δｙ１）
となる。これにより、変位分のｙ成分であるΔｑが算出できる。
【００４５】
以上のように、変位分（Δｐ、Δｑ）が算出されると、変位分（Δｐ、Δｑ）を補正値として、影Ｐ２の座標を補正する。これにより、補正後の座標が、図３（ａ）に示す点Ｐ１の座標と一致する。これにより、点Ｐ１の座標をタッチペンＴの先端Ｐのタッチ位置として検出することができる。
【００４６】
以上の処理は、図１に示す画像処理部３によって行われる。続いて、図７を参照して、画像処理部３の処理を説明する。
【００４７】
タッチペンＴの先端Ｐが液晶パネル２に接触すると、位置情報取得部３１は、先端Ｐの影Ｐ２の位置を取得し（ステップＳ１）、保護カバー２１上に設けられるマークＡ・Ｂの影Ａ２・Ｂ２の位置を取得する（ステップＳ２）。変位分検出部３２は、影Ａ２・Ｂ２の位置が、それぞれ所定の位置Ａ１・Ｂ１と一致するか否かを判定する（ステップＳ３）。一致する場合は（ステップＳ３において「ＹＥＳ」）、タッチ位置検出部３５は、影Ｐ２の座標をタッチ位置として検出する（ステップＳ４）。一致しない場合は（ステップＳ３において「ＮＯ」）、変位分検出部３２は、影Ａ２・Ｂ２の所定の位置Ａ１・Ｂ１からのそれぞれの変位分（Δｘ１、Δｙ１）および（Δｘ２、Δｙ２）を検出する（ステップＳ５）。続いて、補正値算出部３３は、変位分（Δｘ１、Δｙ１）・（Δｘ２、Δｙ２）に基づき、図５および図６における算出方法により、影Ｐ２に対する補正値（Δｐ、Δｑ）を算出する（ステップＳ６）。続いて、位置情報補正部３４は、影Ｐ２の位置を補正し、位置Ｐ１を算出し（ステップＳ７）、タッチ位置検出部３５は、位置Ｐ１をタッチ位置として検出する（ステップＳ８）。
【００４８】
タッチ位置検出部３５は、タッチ位置を検出すると（ステップＳ４又はステップＳ８）、タッチ位置の位置情報を表示用制御部４に出力する（ステップＳ９）。表示用制御部４は、タッチ位置に応じて制御信号を液晶駆動部５に出力し（ステップＳ１０）、操作画面の切替えが行われる（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ３において「ＹＥＳ」となるのは、環境光１２０等の平行光が液晶パネル２に真上から入射する場合に限られる。
【００４９】
このように、表示装置１では、非平行光が液晶パネル２に入射する場合であっても、精確にタッチ位置を検出できる。したがって、操作ボタンを小さくして、操作画面をより細かくすることも可能となる。
【００５０】
以上の説明では、図３及び図４に示すように、保護カバー２１にマークＡ・Ｂを設けることにより、補正値（Δｐ、Δｑ）の算出するための変位分（Δｘ１、Δｙ１）・（Δｘ２、Δｙ２）を検出したが、これに限るものではない。マークＡ・Ｂを設ける代わりに、保護カバー２１の外周に、光を遮断するガイドを設けてもよい。
【００５１】
図８は、液晶パネル２の保護カバー２１の斜視図であり、タッチペンＴの先端Ｐが保護カバー２１に接触している状態を示している。保護カバー２１の外周には、光を遮断するガイドＧが設けられており、ガイドＧによって、表示画面を囲う長方形の枠が形成されている。なお、図８および図９における以下の説明でも、図３および図４における説明と同様に、右から左に向かう方向をｘ方向、奥から手前に向かう方向をｙ方向とする。
【００５２】
図８（ｂ）は、液晶パネル２のセンサ回路層２３の平面図である。図８（ａ）に示すように、平行光である環境光１２０が液晶パネル２の真上から入射している場合、ガイドＧの影は、図８（ｂ）に示すように、センサ回路層２３におけるガイドＧの直下に対応する領域Ｇ１に投影される。ここで、領域Ｇ１の位置情報は、あらかじめ図１に示す変位分検出部３２に記憶されている。
【００５３】
また、環境光１２０が液晶パネル２の真上から入射している場合、タッチペンＴの先端Ｐの影は、図８（ｂ）に示すように、センサ回路層２３における先端Ｐの直下に対応する点Ｐ１に投影され、図３（ｂ）と同様、点Ｐ１の座標を（ｐ、ｑ）とする。
【００５４】
ここで、図９（ａ）に示すように、非平行光である室内光１３０が、液晶パネル２に斜め方向から入射する場合、図９（ｂ）に示すように、センサ回路層２３において、ガイドＧの影は、領域Ｇ２に投影される。室内光１３０が、図４（ａ）の場合と同様の方向から入射している場合、領域Ｇ２は、領域Ｇ１と比較して、右辺がｘ方向にΔｘ１、左辺がｘ方向にΔｘ２、上辺がｙ方向にΔｙ１、底辺がｙ方向にΔｙ２ずれることとなる。上記のように、領域Ｇ１の位置情報は、あらかじめ図１に示す変位分検出部３２に記憶されているので、領域Ｇ２と領域Ｇ１とを比較することにより、各変位分（Δｘ１、Δｘ２、Δｙ１、Δｙ２）が検出できる。
【００５５】
ここで、タッチペンＴの先端Ｐの影Ｐ２が、点Ｐ１からｘ方向にΔｐ、ｙ方向にΔｑずれている場合、影Ｐ２に対する補正値（Δｐ、Δｑ）は、上記の計算と同様に、各変位分（Δｘ１、Δｘ２、Δｙ１、Δｙ２）に基づいて算出できる。
【００５６】
図１０は、液晶パネル２を示す側面図であり、図の右から左への方向がｘ方向である。図５と比較すると、図５では、マークＡ・Ｂの影Ａ２・Ｂ２と所定の位置Ａ１・Ｂ１とを比較することにより、各変位分（Δｘ１、Δｘ２）を検出しているのに対し、図１０では、ガイドＧの影Ｇ２と所定の領域Ｇ１とを比較することにより、当該変位分を検出している。変位分のｘ成分であるΔｐは、上記式（１）により算出される。また、変位分のｙ成分であるΔｑも、Δｐの算出と略同様に算出される。
【００５７】
このように、本実施形態では、液晶パネル２上に光を遮断するマークやガイドを設け、マークやガイドの影の変位分を検出することにより、タッチペンの先端の影の位置を補正している。なお、光を遮断するために、例えば、図１１（ａ）に示すように、棒Ｄを保護カバー２１上に複数設けてもよい。センサ回路層２３における棒Ｄの直下に対応する位置と、棒Ｄの影との変位分を検出することにより、タッチペンの先端の影の位置に対する補正値を算出することができる。
【００５８】
さらに、図１１（ｂ）に示すように、棒Ｄを保護カバー２１に埋め込んでもよい。これにより、棒Ｄが突出していることによる操作の煩わしさを解消することができる。
【００５９】
また、保護カバー２１にマークを設ける場合、本実施形態では、マークを２箇所に設ける構成について説明したが、これに限らず、３箇所以上に設けてもよい。ただし、画面表示の妨げとならないようにするために、図３（ａ）に示すように、保護カバー２１の対角に２箇所設けることが望ましい。これにより、ｘ方向の変位分の検出と、ｙ方向の変位分の検出が最も効率よく行われる。
【００６０】
なお、本実施形態では、液晶パネルを有する表示装置について説明したが、これに限定されず、ＣＲＴモニターを有する表示装置であってもよい。
【００６１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図１２ないし図１５に基づいて説明すると以下の通りである。実施の形態１では、タッチペンによる操作においてタッチ位置を検出する構成について説明したが、本実施形態では、指による操作においてタッチ位置を検出する構成について説明する。
【００６２】
図１２（ａ）は、液晶パネル２の保護カバー２１の斜視図であり、指Ｆが保護カバー２１に接触している状態を示している。保護カバー２１の対向する２つの頂点付近には、それぞれ微小なマークＡ・Ｂが設けられており、斜め方向から室内光１３０が液晶パネルに入射している。なお、図１２（ａ）に示す、保護カバー２１、マークＡ・Ｂ、および室内光１３０の構成は、図４（ａ）に示す、保護カバー２１、マークＡ・Ｂ、および室内光１３０の構成と略同様である。
【００６３】
図１２（ｂ）は、液晶パネル２のセンサ回路層２３の平面図である。センサ回路層２３には、室内光１３０による指Ｆの影Ｆ１及びマークＡ・Ｂの影Ａ２・Ｂ２が投影されている。なお、影Ａ２・Ｂ２の座標を、センサ回路層２３におけるマークＡ・Ｂの直下に対応する点Ａ１・Ｂ１（図示せず）からそれぞれ、変位分（Δｘ１、Δｘ２）・（Δｙ１、Δｙ２）だけずれた（ｘ０＋Δｘ１、ｙ０＋Δｙ１）、（Ｘ０＋Δｘ２、Ｙ０＋Δｙ２）とする。また、図１２における以下の説明においても、図３および図４における説明と同様に、右から左に向かう方向をｘ方向、奥から手前に向かう方向をｙ方向とする。ここで、ｘ方向に平行な直線Ｌｘと影Ｆ１のエッジとの交点をそれぞれＳ１（ｓｘ，ｓｙ）、Ｒ１（ｒｘ、ｒｙ）とする。
【００６４】
図１３は、直線Ｌｘでの指Ｆの断面および液晶パネル２の側面を示しており、図の右から左への方向がｘ方向である。指Ｆは、相当程度の厚みを有しているので、光源Ｌからの光による指Ｆの影のエッジは、指Ｆと保護カバー２１との接触点ではなく、指Ｆの側部の影に対応する。例えば、点Ｒ１は、指Ｆの向かって左側側部Ｒの投影部分に対応し、点Ｓ１は、指Ｆの向かって右側側部Ｓの投影部分に対応する。ここで、側部ＲおよびＳは、保護カバー２１から離れているので、実施の形態１と同様の補正方法では、影Ｆ１を精確に補正することができない。
【００６５】
具体的には、実施の形態１の構成では、側部Ｒを通る光が保護カバー２１に入射する部分を点Ｒ０、センサ回路層２３における点Ｒ０の直下に対応する部分を点Ｒ２とすると、点Ｒ１を点Ｒ２に補正する。同様に、実施の形態１の構成では、側部Ｓを通る光が保護カバー２１に入射する部分を点Ｓ０、センサ回路層２３における点Ｓ０の直下に対応する部分を点Ｓ２とすると、点Ｓ１を点Ｓ２に補正する。
【００６６】
しかしながら、指Ｆのタッチ位置をより精確に検出するためには、点Ｓ１・Ｒ１を、指Ｆの側部のうち、最も幅の広い部分の直下にほぼ対応する点Ｒ３・Ｓ３に補正する必要がある。ここで、側部Ｒ・Ｓは、指Ｆの側部のうち最も幅の広い部分の付近に位置する。したがって、保護カバー２１とセンサ回路層２３との距離をｄ、指Ｆの側部のうち最も幅の広い部分と保護カバー２１との距離をｔ、点ＲＳ１と点Ｒ２とのｘ方向の距離をΔｒ１、点Ｒ１と点Ｒ３とのｘ方向の距離をΔｒ２、点Ｓ１と点Ｓ２とのｘ方向の距離をΔｓ１、点Ｓ１と点Ｓ３とのｘ方向の距離をΔｓ２とすると、
Δｒ２≒（１＋ｔ／ｄ）・Δｒ１
Δｓ２≒（１＋ｔ／ｄ）・Δｓ１
となる。Δｒ１およびΔｓ１の各値は、マークＡ・Ｂの影の変位分（Δｘ１、Δｘ２）等から、実施の形態１に記載の算出方法によって算出されるので（図５参照）、上記の式によりΔｒ１およびΔｓ１の各値も算出される。算出された（Δｒ１、Δｓ１）を補正値とすることにより、点Ｓ１・Ｒ１を点Ｒ３・Ｓ３に補正することができる。
【００６７】
なお、指Ｆのサイズは、個人差があるので、ｔの値は特定できないが、例えば、特定の人物のみによって使用される場合は、事前に指のサイズを登録しておくことにより、所定の倍率１＋ｔ／ｄを特定することが可能である。指Ｆの保護カバー２１と接触する部分における厚さを２ｔと近似してもよい。また、例えば、ｔの値を２ｍｍ〜１０ｍｍのように所定の範囲内で設定してもよい。
【００６８】
なお、図１３では、ｘ方向の補正値の算出について説明したが、ｙ方向の補正値の算出も略同様である。
【００６９】
図１４は、センサ回路層２３の平面図であり、点線で囲まれた領域が補正前の影Ｆ１であり、実線で囲まれた領域が補正後の領域Ｆ２である。点Ｒ３・Ｓ３は、領域Ｆ２のエッジに位置する。影Ｆ１の他の部分についても、同様の補正を行なうことにより、影Ｆ１全体を領域Ｆ２に補正することができる。続いて、領域Ｆ２の先端部分の中心を算出することにより、指Ｆのタッチ位置Ｈを検出することができる。
【００７０】
以上の処理は、図１に示す画像処理部３によって行われる。続いて、図１５を参照して、画像処理部３における処理を説明する。
【００７１】
指Ｆが液晶パネル２に接触すると、位置情報取得部３１は、指Ｆの影Ｆ１の位置を取得し（ステップＳ１２）、保護カバー２１上に設けられるマークＡ・Ｂの影Ａ２・Ｂ２の位置を取得する（ステップＳ１３）。変位分検出部３２は、影Ａ２・Ｂ２の位置が、それぞれ所定の位置Ａ１・Ｂ１と一致するか否かを判定する（ステップＳ１４）。一致する場合は（ステップＳ１４において「ＹＥＳ」）、タッチ位置検出部３５は、影Ｆ１の座標をタッチ位置として検出する（ステップＳ１５）。一致しない場合は（ステップＳ１４において「ＮＯ」）、変位分検出部３２は、影Ａ２・Ｂ２の所定の位置Ａ１・Ｂ１からのそれぞれの変位分（Δｘ１、Δｙ１）および（Δｘ２、Δｙ２）を検出する（ステップＳ１６）。続いて、補正値算出部３３は、変位分（Δｘ１、Δｙ１）・（Δｘ２、Δｙ２）に基づき、図１３における算出方法により、影Ｆ１の各部分に対する補正値（例えば、点Ｒ１に対しては、ｘ方向にΔｒ２）を算出する（ステップＳ１７）。続いて、位置情報補正部３４は影Ｆ１の領域を補正し、領域Ｆ２を算出する（ステップＳ１８）。これにより、タッチ位置検出部３５は、領域Ｆ２から、タッチ位置Ｈを検出する（ステップＳ１９）。
【００７２】
タッチ位置検出部３５は、タッチ位置を検出すると（ステップＳ１５又はステップＳ１９）、タッチ位置の位置情報を表示用制御部４に出力する（ステップＳ２０）。表示用制御部４は、タッチ位置に応じて制御信号を液晶駆動部５に出力し（ステップＳ２１）、操作画面の切替えが行われる（ステップＳ２２）。
【００７３】
本実施形態では、保護カバー２１に、マークＡ・Ｂを設ける構成について説明したが、図８および図９に示すように、保護カバー２１の外周にガイドＧを設ける構成であってもよい。また、図１１に示すように、保護カバー２１に、棒Ｄを設ける構成であってもよい。
【００７４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７５】
なお、画像処理部３の各ブロック、特に変位分検出部３２、補正値算出部３３、位置情報補正部３４およびタッチ位置検出部３５は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００７６】
すなわち、画像処理部３は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである画像処理部３の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記画像処理部３に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【００７７】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【００７８】
また、画像処理部３を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、タッチ操作のための表示パネルを備える表示装置に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記表示装置が有する液晶パネルの構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、上記液晶パネルの保護カバーの斜視図であり、（ｂ）は、上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図４】（ａ）は、上記液晶パネルの保護カバーの斜視図であり、（ｂ）は、上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図５】ｙ方向から見た場合の、上記液晶パネルを示す側面図である。
【図６】ｘ方向から見た場合の、上記液晶パネルを示す側面図である。
【図７】上記表示装置の画像処理部における処理手順を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、上記液晶パネルの保護カバーの斜視図であり、（ｂ）は、上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図９】（ａ）は、上記液晶パネルの保護カバーの斜視図であり、（ｂ）は、上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図１０】本発明の変形例を示すものであり、ｙ方向から見た場合の、上記液晶パネルを示す側面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）ともに本発明の他の変形例を示すものであり、上記液晶パネルの一部を示す側面図である。
【図１２】（ａ）は、上記液晶パネルの保護カバーの斜視図であり、（ｂ）は、上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図１３】ｙ方向から見た場合の、図１２に示す上記液晶パネルの側面図である。
【図１４】上記液晶パネルのセンサ回路層の平面図である。
【図１５】上記表示装置の画像処理部における他の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】（ａ）は、従来の表示装置を示す断面図であり、（ｂ）は、当該表示装置のパネル面を示す平面図であり、（ｃ）は、当該表示装置の表示画面を示す平面図である。
【図１７】図１６に示す表示装置の断面図である。
【図１８】図１６に示す表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      表示装置
２      液晶パネル（表示パネル）
２ａ    光センサ
３      画像処理部（画像処理手段）
２１    保護カバー（表示パネル）
２３    センサ回路層
３１    位置情報取得部（位置情報取得手段）
３２    変位分検出部（変位分検出手段）
３３    補正値算出部（補正値算出手段）
３４    位置情報補正部（位置情報補正手段）
３５    タッチ位置検出部（接触位置検出手段）
Ａ・Ｂ  マーク（光遮蔽部）
Ｄ      棒（光遮蔽部）
Ｆ      指（物体）
Ｇ      ガイド（光遮蔽部）
Ｐ      先端（物体）
Ｈ      タッチ位置（接触位置）
【図１】
2008250564.tif 000003
【図２】
2008250564.tif 000004
【図３】
2008250564.tif 000005
【図４】
2008250564.tif 000006
【図５】
2008250564.tif 000007
【図６】
2008250564.tif 000008
【図７】
2008250564.tif 000009
【図８】
2008250564.tif 000010
【図９】
2008250564.tif 000011
【図１０】
2008250564.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008250564.tif 000014
【図１３】
2008250564.tif 000015
【図１４】
2008250564.tif 000016
【図１５】
2008250564.tif 000017
【図１６】
2008250564.tif 000018
【図１７】
2008250564.tif 000019
【図１８】
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