(57)【要約】【課題】タッチパネルを正面以外から操作した場合に、誤操作を低減する仕組みを安価に実現出来るタッチパネル装置を実現する。【解決手段】タッチパネル装置において、ディスプレイ上の所定の点灯表示された点とタッチパネルセンサ上での点の対応箇所を使用者にタッチさせることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値とから使用者の視点座標値を決定する使用者視点座標値決定手段と、使用者がタッチパネルセンサ上の使用したい箇所をタッチすることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値と決定された視点座標値とから使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値を演算するディスプレイ座標値演算手段と、タッチパネルセンサ上の使用したい箇所のタッチ座標値と使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値との座標値の差を演算する偏差値演算手段と、を具備したことを特徴とするタッチパネル装置である。【選択図】図１
2012059049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイから所定距離を置いて配置されたタッチパネルセンサを有するタッチパネルユニットを具備するタッチパネル装置において、
前記ディスプレイ上の所定の点灯表示された点とタッチパネルセンサ上での前記点の対応箇所を使用者にタッチさせることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値とから使用者の視点座標値を決定する使用者視点座標値決定手段と、
前記使用者が前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所をタッチすることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値と前記決定された視点座標値とから前記使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値を演算するディスプレイ座標値演算手段と、
前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所のタッチ座標値と前記使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値との座標値の差を演算する偏差値演算手段と、
前記偏差値を補正信号として出力し前記補正信号に基づきタッチパネルが使用される全体装置の出力をキャリブレーションするキャリブレーション手段と、
を具備したことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記使用者視点座標値決定手段は、ディスプレイ上の所定の点灯表示位置からタッチパネルセンサ上での前記対応箇所位置までのベクトルを演算するベクトル演算手段と、
前記ベクトルが屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサを通過後の方向を演算するベクトル方向演算手段と、
前記所定の点灯表示位置と前記所定の点灯表示位置以外の複数のディスプレイ点灯表示位置とから求められた前記タッチパネルセンサを通過後の方向線の交差する交点から、使用者視点座標値を決定する交点演算手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記ディスプレイ座標値演算手段は、前記使用者が前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所をタッチすることによるタッチ検出値と前記決定された視点座標値とから、前記視点座標値と前記タッチ点までのタッチ点ベクトルを演算するタッチ点ベクトル演算手段と、
前記タッチ点ベクトルと前記タッチ点とから前記タッチ点ベクトルが屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサを通過して前記ディスプレイに到達する点を演算するディスプレイ点演算手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２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、タッチパネル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
図において、１はタッチパネルユニットで、ディスプレイ１１とガラス１２とタッチパネルセンサ１３とを有する。
ディスプレイ１１は、この場合は、ＬＣＤ液晶パネルが使用されている。
ディスプレイ１１の一面には、ガラス１２の一面が接している。
ガラス１２の他面にはタッチパネルセンサ１３が設けられている。
【０００３】
以上の構成において、タッチパネルユニット１を、手あるいはスタイラスＡで触れた時に、座標をそのまま使用する。
図８の場合、液晶パネル１１上の点Ｐ１から出た光線はＱ１を経由して目に届く。
この時、Ｐ１に触れようとすると、点Ｑ１１に触れることとなり、タッチパネルユニット１としては点Ｑ１１に対して触れたと認識する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４９３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−０９９２４７号公報
【特許文献３】特開２００６−２８５４１７号公報
【特許文献４】特開２００７−２１９７３７号公報
【特許文献５】特開２００７−２０７００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような装置においては、以下の問題点がある。
タッチパネルユニット１を正面から操作しない場合に、使用者の意図しない位置を選択したように検出してしまう。
図８の様に視線位置が正面でない場合、Ｐ１に触れる意図で操作するとＱ１１に触れることになり、Ｑ１１に触れたように検出する。
【０００６】
従来からタッチパネルユニット１のキャリブレーションは行われているが、タッチパネルユニット１や機器の個体差を吸収する目的であるため、使用環境に応じた調整などには機能が不足している。
オシロスコープ、カーナビゲーションシステムなどは、使用環境で、パネル面の空きがある場所に置かれることも多く、常に正面から操作できるとは期待できない。
【０００７】
タッチパネルユニット１に使用されるＬＣＤの性能向上に伴い、ＬＣＤ視野角が広がっている。
このため従来よりも使用者の視点位置の自由度が上がっている。
タッチパネルの大型化の結果、視点による誤差も拡大することになる。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、タッチパネルを正面以外から操作した場合に、誤操作を低減する仕組みを安価に実現出来るタッチパネル装置を提供することにある。
なお、特許文献５の「特開２００７−２０７００８号公報」にはタッチパネル以外の装置をも使用して本問題を解決する方法がある。
本提案では、タッチパネルのみにて行う点が異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１のタッチパネル装置においては、
ディスプレイから所定距離を置いて配置されたタッチパネルセンサを有するタッチパネルユニットを具備するタッチパネル装置において、前記ディスプレイ上の所定の点灯表示された点とタッチパネルセンサ上での前記点の対応箇所を使用者にタッチさせることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値とから使用者の視点座標値を決定する使用者視点座標値決定手段と、前記使用者が前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所をタッチすることによるタッチパネルセンサのタッチ検出値と前記決定された視点座標値とから前記使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値を演算するディスプレイ座標値演算手段と、前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所のタッチ座標値と前記使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値との座標値の差を演算する偏差値演算手段と、前記偏差値を補正信号として出力し前記補正信号に基づきタッチパネルが使用される全体装置の出力をキャリブレーションするキャリブレーション手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２のタッチパネル装置においては、請求項１記載のタッチパネル装置において、
前記使用者視点座標値決定手段は、ディスプレイ上の所定の点灯表示位置からタッチパネルセンサ上での前記対応箇所位置までのベクトルを演算するベクトル演算手段と、前記ベクトルが屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサを通過後の方向を演算するベクトル方向演算手段と、前記所定の点灯表示位置と前記所定の点灯表示位置以外の複数のディスプレイ点灯表示位置とから求められた前記タッチパネルセンサを通過後の方向線の交差する交点から、使用者視点座標値を決定する交点演算手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３のタッチパネル装置においては、請求項１又は請求項２記載のタッチパネル装置において、
前記ディスプレイ座標値演算手段は、前記使用者が前記タッチパネルセンサ上の使用したい箇所をタッチすることによるタッチ検出値と前記決定された視点座標値とから、前記視点座標値と前記タッチ点までのタッチ点ベクトルを演算するタッチ点ベクトル演算手段と、前記タッチ点ベクトルと前記タッチ点とから前記タッチ点ベクトルが屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサを通過して前記ディスプレイに到達する点を演算するディスプレイ点演算手段と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果がある。
視点位置のずれによる、タッチパネルセンサ上の座標値とディスプレイ上の座標値との座標値の誤差の検出を、演算のみにより処理できるので、装置が本来有するＣＰＵ等が利用出来、特別の機構や装置を必要とせず、安価なタッチパネル装置が得られる。
タッチパネルが使用される全体装置を、補正信号出力手段から出力される補正信号を利用して補正できるので、使用者が触れようと意図したタッチパネルの位置が、より正確に得られるタッチパネル装置が得られる。
【００１３】
タッチパネルセンサ上の座標値とディスプレイ上の座標値との座標値の誤差による、タッチパネルの操作に伴う違和感を軽減出来るタッチパネル装置が得られる。
視点位置のずれによる、タッチパネルセンサ上の座標値とディスプレイ上の座標値との座標値の誤差を、補正信号出力手段から出力される補正信号を利用して補正できるので、機器の設置位置やタッチパネルの配置位置などの自由度が上がるタッチパネル装置が得られる。
【００１４】
上記の結果、誤入力が減る。また誤入力を避けるために取っていたインタフェース上の余白を減らすことが可能になり、タッチパネル・画面を有効に使用できるタッチパネル装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の原理的要部構成説明図である。
【図３】図１の原理的要部構成説明図である。
【図４】図１の原理的要部構成説明図である。
【図５】図２の動作手順説明図である。
【図６】図３の動作手順説明図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図８】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２，図３，図４は図１の原理的要部構成説明図、図５，図６は図２，図３のそれぞれの動作手順説明図である。
図において、図８と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図８との相違部分のみ説明する。
【００１７】
図１において、使用者視点座標値決定手段２１は、ベクトル演算手段２１１とベクトル方向演算手段２１２と、交点演算手段２１３とを有する。
【００１８】
ベクトル演算手段２１１は、図２に示す如く、ディスプレイ１１上の所定の点灯表示位置Ｐ２からタッチパネルセンサ１３上での使用者のタッチ対応箇所位置Ｑ２までのベクトルＵ２を演算する。
ベクトル方向演算手段２１２は、ベクトルＵ２が屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサ１３を通過後のベクトルＶ２の方向を演算する。
【００１９】
交点演算手段２１３は、所定の点灯表示位置Ｐ２と前記所定の点灯表示位置以外の複数のディスプレイ点灯表示位置Ｐ２１〜Ｐ２ｎとから求められた、タッチパネルセンサ１３を通過後の方向線の交差する交点Ｅから、使用者視点座標値を決定する。
【００２０】
次に、ディスプレイ座標値演算手段２２は、図３に示す如く、タッチ点ベクトル演算手段２２１と、ディスプレイ点演算手段２２２とを有する。
タッチ点ベクトル演算手段２２１は、使用者が、タッチパネルセンサ１３上の使用したい箇所Ｑ３をタッチすることによるタッチ検出値と決定された視点座標値Ｅとから、視点座標値Ｅとタッチ点Ｑ３までのタッチ点ベクトルＶ３を演算する。
ディスプレイ点演算手段２２２は、タッチ点ベクトルＶ３とタッチ点Ｑ３とから、タッチ点ベクトルＶ３が屈折率の影響を受けてタッチパネルセンサ１３を通過して、ディスプレイ１１に到達する点を演算する。
【００２１】
図３に示す如く、偏差値演算手段２３は、タッチパネルセンサ１３上の使用者の使用したい箇所のタッチ座標値Ｑ３と使用者がタッチしようとしたディスプレイ上の座標値Ｐ３との座標値の差ｍを演算する。
補正信号出力手段２４は、偏差値ｍを補正信号として出力する。
【００２２】
以上の構成において、
視点推定は以下の如くして行う。
2012059049.tif 000003
（２）図４のＳｔｅｐ５に示す如く、ベクトルＵはガラス内の方向なので、ガラス・空気の屈折率の影響を補正し、空気中の視線方向のベクトルＶを求める。
（３）図４のＳｔｅｐ６に示す如く、点ＱとベクトルＶから視点Ｅと点Ｑを通る直線ＱＥが求められる。
（４）図４のＳｔｅｐ６，Ｓｔｅｐ７に示す如く、異なる点Ｐｉに対して（１）〜（３）の手順を繰り返し、対応する点Ｑｉを求め、視点ＥとＱｉを通る直線（Ｑ１Ｅ〜ＱｎＥ）を求める。Ｐｉは３点以上で同一直線上にない点を選ぶ。
（５）図４のＳｔｅｐ８に示す如く、直線Ｑ１Ｅ〜ＱｎＥの交点を視点の位置とする。
実際には、Ｑｉの入力には使用者指定のブレとセンサの誤差が含まれるため、直線は交差しない。（６）の処理で視点を推定する。
（６）真の視点の座標をＴと仮定し、Ｔと直線ＱｉＥの距離をＤｉ（Ｔ）として、
【００２３】
【数１】
2012059049.tif 000004
を定義する。この式が最小値返すＴを最急降下法により求め、そのＴを視点座標とする。
【００２４】
次に、接触位置推定は以下の如くして行う。
（１）図５のＳｔｅｐ１，Ｓｔｅｐ２に示す如く、タッチパネル上の点Ｑに触れた場合、点Ｑと視点Ｔを結ぶ直線を求める。
（２）図５のＳｔｅｐ３に示す如く、直線ＱＴのベクトルＶからガラスの屈折率と厚みｄを考慮し、ベクトルＵを求める。
（３）図５のＳｔｅｐ４に示す如く、点ＱとベクトルＵから点Ｐを計算し、この点を使用者が触れようとした点と推定する。
【００２５】
この結果、
本発明によれば、次のような効果がある。
視点位置のずれによる、タッチパネルセンサ上の座標値とディスプレイ上の座標値との座標値の誤差の検出を、演算のみにより処理できるので、装置が本来有するＣＰＵ等が利用出来、特別の機構や装置を必要とせず、安価なタッチパネル装置が得られる。
タッチパネルが使用される全体装置を、補正信号出力手段から出力される補正信号を利用して補正できるので、使用者が触れようと意図したタッチパネルの位置が、より正確に得られるタッチパネル装置が得られる。
【００２６】
タッチパネルセンサ１３上の座標値とディスプレイ１１上の座標値との座標値の誤差による、タッチパネルの操作に伴う違和感を軽減出来るタッチパネル装置が得られる。
視点位置のずれによる、タッチパネルセンサ１３上の座標値とディスプレイ１１上の座標値との座標値の誤差を、補正信号出力手段から出力される補正信号を利用して補正できるので、機器の設置位置やタッチパネルの配置位置などの自由度が上がるタッチパネル装置が得られる。
【００２７】
上記の結果、誤入力が減る。また誤入力を避けるために取っていたインタフェース上の余白を減らすことが可能になり、タッチパネル・画面を有効に使用できるタッチパネル装置が得られる。
【００２８】
なお、前述の（１）式のＤ（Ｔ）の関数はこれに限ることはなく。点Ｔと直線との距離を評価できる適切な関数であれば、他の関数に置き換えてもよいことは勿論である。
【００２９】
また、前述の（１）式のＤ（Ｔ）の最小値を与えるＴを最急降下法で求めているが、共役勾配法などでも良い。また、収束技法でＴを計算する際に、厳密に解を得る必要はないので、Ｔの収束速度が落ちたら打ちきることが可能である。
実際には単眼で見ているわけではないので、視点が１つというモデルは厳密には当てはまらない。他にも誤差要因が多いので、正確に解を得る必要もない。
【００３０】
また、タッチパネル上の任意の点と視点を結ぶ直線が平行を見做せるような場合(タッチパネルのサイズが小さく、またパネルと使用者間が比較的離れているなど)、タッチパネルと視点との距離は無視できるので、直線の方向ベクトルだけ推定すれば良い。
結果として図２における、ベクトルＶの推定だけで処理が済むのでＱｉＥの方向ベクトルの平均を求めれば良く、処理の負荷が軽減できる。
【００３１】
更にまた、図７に示す如く、上記の場合と同様な条件において、図７（ａ）に示す如く、垂直視点位置をＡ〜Ｃ、図７（ｂ）に示す如く、水平視点位置をａ〜ｃの様に単純化する(視点位置は使用者が直接指定する)。
この場合、視点位置が９点に単純化され、接触位置推定における修正も９通りに単純化でき、計算もまた単純化(単純な表参照などで)できる。したがって、計算機資源が極めて貧弱な場合にも容易に適用できる。
【００３２】
なお、前述の実施例においては、ディスプレイ１１とタッチパネルセンサ１３の間にガラス１２が挟まれていると説明したが、ガラス１２限ることはないことは勿論である。
【００３３】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【符号の説明】
【００３４】
１      タッチパネルユニット
１１    ディスプレイ
１２    ガラス
１３    タッチパネルセンサ
２１    使用者視点座標値決定手段
２１１  ベクトル演算手段
２１２  ベクトル方向演算手段
２１３  交点演算手段
２２    ディスプレイ座標値演算手段
２２１  タッチ点ベクトル演算手段
２２２  ディスプレイ点演算手段
２３    偏差値演算手段
２４    補正信号出力手段
Ａ      スタイラス
Ｅ      交点
ｄ      厚み
ｍ      偏差値
【図１】
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【図２】
2012059049.tif 000006
【図３】
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【図４】
2012059049.tif 000008
【図５】
2012059049.tif 000009
【図６】
2012059049.tif 000010
【図７】
2012059049.tif 000011
【図８】
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