(57)【要約】【課題】複数のセンサーをエリアごとに分割し、それぞれのエリアについて電源管理を行うことにより消費電力を低減することが可能な、3次元位置認識型のタッチパネル装置およびその制御方法を提供すること。【解決手段】ドライバへの電源供給をコントロールするパワーコントローラ４０１と、第1〜第3のドライバ４０２〜４０４と、各ドライバに対応する第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４と、出力信号をコントロールするアウトプットコントローラ４０８と、を有することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
3次元位置が認識できるように配置された二つ以上のブロックで構成されたセンサー手段と、ブロックごとに電源供給をコントロールする第1のコントロール手段と、第1のセンサー手段の出力値を検知して第1のコントロール手段に知らせる第2のコントロール手段と、を備え、
待機時には第1のセンサー手段のみが駆動し、第1のセンサー手段が操作入力を検知すると順次、第2、第3のセンサー手段を起動させることを特徴とする、3次元位置検出タッチパネル装置。
【請求項２】
前記第1のセンサー手段はユーザーにもっとも近い側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の3次元位置検出タッチパネル装置。
【請求項３】
前記第1のセンサー手段はユーザーからもっとも離れた側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の3次元位置検出タッチパネル装置。
【請求項４】
前記第2のセンサー手段は前記第1のセンサー手段の検出座標の周囲のエリアのみを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の3次元位置検出タッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサーを用いて3次元位置検出を行うタッチパネル装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、LCD（Liquid Crystal Display）などの表示装置の前面にタッチパネル装置を配置して、入力装置として用いられている。タッチパネルの方式はいくつかあり、抵抗膜方式、光方式、静電容量方式、などが代表的な方式である。光方式を用いて、表示装置に対して垂直方向の位置を検出する3次元位置認識型のタッチパネル装置も考案されている（特許文献１参照）。こうした3次元位置認識が可能になると、指先やタッチペンの角度を検出して、様々なアプリケーションに利用することが可能になる。
【０００３】
例えば、表示装置に表示するアイコンをユーザーの手の陰にならないように移動する、といったようなことも可能となる。3次元位置認識に近いものとしては、複数の方式を組み合わせて、タッチする前に動作を検出するシステムが開示されている（特許文献２）。これはタッチパネル前面の大きな動きを検出するものであり、前述の3次元位置認識とは目的が異なる。同様に複数方式を組み合わせた時の電源制御に関する技術も開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平8-212005号公報
【特許文献２】特開2011-22853号公報
【特許文献３】特開2009-116849号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、複数のセンサーを用いることになり、消費電力を増やしてしまっていた。また、特許文献３のような電源制御に関するものでも消費電力の大きな方式のタッチパネル装置を休止させるために消費電力の小さなタッチパネル装置を組み合わせる、というものであった。したがってタッチパネル装置の方式の種別や制御順序が決まっており、３次元位置認識を目的とした省電力制御には適していなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数のセンサーをエリアごとに分割し、それぞれのエリアについて電源管理を行うことにより消費電力を低減することが可能な、3次元位置認識型のタッチパネル装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、3次元位置が認識できるように配置された二つ以上のブロックで構成されたセンサー手段と、ブロックごとに電源供給をコントロールする第1のコントロール手段と、第1のセンサー手段の出力値を検知して第1のコントロール手段に知らせる第2のコントロール手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の3次元位置検出タッチパネル装置によれば、3次元位置認識できるように多数のセンサーを用いた場合でも、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図
【図２】第1のセンサーユニット１０２の構造例を示した図
【図３】3次元位置検出タッチパネル装置の断面図
【図４】3次元位置検出タッチパネル装置の構成を示したブロック図
【図５】電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャート
【図６】電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャート
【図７】実施例2の3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図
【図８】実施例2の3次元位置検出タッチパネル装置の断面図
【図９】実施例２における電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャート
【図１０】実施例３の3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図
【図１１】エリア駆動について説明した図
【図１２】動作しているセンサーと休止しているセンサーを説明した図
【図１３】実施例３の3次元位置検出タッチパネル装置の構成を示したブロック図
【図１４】第2のセンサーユニット９０３の構成を示したブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
［実施例１］
以下に本発明の実施例を説明する。図１は本発明による、3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図である。LCDパネル１０１は表示装置であり、本発明による3次元位置検出タッチパネル装置を装着する対象物である。第1のセンサーユニット１０２、第2のセンサーユニット１０３、第3のセンサーユニット１０４はそれぞれ光方式のタッチパネルを表している。これら3つのセンサーユニットで3次元位置検出タッチパネル装置を構成している。指１０５は操作者であるユーザーの指を表している。
【００１２】
図１ではLCDパネル１０１、第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４がそれぞれ離れて配置されているように描かれているが、これは説明のためにこのように描いたものであり、実際にはLCDパネル１０１の画面に対し垂直方向に密着している。第１〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４はLCDパネル１０１の画面に対し垂直方向の位置が異なるということを明示するために図1では各ユニットを離して描いている。
【００１３】
第１〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４はそれぞれ、LCDパネル１０１の表示面に対し平行な面に対する指１０５の位置を検出する。指１０５の入射角がLCDパネル１０１の画面に対し直角ならば、第１〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４の検出位置は同じになる。指１０５の入射角がLCDパネル１０１の画面に対し直角でなければ、第１〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４の検出位置は異なる。この時の検出位置の差分から指１０５の入射角を算出することが可能となる。
【００１４】
図２は図1に示した第1のセンサーユニット１０２の構造例を示した図である。第1のセンサーユニット１０２は光方式のセンサーであり、第2のセンサーユニット１０３、第3のセンサーユニット１０４も同様の構造になっている。右側の発光部２０１は図のように発光素子が並んでいる。右側の発光部２０１を示す破線の中に描かれた蒲鉾型の図形が受光素子である。右側の発光部２０１は対向する受光部２０２に向けて光を照射する。この照射する光は赤外線などの不可視光である。
【００１５】
左側の受光部２０２は図のように受光素子が並んでいる。左側の受光部２０２を示す破線の中に描かれた蒲鉾型の図形が受光素子である。左側の受光部２０２は前記右側の発光部２０１の光を受光する。上側の発光部２０３は図のように発光素子が並んでいる。上側の発光部２０３を示す破線の中に描かれた蒲鉾型の図形が受光素子である。上側の発光部２０３は対向する受光部２０４に向けて光を照射する。
【００１６】
下側の受光部２０４は図のように受光素子が並んでいる。下側の受光部２０４を示す破線の中に描かれた蒲鉾型の図形が受光素子である。下側の受光部２０４は前記上側の発光部２０３の光を受光する。このように第1のセンサーユニット１０２は、右側の発光部２０１と、左側の受光部２０２と、上側の発光部２０３と、下側の受光部２０４によって構成される。指示点P201はユーザーが指１０５によって指示した位置を表している。
【００１７】
図２では指示点P201が指示されたことにより、指１０５によって前記発光素子の光がさえぎられている。このため、左側の受光部２０２と下側の受光部２０４の受光素子のうち、斜線で示した受光素子には光が届かない。これによって、指示座標を検出することが可能となる。
【００１８】
図３は本発明による、3次元位置検出タッチパネル装置の断面図を表している。図１で示したユニットと同じユニットには同じ記号を用いている。液晶３０１とバックライト３０２は共に、パネル１０１を構成するユニットを表している。図１で説明した、LCDパネル１０１、第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４、指１０５の位置関係は図３のようになる。
【００１９】
図３のように指１０５の入射角がLCDパネル１０１の画面に対し直角でなければ、第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４の検出位置は異なる値となる。図４は本発明による、3次元位置検出タッチパネル装置の構成を示したブロック図である。パワーコントローラ４０１は第1〜第３のドライバ４０２〜４０４への電源供給をコントロールする。
【００２０】
第1のドライバ４０２は第1のセンサーユニット１０２の駆動をコントロールする。第２のドライバ４０３は第２のセンサーユニット１０３の駆動をコントロールする。第３のドライバ４０４は第３のセンサーユニット１０４の駆動をコントロールする。第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４はユーザーの指示位置を検出する。アウトプットコントローラ４０８は3次元位置検出タッチパネル装置の出力信号をコントロールする。
【００２１】
パワーコントローラ４０１は第1〜第3のドライバ４０２〜４０４のうち、いずれか一つ、もしくはどれか二つ、もしくは三つのドライバに電源を供給する。パワーコントローラ４０１は上記いずれかの電源供給方法を選択する。選択方法については後述する。
【００２２】
第1〜第3のドライバ４０２〜４０４は対応する第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４の駆動を行う。第1〜第3のドライバ４０２〜４０４に電源が供給されていない場合は、対応する第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４にも電源は供給されない。
【００２３】
第1〜第3のドライバ４０２〜４０４に電源が供給されると、対応する第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４が駆動開始する。第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４はユーザーの指示位置を検出して、検出した座標データをアウトプットコントローラ４０８に送る。
【００２４】
アウトプットコントローラ４０８はどのセンサーユニットから座標データが送られてきたかを検出する。第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４のうちのどのセンサーユニットからの座標データが入力されたかのセンサーユニット識別情報をパワーコントローラ４０１に送る。このセンサーユニット識別情報に基づき、パワーコントローラ４０１は前述の電源供給方法を選択する。
【００２５】
また、アウトプットコントローラ４０８は各センサーユニットから送られてくる座標データに、前述のセンサーユニット識別情報を付随させて、不図示のパーソナルコンピューターに情報を送付する。
【００２６】
図５は前記電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャートである。本フローは待機状態から起動していくフローを説明している。待機状態では消費電力を抑えるために図１で説明した第1〜第3のセンサーユニット１０２〜１０４のうち、最もユーザーに近い側に配置されている第3のセンサーユニット１０４だけが駆動している。この状態で第3のセンサーユニット１０４がユーザーの座標指示を検出すると、その情報は図４で説明したアウトプットコントローラ４０８に送られる（S501）。
【００２７】
アウトプットコントローラ４０８はパワーコントローラ４０１にセンサーユニット識別情報を送る。パワーコントローラ４０１は第3のセンサーユニット１０２が座標検出したという情報から、第2のセンサーユニット１０３に電源供給を開始する（S502）。この状態で第２のセンサーユニット１０３がユーザーの座標指示を検出すると、アウトプットコントローラ４０８に送られる（S503）。
【００２８】
アウトプットコントローラ４０８はパワーコントローラ４０１にセンサーユニット識別情報を送る。パワーコントローラ４０１は第２のセンサーユニット１０３が座標検出したという情報から、第１のセンサーユニット１０２に電源供給を開始する（S504）。このようにして全てのセンサーユニットが起動し、3次元位置検出が可能なタッチパネル装置として動作する。
【００２９】
図６は前記電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャートである。本フローは起動状態から待機状態に遷移していくフローを説明している。
【００３０】
図５で説明したフローに従ってタッチパネル装置が駆動している状態で、アウトプットコントローラ４０８は最後の座標情報の入力から次の情報が入力されるまでの時間を計測する。ここで、予め定められた一定時間入力がないことを検知すると、入力無し検出情報をパワーコントローラ４０１に送る（S601）。パワーコントローラ４０１は入力無し検出情報が入力されると、第1のセンサーユニット１０２の電源供給を停止する（S602）。
【００３１】
さらに、アウトプットコントローラ４０８はS601の検出から再度、次の入力までの時間を計測する。ここでも同様に一定時間の入力がないと、再び入力無し検出情報をパワーコントローラ４０１に送る（S603）。
【００３２】
パワーコントローラ４０１は再び入力無し検出情報が入力されると、第２のセンサーユニット１０３の電源供給を停止する（S604）。このようにして、図５で説明した最初の待機状態に戻る。
【００３３】
［実施例２］
以下に実施例２を説明する。実施例２では第1の実施例とは起動シーケンスを逆にした例を説明する。実施例１ではユーザーに近い側に配置されたセンサーユニットから順番に起動していく例を説明したが、実施例２では逆にユーザーから離れた側に配置されたセンサーユニットから順番に起動していく例を説明する。
【００３４】
図７は実施例２の3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図である。実施例１の説明と同じユニットについては同じ符号を用いている。第1のセンサーユニット７０２はユーザーからもっとも離れた側にあるセンサーユニットを表している。実施例１ではすべてのセンサーユニットが光方式のセンサーを用いた例を説明した。実施例２における第1のセンサーユニット７０２は静電容量方式のセンサーを用いている。このように異なる方式のセンサーを組み合わせて、3次元位置検出タッチパネル装置を構成しても良い。
【００３５】
図８は実施例２の3次元位置検出タッチパネル装置の断面図を表している。実施例１の説明と同じユニットについては同じ符号を用いている。第1のセンサーユニット７０２は静電容量方式のセンサーのため、ユーザーの指１０５は直接、第1のセンサーユニット７０２の表面に触れる。触れた位置が第1のセンサーユニット７０２の出力座標となる。
【００３６】
一方、第2のセンサーユニット１０３、第3のセンサーユニット１０４はLCD１０１に対して、第1のセンサーユニット７０２よりも離れた位置に配置している。このため、指１０５の入射角によって各線sなーユニットの出力座標が変わってくる。
【００３７】
図９は実施例２における電源供給方法の選択のシーケンスを説明したフローチャートである。本フローは待機状態から起動していくフローを説明している。待機状態では消費電力を抑えるために図７で説明した第1〜第3のセンサーユニット７０２，１０３，１０４のうち、最もユーザーから離れた側に配置されている第１のセンサーユニット７０２だけが駆動している。この状態で第１のセンサーユニット７０２がユーザーの座標指示を検出すると、その情報は図４で説明したアウトプットコントローラ４０８に送られる（S801）。
【００３８】
アウトプットコントローラ４０８はパワーコントローラ４０１にセンサーユニット識別情報を送る。パワーコントローラ４０１は第１のセンサーユニット７０２が座標検出したという情報から、第2のセンサーユニット１０３に電源供給を開始する（S802）。この状態で第２のセンサーユニット１０３がユーザーの座標指示を検出すると、アウトプットコントローラ４０８に送られる（S803）。
【００３９】
アウトプットコントローラ４０８はパワーコントローラ４０１にセンサーユニット識別情報を送る。パワーコントローラ４０１は第２のセンサーユニット１０３が座標検出したという情報から、第３のセンサーユニット１０４に電源供給を開始する（S804）。このようにして全てのセンサーユニットが起動し、3次元位置検出が可能なタッチパネル装置として動作する。
【００４０】
同様に、起動状態から待機状態に遷移していくフローに関しても実施例１とは逆に、第3のセンサーユニット１０４、第2のセンサーユニット１０３の順番で電源供給を停止していく。
【００４１】
［実施例３］
以下に実施例３を説明する。実施例３ではセンサーユニットをエリア駆動する方法について説明する。
【００４２】
図１０は実施例３の3次元位置検出タッチパネル装置の斜視図である。実施例１および実施例２の説明と同じユニットについては同じ符号を用いている。第2のセンサーユニット９０３はエリア駆動可能な光方式のセンサーユニットを表している。指示点P901は図１０でユーザーの指１０５が指示し、第1のセンサーユニット７０２が検出したユーザーの指示位置を表している。
【００４３】
実施例１，２ではセンサーユニットが3つの例で説明したが、実施例３ではセンサーユニットが２つの例で説明する。本発明の本質としてセンサーユニットの数は問題ではなく、二つ以上あればよい。
【００４４】
図１１はエリア駆動について説明した図である。センサー駆動線P902〜P905は第2のセンサーユニット９０３が駆動している領域を表している。待機状態では第1のセンサーユニット７０２だけが駆動しており、第2のセンサーユニット９０３は休止している。図１１の指示点P901に示す位置をユーザーの指１０５が指示すると、第1のセンサーユニット７０２は指示点P901の座標情報を出力する。
【００４５】
実施例３におけるアウトプットコントローラ４０８はパワーコントローラ４０１にセンサーユニット識別情報と、前記座標情報を送る。実施例３におけるパワーコントローラ４０１は第２のセンサーユニット９０３に前記座標情報の周囲のセンサーのみONにする設定を送る。
【００４６】
ここで、周囲のセンサーとは、図１１の指示点P901に対し、上側のセンサー駆動線P902、下側のセンサー駆動線P903、左側のセンサー駆動線P904、右側のセンサー駆動線P905、を示している。これらのセンサー駆動線をユーザーの指１０５がさえぎると、その座標情報が第2のセンサーユニット９０３から出力される。
【００４７】
図１２は第2のセンサーユニット９０３で動作しているセンサーと休止しているセンサーを説明した図である。第1の発光素子９１１、第2の発光素子９１２、第3の発光素子９１３、第4の発光素子９１４、は対向する受光素子に対して不可視光を照射する。第1の受光素子９１５、第2の受光素子９１６、第3の受光素子９１７、第4の受光素子９１８、は対向する発光素子の不可視光を受光する。
【００４８】
第1の発光素子９１１と第1の受光素子９１５、第２の発光素子９１２と第２の受光素子９１６、第３の発光素子９１３と第３の受光素子９１７、第４の発光素子９１４と第４の受光素子９１８、が対になっている。この一対でセンサーとしての機能を果たす。
【００４９】
図１２では4対のセンサーしか記載していないが実際はもっと多くのセンサーが使用される。また、図１２では横方向のセンサーしか記載していないが、実際は縦方向にも同様にセンサーが配置される。発光素子９１２と受光素子９１６が駆動することによってセンサー駆動線P902が駆動する。同様に、発光素子９１３と受光素子９１７が駆動することによってセンサー駆動線P903が駆動する。
【００５０】
図１２の場合、第2のセンサーユニット９０３の発光素子９１１，９１４と受光素子９１５，９１８は休止している状態にある。指示点P901が他の座標に移れば、第2のセンサーユニット９０３は新たな指示点の座標の上下左右に位置するセンサーのみが駆動する。
【００５１】
図１３は実施例３の3次元位置検出タッチパネル装置の構成を示したブロック図である。図１１、図１２と共通のユニットには同じ符号を用いている。パワーコントローラ９２０は第1ドライバ９２１と第２のドライバ９２２への電源供給をコントロールする。第1のドライバ９２１は第1のセンサーユニット７０２の駆動をコントロールする。第２のドライバ９２２は第２のセンサーユニット９０３の駆動をコントロールする。
【００５２】
第1センサーユニット７０２、第２のセンサーユニット９０３はユーザーの指示位置を検出する。アウトプットコントローラ９２３は3次元位置検出タッチパネル装置の出力信号をコントロールする。実施例１と同様に第１のセンサーユニット７０２の検出情報はアウトプットコントローラ９２３に送られる。アウトプットコントローラ９２３は前記検出情報をパワーコントローラ９２０に送る。パワーコントローラ９２０は第２のドライバ９２２の駆動をコントロールする。
【００５３】
図１４は第2のセンサーユニット９０３の構成を示したブロック図である。図１１、図１２、図１３と共通のユニットには同じ符号を用いている。ここでは、実施例３の特徴である、第2のセンサーユニット９０３の制御方法について説明する。第2のドライバ９２２は実施例３におけるエリア分割駆動可能な第２のセンサーユニット９０３を駆動するドライバである。
【００５４】
パワーコントローラ９２０からの指示に従って第１〜第４の受光素子９１１，９１２，９１３，９１４を駆動する。ここでは第４の受光素子９１４までしか記載していないが実施にはもっと多くの受光素子の駆動を制御する。
【００５５】
図１２を用いて説明したように、ここで第２のドライバ９２２が駆動させる受光素子は、第１のセンサーユニット７０２で検出された座標の上下左右の座標になる。したがって、最低４個の受光素子を駆動すればよい。このようにして、より省電力な3次元位置検出タッチパネル装置を構成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  LCDパネル、１０２  第1のセンサーユニット、
１０３  第2のセンサーユニット、１０４  第3のセンサーユニット、
１０５  ユーザーの指、２０１  右側の発光部、２０２  左側の受光部、
２０３  上側の発光部、２０４  下側の受光部、３０１  液晶、３０２  バックライト、
４０１  パワーコントローラ、４０２  第1のドライバ、４０３  第２のドライバ、
４０４  第３のドライバ、１０２  第1のセンサーユニット、
１０３  第２のセンサーユニット、１０４  第３のセンサーユニット、
４０８  アウトプットコントローラ、
７０２  実施例２における第1のセンサーユニット、
９０３  実施例３における第2のセンサーユニット、
９１１  第1の発光素子、９１２  第２の発光素子、９１３  第３の発光素子、
９１４  第４の発光素子、９１５  第1の受光素子、９１６  第２の受光素子、
９１７  第３の受光素子、９１８  第４の受光素子、９２０  パワーコントローラ、
９２１  第１のドライバ、９２２  第２のドライバ、９２３  アウトプットコントローラ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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