JP4966636B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばコンピュータに接続されるデジタイザーに使用して好適な座標入力装置に関する。

例えばタッチパネル（感圧センサー）では、抵抗膜の経年変化等に対処するため入力値を補正して取り出している（例えば、特許文献１参照。）。

例えば４線式のタッチパネルは、図４に示すように、任意の抵抗膜で形成された２つの面からなり、その一方の面にはＸ軸方向の両端に電極が設けられ、他方の面にはＹ軸方向の両端に電極が設けられている。そして、タッチパネルの面が押圧されると、押圧された点（位置）の両面の抵抗膜が接触することにより、当該位置の検出が行われる。

すなわち、両面の抵抗膜が接触することにより、その接触中のある期間には、一方の面の両端の電極間に所定の電圧が印加されて他方の面の両端の電極間の電圧が検出され、次の期間には、他方の面の両端の電極間に所定の電圧が印加されて一方の面の両端の電極間の電圧が検出され、これらの検出電圧からＸ−Ｙ座標が検出される。

ところが、このようなタッチパネルの構成では、抵抗膜の抵抗値にばらつきが避けられず、入力値の取り出しには補正が必要とされる。また、一般的なタッチパネルの使用法では、押圧される入力点が偏在する傾向があり、その入力点の近傍の抵抗膜が破壊されるなどの経年変化が生じやすい。そこで、特許文献１に開示されているような抵抗膜の経年変化等に対処するための入力値の補正が行われている。

しかしながら、このような補正を行うためには、複雑な信号処理が必要とされ、かつ使用者がキャリブレーション操作等を行う必要がある。このため、一般利用者は、キャリブレーション操作を行わないで、入力座標の誤差が生じても放置している場合が多い。

これに対して、５線式や８線式などの座標入力装置では、装置自体が入力座標を自動的に補正するようにしたタッチパネルも提案されているが、配線数が多くなって構成や製造工程が複雑になるという問題も生じている。また、自装置自体が入力座標の補正を行うためには、複雑な計算処理が要求されるなど、その実施には困難を伴うことも指摘されている。

一方、電磁誘導方式センサーのように入力値の取り出しの際に特段の補正を必要としない入力手段も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

この電磁誘導方式センサーでは、例えば図５に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に多数のループコイルが配設され、これらのループコイルに位置指示器が接近されると、位置指示器に内蔵された共振回路が共振して、この共振信号とループコイルの選択位置からＸ−Ｙ座標が算出される。これによれば、補正の必要のない極めて詳細な入力値（座標）を取り出すことができる。しかしながら、このような電磁誘導方式で入力を行うには、特別な位置指示器を必要とし、いつでも容易に入力を行うことができなくなる。

そこで、これらのセンサーを組み合わせ一体化して、多様な位置指示に対応できるようにした座標入力装置が検討されている。
特開平５−２５００８６号公報 特開平５−２９８００７号公報

しかしながら、２種類の入力手段を組み合わせて一体化したとしても、上述した問題点のいくつかは依然として残るものである。

すなわち、第１の入力手段として例えばタッチパネル（感圧センサー）を使用する場合には、抵抗膜の経年変化等に対処するため、その入力値を補正する必要があり、複雑な信号処理や使用者によるキャリブレーション操作等が要求される。一方、入力値を取り出す際に、補正が必要とされない第２の入力手段としては、例えば電磁誘導方式センサーが用いられる。この電磁誘導方式センサーを用いる場合には、特殊な位置指示器を必要とし、いつでも容易に入力を行うことはできない。本発明は、これらの問題点を一挙に解決することを目的としている。

上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の座標入力装置は、指示位置を入力するための第１の入力手段と第２の入力手段を有し、第２の入力手段は座標入力のための位置指示が位置指示器によって行われる。
本発明の座標入力装置は、第１の入力手段に入力された指示位置の補正を行うための補正手段と、位置指示器による第２の入力手段への座標入力のための位置指示と共に、この位置指示器による第１の入力手段への位置指示が同時に行われたことを判別するための判別手段と、この判別手段からの出力に基づいて、第１の入力手段に入力された指示位置と第２の入力手段に入力された指示位置との関係を補正情報として記憶するための記憶手段と、を備えている。そして、この記憶手段に記憶された補正情報に基づいて補正手段によって第１の入力手段による指示位置の補正が行われるようにすることを特徴としている。

本発明の好ましい形態の座標入力装置では、記憶手段に記憶された補正情報は、第１の入力手段に入力された指示位置と第２の入力手段に入力された指示位置との差が所定の範囲を超えたときに書き換えられるようにしている。また、より好ましくは、記憶手段に記憶された補正情報の書き換えを、前回の書き換えから所定の時間の経過に従って行うようにしている。

また、本発明の好ましい形態の座標入力装置においては、補正情報は、第１の入力手段に入力された指示位置と第２の入力手段に入力された指示位置との差分値であるか、第２の入力手段に入力された指示位置に基づいて、第１の入力手段に入力された指示位置から算出されるパラメータ値である。なお、第１の入力手段は感圧センサーであり、第２の入力手段は電磁誘導方式のセンサーであることが好ましい。

さらに、本発明の好ましい形態の座標入力装置では、第１の入力手段及び第２の入力手段は互いに重畳された配置関係を有しており、第１及び第２の入力手段との間に表示装置が配置されている。

本発明を適用した座標入力装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。まず、図１には、本発明による座標入力装置の一実施の形態例のブロック図を示す。

図１において、本発明を適用した座標入力装置には、入力値の取り出しに補正を必要とする第１の入力手段として、例えば特許文献１に開示されるようなタッチパネル（感圧センサー）１と、入力値の取り出しに補正の必要のない第２の入力手段として、例えば特許文献２に開示されるような電磁誘導式のセンサー２とが重ねて設けられている。なお、タッチパネル１は入力面に露出して設ける必要があるが、電磁誘導式のセンサー２は離間して設けることが可能であり、このタッチパネル１と電磁誘導式のセンサー２との間に液晶ディスプレイ等を設けることも可能である。

このようなタッチパネル１及び電磁誘導式のセンサー２に対して、共振回路を内蔵した位置指示器３で指示を行うと、その指示された位置は、タッチパネル１及び電磁誘導式のセンサー２の両方で検出される。ただし、電磁誘導式のセンサー２での検出の方が精度の高い座標を検出することができる。これに対して、共振回路を持たない、例えば指先４のようなもので指示が行われると、その指示された位置は、タッチパネル１だけで検出され、電磁誘導式のセンサー２での検出を行うことができない。

ところが、タッチパネル１での検出には、経年変化等によるずれを生じる恐れがある。そこで、タッチパネル１から座標算出用のＣＰＵ（Central Processing Unit）５に供給された入力値は、座標算出手段１１で座標に変換された後に、補正処理手段１２に供給されて正しい値になるように補正が行われる。一方、電磁誘導式のセンサー２で得られる入力値は補正の必要のないものである。そこで、電磁誘導式のセンサー２からＣＰＵ５に供給された入力値は、座標算出手段１３に供給されて高精度の座標に変換される。

さらに、座標算出手段１１、１３では、それぞれ入力が行われたことを示す信号が形成される。そこで、これらの信号が同時判別手段１４に供給されて両方の入力が同時に行われたときが判別される。そしてこの判別信号が差分検出手段１５に供給されて、座標算出手段１１、１３それぞれの入力値から変換された座標の差分が検出される。この差分値が差分テーブル１６に供給されて、座標算出手段１１からの座標値に従って記憶される。

従って、この差分テーブル１６には、座標算出手段１１で算出された座標値に対して、その座標ごとの座標算出手段１３で算出された正しい座標値とのずれが記憶される。そこで、この差分テーブル１６に記憶された差分値を、補正テーブル１７に記憶させ、補正処理手段１２において、座標算出手段１１で算出された座標値に補正テーブル１７からの差分値が加減算される。これによって、座標算出手段１１で算出された座標値が、座標算出手段１３で算出された正しい座標値となるように補正処理を行うことができる。

そして、補正処理手段１２で補正された座標値と、座標算出手段１３で算出された座標値のいずれかが出力選択手段１８で選択されて座標出力６として取り出される。すなわち、出力選択手段１８では、座標算出手段１３で算出された座標値が得られているときは、その座標値を選択し、座標算出手段１３で算出された座標値が得られていないときは、補正処理手段１２で補正された座標値を選択する。これにより、座標出力６には、位置指示器３の使用の有無によらず常に正しい座標値が得られるようになる。

ところで、図１においてＣＰＵ５の内部に描かれているのは、ＣＰＵ５で実行されるプログラムの機能ブロックを示しているものである。そこで図２には、実行されるプログラムをフローチャートで示す。

図２において、処理がスタートされると、最初にタッチパネル１及び電磁誘導式のセンサー２に対する接触（タッチ）が検出される（ステップＳ１）。ここでタッチがないとき（Ｎｏ）は、ステップＳ１が繰り返されている。そして、タッチが検出されたとき（Ｙｅｓ）は、次にタッチが共振回路を内蔵した位置指示器（ペン）があるか否か判断される（ステップＳ２）。

このステップＳ２で、ペンがないとき（Ｎｏ）は、タッチの座標が検出され（ステップＳ３）、タッチ座標データＢが算出される（ステップＳ４）。さらに算出された座標データＢが補正テーブルにより補正され（ステップＳ５）、補正された座標データＢが出力される（ステップＳ６）。なおこれらの処理は、通常のタッチパネルで行われているものと同じである。そして、これらの処理が完了すると、ステップＳ１に戻される。

一方、ステップＳ２でペンがあるとき（Ｙｅｓ）は、まず、ペンの座標が検出され（ステップＳ７）、ペン座標データＡが算出される（ステップＳ８）。さらに座標データＡが出力され（ステップＳ９）、座標データＡが記憶される（ステップＳ１０）。なおこれらの処理は、通常の電磁誘導式のセンサーで行われているものと同じである。そしてさらに本発明では、以下の処理が続けて行われる。

すなわち、ステップＳ１０に続いて、タッチの座標が検出され（ステップＳ１１）、タッチ座標データＢが算出される（ステップＳ１２）。さらに算出された座標データＢが記憶され（ステップＳ１３）、記憶された座標データＡ，Ｂが比較される（ステップＳ１４）。そして、これらのデータＡ，Ｂの差が許容範囲内のとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１に戻される。

これに対して、ステップＳ１４でデータＡ，Ｂの差が許容の範囲を超えているとき（Ｎｏ）は、データＡ，Ｂの差分値により補正テーブルが修正されて（ステップＳ１６）、ステップＳ１に戻される。ここで、補正テーブルが差分値を記憶し、タッチセンサーで検出された座標値に差分値を加減算して補正を行っている場合には、これによって、次回のタッチセンサーの出力に対して補正が行われる。

ところで、図２の実施の形態例では、データＡ，Ｂの差が許容の範囲を超えたときには直ちに補正テーブルを書き換えるとしたが、メモリの書き換えを頻繁に行うのは好ましいことではない。そこで図１の実施形態例では、差分テーブル１６を設けると共に、タイマー１９やユーザー指示の判別手段２０を設けて、前回書き換えを行ってからの所定の時間経過あるいは書き換えを行うというユーザーの指示に従って補正テーブル１７の書き換えを行うようにしている。図３のＡ，Ｂは、それぞれその手順を示したフローチャートである。

すなわち図３のＡに示すフローチャートでは、処理がスタートされると、前回補正テーブルの書き換えが行われてから所定時間が経過したかどうか、若しくはユーザーから補正テーブルの書き換えの指示があったかどうかが判断される（ステップＳ２１）。ここで時間経過若しくはユーザー指示がないとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２１が繰り返されている。一方、時間経過若しくはユーザー指示が検出されたとき（Ｙｅｓ）は、差分テーブルに記憶されたデータから補正値が算出され（ステップＳ２２）、算出された補正値で補正テーブルが上書きされる（ステップＳ２３）。

また、図３のＢに示すフローチャートでは、処理がスタートされると、ステップＳ２１と同様の時間経過若しくはユーザー指示の有無が判断される（ステップＳ３１）。ここで時間経過若しくはユーザー指示がないとき（Ｎｏ）は、ステップＳ３１が繰り返されている。一方、時間経過若しくはユーザー指示が検出されたとき（Ｙｅｓ）は、差分テーブルに記憶されたデータが全面に亘るものであるか否か判断される（ステップＳ３２）。

このステップＳ３２で差分テーブルに記憶されたデータが全面に亘っているとき（Ｙｅｓ）は、差分テーブルに記憶された補正値で補正テーブルが上書きされる（ステップＳ３３）。これに対して、ステップＳ３２で差分テーブルに記憶されたデータが全面に亘っていないとき（Ｎｏ）は、ユーザーに対してタッチパネル及び電磁誘導式のセンサーの全面への入力を促す表示が行われる（ステップＳ３４）。

さらに、この表示に対してタッチパネル及び電磁誘導式のセンサーの全面への入力が完了したか否か判断され（ステップＳ３５）、完了していないとき（Ｎｏ）はステップＳ３４が繰り返され、完了しているとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３３で差分テーブルに記憶された補正値で補正テーブルが上書きされる。このようにして、前回の補正テーブルの書き換え時から所定の時間経過あるいはユーザーからの書き換えの指示に従って補正テーブル１７の書き換えが行われる。

こうして本例の座標入力装置によれば、極めて簡易な方法で、自動的若しくは半自動的に補正が必要とされる入力手段の入力値の補正を行うことが可能となる。

なお、上述の実施の形態例では、座標算出用のＣＰＵ５を、タッチパネル１及び電磁誘導式のセンサー２に併設されるものとしたが、これらのタッチパネル１及び電磁誘導式のセンサー２からの出力信号を、そのままパーソナルコンピュータ（図示せず）に入力できる形態とし、座標算出用のＣＰＵ５をパーソナルコンピュータの内蔵ドライバーとして設けることも可能である。

また、上記の実施の形態例では補正情報として、差分値が座標算出手段１１からの座標値に従って差分テーブル１６に記憶されるものとしたが、例えば補正処理手段１２で補正を行う際の演算式のパラメータ値を記憶しておくようにすることもできる。

そのパラメータ値の例としては、例えば、
真の座標値（本実施の形態例では、電磁誘導式のセンサー２による値）を、
（ＥＸ１、ＥＹ１）、（ＥＸ２、ＥＹ２）
補正すべき座標値（本実施の形態例では、タッチパネル１による値）を、
（ＲＸ１、ＲＹ１）、（ＲＸ２、ＲＹ２）
とした場合に、Ｘ，Ｙ軸における補正パラメータは、
ＩＮＣＬ Ｘ＝（ＥＸ２−ＥＸ１）／（ＲＸ２−ＲＸ１）
ＩＮＣＬ Ｙ＝（ＥＹ２−ＥＹ１）／（ＲＹ２−ＲＹ１）
となる。

このようなパラメータ値（ＩＮＣＬ Ｘ）（ＩＮＣＬ Ｙ）を記憶しておくことにより、タッチパネル１による座標値の補正を行うことができる。すなわち、このパラメータ値が、本実施の形態の座標入力装置において、第１の入力手段で取り出される値から第１の入力値を算出する際の補正情報となる。

さらに本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

本発明による座標入力装置の一実施の形態例のブロック図である。 その動作の説明のためのフローチャート図である。 その動作の説明のためのフローチャート図である。 タッチパネルの説明のための図である。 電磁誘導式センサーの説明のための図である。

符号の説明

１…タッチパネル（感圧センサー）、２…電磁誘導式のセンサー、３…位置指示器、４…指先、５…座標算出用のＣＰＵ、６…座標出力、１１，１３…座標算出手段、１２…補正処理手段、１４…同時判別手段、１５…差分検出手段、１６…差分テーブル、１７…補正テーブル、１８…出力選択手段

Claims (8)

1. 指示位置を入力するための第１の入力手段と第２の入力手段を有し、前記第２の入力手段は座標入力のための位置指示が位置指示器によって行われる座標入力装置において、
   前記第１の入力手段に入力された指示位置の補正を行うための補正手段と、
   前記位置指示器による前記第２の入力手段への座標入力のための位置指示と共に、前記位置指示器による前記第１の入力手段への位置指示が同時に行われたことを判別するための判別手段と、
   前記判別手段からの出力に基づいて、前記位置指示器による前記第１の入力手段に入力された指示位置と、前記位置指示器による前記第２の入力手段に入力された指示位置との関係を補正情報として記憶するための記憶手段と、を備え、
   前記記憶手段に記憶された前記補正情報に基づいて前記補正手段によって前記第１の入力手段による指示位置の補正が行われるようにした、
   ことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記記憶手段に記憶された前記補正情報は、前記第１の入力手段に入力された指示位置と前記第２の入力手段に入力された指示位置との差が所定の範囲を超えたときに書き換えられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記記憶手段に記憶された前記補正情報の書き換えは、前回の書き換えから所定の時間の経過に従って行われることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
4. 前記補正情報は、前記第１の入力手段に入力された指示位置と前記第２の入力手段に入力された指示位置との差分値であることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
5. 前記補正情報は、前記第２の入力手段に入力された指示位置に基づいて、前記第１の入力手段に入力された指示位置から算出されるパラメータ値であることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
6. 前記第１の入力手段は感圧センサーであり、前記第２の入力手段は電磁誘導方式のセンサーであることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
7. 前記第１の入力手段及び前記第２の入力手段は互いに重畳された配置関係を有していることを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
8. 前記第１の入力手段及び前記第２の入力手段との間に表示装置が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の座標入力装置。

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