JP6061426B2 - 入力装置及びその情報入力方法 - Google Patents
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Description
そのため、互いに接近した複数の物体の隙間において、物体の接触度合い若しくは近接度合いが周囲より弱くなっている場合に、その隙間における検出データについて算出した補正検出データは、元の検出データに比べて物体の接触度合い若しくは近接度合いが更に弱くなる。また、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域において、物体の接触度合い若しくは近接度合いが周囲より強くなっている場合に、その領域における検出データについて算出した補正検出データは、元の検出データに比べて物体の接触度合い若しくは近接度合いが更に強くなる。つまり、前記データ変換部により算出される補正検出データは、互いに接近した複数の物体の隙間の特徴や、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域の特徴を強調したデータとなる。その結果、互いに接近した物体の隙間における検出データは、前記データ変換部においてオフデータに変換され易くなる。また、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域の検出データは、前記データ変換部においてオンデータに変換され易くなる。
これにより、2次元データに含まれる全ての検出データについて一律に補正処理を行う場合に比べて、処理時間が短縮される。また、2次元データに含まれる全ての検出データの補正処理結果を記憶しなくてよいため、メモリの使用量が削減される。
これにより、操作面上の特定方向における物体の領域の分離性能が要求されている場合に、その特定方向を上記の補正処理の方向に選ぶことによって、接近した複数の物体の領域を正確に分離して特定することが可能となる。
これにより、一の方向の補正処理において得られた補正検出データが物体の接触若しくは近接が無いことを示すと判定された場合、未だ補正処理を行っていない方向が残っていても、それらについての補正処理は行われず、当該一の検出データはオフデータに変換される。そのため、全ての方向について一律に補正処理を行う場合に比べて、処理時間を短縮することが可能となる。
図1は、本実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す図である。図1に示す入力装置は、センサ部10と、処理部20と、記憶部30と、インターフェース部40を有する。
本実施形態に係る入力装置は、センサが設けられた操作面に指やペンなどの物体を接触若しくは近接させることによって、その接触若しくは近接の位置に応じた情報を入力する装置である。なお、本明細書における「近接」とは、接触した状態で近くにあることと、接触しない状態で近くにあることを両方含む。
センサ部10は、操作面に分布した複数の検出位置において、指やペンなどの物体の接触若しくは近接の状態をそれぞれ検出する。例えばセンサ部10は、物体の接触若しくは近接に応じて静電容量が変化する複数の容量性センサ素子12がマトリクス状に形成されたセンサマトリクス11と、センサマトリクス11の容量性センサ素子12において生じた静電容量の変化を電圧に変換する静電容量−電圧変換回路(CV変換回路)13と、センサマトリクス11の容量性センサ素子12に電圧を供給するセンサ駆動回路14を有する。
処理部20は、入力装置の全体的な動作を制御する回路であり、例えばプログラムの命令コードに従って処理を行うCPUや、特定の機能を実現するロジック回路を含んで構成される。処理部20の処理は、全てCPUにおいてプログラムに基づいて実現してもよいし、その一部若しくは全部をロジック回路で実現してもよい。
すなわち、データ変換部25は、当該一の検出データとこれに隣接する検出データとの大小関係が強調されるように当該一の検出データを補正し、その補正結果に基づいて当該一の検出データをオンデータ又はオフデータに変換する。
例えば、座標演算部28は、領域特定部27において特定された領域の横方向(電極Lyが配列する方向)と縦方向(電極Lyが配列する方向)のそれぞれについてプロファイルデータを作成する。横方向のプロファイルデータは、操作面の縦方向における一群の検出データの和を1列毎に算出し、その検出データの和を操作面の横方向の順番に配列したものである。縦方向のプロファイルデータは、操作面の横方向における一群の検出データの和を1行毎に算出し、その検出データの和を操作面の縦方向の順番に配列したものである。座標演算部28は、この横方向のプロファイルデータと縦方向のプロファイルデータのそれぞれについて、検出データのピークの位置や重心の位置を演算する。この演算により求められた横方向の位置と縦方向の位置が、操作面上において物体が接触若しくは近接した座標を表す。座標演算部28は、このような演算により求めた座標のデータを、記憶部30の物体座標メモリ38に格納する。また、座標演算部28は、操作面上の座標が求められた物体の数を、記憶部30の物体数メモリ37に格納する。
記憶部30は、処理部20において処理に使用される定数データや変数データを記憶する。処理部20がCPUを含む場合、記憶部30はそのCPUにおいて実行されるプログラムを記憶してもよい。記憶部30は、例えば、DRAMやSRAMなどの揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んで構成される。
インターフェース部40は、入力装置と他の制御装置(入力装置を搭載する情報機器のコントロール用ICなど)との間でデータをやり取りするための回路である。処理部20は、記憶部30に記憶される情報(物体の座標、物体数など)をインターフェース部40から図示しない制御装置へ出力する。
処理部20のタイミング制御部21は、操作面の全面に分布する複数の検出位置において検出データが得られるようにセンサ部10を制御する。センサ部10のセンサ駆動回路14は、タイミング制御部21の制御に従って、センサマトリクス11の複数の駆動電極を順番に選択し、パルス電圧を印加する。静電容量−電圧変換回路13は、一の駆動電極が選択されて駆動される度に、センサマトリクス11の複数の検出電極を順番に選択して、駆動電極と検出電極との交差点における容量性センサ素子12の静電容量に応じた電圧を有する検出信号を出力する。センサ部10は、静電容量−電圧変換回路13から順次に出力される検出信号をデジタル信号に変換し、検出データとして処理部20に出力する。処理部20の2次元データ生成部22は、センサ部10から順次に出力される検出データを、記憶部30の現在値メモリ31に行列形式で格納する。
2次元データ生成部22は、操作面の全面の検出データが行列形式の2次元データとして現在値メモリ31に格納されると、その現在値メモリ31に格納される各検出データと、基準値メモリ32に格納される各検出データ(物体が操作面に接触していない時の検出データ)との差を、相互に対応する検出データ(操作面の同じ位置の検出データ)についてそれぞれ演算する。この演算によって得られる検出データは、物体が未接触の状態からの変化量を示す。2次元データ生成部22は、この変化量を示す検出データからなる2次元データを記憶部30の2次元データメモリ33に格納する。
データ変換部25は、2次元データメモリ33に格納された2次元データに含まれる各検出データをオンデータ又はオフデータにそれぞれ変換し、その変換結果を2次元データメモリ34に格納する。
データ変換部25は、2次元データメモリ33に格納される2次元データから順番に一ずつ検出データを取得する(ST200)。例えば、データ変換部25は、行列状に構成された2次元データにおける複数の行を先頭行から最終行まで順番に一行ずつ選択し、選択した行に含まれる検出データを先頭列から最終列まで順番に取得する。
横方向の補正処理において算出した補正検出データが第2しきい値より小さいと判定した場合や(ST215)、縦方向の補正処理において算出した補正検出データが第2しきい値より小さいと判定した場合(ST225)、データ変換部25は、当該検出データをオフデータに変換する(ST235)。
横方向の補正処理の場合(ST210)、データ変換部25は、補正対象の検出データに「3」(第1係数)を乗じて得た値と、補正対象の検出データを間に挟んで横方向に隣接する(左右に隣接する)2つの検出データに「−1」(第2係数)をそれぞれ乗じて得た値とを足し合わせることにより、補正検出データを算出する。例えば、検出対象のデータが「60」、左右のデータがそれぞれ「80」の場合、補正検出データは「60×3」と「−80」と「−80」を足し合わせた「20」となる。
また縦方向の補正処理の場合(ST220)、データ変換部25は、補正対象の検出データに「3」(第1係数)を乗じて得た値と、補正対象の検出データを間に挟んで縦方向に隣接する(上下に隣接する)2つの検出データに「−1」(第2係数)をそれぞれ乗じて得た値とを足し合わせることにより、補正検出データを算出する。例えば、検出対象のデータが「80」、上のデータが「60」、下のデータが「80」の場合、補正検出データは「80×3」と「−60」と「−80」を足し合わせた「100」となる
補正処理を行った図5Dの変換結果では、接近した3つの物体のオンデータ領域と、孤立した1つの物体のオンデータ領域がそれぞれ検出されている。これに対し、しきい値「50」を用いた図6Bの変換結果では、接近した3つの物体のオンデータ領域が1つのオンデータ領域にまとまってしまい、各物体の領域を適切に分離できていない。これは、接近した物体の隙間の領域において、検出データが高めの値(60)になっているためである。この高めの検出データがオフデータとなるように、しきい値を「70」まで引き上げると、図7Bにおいて示すように、右下の孤立した物体のオンデータ領域が消失してしまう。すなわち、物体が軽く接触した領域を適切に検出できなくなり、検出感度が低下する。
これらの例との比較からも分かるように、データ変換部25による2次元データの変換処理では、接近した物体による接触領域若しくは近接領域を適切に分離できるとともに、孤立した物体の接触領域若しくは近接領域を感度良く検出できる。
以上が、図2のフローチャートにおけるデータ変換処理(ST110)の説明である。
図2に戻る。
領域特定部27は、2次元データメモリ34に記憶される2次元データの各データを操作面の端から順に取得し(ST115)、オンデータか否かを判定する(ST120)。取得したデータがオンデータの場合、領域特定部27は、後述するステップST130〜ST150の処理を行う。図8は、領域特定部27において2次元データ中のオンデータを検索する処理の一例を示す図である。図8の例では、操作面の上端から下端へ向かって順番に行が選択され、選択された行の左端から右端へ向かって順番にオンデータの検索が行われており、座標(X2,Y2)の位置に最初のオンデータが見つかっている。
ステップST115,120の検索によって2次元データからオンデータが見つかると、領域特定部27は、そのオンデータを開始点として、オンデータの集合領域の輪郭を追跡する処理を行う。
領域特定部27は、ステップST115,120の検索によって見つかったオンデータの座標を、輪郭追跡の開始点の座標として開始点メモリ36に格納する(ST300)。また、領域特定部27は、この開始点を最初の探索点として設定するとともに(ST305)、その探索点から次の探索点候補の位置を指示する探索方向を、図10によって定義された「0」の方向(右方向)に設定する(ST310)。
現在の探索方向が「2」(左)でない場合、領域特定部27は、探索方向を時計回りに変更して(ST335)、再びステップST320に戻る。
他方、現在の探索方向が「2」の場合、図8に示すオンデータの検索経過から分かるように、開始点から見て「2」「3」の方向は全てオフデータになっているので、探索方向を時計回りに変更しても、これらの方向ではオンデータを見つけることができず、探索方向は「0」まで回転する。そして、開始点から見て「0」から時計回りの方向は、既に最初のルーチンにおいて探索されている。したがって、この場合、領域特定部27は、集合領域の輪郭追跡が完了したと判断して、処理を終了する。
探索点を「0」の探索方向へ移動したため、領域特定部27は、「0」の方向に向かって左側にあたる「3」の方向を新たな探索方向とする。領域特定部27は、この「3」の方向から時計周りに探索方向を回転させながら、オンデータを探索する。この探索によって最初に見つかるオンデータは「1」の方向にあるため、領域特定部27は、探索点を「1」の方向に移動する。これにより、新たな探索点は座標(X3,Y3)に移動する(図11C)。
探索点を「1」の探索方向へ移動したため、領域特定部27は、「1」の方向に向かって左側にあたる「0」の方向を新たな探索方向とする。領域特定部27は、この「0」の方向から時計周りに探索方向を回転させながら、オンデータを探索する。この探索によって最初に見つかるオンデータは「2」の方向にあるため、領域特定部27は、探索点を「2」の方向に移動する。これにより、新たな探索点は座標(X2,Y3)に移動する(図11D)。
探索点を「2」の探索方向へ移動したため、領域特定部27は、「2」の方向に向かって左側にあたる「1」の方向を新たな探索方向とする。領域特定部27は、この「1」の方向から時計周りに探索方向を回転させながら、オンデータを探索する。この探索によって最初に見つかるオンデータは「3」の方向にあるため、領域特定部27は、探索点を「3」の方向に移動する。これにより、新たな探索点は、開始点の座標(X2,Y2)に戻る。
探索点を「3」の探索方向へ移動したため、領域特定部27は、「3」の方向に向かって左側にあたる「2」の方向を新たな探索方向とするが、この探索方向におけるデータはオフデータとなっている。探索点が開始点と等しくなり、かつ、探索方向を「2」としているため、領域特定部27は輪郭追跡の処理を終了する。
以上が、図2のフローチャートにおける輪郭追跡処理(ST130)の説明である。
再び図2に戻る。
輪郭追跡が終了すると、次に領域特定部27は、輪郭の内側の領域を埋める処理を行う。すなわち、領域特定部27は、領域情報メモリ35に格納した2次元データにおいて輪郭の内側の点を検索し、もし輪郭の内側の点が見つかれば、それらを「1」に設定する。輪郭の内側を輪郭と同じ値のデータで埋めることにより、領域情報メモリ35の2次元データは、一の物体が接触若しくは近接した一纏まりの領域を特定するデータとなる。
領域特定部27によって一の物体が接触若しくは近接した領域が特定され、その領域を示す2次元データが領域情報メモリ35に格納されると、座標演算部28は、領域情報メモリ35に格納された当該2次元データに基づいて、物体が接触若しくは近接した操作面上の座標を演算する。例えば、座標演算部28は、領域情報メモリ35に格納された2次元データが示す領域の横方向のプロファイルデータと縦方向のプロファイルデータを作成し、それぞれのプロファイルデータについて検出データのピークの位置や重心の位置を算出し、横方向と縦方向の位置を示す座標を求める。領域特定部27は、演算により求めた座標の情報を物体座標メモリ38に格納する。
座標演算部28は、物体の位置を示す座標を算出すると、物体数メモリ37に格納される物体数の値に1を加える。
領域特定部27においてオンデータの集合領域の輪郭追跡が行われると、2次元データ更新部26は、2次元データメモリ34に記憶される2次元データにおいて当該輪郭追跡された集合領域に属するオンデータをオフデータに更新する。例えば2次元データ更新部26は、領域情報メモリ35に格納された2次元データが表す領域と同じ領域を2次元データメモリ34に記憶される2次元データから検索し、検索したデータを全てオフデータに書き換える。図12は、図11に示す輪郭追跡がなされた集合領域中のオンデータをオフデータに更新する処理を示す図である。図11Aは2次元データメモリ34に記憶される2次元データを示し、図11Bは領域情報メモリ35に記憶される2次元データを示し、図9Cは2次元データ更新部26により更新された後の2次元データを示す。
このように、輪郭追跡が行われた集合領域のオンデータをオフデータに更新することによって、操作面に複数の物体が接触若しくは近接した場合でも、各物体の接触領域若しくは近接領域を輪郭追跡によって特定することが可能となる。
2次元データメモリ34の2次元データから取得したデータがオフデータであるとステップST120において判定した場合、又は、当該2次元データから取得したデータがオンデータであると判定したためステップST130〜ST150の処理を実行した場合、領域特定部27は、まだオンデータであるか否かの判定(ステップST120)を行っていないデータが当該2次元データに残っていれば、ステップST115に戻って、当該2次元データから未判定のデータを順に取得し、ステップST120の判定を行う。その判定においてオンデータを見つけた場合、領域特定部27は、上記と同様にステップST130〜150の処理を実行する。当該2次元データの全てのデータについてステップST120の判定を行った場合、領域特定部27は、当該2次元データについての処理を終了する。
そのため、互いに接近した複数の物体の隙間において、物体の接触度合い若しくは近接度合いが周囲より弱くなっている場合に、その隙間における検出データについて算出した補正検出データは、元の検出データに比べて物体の接触度合い若しくは近接度合いが更に弱くなる。また、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域において、物体の接触度合い若しくは近接度合いが周囲より強くなっている場合に、その領域における検出データについて算出した補正検出データは、元の検出データに比べて物体の接触度合い若しくは近接度合いが更に強くなる。つまり、データ変換部25により算出される補正検出データは、互いに接近した複数の物体の隙間の特徴や、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域の特徴を強調したデータとなる。その結果、互いに接近した物体の隙間における検出データは、データ変換部25においてオフデータに変換され易くなる。また、単独の物体が軽く接触若しくは近接している領域の検出データは、データ変換部25においてオンデータに変換され易くなる。従って、互いに接近した複数の物体の接触領域若しくは近接領域をそれぞれ的確に分離して特定することが可能になるとともに、接触若しくは近接の程度が弱い物体の領域についても感度良く特定できる。
これにより、操作面上の特定方向における物体の領域の分離性能が要求されている場合に、その特定方向を上記の補正処理の方向に選ぶことによって、接近した複数の物体の領域をより正確に分離して特定することが可能となる。
これにより、一の方向の補正処理において得られた補正検出データが物体の接触若しくは近接が無いことを示すと判定された場合、未だ補正処理を行っていない方向が残っていても、それらについての補正処理は行われず、当該一の検出データはオフデータに変換される。そのため、全ての方向について一律に補正処理を行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。
これにより、2次元データに含まれる全ての検出データについて一律に補正処理を行う場合に比べて、処理時間を短縮することができる。また、2次元データに含まれる全ての検出データの補正処理結果を記憶しなくてよいため、メモリの使用量を削減できる。
Claims (10)
- 操作面への物体の接触若しくは近接に応じた情報を入力する入力装置であって、
前記操作面上の複数の検出位置において物体の接触若しくは近接の状態をそれぞれ検出するセンサ部と、
前記センサ部の検出結果に基づいて、前記操作面の複数の位置における物体の接触若しくは近接の状態を示す複数の検出データからなる2次元データを生成する2次元データ生成部と、
前記2次元データに含まれる複数の検出データを、物体の接触若しくは近接が有ることを示すオンデータ又は物体の接触若しくは近接が無いことを示すオフデータにそれぞれ変換するデータ変換部と、
前記データ変換部において変換された2次元データに基づいて、前記操作面における個々の物体の接触領域若しくは近接領域を特定する領域特定部と
を有し、
前記データ変換部は、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記一の検出データに隣接する検出データの値が前記一の検出データに比べて小さいほど大きな値を持ち、前記隣接する検出データの値が前記一の検出データに比べて大きいほど小さな値を持つ補正検出データを算出する補正処理を行い、当該補正処理により得られた前記補正検出データに基づいて、前記一の検出データを前記オンデータ又は前記オフデータに変換する
ことを特徴とする入力装置。 - 前記データ変換部は、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記補正処理の前に、前記一の検出データとしきい値との比較に基づいて、前記一の検出データを前記オンデータに変換できるか否か判定し、前記オンデータに変換できないと判定したならば、前記補正処理を行うことなく、前記一の検出データを前記オフデータに変換する
ことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。 - 前記データ変換部は、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記一の検出データから見た複数の方向の各々について前記補正処理を行い、一の方向についての前記補正処理では、前記一の検出データを間に挟んで前記一の方向に並んだ複数の検出データを、前記一の検出データに隣接した複数の検出データとして前記補正処理を行い、前記複数の方向の補正処理において得られる複数の補正検出データに基づいて、前記一の検出データを前記オンデータ又は前記オフデータに変換する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の入力装置。 - 前記データ変換部は、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記複数の方向について順に前記補正処理を行い、前記補正処理によって前記補正検出データが得られる度に、当該得られた補正検出データが物体の接触若しくは近接を示すか否かを判定し、当該判定において物体の接触若しくは近接が無いと判定したならば、前記一の検出データを前記オフデータに変換し、前記複数の方向の前補正処理によって得られた全ての前記補正検出データが物体の接触若しくは近接を示すと判定したならば、前記一の検出データを前記オンデータに変換する
ことを特徴とする請求項3に記載の入力装置。 - 前記データ変換部は、前記補正処理において、前記一の検出データに第1係数を乗じて得た値と、前記一の検出データに隣接する複数の検出データに前記第1係数と反対の符号を持つ第2係数をそれぞれ乗じて得た値とを足し合わせることにより、前記補正検出データを算出する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の入力装置。 - 操作面への物体の接触若しくは近接に応じた情報を入力する入力装置において行われる情報入力方法であって、
前記操作面上の複数の検出位置において物体の接触若しくは近接の状態をそれぞれ検出するステップと、
前記複数の検出位置における前記検出の結果に基づいて、前記操作面の複数の位置における物体の接触若しくは近接の状態を示す複数の検出データからなる2次元データを生成するステップと、
前記2次元データに含まれる複数の検出データを、物体の接触若しくは近接が有ることを示すオンデータ又は物体の接触若しくは近接が無いことを示すオフデータにそれぞれ変換するステップと、
前記2次元データを変換するステップにおいて変換された2次元データに基づいて、前記操作面における個々の物体の接触領域若しくは近接領域を特定するステップと
を有し、
前記2次元データを変換するステップでは、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記一の検出データに隣接する検出データの値が前記一の検出データに比べて小さいほど大きな値を持ち、前記隣接する検出データの値が前記一の検出データに比べて大きいほど小さな値を持つ補正検出データを算出する補正処理を行い、当該補正処理により得られた前記補正検出データに基づいて、前記一の検出データを前記オンデータ又は前記オフデータに変換する
ことを特徴とする情報入力方法。 - 前記2次元データに含まれる複数の検出データをそれぞれ変換するステップにおいて、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記補正処理の前に、前記一の検出データとしきい値との比較に基づいて、前記一の検出データを前記オンデータに変換できるか否か判定し、前記オンデータに変換できないと判定したならば、前記補正処理を行うことなく、前記一の検出データを前記オフデータに変換する
ことを特徴とする請求項6に記載の情報入力方法。 - 前記2次元データに含まれる複数の検出データをそれぞれ変換するステップにおいて、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記一の検出データから見た複数の方向の各々について前記補正処理を行い、一の方向についての前記補正処理では、前記一の検出データを間に挟んで前記一の方向に並んだ複数の検出データを、前記一の検出データに隣接した複数の検出データとして前記補正処理を行い、前記複数の方向の補正処理において得られる複数の補正検出データに基づいて、前記一の検出データを前記オンデータ又は前記オフデータに変換する
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の情報入力方法。 - 前記2次元データに含まれる複数の検出データをそれぞれ変換するステップにおいて、前記2次元データに含まれる一の検出データについて前記変換を行う場合、前記複数の方向について順に前記補正処理を行い、前記補正処理によって前記補正検出データが得られる度に、当該得られた補正検出データが物体の接触若しくは近接を示すか否かを判定し、当該判定において物体の接触若しくは近接が無いと判定したならば、前記一の検出データを前記オフデータに変換し、前記複数の方向の前補正処理によって得られた全ての前記補正検出データが物体の接触若しくは近接を示すと判定したならば、前記一の検出データを前記オンデータに変換する
ことを特徴とする請求項8に記載の情報入力方法。 - 前記2次元データに含まれる複数の検出データをそれぞれ変換するステップにおいて前記補正処理を行う場合、前記一の検出データに第1係数を乗じて得た値と、前記一の検出データに隣接する複数の検出データに前記第1係数と反対の符号を持つ第2係数をそれぞれ乗じて得た値とを足し合わせることにより、前記補正検出データを算出する
ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の情報入力方法。
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