JPH1165744A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光が完全に遮光された入力位置のみを確
実かつ安定的に特定する。 【解決手段】 エリアセンサ２が備える各フォトダイオ
ードセルはバイアス電圧と入射光照度とに応じた電流値
を出力し、該電流値は電圧値に変換されて照度としてプ
ログラマブルゲインアンプ１３に与えられる。補償値演
算部１０は、環境センサ７が検出した外部環境状態に応
じたゲインおよびオフセット電圧を補償用データＲＯＭ
９から選択する。選択されたゲインおよびオフセット電
圧はプログラマブルゲインアンプ１３に設定され、該ア
ンプ１３はエリアセンサ２からの照度を増幅し、かつ設
定されたゲインおよびオフセット電圧で補正する。補正
された照度は２値化部６で２値化され、特徴位置算出部
５で特徴位置が算出されて、入力位置が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子セルへの
入射光の照度に応じて入力位置を特定する入力装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネルからの入力が可能な従来技
術の電子機器が、たとえば特開平７−１５２０１０号公
報に開示されている。たとえば光学式のタッチパネルで
は、光ビームを格子状に照射しており、該光ビームを操
作者の指や所定の入力ペンで遮ることによって、入力位
置を検出している。このような光ビームを照射する方式
に代わって、光電池を用いて入力位置を検出する従来技
術の装置が、たとえば特開平９−５０３４２号公報に開
示されている。該公報では、光電池は走査回路によって
順次的に選択される。選択された光電池では、生じた光
起電力が増幅されて出力される。選択されていない光電
池には所定のバイアス電圧が印加され、これによって光
電池としての機能を阻止している。このようにして、所
望とする光電池からの光起電力のみを検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平９−５０３
４２号公報の光電池を用いた装置をタッチパネルとして
使用した場合、操作者の指や入力ペンによって光電池へ
の入射光を遮光し、遮光された特定の座標点を検出しよ
うとしたときには、完全に遮光された座標点だけでな
く、指や入力ペンの影となって外部から散乱光が入射す
る座標点も、特定の座標点、すなわち入力位置と判断さ
れる可能性がある。また、各光電池から出力される起電
力は温度や照度に応じて可変であり、したがって外部温
度や外部光の照度などの外部環境状態によっては、不所
望な座標点が入力位置と判断される可能性がある。この
ように従来技術の装置では、実際の使用において入射光
が完全に遮光された入力位置のみを確実かつ安定的に特
定できないという不都合が生じる。

【０００４】本発明の目的は、入射光が完全に遮光され
た入力位置のみを確実かつ安定的に特定できる入力装置
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
に配列された複数の受光素子セルを備え、各素子に印加
されるバイアス電圧と入射光の照度とに応じた電流値を
各素子毎に出力する入力手段と、各受光素子セルからの
電流値に応じた照度を各セル毎に求める照度取得手段
と、求められた照度に基づいて入力位置を決定する入力
位置決定手段とを含むことを特徴とする入力装置であ
る。

【０００６】本発明に従えば、バイアス電圧が印加され
た各受光素子セルは入射光の照度に応じた電流値を出力
するので、特定の受光素子セルへの入射光を操作者の指
や所定の入力ペンで遮光することによって、特定のセル
とそれ以外のセルとからは異なる電流値が出力される。
出力された電流値に応じた照度が各セル毎に求められ、
求められた照度に基づいて入力位置が決定される。した
がって、入射光が遮光された特定の受光素子セルの位置
から入力位置を確実に特定することができる。

【０００７】また本発明は、前記入力位置決定手段は、
前記照度取得手段で求められた各照度を２値化する２値
化手段を含み、０または１の２値化された照度の受光素
子セル位置から入力位置を決定することを特徴とする。

【０００８】本発明に従えば、求められた照度は２値化
される。たとえば、完全に遮光された特定の受光素子セ
ルの照度が０とされ、それ以外の受光素子セルの照度が
１とされる。操作者の指や入力ペンの影となり散乱光が
照射された受光素子セルからもいくらかの電流値が出力
されるが、２値化処理の閾値を適宜選択することによっ
て、入射光が完全に遮光された特定の受光素子セルとそ
れ以外の受光素子セルとを区分することができ、特定の
受光素子セルのみの位置から入力位置を確実に特定する
ことができる。

【０００９】また本発明は、前記入力装置の外部環境状
態を取得する外部環境状態取得手段と、取得された外部
環境状態に基づいて前記照度取得手段で求められた照度
を補正する補正手段とを含み、前記入力位置決定手段
は、補正された照度に基づいて入力位置を決定すること
を特徴とする。

【００１０】本発明に従えば、入力装置の外部環境状態
が取得され、取得された外部環境状態に基づいて照度が
補正され、補正された照度に基づいて入力位置が決定さ
れる。受光素子セルの特性は外部温度や外部光の照度な
どの外部環境状態によって変動するが、上述したような
補正によって外部環境状態にかかわらず安定的に入力位
置を特定することができる。

【００１１】また本発明は、前記入力装置は、外部環境
状態毎に予め定められる補正条件を記憶する記憶手段を
含み、前記補正手段は、前記外部環境状態取得手段で取
得された外部環境状態に応じた補正条件を記憶手段の中
から選択し、選択された補正条件で照度を補正すること
を特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、外部環境状態に基づいた
照度の補正は具体的に、取得された外部環境状態に応じ
て選択された補正条件で実施される。このようにして補
正された照度に基づいて外部環境状態にかかわらず安定
的に入力位置を特定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る入力装置１の電気的構成を示すブロック図である。エ
リアセンサ２は、後述するように構成される複数のフォ
トダイオードセルを備える。エリアセンサ２はエリアセ
ンサドライバ３によって駆動制御され、各セルにはクロ
ック信号に応じたバイアス電圧が印加される。各セル
は、入射光の照度に応じた電流値を出力する。出力され
た電流値は電圧値に変換され、照度としてプログラマブ
ルゲインアンプ１３に与えられる。プログラマブルゲイ
ンアンプ１３では、照度が増幅され、かつ後述するよう
にして外部環境状態に応じて補正される。Ａ／Ｄ（アナ
ログ／デジタル）コンバータ４は、プログラマブルゲイ
ンアンプ１３からのアナログ値の出力電圧をデジタル値
に変換して２値化部６に与える。

【００１４】２値化部６は補正された照度を２値化す
る。操作者の指や所定の入力ペンなどによるエリアセン
サ２の指示は、エリアセンサ２への入射光を完全に遮る
ようにして実施されるので、エリアセンサ２の照度分布
は、外部光照射領域、指や入力ペンの影となって周辺か
らの散乱光が照射されている領域および指や入力ペンで
完全に遮光されている領域の３つに区分される。２値化
のための閾値を影となっている散乱光照射領域の照度と
完全遮光領域の照度との間に設定することによって、外
部光照射領域および影となっている散乱光照射領域を１
とし、完全遮光領域を０とすることができる。このよう
な閾値を設定して２値化処理することによって、上記３
つの領域の中から完全遮光領域のみを区分することがで
きる。特徴位置算出部５は、２値化処理によって区分さ
れた完全遮光領域の特徴位置を抽出し、入力位置を決定
して出力する。

【００１５】環境センサ７は、入力装置１の外部環境状
態、たとえば外部温度や外部光の照度を測定し検出す
る。エリアセンサ２が備える各フォトダイオードセルは
温度によって特性が変化するので、外部温度によるばら
つきを補正するために外部温度が測定される。また、入
射光の照度によってエリアセンサ２の出力電圧のダイナ
ミックレンジが変化するので、外部光照度によるばらつ
きを補正するために外部光照度が測定される。環境セン
サ７で検出されたアナログ値の温度や照度は、Ａ／Ｄコ
ンバータ８でデジタル値に変換されて、補償値演算部１
０に与えられる。環境センサ７によって検出された外部
環境状態に応じてエリアセンサ２からの照度を補正する
ために、入力装置１は、各フォトダイオードセル毎に補
正条件を記憶する補償用データＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）９を備える。補償用データＲＯＭ９は、具体的
に、各セルの特性としてゲインおよびオフセット電圧を
外部環境状態毎に記憶する。補償値演算部１０は、環境
センサ７で検出された外部環境状態に応じたゲインおよ
びオフセット電圧を、補償用データＲＯＭ９の中から選
択する。

【００１６】補償値演算部１０が選択したデジタル値の
ゲインは、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ１
１でアナログ値に変換され、プログラマブルゲインアン
プ１３に与えられて補正用のゲインとして設定される。
また、補償値演算部１０が選択したデジタル値のオフセ
ット電圧は、Ｄ／Ａコンバータ１２でアナログ値に変換
され、プログラマブルゲインアンプ１３に与えられて補
正用のオフセット電圧として設定される。プログラマブ
ルゲインアンプ１３は、エリアセンサ２からの照度を増
幅し、かつ設定されたゲインおよびオフセット電圧で補
正する。

【００１７】図２は、エリアセンサ２を示す回路図であ
る。エリアセンサ２は、複数（本実施形態では１６）の
フォトダイオードセル１５、複数（本実施形態では４）
本の行ライン配線１６、複数（本実施形態では４）本の
列ライン配線１７、切換部１８およびアンプ１９を含ん
で構成される。各行ライン配線１６は互いに間隔をあけ
て平行に配設され、各列ライン配線１７も同様に互いに
間隔をあけて平行に配設される。行ライン配設１６と列
ライン配線１７とは、互いに直交するように配設され、
各配線１６，１７によって形成される矩形の領域には、
たとえばａ−Ｓｉで実現されるフォトダイオードセル１
５がそれぞれ配置される。このようにして、フォトダイ
オードセル１５は４×４のマトリクス状に配列される。
切換部１８は、各行ライン配線１６を個別的に選択する
複数（本実施形態では４）のアナログスイッチで実現さ
れる。選択された行ライン配線１６はアンプ１９と接続
され、選択されなかった行ライン配線１６は接地され
る。

【００１８】図３は、各列ライン配線１７にエリアセン
サドライバ３から供給されるバイアス電圧ＶＢ１〜ＶＢ
４を示す図である。第１番目の列ライン配線１７に供給
されるバイアス電圧ＶＢ１は、図３（Ａ）に示されるよ
うに、該ライン１７上のフォトダイオードセル１５の通
過電流量（リーク電流量）が照度によらずほぼ０（零）
になる電圧値を上限値Ｖ１として、クロック信号に応じ
た所定の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では所定の下
限値Ｖ２となるような矩形波である。第２〜第４番目の
列ライン配線１７に供給されるバイアス電圧ＶＢ２〜Ｖ
Ｂ４は、バイアス電圧ＶＢ１と同様に図３（Ｂ）〜図３
（Ｄ）にそれぞれ示されるように、各ライン１７上のフ
ォトダイオードセル１５の通過電流量が照度によらずほ
ぼ０になる電圧値を上限値Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７として、ク
ロック信号に応じた所定の時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４から時
刻ｔ３，ｔ４，ｔ５までの期間では所定の下限値Ｖ４，
Ｖ６，Ｖ８となるような矩形波である。

【００１９】このようなバイアス電圧ＶＢ１〜ＶＢ４を
各列ライン配線１７に順次的に印加して列ライン配線１
７を走査し、切換部１８のアナログスイッチを順次的に
切換えて行ライン配線１６を走査することによって、入
射光の照度に応じた各セル１５からの出力電流が得られ
る。該出力電流はアンプ１９で増幅され、電圧値として
エリアセンサ２から出力される。

【００２０】なお、本実施形態では４×４のフォトダイ
オードセル１５の例について説明したが、該セル１５の
数はこれに限定されるものではなく、たとえば６４０×
４８０であっても構わない。

【００２１】図４は、特徴位置算出部５の動作を説明す
るための図であり、エリアセンサ２の採光領域Ａ１内の
完全遮光領域Ａ２を示す図である。該完全遮光領域Ａ２
は、２値化部６で２値化後の状態を示している。エリア
センサ２の採光領域Ａ１内には直交座標系が予め設定さ
れており、特徴位置算出部５は、完全遮光領域Ａ２の水
平方向開始位置ＨＬ、水平方向終了位置ＨＨ、垂直方向
開始位置ＶＬおよび垂直方向終了位置ＶＨをそれぞれ検
出する。次に、ＨＨとＨＬとの差によって水平方向長さ
ＨＳを取得し、ＶＨとＶＬとの差によって垂直方向長さ
ＶＳを取得して、操作者の指や入力ペンによって指示さ
れて遮光された領域なのか、ごみの付着やノイズなどに
よって遮光されたと判断された領域なのかを判定する。
操作者の指や入力ペンによって遮光された領域であると
きには、水平座標位置ＨＣを ＨＣ＝（ＨＨ＋ＨＬ）／２ によって求める。また、垂直座標位置ＶＣを ＶＣ＝（ＶＨ＋ＶＬ）／２ によって求める。そして（ＨＣ，ＶＣ）で指定される座
標点を入力位置として決定し、出力する。なお、操作者
の指や入力ペンによって遮光された領域でないときに
は、（ＨＣ，ＶＣ）として無効座標点を出力する。

【００２２】図５は、入力装置１の入力位置決定動作を
説明するためのフローチャートである。ステップａ１で
は、環境センサ７が、外部環境状態として外部温度と外
部光照度とを測定し検出する。検出された温度と照度と
は、Ａ／Ｄコンバータ８でデジタル値に変換されて補償
値演算部１０に与えられる。ステップａ２では、補償値
演算部１０が補償用データＲＯＭ９を確認して、検出さ
れた外部温度および外部光照度に応じた補正用のゲイン
およびオフセット電圧を選択する。ステップａ３では、
選択されたデジタル値のゲインがＤ／Ａコンバータ１１
でアナログ値に変換されて、プログラマブルゲインアン
プ１３に与えられて補正用のゲインとして設定され、ま
た選択されたデジタル値のオフセット電圧がＤ／Ａコン
バータ１２でアナログ値に変換されて、プログラマブル
ゲインアンプ１３に与えられて補正用のオフセット電圧
として設定される。

【００２３】ステップａ４では、エリアセンサ２への入
射光の照度に応じた電流値が各セル１５から出力され、
電圧値に変換されて照度としてプログラマブルゲインア
ンプ１３に与えられる。ステップａ５では、プログラマ
ブルゲインアンプ１３が、設定されたゲインおよびオフ
セット電圧でエリアセンサ２からの照度を補正する。プ
ログラマブルゲインアンプ１３からの出力は、Ａ／Ｄコ
ンバータ４でデジタル値に変換されて２値化部６に与え
られる。ステップａ６では、補正された照度を２値化部
６が２値化する。ステップａ７では、２値化された照度
に基づいて、特徴位置算出部５が特徴位置を抽出し、入
力位置を決定する。

【００２４】以上のように本実施形態によれば、エリア
センサ２への入射光を操作者の指や所定の入力ペンで遮
光すると、エリアセンサ２が備えるフォトダイオードセ
ル１５のうちの入射光が完全に遮光された特定のセルと
それ以外のセルとからは異なる電流値が出力される。該
電流値を電圧値に変換して電流値に応じた照度を各セル
１５毎に求め、該照度に基づいて入力位置を決定するこ
とができる。照度を２値化することによって入力位置を
決定することによって、特定のセルのみの位置から入力
位置を確実に特定することができる。

【００２５】また、外部環境状態に基づいて照度を補正
し、補正された照度に基づいて入力位置を決定するの
で、外部温度や外部光照度などの環境状態によって特性
が変動するフォトダイオードセル１５を用いてエリアセ
ンサ２を構成しても、外部環境状態にかかわらず安定的
に入力位置を特定することができる。

【００２６】なお、ａ−Ｓｉで実現されるフォトダイオ
ードセル１５を用いたエリアセンサ２は面状に構成され
るので、センサ全面に原稿を接触させて原稿に描かれた
画像を読取らせて画像情報を入力することができ、この
ような画像読取り入力機能を上述した操作者の指や入力
ペンなどによる入力機能と併せて付加することも可能で
ある。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、各受光素
子セルへの入射光を操作者の指や所定の入力ペンで遮光
したときに、入射光が遮光された特定のセルとそれ以外
のセルとから出力される異なる電流値に応じた照度を各
セル毎に求め、該照度に基づいて入力位置を決定するこ
とができる。

【００２８】また本発明によれば、入力位置は、照度を
２値化することによって決定されるので、入射光が完全
に遮光された特定のセルのみの位置から入力位置を確実
に特定することができる。

【００２９】また、本発明によれば、外部環境状態に基
づいて照度が補正され、補正された照度に基づいて入力
位置が決定されるので、外部温度や外部光照度などの環
境状態によって特性が変動する受光素子セルを用いて入
力手段を構成しても、外部環境状態にかかわらず安定的
に入力位置を特定することができる。

【００３０】また本発明によれば、外部環境状態に基づ
いた照度の補正は、具体的に、取得された外部環境状態
に応じた補正条件を選択することによって実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である入力装置１の電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】エリアセンサ２を示す回路図である。

【図３】各列ライン配線１７にエリアセンサドライバ３
から供給されるバイアス電圧ＶＢ１〜ＶＢ４を示す図で
ある。

【図４】特徴位置算出部５の動作を説明するためのエリ
アセンサ２の採光領域Ａ１内の完全遮光領域Ａ２を示す
図である。

【図５】入力装置１の入力位置決定動作を説明するため
のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 入力装置 ２ エリアセンサ ３ エリアセンサドライバ ４，８ Ａ／Ｄコンバータ ５ 特徴位置算出部 ６ ２値化部 ７ 環境センサ ９ 補償用データＲＯＭ １０ 補償値演算部 １１，１２ Ｄ／Ａコンバータ １３ プログラマブルゲインアンプ １５ フォトダイオードセル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列された複数の受光素
   子セルを備え、各素子に印加されるバイアス電圧と入射
   光の照度とに応じた電流値を各素子毎に出力する入力手
   段と、 各受光素子セルからの電流値に応じた照度を各セル毎に
   求める照度取得手段と、 求められた照度に基づいて入力位置を決定する入力位置
   決定手段とを含むことを特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 前記入力位置決定手段は、前記照度取得
   手段で求められた各照度を２値化する２値化手段を含
   み、０または１の２値化された照度の受光素子セル位置
   から入力位置を決定することを特徴とする請求項１記載
   の入力装置。
3. 【請求項３】 前記入力装置の外部環境状態を取得する
   外部環境状態取得手段と、 取得された外部環境状態に基づいて前記照度取得手段で
   求められた照度を補正する補正手段とを含み、 前記入力位置決定手段は、補正された照度に基づいて入
   力位置を決定することを特徴とする請求項１記載の入力
   装置。
4. 【請求項４】 前記入力装置は、外部環境状態毎に予め
   定められる補正条件を記憶する記憶手段を含み、 前記補正手段は、前記外部環境状態取得手段で取得され
   た外部環境状態に応じた補正条件を記憶手段の中から選
   択し、選択された補正条件で照度を補正することを特徴
   とする請求項３記載の入力装置。