JP2015035051A - タッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法 - Google Patents

タッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法 Download PDF

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Abstract

【課題】多くの機能を有するタッチパネルを得る。
【解決手段】タッチ検出デバイスと、タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じてタッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成するマップ生成部と、固定パターンを識別し、その識別結果に基づいてデータパターンからデータコードを取得するデータ取得部とを備える。
【選択図】図６

Description

本開示は、接触または近接する物体を検出するタッチパネル、タッチパネルにより情報が読み出される情報記録媒体、および情報取得方法に関する。
近年、スマートフォンなどの携帯情報端末、携帯型ゲーム機、パーソナルコンピュータなど、様々な電子機器にタッチパネルが搭載されている。このような電子機器では、これまで用いられてきたキーボードやボタンなどが不要になるため、機器を小型化することができる。また、タッチパネルならではの様々なユーザインタフェースが開発され、ユーザは、情報入力や操作をより直観的に行うことができる。よって、タッチパネルのユーザインタフェースとしての重要度はますます高くなってきている。
ところで、１次元または２次元に配列された情報を読み取る装置がある。例えば、特許文献１には、情報記録カードに記録された導電性材料を有するパターンを読み取る記録情報読取装置が開示されている。
特開２０１１−１５４４５３号公報
ところで、電子機器は、一般に多くの機能を有することが望まれており、タッチパネルにおいても、多くの機能が搭載されることが期待されている。
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多くの機能を有するタッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法を提供することにある。
本開示のタッチパネルは、タッチ検出デバイスと、マップ生成部と、データ取得部とを備えている。マップ生成部は、タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じてタッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成するものである。データ取得部は、固定パターンを識別し、その識別結果に基づいてデータパターンからデータコードを取得するものである。
本開示の情報記録媒体は、第１の記録部分と、第２の記録部分とを備えている。第１の記録部分は、複数の導体が固定パターンで配置されたものである。第２の記憶部分は、１または複数の導体が、記録データに応じたパターンで配置されたものである。
本開示の情報取得方法は、タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じてタッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成し、固定パターンを識別し、その識別結果に基づいてデータパターンからデータコードを取得するものである。
本開示のタッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法では、タッチ検出デバイスの出力信号に基づいてデータマップが生成され、データパターンからデータコードが取得される。その際、固定パターンの識別結果に基づいて、データパターンからデータコードが取得される。
本開示のタッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法によれば、固定パターンを識別し、その識別結果に基づいてデータパターンからデータコードを取得するようにしたので、多くの機能を実現できる。
本開示の実施の形態に係るタッチパネルの一構成例を表すブロック図である。 図１に示したタッチ検出デバイスの一構成例を表す斜視図である。 図１に示したタッチ検出デバイスおよびアナログ信号処理部の一動作例を表すタイミング波形図である。 認証モードにおける一動作例を表す斜視図である。 認証モードにおける一動作例を表す平面図である。 導体および非導体の配置パターンの一例を表す説明図である。 サンプリングの定理を説明するための説明図である。 サンプリングの定理を説明するための他の説明図である。 図１に示したタッチパネルの実装例を表す説明図である。 タッチ検出モードにおけるタッチパネルの一動作例を表すフローチャートである。 認証モードにおけるタッチパネルの一動作例を表すフローチャートである。 変形例に係る導体および非導体の配置パターンの一例を表す説明図である。 変形例に係る導体および非導体の配置パターンの他の例を表す説明図である。 他の変形例に係る導体および非導体の配置パターンの一例を表す説明図である。 他の変形例に係る導体および非導体の配置パターンの他の例を表す説明図である。 他の変形例に係る導体および非導体の配置パターンの一例を表す説明図である。 他の変形例に係る導体の配置パターンの一例を表す説明図である。 図１に示したタッチパネルを適用した携帯型ゲーム機の外観構成を表す斜視図である。 図１に示したタッチパネルを適用したノート型パーソナルコンピュータの外観構成を表す斜視図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．適用例
＜１．実施の形態＞
［構成例］
図１は、実施の形態に係るタッチパネルの一構成例を表すものである。タッチパネル１は、静電容量式のタッチパネルである。なお、本開示の実施の形態に係る情報記録媒体および情報取得方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。タッチパネル１は、タッチ検出デバイス１０と、アナログ信号処理部２０と、デジタル信号処理部３０とを備えている。
タッチ検出デバイス１０は、例えば人間の指や、後述する認証カード９など、タッチ検出面に対して接触または近接する物体（外部近接物体）を検出するものである。タッチ検出デバイス１０は、複数の駆動電極１１と、複数のセンサ電極１２と、駆動部１３とを有している。
複数の駆動電極１１は、それぞれが帯形状を有する電極であり、延伸方向と交差する方向にピッチｄで並設されたものである。各駆動電極１１の一端は駆動部１３と接続され、駆動信号ＤＲＶが印加されるようになっている。
複数のセンサ電極１２は、複数の駆動電極１１の延伸方向と交差する方向に延伸する電極であり、延伸方向と交差する方向にピッチｄで並設されたものである。すなわち、この例では、センサ電極１２は、駆動電極のピッチと同じピッチで並設されている。複数の駆動電極１１と、複数のセンサ電極１２の交差部分には、後述するように静電容量が形成されるようになっている。各センサ電極１２の一端は、アナログ信号処理部２０と接続されている。
駆動部１３は、アナログ信号処理部２０から供給される制御信号に基づいて、複数の駆動電極１１に対して、駆動信号ＤＲＶを順次印加するものである。
図２は、タッチ検出デバイス１０の一構成例を斜視的に表すものである。この例では、駆動電極１１は、図の左右方向に延伸するように設けられ、センサ電極１２は、図の奥行き方向に延伸するように設けられている。駆動電極１１およびセンサ電極１２は、互いに異なる離間した層に形成されている。これにより、複数の駆動電極１１と、複数のセンサ電極１２との交差部分には、静電容量が形成されるようになっている。
各駆動電極１１には、駆動部１３により駆動信号ＤＲＶが順次供給され、走査駆動が行われる。この駆動信号ＤＲＶは、駆動電極１１とセンサ電極１２との間の静電容量を介して、センサ電極１２に伝わる。その際、センサ電極１２に現れる信号（検出信号ＳＤＥＴ）は、外部近接物体の近接状態に応じたものとなる。すなわち、外部近接物体がある場合には、駆動電極１１とセンサ電極１２との間の静電容量に加え、センサ電極１２と外部近接物体との間にも静電容量が生じるため、検出信号ＳＤＥＴは、外部近接物体の近接状態に応じて変化する。アナログ信号処理部２０およびデジタル信号処理部３０は、このような検出信号ＳＤＥＴに基づいて、外部近接物体を検出するようになっている。
このように、タッチ検出デバイス１０では、複数の駆動電極１１と複数のセンサ電極１２との交差部分のそれぞれが、静電容量式のタッチセンサとして機能する。タッチ検出デバイス１０では、このようなタッチセンサがマトリックス状に配置されている。よって、タッチ検出デバイス１０のタッチ検出面全体にわたって走査することにより、外部近接物体の接触または近接が生じた位置（座標）の検出が可能となっている。
アナログ信号処理部２０は、タッチ検出デバイス１０の複数のセンサ電極１２から供給される検出信号ＳＤＥＴに基づいて、タッチ検出デバイス１０の全てのタッチセンサにおける検出結果を示すマップデータＭＡＰ１を生成するものである。アナログ信号処理部２０は、マルチプレクサ２１と、オペアンプ２２と、キャパシタ２３と、スイッチ２４と、Ｓ／Ｈ（Sample/Hold）回路２５と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２６と、制御部２７とを有している。
マルチプレクサ２１は、制御部２７から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出デバイス１０の複数のセンサ電極１２から供給された検出信号ＳＤＥＴのうちの１つを順次選択し出力するものである。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、マルチプレクサ２１を設けず、例えば、タッチ検出デバイス１０の複数のセンサ電極１２の数だけ、オペアンプ２２などの回路を設け、並列処理を行うようにしてもよい。
オペアンプ２２は、正入力端子における電圧と負入力端子における電圧との間の差電圧を増幅して出力するものである。正入力端子は、この例では接地されている。負入力端子は、マルチプレクサ２１の出力端子に接続されるとともに、キャパシタ２３の一端およびスイッチ２４の一端に接続されている。オペアンプ２２の出力端子は、キャパシタ２３の他端およびスイッチ２４の他端に接続されている。キャパシタ２３は、一端がオペアンプ２２の負入力端子に接続され、他端がオペアンプ２２の出力端子に接続されている。スイッチ２４は、制御部２７から供給される制御信号ＳＳＷに基づいてオンオフするものであり、一端がオペアンプ２２の負入力端子に接続され、他端がオペアンプ２２の出力端子に接続されている。
この構成により、オペアンプ２２およびキャパシタ２３は、スイッチ２４がオフ状態になる期間において、タッチ検出デバイス１０から供給された検出信号ＳＤＥＴを積分し、その積分値を信号Ｖ１として出力する。そして、スイッチ２４がオン状態になることにより、キャパシタ２３の両端が電気的に接続され、その積分値（オペアンプ２２の出力信号Ｖ１）がリセットされるようになっている。
Ｓ／Ｈ回路２５は、制御部２７から供給される制御信号に基づいて、オペアンプ２２の出力信号Ｖ１をサンプリングし、そのサンプリングした結果を一定期間維持するものである。
ＡＤＣ２６は、制御部２７から供給される制御信号に基づいて、アナログ信号であるＳ／Ｈ回路２５の出力信号をデジタルコードに変換するものである。
制御部２７は、タッチ検出デバイス１０の駆動部１３、マルチプレクサ２１、スイッチ２４、Ｓ／Ｈ回路２５、およびＡＤＣ２６に制御信号を供給し、これらの回路が協調して動作するように制御する回路である。
図３は、タッチ検出デバイス１０およびアナログ信号処理部２０における一動作例を表すものであり、（Ａ）は駆動信号ＤＲＶの波形を示し、（Ｂ）は制御信号ＳＳＷの波形を示し、（Ｃ）は信号Ｖ１の波形を示す。この例では、スイッチ２４は、制御信号ＳＳＷが高レベルである場合にオン状態になり、制御信号ＳＳＷが低レベルである場合にオフ状態になるものである。また、図３（Ｃ）において、実線は、外部近接物体がある場合の波形を示し、破線は、外部近接物体がない場合の波形を示す。
まず、タイミングｔ１において、駆動部１３は、複数の駆動電極１１のうちのある駆動電極１１に印加する駆動信号ＤＲＶの電圧を低レベルから高レベルに遷移させる（図３（Ａ））。この駆動信号ＤＲＶは、駆動電極１１とセンサ電極１２との間の静電容量を介してセンサ電極１２に伝わり、タッチ検出デバイス１０から検出信号ＳＤＥＴとして出力される。そして、オペアンプ２２およびキャパシタ２３がこの検出信号ＳＤＥＴを積分し、出力信号Ｖ１が低下して、外部近接物体の近接状態に応じた電圧になる（図３（Ｃ））。
そして、タイミングｔ２において、Ｓ／Ｈ回路２５が信号Ｖ１をサンプリングし、ＡＤＣ２６が、そのＳ／Ｈ回路２５の出力信号をデジタルコードに変換する（図３（Ｃ））。
次に、タイミングｔ３において、制御部２７は、制御信号ＳＳＷの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図３（Ｂ））。これにより、スイッチ２４がオン状態になり、オペアンプ２２の出力信号Ｖ１が０Ｖに設定され、積分値がリセットされる（図３（Ｃ））。
次に、タイミングｔ４において、制御部２７は、制御信号ＳＳＷの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図３（Ｂ））。これにより、スイッチ２４がオフ状態になり、オペアンプ２２およびキャパシタ２３は、積分動作を行うことができるようになる。
次に、タイミングｔ５において、駆動部１３は、駆動信号ＤＲＶの電圧を高レベルから低レベルに遷移させる（図３（Ａ））。これに応じて、タイミングｔ１以降と同様に、オペアンプ２２およびキャパシタ２３が検出信号ＳＤＥＴを積分し、信号Ｖ１が外部近接物体の近接状態に応じた電圧になり、タイミングｔ６において、Ｓ／Ｈ回路２５が信号Ｖ１をサンプリングし、ＡＤＣ２６が、Ｓ／Ｈ回路２５の出力信号をデジタルコードに変換する（図３（Ｃ））。そして、タイミングｔ７〜ｔ８の期間において、積分値をリセットする（図３（Ｃ））。
このようにして、アナログ信号処理部２０は、タッチ検出デバイス１０の各タッチセンサにおける検出信号ＳＤＥＴに基づいて、デジタルコードをそれぞれ生成する。そして、アナログ信号処理部２０は、これらのデジタルコードを、タッチ検出面における全てのタッチセンサのデジタルコードからなるマップデータＭＡＰ１として出力するようになっている。
デジタル信号処理部３０は、アナログ信号処理部２０から供給されるマップデータＭＡＰ１に基づいて、所定の処理を行うものである。デジタル信号処理部３０は、この例では、２つの動作モード（タッチ検出モードＭ１と、認証モードＭ２）を有している。これらの動作モードは、このタッチパネル１が実装される電子機器におけるアプリケーションにより指示されるものである。例えば、タッチパネル１がスマートフォンに実装される場合において、メールやウェブの閲覧などの通常の操作を行う場合には、アプリケーションは、デジタル信号処理部３０に対して、タッチ検出モードＭ１で動作するように指示する。また、認証カード９（後述）をタッチパネル１のタッチ検出面にかざして認証を行う場合には、アプリケーションは、デジタル信号処理部３０に対して、認証モードＭ２で動作するように指示する。タッチ検出モードＭ１では、デジタル信号処理部３０は、マップデータＭＡＰ１に基づいて、タッチの数やタッチ位置、各タッチ位置の変化などを求め、コマンドを発行する。また、認証モードＭ２では、デジタル信号処理部３０は、後述するように、タッチ検出面にかざされた認証カード９から認証コードＣＣを取得し、この認証コードＣＣを用いて認証を行うようになっている。
デジタル信号処理部３０は、タッチ成分抽出部３１と、タッチ位置検出部３２と、追跡処理部３３と、コマンド発行部３４と、認証部３５とを有している。
タッチ成分抽出部３１は、マップデータＭＡＰ１に基づいて、外部近接物体に基づく成分（タッチ成分ＴＣ）についてのマップデータＭＡＰを生成するものである。タッチ成分抽出部３１は、メモリ３６を有している。このメモリ３６は、外部近接物体がない場合でのマップデータＭＡＰ０を記憶するものである。この構成により、タッチ成分抽出部３１は、まず、アナログ信号処理部２０から供給されたマップデータＭＡＰ１のうち、外部近接物体がないと判断されるものを、マップデータＭＡＰ０としてメモリ３６にあらかじめ記憶しておく。そして、タッチ成分抽出部３１は、アナログ信号処理部２０から供給されたマップデータＭＡＰ１における各デジタルコードと、メモリ３６に記憶されたマップデータＭＡＰ０における各デジタルコードとの差分を求める。そして、タッチ成分抽出部３１は、この差分に基づいて、外部近接物体がないときは０（ゼロ）に近い小さい値になり、外部近接物体が近接するほど大きい値になるようなタッチ成分ＴＣを算出し、マップデータＭＡＰを生成するようになっている。
タッチ位置検出部３２は、マップデータＭＡＰに基づいて、タッチの数やタッチ位置などの検出を行うものである。
追跡処理部３３は、タッチ検出モードＭ１において、タッチ位置検出部３２において検出された、タッチの数やタッチ位置などの情報に基づいて追跡処理を行い、各タッチ位置の変化を求めるものである。そして、追跡処理部３３は、タッチ数やタッチ位置についての情報と、各タッチ位置の変化についての情報を、タッチ情報ＩＴとして、コマンド発行部３４および認証部３５に供給するようになっている。
また、追跡処理部３３は、認証モードＭ２において、この例では、タッチ位置検出部３２から供給された情報を、そのままタッチ情報ＩＴとして、コマンド発行部３４および認証部３５に供給する。なお、これに限定されるものではなく、タッチ検出モードＭ１の場合と同様に、追跡処理を行うようにしてもよい。
コマンド発行部３４は、タッチ検出モードＭ１において、タッチ情報ＩＴに基づいてジェスチャ識別を行い、コマンドの発行を行うものである。
認証部３５は、認証モードＭ２において、タッチ情報ＩＴに基づいて認証を行うものである。
図４，５は、認証モードＭ２における動作例を表すものである。この例では、タッチパネル１は、スマートフォン８に搭載されている。そして、認証カード９は、スマートフォン９の表示面／タッチ検出面８１にかざされている。
認証カード９は、この例では、プリペイドカードであり、認証コードＣＣが記録されたものである。ユーザは、タッチパネル１を搭載した電子機器（例えばスマートフォン８）を用いて、認証カード９の認証コードＣＣを用いて認証を行い、例えば商品を購入することができるようになっている。認証カード９は、導体９１と、非導体９２とを有している。導体９１および非導体９２は、この例ではカードの内部層に形成され、外部からは見えないようになっている。導体９１および非導体９２は、この例では、円形状を有するものである。
図６は、導体９１および非導体９２の配置パターンを表すものである。この図６では、認証カード９の表面（タッチパネル１と接する面とは反対の面）から見た場合の配置パターンを示している。導体９１および非導体９２は、この例では、横方向に６つ、縦方向に４つのマトリックス（６×４）を構成するように選択的に形成されている。導体９１および非導体９２は、図６の縦方向および横方向において、ピッチＰで形成されている。なお、これに限定するものではなく、横方向の配置数は６以外であってもよいし、縦方向の配置数は４以外であってもよい。また、導体９１および非導体９２を、いわゆる細密充填配置のように配置してもよい。
導体９１および非導体９２は、同期パターンＰ１およびデータパターンＰ２を構成している。同期パターンＰ１は、認証部３５が、タッチ検出面における、認識カード９がかざされた位置や認証カード９の向きを求めるためのものであり、あらかじめ定められたパターンである。データパターンＰ２は、複数ビット（この例では１５ビット）からなる認証コードＣＣが記録されたものである。この例では、同期パターンＰ１は、図６における上部および右部の合計８個の導体９１により構成されている。また、データパターンＰ２は、同期パターンＰ１以外の導体９１および非導体９２により構成されている。すなわち、データパターンＰ２は、この例では、１５個（３×５）のアドレスにおいて、導体９１および非導体９２が選択的に形成されたものである。この１５個のアドレスには、認証コードＣＣ（ｂ１，ｂ２，ｂ３，…，ｂ１５）のビットｂ１〜ｂ１５がそれぞれ割り当てられており、各アドレスに導体９１および非導体９２のうちのどちらを形成するかによって、認証コードＣＣが記録されている。具体的には、例えば、あるアドレスに導体９１が形成されている場合には、そのアドレスに対応するビットは“１”であり、あるアドレスに非導体９２が形成されている場合には、そのビットは“０”である。この場合、図６に示したデータパターンＰ２が示す認証コードＣＣは、“０００１０００１００１１０００”である。
認証カード９における同期パターンＰ１およびデータパターンＰ２がタッチパネル１により正常に検出されるためには、サンプリングの定理の条件を満たす必要がある。以下に、このサンプリングの定理の条件を満たすための、導体９１および非導体９２のピッチＰと、駆動電極１１およびセンサ電極１２のピッチｄとの関係を説明する。
図７，８は、ピッチＰとピッチｄの関係を表すものであり、図７は、認証カード９の長辺方向がセンサ電極１２の延伸方向から４５度の方向になるように認証カード９をかざした場合（ケースＣ１）を示し、図８は、認証カード９の長辺方向がセンサ電極１２の延伸方向と並行になるように認証カード９をかざした場合（ケースＣ２）を示す。この例では、ピッチＰとピッチｄは、以下の式を満たすように設定されている。
Figure 2015035051
このようにピッチＰおよびピッチｄを設定することにより、図７，８に示したように、認証カード９の長辺方向および短辺方向において、サンプリングの定理の条件を満たすことができる。このとき、例えば、認証カード９の長辺方向における、駆動電極１１とセンサ電極１２との交点（タッチセンサ）の密度は、ケースＣ２に比べてケースＣ１の方が低い。すなわち、サンプリングの定理の観点からは、ケースＣ２に比べてケースＣ１の方が厳しい条件である。よって、ケースＣ１においてサンプリングの定理を満たすようにすれば、他のどのような配置でもサンプリングの定理を満たすことができる。
この例では、ピッチＰおよびピッチｄは式（１）を満たすように設定したが、一般に、以下の式を満たすように設定すれば、サンプリングの定理の条件を満足することができる。
Figure 2015035051
認証モードＭ２では、タッチパネル１は、タッチ検出面にかざされた認証カード９から認証コードＣＣを取得する。その際、まず、認証部３５は、タッチ情報ＩＴに基づいて同期パターンＰ１を識別し、タッチ検出面における認識カード９がかざされた位置や認証カード９の向きを求める。その後に、認証部３５は、データパターンＰ２を取得し、そのデータパターンＰ２に基づいて認証コードＣＣを取得し、その認証コードＣＣを用いて認証を行うようになっている。
図９は、タッチパネル１の実装例を表すものである。この例では、アナログ信号処理部２０は、フレキシブルプリント基板２９上に、コントローラ部２８として実装されており、また、デジタル信号処理部３０は、基板３９上に、ホスト部３８として実装されている。なお、これに限定されるものではなく、例えば、デジタル信号処理部３０の一部またはすべてが、アナログ信号処理部２０とともにコントローラ部２８として実装されるようにしてもよい。
ここで、マップデータＭＡＰは、本開示における「データマップ」の一具体例に対応する。タッチ成分抽出部３１は、本開示における「マップ生成部」の一具体例に対応する。マップデータＭＡＰにおける同期パターンＰ１に対応するパターンは、本開示における「固定パターン」の一具体例に対応する。認証コードＣＣは、本開示における「データコード」の一具体例に対応する。認証部３５は、本開示における「データ取得部」の一具体例に対応する。コマンド発行部３４は、本開示における「タッチ検出部」の一具体例に対応する。同期パターンＰ１は、開示における「第１の記録部分」の一具体例に対応する。データパターンＰ２は、開示における「第２の記録部分」の一具体例に対応する。
［動作および作用］
続いて、本実施の形態のタッチパネル１の動作および作用について説明する。
（全体動作概要）
まず、図１を参照して、タッチパネル１の全体動作概要を説明する。駆動部１３は、制御部２７から供給される制御信号に基づいて、複数の駆動電極１１に対して、駆動信号ＤＲＶを順次印加する。この駆動信号ＤＲＶは、駆動電極１１とセンサ電極１２との間の静電容量を介して、センサ電極１２に伝わり、タッチ検出デバイス１０から検出信号ＳＤＥＴとして出力される。アナログ信号処理部２０は、タッチ検出デバイス１０の複数のセンサ電極１２から供給される検出信号ＳＤＥＴに基づいて、タッチ検出デバイス１０のタッチ検出面における全てのタッチセンサにおける検出結果を示すマップデータＭＡＰ１を生成する。
デジタル信号処理部３０は、タッチ検出モードＭ１では、マップデータＭＡＰ１に基づいて、タッチの数やタッチ位置、各タッチ位置の変化などを求め、コマンドを発行するとともに、認証モードＭ２では、マップデータＭＡＰ１に基づいて認証コードＣＣを取得し、認証を行う。具体的には、タッチ成分抽出部３１は、マップデータＭＡＰ１に基づいて、タッチ成分ＴＣについてのマップデータＭＡＰを生成する。タッチ位置検出部３２は、マップデータＭＡＰに基づいて、タッチの数やタッチ位置などの検出を行う。追跡処理部３３は、タッチ検出モードＭ１において、タッチ位置検出部３２において検出された、タッチの数やタッチ位置などの情報に基づいて、追跡処理を行い、タッチ情報ＩＴを生成する。また、追跡処理部３３は、認証モードＭ２では、タッチ位置検出部３２から供給された情報を、そのままタッチ情報ＩＴとして出力する。コマンド発行部３４は、タッチ検出モードＭ１において、タッチ情報ＩＴに基づいてジェスチャ識別を行い、コマンドの発行を行う。認証部３５は、認証モードＭ２において、タッチ情報ＩＴに基づいて認証カード９の認証コードＣＣを取得し、この認証コードＣＣを用いて認証を行う。
次に、タッチ検出モードＭ１および認証モードＭ２におけるデジタル信号処理部３０の動作を説明する。
（タッチ検出モードＭ１における詳細動作）
図１０は、タッチ検出モードＭ１におけるデジタル信号処理部３０の動作を表すものである。デジタル信号処理部３０は、タッチ検出デバイス１０において走査が行われ、アナログ信号処理部２０からマップデータＭＡＰ１が供給されるたびに、以下の動作を行う。
まず、タッチ成分抽出部３１は、アナログ信号処理部２０から供給されるマップデータＭＡＰ１に基づいて、外部近接物体に基づく成分（タッチ成分ＴＣ）についてのマップデータＭＡＰを生成する（ステップＳ１）。具体的には、タッチ成分抽出部３１は、アナログ信号処理部２０から供給されたマップデータＭＡＰ１における各デジタルコードと、メモリ３６に記憶されたマップデータＭＡＰ０における各デジタルコードとの差分を求める。そして、タッチ成分抽出部３１は、この差分に基づいて、外部近接物体がないときは０（ゼロ）に近い小さい値になり、外部近接物体が近接するほど大きい値になるようなタッチ成分ＴＣを算出し、マップデータＭＡＰを生成する。
次に、タッチ位置検出部３２は、マップデータＭＡＰに基づいて、タッチの数やタッチ位置などの検出を行う（ステップＳ２）。具体的には、タッチ位置検出部３２は、まず、マップデータＭＡＰに含まれるデジタルコードの値を所定のしきい値と比較することによりデジタルコードを２値化し、マップデータを生成する。すなわち、タッチ位置検出部３２は、この２値化処理により、いわゆるガウスノイズを除去する。そして、タッチ位置検出部３２は、このマップデータに基づいて、孤立点除去、ラベリング処理、重心処理などを行うことにより、タッチの数やタッチ位置などの検出を行う。
次に、追跡処理部３３は、タッチ位置検出部３２において検出された、タッチの数やタッチ位置などの情報に基づいて、追跡処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、追跡処理部３３は、いわゆる近傍処理を行うことにより、例えば、最新の走査によって得られた各タッチ位置と、一回前の走査によって得られた各タッチ位置との関連づけを行う。これにより、追跡処理部３３は、各タッチ位置の変化を求める。そして、追跡処理部３３は、タッチ数やタッチ位置についての情報と、この各タッチ位置の変化についての情報を、タッチ情報ＩＴとして、コマンド発行部３４に供給する。
次に、コマンド発行部３４は、タッチ情報ＩＴに基づいてジェスチャ識別を行い、コマンドの発行を行う（ステップＳ４）。具体的には、コマンド発行部３４は、タッチ情報ＩＴに基づいて、ユーザが行った操作（例えば、タップ、スワイプ、フリックなど）を識別し、その識別結果に応じてコマンドの発行を行う。
以上で、タッチ検出モードＭ１における動作フローは終了する。
（認証モードＭ２における詳細動作）
図１１は、認証モードＭ２におけるデジタル信号処理部３０の動作を表すものである。デジタル信号処理部３０は、タッチ検出デバイス１０において走査が行われ、アナログ信号処理部２０からマップデータＭＡＰ１が供給されるたびに、以下の動作を行う。
まず、図１０のステップＳ１，Ｓ２と同様に、タッチ成分抽出部３１が、マップデータＭＡＰ１に基づいて、外部近接物体に基づく成分（タッチ成分ＴＣ）についてのマップデータＭＡＰを生成し、タッチ位置検出部３２が、マップデータＭＡＰに基づいて、タッチの数やタッチ位置などの検出を行う。追跡処理部３３は、タッチ位置検出部３２から供給された情報を、そのままタッチ情報ＩＴとして、認証部３５に供給する。
次に、認証部３５は、タッチ情報ＩＴに基づいて、タッチ情報ＩＴに基づいて同期パターンＰ１を識別する（ステップＳ１１）。これにより、認証部３５は、タッチ検出面における認識カード９がかざされた位置や認証カード９の向きを求める。
次に、認証部３５は、認証コードＣＣを取得する（ステップＳ１２）。具体的には、認証部３５は、ステップＳ１１において求めた認識カード９の位置や向きに基づいて、データパターンＰ２が配置されるべき部分を求め、データパターンＰ２を取得する。そして、認証部３５は、そのデータパターンＰ２に基づいて認証コードＣＣを取得する。
そして、認証部３５は、ステップＳ１２で取得した認証コードＣＣを用いて認証を行う（ステップＳ１３）。
以上で、認証モードＭ２における動作フローは終了する。
このように、認証カード９に同期パターンＰ１を設けるようにしたので、データパターンＰ２を容易に取得することができる。すなわち、一般に、タッチパネルは、様々な電子機器に使用されており、そのタッチ検出面の大きさはまちまちである。このように、タッチパネルの大きさは、認証カード９の大きさと必ずしも一致しないため、タッチ検出面のうちのどの位置に認証カード９をかざしても認証コードＣＣを読み取れるようにすることが、使い勝手の観点から望ましい。本技術では、認証カード９に同期パターンＰ１を設け、タッチパネル１が、その同期パターンＰ１を識別することにより、タッチ検出面における認識カード９の位置や向きを把握することができるようにしたので、データパターンＰ２を容易に取得することができる。
また、認証カード９では、導体９１および非導体９２をカードの内部層に形成し、外部からは見えないようにしたので、認証コードＣＣが他人に知られるおそれを低減することができる。すなわち、例えばスクラッチカードを用い、印刷された認証コードＣＣを保護シールで隠すようにした場合には、他人に保護シールが剥がされることにより認証コードＣＣが知られるおそれがある。一方、本技術では、導体９１および非導体９２をカードの内部層に形成したので、他人に認証コードＣＣが知られるおそれを低減することができる。
また、タッチパネル１では、導体９１および非導体９２のパターンを読み取ることにより認証コードＣＣを取得するようにしたので、例えば、ユーザがスクラッチカードの保護シールをはがして認証コードＣＣを取得し、その認証コードＣＣを電子機器に入力する場合と比べて、認証コードＣＣを入力する必要がないため、簡単に認証を行うことができ、使い勝手を高めることができる。
また、一般には、認証カード９における導体９１および非導体９２のピッチＰを大きく設定し、様々な検出分解能を有するタッチパネルに対してサンプリングの定理の条件を満たしやすくするのが望ましい。一方、例えば、認証カード９における導体９１および非導体９２のピッチＰを小さく設定し、検出分解能が高いタッチパネルに対してのみサンプリングの定理の条件を満たすようにしてもよい。具体的には、例えば、検出分解能が極めて高いタッチパネルを有する電子機器がある場合に、認証カード９における導体９１および非導体９２のピッチＰを十分に小さくすることにより、その電子機器にのみ使用可能な認証カード９を生成することができる。
［効果］
以上のように本実施の形態では、認証カードに同期パターンを設けるようにしたので、データパターンを容易に取得することができる。
また、本実施の形態では、導体および非導体を認証カードの内部層に形成し、外部からは見えないようにしたので、認証コードが他人に知られるおそれを低減することができる。
また、本実施の形態では、導体および非導体のパターンを読み取ることにより認証コードを取得し、その認証コードを用いて認証するようにしたので、ユーザが認証コードを入力する必要がないため、簡単に認証を行うことができ、使い勝手を高めることができる。
［変形例１］
上記実施の形態では、導体９１および非導体９２を円形状で構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、正方形や長方形で構成してもよいし、六角形や八角形などの多角形で構成してもよい。図１２Ａに、導体９１および非導体９２を正方形で構成した場合を示し、図１２Ｂに、導体９１および非導体９２を八角形で構成した場合を示す。
［変形例２］
上記実施の形態では、導体９１および非導体９２を用いて認証カード９のパターンを構成したが、これに限定されるものではなく、互いに導電率が異なる複数の導体を用いてもよい。具体的には、例えば、図１３Ａに示すように、互いに導電率が異なる導体９１，９３を用いてパターンを構成してもよいし、例えば、図１３Ｂに示すように、互いに導電率が異なる導体９１，９３、および非導体９２を用いてパターンを構成してもよい。この場合、例えば、タッチ位置検出部３２は、マップデータＭＡＰに含まれるデジタルコードの値を、複数の所定のしきい値と比較することによりデジタルコードを多値化し、マップデータを生成する。これにより、互いに導電率が異なる導体９１，９３を識別することができる。
［変形例３］
上記実施の形態では、導体９１のみを用いて同期パターンＰ１を構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１４に示すように、導電体９１および非導体９２を用いて同期パターンＰ１を構成してもよい。
［変形例４］
上記実施の形態では、導体９１および非導体９２を用いて認証カード９のパターンを構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、図１５に示したように、例えば、非導体であるカードの内部層に導体９１を用いてパターンを構成してもよい。
［変形例５］
上記実施の形態では、認証カード９をプリペイドカードとして用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、電子マネーとして用いてもよいし、商取引において顧客の購入金額に応じたポイントを管理するポイントカードとして用いてもよいし、スマートフォンのセキュリティロックを解除する際の認証カードとして用いてもよい。
＜２．適用例＞
次に、上記実施の形態および変形例で説明したタッチパネルの適用例について説明する。
図１６は、上記実施の形態等のタッチパネルが適用される携帯型ゲーム機の外観を表すものである。この携帯型ゲーム機は、例えば、本体３１０と、操作部３２１，３２２と、表示部３３０とを有している。この表示部３３０には、上記実施の形態等に係るタッチパネルが適用されている。
この場合、認証カード９を、例えばトレーディングカードとして用いることも可能である。すなわち、この認証カード９を用いて認証することにより、ゲーム内で、いわゆるレアアイテムを取得することができる。
図１７は、上記実施の形態等のタッチパネルが適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表すものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体４１０と、キーボード４２０と、表示部４３０とを有している。この表示部４３０には、上記実施の形態等に係るタッチパネルが適用されている。
上記実施の形態等のタッチパネルは、このようなスマートフォン、携帯型ゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータのほか、携帯型音楽プレーヤ、デジタルカメラ、ビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、上記実施の形態等のタッチパネルは、画像を表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
以上、実施の形態および変形例、ならびにそれらの電子機器への適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記の各実施の形態では、同期パターンＰ１は、図６等に示したように上部および右部の８個の導体９１により構成したが、これに限定されるものではなく、どの部分の導体９１により構成してもよい。すなわち、同期パターンＰ１は、タッチ検出面における、認識カード９がかざされた位置や認証カード９の向きを求めるためのものであるため、この目的を満たすことができるものであれば、どのようにパターンを構成してもよい。
また、例えば、上記の各実施の形態では、データパターンＰ２に１５ビットの認証コードＣＣを記録したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、１６ビット以上または１４ビット以下の認証コードＣＣを記録してもよい。この場合、例えば、導体９１および非導体９２の数を変更するようにしてもよいし、互いに異なる導電率を有する複数の導体を用いることにより、１つのアドレスに複数ビットを割り当てるようにしてもよい。
また、例えば、上記の各実施の形態では、タッチパネルを単独で構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、表示パネルとタッチパネルとを一体として構成し、タッチ検出機能付きの表示パネルにしてもよい。具体的には、例えば、表示パネルの表示面上に直接タッチ検出デバイスを形成した、いわゆるオンセルタイプの表示パネルや、表示パネル内にタッチ検出デバイスを形成した、いわゆるインセルタイプの表示パネルにすることができる。
また、例えば、上記の各実施の形態では、動作モード（タッチ検出モードＭ１と、認証モードＭ２）を切り換えるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、通常は上述したタッチ検出モードＭ１における動作と同様にタッチ検出を行いながら、同期パターンＰ１の検出を行い、同期パターンＰ１が識別された場合には、認証コードＣＣの取得などを行うようにしてもよい。
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。
（１）タッチ検出デバイスと、
前記タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じて前記タッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成するマップ生成部と、
前記固定パターンを識別し、その識別結果に基づいて前記データパターンからデータコードを取得するデータ取得部と
を備えたタッチパネル。
（２）前記データ取得部は、前記データパターンにおけるパターン要素の、前記データパターン内でのアドレスに基づいて、前記データコードのうちの、そのアドレスに対応づけられたビットのデータを求める
前記（１）に記載のタッチパネル。
（３）前記データマップに基づいてユーザのタッチを検出するタッチ検出部をさらに備えた
前記（１）または（２）に記載のタッチパネル。
（４）第１の動作モードと第２の動作モードとを有し、
前記第１の動作モードにおいて、前記タッチ検出部がタッチを検出し、
前記第２の動作モードにおいて、前記データ取得部が前記データコードを取得する
前記（３）に記載のタッチパネル。
（５）前記タッチ検出デバイスは、静電容量式の検出デバイスである
前記（１）から（４）のいずれかに記載のタッチパネル。
（６）複数の導体が固定パターンで配置された第１の記録部分と、
１または複数の導体が、記録データに応じたパターンで配置された第２の記録部分と
を備えた情報記録媒体。
（７）前記情報記録媒体は、カードであり、
前記第１の記録部分および前記第２の記録部分は、前記カードの内部層に設けられている
前記（６）に記載の情報記録媒体。
（８）前記複数の導体は、互いに導電率が異なる２つの導体を含む
前記（６）または（７）に記載の情報記録媒体。
（９）タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じて前記タッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成し、
前記固定パターンを識別し、その識別結果に基づいて前記データパターンからデータコードを取得する
情報取得方法。
１…タッチパネル、８…スマートフォン、９…認証カード、１０…タッチ検出デバイス、１１…駆動電極、１２…センサ電極、１３…駆動部、２０…アナログ信号処理部、２１…マルチプレクサ、２２…オペアンプ、２３…キャパシタ、２４…スイッチ、２５…Ｓ／Ｈ回路、２６…ＡＤＣ、２７…制御部、２８…コントローラ部、２９…フレキシブルプリント基板、３０…デジタル信号処理部、３１…タッチ成分抽出部、３２…タッチ位置検出部、３３…追跡処理部、３４…コマンド発行部、３５…認証部、３６…メモリ、３８…ホスト部、３９…基板、８１…表示面／タッチ検出面、９１，９３…導体、９２…非導体、ｄ，Ｐ…ピッチ、ＤＲＶ…駆動信号、ＭＡＰ，ＭＡＰ０，ＭＡＰ１…マップデータ、Ｐ１…同期パターン、Ｐ２…データパターン、ＳＤＥＴ…検出信号，ＳＳＷ…制御信号。

Claims (9)

  1. タッチ検出デバイスと、
    前記タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じて前記タッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成するマップ生成部と、
    前記固定パターンを識別し、その識別結果に基づいて前記データパターンからデータコードを取得するデータ取得部と
    を備えたタッチパネル。
  2. 前記データ取得部は、前記データパターンにおけるパターン要素の、前記データパターン内でのアドレスに基づいて、前記データコードのうちの、そのアドレスに対応づけられたビットのデータを求める
    請求項１に記載のタッチパネル。
  3. 前記データマップに基づいてユーザのタッチを検出するタッチ検出部をさらに備えた
    請求項１に記載のタッチパネル。
  4. 第１の動作モードと第２の動作モードとを有し、
    前記第１の動作モードにおいて、前記タッチ検出部がタッチを検出し、
    前記第２の動作モードにおいて、前記データ取得部が前記データコードを取得する
    請求項３に記載のタッチパネル。
  5. 前記タッチ検出デバイスは、静電容量式の検出デバイスである
    請求項１に記載のタッチパネル。
  6. 複数の導体が固定パターンで配置された第１の記録部分と、
    １または複数の導体が、記録データに応じたパターンで配置された第２の記録部分と
    を備えた情報記録媒体。
  7. 前記情報記録媒体は、カードであり、
    前記第１の記録部分および前記第２の記録部分は、前記カードの内部層に設けられている
    請求項６に記載の情報記録媒体。
  8. 前記複数の導体は、互いに導電率が異なる２つの導体を含む
    請求項６に記載の情報記録媒体。
  9. タッチ検出デバイスに近接配置された情報記録媒体に応じて前記タッチ検出デバイスから出力された信号に基づいて、固定パターンおよびデータパターンを有するデータマップを生成し、
    前記固定パターンを識別し、その識別結果に基づいて前記データパターンからデータコードを取得する
    情報取得方法。

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