JP2017123565A - タッチセンサ装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意図した接触操作と意図しない接触操作とを分離識別する閾値をソフトウェア処理によって設定する。【解決手段】タッチセンサ装置（１０，１１）は、静電スイッチ１１と、静電スイッチ１１からの出力に基づく検出値が予め設定された閾値を超えた場合、該閾値に基づく所定数の検出値をサンプリングするサンプリング部１２と、サンプリング部１２で所定数サンプリングした検出値に基づき静電スイッチ１１の特性情報の一例であるＳＮＲを求めるＳＮ比計算部１７３と、ＳＮＲに対応する閾値の組み合わせが複数記憶されたテーブルメモリ１９と、ＳＮＲに基づいて新たな閾値を設定する判定条件設定部１７４と、判定条件設定部１７４で設定された新たな閾値に基づき静電スイッチ１１へのタッチ操作を判定するタッチ判定部１６３とを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、指等の接触を検知するタッチセンサ装置、及び前記タッチセンサ装置が適用された画像表示装置に関する。

近年、パネル状の大型ディスプレイをモニタやタッチパネル等に適用したものが知られている。この種のディスプレイでは、電源スイッチやメニュースイッチとして静電スイッチを設ける態様が知られており、その取付位置としてパネル側端縁やパネル前面隅部に設ける態様が一般的である。静電スイッチは、自己キャパシタンス方式、相互キャパシタンス方式が知られており、いずれにしても誘電体である人間の指等の当接操作を受けて回路のキャパシタンス（静電容量）が変化（増加）し、その分電流が流れ、この電流によって生じる電圧が、予め設定された閾値を超えることで判定信号を出力する。ところで、ディスプレイの手前で説明者が表示内容を説明するようなシチュエーションにおいて、意図せずに、説明者の衣服の一部である袖等が静電スイッチに触れたり、スタイラスペンが静電スイッチを横切ったり、消しゴム機能のカーソルを移動操作する指等が静電スイッチに触れたりする可能性があり、その結果、静電容量が変化して変動電圧が発生し、誤動作する場合が考えられる。例えば静電スイッチが、ディスプレイを表示、非表示に切り換える、いわゆる省電モード乃至はスリープモード用として適用されている場合、誤動作の都度、ディスプレイの表示が消去されると、切替操作を要するというストレスが生じる。このような場合を考慮して、閾値を好適に調整して誤検知を回避する方法が考えられる。

特許文献１には、タッチセンサの出力電圧を周期的にサンプリングしながら、ある設定期間毎の平均値を算出し、この平均値から閾値を求めることで、タッチセンサの検知特性の変動分を加味した閾値を設定して、検知精度を維持する装置が提案されている。

特開２００９−１６９６９７号公報

特許文献１に記載のタッチセンサ装置は、温度環境の変動によるセンサ特性の変化に対応して閾値を調整するもので、非操作状態のセンサからの出力電圧を、数秒間隔でサンプリングし、その平均値に対応させて閾値を高低方向に調整して検知精度を維持するものである。従って、意図しない接触操作を誤検知して、例えば動作中のディスプレイの電源が突然遮断されるといった不都合を防止するためのものではない。また、特許文献１は、サンプリングの周期が数秒のオーダーであるため、センサからのジッタ成分を含む波形成分を検知することはできず、この種のセンサ特性の変動を考慮したものではない。従って、かかるセンサ特性に影響を及ぼすセンサ及びその周辺の経時、環境変化、また器差バラツキに対応できるものではない。

さらに、ディスプレイの静電スイッチへの意図しない接触操作を機械的に検出して誤動作を防止する方法も考えられるが、その場合、配置スペースを考慮すると検知用部品を付設することは困難である。

本発明は、意図した接触操作と意図しない接触操作とをより高精度で分離識別する閾値をソフトウェア処理によって設定する簡易なタッチセンサ装置及びそれを用いた画像表示装置を提供するものである。

本発明に係るタッチセンサ装置は、静電容量式でタッチを検知するタッチセンサと、該タッチセンサからの出力に基づく検出値が、予め設定された閾値を超えた場合、該閾値に基づく所定数の検出値をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部で所定数サンプリングした検出値に基づき前記タッチセンサの特性情報を求める特性情報演算部と、前記特性情報演算部で求められた前記特性情報に基づいて新たな閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値に基づき前記タッチセンサへのタッチ操作を判定する操作判定部とを備えたものである。

本発明によれば、サンプリング部によって、静電容量式のタッチセンサからの出力に基づく検出値が予め設定された閾値を超えた場合、該閾値に基づく所定数の検出値がサンプリングされ、次いで特性情報演算部によって、前記サンプリング部で所定数サンプリングした検出値に基づき前記タッチセンサの特性情報が求められ、さらに閾値設定部によって、前記特性情報演算部で求められた前記特性情報に基づいて新たな閾値が前記サンプリング部に設定される。そして、操作判定部によって、前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値に基づき前記タッチセンサへのタッチ操作の有無が判定される。このように、所定数サンプリングした検出値に基づきタッチセンサの特性情報を求め、求めた特性情報に基づいて新たな閾値を動的に設定し、この動的に設定した閾値でタッチ操作を高精度で判定するようにした。従って、意図した接触操作と意図しない接触操作とがより高精度で分離識別し得る閾値をソフトウェア処理によって簡易な構成で設定可能となる。

また、前記閾値設定部は、特性情報に対応する閾値の組み合わせが複数記憶された記憶部を有し、前記特性情報演算部で求められた特性情報に基づいて前記記憶部から読み出した閾値を新たな閾値として設定することを特徴とする。この構成によれば、特性情報と閾値との複数の組み合わせが記憶部に読み出し可能に記憶されたので、対応する閾値を新たな閾値として設定する処理が容易になる。

また、前記操作判定部は、前記所定数サンプリングした検出値を平均した平均値と前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値とを比較して前記タッチセンサへのタッチ操作の有無を判定し、起動時は予め設定された閾値と比較して判定することを特徴とする。この構成によれば、所定数サンプリングした検出値を平均した平均値を使用してタッチ操作の有無を判定するので、判定精度が向上する。また、初期条件が一定に設定されるので処理が安定する。

また、前記特性情報演算部は、前記閾値設定部で予め設定された閾値以下の検出値を平均した第１状態値と、前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値を超えた検出値を平均した第２状態値との差分を少なくとも用いて前記特性情報である特性値を算出し、前記閾値設定部は、前記特性情報演算部で求めた前記特性値が大きい程、前記閾値を高くすることを特徴とする。この構成によれば、予め設定された閾値以下の検出値を平均した第１状態値と新たな閾値を超えた検出値を平均した第２状態値との差分を少なくとも用いて特性値を算出し、この特性値が大きい程、閾値を高くするように設定したので、動的に閾値の変更設定が可能となり、閾値を超えた意図したタッチ操作を高精度で識別可能となる。

また、前記特性情報演算部は、さらに前記第１状態値の元になった前記検出値の標準偏差を算出し、前記第１状態値と第２状態値との差分を前記標準偏差で除算して前記特性値を算出するものである。この構成によれば、標準偏差を利用するので、意図しないタッチ触操作と意図したタッチ操作との識別が向上し、閾値設定が容易となる。

また、前記特性情報演算部で求めた前記特性値に基づき、前記サンプリングレート及び前記平均値を求めるための平均回数の少なくとも一方を低減させるサンプリング条件設定部を備えたことを特徴とする。この構成によれば、特性値が、例えば大きくなる程、すなわち閾値の上昇に応じてサンプリングのレート及び前記平均値を求めるための平均回数の少なくとも一方を低減させるので、省電乃至は発熱防止が図れ、かつ応答性が維持される。

また、かかるタッチセンサ装置を備えることで、スイッチ操作が安定した画像表示装置が提供される。

また、タッチセンサを電源スイッチに適用することで、意図しないタッチ操作によって画面画像が不意に消去されることが防止でき、かつ再表示の操作のためのストレスがなくなる。

この発明によれば、意図した接触操作と意図しない接触操作とを識別する閾値をソフトウェア処理によって設定できる。

本発明に係るタッチセンサ装置が適用された画像表示装置の概略正面図である。 タッチセンサ装置の第１実施形態を示す機能構成図である。 接触操作に起因するセンサの出力波形で、（ａ）は意図した接触操作の場合の従来のサンプリング方法を説明する図、（ｂ）は意図しない接触操作の場合の従来のサンプリング方法を説明する図、（ｃ）は意図した接触操作の場合の本発明のサンプリング方法を説明する図、（ｄ）は（ｃ）のサンプリングで得られた平均値をイメージした図、（ｅ）は（ｄ）から閾値調整を行った後の説明図である。 タッチ判定処理を示すフローチャートである。 タッチ判定条件を動的に調整設定する処理を示すフローチャートである。 タッチ判定条件の各要素を記憶したテーブルメモリを示す図で、（ａ）は判定条件の第１実施例を示し、（ｂ）はより細かな判定条件である第２実施例を示す。

画像表示装置の表示部１は、図１に示すように、所定形状、例えば長方形をした画面部１ａとその周縁の枠部１ｂと備えている。画面部１ａは、例えばタッチパネルで構成されている。タッチパネルは、公知のように画面部１ａの上面に透明な感圧素子の膜材を重畳設置することで構成されている。なお、感圧素子上の座標位置と画面部１ａの表示座標とを対応付けておくことで、画面上の任意の指定位置に対して画像入力等の画像処理を施すことが可能となる。

表示部１の前面には、所定の隙間を置いてガラス材等の所定厚を有する絶縁材からなる基板１ｃが積層配置され、枠部１ｂで複数のブラケット等（図示せず）を介して一体取付けされている。基板１ｃの裏面側で、枠部１ｂと対面する位置、例えば図１では左下隅部となる位置には、操作電極、例えば電源用の静電スイッチ１１が配置されている。

静電スイッチ１１は、基板１ｃの裏面側に互いに所定距離の隙間を有して、所定形状、例えば所定サイズの円形をなす２個の電極を塗布形成し、その間に電位差が与えられる、いわゆる相互キャパシタンス方式のスイッチである。２個の電極の間となる位置に、基板１ｃのおもて面側から指を接触させると、２個の電極間の電磁界のカップリング状態が変動（相互キャパシタンスが変動）して変動電圧を出力する。従って、電極間の出力電圧を検出することで、後述するようにして指の接触の有無が検出される。なお、静電スイッチ１１は、静電容量式であれば、相互キャパシタンス方式に代えて、静電容量の変化に応じて流れる電流によって電圧を発生させる自己キャパシタンス方式のスイッチでもよい。制御回路部１０は、静電スイッチ１１に動作電圧を印加する他、出力電圧に対する信号処理を行うもので、詳細は図２に示す。静電スイッチ１１と制御回路部１０とを含めて静電スイッチ装置（タッチセンサ装置）が構成される。

図２において、電源部２は、表示部１に表示用駆動電力を供給するもので、制御部３によって電源供給が制御される。静電スイッチ１１への意図する接触操作によって電源部２の動作がオンオフ制御される。ここでは、静電スイッチ１１は、表示部１の表示と非表示とを切り換えるなどを含む省電モード乃至はスリープモードの切替用のスイッチとして機能するものとしている。なお、操作部４は、図略のマウスやキーボード等の操作部材、あるいはタッチパネルの場合にあって画面上のボタンやアイコンなどの操作要素を示す。操作部４を操作することで、画像入力モード、消しゴム機能モード、その他種々のモードが実行可能となる。画像入力モードでは、スタイラスペンを用いて画面部１ａ内に線画等が描画可能となる。消しゴム機能モードでは、指、あるいはペンのテール側を消しゴムに見立てて画面部１ａ上を移動操作することで、画面部１ａ内の画像を部分的に消去することが可能となる。

また、制御回路部１０は、静電スイッチ１１の出力から検出値をサンプリングするサンプリング部１２と、サンプリングパルスを出力するサンプリングパルス出力部１３と、サンプリングされた検出値に対して信号処理及び演算処理を実行するマイクロコンピュタから構成されるＣＰＵ（Central Processing Unit）１４とを備えている。

サンプリング部１２は、例えば公知の静電容量式分圧器が採用され、出力部にＡＤコンバータを含む。サンプリング部１２は、人体の指等である外部容量の相対変化分を検出するための回路構成を備え、所定周期でサンプリングし、サンプル結果を、後述するように、検出値を算出する取込部１５に導く。例えば人体の指等の接触に起因して外部容量が増大すると、その相対変化が増大することでより高い検出値が算出される。なお、サンプリング周期（レート）は、静電スイッチ１１や人体の接触時のジッタの波形に対応する（検出可能な）周期（図３（ｃ）参照）である。

ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、表示部１への意図した接触操作及び意図しない接触操作と静電スイッチ１１の検出値及びサンプリング周期の関係について説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）中の「○マーク」は従来のサンプルタイミングを示している。

図１に示すように、特に表示部１の前面全体に基板１ｃが積層配置されたいわゆるフルフラット構造の場合、画面上を移動する指やスタイラスペンが画面部１ａを超えて枠部１ｂ上まではみ出し易い。この場合、静電スイッチ１１に人の袖が擦れたり、指等が触れたり、通過したりすると、意図しない接触操作として出力に変化が発生する。意図する接触操作の場合には、経験的に１００ｍｓの接触時間を超えることから、相対的に短い接触時間となる意図しない接触操作とは時間的に区別可能である。しかし、静電スイッチ１１の出力波形は、指等の接触状態、例えば接触位置、接触圧、接触面積その他の変動（ふらつき）によって、図３（ａ）（ｂ）に示すように、レベル方向の変動やばらつき（ジッタ）が大きいという特徴がある。従って、意図しない接触操作の出力レベルが相対的に低いとしても、「○マーク」で示すサンプルタイミングによっては、図３（ｂ）のように閾値を超えて、意図した接触操作として誤検出する可能性がある。本実施形態のように電源スイッチに適用された静電スイッチ１１の場合、誤って操作されたとして電源オフになると、表示画面が消去される等の弊害があり、その都度、モード切替操作を強いられるなど、好ましくない。

そこで、図３（ｃ）のように、サンプリング部１２によるサンプリング動作を、静電スイッチ１１の出力変動成分を吸収する程度の高速のレートで行うようにする。なお、図３（ｃ）では、「○マーク」の表記は途中から省いてある。

図３（ｄ）は、高速レートでサンプリングした検出値を逐次平均したレベル信号を示している。このようにすることで、ジッタが抑制され、検出値のより平坦化が図れる。なお、意図しない接触操作の場合も同様に平坦化される一方、意図しない接触操作は、意図した接触操作に対して出力時間が短いことから、平均値はより低いと考えられる。この結果、閾値を図３（ｅ）のように高めに変更調整することで、意図した接触操作と意図しない接触操作とをレベル方向で識別することが容易となる。なお、図３（ｄ）（ｅ）中の時間軸に示すｔは、後述するように判定時点の一例を示している。

図２に戻って、ＣＰＵ１４は、さらに、処理プログラムが格納されたプログラムメモリ１８、後述する閾値変更テーブル（図６参照）を格納するテーブルメモリ１９及びサンプリング部１２でサンプリングされた出力電圧を所定数だけ記憶するサンプリングデータメモリ２０と接続されている。ＣＰＵ１４は、処理プログラムを実行することで、取込部１５、判定制御部１６及び設定制御部１７として機能する。

取込部１５は、サンプリング部１２を介して取り込んだサンプル結果から、前記した外部容量の相対変化分に対応した値を検出値として算出し、サンプリングデータメモリ２０に更新的に書き込む。なお、サンプリングデータメモリ２０にＦＩＦＯ（First In First Out）メモリを採用する場合、最新に取り込んだデータから順番に取り出すことができるため、後述する平均処理等の演算時に適する。

判定制御部１６は、静電スイッチ１１への接触操作が、意図した接触操作か否かを判定するもので、カウンタ１６１、平均処理部１６２及びタッチ判定部１６３を備えている。設定制御部１７は、閾値等の判定条件を設定するもので、カウンタ１７１、カウンタ制御部１７２、ＳＮ比計算部１７３及び判定条件設定部１７４を備えている。

カウンタ１６１は、サンプリング回数をカウントするもので、複数個、例えば直近の設定回数Ｍ、本実施形態では後述するようにデフォルトの４０回（あるいは３０回、５０回）だけ、各サンプリングデータ（検出値）と対応付けてサンプリングデータメモリ２０に格納する。設定回数Ｍを３０回〜５０回とするとき、意図した接触操作の時間が少なくとも１００ｍｓ以上であり、サンプリングレートが１１００回／秒〜１５００回／秒とすると、判断までの所要時間は２０ｍｓ〜５０ｍｓ程度となる。従って、この間に平均化処理することによって、所望の応答性を確保しつつ、意図した接触操作かどうかを識別する程度のレベル差を得ることが可能となる。

平均処理部１６２は、直近のＭ個分のサンプリングデータをサンプルタイミングの都度読み出して平均化計算することでジッタを抑制し、平滑化を行う。具体的には、サンプルタイミングの都度、今回取り込んだサンプリングデータを書き込んだメモリアドレスからＭ番目まで前のメモリアドレス内の全（Ｍ個の）データを読み出して計算する。

タッチ判定部１６３は、平均処理部１６２で得られた平均値と設定された閾値との大小比較を行い、平均値が閾値より大きい場合、すなわち意図した接触操作と判断されて、検知通知信号‘Ｌ’を制御部３に出力し、逆に、平均値が閾値より大きくない場合、すなわち意図しない接触操作と判断されて、非検知通知信号‘Ｈ’を制御部３に出力する。なお、制御部３は、検知通知信号‘Ｌ’を受けると、現在の状態を変更（電源部２をオン状態からオフ状態に）し、逆に非検知通知信号‘Ｈ’を受けると、現在の状態（電源部２をオン状態のまま）変更することなく、維持する。なお、電源オフ状態からの投入制御に対しても同様にすることで電源のオンが可能となる。

カウンタ１７１は、サンプリング部１２におけるサンプリング回数をカウントするもので、所定回数、本実施形態では後述するように５００回分計数しながら、各サンプリングデータをサンプリングデータメモリ２０に格納する。サンプリング動作は、何も検出していない非検出状態及び意図しない接触操作の場合（後述する予め設定された閾値以下）の、例えば直近の５００個分のサンプリングデータと、サンプリング部１２からのサンプリングデータが、前記設定された閾値を超えたと判断した場合、例えばその直後の５００個分のサンプリングデータとをサンプリングデータメモリ２０にそれぞれ取り込む。なお、非検出状態及び意図しない接触操作の場合の５００個分のデータの取り込みは、５００回前のデータを消去しながら最新のデータを更新的に記憶することで、常に直近の５００個のデータが書き込まれるようにしている。

カウンタ制御部１７２は、カウンタ１７１及び取込部１５の動作を制御するものである。カウンタ制御部１７２は、後述するように、サンプリングデータが、予め設定された閾値以下、すなわち非検出状態及び意図しない接触操作の期間中か否かを判断し、当該期間中であれば、サンプリングを継続させ、一方、サンプリングデータが新たに設定された閾値を超えたと判断すると、現在のサンプリング動作を中止し、続いて新たに５００個分のサンプリングデータを別データとしてサンプリングデータメモリ２０へ取り込む指示を行う。サンプリングデータの個数は５００個に限定されないが、５００個程度であれば、サンプリングレート１１００回／秒〜１５００回／秒として、０．３秒〜０．５秒程度となり、一定精度でセンサ特性に関する特性情報、例えば特性値ＳＮＲ（Signal Noise Ratio）を取得することが可能である。

ＳＮ比計算部１７３は、カウンタ制御部１７２によって、サンプリングデータが新たに設定された閾値を超えたと判断され、その直後に、取込部１５によって５００個のサンプリングデータの取り込みが終了した時点で、ＳＮ比（ＳＮＲ）の計算を実行する。ＳＮＲの計算は、本実施形態では、まず、予め設定された閾値以下、すなわち非検出状態及び意図しない接触操作の場合の直近の５００個分のサンプリングデータの平均値（第１状態値）を算出し、かつ標準偏差を算出する。次いで、サンプリング部１２での算出したサンプリングデータが新たに設定された閾値を超えたと判断した場合の直後の５００個分のサンプリングデータの平均値（第２状態値）を算出する。そして、第１状態値と第２状態値との差分を標準偏差で除算することでＳＮＲを求めるようにしている。

判定条件設定部１７４は、閾値設定部とサンプリング条件設定部として機能する。判定条件設定部１７４は、閾値設定部としては、ＳＮ比計算部１７３によって算出されたＳＮＲが指標としてテーブルメモリ１９の閾値変更テーブルと照合され、ＳＮＲに対応する閾値を選出する。選出された閾値は、タッチ判定部１６３及び上記したようにカウンタ制御部１７２による判定の条件情報として適用される。なお、判定条件設定部１７４は、サンプリング条件設定部として、閾値に加えて、検出値のサンプリング条件に関する平均回数、サンプリングレート等の項目（パラメータ）の少なくとも一方を設定するようにしてもよい。

図６（ａ）は、テーブルメモリ１９に格納されている閾値変更テーブルの一例を示しており、これによれば、設定条件は、ａ、ｂ、ｃの３種類だけ準備され、初期状態（起動時）では、中央の段階ｂが、予め設定された閾値（デフォルト）として設定される。設定された判定条件は、判定制御部１６及びカウンタ制御部１７２の動作で適用される。判定制御部１６では、閾値はタッチ判定部１６３で適用され、サンプリングレートはサンプリングパルス出力部１３に適用され、平均回数はカウンタ１６１及び平均処理部１６２に適用される。デフォルトのＳＮＲと閾値との関係は、デフォルトの閾値の下で通常の検出状態の場合に得られるＳＮＲが、閾値をより高い方に変更させるように予め設定されている。そして、ＳＮＲと各判定条件との組み合わせの関係は、ＳＮＲが高くなるほど、閾値は高くなり、一方、平均回数及びこれに付随するサンプリングレートは低くなる。これは、ＳＮ比が高くなると、意図した接触操作と意図しない接触操作間の信号の平均の差が大きくなって識別性が向上したとして、閾値をより高い方向に設定し、一方、平均回数及びサンプリングレートは、厳しい条件から、より緩やかな方向に設定したものである。

続いて、図４のフローチャートによって判定制御部１６の動作を説明する。まず、サンプルタイミングになると、現状（カウント値Ｎ）でのサンプリングデータｆ(Ｎ)が算出され、サンプリングデータメモリ２０に格納される（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１では、図６（ａ）に示す判定条件のうちの平均回数の最大値である５０回に対応する個数のデータが少なくとも保持されるようにしており、これにより、平均回数が３０回、４０回に変更された場合でも対応可能にしている。

ステップＳ１のサンプルタイミングが終了して、新たなサンプリングデータｆ(Ｎ)が取得されると、直近のＭ個のサンプリングデータがサンプリングデータメモリ２０から読み出されて、平均値μ(Ｎ)の計算が実行される（ステップＳ３）。ここに、値Ｍは、図６（ａ）の閾値変更テーブルの判定条件のうちの平均回数である。

次いで、平均値μ(Ｎ)が、判定条件である閾値より大きいか否かの判定が行われる（ステップＳ５）。平均値μ(Ｎ)が、判定条件である閾値より大きい場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、意図した接触操作があったと判定されて、検知通知を示す‘Ｌ’出力信号が生成される（ステップＳ７）。この‘Ｌ’出力信号が電源制御を行う制御部３に出力される結果、表示部１等への電源供給が遮断される。一方、平均値μ(Ｎ)が、判定条件である閾値より以下である場合（ステップＳ５でＮｏ）、意図しない接触操作であったと判定されて、非検知通知を示す‘Ｈ’出力信号が生成される（ステップＳ９）。この場合、制御部３は動作状態を維持する。

次に、図５のフローチャートによって判定条件を動的に調整設定する動作を説明する。まず、閾値がデフォルト以下、すなわち非接触状態及び意図しない接触操作（押されていない状態）期間、サンプルタイミング毎にサンプリングデータが算出される（ステップＳ１１）。また、サンプリングされたサンプリングデータが、動的に変更設定された閾値より大きいか否かも判断されており（ステップＳ１３）、大きくないと判断されると（ステップＳ１３でＮｏ）、サンプリングデータメモリ２０に格納される（ステップＳ１５）。サンプリングされたサンプリングデータがデフォルトの閾値より大きくないと判断される間、かかる動作が継続して実行されて、所定個数、例えば５００個分の直近のサンプリングデータが取得されるようにされている。

一方、サンプリングされたサンプリングデータが、ある時点で、動的に設定された閾値より大きいと判断されると（ステップＳ１３でＹｅｓ）、押されている状態（及び、その可能性がある状態）でのサンプリングデータとして、この判断時点から５００個分のサンプリングデータが算出され、サンプリングデータメモリ２０に格納される（ステップＳ１７）。データの取込みが終了すると、ＳＮＲの計算が実行される（ステップＳ１９）。次いで、ＳＮＲ計算後に出現するサンプリングデータが、前記動的に設定された閾値以下に戻る時点で、あるいは既に戻っていると（ステップＳ２１でＮｏ）、テーブルメモリ１９の閾値変更テーブルを参照して、今回の算出ＳＮＲに対応した閾値を含む判定条件が選択され、判定制御部１６に設定される（ステップＳ２３）。これによって、図４の判定処理に適用される判定条件である閾値、平均回数及びサンプリングレートが動的に調整設定される。なお、新たな判定条件の設定を選択直後ではなく、ステップＳ２１の後に行うことで処理の安定さを維持している。

一方、図５におけるＳＮＲの算出には、閾値とサンプリングレートとが利用される。図５において、例えば、電源起動時にデフォルトの判定条件が設定され、その状態で、ステップＳ１５とステップＳ１７とのサンプリングデータの格納がそれぞれ行われ、かつステップＳ１９で、第１状態値と第２状態値との差分及び標準偏差を利用してＳＮＲの算出が行われる。起動後の最初の判定において、第１状態値と第２状態値との差分を標準偏差で除算したＳＮＲが、例えばデフォルトのＳＮＲ１００~１９９より大きいＳＮＲ２００以上になると、意図した接触操作と意図しない接触操作との識別性が向上したとして、閾値がより高くなる方向（閾値５００から閾値６００へ移行）、すなわち意図しない接触操作を区別し易い方向に判定条件が変更される。また、図６（ａ）に示すように、同時に、省電及び発熱抑制からサンプリングレートを下げた（１３００回／ｓから１１００回／ｓへ移行する）ことから、５００個分のサンプリング時間がより長くなる結果、検出時間の短い、意図しない接触操作の第１状態値がより低下する傾向を示し、一方、操作時間の長い意図した接触操作の第２状態値がより上昇する傾向を示すことから全体としてＳＮＲが上昇し、漸次高い閾値への移行が図れる。

反面、いずれかのタイミングで、ＳＮＲが１００未満まで低下してデフォルト以下の閾値（図６（ａ）の段階ａに示す閾値４００）が設定された場合、サンプリングレートが上がる（１３００回／ｓから１５００回／ｓへ移行する）ことから、標準偏差が小さくなる傾向を示し、ＳＮＲが上昇するようになる。

なお、図４の判定処理に適用される判定条件は、閾値の動的変動に基づいて、ここでは閾値が上昇するに応じて、平均回数及びサンプリングレートが漸次減少し、一方、閾値が下降するに応じて、平均回数及びサンプリングレートが漸次上昇する。これは、閾値が上昇する状態では、意図しない接触操作との区別が容易になっていることから、サンプリングレートを漸減し、かつサンプリングレートを下げたことに対する応答性の確保から平均回数を漸減している。逆に、閾値が下降する状態では、意図しない接触操作との区別がしにくくなっていることから、サンプリングレートを漸増し、かつサンプリングレートを上げたことに対する検知時間を確保する確保から平均回数を漸増し、全体として意図しない接触操作でのサンプリングデータの平均値が抑制される方向に処理されている。

なお、図６（ａ）は、閾値の変更に対応して平均回数及びサンプリングレートが一体で変更されているが、第２実施形態として、図６（ｂ）に示すように、閾値の変更に対応して平均回数及びサンプリングレートがそれぞれ個別に変更される態様としてもよい。図６（ｂ）では、ＳＮＲの上昇に伴って、閾値が１段階上昇した状態では、閾値のみが上昇し、次に、ＳＮＲがさらに上昇すると、閾値はそのままで、まず平均回数が漸減され、さらにＳＮＲが上昇すると、サンプリングレートが漸減されるようになっている。このように、より細かく判定条件を設定することで細かい判定処理が実現できる。図６（ａ）（ｂ）はテーブルデータの他、計算式を格納して算出する態様としてもよい。なお、図６（ｂ）の場合、条件毎に算出式を適用すればよい。

また、本実施形態では、静電スイッチ１１を電源スイッチに適用した例を示したが、第３実施形態として、画像表示装置やその他の装置への他の指示、例えばメニューやモード等を指示するための静電スイッチに適用してもよい。また、前面がフルフラット構造に限定されず、画面部１１ａと静電スイッチ１１の配置位置との間に段差を有するものでもよい。また、静電スイッチに近接スイッチを含めてもよく、さらに、接触、近接の状況等によって出力レベルにふらつきやバラツキのあるスイッチ類に適用してもよい。

本実施形態では、静電スイッチ１１の特性情報（センサ特性情報）としてのＳＮＲを、第１状態値と第２状態値との差分、及び標準偏差を用いて算出したが、これに限定されず、第１、第２状態値の差分のみから求めるようにしてもよいし、また、閾値との比較の有無を問わず、他の算出方法を適用してもよい。センサ特性情報の他の算出方法としては、例えば、近傍乃至は直近の所定個数あるいは所定時間分のサンプリングデータのジッタレベル値、あるいはジッタの山側（谷側）ピークレベル値を利用したものでもよい。また、センサ特性情報は、数値範囲で表す態様に限定されず、ランクで区分される態様でもよい。

本実施形態では、第１状態値、第２状態値を等しい５００個のサンプリングデータから算出したが、サンプル数は５００以外でもよく、また個別に設定されてもよい。さらに、設定される閾値に応じて変更される態様でもよい。

本実施形態では、カウンタ制御部１７２の動作を、デフォルト閾値以下の場合と、動的に変更設定された閾値を超えた場合とで切換えて行うようにしたが、単に、動的に変更設定された閾値以下か否かで切換えて行うようにしてもよいし、デフォルト閾値以下か否かで切換えて行うようにしてもよい。

本実施形態では、タッチ判定部１６３は、平均処理部１６２で得られた平均値と閾値との大小比較を行うようにしたが、閾値を動的に変更することで、意図した接触操作と意図しない接触操作とをより高精度で分離識別すれば、平均処理部１６２での処理は複数回の他、１回であってもよい。

また、本実施形態では、静電スイッチ１１に適用したが、押圧を感知する圧電スイッチ他、種々のタッチセンサに適用できる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ディスプレイ（画像表示装置）
１０ 制御回路部（タッチセンサ装置の一部）
１１ 静電スイッチ（タッチセンサ、タッチセンサ装置の一部）
１２ サンプリング部
１６ 判定制御部
１６３ タッチ判定部（操作判定部）
１７ 設定制御部
１７３ ＳＮ比計算部（特性情報演算部）
１７４ 判定条件設定部（閾値設定部、サンプリング条件設定部）
１９ テーブルメモリ（記憶部）

Claims (8)

1. 静電容量式でタッチを検知するタッチセンサと、
   該タッチセンサからの出力に基づく検出値が、予め設定された閾値を超えた場合、該閾値に基づく所定数の検出値をサンプリングするサンプリング部と、
   前記サンプリング部で所定数サンプリングした検出値に基づき前記タッチセンサの特性情報を求める特性情報演算部と、
   前記特性情報演算部で求められた前記特性情報に基づいて新たな閾値を設定する閾値設定部と、
   前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値に基づき前記タッチセンサへのタッチ操作を判定する操作判定部とを備えたタッチセンサ装置。
2. 前記閾値設定部は、特性情報に対応する閾値の組み合わせが複数記憶された記憶部を有し、前記特性情報演算部で求められた特性情報に基づいて前記記憶部から読み出した閾値を新たな閾値として設定することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ装置。
3. 前記操作判定部は、前記所定数サンプリングした検出値を平均した平均値と前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値とを比較して前記タッチセンサへのタッチ操作の有無を判定し、
   起動時は予め設定された閾値と比較して判定することを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ装置。
4. 前記特性情報演算部は、前記閾値設定部で予め設定された閾値以下の検出値を平均した第１状態値と、前記閾値設定部で設定された前記新たな閾値を超えた検出値を平均した第２状態値との差分を少なくとも用いて前記特性情報である特性値を算出し、
   前記閾値設定部は、前記特性情報演算部で求めた前記特性値が大きい程、前記閾値を高くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチセンサ装置。
5. 前記特性情報演算部は、さらに前記第１状態値の元になった前記検出値の標準偏差を算出し、
   前記第１状態値と第２状態値との差分を前記標準偏差で除算して前記特性値を算出するものである請求項４に記載のタッチセンサ装置。
6. 前記特性情報演算部で求めた前記特性値に基づき、前記サンプリングレート及び前記平均値を求めるための平均回数の少なくとも一方を低減させるサンプリング条件設定部を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載のタッチセンサ装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のタッチセンサ装置を備えた画像表示装置。
8. 前記タッチセンサは電源スイッチであることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。