JP2019168885A - 接触検知装置、接触検知方法及びプログラム - Google Patents

接触検知装置、接触検知方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】事前準備等の手間をかけることなく、電気伝導度が標準の指の皮膚よりも低い導電性を有する所定の対象物を用いて静電容量方式のタッチセンサにタッチ操作を認識させる。【解決手段】接触検知装置は、接触を検出する静電容量方式のタッチセンサ40と、自装置に設置されたタッチセンサとは異なるセンサ51,231,232と、センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物によるタッチセンサへの動作を検出する動作検出手段111〜113と、動作検出手段によりタッチセンサへの動作が検出された場合に、タッチセンサのタッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段114と、を備えている。【選択図】図2

Description

本発明は、接触を検知する技術に関する。
静電容量方式のタッチセンサが普及している。静電容量方式のタッチセンサにおいて、爪等のような電気伝導度が標準の指の皮膚よりも低い導電性を有するものでタッチ操作を行った場合にはタッチ操作が認識されない。これを解決するために、電気伝導度が高い付け爪又は電気伝導度が高いマニキュアを利用する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第5085760号公報
しかしながら、特許文献1の技術は、爪に細工を施すものであるため手間がかかるという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、事前準備等の手間をかけることなく、電気伝導度が標準の指の皮膚よりも低い導電性を有する所定の対象物を用いて静電容量方式のタッチセンサにタッチ操作を認識させることを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る接触検知装置の一様態は、
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、
自装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段と、
を備える、
ことを特徴とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る接触検知方法の一様態は、
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置による接触検知方法であって、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出工程と、
前記動作検出工程において前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御工程と、
を含む、
ことを特徴とする。
また、前記目的を達成するため、本発明に係るプログラムの一様態は、
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置のコンピュータを、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段、
前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段、
として機能させる、
ことを特徴とする。
本発明によれば、事前準備の手間をかけることなく、電気伝導度が標準の指の皮膚よりも低い導電性を有する所定の対象物を用いて静電容量方式のタッチセンサにタッチ操作を認識させることが可能になる。
本発明の接触検知装置が適用された電子機器の斜視図である。 電子機器の機能構成を示すブロック図である。 電子機器をX方向から見た側面図である。 図4(A)は指の先端部がタッチパネルに接触して操作を行っている状態を示す説明図、図4(B)は指が接触している間のタッチパネルの静電容量の変化を示す線図である。 図5(A)は爪の先端部がタッチパネルに接触して操作を行っている状態を示す説明図、図5(B)はタッチペンの先端部がタッチパネルに接触して操作を行っている状態を示す説明図、図5(C)は低伝導度対象物が接触している間のタッチパネルの静電容量の変化を示す線図である。 低伝導度対象物がタッチパネルに接触したときに加速度センサに加わる加速度の大きさを示した電子機器の側面図である 低伝導度対象物がタッチパネルに接触したときに圧力センサに加わる圧力の大きさを示した電子機器の側面図である 図8(A)は爪の先端部でタップ操作を行っている状態を示す説明図、図8(B)はタップ操作の際のZ方向の検出加速度の変化を示す線図である。 図9(A)は爪の先端部でスワイプ操作を行っている状態を示す説明図、図9(B)はスワイプ操作の際のZ方向の検出加速度の変化を示す線図である。 図10(A)は加振操作を行っている状態を示す説明図、図10(B)は加振操作の際のX、Y方向の検出加速度の変化の変化を示す線図である。 タッチパネルの感度切り替え制御を示すフローチャートである。 判定手段が実行する各種操作の入力判定処理を示すフローチャートである。
[発明の実施形態の概要]
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図1は、本発明の接触検知装置が適用された電子機器100の斜視図、図2はその機能構成を示すブロック図である。
電子機器100は、いわゆるスマートフォンやタブレットのような可搬性を備えた情報処理端末である。
電子機器100は、マイコンからなる制御装置10と、通信部21及びアンテナA1と、ROM22(Read Only Memory)と、計測部23と、タッチパネル40と、電力供給部30と、撮像部50と、などを備える。
制御装置10は、電子機器100が実行する各種動作に係る処理を行う。
制御装置10は、電子機器100の全体動作を統括制御するプロセッサである。制御装置10は、CPU11(Central Processing Unit)と、RAM12(Random Access Memory)と、などを備える。
CPU11は、ROM22に格納された各種のプログラム221に基づいて各種の機能を実現する。これらの各種の機能については後述する。
RAM12は、CPU11に作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶する。RAM12は、制御装置10に対して外付けされてもよい。このRAM12には、DRAMに加えて書き換え可能な不揮発性メモリが含まれていてもよい。
ROM22は、制御装置10が制御動作を実行するためのプログラム221を格納するコンピュータ読取可能な記憶媒体である。ROM22としては、マスクROMに加えて又は代えてデータの書き換え更新が可能なフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを有していてもよい。ROM22は、スロットなどの取り付け部に対して着脱可能であってもよい。
通信部21は、例えば、変復調回路、信号処理回路等により構成されており、外部の通信ネットワークに接続することができる。これにより、電子機器100は、通信ネットワークに接続されている基地局やアクセスポイント等と情報の送受信を行い、通信ネットワーク上の外部の他の機器との通信を行うことができる。
計測部23は、センサにより各種物理量を計測して、計測値や計測結果に基づく判定データなどを制御装置10に出力する。計測部23は、ここでは、加速度センサ231と、圧力センサ232と、などを有する。
図1に示すように、電子機器100は長方形の平板状であり、一方の平板面(正面とする)に長方形状のタッチパネル(タッチセンサ)40が設けられている。そして、タッチパネル40の表面に垂直な方向(電子機器100の厚み方向)をZ方向とし、タッチパネル40に平行であってその長辺に沿った方向をY方向、タッチパネル40に平行であってその短辺に沿った方向をX方向とする。
加速度センサ231は、三軸、即ち、X方向,Y方向及びZ方向のそれぞれの方向の加速度を計測して制御装置10に出力する。
圧力センサ232は、タッチパネル40の裏側に内蔵され、タッチパネル40に対するZ方向の加圧力を検出する。また、この圧力センサ232としては、電子機器100のケーシングに設けられた歪みゲージで構成し、タッチパネル40に対するZ方向の加圧力をケーシングに生じる歪みから検出する構成としても良い。
タッチパネル40は、例えば投影型静電容量方式のタッチパネルである。
このタッチパネル40は、表示部41と透明電極パターン層42とを有している。
表示部41は、制御装置10の制御に基づいて各種情報の表示を行う。表示部41は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等からなる。
透明電極パターン層42は、表示部41の表示画面の上に重ねて設けられている。透明電極パターン層42は、ガラスやプラスチックなどの基板上に、縦方向及び横方向に延びる多数のモザイク状の透明電極パターンが形成されており、その上に絶縁体フィルムが形成されている。
そして、透明電極パターン層42は、絶縁体フィルムの上に所定の対象物、例えば、人の指が接触または接近することで生じる絶縁体フィルムの静電容量の変化を、透明電極パターンの電極が検出する。また、このとき、透明電極パターン層42のいずれの電極が静電容量の変化を検出したかによって、タッチパネル40表面に接触又は接近した指の位置を特定することができる。
撮像部50は、カメラ51と画像処理部52とを備えている。図3は電子機器100をX方向から見た側面図である。図3に示すように、撮像部50は、タッチパネル40と同様に電子機器100の正面側に設けられ、電子機器100の正面からZ方向に向かって撮像を行う。
カメラ51は、光学系と、画像を撮像する撮像センサ(センサ)と、を備えている。撮像センサは、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)等のイメージセンサから構成され、光学系を通過した光学像を2次元の画像信号に変換する。
光学系は、超広角レンズ又は魚眼レンズを使用しており、図3に示すように、Z方向に沿った光軸を中心としてその周囲を90°に近い範囲まで撮像することができる。このため、撮像部50は、タッチパネル40に接近又は接触して操作を行う所定の対象物(ここでは、ユーザの指F及び爪Nを例示)を撮像することができる。
画像処理部52は、カメラ51から転送されたフレーム画像のアナログ値の信号に対してRGBの色成分毎に適宜ゲイン調整した後に、サンプルホールド回路(図示略)でサンプルホールドしてA/D変換器(図示略)でデジタルデータに変換し、カラープロセス回路(図示略)で画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を行った後、デジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Cr(YUVデータ)を生成する。
また、画像処理部52は、生成した画像データをRAM12やメモリ55に転送する。
メモリ55は、読み書き可能な不揮発性のメモリであり、例えば、フラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)である。このメモリ55は、前述したように、撮像部50で生成された画像データ等が格納される。
電力供給部30は、電子機器100の各部に所定の駆動電圧でバッテリ31から電力供給を行う。電子機器100は、ここでは、バッテリ31として外部電源と接続されて充電が可能な充電池などを備えるが、着脱交換可能な乾電池や充電池などが用いられてもよい。
[ユーザからの操作入力を受け付けるための各種機能]
前述したように、CPU11は、ROM22に格納された各種のプログラム221を実行することにより、操作入力検出手段110、第1〜第3の動作検出手段111〜113、変更制御手段114、判定手段115として機能する。これらは、いずれも、電子機器100に対するユーザからの入力受け付けに関する機能である。
なお、前記各手段110〜115は、例えば、所定のロジック回路から構成しても良い。
これらの各種の機能について、以下に説明する。
[操作入力検出手段]
電子機器100は、基本的に、タッチパネル40を通じてユーザからの各種の操作入力(タッチ入力)を受け付ける。
図4(A)に示すように、標準の指Fの皮膚の先端部がタッチパネル40に接触して操作を行う場合には、図4(B)に示すように、指Fが接触している間、タッチパネル40の透明電極パターン層42の絶縁体フィルムの静電容量は上昇する。
操作入力検出手段110は、標準的な静電容量の閾値Caが設定されており、指Fの接触による一般的な静電容量の値C0が閾値Caよりも高くなる。
従って、操作入力検出手段110は、タッチパネル40のいずれかの位置において、静電容量の閾値Caよりも高い静電容量値の上昇が検出された場合に、ユーザからの入力があったものとして、その入力位置を検出する。
標準の指Fの皮膚とは、標準的又は平均的な生身の手の指先の表面(通常よりも乾燥していない状態)を意味する。
[変更制御手段]
タッチパネル40の透明電極パターン層42の絶縁体フィルムの静電容量は、タッチパネル40に接触する物の電気伝導度に応じて増減する。例えば、図5(A)のように、指Fの皮膚よりも電気伝導度が低い爪Nがタッチパネル40に接触した場合や、図5(B)のように指Fの皮膚よりも電気伝導度が低いタッチペンTがタッチパネル40に接触した場合には、図5(C)に示すように、静電容量の上昇は指Fの皮膚が接触した場合よりも小さくなり、その値C1は前述した検出の閾値Caを下回る。
このため、爪NやタッチペンTのような電気伝導度が標準の指Fの皮膚よりも低い対象物(以下、「低伝導度対象物」とする)でタッチパネル40の操作入力が行われると、操作入力検出手段110では検出することができない。
なお、指Fが通常よりも乾燥している場合にも電気伝導度が低下するので、このような乾燥した指も前記低伝導度対象物に含まれる。
後述する第1〜第3の動作検出手段111〜113は、タッチパネル40が標準感度、即ち、静電容量の標準の閾値Caでユーザからの入力を検出している場合において、前記標準感度では検出することができない低伝導度対象物によるタッチパネル40への入力の動作を検出するためのものである。
そして、変更制御手段114は、第1〜第3の動作検出手段111〜113のいずれかによって、タッチパネル40への操作入力の動作が検出され、標準感度のタッチパネル40からは操作入力が検出されない場合に、タッチパネル40の操作入力を検知するための静電容量の閾値を、標準の閾値Caよりも小さい所定の値に変更して、タッチパネル40を高感度にする制御を行う。
具体的には、図5(C)に示すように、変更制御手段114は、静電容量の閾値を標準の閾値Caからより低い値の閾値Cbに切り替える制御を行う。これにより、タッチパネル40に接触したときの静電容量が指Fよりも低い低伝導度対象物を検出することができる。
前記閾値Cbは、少なくとも爪Nの接触時の静電容量C1よりも小さい値であることが望ましい。但し、閾値Cbを過剰に小さい値とすると、タッチパネル40は操作入力以外の要因での誤検出が増加するので、この誤検出の発生確率を考慮して適切な値とすることが望ましい。
また、前述した通り、静電容量の閾値を小さくすると、誤検出の発生確率が増加するので、高感度の閾値Cbを適正に設定した場合でも、ある程度の誤検出の発生確率の増加は生じる可能性がある。
従って、変更制御手段114は、静電容量の閾値を高感度の閾値Cbに変更した後に、所定の条件が満たされると、標準の閾値Caに戻す制御を行う。
具体的には、変更制御手段114は、標準の閾値Caから高感度の閾値Cbに切り替えてからの経過時間を計測し、予め定められた設定時間(高感度期間とする)が経過すると、高感度の閾値Cbから標準の閾値Caに戻す制御を実行する。
[第1の動作検出手段]
図6は低伝導度対象物がタッチパネル40に接触したときに加速度センサ231に加わる加速度の大きさを示した電子機器100の側面図である(図6中では爪Nを例示)。
前述したように、加速度センサ231は、X方向,Y方向及びZ方向のそれぞれの方向の加速度を検出することができる。
低伝導度対象物がタッチパネル40に接触すると、図6の矢印に示すように、加速度センサ231は、X方向及びY方向に比べて、低伝導度対象物がタッチパネル40に接触する際の移動方向であるZ方向について大きな加速度を検出する(X方向の加速度の矢印は図示を省略)。
従って、第1の動作検出手段111は、加速度センサ231によって検出された加速度について、Z方向に沿った検出加速度Fzが第1の加速度閾値F1(第1の値)以上であるとともにX方向及びY方向に沿った検出加速度が第2の加速度閾値F2(第2の値)未満である場合に、タッチパネルへの操作入力の動作があったものと認識し、前記動作の検出を変更制御手段114に通知する。
この場合、第1の加速度閾値F1と第2の加速度閾値F2とは、爪N等の低伝導度対象物がタッチパネル40に当接した時の値を実際に計測する等して適正な値を予め設定することが望ましい。
また、第1の加速度閾値F1と第2の加速度閾値F2は同じ値を設定しても良いが、第1の加速度閾値F1を第2の加速度閾値F2よりも大きく設定することが望ましい。
[第2の動作検出手段]
図7は低伝導度対象物がタッチパネル40に接触したときに圧力センサ232に加わる圧力の大きさを示した電子機器100の側面図である(図7中では爪Nを例示)。
前述したように、圧力センサ232は、タッチパネル40に対するZ方向の加圧力を検出することができる。
低伝導度対象物がタッチパネル40に接触すると、図7の矢印に示すように、圧力センサ232は、低伝導度対象物が接触圧を生じる方向であるZ方向について圧力変化を検出する。
従って、第2の動作検出手段112は、圧力センサ232によって検出されたZ方向に沿った圧力Pが第1の圧力閾値Pa以上である場合に、タッチパネル40への操作入力の動作があったものと認識し、前記動作の検出を変更制御手段114に通知する。
この場合、第1の圧力閾値Paは、低伝導度対象物がタッチパネル40に当接した時の圧力値を実際に計測する等して適正な値を予め設定することが望ましい。
[第3の動作検出手段]
前述したように、撮像センサを備えるカメラ51は、Z方向に沿った光軸を中心としてその周囲を90°近い範囲まで撮像することができるので、撮像部50は、タッチパネル40に接近又は接触して操作を行うユーザの指F及び低伝導度対象物を撮像することができる(図3参照)。
従って、第3の動作検出手段113は、カメラ51による撮像画像に対して、指F又は低伝導度対象物の画像の検出を行い、検出された指F又は低伝導度対象物の画像がタッチパネル40に接近している場合に、タッチパネルへの操作入力の動作があったものと認識し、前記動作の検出を変更制御手段114に通知する。
即ち、第3の動作検出手段113は、指認識用の識別器と爪NやタッチペンT等の低伝導度対象物用の識別器を備えており、前記識別器を用いて指又は低伝導度対象物画像の検出を実行する。
なお、カメラ51の光学系は、超広角レンズ又は魚眼レンズによりタッチパネル40のすぐ近くまでの範囲を撮像可能としているが、これらの広角画像は外側に歪みを生じるので、この歪みを補正する処理を画像処理部52で行ってから指F又は低伝導度対象物の画像の検出を行っても良い。
[判定手段]
判定手段115は、加速度センサ231により検出されたZ方向の加速度又はX,Y方向に沿った加速度から、低伝導度対象物による接触の様態に基づく操作の入力及び電子機器100に対する所定の操作の入力を判定する。
判定手段115は、接触の様態として、タッチパネル40に対するタップ操作、スワイプ操作の入力の有無を個別に判定すると共に、電子機器100に対する所定の操作の入力として加振操作(シェイク操作)の入力の有無を判定する。
まず、判定手段115によるタップ操作の入力の有無の判定を図8に基づいて説明する。
図8(A)に示すように、タッチパネル40に対して、低伝導度対象物によりタップ操作が行われると、低伝導度対象物は、タッチパネル40に対して瞬間的に接触し、すぐに離れる動作が行われるので、図8(B)に示すように、Z方向の加速度に対して瞬間的な上昇の加速度波形が発生する。
従って、判定手段115は、Z方向の加速度の瞬間的な上昇を検出するための加速度の閾値fzと、Z方向の加速度が閾値fzを超えている時間の閾値tz(第1の判定時間)とを予め記憶している。
そして、Z方向の加速度が閾値fzを超えた場合に、その超えている時間tを計測し、計測された時間tが前述した閾値tz未満である場合に、タップ操作有りと判定する。
次に、判定手段115によるスワイプ操作の入力の有無の判定を図9に基づいて説明する。
図9(A)に示すように、タッチパネル40に対して、低伝導度対象物によりスワイプ操作が行われると、低伝導度対象物は、タッチパネル40に対して一定距離の接触移動が行われるので、図9(B)に示すように、タッチパネル40のZ方向の加速度に対して連続的な上昇が発生する加速度波形となる。
従って、判定手段115は、Z方向の加速度の上昇を検出するための加速度の閾値fwzと、Z方向の加速度が閾値fwzを超えている時間の閾値twz(第2の判定時間)と、を予め記憶している。
そして、Z方向の加速度が閾値fwzを超えた場合に、その超えている時間tを計測し、計測された時間tが前述した閾値twz以上である場合に、スワイプ操作ありと判定する。
次に、判定手段115による加振操作(シェイク操作)の入力の有無の判定を図10に基づいて説明する。
図10(A)に示すように、電子機器100に対して、加振操作(シェイク操作)が行われると、図10(B)に示すように、タッチパネル40の平面に沿った方向であるX方向又はY方向について加速度が増減を繰り返す状態が発生する。
従って、判定手段115は、X方向とY方向のそれぞれの加速度の上昇を検出するための加速度の閾値fsx,fsyと、規定時間内でのX方向又はY方向の加速度が閾値fsx,fsy(第3の値)を超えた状態の回数の閾値kxyとを予め記憶している。
そして、X方向の加速度が閾値fsxを超えた場合又はY方向の加速度が閾値fsyを超えた場合に、規定時間の間、超えた回数をカウントし、カウントされた回数が閾値kxy以上である場合に、加振操作(シェイク操作)ありと判定する。
なお、X方向の加速度が閾値fsxを超えた回数が閾値kxy以上である場合には、X方向の加振操作(シェイク操作)あり、Y方向の加速度が閾値fsyを超えた回数が閾値kxy以上である場合には、Y方向の加振操作(シェイク操作)ありと、区別して判定しても良い。
また、回数の閾値kxyは、X方向とY方向とで共通する場合を例示したが、これらは別々の数値を設定しても良い。
[タッチパネルの感度切り替え制御]
前述した操作入力検出手段110、第1〜第3の動作検出手段111〜113、変更制御手段114が実行するタッチパネル40の感度切り替え制御を図11のフローチャートに基づいて説明する。
なお、この処理は、CPU11により、短周期的に繰り返し実行される。
まず、操作入力検出手段110により、タッチパネル40のいずれかの位置において、静電容量Cが標準感度の閾値Caを超えている状態が発生したか否かが判定され(ステップS1)、閾値Caを超えている場合には(ステップS1:YES)、ステップS17に処理が進められる。
また、静電容量Cが標準感度の閾値Caを超えていない場合には(ステップS1:NO)、第1の動作検出手段111により、加速度センサ231によるZ方向の検出加速度Fzが第1の加速度閾値F1以上であるか否かが判定される(ステップS3:動作検出工程)。
このとき、Z方向の検出加速度Fzが第1の加速度閾値F1未満であれば、ステップS11に処理が進められる(ステップS3:NO)。
また、Z方向の検出加速度Fzが第1の加速度閾値F1以上である場合には(ステップS3:YES)、第1の動作検出手段111により、加速度センサ231によるX方向及びY方向の検出加速度Fx、Fyがいずれも第2の加速度閾値F2未満であるか否かが判定される(ステップS5)。
このとき、X方向又はY方向の検出加速度Fx、Fyのいずれか一方でも、第2の加速度閾値F2以上であれば、ステップS11に処理が進められる(ステップS5:NO)。
また、X方向及びY方向の検出加速度Fx、Fyの双方が第2の加速度閾値F2未満である場合には(ステップS5:YES)、低伝導度対象物によってタッチパネル40に対する操作入力の動作が行われたものと判定され、変更制御手段114により、タッチパネル40の静電容量の閾値を標準の閾値Caから高感度の閾値Cbに切り替える制御が行われる(ステップS7:変更制御工程)。
また、変更制御手段114は、高感度の閾値Cbの切り替えからの経過時間である高感度期間の計測を開始して(ステップS9)、制御を終了する。
一方、ステップS11では、第2の動作検出手段112により、圧力センサ232によるZ方向の検出圧力Pが第1の圧力閾値Pa以上であるか否かが判定される(ステップS11:動作検出工程)。
このとき、Z方向の検出圧力Pが第1の圧力閾値Pa以上であれば(ステップS11:YES)、低伝導度対象物によってタッチパネル40に対する操作入力の動作が行われたものと判定され、変更制御手段114により、タッチパネル40の静電容量の閾値が高感度の閾値Cbに切り替えられ(ステップS7:変更制御工程)、さらに、高感度期間の計測が既に実行中でなければ計測を開始して(ステップS9)、制御を終了する。
また、Z方向の検出圧力Pが第1の圧力閾値Pa未満である場合には(ステップS11:NO)、第3の動作検出手段113により、カメラ51による撮像画像から指F又は低伝導度対象物の画像の検出を行い、検出された指F又は低伝導度対象物の画像がタッチパネル40に接近しているか否かが判定される(ステップS13:動作検出工程)。
このとき、検出された指F又は低伝導度対象物の画像がタッチパネル40に接近しているのであれば(ステップS13:YES)、低伝導度対象物によってタッチパネル40に対する操作入力の動作が行われたものと判定され、変更制御手段114により、タッチパネル40の静電容量の閾値が高感度の閾値Cbに切り替えられ(ステップS7:変更制御工程)、さらに、高感度期間の計測が既に実行中でなければ計測を開始して(ステップS9)、制御を終了する。
また、撮像画像から指F又は低伝導度対象物の画像が検出されない、又は、検出された指F又は低伝導度対象物の画像がタッチパネル40に接近していない場合には(ステップS13:NO)、低伝導度対象物によってタッチパネル40に対する操作入力の動作が行われなかったものと判定され、変更制御手段114により、現在のタッチパネル40の感度が標準感度か否か判定される(ステップS15)。
そして、現在のタッチパネル40の感度が標準感度である場合には(ステップS15:YES)、そのまま制御は終了となり、現在のタッチパネル40の感度が高感度である場合には(ステップS15:NO)、高感度期間の経過の有無が判定される(ステップS17)。
その結果、高感度期間が経過していない場合には(ステップS17:NO)、そのまま制御は終了となり、高感度期間が経過した場合には(ステップS17:YES)、タッチパネル40の静電容量の閾値を高感度の閾値Cbから標準の閾値Caに戻す制御が行われ(ステップS19)、制御を終了する。
[判定手段による各種操作の入力判定処理]
前述した判定手段115が実行する各種操作の入力判定処理を図12のフローチャートに基づいて説明する。
なお、この処理は、CPU11により、短周期的に繰り返し実行される。
まず、判定手段115により、タッチパネル40のいずれかの位置において、静電容量Cが標準感度の閾値Caを超えている状態が発生したか否かが判定され(ステップS31)、超えている場合には処理が終了となる(ステップS31:YES)。
また、静電容量Cが標準感度の閾値Caを超えていない場合には(ステップS31:NO)、加速度センサ231によるZ方向の検出加速度Fzが閾値fzを超えたか、さらに、閾値fzを超えた時間tが閾値tz未満であるかが判定される(ステップS33)。そして、これらの条件が満たされた場合には(ステップS33:YES)、判定手段115はタップ操作ありと判定し(ステップS35)、処理を終了する。
また、前述の条件のいずれかが満たされていない場合には(ステップS33:NO)、判定手段115は、加速度センサ231によるZ方向の検出加速度Fzが閾値fwzを超えたか、更に、閾値fwzを超えた時間tが閾値twz以上であるかが判定される(ステップS37)。
そして、検出加速度Fzが閾値fwzを超え、その時間tが閾値twz以上である場合には(ステップS37:YES)、判定手段115はスワイプ操作ありと判定し(ステップS39)、処理を終了する。
また、前述の条件のいずれかが満たされていない場合には(ステップS37:NO)、判定手段115は、加速度センサ231によるX方向又はY方向の検出加速度Fx又はFyが規定時間内に閾値fsx又はfsyを超えた回数をカウントし、カウントされた回数が閾値kxy以上であるかが判定される(ステップS41)。
そして、カウントされた回数が閾値kxy以上である場合には(ステップS41:YES)、判定手段115は加振操作(シェイク操作)ありと判定し(ステップS43)、処理を終了する。
なお、X方向の加振操作とY方向の加振操作とを識別する場合には、検出加速度FxとFyのいずれが閾値fsx又はfsyを繰り返し超えたかに応じて識別する。
また、前述の条件のいずれかが満たされていない場合には(ステップS41:NO)、前記いずれの操作も検出されることなく処理を終了する。
[発明の実施形態の技術的効果]
前記電子機器100では、タッチパネルで操作入力が検出されない場合であって、加速度センサ231、圧力センサ232、カメラ51により、操作入力を行う低伝導度対象物によるタッチパネル40への動作が検出された場合には、タッチパネル40の操作入力を検知するための静電容量の閾値を、標準値よりも小さい高感度の閾値に変更する制御を行う変更制御手段114を備えている。
このため、人の指Fの皮膚よりも電気伝導度の低い爪Nや電気伝導度の低いタッチペンT等の低伝導度対象物によりタッチパネル40に対する操作入力を行った場合に、タッチパネル40が自動的に高感度に切り替えられるので、事前準備等の手間を不要とし、容易に低伝導度対象物により操作入力を行うことが可能となる。
また、変更制御手段114は、タッチパネル40の静電容量の閾値を高感度の閾値Cbに小さく変更した後に、所定の条件が満たされると、標準値Caに戻す制御を行っている。
これにより、タッチパネル40を高感度とすることで生じる誤認識の発生を必要最小限に抑えることができ、タッチパネル40からの操作入力の信頼性、安定性を高く維持することが可能となる。
特に、変更制御手段114は、標準値Caに戻す所定の条件を所定の時間の経過としているので、時間の経過を監視するだけ静電容量の閾値に戻すことができ、ユーザによる設定作業を不要とすることができる。また、戻し忘れを防止することが可能となる。
また、電子機器100は、画像を撮像する撮像センサを備えたカメラ51を備え、第3の動作検出手段113は、カメラ51により撮像された画像から、タッチパネル40への動作を検出するので、他の要因によるタッチパネル40の動作の誤認識が少なく、精度良く低伝導度対象物によるタッチパネル40への動作を検出することが可能となる。
また、電子機器100がスマートフォンである場合のように、もともとカメラを搭載しているような機器である場合には、既存の構成をタッチパネル40に対する動作検出の手段として利用することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、電子機器100は、圧力を検出する圧力センサ232を備え、第2の動作検出手段112は、圧力センサ232により検出された圧力から、タッチパネル40への動作を検出するので、この場合も、他の要因によるタッチパネル40の動作の誤認識が少なく、精度良く低伝導度対象物によるタッチパネル40への動作を検出することが可能となる。
また、電子機器100が、もともと圧力センサを搭載しているような機器である場合には、既存の構成をタッチパネル40に対する動作検出の手段として利用することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、電子機器100は、加速度を検出する加速度センサ231を備え、第1の動作検出手段111は、加速度センサ231により検出された加速度から、タッチパネル40への動作を検出するので、タッチパネル40のいずれの位置に対する動作に対しても検出を得られやすく、広く漏れのないかたちで、タッチパネル40への動作を検出することが可能となる。
また、電子機器100がスマートフォンである場合のように、もともと加速度センサを搭載しているような機器である場合には、既存の構成をタッチパネル40に対する動作検出の手段として利用することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
また、第1の動作検出手段111は、加速度センサ231により検出されたZ方向の加速度が閾値F1以上であってX、Y方向の加速度がFx、Fy未満である場合に、タッチパネル40への動作ありと検出している。
このため、他の要因によるタッチパネル40の動作の誤認識をさらに低減し、より精度良くタッチパネル40への動作を検出することが可能である。
また、電子機器100の制御装置10は、加速度センサ231により検出されたZ方向の加速度又はX、Y方向に沿った加速度から、所定の対象物による接触の様態を判定する判定手段115を備えている。
具体的には、判定手段115は、加速度センサ231により検出されたZ方向の加速度が、予め定められた閾値tzより短い時間の加速度波形である場合、低伝導度対象物によるタップ操作と判定するので、タッチパネル40で低伝導度対象物を検出できない場合でも、低伝導度対象物によるタップ操作を良好に検出することが可能となる。
また、判定手段115は、加速度センサ231により検出されたZ方向の加速度Fzが、予め定められた閾値twzより長い時間連続した加速度波形である場合、低伝導度対象物によるスワイプ操作と判定するので、タッチパネル40で低伝導度対象物を検出できない場合でも、低伝導度対象物によるスワイプ操作を良好に検出することが可能となる。
また、判定手段115は、加速度センサ231により検出されたX、Y方向に沿った加速度が閾値fsx,fsyよりも大きい場合であって、それが連続的に繰り返される場合に、自装置の全体への加振操作(シェイク操作)と判定するので、加振操作を良好に検出することが可能となる。
また、電子機器100において、低伝導度対象物として、標準の指の皮膚よりも電気伝導度が低いもの、具体的には、爪、乾いた指の皮膚又はタッチペンを対象としている。これに対して、電子機器100の制御装置10は、例えば、第1〜第3の動作検出手段111〜113により、これらの低伝導度対象物によるタッチパネル40への操作入力の動作を好適に検出することが可能である。
また、変更制御手段114は、タッチパネル40の静電容量の高感度の閾値Cbを低伝導度対象物の検出に適した数値としているので、これらの低伝導度対象物によるタッチパネル40の操作入力を良好に行うことが可能である。
[その他]
前記実施形態では、本発明である接触検知装置をスマートフォンのような電子機器100に適用した場合を例示しているが、これに限定されず、タッチパネル又はタッチセンサを使用するあらゆる機器に適用することが可能である。例えば、所定の機械又は装置に搭載された操作用又は設定入力用の操作パネルにも、本発明の接触検知装置を適用可能である。
また、本発明に係るプログラム221のコンピュータ読み取り可能な媒体としてROM22を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、不揮発性のメモリであるフラッシュメモリやEEPROM、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)や、CD−ROM等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。
また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も本発明に適用される。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は、前述の実施の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発明の範囲と均等の範囲とを含む。
以下に、本出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、本出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
<付記1>
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、
自装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段と、
を備える、
ことを特徴とする接触検知装置。
<付記2>
前記変更制御手段は、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
ことを特徴とする付記1に記載の接触検知装置。
<付記3>
前記変更制御手段は、前記閾値を前記所定の値に小さく変更した後に、所定の条件が満たされると、前記標準値に戻す、
ことを特徴とする付記1又は2に記載の接触検知装置。
<付記4>
前記所定の条件は、前記閾値を前記所定の値以下に小さく変更してから所定の時間が経過した場合に満たされる、
ことを特徴とする付記3に記載の接触検知装置。
<付記5>
前記センサは、画像を撮像する撮像センサを含み、
前記動作検出手段は、前記撮像センサにより撮像された画像から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
ことを特徴とする付記1乃至4の何れか1つに記載の接触検知装置。
<付記6>
前記センサは、圧力を検出する圧力センサを含み、
前記動作検出手段は、前記圧力センサにより検出された圧力から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
ことを特徴とする付記1乃至5の何れか1つに記載の接触検知装置。
<付記7>
前記センサは、加速度を検出する加速度センサを含み、
前記動作検出手段は、前記加速度センサにより検出された加速度から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
ことを特徴とする付記1乃至6の何れか1つに記載の接触検知装置。
<付記8>
前記動作検出手段は、前記加速度センサにより検出された前記自装置の厚み方向の加速度が第1の値以上であるとともに前記厚み方向と直交する他の方向に沿った加速度が第2の値未満である場合に、前記タッチセンサへの前記動作ありと検出する、
ことを特徴とする付記7に記載の接触検知装置。
<付記9>
前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度又は前記厚み方向と直交する前記他の方向に沿った加速度から、前記所定の対象物による接触の様態を判定する判定手段を更に備える、
ことを特徴とする付記8に記載の接触検知装置。
<付記10>
前記判定手段は、前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度が、予め定められた第1の判定時間よりも短い時間の加速度増加波形である場合、前記所定の対象物によるタップ操作と判定する、
ことを特徴とする付記9に記載の接触検知装置。
<付記11>
前記判定手段は、前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度が、予め定められた第2の判定時間よりも長い時間連続した加速度増加波形である場合、前記所定の対象物によるスワイプ操作と判定する、
ことを特徴とする付記9又は10に記載の接触検知装置。
<付記12>
前記判定手段は、前記加速度センサにより測定された前記厚み方向と直交する前記他の方向に沿った加速度が第3の値よりも大きい場合、前記自装置の全体への加振操作と判定する、
ことを特徴とする付記9乃至11の何れか1つに記載の接触検知装置。
<付記13>
前記所定の対象物は、標準の指の皮膚よりも電気伝導度が低い導電性を有するものである、
ことを特徴とする付記1乃至12の何れか一項に記載の接触検知装置。
<付記14>
前記所定の対象物は、爪又は前記標準の指の皮膚よりも乾いた指の皮膚又はタッチペンを含む、ことを特徴とする付記13に記載の接触検知装置。
<付記15>
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置による接触検知方法であって、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出工程と、
前記動作検出工程において前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御工程と、
を含む、
ことを特徴とする接触検知方法。
<付記16>
前記変更制御工程においては、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
ことを特徴とする付記15に記載の接触検知方法。
<付記17>
接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置のコンピュータを、
前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段、
前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段、
として機能させる、
ことを特徴とするプログラム。
<付記18>
前記変更制御手段は、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
ことを特徴とする付記17に記載のプログラム。
10 制御装置
23 計測部
40 タッチパネル(タッチセンサ)
41 表示部
42 透明電極パターン層
50 撮像部
51 カメラ(センサ)
52 画像処理部
100 電子機器(接触検知装置)
110 操作入力検出手段
111 第1の動作検出手段(動作検出手段)
112 第2の動作検出手段(動作検出手段)
113 第3の動作検出手段(動作検出手段)
114 変更制御手段
115 判定手段
221 プログラム
231 加速度センサ(センサ)
232 圧力センサ(センサ)
Ca 標準の閾値(標準値)
Cb 高感度の閾値(所定の値)
F 指
F1 第1の加速度閾値(第1の値)
F2 第2の加速度閾値(第2の値)
tz 閾値(第1の判定時間)
twz 閾値(第2の判定時間)
fsx,fsy 閾値(第3の値)
N 爪(所定の対象物)
T タッチペン(所定の対象物)

Claims (18)

  1. 接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、
    自装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、
    前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段と、
    前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段と、
    を備える、
    ことを特徴とする接触検知装置。
  2. 前記変更制御手段は、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項1に記載の接触検知装置。
  3. 前記変更制御手段は、前記閾値を前記所定の値に小さく変更した後に、所定の条件が満たされると、前記標準値に戻す、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の接触検知装置。
  4. 前記所定の条件は、前記閾値を前記所定の値以下に小さく変更してから所定の時間が経過した場合に満たされる、
    ことを特徴とする請求項3に記載の接触検知装置。
  5. 前記センサは、画像を撮像する撮像センサを含み、
    前記動作検出手段は、前記撮像センサにより撮像された画像から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
    ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の接触検知装置。
  6. 前記センサは、圧力を検出する圧力センサを含み、
    前記動作検出手段は、前記圧力センサにより検出された圧力から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
    ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の接触検知装置。
  7. 前記センサは、加速度を検出する加速度センサを含み、
    前記動作検出手段は、前記加速度センサにより検出された加速度から、前記タッチセンサへの前記動作を検出する、
    ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の接触検知装置。
  8. 前記動作検出手段は、前記加速度センサにより検出された前記自装置の厚み方向の加速度が第1の値以上であるとともに前記厚み方向と直交する他の方向に沿った加速度が第2の値未満である場合に、前記タッチセンサへの前記動作ありと検出する、
    ことを特徴とする請求項7に記載の接触検知装置。
  9. 前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度又は前記厚み方向と直交する前記他の方向に沿った加速度から、前記所定の対象物による接触の様態を判定する判定手段を更に備える、
    ことを特徴とする請求項8に記載の接触検知装置。
  10. 前記判定手段は、前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度が、予め定められた第1の判定時間よりも短い時間の加速度増加波形である場合、前記所定の対象物によるタップ操作と判定する、
    ことを特徴とする請求項9に記載の接触検知装置。
  11. 前記判定手段は、前記加速度センサにより検出された前記厚み方向の加速度が、予め定められた第2の判定時間よりも長い時間連続した加速度増加波形である場合、前記所定の対象物によるスワイプ操作と判定する、
    ことを特徴とする請求項9又は10に記載の接触検知装置。
  12. 前記判定手段は、前記加速度センサにより測定された前記厚み方向と直交する前記他の方向に沿った加速度が第3の値よりも大きい場合、前記自装置の全体への加振操作と判定する、
    ことを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載の接触検知装置。
  13. 前記所定の対象物は、標準の指の皮膚よりも電気伝導度が低い導電性を有するものであることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の接触検知装置。
  14. 前記所定の対象物は、爪又は前記標準の指の皮膚よりも乾いた指の皮膚又はタッチペンを含む、
    ことを特徴とする請求項13に記載の接触検知装置。
  15. 接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置による接触検知方法であって、
    前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出工程と、
    前記動作検出工程において前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御工程と、
    を含む、
    ことを特徴とする接触検知方法。
  16. 前記変更制御工程においては、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項15に記載の接触検知方法。
  17. 接触を検出する静電容量方式のタッチセンサと、接触検知装置に設置された前記タッチセンサとは異なるセンサと、を備える前記接触検知装置のコンピュータを、
    前記センサにより、前記タッチセンサへのタッチ入力を行う所定の対象物による前記タッチセンサへの動作を検出する動作検出手段、
    前記動作検出手段により前記タッチセンサへの前記動作が検出された場合に、前記タッチセンサの前記タッチ入力を検知するための静電容量の閾値を、予め定められた標準値よりも小さい所定の値に変更する制御を行う変更制御手段、
    として機能させる、
    ことを特徴とするプログラム。
  18. 前記変更制御手段は、前記タッチセンサで前記所定の対象物による前記タッチ入力が検出されていない場合に、前記静電容量の前記閾値を前記所定の値に変更する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項17に記載のプログラム。
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