JP5132604B2 - 座標入力装置およびタッチパネル装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルの各センサ出力値を用いて入力位置の座標を求める座標入力装置およびタッチパネル装置に関するものである。

タッチパネルの各センサ出力値を用いて指等が接触した入力位置の座標を補間して、詳細な座標位置を求めるものとしては、例えば特許文献１に開示の「座標入力装置及び座標入力システム」がある。この座標入力装置は電磁誘導式であり、短冊状のアンテナコイル（センサ）を複数並べて配置したパネルに、内部に共振回路を有する電子ペン等の座標指示器を近づけると、接近したセンサに誘導起電圧が発生する。図１１は、特許文献１に開示された座標入力装置による座標位置の求め方を説明するグラフであり、センサの位置を横軸に、誘導起電圧の大きさを縦軸にして、座標指示器を近づけた際の各センサの誘導起電圧の大きさをプロットしたものである。座標入力装置は、各センサの電圧値Ｌ１１〜Ｌ１４を滑らかに結んだ曲線１１０において高さが最大となる位置１１１を座標指示器の位置として検出する。なお、各センサの電圧値を滑らかに結ぶ曲線を求める際には、例えば各電圧値を通る３次曲線を求める等の既知の方法を適用することもできる。

特開２００８−１５２６４０号公報

従来の座標入力装置は以上のように構成されているので、各センサの電圧値を結ぶ曲線を単純に求めるだけであったために各電圧値の分布状態によっては必ずしも正確な座標位置を求めることができるとは限らないという課題があった。

また、センサ中心からわずかにずれた位置に座標指示器が接触した場合には、座標指示器に最も近いセンサ（ピークセンサ）の電圧値が大きく、その周辺のセンサの電圧値が小さいため、各センサの電圧値を滑らかに結ぶ曲線を求めると、ピークセンサの位置が最も高くなるような曲線となってしまい、センサ中心からわずかにずれた座標位置を正確に検出することができないという課題があった。この点について詳細は後述する。

また、各電圧値を滑らかに結ぶ曲線を計算する際には、例えば３次曲線を求める処理が必要になる等、計算処理コストが大きいという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、タッチパネルの各センサから得られるセンサ出力値を基に、ピークセンサの出力値およびその周辺のセンサの出力値から入力座標位置補間のための補正値を求め、この補正値を用いて精度良く詳細な座標位置を求めることが可能な座標入力装置およびタッチパネル装置を得ることを目的とする。

この発明に係る座標入力装置は、タッチパネルに配置された複数のセンサから得られた複数の出力値を用いて、最も大きな出力値を出力したセンサを検出してピークセンサを選択するピークセンサ検出部と、ピークセンサ検出部で検出したピークセンサの出力値、および、ピークセンサの周辺のセンサの出力値から当該周辺のセンサと物体が重なっていない領域に生じる静電容量に起因した値を除外して、当該周辺のセンサと物体が重なっている領域に生じる静電容量に起因した値を基に補正値を求める周辺考慮補正値算出部と、周辺考慮補正値算出部で求めた補正値を用いて、重なり位置の詳細座標を求める座標算出部とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係るタッチパネル装置は、複数のセンサが配置され、各センサの出力値を出力するタッチパネルと、タッチパネルに配置された複数のセンサから得られた複数の出力値を用いて、最も大きな出力値を出力したセンサを検出してピークセンサを選択するピークセンサ検出部と、ピークセンサ検出部で検出したピークセンサの出力値、および、ピークセンサの周辺のセンサの出力値から当該周辺のセンサと物体が重なっていない領域に生じる静電容量に起因した値を除外して、当該周辺のセンサと物体が重なっている領域に生じる静電容量に起因した値を基に補正値を求める周辺考慮補正値算出部と、周辺考慮補正値算出部で求めた補正値を用いて、重なり位置の詳細座標を求める座標算出部とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、ピークセンサの出力値と、その周辺のセンサの出力値から当該周辺のセンサと物体が重なっていない領域に生じる静電容量に起因した値を除外して、当該周辺のセンサと物体が重なっている領域に生じる静電容量に起因した値とを基に補正値を求め、当該補正値を用いて重なり位置の詳細座標を求めるようにしたので、指とセンサの重なり部分以外の周辺の影響を考慮した補正値を求めて詳細な座標位置を計算でき、この結果、指が重なった座標位置を精度良く求めることが可能な座標入力装置およびタッチパネル装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る座標入力装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る座標入力装置のタッチパネルの構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る座標入力装置において、タッチパネルに指が接触している領域の面積を示す説明図である。 図３に示す状態で指がタッチパネルに接触した場合の各センサ１〜９の出力値を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る座標入力装置において、タッチパネルに指が接触するとセンサ出力値が得られる仕組みを模式的に表した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る座標入力装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る座標入力装置において、指の接触位置をＸ方向に少しずつ移動させた場合の各センサの出力値を実測したグラフである。 図７の指の入力位置に対する各センサ出力値のデータを基に補正値を求めて、座標を補間した結果を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る座標入力装置において、タッチパネルの端に指が接触した状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る座標入力装置において、タッチパネルに指が接触している円形の領域の面積を示す説明図である。 特許文献１に開示された座標入力装置による座標位置の求め方を説明するグラフである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る座標入力装置の構成を示すブロック図である。座標入力装置は、ＸＹ方向に複数のセンサ電極を配置した投射容量型のタッチパネル１０の出力値を用いて、複数のセンサのうちからＸ，Ｙ方向それぞれについて最大の出力値となるセンサ番号を求めるピークセンサ検出部１１、ピークセンサの出力値とその周辺センサの出力値から座標位置補間のための補正値を求める周辺考慮補正値算出部１２、補正値を基に詳細な座標値を求める座標算出部１３、各部を制御する制御部１４を備える。

図２は、タッチパネル１０の構成を示す説明図であり、タッチパネル１０に座標指示器（本実施の形態では指２０とする）を接触させた状態を示す。説明の便宜上、これ以降はタッチパネル１０に配置されたセンサのうち、Ｘ方向のセンサをＸ軸原点から順にセンサ１〜９と呼ぶ。図２では、指２０がセンサ６からわずかにセンサ７寄りに位置する点に接触している状態を例示する。

次に、図２に示す状態を例に用いて、タッチパネル１０の動作を説明する。
図３は、タッチパネル１０に指２０が接触している領域の面積を示す説明図であり、図２に示す指２０を中心としてタッチパネル１０に配置された短冊状のセンサ５〜８部分を拡大して示す。本実施の形態では、指２０がセンサ６とセンサ７の一部にまたがった状態で接触している領域を、説明を簡便化するために四角形状の接触領域（重なり領域）２１として扱う。具体的には、接触領域２１が、Ｘ方向に配置されたセンサ６から長さｄ（座標値に換算した値）だけセンサ７の方向にずれた位置にある。また、説明を簡便化するために、各センサ５〜８の幅および接触領域２１の幅をＬ（座標値に換算した値）とする。

図４は、図３に示す状態で指２０がタッチパネル１０に接触した場合の各センサ１〜９の出力値を示すグラフであり、横軸に各センサ１〜９のセンサ番号を示し、縦軸に各センサ１〜９の出力値の大きさを示す。図４に示すように、指２０の接触位置に最も近いセンサ６の出力値が最も大きく、指２０が一部接触しているセンサ７の出力値が次に大きく、さらに、センサ６の左隣のセンサ５も後述するオーバーレイを介して指２０による影響を受けて、その他のセンサに比べて出力値が大きくなる。

ここで、タッチパネルに指が接触するとセンサ出力値が得られる仕組みについて簡単に説明する。指が接触したことを検出する方法はいくつか考えられるが、本実施の形態では指２０とタッチパネル１０に配置されたセンサとの間の静電容量を検出する方法を用いて指２０の接触を検出する。具体的には、タッチパネル１０に配置された各センサ１〜９に順次信号検出用の交流電圧を印加する（図２等において電圧印加の手段は図示せず）。タッチパネル１０に指２０が接触すると、タッチパネル１０のセンサと導体である指２０との間に微小な静電容量が生じる。センサに印加した交流電圧によって、この微小な静電容量を通してセンサから指２０へ微弱な電流が流れる。このとき、センサからの出力電圧を観測すると、指２０が接触している周囲のセンサは上述のように電流が流れるために、観測される出力電圧が低下する。この出力電圧の低下の大きさを各センサ１〜９の出力値とする。

図５は、タッチパネル１０に指２０が接触するとセンサ出力値が得られる仕組みを模式的に表した説明図であり、図５（ａ）は図３に示すＡＡ線に沿って指２０とタッチパネル１０とを切断した断面図、図５（ｂ）は図４のグラフからセンサ５〜７の出力値を抜粋した図である。図５（ａ）において、タッチパネル１０のセンサ上に設置されたガラス等のオーバーレイ３０は、一般にセンサを保護する等の目的でセンサ上に設置されるものである。指２０とセンサ７とは長さｄの重なり部分で接触しており、指２０とセンサ６との重なり部分の長さはＬ−ｄとなる。

指２０とセンサ６との重なり部分（Ｌ−ｄ）で生じる静電容量の大きさをＣ１とし、指２０とセンサ７との重なり部分（ｄ）で生じる静電容量の大きさをＣ２ａとする。また、指２０とセンサ７の間に生じる静電容量のうち、指２０との重なり部分（ｄ）以外の影響により生じる静電容量の大きさをＣ２ｂとする。この静電容量Ｃ２ｂは、オーバーレイ３０を介して指２０とセンサ７との間に生じた静電容量である。このように、指２０とセンサ７との間に生じる静電容量全体を、指２０との重なり部分（ｄ）に起因する静電容量Ｃ２ａと、重なり部分（ｄ）以外の影響による静電容量Ｃ２ｂとに分けて考える。さらに、オーバーレイ３０を介して指２０とセンサ５との間に生じる静電容量の大きさをＣ３とする。

次に、図２に示す状態を例に用いて、座標入力装置の動作を説明する。図６は、実施の形態１に係る座標入力装置の動作を示すフローチャートである。まず、指２０が図２に示すようにタッチパネル１０に接触すると、前述したようにタッチパネル１０の各センサ１〜９から指２０の接触状態に応じて出力値が得られる。

ステップＳＴ１において、ピークセンサ検出部１１は、タッチパネル１０から得られる各センサ１〜９の出力値のデータを基に、最も出力値の大きいピークセンサを求める。具体的には、ピークセンサ検出部１１が、Ｘ方向に配置されたセンサの出力値の大きさを順次比較し、最も大きい出力値となるセンサをＸ方向のピークセンサとする。図４のグラフによればセンサ６がピークセンサである。
ピークセンサ検出部１１は同様にＹ方向に配置された各センサの出力値からＹ方向のピークセンサも求める。ここで、制御部１４は、ピークセンサ検出部１１が求めたピークセンサの情報をバッファ（図示せず）に格納しておく。このピークセンサの座標値が、後述する詳細な座標位置を求める際の基準座標位置となる。

ステップＳＴ２において、制御部１４は、ステップＳＴ１で求めたピークセンサの出力値が予め定められた閾値以上であるか否か判定する。具体的には、制御部１４は、Ｘ方向のピークセンサ出力値とＹ方向のピークセンサ出力値が共に閾値以上の場合に、出力値が閾値以上と判定する（ステップＳＴ２“Ｙｅｓ”）。この閾値は、指２０がわずかにタッチパネル１０に接触した際のピークセンサの出力値とするなど、事前に求めておくものとする。

ピークセンサの出力値が閾値以上の場合、続くステップＳＴ３において、周辺考慮補正値算出部１２がピークセンサの両隣のセンサの出力値から２ｎｄピーク値および３ｒｄピーク値を求める。即ち、周辺考慮補正値算出部１２はピークセンサ両隣のセンサの出力値を比較し、大きいほうを２ｎｄピーク値、小さいほうを３ｒｄピーク値とする。図４のグラフによればセンサ７の出力値が２ｎｄピーク値、センサ５の出力値が３ｒｄピーク値である。

続くステップＳＴ４において、周辺考慮補正値算出部１２はピークセンサの出力値、２ｎｄピーク値および３ｒｄピーク値を用いて、基準座標位置を補間して詳細な座標位置を得るための補正値を求める。

ここで、補正値を求める方法を、図５を用いて説明する。図５（ｂ）では、図５（ａ）に示す指２０と各センサ５〜７との間に生じる静電容量Ｃ１，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ３と、各センサ５〜７の出力値との関係を示す。各センサの出力値は静電容量の大きさに比例するため、大きい静電容量Ｃ１が生じたセンサ６の出力値が最も大きい値となり、ピークセンサ出力値Ｓ１となる。センサ７の出力値は、指２０との重なり部分（ｄ）に生じる静電容量Ｃ２ａに比例した値と、直接接触していないがオーバーレイ３０を介して生じる静電容量Ｃ２ｂに比例した値との和になると考え、２番目に大きい値となり、２ｎｄピーク値Ｓ２となる。センサ５は、指２０が直接接触していないが、オーバーレイ３０を介して静電容量Ｃ３が生じるためにこの静電容量Ｃ３に比例した出力値となるため、同じく指２０が直接接触していないセンサ１〜４，８，９の出力値に比べてセンサ５の出力値が大きくなり、結果、センサ６，７に次いで３番目に大きい３ｒｄピーク値Ｓ３となる。従って、ピークセンサ出力値Ｓ１、２ｎｄピーク値Ｓ２、および３ｒｄピーク値Ｓ３は以下の式（１）〜（３）で表すことができる。
Ｓ１＝ｆ（Ｃ１） （１）
Ｓ２＝ｆ（Ｃ２ａ）＋（Ｃ２ｂ） （２）
Ｓ３＝ｆ（Ｃ３） （３）
ただし、ｆは静電容量値とセンサの出力値との関係を規定する関数である。

ここで、周辺考慮補正値算出部１２は、以下のようにして指２０とセンサ７との重なり部分（ｄ、即ち指２０のセンサ６からのずれ量ｄ）を求める。一般に、２つの導体間に生じる静電容量の大きさは、導体間の距離に反比例し、面積に比例する。このため、指２０とセンサ６の間に生じる静電容量Ｃ１は、指２０とセンサ６との重なり部分（Ｌ−ｄ）の面積に比例すると考える。同様に、指２０とセンサ７の間に生じる静電容量Ｃ２ａは、指２０とセンサ７との重なり部分（ｄ）の面積に比例すると考える。

本実施の形態では図３に示すように、指２０の接触領域２１を四角形状と仮定するため、センサ６，７と指２０との重なり部分の面積の比はＬ−ｄ：ｄとなる。静電容量Ｃ１，Ｃ２ａは接触面積に比例することから、以下の式（４）が成り立つ。
ｆ（Ｃ１）：ｆ（Ｃ２ａ）＝Ｌ−ｄ：ｄ （４）

式（４）からずれ量ｄを求めると下記式（５）のようになる。
ｄ＝ｆ（Ｃ２ａ）／｛ｆ（Ｃ１）＋ｆ（Ｃ２ａ）｝×Ｌ （５）

式（２）から、ｆ（Ｃ２ａ）は２ｎｄピーク値Ｓ２からｆ（Ｃ２ｂ）を減じた値であることが分かる。ここで、ずれ量ｄが小さい場合、静電容量Ｃ３，Ｃ２ｂに着目すると、指２０からセンサ５，７の距離と、静電容量Ｃ３，Ｃ２ｂに対応するセンサ５，７の面積が略等しいため、静電容量Ｃ３，Ｃ２ｂも略等しいものと考える。また、ずれ量ｄが大きくなるに従い、静電容量Ｃ３に対応する指２０とセンサ５の間の距離が大きくなるため、静電容量Ｃ３の値は小さくなる。その一方、静電容量Ｃ２ｂに対応するセンサ７の面積が小さくなるため、静電容量Ｃ２ｂの値も小さくなる。このことから、ずれ量ｄの大きさに寄らずＣ３≒Ｃ２ｂであると考える。

上記推定からｆ（Ｃ３）＝ｆ（Ｃ２ｂ）とすると、ｆ（Ｃ２ａ）は、式（２），（３）より下記式（６）となる。
ｆ（Ｃ２ａ）＝Ｓ２−Ｓ３ （６）

ここで、式（１），（５），（６）により、ずれ量ｄは以下の式（７）で求めることができる。
ｄ＝｛（Ｓ２−Ｓ３）／（Ｓ１＋Ｓ２−Ｓ３）｝×Ｌ （７）

以上のように、周辺考慮補正値算出部１２はステップＳＴ４において、ピークセンサの出力値Ｓ１、２ｎｄピーク値Ｓ２、および３ｒｄピーク値Ｓ３を基に、式（７）に従ってずれ量ｄを求め、これを補正値ｄとする。

最後に、ステップＳＴ５において、座標算出部１３は、ステップＳＴ４で求めた補正値ｄを基にして詳細な座標位置を求める。具体的には、座標算出部１３はピークセンサの中央の座標位置を基準座標位置Ｘｐとすれば、以下の式（８）に従って基準座標位置Ｘｐを補正値ｄにより補間して詳細な座標位置Ｘを求める。
Ｘ＝Ｘｐ＋ｋ×ｄ （８）
ただし、ピークセンサの両隣の２ｎｄ，３ｒｄピークセンサのうち、Ｘ軸原点から遠い方のセンサが２ｎｄピークセンサとなる場合はｋ＝１、Ｘ軸原点から近い方のセンサが２ｎｄピークセンサとなる場合はｋ＝−１とする。

なお、基準座標位置Ｘｐは、例えばセンサ数をＮ、センサ番号を１〜Ｎ、Ｘ軸座標値の最大値をＨ、ピークセンサのセンサ番号をＮｐとした場合、以下の式（９）で求めることができる。
Ｘｐ＝｛Ｈ／（Ｎ−１）｝×（Ｎｐ−１） （９）
ただし、センサ１の中心位置をＸ軸原点、センサＮの中心位置を最大の座標値とする座標系の場合とする。

座標入力装置は、以上のように、各センサの出力値を用いて指２０が接触した位置の詳細な座標位置を求める。なお、ステップＳＴ１〜ＳＴ５の各処理をＸ方向およびＹ方向についてそれぞれ実施することでＸ，Ｙの詳細な座標位置を求めることができる。

次に、ステップＳＴ１〜ＳＴ５の処理によって詳細な座標位置を求めた場合の効果を、従来方法によって詳細な座標位置を求めた場合と比較しながら説明する。
図７は、タッチパネル１０上で、指２０の接触位置をＸ方向に少しずつ移動させた場合の各センサ１〜９の出力値を実測したグラフである。グラフにおいて、横軸に指２０のＸ方向の入力位置（即ち接触した位置）を示し、縦軸にセンサ出力値の大きさを示し、センサ１〜９の出力値を出力値実測線１ａ〜９ａとしてプロットした。例えば、センサ６の出力値実測線６ａは、指２０の入力位置が大きくなるに従って徐々に出力値も大きくなり、入力位置がセンサ６の中心位置のとき出力値が最大となり、中心位置を越えた後では入力位置が大きくなるに従って出力値が小さくなる様子を示している。
センサ６の出力値実測線６ａのピークを示す入力位置において、その両隣のセンサ５，７の出力値実測線５ａ，７ａの値をみると、他のセンサに比べて出力値がわずかに大きくなっていることが分かる（領域Ｂ）。これは、指２０とセンサ５，７との重なり部分以外の静電容量Ｃ３，Ｃ２ｂの影響によるものである。

図８はそれぞれ、図７の指２０の入力位置に対する各センサ出力値のデータを基に補正値を求めて座標を補間した結果を示すグラフであり、横軸はＸ方向の入力位置を示し、縦軸は補間後の詳細座標位置を示す。図８（ａ）は特許文献１と同様の方法により各センサの出力値を滑らかに結ぶ曲線を求めて詳細座標位置を算出した結果を示す。即ち各センサの出力値を滑らかな曲線（３次曲線）で結んだ時の曲線のピーク位置を詳細座標位置とした場合のグラフである。図８（ｂ）は、単純に、ピークセンサの出力値と、その隣に位置する次に出力値が大きいセンサの出力値との比から補正値を求めて詳細座標位置を算出した結果を示す。図８（ｃ）は、本実施の形態に係る座標入力装置によって補正値ｄを求めて詳細座標位置を算出した結果を示す。

図７のグラフに示すように、指２０がセンサ６中心位置付近に接触すると、ピークセンサ６の出力値が大きくなり、その両端のセンサ５，７の出力値が小さくなる。この場合、各センサの出力値を結ぶ滑らかな曲線を求めると、ピークセンサ出力値の点を頂点とする曲線が求められやすくなる。このため、図８（ａ）に示す曲線では、各センサのピーク値周辺で詳細座標位置がセンサ中心位置に偏る結果となり（即ち直線性が悪い）、詳細座標位置の精度が低下する。

また、図８（ｂ）は単純にピークセンサの出力値Ｓ１と２ｎｄピークセンサの２ｎｄピーク値Ｓ２の比を接触面積の比として補正値を求めたものである。即ち、図５において、指２０周辺の静電容量Ｃ３，Ｃ２ｂを考慮しない場合の結果である。この場合、静電容量Ｃ２ｂを考慮しないのでｆ（Ｃ２ａ）＝Ｓ２となり、ｆ（Ｃ２ａ）が実際より大きい値となる。このため、式（７）で求めるずれ量ｄは、実際の指のずれ量より大きい値となり、センサ中心位置では詳細座標位置の精度が低下する。図８（ｂ）のグラフをみるとセンサ中心付近で直線性が低下していることが分かる。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、従来方法では、センサ中心位置の詳細座標位置の精度が低下してしまうため、センサ中心からわずかにずれた入力位置を正確に検出することができない。

他方、図８（ｃ）は本実施の形態１による処理方法によって詳細座標位置を求めたものである。このように指とセンサの重なり部分以外の周辺の影響を考慮した場合には、詳細座標位置を求めた結果の直線性が向上しており、詳細座標位置の精度を向上させることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、タッチパネル１０に配置された複数のセンサ１〜９から得られた複数の出力値を用いて、最も大きな出力値を出力したセンサを検出してピークセンサを選択するピークセンサ検出部１１と、ピークセンサ検出部１１で検出したピークセンサの出力値の情報およびピークセンサの周辺のセンサの出力値の情報を基に補正値ｄを求める周辺考慮補正値算出部１２と、周辺考慮補正値算出部１２で求めた補正値ｄを用いて、指２０とタッチパネル１０との重なり位置の詳細座標を求める座標算出部１３とを備えるように構成した。このため、指とセンサの重なり部分以外の周辺の影響を考慮した補正値を求めて詳細な座標位置を計算するので、指が接触した座標位置を精度良く求めることが可能となる。
また、指２０とタッチパネル１０との接触形状を四角形と仮定して補正値ｄを計算することにより、補正値算出のコストを大幅に低減可能となる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、図６のステップＳＴ３において、周辺考慮補正値算出部１２が２ｎｄピーク値および３ｒｄピーク値を求めたが、指２０の接触位置がタッチパネル１０の端部にある場合にはピークセンサの両隣のセンサのうちの３ｒｄピークセンサが存在しない状況になる。図９は、タッチパネル１０の左端のセンサ１周辺に指２０が接触している状態を示す説明図であり、図９（ａ）は図５（ａ）と同様に指２０とタッチパネル１０とを切断した断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の状態におけるピークセンサ出力値Ｓ１および２ｎｄピーク値Ｓ２を示すグラフである。なお、図９において図５と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、指２０の接触位置がタッチパネル１０の左端のセンサ１に最も近い場合、ピークセンサとなるセンサ１の左隣にはセンサが存在しない。この場合、３ｒｄピークセンサの３ｒｄピーク値Ｓ３が得られない。単純にはＳ３＝０とする方法があるが、この方法の場合は上記式（６）においてｆ（Ｃ２ａ）＝Ｓ２となり、オーバーレイ３０を介して指２０とセンサ１との間に生じる静電容量Ｃ２ｂの影響を考慮することができない。そのため、ｆ（Ｃ２ａ）が実際の値より大きい値となってしまう。この結果、上記式（７）で求めるずれ量ｄは、実際の指のずれ量より大きい値となり、正しい補正値が得られないこととなる。

そこで、本実施の形態では、ピークセンサが座標端に位置する場合に限り、３ｒｄピーク値Ｓ３に予め定めた定数値を設定する。具体的には、上記式（３）を下記式（３’）に変更する。
Ｓ３＝α （３’）
ここで、定数値αは、例えば次のようにして予め決めておくこととする。即ち、座標端に位置するセンサ以外で、センサの中央に指を接触させた場合の３ｒｄピーク値を求めておき、これを定数値αに設定する。これにより、指２０の接触位置がタッチパネル１０の端にある場合でも、精度良く補正値を求めることができる。

また、ピークセンサが座標端に位置する場合に、次のように３ｒｄピーク値Ｓ３を設定してもよい。
図５（ａ）において、指２０のずれ量ｄが大きくなる（即ちピークセンサ出力値Ｓ１と２ｎｄピーク値Ｓ２の差が小さくなる）に従い、静電容量Ｃ３の値が小さくなる。このため、３ｒｄピーク値Ｓ３も小さくなる。このことから、例えば３ｒｄピーク値Ｓ３に、最大値をα（予め定めた定数値）とし、Ｓ１−Ｓ２の大きさに応じて小さくなるような値を設定する。一例として、上記式（３）を下記式（３’’）に変更する。
Ｓ３＝ＭＩＮ｛α，β×（Ｓ１−Ｓ２）｝ （３’’）
ただし、αは式（３’）と同じ、βは定数、ＭＩＮ（ａ，ｂ）はａ，ｂの小さいほうの値をとる関数である。これにより、ずれ量ｄが大きくなる、即ちピークセンサ出力値Ｓ１と２ｎｄピーク値Ｓ２の差が小さくなるに従って、３ｒｄピーク値Ｓ３を小さくすることができる。

また、ピークセンサが座標端に位置する場合に、次のように３ｒｄピーク値Ｓ３を設定してもよい。
図５（ａ）において、指２０のずれ量ｄが大きくなる（即ち２ｎｄピーク値Ｓ２が大きくなる）に従い、３ｒｄピーク値Ｓ３は小さくなる。このことから、例えば３ｒｄピーク値Ｓ３に、指２０のずれ量ｄが０の場合の静電容量Ｃ２ｂに起因する２ｎｄピーク値Ｓ２の値を定数値γとして設定しておき、指２０のずれ量ｄが大きくなる際に２ｎｄピーク値Ｓ２と定数値γの差分が大きくなるに従って３ｒｄピーク値Ｓ３の値を変更する。一例として、上記式（３）を下記式（３’’’）に変更する。
Ｓ３＝γ−θ×（Ｓ２−γ） （３’’’）
ただし、γは定数（例えば指２０のずれ量ｄ＝０の場合の２ｎｄピーク値Ｓ２の値）、θは定数である。
これにより、ずれ量ｄが大きくなる、即ち２ｎｄピーク値Ｓ２が一定値γより大きくなるに従い、３ｒｄピーク値Ｓ３を小さくすることができる。

このように、上記式（３’）、式（３’’）、または式（３’’’）に従って得た３ｒｄピーク値Ｓ３を用いて周辺考慮補正値算出部１２が補正値ｄを求め、座標算出部１３がこの補正値ｄを基に詳細な座標位置を計算する。

以上のように、実施の形態２によれば、ピークセンサがタッチパネル１０の端部にあって３ｒｄピークセンサがない場合に、３ｒｄピーク値Ｓ３を予め定めた定数として補正値ｄを求めるか、または、ピークセンサの出力値Ｓ１と２ｎｄピークセンサの２ｎｄピーク値Ｓ２の差に応じた変数として補正値ｄを求めるか、または、予め定めた定数と２ｎｄピーク値Ｓ２との差に応じた変数として補正値ｄを求めるように構成した。このため、指２０の接触位置がタッチパネル１０の端に位置する場合でも、さらに精度良く補正値を求めることができ、詳細座標位置の計算精度をさらに向上することが可能となる。

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、図３に示すように、座標指示器としての指２０の接触領域２１の形状を四角形と仮定したが、本実施の形態では座標指示器としての指２０を実際の接触形状により近づけて円形と仮定した場合について説明する。図１０は、実施の形態３に係る座標入力装置において、タッチパネルに指２０が接触している円形の領域の面積（接触領域２２）を示す説明図であり、図３と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図１０に示すように、円形の接触領域２２は、指２０がセンサ６とセンサ７の一部にまたがって接触している状態であり、この接触領域２２の直径をＬ（座標値に換算した値）とし、センサ７側へのずれ量をｄ（座標値に換算した値）とする。また、接触領域２２の中心をＯとし、接触領域２２とセンサ６，７の境界との交点をＥ，Ｇとし、弦ＥＧの中点でセンサ６，７の境界上の点をＦとする。また、角ＥＯＦをθとする。

指２０の接触領域を四角形に代えて円形と仮定する場合には、接触領域２２のうち、センサ６との重なり部分をＭ１とし、センサ７との重なり部分の面積をＭ２として、上記式（４）を下記式（４’）に変更すればよい。
ｆ（Ｃ１）：ｆ（Ｃ２ａ）＝Ｍ１：Ｍ２ （４’）

ここで、重なり部分の面積Ｍ１，Ｍ２は、例えば次のようにして求めることができる。ＯＥ＝Ｌ／２、ＯＦ＝（Ｌ／２）−ｄであるから、ｃｏｓθ＝ＯＥ／ＯＦによりθを求めることができ、さらに、扇形ＯＥＧの中心角２θから扇形ＯＥＧの面積を求めることができる。次に、ＥＦ＝ＯＥ×ｓｉｎθであるから、三角形ＯＥＧの面積はＯＦ×ＯＥ×ｓｉｎθで求めることができる。扇形ＯＥＧの面積と三角形ＯＥＧの面積の差を求め、これをＭ２とする。また、接触領域２２の面積とＭ２の差をＭ１とする。以上により、重なり部分の面積Ｍ１，Ｍ２を求めることができる。

なお、その他、適宜近似式により円形の接触領域２２の面積比を求め、式（４’）を変更してもよい。

このように、周辺考慮補正値算出部１２が上記式（４’）を用いて補正値ｄを求め、座標算出部１３がこの補正値ｄを基に詳細な座標位置を計算する。

以上のように、実施の形態３によれば、指２０とタッチパネル１０との接触形状を円形と仮定して補正値ｄを求めることにより、詳細座標位置の計算精度をさらに向上することが可能となる。

なお、上記実施の形態１〜３では、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれセンサ電極を配置してなるタッチパネルを用いてＸ，Ｙ方向の詳細な座標位置を求める構成としたが、Ｘ，Ｙ方向のいずれか一方にセンサ電極を配置したタッチパネルを用いて１次元方向の詳細な座標位置を求める構成としてもよい。

また、上記実施の形態１〜３では、指とセンサとの間に生じる静電容量を検出する静電容量検出方式によって指の接触検知を行うタッチパネルに対して座標入力装置を適用する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば座標指示器としての電子ペンとアンテナコイルにより誘導起電圧を検出する電磁誘導式等のように、接触位置に応じて連続的にセンサの出力値が変化するような信号を検出する方式であれば実施の形態１の座標入力装置を適用することができる。

また、上記実施の形態１〜３では、指がタッチパネルに接触した状態を例に用いて詳細な座標位置を求める方法を説明したが、タッチパネルの感度が十分高く、指が接触する前の近接状態においてもタッチパネルのセンサから出力値が得られる場合には、指がタッチパネルに接触した状態だけでなく近接した状態で詳細な座標位置を求めることも可能である。即ち、上記実施の形態１〜３で例示した、指がタッチパネルに接触した状態で重なった接触領域を、指がタッチパネルに近接した状態で重なった領域に置き換えればよい。

１〜９ センサ、１ａ〜９ａ 出力値実測線、１０ タッチパネル、１１ ピークセンサ検出部、１２ 周辺考慮補正値算出部、１３ 座標算出部、１４ 制御部、２０ 指、２１，２２ 指２０の接触領域、３０ オーバーレイ、Ｃ１，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ３ 静電容量、ｄ 指２０とセンサ７の重なり部分の長さ、Ｌ 指２０の幅、センサの幅、接触領域２２の直径、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ ピークセンサ出力値、２ｎｄピーク値、３ｒｄピーク値。

Claims (9)

1. タッチパネルへの物体の重なり位置の座標を求める座標入力装置において、
   前記タッチパネルに配置された複数のセンサから得られた複数の出力値を用いて、最も大きな出力値を出力したセンサを検出してピークセンサを選択するピークセンサ検出部と、
   前記ピークセンサ検出部で検出した前記ピークセンサの出力値、および、前記ピークセンサの周辺のセンサの出力値から当該周辺のセンサと前記物体が重なっていない領域に生じる静電容量に起因した値を除外して、当該周辺のセンサと前記物体が重なっている領域に生じる静電容量に起因した値を基に補正値を求める周辺考慮補正値算出部と、
   前記周辺考慮補正値算出部で求めた前記補正値を用いて、前記重なり位置の詳細座標を求める座標算出部とを備えたことを特徴とする座標入力装置。
2. 周辺考慮補正値算出部は、ピークセンサの両隣のセンサから前記ピークセンサの出力値に次いで２番目に出力値が大きい２ｎｄピークセンサを選択し、前記２ｎｄピークセンサの出力値に含まれる、物体のタッチパネルへの重なり領域のうちの前記２ｎｄピークセンサに重なる領域に起因した値に基づいて補正値を求めることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
3. 周辺考慮補正値算出部は、ピークセンサの両隣のセンサから前記ピークセンサの出力値に次いで２番目に出力値が大きい２ｎｄピークセンサおよび３番目に出力値が大きい３ｒｄピークセンサを選択し、前記２ｎｄピークセンサの出力値と前記３ｒｄピークセンサの出力値の差および前記ピークセンサの出力値を基に補正値を求めることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
4. 周辺考慮補正値算出部は、ピークセンサがタッチパネルの端部にあって当該端部位置の出力値がない場合に、当該端部位置の出力値を予め定めた定数として補正値を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の座標入力装置。
5. 周辺考慮補正値算出部は、ピークセンサがタッチパネルの端部にあって当該端部位置の出力値がない場合に、当該端部位置の出力値を、前記ピークセンサの出力値と周辺のセンサのうち２番目に大きい出力値の差に応じた変数として補正値を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の座標入力装置。
6. 周辺考慮補正値算出部は、ピークセンサがタッチパネルの端部にあって当該端部位置の出力値がない場合に、当該端部位置の出力値を、予め定めた定数と、周辺のセンサのうち２番目に大きい出力値との差に応じた変数として補正値を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の座標入力装置。
7. 周辺考慮補正値算出部は、タッチパネルへの物体の重なり領域の形状を四角形と仮定して補正値を求めることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の座標入力装置。
8. 周辺考慮補正値算出部は、タッチパネルへの物体の重なり領域の形状を円形と仮定して補正値を求めることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の座標入力装置。
9. 複数のセンサが配置され、各センサの出力値を出力するタッチパネルと、請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の座標入力装置とを備えたタッチパネル装置。

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