JP5336713B2 - 多接点位置変化感知装置、方法、およびこれを用いたモバイル機器 - Google Patents

Description

本発明は、２次元静電容量センサを用いたユーザインターフェース技術に関し、より詳しくは、２つ以上の接点によって算出された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する、多接点位置変化感知装置、および方法とこれを用いたモバイル機器に関する発明である。

一般的に、静電容量方式のタッチセンサは、ディスプレイ画面の内側に電極を設置して電極部位を指などでタッチすれば、電極と人の指との間に誘起される静電容量の変化を感知し、この感知信号を電気的信号でマイクロプロセッサーやマイクロコンピューターなどに伝達する方式である。

従来の２次元静電容量方式の位置センサを用いたユーザインターフェースの設計においては、主に静電容量方式のセンサから得られた単一接点の位置情報に対するフィードバックを基にユーザの意図を把握して命令を解釈する、単一接点基盤のユーザインターフェースを用いてきた。前記単一接点基盤のユーザインターフェースの設計に用いられるセンサに１本の指を接触する場合には指の位置によって各電極における電気的信号の大きさに変化が生じ、これを分析して位置を計算するようになる。

しかし、２本以上の指が同時に接触（Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｕｃｈ）して２つ以上の接点が生じる場合には、接触した全ての指によって電極の変化が生じるようになるため、従来の方式では２つ以上の接点に対する位置変化の感知が不可能であるという問題があった。
日本公開特許第２００５−０４９９７８号公報 日本公開特許第２００４−１９９１８１号公報

本発明は、前記のような問題点を解決するために考案されたものであり、本発明が解決しようとする技術的課題は、２次元静電容量センサを構成する電極チャネルの静電容量の大きさと静電容量の大きさの変化に関する情報を用いて２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析することができる多接点位置変化感知装置、および方法とこれを用いたモバイル機器を提供しようとするものである。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、既存の１つの接点の位置把握のためのセンサを用いる場合にも、複数の指（ｍｕｌｔｉ−ｆｉｎｇｅｒ）に基づいた多接点感知が可能な多接点位置変化感知装置、および方法とこれを用いたモバイル機器を提供しようとするものである。

本発明の目的は、以上にて言及した目的で制限されず、言及していないまた他の目的は下記記載によって当業者に明確に理解できるものである。

上述した目的を達成するための本発明の一態様に係わる２次元静電容量センサを用いる多接点位置変化感知装置は、２つ以上の接点を感知して前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量感知部と、前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析部と、前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を処理する命令処理部とを含む。

また、上述した目的を達成するための本発明の他の態様に係わる２次元静電容量センサを用いる多接点位置変化感知方法は、（ａ）２つ以上の接点を感知して前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知するステップと、（ｂ）前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析するステップと、（ｃ）前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を処理するステップとを含む。

また、上述した目的を達成するための本発明の他の態様に係わる２次元静電容量センサを用いて多接点位置変化を感知できるモバイル機器は、２つ以上の接点を感知して前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量センサと、前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析部と、前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を出力する出力部と、前記出力された命令を処理するように制御する命令処理制御部とを含む。

また、上述した目的を達成するための本発明の一態様に係わる２次元静電容量センサを用いる多接点位置変化感知装置は、２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静静電容量センサと、前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析機とを含む。

また、上述した目的を達成するための本発明の他の態様に係わる２次元静電容量センサを用いる多接点位置変化感知方法は、（ａ）２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知するステップと、（ｂ）前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析するステップとを含む。

また、上述した目的を達成するための本発明の他の態様に係わる２次元静電容量センサを用いて多接点位置変化を感知できるモバイル機器は、２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量センサと、前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析機とを含む。

本発明の一実施形態によれば、次のような効果が１つ以上存在する。
２次元静電容量センサを構成する電極チャネルの静電容量の大きさと静電容量の大きさとの変化に関する情報を用いて複数の指を基盤とした多接点の動きの変化を感知して分析することができる。

また、既存の１つの接点の位置把握のためのセンサを使っても複数の指を基盤とした多接点感知が可能なため、拡張されたユーザインターフェースが実現されたモバイル機器に適用することができる。

本発明の効果は以上にて言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるものである。

その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下にて開示する実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態によって実施され、単に本実施形態は本発明の開示が完全なものとなるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義されるものである。明細書の全体に亘り、同一参照符号は同一構成要素を示す。

以下、本発明の好ましい実施形態によって定義された多接点位置変化感知装置、方法、およびこれを用いたモバイル機器を説明するためのブロック、またはフローチャートを参照しながらより詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる多接点位置変化感知装置の全体構成図である。前記図１を参照すれば、多接点位置変化感知装置は、静電容量感知部１００、動き分析部２００、および命令処理部３００を含む。

静電容量感知部１００は、２次元静電容量センサを用いて２つ以上の接点を感知し、感知された接点から静電容量および静電容量の変化を感知する。このために、一般的に、静電容量感知部１００には垂直にＭ個配列された一定間隔のＸ軸感知電極チャネルからなるＸ軸電極チャネル部１１０、および水平にＮ個配列された一定間隔のＹ軸感知電極チャネルからなるＹ軸電極チャネル部１２０を含むことが好ましい。

ここで、Ｘ軸電極チャネル部１１０、およびＹ軸電極チャネル部１２０を構成する静電容量センサの電極配列の構造の一実施形態を図２に示している。説明の便宜のために、垂直に配列されたＸ軸電極チャネルは、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４電極から構成された４つ、水平に配列されたＹ軸電極チャネルは、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４およびＹ５電極から構成された５つであるとして説明することにする。しかし、前記構造は、本発明の実施形態に対する説明の便宜のための１つの例示に過ぎず、前記図２の電極構造に限定されるものではない。前記図２で、Ｘ１電極とＹ１電極が交わる位置が（０、０）の原点になるため、Ｘ４電極とＹ１電極が交わる位置は（２５２、０）、Ｘ１電極とＹ５電極が交わる位置は（０、２５２）、Ｘ４電極とＹ５電極が交わる位置は（２５２、２５２）になる。

前記のような図２の電極配列構造において、人の指が接触する接点の位置によって前記Ｘ軸電極チャネル部１１０とＹ軸電極チャネル部１２０に備わった電極チャネルで静電容量の大きさが発生し、これを感知して位置情報を算出する。この場合、前記位置情報を算出するために最も多く用いられる方式としては加重平均方式があるが、これは次のような一般式となる。

前記Ｐ_ｘおよびＰ_ｙは、加重平均方式によって算出されたｘ軸の位置値およびｙ軸の位置値である。前記

はＸ軸上の第ｉ番目電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記

はＹ軸上の第ｊ番目電極チャネルで任意に定義された位置値である。そして、前記ｘ_ｉは前記

で発生する静電容量の大きさであり、前記ｙ_ｉは前記

で発生する静電容量の大きさである。前記の加重平均方式を用いて位置情報を算出する時、接点の位置によって電極の静電容量の大きさの変化が生じるが、前記図２に示される電極配列構造で電極の位置変化に伴う各電極別静電容量の大きさの変化が図３に示されている。前記図３を見ると、Ｘ１軸上で指が垂直に移動する時はｘの座標が低いところで大きさが増加し、Ｘ２軸上ではｘ座標がもう少し増加したところで大きさが増加している。このような原理によれば、Ｘ３軸とＸ４軸上でより大きさが増加する地点のｘ座標も増加している。これはＹ１軸からＹ５軸に対しても同じであることがわかる。

上述した方法によって、動き分析部２００が前記電極の静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの変化に関する情報を利用することによって一点の位置情報を算出するか、前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する。ここで、静電容量の大きさ検出部２１０が電極チャネルで検出する静電容量の大きさに関する情報だけでなく、前記検出された静電容量の大きさが時間に伴って変わる微分値に関する情報も共に用いられる。前記微分値は静電容量の大きさの変化検出部２２０で検出される。また、前記微分値の時間に伴う変化、すなわち前記静電容量の大きさの時間に伴う変化速度（静電容量の大きさの二階微分値になること）に関する情報も含むことができ、これは静電容量の大きさの変化速度検出部２３０によって検出される。

したがって、前記静電容量の大きさ、および前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用い、さらに静電容量の大きさの時間変化速度に関する情報を用いて、動きパターン判断部２４０で２つ以上の接点の動きパターンを判断する。本発明の一実施形態における動きパターンは大きく３種類に分けられる。すなわち、２本の指が所定時間の間隔以内で同時に接触したり、所定時間の間隔の差をおいて接触したりした状態で各々上下や左右に全て移動する多接点移動モード、１本の指が接触して固定された状態で他の指が上下や左右に移動しながらトラッキングする一点固定一点移動モード、そして２つの接点が全て特定閾値を越えない程度の動きだけ発生したり、全く移動がない無移動モードに分類することができる。前記３種類のモードに対する分類基準を詳細に説明する。

動きパターン判断部２４０は、前記Ｍ個からなるＸ軸電極チャネル、または前記Ｎ個からなるＹ軸電極チャネルのうちの２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には多接点移動モードであると判断する。前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より小さい場合には無移動モードであると判断する。そして、前記２つ以上の接点が所定時間の間隔をあけて発生した状態において、１つの電極チャネルに接触している第１接点における静電容量の大きさが一定に維持されながら、前記電極チャネルと平行する他の電極チャネルで接触している第２接点における静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、一点固定一点移動モードであると判断する。

２本の指によって発生した２つの接点が水平方向に移動する場合を仮定すると、前記多接点移動モードには４種類のモードが発生し得る。２つの接点が全て外側に移動するモード（ＬＲ Ｏｕｔ）、２つの接点が全て内側に移動するモード（ＬＲ Ｉｎ）、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動するモード（Ｌ Ｉｎ Ｒ Ｏｕｔ）、および左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動するモード（Ｌ Ｏｕｔ Ｒ Ｉｎ）が発生し得る。

２本の指によって発生した２つの接点が垂直方向に移動する場合を仮定すると、同様に前記多接点移動モードには４種類のモードが発生し得る。２つの接点が上下へ移動するモード（Ｕｐｐｅｒ Ｌｏｗｅｒ Ｏｕｔ）、２つの接点が全て内側に移動するモード（Ｕｐｐｅｒ Ｌｏｗｅｒ Ｉｎ）、上の接点は内側に、下の接点は下方に移動するモード（Ｕｐｐｅｒ Ｉｎ Ｌｏｗｅｒ Ｏｕｔ）、および上の接点は外側に、下の接点は内側に移動するモード（Ｕｐｐｅｒ Ｏｕｔ Ｌｏｗｅｒ Ｉｎ）が発生し得る。

２次元スクリーン上で２本の指が多接点移動モードで自由に移動する場合には前記移動を水平成分と垂直成分とで分離し、前記の方式によって動きパターンを判断することができる。

命令処理部３００は、上述した方式によって分析された動きパターンに従ってユーザの指の動きの変化に相応する命令を処理するようになる。

一方、前記のような本発明の図１に示される構成要素として、「〜部」という用語は、ソフトウェア、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）または特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）のようなハードウェア構成要素を意味して何らかの機能を行う。しかし、ソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。前記構成要素は、アドレッシングできる格納媒体にあるように構成することもでき、１つまたはそれ以上のプロセッサを再生させるように構成することもできる。したがって、一例として前記構成要素はソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素およびタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。前記構成要素が提供する機能はより小さい数の構成要素に結合したり、追加的な構成要素にさらに分離したりすることができる。それだけでなく、前記構成要素は、デバイス内の１つまたはそれ以上のＣＰＵを再生させるように実現することもできる。

本発明の実施形態が行われる時間的ステップの流れを図４〜図８を参照して説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係わる多接点位置変化感知方法の全体フローチャートである。先ず、静電容量感知部１００によって感知されたタッチスクリーン上の接点の電極別静電容量の大きさを静電容量の大きさ検出部２１０が検出する（Ｓ１００）。前記検出された電極別静電容量の大きさの合計が所定の閾値（Ｔｈ）より大きいかを判断する（Ｓ１１０）。前記閾値を越えない場合には、１本の指による接触（Ｏｎｅ Ｐｏｉｎｔ Ｔｏｕｃｈ）であると判断する（Ｓ１１１）。すなわち、従来の場合のように単一接点の動きに伴った感知をするため、一点の位置を算出して電極別信号の強度を格納するようになる（Ｓ１１２）。

前記検出された電極別静電容量の大きさの合計が前記所定の閾値（Ｔｈ）より大きい場合には、多数の接点による動きであるであると判断する。この場合には、電極別静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報が、静電容量の大きさの変化検出部２２０によって検出されて、前記静電容量の大きさの変化を時間に対して微分した静電容量の大きさの変化速度に関する情報を静電容量の大きさの変化速度検出部２３０が検出するようになる（Ｓ１２０）。前記検出された情報を用いて動きパターン判断部２４０が前記多数の接点の動きに対するパターンを判断するようになる（Ｓ１３０）。

ここで、前記閾値（Ｔｈ）は、ユーザの一本の指による接点によって発生する静電容量の大きさよりは大きく、全ての指によって押さえられた接点によって発生する静電容量の大きさの合計よりは小さい値として、ユーザ実験を通して通常的に決められることができる。

一方、動きパターン判断部２４０によって多接点移動モード、一点固定一点移動モード、および無移動モードに分類することができるが、これは図５を参照することにする。図５は、本発明の一実施形態に係わる多接点動きの変化のパターンの各モードを示す例示図である。

垂直方向に配列されたＸ軸電極チャネルがＸ１、Ｘ２、Ｘ３、およびＸ４の順に４つが配列されていると仮定すれば、Ｄ＿Ｘｉ（ｉ＝１、２、３、ｏｒ４）は第ｉ番目の電極チャネルにおける静電容量の大きさの変化値を示すものであって、１、０または−１の値を有することができる。Ｄ＿Ｘｉ＝１である場合は、現在時刻ｔにおける電極チャネルの静電容量の大きさＸｉ（ｔ）で以前時刻ｔ−１における電極チャネルの静電容量の大きさＸｉ（ｔ−１）を引いた値が正の特定閾値（Ｔｈ１）より大きいことを意味する。すなわち、前記第ｉ番目の電極チャネルにおける静電容量の大きさに対する時間変化が著しく増加をするということを意味する。そして、Ｄ＿Ｘｉ＝−１である場合は、前記Ｘｉ（ｔ）で前記Ｘｉ（ｔ−１）を引いた値が負の特定閾値（−Ｔｈ１）より小さいことを意味する。すなわち、前記第ｉ番目の電極チャネルにおける静電容量の大きさに対する時間の変化が著しく減少をすることを意味する。そして、Ｄ＿Ｘｉ＝０である場合は、前記Ｘｉ（ｔ）で前記Ｘｉ（ｔ−１）を引いた値が正の特定閾値（Ｔｈ１）より小さく、負の特定閾値（−Ｔｈ１）より大きいことを意味する。すなわち、前記第ｉ番目の電極チャネルにおける静電容量の大きさの時間変化がユーザの動作と関係がない場合を意味する。

一方、再び前記図４に戻ると、動きパターン判断部２４０はＭ個からなるＸ軸電極チャネル、またはＮ個からなるＹ軸電極チャネルのうちの２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が前記正の特定閾値（Ｔｈ１）より大きかったり、前記負の特定閾値（−Ｔｈ１）より小さかったりする場合には、２つ以上の接点が全て移動する多接点移動モードであると判断する（Ｓ１３１）。２本の指による２つの接点が水平方向に移動する場合を仮定すれば、前記多接点移動モードでは４種類のモードが発生し得る。２つの接点が全て外側に移動する第１モード（ＬｅｆｔＲｉｇｈｔ Ｏｕｔ）、２つの接点が全て内側に移動する第２モード（ＬｅｆｔＲｉｇｈｔ Ｉｎ）、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動する第３モード（Ｌｅｆｔ Ｉｎ Ｒｉｇｈｔ Ｏｕｔ）、および左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動する第４モード（Ｌｅｆｔ Ｏｕｔ Ｒｉｇｈｔ Ｉｎ）が発生し得る。

前記図５を再び参照する。第１モードの場合には２つの接点が全て外側に移動するため、４つの電極チャネルが存在するとすれば、両端に位置した電極（Ｘ１、Ｘ４）に指が動くと見える。したがって、前記Ｘ１とＸ４電極の静電容量の大きさは指の移動に伴って増加し、前記Ｘ２とＸ３電極の静電容量の大きさは次第に減少する。すなわち、Ｄ＿Ｘ１とＤ＿Ｘ４の値が１であり、残りのＤ＿Ｘ２とＤ＿Ｘ３の値は−１になる。これは図６ａと図６ｂとを参照することによって理解できる。前記図６ａのように２本の指が各々外側に移動する場合に、前記図６ｂのグラフでＸ１とＸ４との静電容量の大きさが増加するが、一方、Ｘ２とＸ３の静電容量の大きさは減少していることがわかる。このような電極の静電容量の大きさの変化（微分値）を用いて動きパターン判断部２４０では前記第１モードとして認識する。

第２モードの場合には２つの接点が全て内側に移動するため、前記Ｘ１とＸ４電極の静電容量の大きさは指の移動に伴って減少し、前記Ｘ２とＸ３電極の静電容量の大きさは次第に増加する。すなわち、Ｄ＿Ｘ１とＤ＿Ｘ４の値が−１であり、残りＤ＿Ｘ２とＤ＿Ｘ３の値は１になる。これは図７ａと図７ｂとを参照することによって理解できる。前記図７ａのように２本の指が各々内側に移動する場合に、前記図７ｂのグラフでＸ１とＸ４の静電容量の大きさは減少するが、一方、Ｘ２とＸ３の静電容量の大きさは増加していることがわかる。

第３モードの場合には、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動する場合であるため、Ｄ＿Ｘ２とＤ＿Ｘ４の値が１であり、残りＤ＿Ｘ１とＤ＿Ｘ３の値は−１になる。第４モードの場合には左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動する場合であるため、Ｄ＿Ｘ１とＤ＿Ｘ３の値が１であり、残りＤ＿Ｘ２とＤ＿Ｘ４の値は−１になる。

一方、前記多接点移動モードの場合には、前記静電の容量の大きさの変化値（微分値）だけで判断せず、静電容量の大きさの変化速度（すなわち、静電容量の大きさの二階微分値）に関する情報をさらに利用すれば、多数接点の動きの変化の情報に対する判断の正確度を高めて判断の時点をより正確に知ることができる。前記静電容量の大きさの変化速度から前記静電容量の大きさの変化値が変化する程度をより正確に把握できるためである。前記静電容量の大きさの変化速度が０より大きい値を持つ場合には静電容量の大きさはますます大きく増加しているということを意味する。静電容量の大きさの変化速度の値が正数から負数に変わる場合には、前記静電容量の大きさの変化値の増加傾向が鈍化しながら、接点の移動動作が終了していることが分かる。したがって、前記４種類の多接点移動モードで前記静電容量の大きさの変化速度の符号が変わる時点（すなわち、変曲点）でユーザが命令するようになれば、より円滑な動作を行える。

前記多接点移動モードの場合には、従来の単一接点位置感知とは異なり、多接点のそれぞれの位置情報を把握することができないが、静電容量の変化による多接点の動き方向や経路に対する動きの変化情報を把握できる。

再び前記図４で無移動モード（第５モード）であると判断される場合（Ｓ１３６）には、前記図５のテーブルから分かるように、すべての電極チャネルにおける静電容量の大きさの変化値Ｄ＿Ｘｉ（ｉ＝１、２、３、ｏｒ４）が０になる。すなわち、特定の電極チャネルにおける静電容量の大きさの時間に伴う変化がユーザの動作とは関係がなく、命令として認識しないようになる。

最後に、前記２つ以上の接点が所定時間の間隔をあけて発生した状態において、すなわち、ユーザの１本の指が先ず接触して発生した特定電極チャネルの第１接点では、静電容量の大きさが一定に維持される状態で、前記電極チャネルと平行する他の電極チャネルの第２接点に他の指が新しく接触して上下左右に移動する場合を仮定する。この時、静電容量の大きさの時間に伴う変化が前記閾値（Ｔｈ１）より大きい場合には、第６モードの一点固定一点移動モードであると判断する。通常、このモードでは、２つの接点は所定時間以上の時間差をおいて発生する。前記一点固定一点移動モードにおける接点の移動経路を示したものが図８である。左側に固定された接点（Ｐｏｉｎｔ １）はＯで表示し、右側で左右に移動する接点（Ｐｏｉｎｔ ２）はＸで表示していることがわかる。

前記多接点移動モードが多接点の動きの変化に関する情報を把握できるのとは異なり、前記一点固定一点移動モードでは多接点のそれぞれの位置情報を把握できる。多接点のそれぞれの位置情報を算出する過程を調べることにする。

先ず、前記第１接点の静電容量の大きさを格納している状態で（Ｓ１３２）、一定時間差をおいて生成された第２接点がスクロールしながら移動するようになる（Ｓ１３３）。前記第２接点が移動した後に獲得した静電容量の大きさから前記Ｓ１３２ステップで格納されている前記第１接点の静電容量の大きさを引くことによって、前記第２接点の静電容量の大きさが算出される（Ｓ１３４）。前記第１接点の静電容量の大きさおよび前記第２接点の静電容量の大きさから加重平均方式を用いて、前述した一般式から前記第１接点と前記第２接点の位置情報を算出することができる（Ｓ１３５）。

前記一点固定一点移動モード上で２本の指が同時に動かないため、前記多接点移動モードに進まないならば、２本の指の役割を替えて一点固定一点移動モードを維持することができる。すなわち、先ず左側の指が固定されている状態で右側の指を用いてスクロール動作を行い、その後、右側の指を固定して左側の指でスクロールするような方式で用いることができる。この場合には、替わる最後の瞬間の右側の指による静電容量の大きさの値が格納され、替わった後に新しく入力される現在の静電容量の大きさの値と前記あらかじめ格納された静電容量の大きさの値の差によって、前記左側の指の静電容量の大きさが分かり、それによって前記左側の指の位置を検出することができる。

一方、２次元静電容量センサを用いるタッチスクリーンを備えるモバイル機器においても前述した本発明の実施形態が適用される。この場合には動き分析部２００によって分析された２つ以上の接点の動きの変化に相応する命令を出力する出力部と、前記出力された命令を処理するように制御する命令処理制御部を別に備えなければならない。

また、本発明の実施形態に係わる多接点位置変化感知装置の権利範囲は、前記のような方法をコンピュータで実行するためのプログラムコードを記録したコンピュータで読み取れる記録媒体にも及ぶことは当業者に自明である。

以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を外れない範囲内でさまざまに置換え、変形および変更が可能であるため、他の具体的な形態によって実施することができるということを理解できる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりも特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

本発明の一実施形態に係わる多接点位置変化感知装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態に係わる静電容量センサの電極配列の構造を例示した図である。 前記静電容量センサの電極位置にともなう静電容量の大きさの変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる多接点位置変化感知方法の全体フローチャートである。 本発明の一実施形態に係わる多接点の動きの変化のパターンの各モードを示す例示図である。 多接点移動モードの第１実施形態を示す図である。 前記第１実施形態における電極別静電容量の大きさの変化をグラフで示す図である。 多接点移動モードの第２実施形態を示す図である。 前記第２実施形態における電極別静電容量の大きさの変化をグラフで示す図である。 一点固定一点移動モードの実施形態および前記実施形態における接点の移動経路を示す図である。

符号の説明

１００ 静電容量感知部
１１０ Ｘ軸電極チャネル部
１２０ Ｙ軸電極チャネル部
２００ 動き分析部
２１０ 静電容量の大きさ検出部
２２０ 静電容量の大きさの変化検出部
２３０ 静電容量の大きさの変化速度検出部
２４０ 動きパターン判断部
３００ 命令処理部

Claims (27)

1. ２次元静電容量センサを用いる感知装置において、
   ２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量感知部と、
   前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析部と、
   前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を処理する命令処理部とを含み、
   前記静電容量感知部は、
   垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知し、
   前記動き分析部は、
   前記感知された静電容量の大きさを検出する静電容量の大きさ検出部と、
   前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出する静電容量の大きさの変化検出部と、
   前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断する動きパターン判断部と、
   前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出する静電容量の大きさの変化速度検出部を含む、多接点位置変化感知装置。
2. 前記動き分析部は、
   前記感知された静電容量に関する情報を用いて一般式
   

   

   から前記２つ以上の接点の位置情報を算出し、前記Ｐ_ｘおよびＰ_ｙは加重平均方式によって算出されたｘ軸の位置値およびｙ軸の位置値であり、前記
   

   

   はＸ軸上の第ｉ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記
   

   

   はＹ軸上の第ｊ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記ｘ_ｉは前記
   

   

   で発生する静電容量の大きさであり、前記ｙ_ｉは前記
   

   

   で発生する静電容量の大きさである、請求項１に記載の多接点位置変化感知装置。
3. 前記動きパターン判断部は、前記検出された静電容量の大きさの時間に関する二階微分値に関する情報をさらに用いて前記動きパターンを判断する、請求項１または２に記載の多接点位置変化感知装置。
4. 前記動きパターン判断部は、
   前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち、２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、２つ以上の接点が全て移動する多接点移動モードであると判断する、請求項１または２に記載の多接点位置変化感知装置。
5. 左右２つの接点が水平方向に移動する場合における前記多接点移動モードは、
   ２つの接点が全て外側に移動するモードと、２つの接点が全て内側に移動するモードと、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動するモードと、左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動するモードとを含む、請求項４に記載の多接点位置変化感知装置。
6. 前記動きパターン判断部は、
   前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より小さい場合には、２つ以上の接点の移動が全くない無移動モードであると判断する、請求項１または２に記載の多接点位置変化感知装置。
7. 前記動きパターン判断部は、
   前記２つ以上の接点が所定時間の間隔をあけて発生した状態において、第１電極チャネルで接触している第１接点における静電容量の大きさが一定に維持され、前記第１電極チャネルと平行する第２電極チャネルで接触している第２接点における静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、前記第１接点は固定された状態で前記第２接点が移動する一点固定一点移動モードであると判断する、請求項１または２に記載の多接点位置変化感知装置。
8. 前記動きパターン判断部は、
   前記第１接点の静電容量の大きさを格納している状態で前記第２接点が移動する場合、前記移動後の静電容量の大きさから前記格納された第１接点の静電容量の大きさを引くことによって、前記移動した第２接点の静電容量の大きさを算出して前記第１接点と前記第２接点の位置情報を算出する、請求項７に記載の多接点位置変化感知装置。
9. ２次元静電容量センサを用いる感知方法において、
   （ａ）２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知するステップと、
   （ｂ）前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析するステップと、
   （ｃ）前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を処理するステップとを含み、
   前記（ａ）ステップは、
   垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知するステップを含み、
   前記（ｂ）ステップは、
   （ｂ１）前記感知された静電容量の大きさを検出するステップと、
   （ｂ２）前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出するステップと、
   （ｂ３）前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断するステップとを含み、
   前記（ｂ）ステップは、前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出するステップをさらに含み、前記（ｂ３）ステップは、前記検出された静電容量の大きさの時間に関する二階微分値に関する情報をさらに用いて前記動きパターンを判断するステップを含む、多接点位置変化感知方法。
10. 前記（ｂ）ステップは、
    前記感知された静電容量についての情報を用いて一般式
    

    

    から前記２つ以上の接点の位置情報を算出し、前記Ｐ_ｘおよびＰ_ｙは加重平均方式によって算出されたｘ軸の位置値およびｙ軸の位置値であり、前記
    

    

    はＸ軸上の第ｉ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記
    

    

    はＹ軸上の第ｊ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記ｘ_ｉは前記
    

    

    で発生する静電容量の大きさであり、前記ｙ_ｉは前記
    

    

    で発生する静電容量の大きさである、請求項９に記載の多接点位置変化感知方法。
11. 前記（ｂ３）ステップは、
    前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち、２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、２つ以上の接点が全て移動する多接点移動モードであると判断するステップを含む、請求項９または１０に記載の多接点位置変化感知方法。
12. 左右２つの接点が水平方向に移動する場合における前記多接点移動モードは、
    ２つの接点が全て外側に移動するモードと、２つの接点が全て内側に移動するモードと、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動するモードと、左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動するモードとを含む、請求項１１に記載の多接点位置変化感知方法。
13. 前記（ｂ３）ステップは、
    前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より小さい場合には、２つ以上の接点の移動が全くない無移動モードであると判断するステップを含む、請求項９または１０に記載の多接点位置変化感知方法。
14. 前記（ｂ３）ステップは、
    前記２つ以上の接点が所定時間の間隔をあけて発生した状態において、第１電極チャネルで接触している第１接点における静電容量の大きさが一定に維持され、前記第１電極チャネルと平行する第２電極チャネルで接触している第２接点における静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、前記第１接点は固定された状態で前記第２接点が移動する一点固定一点移動モードであると判断するステップを含む、請求項９または１０に記載の多接点位置変化感知方法。
15. 前記（ｂ３）ステップは、
    前記第１接点の静電容量の大きさを格納するステップと、
    前記第２接点が移動するステップと、
    前記移動後の静電容量の大きさから前記格納された第１接点の静電容量の大きさを引くことによって、前記移動した第２接点の静電容量の大きさを算出するステップと、
    前記算出された第１接点の静電容量の大きさおよび前記第２接点の静電容量の大きさから前記第１接点と前記第２接点の位置情報を算出するステップとを含む、請求項１４に記載の多接点位置変化感知方法。
16. タッチスクリーンを備えたモバイル機器において、
    ２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量センサと、
    前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析部と、
    前記分析の結果に応じて前記動きの変化に相応する命令を出力する出力部と、
    前記出力された命令を処理するように制御する命令処理制御部とを含み、
    前記静電容量センサは、
    垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知し、
    前記動き分析部は、
    前記感知された静電容量の大きさを検出する静電容量の大きさ検出部と、
    前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出する静電容量の大きさの変化検出部と、
    前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断する動きパターン判断部と、
    前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出する静電容量の大きさの変化速度検出部を含む、多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
17. 前記動き分析部は、
    前記感知された静電容量に関する情報を用いて一般式
    

    

    から前記２つ以上の接点の位置情報を算出し、前記Ｐ_ｘおよびＰ_ｙは加重平均方式によって算出されたｘ軸の位置値およびｙ軸の位置値であり、前記
    

    

    はＸ軸上の第ｉ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記
    

    

    はＹ軸上の第ｊ番目の電極チャネルで任意に定義された位置値であり、前記ｘ_ｉは前記
    

    

    で発生する静電容量の大きさであり、前記ｙ_ｉは前記
    

    

    で発生する静電容量の大きさである、請求項１６に記載の多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
18. 前記動きパターン判断部は、前記検出された静電容量の大きさの時間に関する二階微分値に関する情報をさらに用いて前記動きパターンを判断する、請求項１６または１７に記載の多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
19. 前記動きパターン判断部は、
    前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、２つ以上の接点が全て移動する多接点移動モードであると判断する、請求項１６または１７に記載の多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
20. 左右２つの接点が水平方向に移動する場合においての前記多接点移動モードは、
    ２つの接点が全て外側に移動するモードと、２つの接点が全て内側に移動するモードと、左側の接点は内側に、右側の接点は外側に移動するモードと、左側の接点は外側に、右側の接点は内側に移動するモードとを含む、請求項１９に記載の多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
21. 前記動きパターン判断部は、
    前記Ｍ個の感知電極チャネルまたは前記Ｎ個の感知電極チャネルのうち、２つ以上の平行する電極チャネルの全てにおいて、前記静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より小さい場合には、２つ以上の接点の移動が全くない無移動モードであると判断する、請求項１６または１７に記載の多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
22. 前記動きパターン判断部は、
    前記２つ以上の接点が所定時間の間隔をあけて発生した状態において、第１電極チャネルで接触している第１接点における静電容量の大きさが一定に維持され、前記第１電極チャネルと平行する第２電極チャネルで接触している第２接点における静電容量の大きさの時間に伴う変化が所定閾値より大きい場合には、前記第１接点は固定された状態で前記第２接点が移動する一点固定一点移動モードであると判断する、請求項１６または１７に記載の多接点位置変化感知装置。
23. 前記動きパターン判断部は、
    前記第１接点の静電容量の大きさを格納している状態で前記第２接点が移動する場合、前記移動後の静電容量の大きさから前記格納された第１接点の静電容量の大きさを引くことによって前記移動した第２接点の静電容量の大きさを算出して前記第１接点と前記第２接点の位置情報を算出する、請求項２２に記載の接点位置変化を感知できるモバイル機器。
24. 請求項９または１０による方法を実行するためのコンピュータ可読プログラムを記録した記録媒体。
25. ２次元静電容量センサを用いる感知装置において、
    ２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量センサと、
    前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析機とを含み、
    前記静電容量センサは、
    垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知し、
    前記動き分析機は、
    前記感知された静電容量の大きさを検出する静電容量の大きさ検出部と、
    前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出する静電容量の大きさの変化検出部と、
    前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断する動きパターン判断部と、
    前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出する静電容量の大きさの変化速度検出部を含む、多接点位置変化感知装置。
26. ２次元静電容量センサを用いる感知方法において、
    （ａ）２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知するステップと、
    （ｂ）前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析するステップとを含み、
    前記（ａ）ステップは、
    垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知するステップを含み、
    前記（ｂ）ステップは、
    （ｂ１）前記感知された静電容量の大きさを検出するステップと、
    （ｂ２）前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出するステップと、
    （ｂ３）前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断するステップとを含み、
    前記（ｂ）ステップは、前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出するステップをさらに含み、前記（ｂ３）ステップは、前記検出された静電容量の大きさの時間に関する二階微分値に関する情報をさらに用いて前記動きパターンを判断するステップを含む、多接点位置変化感知方法。
27. タッチスクリーンを備えたモバイル機器において、
    ２つ以上の接点を感知し、前記感知された接点による静電容量および静電容量の変化を感知する静電容量センサと、
    前記感知された静電容量および静電容量の変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きの変化を感知して分析する動き分析機とを含み、
    前記静電容量センサは、
    垂直に配列された一定間隔のＭ個の感知電極チャネルと水平に配列された一定間隔のＮ個の感知電極チャネルとを介して発生する電気的信号を用いて前記静電容量および静電容量の変化を感知し、
    前記動き分析機は、
    前記感知された静電容量の大きさを検出する静電容量の大きさ検出部と、
    前記検出された静電容量の大きさの時間に伴う変化を検出する静電容量の大きさの変化検出部と、
    前記静電容量の大きさおよび前記静電容量の大きさの時間に伴う変化に関する情報を用いて前記２つ以上の接点の動きパターンを判断する動きパターン判断部と、
    前記静電容量の大きさの時間に関する二階微分値を検出する静電容量の大きさの変化速度検出部を含む、多接点位置変化を感知できるモバイル機器。
    

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