JP5496372B2 - 座標入力装置およびタッチパネル装置 - Google Patents

Description

この発明は、タッチパネルにおける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「座標入力装置および座標入力システム」がある。この座標入力装置は、短冊状に配置したタッチパネルセンサの上に接触した指により生じる静電容量の大きさを基に指の詳細座標位置を求めるものである。

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図（タッチパネルの断面図）であり、４，５，６，７，８はセンサ、２０は指、３０はセンサの上に配置されたオーバーレイ、Ｌは指２０の幅、およびセンサの幅を示している。この例では、指２０はセンサ６から距離ｄだけセンサ７上にずれた位置に接触している。ここで、Ｃ１は指２０とセンサ６の重なり部分（Ｌ−ｄ）に起因する静電容量の大きさ、Ｃ２ａは指２０とセンサ７の重なり部分（ｄ）に起因する静電容量の大きさ、Ｃ２ｂは前記重なり部分（ｄ）以外、すなわち（Ｌ−ｄ）の部分からオーバーレイ３０を介してセンサ７に生じる静電容量の大きさ、Ｃ３は、指２０とセンサ６の重なり部分（Ｌ−ｄ）からオーバーレイ３０を介してセンサ５に生じる静電容量の大きさを表す。そして、上記Ｃ３およびＣ２ｂの影響を考慮して距離ｄを求め、これを元に詳細座標位置を求めるものである。

特開２０１０−１９１７７８号公報

しかしながら、上記のような従来の座標入力装置では、指２０とセンサ７の重なり部分（ｄ）からオーバーレイ３０を介してセンサ６およびセンサ８に影響を及ぼす静電容量の大きさを考慮していないため、オーバーレイが厚くなった場合など、詳細な座標位置を算出する際に誤差が生じ、座標算出性能の直線性が低下する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あり、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る際に、オーバーレイを介して影響を及ぼす静電容量の大きさを詳細に考慮した補正値を求め、これ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。

上記目的を達成するため、この発明は、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１ｓｔ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１ｓｔピークセンサの出力値の情報および前記１ｓｔ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を求める補正値算出部と、前記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、前記補正値算出部は、前記１ｓｔピークセンサの両端のセンサから前記１ｓｔ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ピークセンサの位置に基づいて４番目に出力値が大きい４ｔｈピークセンサを選択し、前記１ｓｔピークセンサの出力値、前記２ｎｄピークセンサの出力値、前記３ｒｄピークセンサの出力値および前記４ｔｈ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。

この発明に係る座標入力装置によれば、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１ｓｔピークセンサの出力値、２番目に出力値が大きい２ｎｄピークセンサの出力値、３番目に出力値が大きい３ｒｄピークセンサの出力値および４番目に出力値が大きい４ｔｈピークセンサの出力値を基に補正値を求めて詳細な座標位置を計算するので、ガラス等のオーバーレイが厚くなった場合などであっても、詳細な座標位置を算出する際の誤差を少なくし、指が接触した詳細な座標位置をより精度良く求めることができる。

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タッチパネルと指の断面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８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。 従来の座標入力装置による座標位置の求め方を説明する図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
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に座標指示器等の物体（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５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、本実施例の動作を説明する。
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４〜７部分を拡大して示す。本実施の形態では、指２０がセンサ５とセンサ６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５とセンサ６の境界位置から長さｄ（座標値に換算した値）だけセンサ６の方向にずれた位置にある。なお、図３の２３は接触領域２１の中心を通る線を示す。また、説明を簡便化するために、各センサ４〜７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、図３のＡ−Ａ線の断面を示した図である。本実施例のタッチパネル１０は、センサを保護するなどの目的でセンサの上に保護ガラス等の厚みのあるオーバーレイ３０が配置されているものとする。

図５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５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５の出力値が次に大きい。さらに、センサ６の右隣のセンサ７、およびセンサ５の左隣のセンサ４もオーバーレイ３０を介して指２０による影響を受けることにより、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１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６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６（ａ）は図３に示すＡ−Ａ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６（ｂ）は図５のグラフからセンサ４〜７の出力値を抜粋した図である。図６（ａ）において、タッチパネル１０のセンサ上に設置された保護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６とは長さＬ／２＋ｄの重なり部分で接触しており、指２０とセンサ５との重なり部分の長さはＬ／２−ｄとなる。

ここで、指２０とセンサ６の間に生じる静電容量について考える。図６（ａ）に示すように、指２０とセンサ６との重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）に起因して生じる静電容量の大きさをＣ１とする。また、指２０とセンサ６の重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）以外、すなわち（Ｌ／２−ｄ）の部分からオーバーレイ３０を介してセンサ６に生じる静電容量の大きさをＣ４とする。このように、指２０とセンサ６との間に生じる静電容量全体を、指２０との重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）に起因する静電容量Ｃ１と、オーバーレイ３０を介して、重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）以外、すなわち（Ｌ／２−ｄ）の影響による静電容量Ｃ４とに分けて考える。

同様に、指２０とセンサ５の間の静電容量について考える。指２０とセンサ５の重なり部分（Ｌ／２−ｄ）に起因して生じる静電容量の大きさをＣ２とし、重なり部分（Ｌ／２−ｄ）以外、すなわち（Ｌ／２＋ｄ）の部分からオーバーレイ３０を介して生じる静電容量の大きさをＣ３とする。

この他に、本実施例のように厚みのあるオーバーレイ３０を配置した場合には、指２０との重なり部分があるセンサ５、センサ６だけではなく、それに隣接するセンサ４、センサ７にもオーバーレイ３０を介して静電容量が生じる。具体的には、指２０とセンサ６との重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）からオーバーレイ３０を介してセンサ７に生じる静電容量の大きさをＣ５とする。

同様に、指２０とセンサ５の重なり部分（Ｌ／２−ｄ）からオーバーレイ３０を介してセンサ４に生じる静電容量の大きさをＣ６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７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（１ｓｔ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（１ｓｔピークセンサ）とする。図５のグラフによればセンサ６が１ｓｔ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（１ｓｔ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（１ｓｔ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１ｓｔ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１ｓｔ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、例えば制御部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。

１ｓｔ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、補正値算出部１２が１ｓｔ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、補正値算出部１２は１ｓｔピークセンサ両隣のセンサの出力値を比較し、その出力値が大きい方を２ｎｄピークセンサとして決定し、その出力値を２ｎｄピーク値とし、小さい方を３ｒｄピークセンサとして決定し、その出力値を３ｒｄピーク値とする。図５のグラフによればセンサ５の出力値が２ｎｄピーク値、センサ７の出力値が３ｒｄピーク値である。

続くステップＳＴ４において、補正値算出部１２は２ｎｄピークセンサ、３ｒｄピークセンサの情報から４ｔｈピーク値を求める。具体的には、２ｎｄピークセンサの両隣のセンサのうち、１ｓｔピークセンサではないセンサ、即ち図５の例ではセンサ４を４ｔｈピークセンサとして決定し、その出力値を４ｔｈピーク値とする。

続くステップＳＴ５において、補正値算出部１２は１ｓｔピークセンサの出力値、２ｎｄピーク値、３ｒｄピーク値および４ｔｈ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６を用いて説明する。図６（ｂ）では、図６（ａ）に示す指２０と各センサ４〜７との間に生じる静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６と、各センサ４〜７の出力値Ｖ４，Ｖ２，Ｖ１，Ｖ３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、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ４が生じたセンサ６の出力値が最も大きい値となり、１ｓｔピークセンサ出力値Ｖ１となる。センサ５の出力値は、Ｃ２とＣ３に比例した値Ｖ２となる。また、センサ７の出力値はＣ５に比例した値Ｖ３となり、センサ４の出力値はＣ６に比例した値Ｖ４となる。

上記から、１ｓｔピークセンサ出力値Ｖ１、２ｎｄピーク値Ｖ２、３ｒｄピーク値Ｖ３、４ｔｈピーク値Ｖ４は以下の式（１）〜（４）で表すことができる。
Ｖ１＝ｆ（Ｃ１）＋ ｆ（Ｃ４） （１）
Ｖ２＝ｆ（Ｃ２）＋ ｆ（Ｃ３） （２）
Ｖ３＝ｆ（Ｃ５） （３）
Ｖ４＝ｆ（Ｃ６） （４）
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、補正値算出部１２は、以下のようにして指２０の、センサ５とセンサ６の境界からのセンサ６側へのずれ量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／２＋ｄ）の面積に比例すると考える。同様に、指２０とセンサ５の間に生じる静電容量Ｃ２は、指２０とセンサ５との重なり部分（Ｌ／２−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、センサ５と指２０との重なり部分の面積の比はＬ／２＋ｄ：Ｌ／２−ｄとなる。静電容量Ｃ１，Ｃ２は接触面積に比例することから、以下の式（５）が成り立つ。
ｆ（Ｃ１）：ｆ（Ｃ２）＝Ｌ／２＋ｄ：Ｌ／２−ｄ （５）

式（５）からずれ量ｄを求めると下記式（６）のようになる。
ｄ＝｛（ｆ（Ｃ１）−ｆ（Ｃ２））／（ｆ（Ｃ１）＋ｆ（Ｃ２））｝×Ｌ／２
（６）

ここで、Ｃ３とＣ５は、指２０とセンサ６の重なり部分（Ｌ／２＋ｄ）からオーバーレイ３０を介して生じる（それぞれセンサ５とセンサ７に影響を及ぼす）静電容量の大きさを表している。そこで、Ｃ３とＣ５の大きさは等しいと考える。
同様にＣ４とＣ６は、指２０とセンサ５の重なり部分（Ｌ／２−ｄ）からオーバーレイ３０を介して生じる（それぞれセンサ６とセンサ４に影響を及ぼす）静電容量の大きさを表している。そこで、Ｃ４とＣ６の大きさは等しいと考える。

上記からｆ（Ｃ３）＝ｆ（Ｃ５）、およびｆ（Ｃ４）＝ｆ（Ｃ６）として式（１）〜式（４）を変形することにより、以下の式（７）、式（８）が得られる。
Ｖ１−Ｖ４ ＝ ｆ（Ｃ１） （７）
Ｖ２−Ｖ３ ＝ ｆ（Ｃ２） （８）

ここで、式（６），（７），（８）により、ずれ量ｄはセンサ４〜センサ７の出力値Ｖ４，Ｖ２，Ｖ１，Ｖ３を用いて以下の式（９）で求めることができる。
ｄ＝｛（Ｖ１−Ｖ２＋Ｖ３−Ｖ４）／（Ｖ１＋Ｖ２−Ｖ３−Ｖ４）｝×Ｌ／２
（９）

以上のように、補正値算出部１２はステップＳＴ５において、１ｓｔピークセンサの出力値Ｖ１、２ｎｄピーク値Ｖ２、３ｒｄピーク値Ｖ３、および４ｔｈピーク値Ｖ４を基に、式（９）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ＳＴ６において、座標算出部１３は、ステップＳＴ５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、１ｓｔピークセンサと２ｎｄピークセンサの境界位置座標位置を基準座標位置Ｘｐとすれば、以下の式（１０）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 （１０）
ただし、１ｓｔピークセンサに対して２ｎｄピークセンサが、Ｘ軸原点から遠い方に位置する場合はｋ＝１、Ｘ軸原点から近い方に位置する場合は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、１ｓｔピークセンサのセンサ番号をＮｐとした場合、以下の式（１１）で求めることができる。
Ｘｐ＝（Ｈ／Ｎ）×（Ｎｐ−ｊ） （１１）
ただし、センサ１の左端位置をＸ軸原点、センサＮの右端位置を最大の座標値とする座標系の場合とし、１ｓｔピークセンサに対して２ｎｄピークセンサがＸ軸原点から遠い方に位置する場合はｊ＝０、Ｘ軸原点から近い方に位置する場合はｊ＝１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〜ＳＴ６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〜ＳＴ６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８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。

指２０がセンサ５とセンサ６の境界位置にある場合、すなわち、センサ５の出力値実測線５ａとセンサ６の出力値実測線６ａがほぼ等しい入力位置において、センサ５，６の隣のセンサ４，７の出力値実測線４ａ，７ａの値をみると、他のセンサに比べて出力値が大きくなっていることが分かる（領域Ｂ）。これは、指２０からオーバーレイ３０を介して生じた静電容量Ｃ５，Ｃ６の影響によるものである。

図９はそれぞれ、図８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９（ａ）は従来（特許文献１）の方法により補正値を求めて詳細座標位置を算出した結果を示す。図９（ｂ）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９（ａ）ではオーバーレイ３０を介して生じる静電容量Ｃ４とＣ６の影響を考慮していない。しかしながら、実際には厚みのあるオーバーレイ３０があるため、指２０がＸ軸原点から遠ざかる移動に対して、センサ６の出力値はＣ４の影響により線形に増加することにはならない。また、同様にセンサ４の出力値はＣ６の影響により線形に減少することにはならない。このため、従来の詳細座標位置計算結果では直線性の低下が生じる。

他方、図９（ｂ）は本実施の形態１による処理方法によってオーバーレイ３０を介して影響を及ぼすＣ４，Ｃ６を考慮して詳細座標位置を求めているため、従来に比べて、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、この実施の形態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１ｓｔピークセンサの出力値、２番目に出力値が大きい２ｎｄピークセンサの出力値、３番目に出力値が大きい３ｒｄピークセンサの出力値および４番目に出力値が大きい４ｔｈピークセンサの出力値を基に補正値を求めて詳細な座標位置を計算するので、ガラス等のオーバーレイが厚くなった場合などであっても、詳細な座標位置を算出する際の誤差を少なくし、指が接触した詳細な座標位置をより精度良く求めることができる。
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が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２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５とセンサ６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、指２０のセンサ５とセンサ６の境界からのセンサ６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５，６の境界との交点をＥ，Ｇとし、弦ＥＧの中点でセンサ５，６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５との重なり部分の面積をＭ２として、上記式（５）を下記式（５’）に変更すればよい。
ｆ（Ｃ１）：ｆ（Ｃ２）＝Ｍ１：Ｍ２ （５’）

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＝ｄであるから、ｃｏｓθ＝ＯＦ／ＯＥ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（５’）を変更してもよい。

このように、補正値算出部１２が上記式（５’）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２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、指が接触した詳細な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１，２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１，２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１，２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１，２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。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る座標入力装置は、従来方法では指がタッチパネルに接触した詳細な座標位置を高精度に検出することができなかった、ガラス等のオーバーレイが厚くなった場合などの使用にも適している。

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 補正値算出部、１３ 座標算出部、１４ 制御部、２０ 指（物体）、２１，２２ 指２０の接触領域、２３ 接触領域２１の中心線、３０ オーバーレイ、Ｃ１〜Ｃ６ 静電容量、ｄ 指２０の中心位置からセンサの境界位置までの長さ、補正値、Ｌ 指２０の幅、センサの幅、接触領域２２の直径、Ｖ１ １ｓｔピークセンサの出力値、Ｖ２ ２ｎｄピークセンサの出力値、Ｖ３ ３ｒｄピークセンサの出力値、Ｖ４ ４ｔｈピークセンサの出力値。

Claims (5)

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１ｓｔ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１ｓｔピークセンサの出力値の情報および前記１ｓｔ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を求める補正値算出部と、
   前記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、
   前記補正値算出部は、前記１ｓｔピークセンサの両端のセンサから前記１ｓｔ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ピークセンサの位置に基づいて４番目に出力値が大きい４ｔｈピークセンサを選択し、前記１ｓｔピークセンサの出力値、前記２ｎｄピークセンサの出力値、前記３ｒｄピークセンサの出力値および前記４ｔｈピークセンサの出力値を基に補正値を求める
   ことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記補正値算出部は、前記１ｓｔピークセンサの出力値と前記４ｔｈピークセンサの出力値の差、および、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。
3. 前記補正値算出部は、前記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記載の座標入力装置。
4. 前記補正値算出部は、前記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記載の座標入力装置。
5. 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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