JP5697113B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルを搭載した電子機器に関する。

周知の如く、タッチパネルとは、液晶パネルのような表示装置とタッチパッド（位置入力装置）とを組み合わせたものである。
タッチパネルには、パネル面に指が接触することなく所定の範囲の高さでの操作（以下、この近接操作のことを“ホバー操作”と呼ぶ）が可能な静電容量方式のものがある。図２２は、静電容量方式のタッチパネルの概略構成を示す図である。同図において、板状の誘電体１００の下面に離間して送信電極１０１と受信電極１０２が配置されており、送信電極１０１には、駆動バッファ１０３から駆動パルスが印加される。駆動パルスが印加されたときに電界が発生し、この電界中に手を入れると、送信電極１０１と受信電極１０２の間の電気力線の数が減少する。この電気力線の変化が受信電極１０２における電荷の変化として現れる。受信電極１０２における電荷の変化から手のタッチパネルへの接近を検出する。図２３は、タッチパネルに手を徐々に近づけたときの指の検出状態を示す図である。同図において、（ａ）は、手が電界から離れているときの状態、（ｂ）は指が電界内に入ったときの指ホバー検出状態、（ｃ）は指が電界内に完全に入ってタッチパネルに触れている指タッチ検出状態である。

静電容量方式のタッチパネルの先行技術として、例えば特許文献１に記載されているタッチスイッチがある。この特許文献１に記載されているタッチスイッチは、操作者のタッチ操作箇所であるタッチパネルに当該タッチパネルのタッチ操作を検出する複数の検出手段を有し、これら検出手段の検出値の変化を監視しつつ当該変化があった該検出手段の位置をタッチ操作位置として判定することにより、タッチパネルにおけるタッチ操作位置を検出するタッチスイッチであって、タッチ操作の判定基準となる第１閾値を検出値が超えるか否かを見ることにより、タッチ操作の有無を判定する第１タッチ操作判定手段と、第１閾値は超えないものの当該第１閾値よりも低く設定された第２閾値を検出値が超える際に、当該検出値の特性値が高い値をとれば、その時の検出位置をタッチ操作位置として取り出し、当該検出値の特性値が低い値をとれば、その時の検出位置をタッチ操作位置として取り出さない第２タッチ操作判定手段と、を備えたものである。

特開２００９−１８１２３２号公報

ところで、静電容量方式のタッチパネルでは、手袋をはめた場合、手袋をはめていない指のホバー状態と区別することができない。また、手袋の厚み分、タッチパネルにタッチしているにも関わらずタッチ検出ができないため、タッチパネルのどこが押されているかが分らない。

手袋によるタッチを検出するには、ホバー状態を検出中に押圧を検出することで可能であるが、例えば静電容量方式のタッチパネルを搭載した電子機器を左手で持ち、右手に手袋をはめてディスプレイ表面にタッチしたとき、そのときの押す力によって左手が動いてしまうと、ディスプレイ表面を押す力がそがれてしまい、その押圧を検出することができない場合がある。この場合、タッチパネルのどこが押されているかが分らない。

また、静電容量方式のタッチパネルでは、爪で操作した場合も、指のホバー状態と区別することができない。特に、タッチパネルに対するタッチ判定は、ある面積以上の皮膚（導電性物質）が接触した場合としているので、長い爪やつけ爪で触れても反応しない。したがって、この場合もタッチパネルのどこが押されているかが分らない。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することができる電子機器を提供することを目的とする。

本発明の電子機器は、筐体と、前記筐体内に配置され、面状の表示部と、所定の透過率を有し、前記表示部に重ねて配置され、少なくとも一部が前記筐体から露出し、面状の透明部材と、前記表示部に重ねられるとともに前記表示部と前記透明部材の間に配置され、所定の導電性を有する指示体の前記表示部の面に沿った二次元座標と、前記指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネル層と、少なくとも前記筐体及び／又は前記透明部材の加速度を検出可能な加速度検出部と、を備え、前記垂直距離が第１の値以下である場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とし、前記垂直距離が前記第１の値より大きく、かつ、前記第１の値より大きい第２の値以下である場合で、かつ前記加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする。

上記構成によれば、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値以下である場合、そのときの二次元座標を有効な座標とし、また、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値より大きく、かつ、第１の値より大きい第２の値以下である場合（即ち、ホバー状態）で、かつ加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、そのときの二次元座標を有効な座標とする。したがって、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することが可能となる。

上記構成において、少なくとも前記透明部材の歪を検出可能な押圧検出部を備え、前記垂直距離が前記第１の値より大きくかつ前記第２の値以下である場合で、かつ前記押圧検出部が所定の歪を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする。

上記構成によれば、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値以下である場合、そのときの二次元座標を有効な座標とし、また、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値より大きく、かつ、第１の値より大きい第２の値以下である場合（即ち、ホバー状態）で、かつ押圧検出部が所定の歪を検出し又は加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、そのときの二次元座標を有効な座標とする。したがって、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することが可能となる。

上記構成において、前記垂直距離が前記第１の値以下である場合で、かつ前記押圧検出部が前記所定の歪を検出し又は前記加速度検出部が前記所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする。

上記構成によれば、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値以下である場合で、かつ押圧検出部が所定の歪を検出し又は加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、そのときの二次元座標を有効な座標とし、また、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値より大きくかつ第２の値以下である場合で、かつ押圧検出部が所定の歪を検出し又は加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、そのときの二次元座標を有効な座標とするので、したがって、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することが可能となる。

上記構成において、前記表示部は四角形であって、前記押圧検出部は、前記四角形の少なくとも１辺に沿って配置された。

上記構成において、前記表示部は長方形であって、前記押圧検出部は、前記長方形の短辺の少なくとも一方の辺に沿って配置された。

上記構成において、前記長方形の所定の短辺側に、ホームキーを備え、前記押圧検出部は、前記所定の短辺に沿って配置された。

上記構成において、前記押圧検出部の少なくとも一部は、前記タッチパネル層と重ねて配置された。

上記構成において、前記押圧検出部は、少なくとも前記透明部材に配置された。

上記構成において、前記押圧検出部は、少なくとも前記タッチパネル層に配置された。

上記構成において、前記押圧検出部は、少なくとも前記表示部に配置された。

上記構成において、前記透明部材を第１透明部材とし、前記表示部は、少なくとも面状の第２透明部材と、前記第２透明部材と重ねて配置された第３透明部材と、を備え、前記第２透明部材は、前記第３透明部材より、前記タッチパネル層側に配置され、前記第３透明部材の一部は、前記表示部の端部において、前記第２透明部材より外側に突出し、前記押圧検出部は、前記透明部材及び／又は前記タッチパネル層において、前記第３透明部材の突出した部分に対応した部分に配置された。

上記構成において、前記第２透明部材と前記第３透明部材は、液晶又は有機ＥＬを構成する。

上記構成において、前記表示部と前記透明部材とが所定の距離離れている。

上記構成において、前記所定の加速度は少なくとも、第１の周波数の加速度と、前記第１の周波数より大きい第２の周波数の加速度と、を含む。

上記構成によれば、第１の周波数の加速度を検出した場合、手袋をはめてタッチされたと判定でき、第１の周波数より大きい第２の周波数の加速度を検出した場合、爪でタッチされたと判定できる。即ち、爪でタッチした場合、高い周波数の加速度を検出することになるので、第１の周波数より大きい第２の周波数の加速度を検出した場合は爪でタッチされたと判定できる。

上記構成において、前記表示部は、前記有効な二次元座標に対応する表示が可能である。

上記構成によれば、例えば、ポインタやアイコンの表示が可能である。

上記構成において、前記第１の値は０である。

上記構成によれば、タッチ状態と判定できる。

上記構成において、前記透明部材と前記タッチパネル層が一体である。

本発明の座標検出方法は、筐体と、前記筐体内に配置され、面状の表示部と、所定の透過率を有し、前記表示部に重ねて配置され、少なくとも一部が前記筐体から露出し、面状の透明部材と、前記表示部に重ねられるとともに前記表示部と前記透明部材の間に配置され、所定の導電性を有する指示体の前記表示部の面に沿った二次元座標と、前記指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネル層と、少なくとも前記筐体及び／又は前記透明部材の加速度を検出可能な加速度検出部と、を備える電子機器に利用可能な座標検出方法であって、前記垂直距離が第１の値以下である場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とし、前記垂直距離が前記第１の値より大きく、かつ、前記第１の値より大きい第２の値以下である場合で、かつ前記加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする。

上記方法によれば、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値以下である場合、そのときの二次元座標を有効な座標とし、また、指示体とタッチパネル層との間の垂直距離が第１の値より大きく、かつ、第１の値より大きい第２の値以下である場合（即ち、ホバー状態）で、かつ加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、そのときの二次元座標を有効な座標とする。したがって、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することが可能となる。

本発明によれば、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することができる。

本発明の一実施の形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図 図１の電子機器の外観を示す斜視図 図１の電子機器のガラス、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の加速度センサと衝撃センサの周波数特性を示す図 図１の電子機器のタッチパネル層と指との位置関係を示す図 図１の電子機器のタッチパネル層、押圧センサ、加速度センサ及び衝撃センサそれぞれの検出状態における制御部の判定を示す図 図１の電子機器においてアイコンが表示される例を示す図 図１の電子機器において、タッチパネル層に指を徐々に近づけて行き、タッチパネル層に接触した後、タッチパネル層から徐々に離して行った場合の指の検出状態を示す図 図１の電子機器において、タッチパネル層に手袋をはめた指を徐々に近づけて行き、タッチパネル層に接触した後、タッチパネル層から徐々に離して行った場合の手袋の検出状態を示す図 図１の電子機器において、タッチパネル層に爪を徐々に近づけて行き、タッチパネル層に接触した後、タッチパネル層から徐々に離して行った場合の爪の検出状態を示す図 図１の電子機器の指示体判別処理を示すフローチャート 図１の電子機器において、帯状の押圧センサを表示部の両短辺の一方に沿って配置するようにした例を示す斜視図 図１の電子機器において、帯状の押圧センサを４個使用して、表示部の４辺それぞれに沿って配置するようにした例を示す斜視図 図１の電子機器の応用例１におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例２におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例３におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例４におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例５におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例６におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例７におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 図１の電子機器の応用例８におけるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図 静電容量方式のタッチパネルの概略構成を示す図 タッチパネルに手を徐々に近づけたときの指の検出状態を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１の電子機器の外観を示す斜視図である。本実施の形態に係る電子機器１は、例えばスマートフォンと呼ばれる携帯無線機に本発明を適用したものである。なお、図１のブロック図では無線機として機能する部分は省略している。

図１において、本実施の形態に係る電子機器１は、タッチパネル層２、押圧センサ（押圧検出部に対応）３、表示部４、加速度センサ５、衝撃センサ６、記憶部７及び制御部８を備える。また、図２に示すように、本実施の形態に係る電子機器１は、縦長長方形状の筐体１０を有し、この筐体１０の前面１０Ａ側にタッチパネル層２、押圧センサ３及びホームキー１１が配置されている。タッチパネル層２は、押圧センサ３より前面側になるように、押圧センサ３と重ねて配置されている。ホームキー１１は、筐体１０の前面側で、タッチパネル層２及び押圧センサ３の直下に配置されている。なお、図２には示さないが、タッチパネル層２の前面側には保護用のガラス（透明部材に対応）が配置されており、押圧センサ３より筐体１０の内部側には表示部４が配置されている。

図３は、保護用のガラス１２、押圧センサ３及び表示部４の配置を示す図である。同図に示すように、ガラス１２の下に、表示部４、押圧センサ３の順で配置される。ガラス１２は、面状であるとともに、可視光線において所定の透過率を有し表示部４の表示を透過する。また、ガラス１２の少なくとも一部は、筐体１０より露出するように配置され、その他の部分は筐体１０の内側に配置される。なお、タッチパネル層２は、ガラス１２の下面に接するように配置される。
タッチパネル層２と表示部４は、筐体１０の前面の面積より僅かに小さい面積を有する面状で、かつ平面視において縦長長方形状に形成されている。この場合、表示部４の面積はタッチパネル層２の面積より僅かに小さくなっている。

タッチパネル層２は、そのパネル面に指示体（指の皮膚の部分や専用のペン等であり、本実施の形態では主に“指”として扱うこととする）が触れることなく所定の範囲の高さでの操作（これを“ホバー操作”と呼ぶ）を可能とした静電容量方式を採用したものである。静電容量方式を採用したタッチパネル層２は、前述した図２２で示したように、送信電極１０１と受信電極１０２を備え、これらが板状の誘電体１００の下面に離間して配置される。送信電極１０１には、送信信号に基づく駆動パルスが印加される。送信電極１０１に駆動パルスが印加されることで送信電極１０１から電界が発生し、この電界中に指が入った場合に、送信電極１０１と受信電極１０２の間の電気力線の数が減少し、その数の変化が受信電極１０２における電荷の変化として現れる。タッチパネル層２は、受信電極１０２における電荷の変化に応じた受信信号から指を検出し、指の表示部４の面に沿った座標（ｘ，ｙ）を検出するとともに、指との垂直距離（ｚ）を検出し、検出した二次元座標（ｘ，ｙ）及び垂直距離（ｚ）を制御部８に出力する。

図１に戻り、押圧センサ３は、少なくとも保護用のガラス１２の歪みを検出する。表示部４は、長方形状を成し、電子機器１を操作するための表示や画像等の表示に使用される。表示部４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）とバックライトから構成され、ＬＣＤ側をタッチパネル層２側に向けてタッチパネル層２の裏面側に配置される。なお、表示部４は、ＬＣＤを有するものであるが、ＬＣＤの他に、有機ＥＬ（Electro Luminescence）や電子ペーパー等の表示デバイスを有するものであっても構わない。加速度センサ５は、比較的周波数の低い加速度を検出するデバイスであり、手袋によるタッチ操作の判定に用いられる。即ち、筐体１０を左手で持って、右手に手袋をはめて操作したときに得られる加速度の検出に用いられる。衝撃センサ６は、加速度センサ５より周波数の高い加速度を検出するデバイスであり、爪によるタッチ操作の判定に用いられる。即ち、爪で操作したときに得られる加速度の検出に用いられる。

図４は、加速度センサ５と衝撃センサ６の周波数特性を示す図である。加速度センサ５の中心周波数はｆ_１であり、衝撃センサ６の中心周波数は、加速度センサ５の中心周波数ｆ_１より高いｆ_２である。周波数ｆ_１にて検出可能閾値ＴＨｄを超える加速度を検出することで、タッチ操作が手袋によるものと判定できる。また、周波数ｆ_２にて検出可能閾値ＴＨｄを超える加速度を検出することで、タッチ操作が爪によるものと判定できる。なお、これらの判定は制御部８によって行われる。

図１に戻り、記憶部７は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性メモリを有し、ユーザが電子機器１を使用するうえでの設定を行った際にその設定を記憶する。制御部８は、電子機器１の各部を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びインタフェース回路で構成される。ＲＯＭにはＣＰＵを制御するためのプログラムが記憶されており、ＲＡＭはＣＰＵの動作において使用される。

ここで、タッチパネル層２と指示体である指７０（所定の導電性を有するものであれば良い。例えば、皮膚の一部や、専用のペンであっても良い。）との位置関係について説明する。図５は、タッチパネル層２と指示体である指７０との位置関係を示す図である。同図に示すように、タッチパネル層２の上空において、指７０との垂直距離（ｚ）が第１の値以下の場合はタッチ状態である。また、指７０との垂直距離（ｚ）が第１の値より大きい第２の値以下である場合はホバー状態である。

制御部８は、少なくとも以下（１）〜（５）に示す場合において二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする。
（１）タッチパネル層２から出力される垂直距離（ｚ）が第１の値以下である場合（即ち、タッチ状態の場合）、少なくともタッチパネル層２から出力される二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする。
（２）タッチパネル層２から出力される垂直距離（ｚ）が第１の値以下である場合（即ち、タッチ状態の場合）で、かつ押圧センサ３が所定の歪を検出し及び加速度センサ５（又は衝撃センサ６）が所定の加速度を検出した場合、少なくともタッチパネル層２から出力される二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする。

（３）タッチパネル層２から出力される垂直距離（ｚ）が第１の値以下である場合（即ち、タッチ状態の場合）で、かつ押圧センサ３が所定の歪を検出し又は加速度センサ５（又は衝撃センサ６）が所定の加速度を検出した場合、少なくともタッチパネル層２から出力される二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする。

（４）タッチパネル層２から出力される垂直距離（ｚ）が第１の値より大きく、かつ第２の値以下である場合（即ち、ホバー状態の場合）で、かつ押圧センサ３が所定の歪みを検出し及び加速度センサ５（又は衝撃センサ６）が所定の加速度を検出した場合、少なくともタッチパネル層２から出力される二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする。

（５）タッチパネル層２から出力される垂直距離（ｚ）が第１の値より大きく、かつ第２の値以下である場合（ホバー状態の場合）で、かつ押圧センサ３が所定の歪みを検出し又は加速度センサ５（又は衝撃センサ６）が所定の加速度を検出した場合、少なくともタッチパネル層２から出力される二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な二次元座標とする。

図６は、タッチパネル層２、押圧センサ３、加速度センサ５及び衝撃センサ６それぞれの検出状態における制御部８の判定を示す図である。同図において、○は検出、×は非検出、−は不問である。検出状態Ａは、タッチパネル層２がタッチを検出、押圧センサ３がガラス１２の歪みを検出せず、加速度センサ５が加速度を検出していない状態である。この状態のとき、衝撃センサ６が加速度を検出しているかどうかに関わらず、制御部８は、指（フェザータッチ）を検出することができる。検出状態Ｂは、タッチパネル層２がタッチを検出し、押圧センサ３がガラス１２の歪みを検出した状態である。この状態のとき、加速度センサ５及び衝撃センサ６が加速度を検出しているかどうかに関わらず、制御部８は、指（押し込み）を検出することができる。検出状態Ｃは、タッチパネル層２がタッチを検出し、加速度センサ５が加速度を検出した状態である。この状態のとき、押圧センサ３がガラス１２の歪みを検出しているかどうか、さらには、衝撃センサ６が加速度を検出していかどうかに関わらず、制御部８は、指（押し込み）を検出することができる。

検出状態Ｄは、タッチパネル層２がホバーを検出しているだけの状態である。この状態のとき、制御部８は、ホバーと判定する。検出状態Ｅは、タッチパネル層２がホバーを検出し、押圧センサ３がガラス１２の歪みを検出しているのみの状態である。この状態のとき、加速度センサ５及び衝撃センサ６が加速度を検出しているかどうかに関わらず、制御部８は、手袋を検出することができる。検出状態Ｆは、タッチパネル層２がホバーを検出し、加速度センサ５が加速度を検出しているだけの状態である。この状態のとき、制御部８は、手袋を検出することができる。検出状態Ｇは、タッチパネル層２がホバーを検出し、衝撃センサ６が加速度を検出しているだけの状態である。この状態のとき、制御部８は、爪を検出することができる。

図１に戻り、表示部４は、有効な二次元座標（ｘ，ｙ）に対応する表示を行う。例えば、ポインタやアイコンを表示する。図７は、アイコンを表示する例を示す図である。同図の（ａ）に示すように、二次元座標（ｘ_１，ｙ_１）が有効な座標の場合、同図の（ｂ）に示すように、アイコン３０が表示される。なお、有効な座標（ｘ，ｙ）に対応してポインタ（図示略）を表示させるようにしても良い。また、当該ポインタがアイコンと重なる場合には、該アイコンが選択可能状態となるようにし、さらにこの状態で指７０が垂直距離の第１の値以下にタッチパネル層２に近づいたときに当該アイコンに対応する機能を起動させるようにすることも可能である。ポインタ又はアイコンの表示や、アイコンに対応する機能の起動は制御部８によって行われる。なお、上記垂直距離の第１の値は０（ゼロ）であってもよい。

次に、本実施の形態に係る電子機器１の動作について説明する。
図８は、タッチパネル層２に指７０を徐々に近づけて行き、タッチパネル層２に接触した後、タッチパネル層２から徐々に離して行った場合の指７０の検出状態を示す図である。同図において、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えているときは、タッチパネル層２の検出状態が「非検出」となる。その後、当該垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）以下になると、タッチパネル層２の検出状態が「ホバー検出」となる。その後、指７０がタッチパネル層２の表面（実際はガラス１２の表面）に触れるほど近づくと、タッチパネル層２の検出状態が「タッチ検出」となる。このとき制御部８はタッチと判定する。その後、指７０がタッチパネル層２の表面から離れると、タッチパネル層２の検出状態が「ホバー検出」となる。このホバー検出している状態は、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えるまで継続し、閾値（第２の値）を超えると「非検出」となる。

図９は、タッチパネル層２に手袋８０をはめた指７０を徐々に近づけて行き、タッチパネル層２に接触した後、タッチパネル層２から徐々に離して行った場合の手袋８０の検出状態を示す図である。
同図において、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えているときは、タッチパネル層２の検出状態が「非検出」となる。その後、当該垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）以下になると、タッチパネル層２の検出状態が「ホバー検出」となる。ホバー検出している状態は、手袋８０がタッチパネル層２の表面に触れても継続する。また、このホバー検出している状態は、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えるまで継続し、閾値（第２の値）を超えることで「非検出」となる。
一方、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えているときから手袋８０がタッチパネル層２に接触するまでは、押圧センサ３又は加速度センサ５の検出状態が「非検出」となる。その後、手袋８０がタッチパネル層２の表面に触れると、押圧センサ３又は加速度センサ５の検出状態が「検出」となる。その後、手袋８０がタッチパネル層２の表面から離れると、押圧センサ３又は加速度センサ５の検出状態が「非検出」となる。

図１０は、タッチパネル層２に爪７１を徐々に近づけて行き、タッチパネル層２に接触した後、タッチパネル層２から徐々に離して行った場合の爪７１の検出状態を示す図である。
同図において、指７０とタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えているときは、タッチパネル層２の検出状態が「非検出」となる。そして、当該垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）以下になると、タッチパネル層２の検出状態が「ホバー検出」となる。ホバー検出している状態は、爪７１がタッチパネル層２の表面に触れても継続する。また、このホバー検出している状態は、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えるまで継続し、閾値（第２の値）を超えると「非検出」となる。
一方、指７０のタッチパネル層２との垂直距離（ｚ）が閾値（第２の値）を超えているときから爪７１がタッチパネル層２に接触するまでは、衝撃センサ６の検出状態が「非検出」となる。そして、爪７１がタッチパネル層２の表面に触れると、衝撃センサ６の検出状態が「検出」となる。そして、爪７１がタッチパネル層２の表面から離れると、衝撃センサ６の検出状態が「非検出」となる。

次に、図１１は、本実施の形態に係る電子機器１の指示体判別処理を示すフローチャートである。同図において、制御部８は、タッチパネル層２、押圧センサ３、加速度センサ５及び衝撃センサ６の各出力を取り込むことで、検出状態を取得する（ステップＳ１）。制御部８は、検出状態を取得すると、その状態がタッチ検出かどうか判定し（ステップＳ２）、タッチ検出であると判断した場合（即ち、ステップＳ２の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、その状態が押圧検出かどうか判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の判定において押圧検出であると判断した場合（即ち、ステップＳ１２の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、指７０によるタッチ（押し込み）と判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ３）。その後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ１２の判定において押圧検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ１２の判定で「ＮＯ」と判断した場合）は、加速度検出かどうか判定する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３の判定において所定の加速度を検出したと判断した場合（即ち、ステップＳ１３の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、指７０によるタッチ（押し込み）と判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ３）。その後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ１３の判定において所定の加速度を検出していないと判断した場合（即ち、ステップＳ１３の判定で「ＮＯ」と判断した場合）、指７０によるタッチ（フェザータッチ）と判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２の判定においてタッチ検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ２の判定で「ＮＯ」と判断した場合）は、ホバー検出かどうか判定し（ステップＳ４）、ホバー検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ４の判定で「ＮＯ」と判断した場合）、ステップＳ１に戻る。
これに対し、ホバー検出であると判断した場合（即ち、ステップＳ４の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、それが押圧検出かどうか判定する（ステップＳ５）。この判定において、押圧検出であると判断した場合（即ち、ステップＳ５の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、手袋８０によるタッチと判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ６）。手袋８０によるタッチと判定した後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５の判定において押圧検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ５の判定で「ＮＯ」と判断した場合）は、衝撃検出かどうか判定する（ステップＳ７）。この判定において、衝撃検出と判断した場合（即ち、ステップＳ７の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、爪７１によるタッチと判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ８）。爪７１によるタッチと判定した後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ７の判定において衝撃検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ７の判定で「ＮＯ」と判断した場合）は、加速度検出かどうか判定する（ステップＳ９）。この判定において、加速度検出と判断した場合（即ち、ステップＳ９の判定で「ＹＥＳ」と判断した場合）、手袋８０によるタッチと判定するとともに、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標とする（ステップＳ１０）。手袋８０によるタッチと判定した後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ９の判定において加速度検出でないと判断した場合（即ち、ステップＳ９の判定で「ＮＯ」と判断した場合）は、単なるホバーであると判定する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ１に戻る。なお、ステップＳ１１においては、二次元座標（ｘ，ｙ）を有効な座標としても良いし、しなくとも良い。
なお、ステップＳ５，ステップＳ７及びステップＳ９の順序で判定を行う必要はなく、任意である。例えば、最初に加速度検出の判定を行い、次に衝撃検出の判定を行い、最後に押圧検出の判定を行うようにしてもよい。

このように本実施の形態に係る電子機器１によれば、タッチパネル層２、押圧センサ３、加速度センサ５及び衝撃センサ６を備え、タッチパネル層２でタッチを検出したとき、指でのタッチと判定し、そのときのタッチパネル層２から出力される二次元座標を有効な座標とし、また、タッチパネル層２でホバーを検出し、かつ押圧センサ３が所定の歪を検出したとき、手袋をはめたタッチと判定し、そのときのタッチパネル層２から出力される二次元座標を有効な座標とし、また、タッチパネル層２でホバーを検出し、かつ加速度センサ５が所定の加速度を検出したとき、手袋をはめたタッチと判定し、そのときのタッチパネル層２から出力される二次元座標を有効な座標とし、また、タッチパネル層２でホバーを検出し、かつ衝撃センサ６が所定の加速度を検出したとき、爪でのタッチと判定し、そのときのタッチパネル層２から出力される二次元座標を有効な座標とするので、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することが可能となる。
即ち、長い爪の爪先や、手袋等を装着した指先で、保護用のガラス１２にタッチした場合、即ち垂直距離が第１の値より大きい場合でも、押圧センサ３で所定の歪を検出する、又は、加速度センサ５や衝撃センサ６等で所定の加速度を検出すると二次元座標を有効な座標とするので、爪先や手袋指先でも、二次元座標を入力することができる。

なお、本実施の形態に係る電子機器１では、表示部４より僅かに大きい四角形の押圧センサ３を表示部４の下側に配置するようにしたが、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、帯状の押圧センサ３Ａを表示部４の両短辺の一方に沿って配置するようにしても良い。同図の様に、表示部４の長方形において短辺側にホームキー１１を備え、押圧センサ３Ａがこの短辺に沿って配置される。これにより、ホームキー１１周辺のスペースを利用して押圧センサ３Ａを配置することで、スペースを有効に利用することができる。
また、図１３に示すように、帯状の押圧センサ３Ａを４個使用して、表示部４の４辺それぞれに沿って配置するようにしても良いし、いずれかの１辺に沿って配置、いずれかの２辺に沿って配置、いずれかの３辺に沿って配置しても良い。この場合、表示部４を長方形状としているので、表示部４の両長辺に沿って配置する押圧センサ３Ａは、両短辺に沿って配置する押圧センサ３Ａより長くなることは言うまでもない。帯状の押圧センサ３Ａを用いて、表示部４に近接配置することで、スペースの有効利用が可能となる。

また、本実施の形態に係る電子機器１では、図１１のフローチャートに示すように、指によるタッチ（フェザータッチ）／指によるタッチ（押し込み）／手袋によるタッチ／爪によるタッチ／ホバーについて判定することができるが、これらの判定結果に応じて、表示部４の表示を切り換えても良い。例えば、判定結果をアイコン等で表示部４に表示するようにしても良い。
また、本実施の形態に係る電子機器１では、図１１のフローチャートで示す処理を記述したプログラムをＲＯＭに記憶させることになるが、当該プログラムを、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体に格納して配布したり、インターネット等のネットワーク上のサーバ（図示略）に保存するようにして、電気通信回線を利用してダウンロードできるようにしたりすることも可能である。

また、本実施の形態に係る電子機器１は、スマートフォンと呼ばれる携帯無線機に本発明を適用したものであったが、携帯無線機に限らず、電子レンジ、冷蔵庫等の家電や、自動車等のナビゲーション等の操作パネルや、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）等の操作パネルでも適用可能である。

また、本実施の形態に係る電子機器１では、ガラス１２の下に、タッチパネル層２、表示部４、押圧センサ３の順で配置したが、これらの各部材の形状及び配置には様々なものが考えられる。以下、その応用例を挙げる。
（１）図１４は、応用例１であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例１は、タッチパネル層として、ガラス製のものを使用し（これをタッチパネル層２Ａと呼ぶ）、また押圧センサとして、図１２又は図１３に示す帯状の押圧センサ３Ａを使用し、タッチパネル層２Ａを、保護用のガラス１２の下面側に配置し、また、タッチパネル層２Ａの下面側の周部に押圧センサ３Ａを配置し、さらに、タッチパネル層２Ａの下面側で、かつ押圧センサ３Ａから離間した位置に表示部４を配置するようにしたものである。表示部４は、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２Ａ側に向けて配置される。

（２）図１５は、応用例２であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例２は、保護用のガラス１２の下面側に嵌め込むかたちでタッチパネル層２が配置される。即ち、保護用のガラス１２とタッチパネル層２は一体になっている。また、ガラス１２とタッチパネル層２に亘るように、これらの下面側の間に押圧センサ３Ａを配置し、さらに、タッチパネル層２の下面側で、かつ押圧センサ３Ａから離間した位置に表示部４を配置するようにしたものである。表示部４は、上述した応用例１と同様に、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２側に向けて配置される。

（３）図１６は、応用例３であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例３は、保護用のガラス１２の下面側にガラス製のタッチパネル層２Ａを配置し、また、タッチパネル層２Ａの下面側の周部に押圧センサ３Ａを配置し、さらに、タッチパネル層２Ａの下方で、かつタッチパネル層２Ａから離間した位置に表示部４を配置するようにしたものである。表示部４は、上述した応用例１と同様に、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２Ａ側に向けて配置される。
即ち、押圧センサ３Ａ、タッチパネル層２Ａ、及び保護用のガラス１２は、表示部４から一定の距離離れて配置される。

（４）図１７は、応用例４であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例４は、保護用のガラス１２の下面側の周部に押圧センサ３Ａを配置し、また、ガラス１２の下方で、かつガラス１２から離間した位置にガラス製のタッチパネル層２Ａを配置し、さらに、タッチパネル層２Ａの下面側に表示部４を配置するようにしたものである。表示部４は、上述した応用例１と同様に、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２Ａ側に向けて配置される。
即ち、押圧センサ３Ａと保護用のガラス１２は、タッチパネル層２Ａと表示部４から一定の距離離れて配置される。
図１６又は図１７の様に配置すると、表示部４と保護用のガラス１２とを離す（例：５ｍｍ〜１５ｍｍ）ことが出来る。例えば、保護用のガラス１２に若干の凹凸や、若干の曲率を有する場合で、表示部４が硬くガラス１２の凹凸等との接触を避けたい場合等に有効である。或いは、冷蔵庫の側面（例：扉）の内部に表示部４を配置し、表示部４に対応した位置の側面に若干の曲率を有する保護用のガラス１２を配置することも出来る。或いは、大画面（例：５０型）の表示部４を、ショーウインドウの中に配置し、ショーウインドウのガラス（建物に付属するガラス）を、保護用のガラス１２とすることも出来る。

（５）図１８は、応用例５であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例５は、保護用のガラス１２の下面側にタッチパネル層２Ａを配置するとともに、タッチパネル層２Ａから離間した位置（ガラス１２の周部）に押圧センサ３Ａを配置し、さらに、タッチパネル層２Ａの下面側に表示部４を配置するようにしたものである。表示部４は、上述した応用例１と同様に、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２Ａ側に向けて配置される。

（６）図１９は、応用例６であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例６は、保護用のガラス１２の下面側にタッチパネル層２Ａを配置し、また、タッチパネル層２Ａの下面側に表示部４を配置し、さらに、表示部４の下面側の周部に押圧センサ３Ａを配置するようにしたものである。表示部４は、上述した応用例１と同様に、ＬＣＤ４１とバックライト４２とから構成され、ＬＣＤ４１側をタッチパネル層２Ａ側に向けて配置される。
更に押圧センサ３Ａは、表示部４の下面側に配置する場合に限らず、表示部４の上面側（図示せず）、表示部４の側面（図示せず）、又は、表示部４の内部に配置しても良い（図示せず）。

（７）図２０は、応用例７であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例７は、保護用のガラス１２を第１透明部材とし、表示部４を、少なくとも面状の第２透明部材４１ａと、第２透明部材４１ａと重ねて配置された第３透明部材４１ｂとを含むものとし、第２透明部材４１ａと第３透明部材４１ｂの間に液晶が挟まれる。
更に応用例７は、第２透明部材４１ａを、第３透明部材４１ｂより、タッチパネル層２側でその下面側に配置し、第３透明部材４１ｂの一部を、表示部４の端部４１ｂｂにおいて、第２透明部材４１ａより外側に突出させ、押圧センサ３Ａを、タッチパネル層２において、第３透明部材４１ｂの突出した端部４１ｂｂに対応した部分に配置するようにしたものである。
この配置によると、押圧センサ３Ａを第３透明部材４１ｂの突出した端部４１ｂｂに対応した部分に配置するので、押圧センサ３Ａを配置するための新たなスペースが必要なく、電子機器１内のスペースを効率よく利用することができる。

（８）図２１は、応用例８であるガラス、タッチパネル層、押圧センサ及び表示部の配置を示す図である。同図に示す応用例８は、上述した応用例７の変形例であり、応用例７が液晶の表示部４を用いていたのに対し、応用例８では有機ＥＬの表示部４Ａを用いたものである。有機ＥＬを用いることで、バックライトが不要となる。
この配置によると応用例７と同様に、押圧センサ３Ａを第３透明部材４１ｂの突出した端部４１ｂｂに対応した部分に配置するので、押圧センサ３Ａを配置するための新たなスペースが必要なく、電子機器１内のスペースを効率よく利用することができる。
また、以上の実施の形態において、信号処理用のプログラムを、メモリ、ディスク、テープ、ＣＤまたはＤＶＤ等の機械読み取り可能な記録媒体に記録または書き込みをし、本発明の動作を行う場合についても、本発明は適用することができ、以上の実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。

本発明は、指でタッチした場合は勿論のこと、手袋をはめてタッチしても、爪でタッチしてもタッチパネルのどこが押されているかを検出することができるといった効果を有し、スマートフォン等の静電容量方式のタッチパネルを用いた電子機器への適用が可能である。

１ 電子機器
２，２Ａ タッチパネル層
３，３Ａ 押圧センサ
４，４Ａ 表示部
５ 加速度センサ
６ 衝撃センサ
７ 記憶部
８ 制御部
１０ 筐体
１１ ホームキー
１２ ガラス
３０ アイコン
４１ ＬＣＤ
４１ａ 第２透明部材
４１ｂ 第３透明部材
４２ バックライト
７０ 指
７１ 爪
８０ 手袋

Claims (18)

1. 筐体と、
   前記筐体内に配置され、面状の表示部と、
   所定の透過率を有し、前記表示部に重ねて配置され、少なくとも一部が前記筐体から露出し、面状の透明部材と、
   前記表示部に重ねられるとともに前記表示部と前記透明部材の間に配置され、所定の導電性を有する指示体の前記表示部の面に沿った二次元座標と、前記指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネル層と、
   少なくとも前記筐体及び／又は前記透明部材の加速度を検出可能な加速度検出部と、を備え、
   前記垂直距離が第１の値以下である場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とし、
   前記垂直距離が前記第１の値より大きく、かつ、前記第１の値より大きい第２の値以下である場合で、かつ前記加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする、
   電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器であって、
   少なくとも前記透明部材の歪を検出可能な押圧検出部を備え、
   前記垂直距離が前記第１の値より大きくかつ前記第２の値以下である場合で、かつ前記押圧検出部が所定の歪を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする、
   電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器であって、
   前記垂直距離が前記第１の値以下である場合で、かつ前記押圧検出部が前記所定の歪を検出し又は前記加速度検出部が前記所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする、
   電子機器。
4. 請求項２または請求項３に記載の電子機器であって、
   前記表示部は四角形であって、
   前記押圧検出部は、前記四角形の少なくとも１辺に沿って配置された、
   電子機器。
5. 請求項４に記載の電子機器であって、
   前記表示部は長方形であって、
   前記押圧検出部は、前記長方形の短辺の少なくとも一方の辺に沿って配置された、
   電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器であって、
   前記長方形の所定の短辺側に、ホームキーを備え、
   前記押圧検出部は、前記所定の短辺に沿って配置された、
   電子機器。
7. 請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記押圧検出部の少なくとも一部は、前記タッチパネル層と重ねて配置された、
   電子機器。
8. 請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記押圧検出部は、少なくとも前記透明部材に配置された、
   電子機器。
9. 請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の電子機器であって、
   前記押圧検出部は、少なくとも前記タッチパネル層に配置された、
   電子機器。
10. 請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記押圧検出部は、少なくとも前記表示部に配置された、
    電子機器。
11. 請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記透明部材を第１透明部材とし、
    前記表示部は、少なくとも面状の第２透明部材と、前記第２透明部材と重ねて配置された第３透明部材と、を備え、
    前記第２透明部材は、前記第３透明部材より、前記タッチパネル層側に配置され、
    前記第３透明部材の一部は、前記表示部の端部において、前記第２透明部材より外側に突出し、
    前記押圧検出部は、前記透明部材及び／又は前記タッチパネル層において、前記第３透明部材の突出した部分に対応した部分に配置された、
    電子機器。
12. 請求項１１に記載の電子機器であって、
    前記第２透明部材と前記第３透明部材は、液晶又は有機ＥＬを構成する、
    電子機器。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電子機器であって、前記表示部と前記透明部材とが所定の距離離れている、
    電子機器。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記所定の加速度は少なくとも、第１の周波数の加速度と、前記第１の周波数より大きい第２の周波数の加速度と、を含む、
    電子機器。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記表示部は、前記有効な座標に対応する表示が可能である、
    電子機器。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記第１の値は０である、
    電子機器。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記透明部材と前記タッチパネル層が一体である、
    電子機器。
18. 筐体と、
    前記筐体内に配置され、面状の表示部と、
    所定の透過率を有し、前記表示部に重ねて配置され、少なくとも一部が前記筐体から露出し、面状の透明部材と、
    前記表示部に重ねられるとともに前記表示部と前記透明部材の間に配置され、所定の導電性を有する指示体の前記表示部の面に沿った二次元座標と、前記指示体との垂直距離を検出可能なタッチパネル層と、
    少なくとも前記筐体及び／又は前記透明部材の加速度を検出可能な加速度検出部と、を備える電子機器に利用可能な座標検出方法であって、
    前記垂直距離が第１の値以下である場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とし、
    前記垂直距離が前記第１の値より大きく、かつ、前記第１の値より大きい第２の値以下である場合で、かつ前記加速度検出部が所定の加速度を検出した場合、少なくとも前記二次元座標を有効な座標とする、
    座標検出方法。

Images