JP6882252B2 - タッチパネル装置、タッチパネル装置の制御方法、プログラムおよびプログラムを記憶する非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式のタッチパネルを有するタッチパネル装置、タッチパネル装置の制御方法、タッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラム、および、タッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体に関する。

従来から、タッチパネル上の操作位置における、指と電極との間の容量結合の変化に基づく静電容量の変化を検出することにより、操作位置を検出するものが開示されている（例えば、下記特許文献１）。

特開２０１８−１０６３９５号公報

しかし、上記の技術では、ノイズによる静電容量の変化も検出されるため、操作位置を誤検出するおそれがあった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高いノイズ耐性を有するタッチパネル装置、タッチパネル装置の制御方法、プログラムおよびプログラムを記憶する非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、静電容量式のタッチパネルを有するタッチパネル装置であって、前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部と、前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部と、所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得部と、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得部と、を有する。

本発明の第２の態様は、静電容量式のタッチパネルを有するタッチパネル装置の制御方法であって、前記タッチパネル装置は、前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部と、前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部と、を有し、所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得ステップと、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得ステップと、を有する。

本発明の第３の態様は、第２の態様のタッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラムである。

本発明の第４の態様は、第２の態様のタッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラムを記憶する非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体である。

タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

タッチパネル装置の構成を示すブロック図である。 タッチパネルの構造を示す模式図である。 駆動部からＹ軸電極のそれぞれに入力される駆動パルス信号を示すグラフである。 タッチパネル上のノードを示す図である。 操作位置取得部において行われる操作位置取得処理の流れを示すフローチャートである。 駆動部からＹ軸電極に入力される駆動パルス信号を示すグラフである。 図７Ａ〜図７Ｃは、各パルスに対応する検出信号の強度の例を示す表である。 操作位置取得部において行われる操作位置取得処理の流れを示すフローチャートである。 各パルスに対応する検出信号の強度の例を示す表である。

〔第１の実施の形態〕
［タッチパネル装置の構成］
図１は、タッチパネル装置１０の構成を示すブロック図である。タッチパネル装置１０は、ユーザが指やスタイラス等の操作子で、画像等が表示された表示部１２上を触れることによって操作が行われる入力装置である。本実施の形態のタッチパネル装置１０は、図示しない工作機械を制御する数値制御装置１４の入力装置として用いられる。

タッチパネル装置１０は、表示部１２、表示制御部１６、タッチパネル１８、駆動部２０、受信部２２、駆動制御部２４、信号強度取得部２６および操作位置取得部２８を有している。

表示部１２は、液晶ディスプレイ等であって、ユーザが数値制御装置１４に対して指令を入力するためのアイコン、数値制御装置１４から送られてくる工作機械の状況を示す情報等を表示する。表示制御部１６は、数値制御装置１４の要求にしたがって表示部１２を制御する。

タッチパネル１８は、表示部１２の画面に貼着された透明なフィルム状の部材である。本実施の形態のタッチパネル１８は静電容量式タッチパネルである。以下では、静電容量式タッチパネルのうち、相互容量方式タッチパネルの例を用いて説明をするが、タッチパネル１８は、自己容量方式のタッチパネルであってもよい。タッチパネル１８には、駆動部２０および受信部２２が接続されている。

図２は、タッチパネル１８の構造を示す模式図である。タッチパネル１８は、酸化インジウム錫により形成されたＸ軸電極Ｅｘ［１］〜Ｅｘ［ｍ］とＹ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］を有している。Ｘ軸電極Ｅｘ［１］〜Ｅｘ［ｍ］は、図２のＹ軸方向に延びて配置され、Ｘ軸方向にｍ列設けられている。Ｙ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］は、図２のＸ軸方向に延びて配置され、Ｙ軸方向にｎ列設けられている。

Ｙ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］には、駆動部２０が接続されている。駆動部２０は、Ｙ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］のそれぞれに駆動パルス信号を送信する。以下では、Ｙ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］の列を区別しない場合には、Ｙ軸電極Ｅｙと記載することがある。

Ｘ軸電極Ｅｘ［１］〜Ｅｘ［ｍ］には、受信部２２が接続されている。受信部２２は、Ｘ軸電極Ｅｘ［１］〜Ｅｘ［ｍ］のそれぞれから電流信号を受信する。以下では、Ｘ軸電極Ｅｘ［１］〜Ｅｘ［ｍ］の列を区別しない場合には、Ｘ軸電極Ｅｘと記載することがある。

図１に戻り、駆動制御部２４は、設定周波数の駆動パルス信号をＹ軸電極Ｅｙ［１］からＹ軸電極Ｅｙ［ｎ］まで逐次送信するように駆動部２０を制御する。図３は、駆動部２０からＹ軸電極Ｅｙのそれぞれに入力される駆動パルス信号を示すグラフである。駆動制御部２４は、Ｙ軸電極Ｅｙのそれぞれに、あらかじめ設定されている設定周波数の駆動パルス信号を１２０パルスずつ逐次送信するように駆動部２０を制御する。駆動部２０は、１２０パルスの駆動パルス信号を１回として、各Ｙ軸電極Ｅｙ［１］〜Ｅｙ［ｎ］に周期的に駆動パルス信号を送信する。なお、駆動パルス信号のパルス数は１２０パルスに限らなくともよい。

信号強度取得部２６は、受信部２２がＸ軸電極Ｅｘのそれぞれから受信した電流信号から、タッチパネル１８上のノードＮ［１、１］〜Ｎ［ｍ、ｎ］における検出信号の強度を取得する。以下、ノードＮ［１、１］〜Ｎ［ｍ、ｎ］を区別しない場合には、ノードＮと記載することがある。

タッチパネル１８に操作子が接触していない状態、つまり、タッチパネル１８が操作されていない状態では、Ｙ軸電極ＥｙとＸ軸電極Ｅｘとの間に、駆動パルス信号に応じて電流が流れる。このとき、受信部２２が受信したＸ軸電極Ｅｘの電流信号を変換した電圧信号の振幅は電圧Ｖ０となる。タッチパネル１８に操作子が接触している状態、つまり、タッチパネル１８が操作されている状態では、Ｙ軸電極Ｅｙと操作子との間にも駆動パルス信号に応じて電流が流れる。そのため、Ｘ軸電極Ｅｘに流れる電流は、タッチパネル１８が操作されている状態では、タッチパネル１８が操作されていない状態よりも小さくなる。このとき、受信部２２が受信したＸ軸電極Ｅｘの電流信号を変換した電圧信号の振幅は電圧Ｖ０よりも小さくなる。信号強度取得部２６は、電圧Ｖ０を基準電圧とし、電圧Ｖ０と、受信部２２が受信した各Ｙ軸電極Ｅｙの電流を変換した電圧Ｖとの差分｜Ｖ０−Ｖ｜に応じた信号を、各Ｘ軸電極Ｅｘにおける検出信号として取得する。

図４は、タッチパネル１８上のノードＮ［１、１］〜Ｎ［ｍ、ｎ］を示す図である。各ノードＮは、タッチパネル１８上を格子状に区画した１つの区画に相当する。各ノードＮは、１組のＹ軸電極ＥｙとＸ軸電極Ｅｘに対応付けられている。図４には、ノードＮの境界を示す線が記載されているが、実際のタッチパネル１８にはノードＮの境界を示す線は見えていない。

信号強度取得部２６は、駆動部２０が駆動パルス信号を送信したＹ軸電極Ｅｙの列と、受信部２２が電流信号を受信したＸ軸電極Ｅｘの列との組み合わせに対応する１つのノードＮを特定する。そして、信号強度取得部２６は、Ｘ軸電極Ｅｘにおける検出信号の強度を特定したノードＮにおける検出信号の強度として取得する。例えば、駆動部２０がＹ軸電極Ｅｙ［３］に駆動パルス信号を送信し、受信部２２がＸ軸電極Ｅｘ［４］の電流信号を受信した場合には、信号強度取得部２６は、ノードＮ［４、３］を特定する。信号強度取得部２６は、Ｘ軸電極Ｅｘ［４］における検出信号の強度をノードＮ［４、３］における検出信号の強度として取得する。

操作位置取得部２８は、信号強度取得部２６が取得した各ノードＮの検出信号の強度に応じて、操作子の操作位置を取得する。操作位置取得部２８における操作位置取得処理については、後に詳述する。

なお、表示制御部１６、駆動制御部２４、信号強度取得部２６および操作位置取得部２８は、記憶媒体３０に記憶されているプログラムがコンピュータにより実行されることで実現される。

［操作位置取得処理］
図５は、操作位置取得部２８において行われる操作位置取得処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１において、操作位置取得部２８は、最初のノードＮを選択する。ノードＮの選択は、例えば、ノードＮ［１、１］→ノードＮ［２、１］→ノードＮ［３、１］→…→ノードＮ［ｍ−１、ｎ］→ノードＮ［ｍ、ｎ］の順番で選択される。

ステップＳ２において、操作位置取得部２８は、選択されているノードＮにおける各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均以上であるか否かを判定する。検出信号の強度の平均が所定平均以上である場合にはステップＳ３へ移行し、検出信号の強度の平均が所定平均未満である場合にはステップＳ５へ移行する。

ステップＳ３において、操作位置取得部２８は、選択されているノードＮにおける各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である回数が１回（第１所定回数）未満であるであるか否かを判定する。検出信号の強度が閾値未満である回数が１回未満、つまり、０回である場合にはステップＳ４へ移行し、検出信号の強度が閾値未満である回数が１回以上である場合にはステップＳ５へ移行する。

ステップＳ４において、操作位置取得部２８は、選択されたノードＮの位置を操作位置に設定する。

ステップＳ５において、操作位置取得部２８は、選択されたノードＮにおける検出信号をノイズと判定する。

ステップＳ６において、操作位置取得部２８は、次のノードＮがあるか否かを判定する。次のノードＮがある場合にはステップＳ７へ移行し、次のノードＮがない場合には操作位置取得処理を終了する。

ステップＳ７において、操作位置取得部２８は、次のノードＮを選択して、ステップＳ２に戻る。

［作用効果］
本実施の形態のタッチパネル１８のような静電容量式タッチパネルは、電気的なノイズにより、操作子により操作されていない位置を操作位置として検出することがあった。そのため、従来から、ノイズによる検出信号を判定する方法が提案されている。

図６は、駆動部２０からＹ軸電極Ｅｙに入力される駆動パルス信号を示すグラフである。本実施の形態では、それぞれのＹ軸電極Ｅｙに１回あたり１２０パルスの駆動パルス信号が送信されるが、ここでは、説明を簡単にするため、それぞれのＹ軸電極Ｅｙに１回あたり４パルスの駆動パルス信号が送信されるものとして説明する。また、説明のため、図６に示されるように、駆動パルス信号のパルス毎に符号Ｐ１〜Ｐ４を付与する。信号強度取得部２６は、各パルスＰ１〜Ｐ４に対応する検出信号の強度を取得する。

図７Ａ〜図７Ｃは、各パルスＰ１〜Ｐ４に対応する検出信号の強度の例を示す表である。通常、ノイズによる検出信号の強度は、操作による検出信号の強度に対して小さい。また、ノイズの発生時間は極短時間であるため、１回の駆動パルス信号の送信において、ノイズによる検出信号の強度が検出される回数は少ない。一方、操作子による操作時間は、ノイズの発生時間に比べて長く、１回の駆動パルス信号の送信において、操作による検出信号の強度が検出される回数は多い。そのため、図７Ａに示されるように、各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均未満（例えば、所定平均＝５００）である場合には、その検出信号はノイズによる検出信号であると判定することができる。

しかし、極端に高い強度のノイズが発生した場合には、図７Ｂに示されるように、ノイズによる検出信号の強度の平均が所定平均以上となり、ノイズによる検出信号を判定することができない。

そこで、本実施の形態のタッチパネル装置１０では、操作位置取得部２８において、各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均未満である場合に加え、各パルスに対応する検出信号の強度が１回でも閾値（例えば、閾値＝５００）未満である場合にも、その検出信号はノイズによる検出信号であると判定する。ノイズの発生時間は極短時間であり、すべてのパルスに対応する検出信号の強度が閾値以上となる可能性は低いため、各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である回数に基づいて、ノイズによる検出信号を精度よく判定することができる（図７Ｃ）。

また、本実施の形態のタッチパネル装置１０では、操作位置取得部２８において、各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、駆動パルス信号の各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である回数が１回未満である検出信号に基づいて操作位置を取得する。これにより、タッチパネル装置１０のノイズ耐性を向上させることができる（図７Ｃ）。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態では、操作位置取得処理が、第１の実施の形態の操作位置取得処理と一部相違する。

［操作位置取得処理］
図８は、操作位置取得部２８において行われる操作位置取得処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、操作位置取得部２８は、最初のノードＮを選択する。ノードＮの選択は、例えば、ノードＮ［１、１］→ノードＮ［２、１］→ノードＮ［３、１］→…→ノードＮ［ｍ−１、ｎ］→ノードＮ［ｍ、ｎ］の順番で選択される。

ステップＳ１２において、操作位置取得部２８は、選択されているノードＮにおける各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均以上であるか否かを判定する。検出信号の強度の平均が所定平均以上である場合にはステップＳ１３へ移行し、検出信号の強度の平均が所定平均未満である場合にはステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１３において、操作位置取得部２８は、選択されているノードＮにおける各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である連続回数が２回（第２所定回数）未満であるか否かを判定する。検出信号の強度が閾値未満である連続回数が２回未満である場合にはステップＳ１４へ移行し、検出信号の強度が閾値未満である連続回数が２回以上である場合にはステップＳ１５へ移行する。第２所定回数は、２回に限らず、２回以上であって、かつ、１２０回（＝所定パルス数）以下の回数で、適宜設定される。

ステップＳ１４において、操作位置取得部２８は、選択されたノードＮの位置を操作位置に設定する。

ステップＳ１５において、操作位置取得部２８は、選択されたノードＮにおける検出信号をノイズと判定する。

ステップＳ１６において、操作位置取得部２８は、次のノードＮがあるか否かを判定する。次のノードＮがある場合にはステップＳ１７へ移行し、次のノードＮがない場合には操作位置取得処理を終了する。

ステップＳ１７において、操作位置取得部２８は、次のノードＮを選択して、ステップＳ１２に戻る。

［作用効果］
図９は、各パルスＰ１〜Ｐ４に対応する検出信号の強度の例を示す表である。本実施の形態のタッチパネル装置１０では、操作位置取得部２８は、駆動パルス信号の各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均未満である場合に加え、各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である連続回数が２回以上である場合にも、その検出信号はノイズによる検出信号であると判定する。ノイズの発生時間は極短時間であり、ノイズによる検出信号は、操作による検出信号に比べて、強度が閾値未満である連続回数が多い。そのため、各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である回数に基づいて、ノイズによる検出信号を精度よく判定することができる（図９）。

また、本実施の形態のタッチパネル装置１０では、操作位置取得部２８において、各パルスに対応する検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、駆動パルス信号の各パルスに対応する検出信号の強度が閾値未満である連続回数が２回未満、つまり、連続して強度が閾値未満とならない検出信号に基づいて操作位置を取得する。これにより、タッチパネル装置１０のノイズ耐性を向上させることができる（図９）。

〔実施の形態から得られる技術的思想〕
静電容量式のタッチパネル（１８）を有するタッチパネル装置（１０）であって、前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部（２０）と、前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部（２２）と、所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御部（２４）と、前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得部（２６）と、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得部（２８）と、を有する。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置であって、前記所定回数は１回であってもよい。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置であって、所定回数は２回以上であって、前記操作位置取得部は、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である連続回数が前記所定回数未満である検出信号に基づいて前記操作位置を取得してもよい。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

静電容量式のタッチパネル（１８）を有するタッチパネル装置（１０）の制御方法であって、前記タッチパネル装置は、前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部（２０）と、前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部（２２）と、を有し、所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得ステップと、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得ステップと、を有する。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置の制御方法であって、前記所定回数は１回であってもよい。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置の制御方法であって、前記所定回数は２回以上であって、前記操作位置取得ステップは、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である連続回数が前記所定回数未満である検出信号に基づいて前記操作位置を取得してもよい。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置（１０）の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラム。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

上記のタッチパネル装置（１０）の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラムを記憶する記憶媒体（３０）。これにより、タッチパネル装置のノイズ耐性を向上させることができる。

１０…タッチパネル装置 １８…タッチパネル
２０…駆動部 ２２…受信部
２４…駆動制御部 ２６…信号強度取得部
２８…操作位置取得部 ３０…記憶媒体

Claims (8)

1. 静電容量式のタッチパネルを有するタッチパネル装置であって、
   前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部と、
   前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部と、
   所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御部と、
   前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得部と、
   前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得部と、
   を有する、タッチパネル装置。
2. 請求項１に記載のタッチパネル装置であって、
   前記所定回数は１回である、タッチパネル装置。
3. 請求項１に記載のタッチパネル装置であって、
   所定回数は２回以上であって、
   前記操作位置取得部は、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である連続回数が前記所定回数未満である検出信号に基づいて前記操作位置を取得する、タッチパネル装置。
4. 静電容量式のタッチパネルを有するタッチパネル装置の制御方法であって、
   前記タッチパネル装置は、
   前記タッチパネルに駆動パルス信号を送信する駆動部と、
   前記タッチパネルから出力される、前記タッチパネルの操作位置に基づく検出信号を受信する受信部と、
   を有し、
   所定周波数の前記駆動パルス信号を所定パルス数送信するように前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、
   前記受信部が受信した前記検出信号の強度を取得する信号強度取得ステップと、
   前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である回数が所定回数未満である前記検出信号に基づいて前記操作位置を取得する操作位置取得ステップと、
   を有する、タッチパネル装置の制御方法。
5. 請求項４に記載のタッチパネル装置の制御方法であって、
   前記所定回数は１回である、タッチパネル装置の制御方法。
6. 請求項４に記載のタッチパネル装置の制御方法であって、
   前記所定回数は２回以上であって、
   前記操作位置取得ステップは、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度の平均が所定平均以上であって、かつ、前記駆動パルス信号の各パルスに対応する前記検出信号の強度が閾値未満である連続回数が前記所定回数未満である検出信号に基づいて前記操作位置を取得する、タッチパネル装置の制御方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
8. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル装置の制御方法をコンピュータに実行させる、プログラムを記憶する非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体。

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