JPWO2018003660A1 - 位置検出方法、位置検出装置及び位置検出プログラム - Google Patents

Abstract

複数の電極（Ｅ）が接続された導電層（２２）を有するタッチパネル（２）へのタッチ操作の位置を検出する位置検出方法では、複数の電極（Ｅ）の中から選択された電極（Ｅ）に計測信号を与えて、ペア電極（Ｅ）から得られた出力信号に基づいてタッチ操作の位置を推定する推定演算を行う。この推定演算をペア電極（Ｅ）の組み合わせを異ならせて行い、それらの推定演算の結果に基づいて物体の位置を判断する特定演算を実行する。

Description

本発明は、導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出する位置検出方法、位置検出プログラム及び静電容量型の位置検出装置に関する。

特許文献１には、従来の静電容量方式のタッチパネルの一例が開示されている。特許文献１記載のタッチパネルは、絶縁基板上に並設される複数の第１電極と、第１の電極と交差して並設される複数の第２電極と、両電極間に介在される絶縁膜とを備え、平面的に観た場合、第１の電極のパッド部と第２の電極のパッド部は重畳することなく配置されている（特許文献１の図２参照）。

特開２０１０−１４６７８５号公報 特開２００８−１３４５２２号公報 特開２０１３−２５０６４２号公報

このようなパターニングされた２層構造の電極パッドを使用した静電容量方式のタッチパネル（以下、２層構造タッチパネルともいう）では、比較的高いタッチ検出精度を実現できる一方で、構造が複雑であり、コストが高くなるというデメリットがある。特に、超大型のスクリーンやホワイトボードをタッチパネル化するような場合には、製造の歩留まりが悪くなる場合があり、またコスト増がより顕著になる。

これに対し、特許文献２及び特許文献３には、透明導電膜の４隅に電極を設け、同相かつ同電位の位置検出用の交流電圧を供給するパターンレスのタッチパネルが開示されている。具体的には、特許文献２では、導電膜の４隅の電極に対応して４個の波形検出回路を設け、その検出回路の出力電圧に基づいて座標位置を演算している。また、特許文献３では、矩形状の導電膜の４隅の電極に同相、同電圧のパルス信号を与え、対数信号比を用いてユーザーのタッチ位置を検出している。

このような単一導電膜を使用するパターンレスタッチパネルは構造が単純であり、低価格で実現できるメリットがある一方で、一般的に２層構造タッチパネルと比較して解像度が低い。解像度を高めるためには、例えば特許文献３に開示された技術ように、非線形のデータを用いた複雑な演算手法を用いる必要がある。すなわち、演算回路の高度化、高性能化が必要でありかつ演算回路のコストが高くなるという問題がある。

上記の点に鑑み、本発明は、単純な構造でありかつ解像度の高い位置検出装置を提供することを目的とする。

複数の電極が接続された導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出する位置検出方法において、前記複数の電極の中から選択された対象電極に計測信号を与えかつ当該対象電極からの出力信号を取得する信号取得ステップと、前記出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する位置推定ステップとを含む位置推定処理を、前記対象電極を異ならせて行う位置推定工程と、前記位置推定工程の結果に基づいて、前記物体の位置を判断する特定演算工程とを備えている。

ここで、「導電層を有するベース部」には、例えば絶縁体で形成されたベースとなる部材、例えば透過性のある絶縁基板や電子機器等の樹脂製の筐体等に導電膜が形成されているものを含む。また、例えばベース部としての基板の一部又は全部が導電層で構成されているものを含む。すなわち、ベース部が導電層１層のみで構成されている場合も含まれる。この場合の導電層には、導電性を有するもので層が形成されているもの全般が含まれ、導電膜に加えて、例えば、導電性フィルム、導電性シート及び導電性プレートも含まれる。

本態様によると、位置推定工程において、対象電極を異ならせて複数の位置推定処理を実行し、その結果に基づいてベース部に接近した物体の位置を検出している。これにより、異なる対象電極からの出力信号に基づいて物体の位置検出を行うことができるため、位置検出に係る精度を高めることができる。すなわち、物体の接触又は接近に係る位置認識において、解像度の高い位置検出を実現することができる。

本発明に係る位置検出方法によれば、パターンレスのタッチパネルにおいて、解像度の高い位置検出を実現することができる。

位置検出装置の構成例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るタッチパネルの構成例を示す断面図である。 第１実施形態に係るタッチパネルの構成例を示す平面図である。 パルス信号が与えられた２つの電極からの出力信号及び電圧差情報について説明するための模式図である。 図４の点ＴＰ１がタッチされた場合における信号波形の一例を示した図である。 電極配置の他の例を示す平面図である。 第２実施形態に係るタッチパネルの構成例を示す平面図である。 位置検出装置を用いた位置検出方法の一例を示すフロー図である。 ノータッチ補正データの取得動作の一例を示すフロー図である。 タッチ位置の検出演算の一例を示すフロー図である。 ルックアップテーブル及び補正テーブルの一例を示す図である。 演算結果テーブルの一例を示す図である。 位置検出装置を用いた位置検出方法の他の例を示すフロー図である。 従来の位置検出装置の構成例を示すブロック図である。 ノータッチ状態における測定電極間の差動電圧の変動について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態にかかる位置検出装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、位置検出装置１は、ベース部としてのパターンレスタッチパネル２（以下、単にタッチパネル２という）と、タッチパネル２に計測信号としてのパルス信号を与えるための信号源３と、位置情報取得部４と、演算部５とを備えている。

図２はタッチパネル２の構成を示す断面図であり、図３は同平面図である。タッチパネル２は、電磁透過性（光とタッチ電界を含む）を有するリジット基板又はフレキシブルシート等からなり、平面視において矩形状の基板２１を備えている。本開示において、矩形とは、正方形及び長方形を含む概念である。基板２１の表面には、略全面にわたって電磁透過性の導電層２２が形成されており、その上に透明の絶縁保護層２３が形成されている。導電層２２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜であり、その抵抗値は、１ｋΩ／□から１０ＭΩ／□である。また、絶縁保護層２３は、例えばポリエステルシートであり、その厚さは、例えば１μｍから１００μｍである。

図３に示すように、タッチパネル２には、導電層２２の辺に沿って４つの電極Ｅ，Ｅ，…が設けられている。具体的には、導電層２２の各辺の中間位置に各１つの電極が非対称に設けられている。なお、本開示において、対称に電極を設けるとは、例えば、導電層が矩形状の場合において、導電層の中心を通る二等分線を引いたときに、対向する辺の電極の位置が同一になるように電極を設けることを指すものとする。また、例えば、導電層が円形状の場合に、導電層２２の中心に対して点対称の位置に電極を設けることを指すものとする。したがって、非対称の位置とは、上記対称な位置からずらして電極を配置することを指すものとする。

以下、説明の便宜上、図３において電極Ｅのうち、導電層２２の左端で上下方向に延びる辺に沿って設けられた電極を第１電極Ｅ１と称し、第１電極Ｅ１から反時計回りの順番で各辺に設けられた電極をそれぞれ第２、第３及び第４電極Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４と称する場合がある。また、図３では、４つの電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４により電極群を構成している。

図１に戻り、信号源３は、パルスジェネレータ３１（図１ではＰＧと表記する）と、アナログスイッチ３２（図１ではＡＳと表記する）とを有する。パルスジェネレータ３１は、周期的に変動する矩形状のパルス信号（電圧：Ｖｃｃ）を発生する。アナログスイッチ３２は、パルスジェネレータ３１とタッチパネル２の各電極Ｅとの間に設けられ、第１から第４電極Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ４のうち後述する演算部５から出力される電極選択信号ＳＣ１が示す電極Ｅにパルス信号を与える。電極選択信号ＳＣ１は、対をなす２つの電極Ｅ，Ｅ、又は、４つの電極Ｅ，Ｅ，…を示す信号である。

位置情報取得部４は、同一構成の２つのアナログスイッチ４１，４１（図１ではＡＳと表記する）と、差動アンプ４２と、ノイズフィルタ４３と、ピークホールド部４４と、アナログデジタル変換回路４５（図１ではＡＤＣと表記する）とを備えている。

各アナログスイッチ４１は、第１から第４電極Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ４の出力信号を受け、後述する演算部８から出力される電極選択信号ＳＣ２に基づいて選択された一対の測定対象となる電極Ｅ，Ｅ（以下単に測定電極Ｅ，Ｅともいう）の出力信号を通過させ、差動アンプ４２の入力端子に出力する。具体的には、一方のアナログスイッチ４１が一方の測定電極Ｅからの出力信号を通過させ、他方のアナログスイッチ４１が他方の測定電極Ｅからの出力信号を通過させる。これにより、差動アンプ４２は、第１から第４電極Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ４のうち電極選択信号ＳＣ２によって選択されたペア電極としての一対の測定電極Ｅ，Ｅからの出力信号の信号量差を示す差動信号を出力する。ノイズフィルタ４３は、差動アンプ４２から出力された差動信号のノイズ成分を除去する。ピークホールド部４４は、ノイズが除去された差動信号のピーク電圧をアナログ信号として保持する。アナログデジタル変換回路４５は、前記ピーク電圧（アナログ信号）に基づいて、ピーク電圧値及びピーク電圧の符号情報をデジタル値に変換する。なお、ピークホールド回路４４は、必ずしも必要ではなく、ノイズフィルタ４３の出力信号を直接アナログデジタル変換回路４５に入力するようにしてもよい。この場合、アナログデジタル変換回路４５には、時分割処理の動作をさせるようにすればよい。具体的には、アナログデジタル変換回路４５は、ノイズフィルタ４３から入力されたアナログ信号に対して、適当なサンプリング数で時分割された所定の単位時間毎にデジタル変換処理を施す。そして、デジタル変換処理後のデジタル信号の中から最大値を抽出し、その最大値に基づいたピーク電圧値及びピーク電圧の符号情報を記録するようにするとよい。

演算部５は、位置検出装置１の各ブロックの動作を制御する。また、演算部５は、本実施形態に係る位置検出方法を使用するように、および、本実施形態に係る位置検出プログラムを実行するように、構成されている。

例えば、演算部５は、第１から第４電極Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ４の中からパルス信号を与える電極を選択し、その電極を示す電極選択信号ＳＣ１を信号源３のアナログスイッチ３２に出力する。また、測定対象となる対をなす測定電極を選択し、その測定電極を示す電極選択信号ＳＣ２を２つのアナログスイッチ４１，４１に送信する。そして、これらの電極選択信号ＳＣ１，ＳＣ２により両スイッチの動作が制御される。

電極選択信号ＳＣ１は、演算部５が任意に選択した対をなす２つの電極Ｅ，Ｅ、又は、４つの電極Ｅ，Ｅ，…を示す信号である。ここで、演算部５が、パルス信号を与える電極として、どの電極をどのような順番で選択するかは特に限定されない。また、２つの電極Ｅ，Ｅを選択する場合において、任意の２箇所の電極からの出力信号に基づいて差動アンプ４２により差動信号が採取できる。このとき、好ましくは入力信号を与えた電極から出力信号を採取することが有効である。４つの電極Ｅ，Ｅ，…を選択する場合に、２つの組み合わせの差動をとる、すなわち6つの組み合わせを選択できるが、各辺から１つずつの電極を選択するのが好ましい。また、導電層２２上で直交する仮想線を引き、この仮想線と導電層２２の辺とが重なる位置（４箇所）に電極を設けて、それらの電極に信号を与えてもよい。

また、電極選択信号ＳＣ２は、電極選択信号ＳＣ１で選択された電極の中から任意に選択された対をなす測定電極を示す信号である。したがって、電極選択信号ＳＣ１が２つの電極を示す信号である場合、電極選択信号ＳＣ１と電極選択信号ＳＣ２とは、同じ電極を示す信号となる。

さらに、演算部５は、アナログデジタル変換回路４５から出力された差動信号（デジタル値）に含まれる差分情報に基づいて、絶縁保護層２３に接近又は接触した物体（例えば、ユーザーの指）の位置を演算により求める。ここで、差分情報とは、差動信号に基づいて得られる情報全般を指すものとする。例えば、差分情報には、差動信号が正の電圧信号か負の電圧信号かを示す符号情報、差動信号の大きさを示す電圧差情報、差動信号が所定の電圧に到達するまでの時間情報等が含まれる。また、演算部は、上記制御を行うためのプログラムが格納されたＲＯＭ５１及び後述する補正テーブルＴＢ１やルックアップテーブルＴＢ２等が登録されるデータベースが格納された格納部５２を備えている。

−タッチ位置の検出原理−
図４は位置検出装置１において、タッチパネル２の第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４と周辺ブロックとの接続関係を詳細に示した図である。以下の位置検出原理の説明では、パルスジェネレータ３１からのパルス信号が一対の測定電極としての第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４に与えられ、差動アンプ４２からは第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４の差動信号が出力されるものとする。すなわち、電極選択信号ＳＣ１，ＳＣ２が第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４を示している場合を例に説明する。なお、以下の説明に際して、理解を容易にするために、（１）導電層２２は、一様なシート抵抗を有するものとして説明する。ただし、詳細は後述するが、導電層２２のシート抵抗が部分的に異なる場合においても、本発明は適用が可能である。（２）図４ではアナログスイッチ３２及びアナログスイッチ４１の図示を省略する。

図４に示すように、パルスジェネレータ３１と第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４の入力端子ＩＮ３，ＩＮ４とは、それぞれ基準抵抗Ｒ０を介して入力信号配線ＮＩにより接続されている。入力信号配線ＮＩは、当該配線ＮＩに沿って併走する第１グランド配線ＮＧ１とのペア配線となっている。第１グランド配線ＮＧ１の一端は、パルスジェネレータ３１のグランドと接続されている。

第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４の出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４は、差動アンプ４２の入力端子にそれぞれ出力信号配線ＮＴにより接続されている。出力信号配線ＮＴは、入力信号配線ＮＩと同様にグランド配線（以下、第２グランド配線ＮＧ２と称する）とのペア配線となっている。差動アンプ４２の両入力端子間には、同一インピーダンスを有する２つの負荷Ｚ１，Ｚ１が直列接続されており、両負荷Ｚ１，Ｚ１の間の中間ノードがグランドに接続されている。このグランドに第２グランド配線ＮＧ２の一端が接続されている。第１及び第２グランド配線ＮＧ１，ＮＧ２の他端（タッチパネル側の端部）は解放端となっている。このような非対称電極構成とすることにより、パルスジェネレータ３１から第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４の入力端子ＩＮ３，ＩＮ４に印加されるパルス信号、並びに第３及び第４電極の出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４から差動アンプ４２に出力される出力信号の感度の向上とノイズをより効果的に低減することができる。

図５はユーザーによりタッチ位置ＴＰがタッチされた場合における第３及び第４電極Ｅ３，Ｅ４の出力信号及び差動アンプ４２から出力される差動信号の一例を示した図である。図５において、縦軸は電圧値であり、横軸は時間である。また、図５（ａ）は後述する式（１），（２）で求められるＶ_３，Ｖ_４の信号波形を示しており、図５（ｂ）は式（３）で求められるＶ_ｄｆの信号波形を示している。

ここで、図４において、タッチ位置ＴＰは、第４電極Ｅ４よりも第３電極Ｅ３の方に近いものとする。すなわち、第３電極Ｅとタッチ位置ＴＰとの間の導電層２２の抵抗（以下、第３抵抗Ｒ３と称し、抵抗値はＲ_３と記載する）と、第４電極とタッチ位置ＴＰとの間の導電層２２の抵抗（以下、第４抵抗Ｒ４と称し、抵抗値はＲ_４と記載する）との間には、Ｒ_３＜Ｒ_４の関係が成立するものとする。

タッチ位置ＴＰがタッチされた状態において、第３電極にパルス信号が入力されると、タッチした指と導電層２２との間の容量Ｃ_Ｔと第３抵抗Ｒ３との時定数に応じた電圧でタッチ位置ＴＰがチャージアップされる。このチャージアップ状態が第３電極Ｅ３に反射され、差動アンプ４２の一方の入力端子に下記式（１）で示される反射信号が入力される。

Ｖ_３＝Ｖ_ｄｄ（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｒ_３Ｃ_Ｔ）） ‥（１）

ここで、容量Ｃ_Ｔは、絶縁保護層の材質、厚さ等に応じて一義的に決まる値である。なお、図４に示すように、容量Ｃ_Ｔとグランドとの間には、タッチするユーザー毎に異なる特定の値の負荷Ｚ２が生じる。発明の理解を容易にするため、本式ではその影響を省略している。以下の式でも同様とする。なお、本開示では、このユーザー毎に異なる負荷Ｚ２について、後述する実施形態２において説明する補正マーカーを用いて補正することができるように構成されている。

同様に、位置ＴＰがタッチされた状態において、第４電極Ｅ４にパルス信号が入力されると、容量Ｃ_Ｔと第４抵抗Ｒ４との時定数に応じて、差動アンプ４２の他方の入力端子に下記式（２）で示される反射信号が入力される。

Ｖ_４＝Ｖ_ｄｄ（１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｒ_４Ｃ_Ｔ）） ‥（２）

したがって、差動アンプ４２からは、上記式下記式（３）に示す差動信号（式（１），（２）の差分の信号）が出力される。

Ｖ_ｄｆ＝Ｖ_３−Ｖ_４
＝Ｖ_ｄｄ（−ｅｘｐ（−ｔ／Ｒ_３Ｃ_Ｔ）＋ｅｘｐ（−ｔ／Ｒ_４Ｃ_Ｔ））‥（３）

ピークホールド部４４は、差動信号が正の場合、式（３）の最大電圧値をピーク電圧としてホールドし、差動信号が負の場合、式（３）の最小電圧値をピーク電圧としてホールドする。

−タッチ位置の検出動作（１）−
演算部５では、ピーク電圧値及びピーク電圧の符号情報に基づいてタッチ位置ＴＰを演算により求める。ここでは、もっとも単純な方法であるピーク電圧の符号情報に基づいてタッチ位置ＴＰを求める演算について説明する。

まず、第３電極Ｅ３と第４電極Ｅ４とを結ぶ仮想直線ＩＥ３４（図４の二点鎖線参照）の垂直二等分線ＢＰ３４（図４の一点鎖線参照）を引き、垂直二等分線ＢＰ３４よりも第３電極Ｅ３寄りの領域を第１領域Ｒ１とし、垂直二等分線よりも第４電極寄りの領域を第２領域Ｒ２とする。本実施形態において、導電層２２は一様なシート抵抗であるため、第３及び第４抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は、タッチ位置と電極との間の距離に基づいて定まる。例えば、上記図４の構成の場合、ピーク電圧（図５の点Ｘ参照）の符号は「＋」であるため、演算部はタッチ位置ＴＰが第１領域Ｒ１にあることを求めることができる。

次に、図３に戻り、演算部５は、第２電極Ｅ２と第３電極Ｅ３を測定対象となる一対の電極として選択する。この場合、第２電極Ｅ２と第３電極Ｅ３とを結ぶ仮想直線ＩＥ２３の垂直二等分線ＢＰ２３を引き、垂直二等分線ＢＰ２３よりも第２電極Ｅ２寄りの領域を第３領域Ｒ３とし、垂直二等分線ＢＰ２３よりも第３電極Ｅ３寄りの領域を第４領域Ｒ４とする。先ほどと同様に、演算部５は、ピーク電圧の符号に基づいてタッチ位置ＴＰが第４領域Ｒ４になることを求めることができる。

演算部５は、上記２つの測定に基づいて、タッチ位置ＴＰが第１領域Ｒ１と第４領域Ｒ４との重複部分（図３の斜線で示す領域）にあることを求めることができる。

−従来技術との比較−
ところで、図１４に示すように、従来のパターンレスタッチパネルでは、タッチパネル９１の４隅に電極Ｅ９，Ｅ９，…が設けられている（例えば、特許文献２，３参照）。このような従来の電極配置において、タッチ位置の検出は次の手順で行われる。まず、タッチパネル９１の４隅の電極Ｅ９，Ｅ９，…に対して同相、同電圧の電圧が与えられる。次に、４隅の電極のうちの一対の電極Ｅ９，Ｅ９の出力信号を受けた差動アンプ９２から出力された差動信号に基づいて、演算部９３でタッチ位置を演算する。ここで、従来技術では、タッチ位置ＴＰ９がタッチパネル９１の中心にあるとき、すべての対をなす電極Ｅ，Ｅの組み合わせにおいて、対をなす各電極Ｅ９とタッチ位置ＴＰ９との間の抵抗値Ｒ９１，Ｒ９２が互いに等しい抵抗値となるため、差動信号が０Ｖになる。すなわち、タッチパネル９１の中心位置がタッチされた場合、差動アンプ９２からは、タッチされていない状態と同じ差動信号しか得られないという問題がある。

そこで、本願発明者らは、図３に示すように、導電層２２の辺に沿って電極Ｅ１，Ｅ２，…を非対称な位置に設けることにより上記問題を解決できることを見いだした。換言すると、本願発明者らは、導電層２２の辺に沿って電極を設ける際に、対をなす電極間を結ぶ仮想直線ＩＥの垂直二等分線ＢＰを、互いの組み合わせを異ならせて引いた場合に、垂直二等分線ＢＰ同士が互いに交わる仮想交点が少なくとも２つできる（少なくとも２箇所にできる）ように電極Ｅを配置することにより上記問題を解決できることを見いだした。

より具体的には、本願発明のようにパターンレスタッチパネルにおいて、差動信号を用いてタッチ位置ＴＰの検出を行う場合、タッチ位置ＴＰと測定電極Ｅ，Ｅとの間の距離の差に応じた差動信号が出力される。したがって、対をなす測定電極Ｅ，Ｅ間を結ぶ仮想直線の垂直二等分線を引いた場合に、垂直二等分線は、タッチ位置と測定対象電極と間の距離が互いに等しくなる位置、すなわち、タッチされた場合に２つの対象電極からの出力信号に基づく差動信号が０Vになる位置を示している。したがって、タッチパネルの４隅に電極を設けた場合、すべての一対の測定電極の組み合わせにおいて、任意に選択した２つの測定電極Ｅ，Ｅ間を結ぶ仮想直線ＩＥの垂直二等分線ＢＰがすべて導電層２２の中心で交わるため、タッチ位置ＴＰが導電層２２の中心にあるときに差動信号が０Ｖになる。

一方で、本開示に係るパターンレスタッチパネルでは、仮想交点が少なくとも２つできるように電極群の電極Ｅ，Ｅ，…を配置するため、互いに組み合わせが異なる対をなす電極を測定対象として選択することにより、タッチ位置に拘わらず差動信号が０Ｖになることを避けて確実にタッチ位置を検出できるようすることができる。

さらに、図３に示す電極配置では、仮想交点ＩＰのうちの少なくとも１つ（例えば、図３のＩＰ５参照）が導電層２２の外側に位置するような電極Ｅ，Ｅ，…の配置にしている。仮想交点ＩＰは、対をなす測定電極Ｅ，Ｅを用いた測定について、複数の組み合わせにおいて差動信号が０Ｖになる点を示している。このような仮想交点ＩＰを導電層２２の外に出すことで、複数対の測定電極を用いて測定することにより、差動信号が０Ｖになる点をなくすことができ、ひいては、位置検出装置１の解像度を向上させることができるようになる。換言すると、垂直二等分線ＢＰ１２とＢＰ３４との仮想交点をＩＰ６として定義した場合、導電層２２（タッチパネル２）のサイズは、仮想交点ＩＰ５，ＩＰ６の内側まで広くすることが可能といえる。すなわち、電極Ｅ，Ｅ…が導電層２２の辺に沿ってではなく、その内側に配置されている場合においても、本発明は適用可能であるといえる。

さらに、本願発明者らは、図３のような電極配置において、従来技術と同様に４つの電極に対して同時に電圧を印加する場合に、一対の測定電極Ｅ，Ｅの位置によっては、差動信号が正の電圧値と負の電圧値の間で変動する現象が起こる場合があることを発見した。図１５は、ノータッチ状態において４つの電極に対して同時に電圧（図１５の実線参照）を印加した場合における所定の２つの測定電極間の差動電圧（図１５の破線参照）の変動を示しており、（ａ）は正常状態における波形データであり、（ｂ）は上記変動が発生する場合の波形データである。この点に関し、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、本現象は、他の電極から入力されたパルス信号に起因するものだと見いだした。さらに、２つの測定電極Ｅ，Ｅにのみパルス信号を与えることにより、図１５（ｂ）のような変動現象が発生しないことを見いだし、本発明を完成するに至った。したがって、前述のとおり、本実施形態では、パルスジェネレータ３１と第１から第４電極Ｅ１，Ｅ２，…，Ｅ４との間にアナログスイッチ３２を設け、演算部５からの電極選択信号ＳＣ１に基づいて、一対の測定電極Ｅ，Ｅにパルス信号が印加されるようにしている。これにより、電極Ｅ，Ｅの配置や一対の測定電極Ｅ，Ｅの組み合わせに拘わらず安定したタッチ位置の検出が可能となっている。

以上のように、本実施形態によると、タッチパネル２の電極Ｅ，Ｅ，…を非対称に配置したことにより、測定電極Ｅ，Ｅ間を結ぶ垂直二等分線ＢＰが導電層２２上の１点に集中しないようにすることができる。前述のとおり、垂直二等分線ＢＰ上は差動信号が０Ｖになり、垂直二等分線ＢＰ近傍も差動信号の変化が得られにくい。したがって、垂直二等分線ＢＰの１点集中を避けることにより、測定電極Ｅ，Ｅの組み合わせを異ならせることによって、上記差動信号の振幅が得られにくい位置を削減することができる。すなわち、タッチ位置ＴＰによる検出感度の差異を少なくすることができ、解像度を向上させることができるようになる。

また、本願発明者らは、従来４隅に設けられていた電極Ｅ，Ｅ…の位置を導電層２２の辺の両端から離間させた場合においても、一対の測定電極Ｅ，Ｅにパルス信号を与える構成にすることにより、差動信号の変動現象が発生しないことを見いだした。これにより、電極を導電層の辺の任意の位置に配置することができる。すなわち、タッチ位置に近い電極Ｅ，Ｅを測定電極Ｅ，Ｅにすることができるようになる。本実施形態のようなパターンレスタッチパネルでは、基準抵抗Ｒ０と第１から第４抵抗Ｒ１〜Ｒ４の分圧により差動信号の振幅が規定されるため、タッチ位置ＴＰが近い方が差動信号の振幅を大きく得ることができる。したがって、本態様に係るタッチパネルは、解像度を高めることができるようになるメリットがある。このような構成は、タッチパネル２が大型化する際により顕著な効果が得られる。

さらに、２層構造タッチパネルでは、その特性上、シート抵抗値が１ｋΩ／□から５ｋΩ／□の範囲にすることが必要であるが、本発明では、導電層のシート抵抗値が２桁以上高くてもよい点に特徴がある。すなわち、超大型ディスプレイ、壁面等を使用した超大型スクリーン、ホワイトボード等の大型板面等の超大型のタッチパネルに適している。さらに、有機導電シート、金属薄膜シート等のシート抵抗値が高いシートを導電層に適用することが可能になるため、曲面での使用にも適している。

なお、上記実施形態では、導電層２２が矩形状であるものとして説明したが、導電層の形状は、矩形状以外の形状であってもよい。例えば、図６には、導電層２２が楕円（円形状）の場合におけるタッチパネルの構成を示している。図６においても、図３の場合と同様に、４つの電極Ｅ７１，Ｅ７２，Ｅ７３，Ｅ７４が楕円形状の導電層２２の辺に沿って非対称に配置されている例を示している。図６に示すように、矩形状の導電層の場合と同様に、対をなす電極間を結ぶ仮想直線ＩＥの垂直二等分線ＢＰを、互いの組み合わせを異ならせて引いた場合に、垂直二等分線ＢＰ同士が互いに交わる仮想交点ＩＰが少なくとも２つできる（少なくとも２箇所にできる）ように構成されている。これにより、タッチ位置に拘わらず差動信号が０Ｖになることを避けて確実にタッチ位置を検出できるようすることができる。

＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態に係るタッチパネルの構成例を示す平面図である。なお、タッチパネル２の平面図は、第１実施形態で示した図２記載のものと同様である。また、位置検出装置１は、第１実施形態で示した図１記載のものと同様である。以下の実施形態において、第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する場合がある。

図７に示すように、第２実施形態に係るタッチパネル２には、導電層２２の辺に沿って、第１から第４電極Ｅ１１，Ｅ１２，…，Ｅ４３が各３個ずつ設けられている。図７では、第１から第４電極Ｅ１１，Ｅ１２，…，Ｅ４３が非対称に設けられている例を示している。具体的には、導電層の第１コーナーＣ１（図７左上）から各第１電極Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３までの距離と、導電層の第４コーナーＣ４（図７右上）から各第３電極Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ３３までの距離とが、それぞれ互いに異なるように各電極が配置されている。例えば、図７において、Ｄ１１≠Ｄ３１である。同様に、導電層２２の第１コーナーＣ１から各第４電極Ｅ４１，Ｅ４２，Ｅ４３までの距離と、導電層２２の第２コーナーＣ２（図７左下）から各第２電極Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３までの距離とが、それぞれ互いに異なるように各電極が配置されている。例えば、図７において、Ｄ２１≠Ｄ４１である。

−タッチ位置の検出動作（２）−
以下において、図８から図１２を参照しながら、ルックアップテーブルを用いたタッチ位置の検出、すなわち、本実施形態に係る位置検出方法および位置検出プログラムを用いた処理について詳細に説明する。図８は全体フローを示しており、図９はユーザーがタッチパネルにタッチ操作した際のタッチ位置検出に係る動作の詳細フローを示している。なお、これまでの説明と同様に、電極選択信号ＳＣ１と電極選択信号ＳＣ２とが同じ２つの電極Ｅを示す信号であるものとして説明する。

ルックアップテーブルの作成に際し、図７のタッチパネルを複数の検出領域に分割する。本実施形態では、タッチパネルが８０個の検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０に分割された例を示している。図１１（ａ）にルックアップテーブルの一例を示している。図１１（ａ）に示すように、ルックアップテーブルには、測定対象となるペア電極Ｅ，Ｅの組み合わせと、各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０の標準出力情報としての標準ピーク電圧とが対応付けされた状態でリスト化されている。標準ピーク電圧とは、標準的な測定環境において、標準的な人が各検出領域をタッチした場合を想定した場合において、各ペア電極Ｅ，Ｅにパルス信号を印加したときに、当該各ペア電極から出力される出力電圧の電圧差のピーク値のである。なお、本開示では、測定対象となるペア電極Ｅ，Ｅの組み合わせを互いに異ならせて１００通りの組み合わせに対してパルス信号印加及び測定を行うものとする。なお、図１１及び図１２の表では、列毎に異なるペア電極Ｅ，Ｅの組み合わせを記載しており、説明の便宜上、それぞれのペア電極Ｅ，Ｅの組み合わせに対して、ペア電極番号Ｐ００〜Ｐ９９を付している。ペア電極番号Ｐ００〜Ｐ０５までは、対向する辺に沿って配置された電極をペア電極として選択しており、ペア電極番号Ｐ０６〜Ｐ０９及びＰ９９は、互いに直交する辺に沿って配置された電極をペア電極として選択している。なお、図１１では記載していないが同一辺にある２つの電極をペア電極としてもかまわない。

ここでルックアップテーブルの生成方法を説明する。あるペア電極Ｅ，Ｅを選んだとき、前述の演算で同じピーク値を示す仮想線が決定されるが、これに従った演算値がタッチ面（例えば、導電層２２）の全体で得られる。この演算値が正しいことを実際にタッチすることで検証し、もし誤差が認められればそれを補正する。タッチ面全面の正しいタッチ点ピーク値をタッチ点対応で格納部５２に取り込んだ表がルックアップテーブルであり、タッチ点解像度に応じてルックアップテーブルの横軸と縦軸のタッチ点の値の数(ピクセル値数)が決定される。全電極Ｅの組み合わせの数だけルックアップテーブルの数があり、ホバリングなどでパネルから離れたタッチ点に対して、非線形ピーク出力となることが多いため、この個別ルックアップテーブルも必要な場合がある。

図７に示すように、Ｓ１において、タッチパネル２には、ユーザーによるタッチ操作に基づいてルックアップテーブルに登録された標準差分情報を補正するための補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２が表示される。標準差分情報は、上記リスト化された各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０の標準ピーク電圧のリスト情報を含む情報である。図７では、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２がそれぞれタッチパネル２の右上及び左下に表示されている例を示している。なお、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２の表示位置及び表示数は上記に限定されない。例えば、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２の位置が図７と異なっていてもよいし、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２が１箇所又は３箇所以上に表示されてもよい。

Ｓ２において、演算部５は、ユーザーによるタッチパネル２へのタッチ操作が行われる前に、ノータッチ状態における各標準ピーク電圧を補正するためのノータッチ補正データの取得を行う。

図９はノータッチ補正データの取得動作の一例を示すフロー図である。図９に示すように、まず、演算部５は、あらかじめ定められた電極選択ルールに従って、測定対象となる対をなすペア電極を選択する（Ｓ２１）。電極選択ルールは、例えば、演算部５の格納部５２に格納されたデータベースにあらかじめ登録されている。図１１に示す表では、電極選択ルールの一例を示している。具体的には、表の１行目に記載されたペア電極番号Ｐ００，Ｐ０１，…，Ｐ９９に対応するようにペア電極の組み合わせが表の２行目に記載されている。演算部５は、例えば、図１１の表のペア電極番号Ｐ００，Ｐ０１，…，Ｐ９９の順にペア電極を構成する２つの電極を選択する。したがって、図１１の例では、演算部は、まずペア電極として第１電極Ｅ１１及び第３電極Ｅ３１を選択する。

Ｓ２２及びＳ２３では、演算部５は、パルスジェネレータ３１及びアナログスイッチ３２に電極選択信号ＳＣ１を与え、ペア電極Ｅ１１，Ｅ３１に所定のパルス信号を与えるとともに、アナログスイッチ４１，４１に電極選択信号ＳＣ２を与える。これにより、パルス信号が与えられたペア電極Ｅ１１，Ｅ３１から出力された出力信号が差動アンプ４２に入力され、ピークホールド部４４からピーク電圧が出力される。これにより演算部５は、ピークホールド部４４からノータッチ状態におけるピーク電圧を取得し、補正テーブルＴＢ１に登録する。その後、演算部５は、上記パルス信号が与えられたペア電極Ｅ１１，Ｅ３１をディスチャージする（Ｓ２４）。ペア電極Ｅ１１，Ｅ３１のディスチャージは、例えば、ペア電極Ｅ１１，Ｅ３１をグランドに短絡させることにより実施する。

Ｓ２５では、ピーク電圧の取得回数（ペア電極の組み合わせ）が規定された数（例えば１００）に到達したか否かを判定し、到達していなければ（Ｓ２５でＮＯ）、Ｓ２１に戻り、ペア電極Ｅ１１，Ｅ３１の組み合わせを、次のペア電極番号Ｐ０２に係るペア電極Ｅ１２，Ｅ３２に変えてノータッチ状態におけるピーク電圧を取得する。以後、規定のピーク電圧の取得回数に到達するまで、Ｓ２１〜Ｓ２５のフローを繰り返す。このようにして、ノータッチ補正データの取得が完了すると、フローは図８のＳ３に戻る。

Ｓ３において、演算部５は、補正テーブルＴＢ１を参照してルックアップテーブルＴＢ２の標準差分情報の補正を行う。標準差分情報の補正は、例えば、図１１（ａ）のルックアップテーブルＴＢ２の各標準ピーク電圧から同じ電極の組み合わせに係るノータッチ補正データを差し引く。具体的には、図１０において、“Ｐ００−Ｑ０１”の欄における標準ピーク電圧Ｖｐ１１からペア電極番号Ｐ００に係るノータッチ補正データＶｎ１１を差し引き、その演算結果を“Ｐ００−Ｑ１”の欄の標準ピーク電圧と置き換える。同様にして、“Ｐ００−Ｑ０２”の欄の標準ピーク電圧Ｖｐ２１を“Ｖｐ２１−Ｖｎ１１”の値に置き換えるという作業を、ペア電極番号Ｐ００に係る各標準ピーク電圧Ｖｐ１１，Ｖｐ１２，…に対して行う。さらに、上記置き換え作業を、各ペア電極番号Ｐ００，Ｐ０１，…，Ｐ９９の各標準ピーク電圧Ｖｐ２１，Ｖｐ２２，…に対してそれぞれに実施する。なお、標準差分情報の補正は、上記減算処理に限定されず、他の方法を用いてもよい。例えば、減算とは異なる演算処理を行ってもよいし、検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０毎に異なる倍数をかけたノータッチ補正データを用いて補正を実施してもよい。また、各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０毎での補正は、導電層２２のシート抵抗が部分的に異なる（ずれる）場合でも適用可能となる。すなわち、仮に、導電層２２のシート抵抗が部分的に異なる場所が、位置検出装置毎にばらつくような場合においても、このようなノータッチ補正データＶｎ１１，１２，…を用いた補正を行うことにより、位置検出装置毎のばらつきに拘わらず、シート抵抗のずれによる影響を打ち消すように補正をすることができる。

標準差分情報の補正が終わると、フローはＳ４のマーカー補正処理に進む。マーカー補正処理Ｓ４において、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２のうちのいずれか一方がタッチされると（Ｓ４１でＹＥＳ）、演算部５はマーカー補正データを取得する（Ｓ４２）。Ｓ４２では、図９のノータッチ補正データの取得に係る処理と同様の処理を行い、マーカータッチ補正データを取得して、補正テーブルＴＢ１に登録する。図１１（ｂ）には、マーカーＭＫ１及びＭＫ２のマーカータッチ補正データを取得した例を示している。マーカータッチ補正データを取得した後、演算部５は、マーカータッチ補正データを用いて標準差分情報の補正を行う（Ｓ４３）。前述の図４で例示したとおり、タッチ位置の容量Ｃ_Ｔとグランドとの間にタッチするユーザー毎に異なる特定の値の負荷Ｚ２が生じる。マーカータッチ補正データを用いることで、この負荷Ｚ２に起因する演算誤差を補正することができるようになる。Ｓ４３の補正が完了すると、タッチパネル２から補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２が消去される。そして、タッチパネル２に対してユーザーによるタッチ操作を受けると（Ｓ５でＹＥＳ）、演算部５は補正されたルックアップテーブルＴＢ２を用いてタッチ位置の検出演算を行う（Ｓ６）。

次に、図１０を用いて、演算部５によるタッチ位置の検出演算について詳細に説明する。タッチ位置の検出演算では、ノータッチ補正データの取得の場合と同様に、電極選択ルールに従って、ペア電極を選択する（Ｓ６１）。次に、演算部５は、パルスジェネレータ３１及びアナログスイッチ３２に電極選択信号ＳＣ１を与え、ペア電極に所定のパルス信号を与えるとともに（Ｓ６２）、ピークホールド部４４からピーク電圧を取得する（Ｓ６３）。

ピーク電圧が取得されると、演算部５はユーザーによるタッチ操作の位置を推定する推定演算を行う（Ｓ６４）。具体的には、推定演算では、（１）まず、演算部５は、取得されたピーク電圧と、補正後のルックアップテーブルＴＢ２の各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０における標準ピーク電圧とを比較する。（２）そして、図１２に示すように、（１）記載の両電圧の誤差が所定の範囲内の場合に“１”を、両電圧の誤差が所定の範囲を超える場合に“０”を演算結果テーブルＴＢ３に登録する。例えば、取得されたピーク電圧と標準ピーク電圧との誤差が±１０％以内の場合に“１”を出力する。推定演算が終了すると、パルス信号が与えられたペア電極がディスチャージされる（Ｓ６５）。なお、本実施形態における候補位置とは、前述の両電圧の誤差が所定の範囲内の位置、すなわち、演算結果テーブルＴＢ３に“１”が登録された位置である。

そして、演算部５は、規定された取得回数（例えば、１００）に到達するまで、上記Ｓ６１〜Ｓ６５の処理を繰り返し、電極選択ルールで規定されたすべての組み合わせに係るペア電極（例えば、Ｐ００，Ｐ０１，…，Ｐ９９）の推定演算（上記（１）及び（２）の演算）を実施する。

演算部５は、推定演算をあらかじめ規定された回数実施した後（Ｓ６６でＹＥＳ）、推定演算の結果に基づいて、ユーザーによるタッチ操作の位置を判断する特定演算を行う（Ｓ６７）。具体的には、検出領域毎に推定演算結果を加算し、加算結果の大きさ、突出度、近似度等に基づいてタッチ操作の位置を判断する。例えば、図１２の例では、検出領域Ｑ７の加算結果が９５になっているため、すなわち、演算部５は、候補位置として抽出された回数が最も大きいため、検出領域Ｑ７がユーザーのタッチ位置であると判断する。

なお、特定演算におけるタッチ位置の判断方法は、特に限定されるものではない。例えば、検出領域毎の推定演算結果の加算値の大きさのみに基づいて判断してもよいし、加算結果の大きさが所定の大きさ以上でかつ所定の突出度を有する検出領域がある場合に、その検出領域をタッチ操作の位置と判断するようにしてもよい。また、例えば、複数点の検知領域における加算結果の大きさが他の検知領域の加算結果よりも突出して大きく、かつ、互いの加算結果が近似している場合がある。このような場合には、演算部はユーザーによって複数点のタッチ操作が行われたと判断する。また、複数の推定演算結果や複数のピーク電圧値に基づく別の評価軸を設定し、その別の評価軸の結果に基づいて、又は別の評価軸の結果を加味してタッチ位置を判断するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態によると、ペア電極を構成する電極の組み合わせを異ならせた測定を実施することにより、多面的なデータ取得が可能となるとともに、それらを総合してタッチ操作の位置を判断するため、タッチ位置の判断精度を向上させることができるようになる。また、パターンレスタッチパネルの場合、電極の位置とタッチ操作位置との間の距離によって測定精度に差異が生じる場合があるが、本実施形態のようにペア電極を構成する電極の組み合わせを異ならせてタッチ操作位置の判断を行うことで、タッチ位置による測定精度のばらつきをなくすことができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、図８のＳ４において、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２を用いたマーカー補正処理Ｓ４を行うものとしたが、これに限定されない。例えば、一つのタッチ位置に対してペア電極Ｅ，Ｅ間の差動データ（出力信号）はすべて演算部５に取り込まれるため、任意の位置の補正タッチに基づいて、複数のルックアップテーブルＴＢ２，ＴＢ２，…が格納されたルックアップテーブルセットＴＢＳのうちから一致度の高いルックアップテーブルＴＢ２（以下、第１ルックアップテーブルＴＢ２１と称する）を選び出すことにより、補正を完了させてもよい。一致度の判定方法は、位置検出時の方法と同じスコア算出によるステップと最大スコアの高いＬＵＴ（ルックアップテーブル）選別判断法である。

以下、図１３を用いて、マーカー補正処理Ｓ４に代えて、補正タッチに係る補正処理Ｓ７を行う場合のフローについて詳細に説明する。なお、図８と共通のフローに関しては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１３では、補正マーカーＭＫ１，ＭＫ２を使用しないため、図８のＳ１に係る「補正マーカー表示」は実施しない。

Ｓ３において、演算部５は、補正テーブルＴＢ１を参照してルックアップテーブルセットＴＢＳに係る複数のルックアップテーブルＴＢ２，ＴＢ２，…について標準差分情報の補正を行う。図１３では、すべてのルックアップテーブルＴＢ２，ＴＢ２，…に対して、各標準ピーク電圧から同じ電極の組み合わせに係るノータッチ補正データを差し引く。

標準差分情報の補正が終わると、フローはＳ７の補正処理に進む。以下、補正処理Ｓ７の一例を記載する。例えば、補正処理Ｓ７において、タッチパネル２の任意の位置においてタッチ操作がされると（Ｓ７１でＹＥＳ）、演算部５はあらかじめ設定された組み合わせに係る複数のペア電極に対してパルス信号印加及び測定を実施する。そして、複数の測定結果と、複数のルックアップテーブルＴＢ２，ＴＢ２，…の各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０の標準ピーク電圧とを比較し、第１ルックアップテーブルＴＢ２１を選択する（Ｓ７２）。前述のとおり、ユーザー毎に異なるタッチ操作に係る負荷Ｚ２が異なるが、本方法によって選択された第１ルックアップテーブルＴＢ２１は、ユーザーの個人差を加味した最適なルックアップテーブルであるといえる。以下のフローは、図８と同様であり、ここではその詳細な説明を省略する。これにより、ユーザーの個人差があるような場合においても、解像度の高い位置検出を実現することができる。

なお、大型のタッチパネル等において、複数のユーザーによるタッチ操作があるような場合に、各ユーザーのタッチ領域の周辺領域をユーザー領域として区画し、ユーザー領域毎に最適なルックアップテーブルを選択して、適用するようにしてもよい。これにより、各ユーザー領域において、解像度の高い位置検出を実現することができるようになる。具体的な用途として、大型教育パネル等において、複数の生徒がランダムにタッチするような用途が考えられ、本変形例に係るユーザー領域毎の最適なルックアップテーブルの選択が特に有用である。

第２実施形態において、以下の改変も可能である。

例えば、上記第２実施形態において、各辺の電極の数は、それぞれ３個であるものとしたが、電極の数はこれに限定されない。各辺に設ける電極の数は、それぞれ少なくとも１個であればよく、また各辺で電極数が異なっていてもかまわない。

また、第２実施形態において、導電層２２の各辺に設けられた電極は、非対称な位置であるものとしたが、各辺の電極が対称な位置に設けられていてもよい。ただし、各辺の電極を対称に設ける場合には、各辺の電極からペア電極を選択する際に、ペア電極間を結ぶ仮想直線の垂直二等分線が集中しすぎないようにするのが好ましい。

また、第２実施形態において、ペア電極にパルス信号を与えて、ペア電極から得られる差動信号のピーク電圧に基づいてタッチ位置の検出を行うものとしたが、これに限定されない。例えば、ペア電極に代えて、単電極を選択し、単電極からＲＣ時定数に係る時間と電圧とに係る情報を取得して、当該情報に基づいて、図１０に係るタッチ位置のタッチ位置の検出演算Ｓ６を行ってもよい。

また、図１２において、演算部５は、取得されたピーク電圧と、補正後のルックアップテーブルＴＢ２の各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０における標準ピーク電圧とを比較し、両電圧の誤差が所定の範囲内の場合に“１”を、両電圧の誤差が所定の範囲を超える場合に“０”を演算結果テーブルＴＢ３に登録するものとしたが、タッチ位置の推定演算はこれに限定されない。例えば、演算部５は、検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０毎に、上記両電圧の誤差が少ないほど高くなるような３段階以上のランク付け（スコア導出）をしてもよく、所定の数値（例えば、確率、割合等）を用いてタッチ位置であることの確からしさを示すスコアを導出するようにしてもよい。この場合、例えば、演算部５は、各ペア電極の組み合わせを変えて、上記スコアの導出（推定演算）を行い、その推定演算の結果に基づいて、ユーザーによるタッチ操作の位置を判断する特定演算を行う。特定演算におけるタッチ位置の判断方法は、前述の第２実施形態及びその変形例と同様であり、ここではその詳細な説明は省略する。また、スコアは、上記両電圧の誤差が少ないほど高くなるようなスコアに限定されず、出力信号に基づいて各検出領域Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０がタッチ位置であることの確からしさを示すようなものであればよい。例えば、そのスコアに係る出力信号の基準値、値の高低、スコア導出のための演算方式等は任意に設定することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが種々の改変が可能である。

例えば、第１及び第２実施形態において、電極選択信号ＳＣ１と電極選択信号ＳＣ２とが同じ２つの電極を示す信号であるものとして説明したが、これに限定されず、電極選択信号ＳＣ１と電極選択信号ＳＣ２とが異なる電極を示してもよい。

以下では、例えば図３の構成において、電極選択信号ＳＣ１が４つの電極（例えば、第1〜第４電極Ｅ１〜Ｅ４）を示す信号であり、電極選択信号ＳＣ２が２つの電極Ｅ（例えば、第３，第４電極Ｅ３，Ｅ４）を示す信号である場合におけるタッチ位置の検出動作について説明する。この場合においても、「タッチ位置の検出動作（１）」及び「タッチ位置の検出動作（２）」と同様の手順でタッチ位置ＴＰを求めることができる。

具体的には、「タッチ位置の検出動作（１）」で説明したように、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を定義する。そして、パルス信号を与える電極として第１〜第４電極Ｅ１〜Ｅ４を選択するとともに、第３電極Ｅ３及び第４電極Ｅ４を測定電極Ｅとして選択する。そうすると、パルスジェネレータ３１から出力されたパルス信号が、アナログスイッチ３２を介して第１〜第４電極Ｅ１〜Ｅ４に与えられる。このとき、測定電極Ｅ（例えば、第３，第４電極Ｅ３，Ｅ４）には同じパルス信号を与えるとともに、他の電極Ｅ例えば、第１，第２電極Ｅ１，Ｅ２）には、別のパルス信号を与えるようにする。そうすることで、検出位置特異性が増大し、感度向上という効果が得られる。また、そうすることで、図１５（ｂ）に示したような現象も起こらない。

ここで上記説明と同様に、第３及び第４抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は、タッチ位置と電極との間の距離に基づいて定まるため、ピーク電圧の符号が「＋」となり、演算部５はタッチ位置ＴＰが第１領域Ｒ１にあることを求めることができる。次に、パルス信号を与える電極は変えずに、第２電極Ｅ２及び第３電極Ｅ３を測定電極として選択するとともに、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４を定義する。そして、上記説明と同様にして、演算部５は、ピーク電圧の符号に基づいてタッチ位置ＴＰが第４領域Ｒ４になることを求めることができる。その後、演算部５は、上記２つの測定に基づいて、タッチ位置ＴＰが第１領域Ｒ１と第４領域Ｒ４との重複部分（図３の斜線で示す領域）にあることを求めることができる。

なお、上記「タッチ位置の検出動作（１）〜（３）」において、電極選択信号ＳＣ１は、対をなす２つの電極、又は、４つの電極を示す信号であるものとしたが、これに限定されない。例えば、導電層２２の形状が矩形状以外の多角形状や円形状である場合に、演算部５によって選択される電極数が２つ又は４つ以外であっても本実施形態と同様の効果が得られる場合がある。同様に、上記「タッチ位置の検出動作（１）〜（３）」において、計測信号（パルス信号）が与えられた電極の中から測定対象となる測定電極が選択されている例を示しているが、測定電極が計測信号を与える電極に含まれていなくてもよい。例えば、計測信号を与えるための信号供給電極と、測定信号を受信する信号受信電極とを分け、対応する信号供給電極及び信号受信電極を対にし、この対電極同士を互いに近づけて配置するようにしてもよいし、互いに少し離間させて配置するようにしてもよく、上記各実施形態と同様の効果が得られる。

また、第１及び第２実施形態において、電極は導電層の辺に沿って設けられるものとしたが、一部の電極が導電層の辺から内側に離間した位置に設けられていてもかまわない。例えば、導電層２２の面積に対してタッチパネル２の開口面積（有効タッチ面積）が狭い場合に、各電極がタッチパネル２の有効タッチ領域を区画する枠に沿って設けられていてもよい。一方で、同じ面積の導電層内において、タッチ検出可能な領域を広く確保するためには、導電層２２の辺に沿って電極が設けられているのが好ましい。

また、第１及び第２実施形態では、電極が矩形状の導電層２２の中間位置に設けられている例について説明したが、複数の電極のうちの一部が導電層の第１から第４コーナーＣ１〜Ｃ４に設けられていてもかまわない。例えば、図７の破線で示すように、電極Ｅ５１〜Ｅ５４が設けられていてもよい。この場合、例えば、ペア電極としてＥ５１とＥ２１又はＥ２２との組み合わせ、Ｅ５２とＥ４１又はＥ４２との組み合わせのように選択すればよい。

また、第１及び第２実施形態では、ペア電極に対するパルス信号印加及び測定を各ペア電極の組み合わせに対して１回行う例を示しているが、５〜５０ｍｓの期間毎に前記ペア電極を構成する電極の組み合わせを変えるものとし、この５〜５０ｍｓの期間中に複数回のパルス信号印加及び測定を実施するようにしてもよい。この場合、例えば、複数回の測定結果を平均してその値を各演算に用いるようにすればよい。

また、上記実施形態では、導電層はタッチパネル表面に設けられているものとしたが、例えば、携帯電話の裏側のように、タッチパネルの画面から所定の間隔を空けた位置に導電層が設けられている、すなわち、ホバリング検出されるような状態においても、本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。

本発明は、単純な構造でありかつ解像度の高い位置検出装置を実現することが可能であり、超大型のスクリーンやホワイトボード等の用途において、超大型タッチパネルを実現するのに際して極めて有用である。

１ 位置検出装置
２ タッチパネル（ベース部）
２２ 導電層
３ 信号源
５ 演算部
Ｅ 電極
Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑ８０ 検出領域

Claims (20)

1. 複数の電極が接続された導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出する位置検出方法であって、
   前記複数の電極の中から選択された対象電極に計測信号を与えかつ当該対象電極からの出力信号を取得する信号取得ステップと、前記出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する位置推定ステップとを含む位置推定処理を、前記対象電極を異ならせて行う位置推定工程と、
   前記位置推定工程の結果に基づいて、前記物体の位置を判断する特定演算工程とを備えている
   ことを特徴とする位置検出方法。
2. 請求項１記載の位置検出方法において、
   前記位置推定処理では、前記対象電極に計測信号を与えたときに得られる前記出力信号が所定の基準を満たす位置を前記候補位置として抽出し、
   前記特定演算工程では、前記位置推定工程において前記候補位置として抽出された回数の大きさに基づいて前記物体の位置を判断する
   ことを特徴とする位置検出方法。
3. 請求項２記載の位置検出方法において、
   前記特定演算工程では、前記候補位置として、抽出回数が最大である第1候補位置と、当該第１候補位置との抽出回数の差が所定値以下の第２候補位置とがある場合に、当該第1及び第２候補位置を前記物体の位置と判断する
   ことを特徴とする位置検出方法。
4. 請求項２記載の位置検出方法において、
   前記特定演算工程では、前記候補位置として抽出された回数が所定の基準値を超える位置を前記物体の位置と判断する
   ことを特徴とする位置検出方法。
5. 請求項１記載の位置検出方法において、
   前記対象電極の各々について前記物体の位置に応じてあらかじめ設定された前記出力信号に対する標準出力情報が登録されたテーブルを用意し、
   前記位置推定ステップでは、前記対象電極から得られた出力信号と、前記テーブルの標準出力情報との比較結果に基づいて前記物体の候補位置を推定する
   ことを特徴とする位置検出方法。
6. 請求項５に記載の位置検出方法において、
   前記ベース部に物体が接近していないときに、前記信号取得ステップを実行し、当該信号取得ステップで取得された出力信号を用いて前記テーブルの標準出力情報を補正する
   ことを特徴とする位置検出方法。
7. 請求項５記載の位置検出方法において、
   前記位置推定ステップは、
   前記導電層の中心を通過する十字線により当該導電層を４つの領域に分割し、前記信号取得ステップで取得された出力信号に基づいて、前記４つの領域のうちから前記物体の位置に対応する推定領域を特定する領域特定ステップと、
   前記対象電極から得られた出力信号と、前記推定領域に対応したテーブルとの比較結果に基づく前記物体の候補位置の推定を行う候補位置推定ステップとを含む
   ことを特徴とする位置検出方法。
8. 請求項７記載の位置検出方法において、
   前記信号取得ステップで選択される前記対象電極のうちの少なくとも１つは、前記推定領域に含まれる又は近接する電極である
   ことを特徴とする位置検出方法。
9. 請求項１に記載の位置検出方法において、
   前記導電層は矩形状であり、
   前記導電層の各辺に沿って少なくとも１つの電極が設けられている
   ことを特徴とする位置検出方法。
10. 請求項９記載の位置検出方法において、
    前記信号取得ステップでは、前記対象電極として、前記導電層の互いに直交する辺から各１つずつ選択された対をなすペア電極に計測信号を与え、当該ペア電極から出力信号を取得し、
    前記位置推定ステップは、前記ペア電極から取得された出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する
    ことを特徴とする位置検出方法。
11. 複数の電極が接続されかつ区画された複数の検出領域を有する導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出する位置検出方法であって、
    前記複数の電極の中から選択された対象電極に計測信号を与えかつ前記対象電極からの出力信号を取得する信号取得ステップと、前記出力信号に基づいて前記検出領域が前記物体の位置であることの確からしさを示すスコアを各検出領域に対して導出するスコア導出ステップとを含む位置推定処理を、前記対象電極を異ならせて行う位置推定工程と、
    前記位置推定工程の結果に基づいて、前記物体の位置を判断する特定演算工程とを備えている
    ことを特徴とする位置検出方法。
12. 請求項１１記載の位置検出方法において、
    前記特定演算工程では、前記位置推定工程で導出されたスコアが最大である第１検出領域を前記物体の位置を判断する
    ことを特徴とする位置検出方法。
13. 請求項１２記載の位置検出方法において、
    前記特定演算工程では、前記第１検出領域とのスコアの差が所定の基準値以内の第２検出領域がある場合に、前記第１検出領域に加えて、当該第２検出領域を前記物体の位置と判断する
    ことを特徴とする位置検出方法。
14. 請求項１１記載の位置検出方法において、
    前記対象電極の各々について前記物体の位置に応じてあらかじめ設定された前記出力信号に対する標準出力情報が登録されたテーブルを用意し、
    前記スコア導出ステップでは、前記対象電極から得られた出力信号と、前記テーブルの標準出力情報との比較結果に基づいて前記各検出領域におけるスコアを導出する
    ことを特徴とする位置検出方法。
15. 請求項５又は１４に記載の位置検出方法において、
    前記テーブルを複数準備し、
    前記導電層の任意の位置への物体の接近に基づいて、前記複数のテーブルの中から最適なテーブルを選択し、当該テーブルを用いて前記位置推定処理を行う
    ことを特徴とする位置検出方法。
16. 請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載の位置検出方法において、
    前記各位置推定処理は、５〜５０ｍｓの期間毎に前記対象電極を変えて行う
    ことを特徴とする位置検出方法。
17. 請求項１記載の位置検出方法において、
    前記ベース部は、前記導電層を覆う絶縁層を有し、
    当該位置検出方法は、前記絶縁層に接近又は接触した物体の位置を検出するものである
    ことを特徴する位置検出方法。
18. 請求項１又は１１に記載の位置検出方法において、
    前記対象電極は、対をなすペア電極であり、
    前記位置推定工程では、前記ペア電極から取得された出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する位置推定ステップを含む位置推定処理を、当該ペア電極を構成する電極の組み合わせを異ならせて行う
    ことを特徴とする位置検出方法。
19. 複数の電極が接続された導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出するための位置検出装置の位置検出プログラムであって、
    前記位置検出装置に、
    前記複数の電極の中から選択された対象電極に計測信号を与えかつ当該対象電極から得られた出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する位置推定処理を、前記対象電極を異ならせて実行する推定演算処理と、
    前記推定演算処理の結果に基づいて、前記物体の位置を判断する特定演算を実行する特定演算処理と、
    を実行させることを特徴とする位置検出プログラム。
20. 複数の電極が接続された導電層を有するベース部に接近した物体の位置を検出する位置検出装置であって、
    前記複数の電極の中から選択された対象電極に計測信号を与える信号源と、
    前記計測信号が与えられた対象電極からの出力信号に基づいて前記物体の候補位置を推定する推定演算を対象電極を異ならせて実行するとともに、互いに異なる複数の前記対象電極に係る推定演算の結果に基づいて前記物体の位置を判断する演算部とを備えている
    ことを特徴とする位置検出装置。

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