JP2010262460A - 静電容量方式タッチパネル装置及びそのタッチ入力位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量方式タッチパネル装置においては、パネルサイズの大型化に伴って指等がタッチした場合における検出感度が低下し、安定した検出動作ができないという課題を有していた。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の静電容量方式タッチパネル装置は、複数の検出期間設定手段１８〜２０と、電極範囲設定手段２１とから構成され、タッチ入力を検出した電極３，４を基準にして予め決められた距離範囲にある電極３，４における検出期間を、タッチ入力を検出する前の検出期間よりも大きく設定して検出することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量方式タッチパネル装置及びそのタッチ入力位置検出方法に関する。

近年、画像を表示するための表示装置と、表示装置の前面に座標入力面（タッチパネル面）を配設した座標入力装置（タッチパネル装置）と、座標入力装置からの入力に基いて表示装置の表示制御を行う制御装置とを備え、表示装置及び座標入力装置を用いて電子黒板部の表示面及び座標入力面を構成した電子黒板システムが提供されている。

上記のような電子黒板システムに用いられる座標入力装置における座標検出技術としては、表示装置の表示画面等に設けられる座標入力装置の、座標入力面（タッチ面）に特殊な機能を持たせて、当該座標入力面へのタッチによる特性変化を検出する方式である、いわゆるタッチパネルが多く用いられており、例えば、静電容量方式、超音波表面弾性波方式等が知られている。

このうち、静電容量方式タッチパネル装置の一例としては、内部の表示画面を可視できる透過性のデジタイザを表示面に配して、直感的に位置指定できるようにし、更に操作者の直感性を追求するために、直接画面に指で触れて入力できる、タッチパネル混合型ポインティングデバイスが提案されている（特許文献１）。

このような静電容量方式のタッチパネル装置においては、Ｘ方向、Ｙ方向に平行に配列された複数の電極を、電極選択回路を介して発振回路に接続し、座標入力面へのタッチによる各電極の静電容量の変化を周波数の変化に変換することで入力の有無を検出しているが、その原理については、例えば、（特許文献２）に開示されている。

また、Ｘ方向、Ｙ方向に平行に配列された複数の電極からの検出信号に基いて演算処理を行うことにより、精度よく位置座標を求める方法が（特許文献３）及び（特許文献４）に開示されている。

特開平０８−１７９８７１号公報 特公平０４−０４８２４４号公報 特公平０４−０３４７７８号公報 特開平０７−１２９３２１号公報

従来の静電容量式タッチパネル装置は、主に１５インチ以下のサイズが多く、指やペンを用いた座標入力面へのタッチによる座標入力（以降、「タッチ入力」と呼称する）が可能という利点があったが、入力検出位置精度を向上させるために電極を高密度に配列すると、電極の配線等に伴う静電容量の影響が増大するため大型化には限界があった。

例えば、５０〜１００インチ程度の静電容量式タッチパネル装置では、一つの電極の静電容量は、当該電極から制御回路に至る配線に伴う静電容量まで含めると、数十ｐＦ〜百数十ｐＦ程度にもなってしまう。

これに対し、指やペンによるタッチに基いく静電容量の変化分は、電極を保護する目的の絶縁体カバー上からでは、静電容量式タッチパネルを構成する各部材の厚みや性質にもよるが、０．１〜０．５ｐＦ程度であり、１ｐＦにも満たない。

従って、パネルサイズが大きくなればなるほど、指等のタッチ入力により得られる検出値は小さいものとなるうえ、更にノイズ等の影響を受けやすくなってしまう。

一方、タッチ入力位置近傍の複数の電極から得られる検出値に基いて、高精度にタッチ入力位置の座標を決定するためには、当該複数の電極における適切な大きさの検出値を得る必要がある。

しかしながら、指等のタッチに基いく静電容量の変化量に比べて、電極の配線等に伴う静電容量が非常に大きな値となると、タッチ入力位置近傍の複数の電極から得られる検出値が、十分大きな値とならない場合が生じてしまう。

このため、得られた検出値から所定の補間演算等を行ってタッチ入力位置座標を求めても、その位置精度は低下したものとなり、指やペンを用いて図形や文字の入力を行う場合に、操作性が極めて悪くなってしまうという課題があった。

本発明は、タッチ入力位置近傍の複数の電極から、位置座標の演算に用いるために十分大きな検出値を取得し、高精度で安定した位置検出が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、検出面と、検出面に沿って設けられ、複数の電極を並列に配置した第１の電極と、前記検出面に沿って設けられ、前記第１の電極と交差する方向に複数の電極を並列に配置した第２の電極と、前記第１及び第２の電極間の静電容量の変化に基いて、所定の座標指示体による前記検出面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出手段と、前記第１又は第２の電極を選択する期間を設定して、実質的な検出期間を設定する検出期間設定手段と、前記タッチ入力検出手段の検出結果に基いて、前記検出期間設定手段が設定する前記検出期間を制御する制御手段を有し、この制御手段は、前記第１又は第２の電極のうち前記タッチ入力を検出した電極について、前記検出期間をそれまでより長く設定する。

ここで、「実質的な検出期間」とは、検出動作を行う場合に前記第１又は第２の電極を選択する期間を意味し、以降、単に「検出期間」と呼称する。

本発明によれば、タッチ入力を検出した座標に基いて、タッチ入力位置近傍の電極を基準として予め設定された距離範囲にある電極における検出期間を、タッチ入力検出後において、タッチ入力検出前の検出期間よりも大きく設定して検出動作を行うことにより、タッチ入力検出後におけるタッチ入力位置近傍の電極を基準として予め設定された距離範囲にある電極における検出感度を高めるように制御している。

従って、一旦、タッチ入力を検出した後は、前記距離範囲に存在する電極が検出可能な位置座標範囲においては、指の移動などによる次のタッチ入力があった場合に、当該範囲の感度を高めて当該タッチ入力位置座標を求めるのに十分大きい検出値を得ることができるので、容易にタッチ入力を検出できるようになる効果がある。

特に、電極の配列ピッチ（以降、「電極ピッチ」と呼称する）が、タッチする指やスタイラスペン先の大きさよりも大きい場合、例えば、電極ピッチが６ｍｍ以上においては、電極と電極の間にタッチしたときに、感度を高めることができるという効果がある。

更に、前記予め決められた所定範囲を除く範囲にある電極における検出期間を、タッチ入力を検出する前に設定されていた検出期間よりも小さく設定して検出動作を行うことによりタッチ入力検出後における前記所定範囲を除く範囲にある電極の検出感度を下げるようにしている。

従って、一旦、タッチ入力を検出した後は、前記所定範囲を除く範囲にある電極においては検出感度を下げることとしたので、手の握りこぶし部分による誘導や外来ノイズ等の影響を受けにくくすることができるという効果がある。

例えば、タッチパネル面に線や図形を描くことを意図して、人がタッチパネル面に指をタッチする時には、それに付随してタッチしている方の手の握りこぶしの部分や、腕や体もタッチパネル面に近づくことになる。

そして、これらの手や腕や体が「タッチ入力」と誤検出されてしまう可能性がないとは言えず、誤検出されてしまうと、タッチパネル面に表示装置により表示される線や図形は、それを描く人の意図とは異なるものとなってしまう。

このような不具合を防ぐために、タッチを検出した座標近傍の電極以外の電極の入力検出感度を下げることにより、手の握りこぶし等による誤検出を低減することができる。
以上のように、タッチ入力位置近傍の電極においては検出感度を高め、タッチ入力位置近傍の電極を除く電極おいては検出感度を下げることにより、外来ノイズ等の影響を除きながら、位置座標を求めるために十分な大きさの検出値を取得することができる。

従って、タッチ入力により複数の電極から得られる検出値に基いて座標演算を行い、高精度でタッチ入力位置座標を求めることができる。

また、単位時間内に検出できるタッチ入力の検出数を一定数以上に維持できるので、文字や線、図形等を入力する場合においても、その入力位置座標点の軌跡がなめらかであり、ユーザの操作感を低下させることもなく誤検出を低減できるので、文字認識、ジェスチャ認識、筆跡認識等に適用する場合にも有用である。

本発明の実施例１に係る静電容量方式タッチパネル装置を応用した電子黒板システムを示す説明図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置の概略構成図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置の複数の電極の一部分と検出制御部及び座標算出制御部を示す構成図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路制御部の構成図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路の検出原理及び検出パネルへのタッチを示した断面図 静電容量方式タッチパネル装置における一般的な電極選択のタイミングチャート 静電容量方式タッチパネル装置における一般的な検出回路の発振波形を示す図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出制御部におけるタッチ入力検出後の電極選択タイミングチャート 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路の発振波形図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を示した図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する各電極の検出値の分布を示す図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を示した図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置のタッチ入力検出位置の移動方向及び移動速度に応じて所定範囲を変化した場合を示す図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置への最初のタッチ入力及び当該入力に対応する検出値を示した図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を検出後の所定範囲の電極における入力に対応する検出値を示した図 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する座標算出制御部の処理を説明したフローチャート 本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置に用いられる参照テーブル例を示す図

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施例１に係る静電容量方式タッチパネル装置を応用した電子黒板システムを示す説明図である。図１に示す電子黒板システムは、表示装置としての液晶プロジェクタ１０４及び検出パネル２と、座標入力装置１０１と、それらと通信ケーブル１０３ａ及び１０３ｂを介して接続されたコンピュータ１０２と、座標入力装置１０１に対して手書き入力を行う電子ペン１０６とで構成される。

電子黒板１０７の表示面及び、座標入力面（書込み面）は、検出パネル２と座標入力装置１０１により構成されている。コンピュータ１０２内に保存された文字・絵・図形・グラフィック等の表示データが、通信ケーブル１０３ｂを介して接続された液晶プロジェクタ１０４に送られ、文字・絵・図形・グラフィック等の画像として検出パネル２に投影される。

検出パネル２の投影面の前面に配設された座標入力装置１０１には、電子ペン１０６を用いて手書き入力が可能である。入力された手書きのデータは、通信ケーブル１０３ａを介してコンピュータ１０２に取り込まれ、コンピュータ１０２内において先ほどの文字・絵・図形・グラフィック等の表示データと合成される。合成された表示データ１０５は、再度、液晶プロジェクタ１０４を介して検出パネル２に画像として投影される。

図２は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置の概略構成図である。図２において、２は検出パネル、３は検出パネル２を構成する複数の列電極（以降、Ｘ電極と呼称する）、４は同じく検出パネル２を構成する複数の行電極（以降、Ｙ電極と称する）、８ａ〜８ｄはＸ電極におけるタッチ入力の検出動作を制御するＸ座標検出制御部、９ａ〜９ｃはＹ電極４におけるタッチ入力の検出動作を制御するＹ座標検出制御部である。

ここで、Ｘ電極３は互いに一定のピッチで平行に配列され、Ｙ電極４はＸ電極３と直交する方向に互いに一定のピッチで平行に配列されている。

Ｘ電極３及びＹ電極４の配線に伴う静電容量を最小にするため、各検出制御部はＸ軸方向に４つのブロック８ａ〜８ｄに分割され、Ｙ軸方向に３つのブロック９ａ〜９ｃに分割され、それぞれ座標算出制御部１０に通信バス１１ａ及び通信バス１１ｂで接続されている。

各ブロック８ａ〜８ｄ、９ａ〜９ｃにおいては、各検出制御部は当該ブロック内で各電極の選択期間の和（１スキャン時間）が一定時間内になるように、順次各電極を選択していき、検出動作を行う。

図３は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置の複数の電極の一部分と検出制御部及び座標算出制御部を示す構成図であり、図２における静電容量方式タッチパネル装置１の複数の電極の一部分と検出制御部８ａ、９ａ及び座標算出制御部１０とを示す構成図（即ち図２の点線内１２で示す部分）である。

図３において、３ａ〜３ｈは検出パネル２を構成するＸ電極、４ａ〜４ｆは同じく検出パネル２を構成するＹ電極、５ａ、５ｂはそれぞれＸ電極選択回路、Ｙ電極選択回路、６ａ、６ｂは検出回路、７ａ、７ｂは検出回路制御部である。

図３において、上記複数のＸ電極３ａ〜３ｈの一端には、複数のＸ電極の中から１つの電極を選択するための電極選択回路５ａが接続されており、複数のＹ電極４ａ〜４ｆの一端には、複数のＹ電極の中から１つの電極を選択するための電極選択回路５ｂが接続されている。

ここで、検出回路６ａは電極選択回路５ａで選択された電極に結合する静電容量に応じた周期で発振する発振回路を備え、当該発振周期に応じたパルス信号を出力する。

同様に、検出回路６ｂは電極選択回路５ｂで選択された電極に結合する静電容量に応じた周期で発振する発振回路を備え、当該発振周期に応じたパルス信号を出力する。

検出回路制御部７ａは検出回路６ａから出力された前記パルス信号の周期を、Ｘ電極３ａ〜３ｈについて検出パネル２へのタッチがない場合とタッチがなされた場合の各々において算出する。そして、検出パネル２へのタッチがなされた場合に、当該タッチに起因して生じた電極の静電容量の変化を、前記パルス信号の周期差に基いた検出値として、通信バス１１ａを介して座標算出制御部１０に送信する。

同様に、検出回路制御部７ｂは検出回路６ｂから出力された前記パルス信号の周期を、Ｙ電極４ａ〜４ｆについて検出パネル２へのタッチがない場合とタッチがなされた場合の各々において算出する。そして、検出パネル２へのタッチがなされた場合に、当該タッチに起因して生じた電極の静電容量の変化を、前記パルス信号の周期差に基いた検出値として、通信バス１１ｂを介して座標算出制御部１０に送信する。

座標算出制御部１０は検出回路制御部７ａ及び７ｂから送信される検出値と所定の閾値とに基いてタッチ入力の有無を判断し、タッチ入力を検出した座標を算出する。当該算出された座標情報は、ホストＩ／Ｆ（図示せず）を介してコンピュータ（図示せず）に送信される。

以上、図２の点線内１２で示す部分のみについて、静電容量方式タッチパネル装置１の電極及び検出制御部と座標算出制御部１０との関係を説明したが、他の検出制御部８ｂ〜８ｄ・９ｂ〜９ｄ及びそれらに接続される図示しない電極と座標算出制御部１０との関係も図３と同様である。

次に、図３及び図４を参照しながらタッチ入力を検出した後の検出回路制御部７ａの動作を説明する。

図４は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路制御部の構成図であり、図３のＸ座標検出制御部８ａの構成図である。Ｙ座標検出制御部９ａについても、Ｘ座標検出制御部８ａと同様に構成される。

図３において、座標算出制御部１０は初めにタッチ入力を検出した座標近傍の電極を基準として、その電極から予め決められた距離範囲内にあるＸ電極及びＹ電極を特定し、その結果（電極識別情報）を通信バス１１ａ、１１ｂを介してそれぞれ検出回路制御部７ａ及び７ｂに送信する。

即ち、座標算出制御部１０はタッチ入力検出に係る複数の検出値に基いて、距離範囲を定める場合の基準となる電極を特定する基準電極特定手段としての機能をも有する。

図４において、検出期間制御部１７は座標算出制御部１０から送信されたＸ電極識別情報を通信Ｉ／Ｆ部２４を介して受信し、検出回路制御部７ａ内に備える電極範囲設定手段２１に設定する。

また、検出回路制御部７ａはＸ電極における検出期間を設定する複数の検出期間設定手段１８、１９、２０を備えており、一旦タッチ入力を検出した後においては、タッチ入力を検出する前と異なる複数の検出期間を設定して、Ｘ電極３ａ〜３ｈにおける入力検出を制御する。

ここで、検出期間制御部１７はタッチ入力を検出するまでは、第１の検出期間設定手段１８に設定された検出期間に基いて、電極選択回路５ａに対して制御信号２２を出力する。

一方、一旦タッチ入力を検出した後においては、検出期間制御部１７は電極範囲設定手段２１に設定された電極識別情報と、第２の検出期間設定手段１９及び第三の検出期間設定手段２０に設定された検出期間に基いて時間電極選択回路５ａに対して制御信号２２を出力する。

即ち、電極範囲設定手段２１に設定された電極識別情報に基いて、タッチ入力位置に最も近い位置にある（以降、「最も近い位置にある」意味で、「直近」と呼称する）電極を基準にして、直近電極から所定範囲内にある電極においては前記第２の検出期間設定手段１９に設定された検出期間に基いて検出動作が行われ、当該所定範囲外にある電極においては前記第３の検出期間設定手段２０に設定された検出期間に基いて検出動作が行われる。

そして、検出回路６ａは制御信号２２に基いて電極選択回路５ａで選択された電極について発振回路を構成し、タッチ入力による選択電極の静電容量の変化を周波数に変換し、パルス信号２３に基いて発振周期の時間差を検出回路制御部７ａ内に備えるカウンタ１６で計測する。

このとき、第２の検出期間設定手段１９にはタッチ入力位置の直近電極を基準にして、直近電極から所定範囲内にある電極における検出期間に関して、第１の検出期間設定手段１８に設定された値よりも大きな値を設定しているので、検出パネル２へのタッチがなされた場合にカウンタ１６で計測した値もそれだけ大きな値となり、タッチによる静電容量の変化分を検出しやすくなる。このことは、タッチ入力位置の直近電極を基準にして、直近電極から所定範囲内にある電極における検出感度を高めたことを意味する。

検出期間制御部１７はカウンタ１６で計測した発振周期の時間差データを、通信Ｉ／Ｆ部２４及び通信バス１１ａを介して前記座標算出制御部１０に送信する。

以上のようにして、一旦タッチ入力を検出した後において、検出回路制御部７ａの検出動作が行われる。

次に、図３に戻り、検出回路制御部７ｂにおいても、上記と同様に座標算出制御部１０から送信されたＹ電極識別情報は、検出回路制御部７ｂ内に備える電極範囲設定手段（図示せず）に設定される。

また、検出回路制御部７ｂはＹ電極における検出期間を設定する複数の設定手段（図示せず）を備えており、一旦タッチ入力を検出した後においては、タッチ入力を検出する前と異なる複数の検出期間を設定してＹ電極４ａ〜４ｆにおける入力検出を行う。

以降、検出回路制御部７ｂ内の検出期間制御部（図示せず）においても、前述の検出期間制御部１７と同様の動作を行う。

ここで、検出回路６ａの動作について、図４及び図５を用いて詳しく説明する。

前述のように、図４は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路制御部の構成図であり、Ｘ座標検出制御部８ａの構成図である。また、図５は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路の検出原理及び検出パネルへのタッチを示した断面図であり、図５（Ａ）は前記検出回路６ａで得られる発振波形、図５（Ｂ）は検出回路６ａから出力される検出信号、図５（Ｃ）は検出パネル２へタッチした状態を示している。

図４において、検出回路６ａは各電極の隣接電極間容量と、Ｘ電極とＹ電極とがクロスすることによる容量及び浮遊容量とを含む静電容量Ｃと、時定数を決定するＲ１及び配線抵抗を含む電極抵抗値Ｒ２とによる時定数回路と、電圧コンパレータ１４と充放電用スイッチ１３とで構成される。このスイッチ１３は電圧コンパレータ１４によって制御され、スイッチ１３は、Ｂ点の電圧が“Ｈ”ならＯＮ、“Ｌ”ならＯＦＦになる。

以上のように構成された検出回路６ａの動作原理について説明を加える。Ｘ電極選択回路５ａにより、タッチ入力されたＸ電極が選択されると、Ｒ１を通して静電容量Ｃが充電されていき、Ａ点での電圧が上昇する。Ａ点の電圧がＶＲＥＦに達すると電圧コンパレータ１４の出力であるＢ点の電圧は“Ｈ”になり、スイッチ１３がＯＮになる。これにより選択された電極のコンデンサの電荷は一気に放電され、Ａ点の電圧はＶＲＥＦ以下になる。電圧コンパレータ１４の出力は“Ｌ”に戻るのでスイッチ１３はＯＦＦとなり、再び静電容量Ｃの充電が始まる。このように、検出回路６ａは静電容量Ｃの充放電を繰り返して、図５（Ａ）の実線で示すように発振状態を継続する。また、電圧コンパレータ１４の出力Ｂの波形は、図５（Ｂ）の実線で示すようなパルス波形となる。

図５（Ｃ）は、図３に示すＡ−Ａ断面に対して座標支持体１１１（図５（Ｃ）においては指）が接触した状態を示している。検出パネル２に対して座標支持体１１１によるタッチがなされると、図５（Ｃ）に示すようにその近くにあるＸ電極３ｆ、３ｇには、Ｘ電極３ｆ、３ｇ間の静電容量Ｃに加えて、座標支持体１１１とＸ電極３ｆ間の静電容量ΔＣ１と、座標支持体１１１とＸ電極３ｇ間の静電容量ΔＣ２が加わることになり、図５（Ａ）に破線で示すように、座標支持体１１１によるタッチがない場合に比べてＶＲＥＦに達するまでの時間が増えるので、発振周期が長くなる。この場合、電圧コンパレータ１４の出力Ｂの波形は、図５（Ｂ）の破線で示すようなパルス波形となる。

従って、図５（Ｂ）に示すように、タッチなしの場合とタッチありの場合とについて、最初からｉ番目のパルス波形を検出するまでの時間差の有無を判断することにより、タッチがなされた電極を決定できることになる。

図５（Ｃ）において、１０８はその第１面に検出用電極として第１の電極（Ｘ電極）３、第１面の裏面（第２面）に検出用電極として第２の電極（Ｙ電極）４を離間した状態で支持する支持体である。支持体１０８は例えば厚みを７０μｍ〜２５０μｍとするＰＥＴなどの樹脂で構成された平板状のシートあって、支持体１０８の表裏には上述の検出電極がパターンニングされている。この点で、支持体１０８はフレキシブルな電極基板としての機能を持つ。

支持体１０８の表裏に配置された第１の電極（Ｘ電極）３及び第２の電極（Ｙ電極）４は、例えば銀粒子を含むインクを用いて、いわゆる印刷法、インクジェット法、ノズルプリンティング法などによって形成することができる。また、支持体１０８表面に金属膜を付けたものに対し、エッチング加工を施すことなどでも同様の構成を得ることができる。

１０９は検出パネル２の表面に設けられ、外部に対し検出電極（第１の電極３）を絶縁するとともに、指やその他の物理的接触に対して検出電極を保護する保護層（表面部材）である。保護層（表面部材）１０９は例えば厚みを０．２５ｍｍ〜２ｍｍとするフェノール樹脂などで構成されている。

１１０は座標支持体１１１による物理的接触により検出パネル２の変形を防ぎ、検出電極の断線を防ぐ補強材（背面部材）である。補強材（背面部材）１１０は支持体１０８を保護層１０９とは逆の面（背面）から支持するが、補強材（背面部材）１１０の全体の厚みは特に制約はなく、位置検出装置の使用態様や設置環境によって適切な厚みを選択可能である。

尚、実施例１に限らず、以降説明する各実施例においても「補強材」という表現を用いているが、支持体１０８が変形などしないように補強するという効果の有無に関わらず本発明を適用できる。

これらの保護層（表面部材）１０９、支持体１０８、補強材（背面部材）１１０は、接着材によって接着され、この順に積層されている。

検出回路６ｂの動作についても、検出回路６ａと同様である。

次に、検出回路制御部７ａの動作を一般的な検出回路の動作と比較しながら更に説明する。図６は静電容量方式タッチパネル装置における一般的な電極選択のタイミングチャート、図７は静電容量方式タッチパネル装置における一般的な検出回路の発振波形を示す図である。

一般的には、図６に示すようにそれぞれ一定の期間Ｔ１でＸ電極３ａ〜３ｈ及びＹ電極４ａ〜４ｆを順次選択（各信号が、ハイレベルのとき選択状態を示す）していき、それぞれ各電極の静電容量変化量を、予め決められた前記一定の検出期間Ｔ１内で検出する。
そして、各電極における一定の検出期間Ｔ１内において、図７に示すように、初めからｍ番目（ｍは自然数）の発振波形を検出するまでの時間差ΔＴｍの有無を判断することにより、タッチがなされた電極を決定している。

この場合、検出期間Ｔ１及びｍの値を大きい値に設定すれば、時間差ΔＴｍはより大きくすることができるが、１つの位置を決定するのに多くの時間を要することになり、単位時間内に検出できる位置の数が低下してしまうことになる。

そのため、操作者の操作に対して位置検出の処理が追従できなくなり、極めて操作性が悪くなってしまう。

このような不具合を避けるため、一般的には、各Ｘ電極及びＹ電極について１回あたりの検出期間Ｔ１の総和が予め決められた所定の許容時間Ｔｄになるように、Ｔ１を設定して操作性を確保している。

以上に述べた構成に基いて、これより本発明の主要となる点について説明する。まず、本発明の実施例１における動作を図４、図６、図８及び図９を主に用いて説明する。

図６は前述した通りであるが、特に検出動作を行う場合の各電極における検出期間を示すタイミングチャートであって、本実施例１においてもタッチ入力を検出していない場合の各電極における検出期間を示すタイミングチャートとして用いる。

同様に、図７は前述した通りであるが、本実施例１においても、タッチをしていない場合及び最初にタッチ入力を検出した場合の各電極における発振波形をも示す。

図８は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出制御部におけるタッチ入力検出後の電極選択タイミングチャートである。図９は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する検出回路の発振波形図である。

まず、最初にタッチ入力を検出するまでは、従来までの一般的な場合と同様に、図３の電極選択回路５ａ及び５ｂは、図６で示すタイミングでＸ電極３ａ〜３ｈ及びＹ電極４ａ〜４ｆを順次選択していき、図３の検出回路６ａ及び６ｂは、図６に示す各電極３ａ〜３ｈ及び４ａ〜４ｆにおいて予め決められた一定の検出期間Ｔ１内でタッチ入力の検出動作を行う。

即ち、最初にタッチ入力を検出するまでは、検出期間が各電極において同一の時間Ｔ１になるように、Ｔ１に対応する値が図４に示す第１の検出期間設定手段１８に設定されている。

そして、検出パネル２へのタッチがなされると、まず図３に示すＸ電極３ａ〜３ｈに関して、図３または図４の検出回路６ａはタッチ入力による静電容量の変化分を、図７に示すように、初めからｍ番目の発振波形が現れるまでの時間差（ΔＴｍ）として検出する。

即ち、図４に示すカウンタ１６は、まず、タッチ入力がない場合において、図７に示すように、電極選択回路５ａにより選択された電極において、初めからｍ番目の発振波形が現れるまでの時間Ｔａをカウントする。

尚、上記において、各Ｘ電極を選択する期間内において、初めからｍ番目（ｍは自然数）の発振波形を検出するまでの時間をカウントするが、このカウント値はタッチした指の大きさにより異なる値になるので、ｍの値は初めからｍ番目の発振波形が検出期間Ｔ１内に収まるように適切な値を決めておく。

また、前述したが、「検出期間」とは初めからｍ番目（ｍは自然数）の発振波形を検出するまでの時間をいうのではなく、各々の電極の選択時間を意味する。

そして、図４に示す電極選択回路５ａは、図６で示すタイミングでＸ電極３ａ〜３ｈ及びＹ電極４ａ〜４ｆを順次選択していき、各電極から得られた各々のカウント値を一時的に検出期間制御部内の記憶部（図示せず）に記憶しておく。

それ以降は、同様のタイミングで各電極を順次選択していき、各電極から得られた各々のカウント値から前記記憶部のカウント値を減算し、その結果得られた値を検出値として当該データを座標算出制御部１０に送信する。

次に、タッチパネルへのタッチがなされた場合には、ある電極においてタッチにより静電容量が変化し、当該電極において、図７（Ｂ）に示すように、初めからｍ番目の発振波形が現れるまでの時間がＴｂに変化したとすると、Ｔｂ−Ｔａの時間差（ΔＴｍ）に相当する値が、当該電極におけるカウントデータの差として座標算出制御部１０に送信される。

図３の座標算出制御部１０は、受信したＸ電極３ａ〜３ｈ及びＹ電極４ａ〜４ｆについての各々の検出値が第１の閾値を超過するか否かにより、「タッチ入力を検出」か「タッチ入力を非検出」かを判定し、「タッチ入力を検出」と判定した場合には、当該判定に用いられた複数の電極の検出データに基いてタッチ入力位置座標を決定する。

図１１は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する各電極の検出値の分布を示す図であり、例えば、図１１のＸ電極３ｄからＤｐの距離にある位置にタッチした場合に、各々のＸ電極３ｃ、３ｄ、３ｅから、各々検出値Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅが検出された場合、各Ｘ電極は、等ピッチで配列されているので、次のように、タッチ入力位置のＸ座標を求めることができる。

即ち、各々のＸ電極からの各検出値は、タッチ入力位置からの距離にほぼ比例するので、各々のＸ電極３ｃ、３ｄ、３ｅの配列ピッチをＤとし、ＶｄとＶｅとの差をＶ１，ＶｄとＶｃとの差をＶ２とし、タッチ入力位置直近のＸ電極３ｄからタッチ入力位置までの距離をＤｐとすれば、以下の関係式で表される。

Ｖ１／Ｖ２＝（Ｄ／２−Ｄｐ）／（Ｄ／２）・・・（１）
式（１）より、電極Ｖｄからタッチ入力位置までの距離をＤｐは、以下の式で与えられる。

Ｄｐ＝（Ｄ／２）（１−Ｖ１／Ｖ２）・・・（２）
従って、タッチ入力位置のＸ座標は、Ｘ電極３ｃ、３ｄ、３ｅからの検出値Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅを用いて演算することで求めることができる。タッチ入力位置のＹ座標についても、同様の方法で求めることができる。

尚、上記では、３つ電極の検出値からタッチ入力位置を算出する、いわば３点補間の一種を利用して、タッチ入力位置座標を求める場合を示したが、これに限定されるものではなく、より多くの電極からの検出値に基いて、他の補間方法、例えばバイリニア補間法や３次畳み込み内挿法を用いてもよい。

次に、一旦タッチ入力を検出した後の検出制御部７ａの動作について、図８、図９及び図１０を主に用いて説明する。

図１０は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を示した図である。

図８は、前述した通り、Ｘ電極については３ｄと３ｅとの間の位置、Ｙ電極ついては４ｄ上の位置（図１０（Ａ）の矢印で示す位置）にタッチ入力を検出した後の各電極におけるタイミングチャートであるので、図４に示す検出期間制御部１７は、当該タッチ入力を検出した位置座標直近の電極に基いて予め定められた距離範囲にある電極（図１０（Ｃ）の斜線で示される範囲にある電極）における検出期間を、Ｔ１よりも大きな値であるＴ２に変更して検出動作を行うよう制御している。

更に、検出期間制御部１７は、当該範囲にある電極を除く電極における検出期間を、Ｔ１よりも小さな値Ｔ３に変更して検出動作を行うよう制御している。

そして、図９（Ａ）に前記範囲にある電極、例えば３ｄにおけるタッチ入力の検出前の発振波形を、図９（Ｂ）に当該電極におけるタッチ入力を検出後の発振波形を示す。

図９（Ｂ）に示すように、一旦タッチ入力を検出した後においては、当該電極においてタッチ入力による静電容量の変化分をｎ番目の発振波形が現れるまでの時間差（ΔＴｎ）として検出する。

ここで、ｎはｎ＞ｍの関係を満たす自然数であり、ΔＴｍに対しΔＴｎを大きくすることができるので、前記範囲にある電極おいて検出感度を向上することができるという効果を有する。

一方、前記範囲にある電極以外の電極における検出期間を、前記Ｔ１よりも小さな値Ｔ３にすることにより、前記範囲にある電極以外の電極における検出感度を下げるという効果を有する。

次に、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）を用いて、タッチ入力検出後の図３の検出回路制御部７ａの動作について更に詳しく説明する。

最初にタッチ入力を検出するまでは、前述したように、各電極は一定の時間Ｔ１にて順次選択されている。

ここで、まず、検出期間がＴ１の場合に、図１０（Ａ）の矢印で示す位置にタッチしたときの各Ｘ電極３ｃ、３ｄ、３ｅからの検出値を、前述の場合と同様に、それぞれＶｃ、Ｖｄ、Ｖｅとした場合を、図１０（Ｂ）に示す。

各々の電極から得られる各検出値は、タッチ入力位置からの距離にほぼ比例することから、当該複数の検出値Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅの中から最大の検出値を有する電極を求めれば、その電極が（ここではＸ電極３ｄ）、当該タッチ入力位置直近のＸ電極となる。

しかしながら、検出期間がＴ１の場合には、図１０（Ｂ）に示すように、電極３ｃから得られた検出値Ｖｃは、入力検出の判定の基準となる第１の閾値Ｌ１未満であるので、有効な検出値とは判定されず、３つの検出値を必要とする前述の式（２）を用いることはできない。

そのため、前述の式（２）を用いて座標演算を行うには、少なくとも各電極３ｃ、３ｄ、３ｅから得られる検出値が第１の閾値Ｌ１を超過するように、検出感度を高める必要がある。

そこで、最大の検出値を有する電極を基準とした距離範囲を予め決めておき、座標算出部１０内に有する記憶部（図示せず）に記憶しておく。この場合、各電極を互いに一定のピッチで平行に配列していることを利用して、電極の配列ピッチを１単位として、その単位数に基いて前記距離範囲を決めることで、演算量を削減している。

検出期間制御部１７は、最大検出値を有するＸ電極を基準とし、Ｘ軸の負及び正方向にＸ電極の配列ピッチを１単位とする所定の単位数で決められた距離範囲内にあるＸ電極３ｃ、３ｄ、３ｅに対して、検出期間をＴ２に変更して検出動作を行うよう制御する。

同様にＹ電極についても、最大検出値を有するＹ電極を基準とし、Ｙ軸の負及び正方向にＹ電極の配列ピッチを１単位とする所定の単位数で決められた距離範囲内にある電極４ｃ、４ｄ、４ｅに対して、検出期間をＴ２に変更して検出動作を行うよう制御する。

以上のようにして検出期間をＴ２に変更した電極においては、検出感度を高めて検出できるため、Ｘ電極及びＹ電極双方について、検出感度を高めて検出できる範囲は、少なくとも図１０（Ｃ）の太線２５で囲まれる範囲となる。

ここで、検出期間をＴ２に変更したＸ電極３ｃ、３ｄ、３ｅから得られる各々の検出値Ｖｃ１、Ｖｄ１、Ｖｅ１は、図１０（Ｄ）に示すように、前述の検出期間がＴ１のときに得られた検出値Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅよりも、各々大きな値となる。

従って、感度を高めて得られた当該検出値を用いて、式（２）を用いて、座標算出制御部１０が座標演算を行い、精度よく位置座標を求めることができる。

上記では、検出感度を高めて検出できる範囲は少なくとも図１０（Ｃ）の太線２５で囲まれる範囲と述べたが、実際には検出感度を高めて検出できる座標範囲は当該電極の両側に及ぶので、感度を高めて検出できる座標範囲は、図１０（Ｃ）の太線２５で囲まれる範囲より大きい。

例えば、図１０（Ｃ）の斜線で示される範囲内であり、かつＸ電極３ｅとＸ電極３ｆの間の位置であれば、図１０（Ｃ）の太線２５で囲まれる範囲外であっても、検出感度の向上を期待できる。

即ち、予め決められた距離範囲は、電極の配列ピッチに基いた単位で指定する方法だけでなく、座標範囲として指定することもできる。従って、タッチ入力を検出した位置座標との位置関係に基いて予め設定された範囲の座標点を検出可能な電極に対して、検出期間を変更して検出動作を行うこともできる。

一方、図１０（Ｃ）の斜線で示される範囲にある電極を除く電極においては、検出期間を、前記Ｔ１よりも小さな値Ｔ３に変更することにより、当該電極の検出感度を低くして検出を行うので、当該電極においては、ノイズ等による誤検出を抑制することができる。

前述したように、図１０（Ａ）の矢印で示される位置にタッチした場合、図３の検出制御部８ａ及び９ａは、タッチ入力を検出したＸ電極及びＹ電極の検出値を、図３の座標算出制御部１０に送信する。

ここで、図３の検出制御部８ａ及び９ａより送信された複数の検出値から式（２）に基いて、タッチ入力位置の座標（Ｘ１，Ｙ１）を算出する場合の座標算出制御部１０の動作について、更に詳しく説明する。

前述したように各電極は平行に等ピッチで配列されているので、Ｘ電極及びＹ電極の配列ピッチをそれぞれＤｘ、Ｄｙとすると、図３に示す座標算出制御部１０は、タッチ入力の検出に用いられた複数の検出値から最大の検出値を有するＸ電極３ｄを求める。

そして、座標算出制御部１０は、当該Ｘ電極３ｄを基準にして、Ｘ軸の負及び正方向に関してそれぞれＤｘの距離範囲に存在する電極３ｃ、３ｄ、３ｅについての識別情報を、通信Ｉ／Ｆ２４を介して検出期間制御部１７に送信し、検出期間制御部１７は前記識別情報を電極範囲設定手段２１に設定する。

また同様にして、検出回路制御部７ｂ内の検出期間制御部（図示せず）Ｙ電極４ｄを基準にして、Ｙ軸の負及び正方向に関してそれぞれＤｙの距離範囲に存在する電極４ｃ、４ｄ、４ｅについての識別情報を電極範囲設定手段２１に設定する。

ここでは、Ｘ電極及びＹ電極の配列ピッチに基いて、基準とした電極から各々Ｘ軸及びのＹ軸の負・正方向に関して距離範囲を定めているので、当該距離範囲に存在する電極数は、基準とする電極から各々Ｘ軸、Ｙ軸の負及び正方向にカウントした電極の数に相当する。

例えば、図１０（Ｃ）においてＸ軸方向については、Ｘ電極３ｄを基準にして、負及び正方向にそれぞれＤｘの距離範囲に存在する電極数（基準とした電極を除く）は、“１”である。

従って、図１０（Ｃ）においては、予め決められた範囲にあるＸ電極は、Ｘ座標に関してＸ電極３ｄを基準にしてカウントし、Ｘ軸の負方向にｊ番目にある電極とＸ軸の正方向にｋ番目にある電極として表せば、予め設定しておくＸ軸の負及び正の方向の距離範囲として、（ｊ，ｋ）＝（１，１）の場合を示している。

即ち、タッチ入力位置座標直近のＸ電極を基準として、予め設定しておく距離範囲としては、Ｘ電極の配列ピッチに基いて定めた距離範囲であり、当該範囲は、前記基準からＸ軸の負及び正の方向にそれぞれ予め設定したカウント数で表される。

一方、図１０（Ｃ）において、予め決められた範囲にあるＹ電極は、Ｙ座標に関して、Ｙ電極４ｄを基準にしてカウントし、 Ｙ軸の負方向にｐ番目にある電極と、Ｙ軸の正方向にｑ番目にある電極として表せば、予め設定しておくＹ軸の負及び正の方向の距離範囲として、（ｐ，ｑ）＝（１，１）の場合について示している。

即ち、タッチ入力位置座標直近のＹ電極を基準として、予め設定しておく距離範囲としては、Ｙ電極の配列ピッチに基いて定めた距離範囲であり、当該範囲は、基準からＹ軸の負及び正の方向にそれぞれ予め設定したカウント数で表される。

ここで、図３において、座標算出制御部１０は、Ｘ電極及びＹ電極について、前述したように、複数の検出値の中から最大の検出値を有するＸ電極３ｄ、及びＹ電極４ｄを求め、当該Ｘ電極３ｄ及びＹ電極４ｄをそれぞれ基準として（ｊ，ｋ）及び（ｐ，ｑ）とでそれぞれ指定される範囲にあるＸ電極及びＹ電極についての識別情報を電極範囲設定手段２１に設定する。

即ち、（ｊ，ｋ）で指定される範囲にあるＸ電極が、Ｘ軸の最初の電極３ａからカウントして、それぞれ何番目にあるかを座標算出制御部１０が算出し、当該算出結果としてのカウント値を電極の識別情報として電極範囲設定手段２１に設定する。

同様に、（ｐ，ｑ）で指定される範囲にあるＹ電極が、Ｙ軸の最初の電極４ａからカウントして、それぞれ何番目にあるかを座標算出制御部１０が算出し、当該算出結果としてのカウント値を電極の識別情報として電極範囲設定手段２１に設定する。

ここで、上記動作を図１０（Ｃ）を用いて説明すると、図１０（Ｃ）においては、Ｘ電極３ｄを基準にして、（ｊ，ｋ）＝（１，１）の場合を示しているので、当該範囲にあるＸ電極は、３ｃ、３ｄ、３ｅは、Ｘ軸の最初の電極３ａを“０”とすると、電極３ａからカウントして、それぞれ“２”、“３”、“４”のカウント値に該当する。

従って、当該カウント値“２”、“３”、“４”をＸ電極についての識別情報として、電極範囲設定手段２１に設定する。

同様に、図１０（Ｃ）においては、Ｙ電極４ｄを基準にして、（ｐ，ｑ）＝（１，１）の場合を示しており、当該範囲にあるＹ電極は、４ｃ、４ｄ、４ｅは、Ｙ軸の最初の電極４ａを“０”とすると、電極４ａからカウントして、それぞれ“２”、“３”、“４”のカウント値に該当する。

従って、当該カウント値“２”、“３”、“４”をＹ電極についての識別情報として、図３の検出回路制御部７ｂ内の電極範囲設定手段（図示せず）に設定する。

以上のように、電極範囲設定手段に設定する識別情報を求めるには、タッチ入力位置座標直近の電極を基準として、各々の電極の配列方向に各電極の配列ピッチに基いた距離をカウント値として、座標算出制御部１０内に備える記憶部（図示せず）に予め記憶しておく。

そして、前記基準とする電極から前記カウント値以内に存在する電極を求めて、当該求めた電極が、各軸方向に最初の位置に配列された電極から数えたときに、何カウント目に該当するかを求めて、当該カウント値を識別情報として用いる。

次に、タッチ入力を検出した後においては、電極選択回路５ａが、Ｘ電極を３ｄから順次選択していく場合において、当該選択する電極と電極範囲設定手段２１に設定されたＸ電極識別情報が示す電極とが一致した場合には、第２検出期間設定手段１９に設定された検出期間Ｔ２に基いて、当該選択する電極と電極範囲設定手段２１に設定されたＸ電極識別情報が示す電極とが一致しない場合には、検出期間Ｔ３に基いて、電極選択回路５ａに対して制御信号２２を出力する。

以上のようにして、図８に示すタイミングで、各電極の検出期間が定められ、検出期間の制御が検出期間制御部１７により行われる。

この場合において、図３の座標算出制御部１０は各Ｘ電極及びＹ電極についての検出期間の総和Ｔｓが許容時間Ｔｄ以内に収まるように、Ｘ電極３ｃ、３ｄ、３ｅ及びＹ電極４ｃ、４ｄ、４ｅの各検出期間Ｔ２と、当該電極以外の電極における検出期間Ｔ３を算出し、当該Ｔ２及びＴ３の値を通信Ｉ／Ｆ２４を介して検出期間制御部１７に送信する。
検出期間制御部１７は、受信したＴ２、Ｔ３をそれぞれ第２の検出期間設定手段１９及び第３の検出期間設定手段２０に設定する。

上記において、図３の座標算出制御部１０は、前記の範囲にある電極、即ち検出期間を大きくする電極の数をＮｃ、Ｘ電極の数とＹ電極の数の和をＮｔとした場合、以下の関係式（３）及び式（４）を満たすようにＴ２及びＴ３を求める。

ＮｃＴ２ ＋（Ｎｔ−Ｎｃ）Ｔ３ ≦ Ｔｄ・・・（３）
Ｔ２＞Ｔ３・・・（４）
式（３）において、Ｎｔ及びＴｄの値は一定であり、Ｔ２の値を予め所定の値に決めておき、タッチ入力位置に応じて式（３）及び式（４）を満たすＴ３の値を求めればよい。
以上のように、タッチ入力位置近傍の電極を基準として予め決められた範囲にある電極において検出期間を大きくしても、単位時間内に検出できるタッチ入力の検出数を落とすことなく、タッチ入力検出数を一定以上に維持することができる。

従って、線や図形などの描画入力動作における指やペンの移動速度が早い場合においても、決められた時間内に、指等の移動に追随して確実に検出を行うことができるので、追従性がよく、操作性の良いタッチパネル装置が提供できるという効果を有する。

更にタッチ入力位置近傍の電極を基準として予め決められた範囲にある電極における検出期間を変更することで、タッチ入力検出後における入力座標に基いて当該範囲にある電極における検出感度を高めることができる。

それと同時に、当該範囲にある電極を除く電極における検出感度を下げることで、手の握りこぶし部分による誘導や外来ノイズ等の影響を受けにくくしながら、タッチ入力位置座標を求めるため十分な大きさの検出値を得ることができ、安定して精度の高いタッチ入力検出が可能となる。

特に、指によりタッチ入力操作を行う場合、大人に比べて子供の指先は小さく、子供の指による接触領域は、円で近似したとして、直径５〜７ｍｍ程度である。従って、子供の指による入力であっても、本発明によれば、十分な大きさの検出値を得ることができ、座標支持体の大きさにより、タッチ入力が「検出」となったり、「非検出」となる不具合を低減できる。

従って、タッチ入力により複数の電極から得られる検出値に基いて座標演算を行い高精度でタッチ入力位置座標を求める場合に有用である。

図１２は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を示した図である。

図１２（Ａ）はタッチした位置がＸ座標については電極３ｄと電極３ｅとの中間の位置、Ｙ座標については電極４ｃと電極４ｄとの中間の位置とした場合を示す。

このような場合に、図１２（Ｂ）に示すように、Ｘ電極３ｄ及び３ｅからそれぞれ得られる検出値Ｖｄ２、Ｖｅ２と値とが、等しい場合、タッチ入力位置直近の電極としては、いずれか一方の電極、例えば原点から遠い位置の電極とするように予め決めておく。

ここでは、Ｘ電極については３ｅを基準とし、Ｙ電極については４ｃを基準として、予め決められた範囲にある電極を求める。

予め決められた範囲は、図１２（Ｃ）においては、図１０において説明したのと同様に、Ｘ電極については３ｅを基準とし、Ｙ電極については４ｃを基準として、それぞれ（ｊ，ｋ）＝（２，１）かつ（ｐ，ｑ）＝（１，２）の場合であり、図１２（Ｃ）の斜線で示される範囲を示す。

即ち、Ｘ座標に関しては電極３ｃと電極３ｆとで囲まれる範囲に存在する電極（電極３ｃと電極３ｆを含む）であり、Ｙ座標に関しては電極４ｂと電極４ｅとで囲まれる範囲に存在する電極（電極４ｂ及び４ｅを含む）となる。

従って、Ｘ電極及びＹ電極双方について、検出感度を高めて検出できる範囲は、少なくとも図１２（Ｃ）の太線２６で囲まれる範囲となる。

前記範囲では、検出感度を高めて検出した結果、図１２（Ｄ）に示すように、Ｘ電極３ｃ及び３ｆからそれぞれ得られた検出値Ｖｃ３、Ｖｆ３も、閾値Ｌ１を超過するので、座標演算に用いる検出値の数は４つを用いることができる。従って、４点を利用した補間法など、より精度の高い補間方法を用いることが可能となる。

本発明の実施例１においては、タッチ入力を検出した座標に基いて予め決められた範囲にあるＸ電極及びＹ電極における検出期間を、それぞれ同一の時間Ｔ２に設定した場合を示したが、Ｘ電極とＹ電極とで異なる時間に設定しても良い。

このように設定することで、予め決められた範囲にあるＸ電極及びＹ電極において、それぞれ独立に検出感度を設定できるので、電極位置や構成に基いくＸ電極及びＹ電極の検出感度差を補正することができるという効果がある。

更に、タッチ入力の検出に用いられた複数の検出値から求められたＸ電極及びＹ電極を基準に、予め決められた距離範囲にあるＸ電極及びＹ電極を除く電極における検出期間をＸ電極、Ｙ電極ともに同一の時間Ｔ３に設定した場合を示したが、Ｘ電極とＹ電極とで異なる時間に設定しても良い。

また、本発明の実施例１においては、Ｘ電極及びＹ電極は各々平行に等ピッチで配列した場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、特定領域の位置検出精度を更に高めるため、検出パネル端部周辺領域のみを他の領域に比べ、より小さいピッチで配列してもよい。

また、本発明の実施例１においては、最大の検出値を有する電極を求めて、距離範囲を決める場合の基準の電極としたが、これに限定するものではない。

また、予め決められた距離範囲は、電極の配列ピッチに基いた単位で指定したが、これに限定するものではなく、例えば座標範囲で指定しても良い。

尚、単位時間当たりの検出位置の数が大きくても追随性を確保する観点から、許容時間Ｔｄは、３０ｍｓｅｃ以下にすることが望ましく、１０ｍｓｅｃ以下であれば尚よい。

また、本発明は、大型サイズのタッチパネル装置に適用した場合に特に有用であるが、大型サイズに限定されるものではなく、小型サイズのタッチパネル装置にも適用可能であることはいうまでもない。

次に図１３に本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置のタッチ入力検出位置の移動方向及び移動速度に応じて所定範囲を変化した場合を示す図を示す。図１３はタッチ入力検出位置の移動方向及び移動速度に応じて、前記距離範囲を変化させた場合を示している。

即ち、タッチ入力位置が、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２と順に移動する場合において、座標算出制御部１０は、一定の時間Ｔｐ毎に検出された前記タッチ入力位置Ｐ１０及びＰ１１の座標を算出した後、当該座標と前記時間ＴｐとからＸ軸方向及びＹ軸方向の移動速度及び移動方向をそれぞれ求める。

そして、座標算出制御部１０は、当該求めた当該移動速度及び移動方向により、電極範囲設定手段２１に設定する値を、Ｘ座標及びＹ座標に関してそれぞれ異なる値に設定する。

図１３において、Ｐ１０、Ｐ１１においては、（ｊ，ｋ）＝（１，１）かつ（ｐ，ｑ）＝（１，１）の場合を示す。即ち、上記の場合、最大の検出値を有する電極を基準とした距離範囲を決めるデータとして、予め（ｊ，ｋ）＝（１，１）かつ（ｐ，ｑ）＝（１，１）に対応するデータを、座標算出部１０内に有する記憶部（図示せず）に記憶しておく。

そして、座標算出制御部１０は、Ｐ１０、Ｐ１１の座標から移動速度及び移動方向を予測し、移動方向におけるＸ方向の移動速度に基いて、Ｘ軸方向について、タッチ入力位置座標の算出に用いた複数の検出値から、基準とするＸ電極を求める。

次に、求めたＸ電極を基準にした距離範囲を決定し、座標算出部１０内に有する記憶部（図示せず）に記憶する。

更に、座標算出制御部１０は当該記憶した距離範囲にある電極を、前述したようにＸ電極３ａからカウントした値を求め、当該カウント値を通信Ｉ／Ｆ２４を介して検出期間制御部１７に送信する。

前記カウント値を受信した検出期間制御部１７は、前記カウント値を前記距離範囲にある電極の識別情報として電極範囲設定手段２１に設定する。

同様に、移動方向にＹ軸方向の移動速度に基いて、Ｙ軸方向について前記複数の検出値から求められたＹ電極を基準にした距離範囲を決定し、座標座標算出部１０内に有する記憶部（図示せず）に記憶した後、上記と同様に、Ｙ座標検出期間制御部９ａ内の電極範囲設定手段（図示せず）に、前記カウント値が前記距離範囲にある電極の識別情報として設定される。

従って、Ｐ１２においては、Ｐ１０、Ｐ１１においてよりも広い範囲で、かつ移動方向を予測して、前記距離範囲の電極の感度を高めてタッチ入力に備えることができる。

図１３においては、右上の方向にタッチ入力検出位置が移動しているので、Ｐ１２においては、（ｊ，ｋ）＝（１，３）かつ（ｐ，ｑ）＝（２，１）の場合を示す。

以上のように、タッチ入力検出位置の移動方向及び移動速度に応じて、前記距離範囲を変化させて、当該範囲にある電極の感度を高めて検出を行うことにより、例えば、線や図形などの描画入力動作を行う場合に、誤検出を低減できるので、線や図形が途切れてしまうような不具合の発生を防止することができる。

この場合、前述したように、単位時間内に検出できるタッチ入力の検出数を一定数以上に維持できるので、指やペンで線や図形を描画入力する場合においても、その入力位置座標点の軌跡がなめらかであり、ユーザの操作感を低下させることもない。

また、文字を入力する場合においても、誤検出を低減できるので、ジェスチャ認識や筆跡認識等に適用する場合にも、有用である。

更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ独立に電極に関して範囲を設定することで、Ｘ軸方向の各電極の配列ピッチとＹ軸方向の各電極の配列ピッチとが異なる場合においても、タッチ入力を検出した位置座標とに応じて感度を高める範囲を最適に設定できる。

例えば、電子黒板等に静電容量式タッチパネル装置を用いる場合、パネルの横（Ｘ軸方向）サイズがパネルの縦（Ｙ軸方向）サイズより大きい場合がほとんどであり、Ｘ軸方向の各電極とＹ軸方向の各電極をそれぞれ異なるピッチで配列しても、感度を高める範囲を最適化できる。

また、線や図形などの描画入力動作を行う場合に、手の握りこぶし部分による誘導や外来ノイズ等の影響が、Ｘ軸方向の電極とＹ軸方向の電極とで異なる場合にも、感度を高める範囲を最適にすることで、安定した検出が可能となる効果がある。

次に、図１４は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置への最初のタッチ入力及び当該入力に対応する検出値を示した図、図１５は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置へのタッチ入力を検出後の所定範囲の電極における入力に対応する検出値を示した図、図１６は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置を構成する座標算出制御部の処理を説明したフローチャートである。

実施例１においては、各検出制御部８ａ、９ａから座標算出制御部１０に送信される検出データと予め座標算出制御部１０内に記憶された複数の閾値とを比較して前記複数の検出データが第１の閾値を超過する場合に、「タッチ入力を検出」と判定する入力判定手段を、座標算出制御部１０内に備えた構成をとる（図示せず）。

図１４（Ａ）、図１５（Ａ）は電極の構成図、図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）は、それぞれ各図１４（Ａ）、図１５（Ａ）において矢印で示す位置にタッチした場合の各Ｘ電極に対応する検出値を示している。ここでは、説明を簡単にするため、各Ｙ電極における検出値を示す図は省略する。

まず、図１４（Ａ）において、矢印で示される位置にタッチした場合、当該タッチによるＸ電極の検出値が、図１４（Ｂ）に示すようになったとする。このとき、Ｘ電極の検出値に対して「タッチ入力を検出」と判定するための閾値は、第１の閾値Ｌ１に設定されている。そして、Ｘ電極３ｄ及び３ｅから得られる各検出値が、第１の閾値Ｌ１を超過するか否かにより、「タッチ入力を検出」か「タッチ入力を非検出」かが判定される。

タッチ入力位置が図１４（Ａ）の矢印で示されるように、Ｘ座標については、Ｘ電極３ｄ及び３ｅの中間の位置にある場合、電極の真上にタッチした場合に比較して検出値が小さくなるため、第１の閾値Ｌ１は、前記電極間にタッチされた場合でも検出できるような値に設定するが、これは同時にノイズ等の影響も受けやすくなる。

そこで、一旦タッチ入力を検出した後は、図１５（Ａ）においてＸ電極３ｄ及び３ｅの検出期間をＴ２に大きくすることで当該電極における検出感度を高めることにより、図１５（Ｂ）に示すようにタッチ入力による検出値を大きくする。

そして更に、「タッチ入力を検出」と判定するための閾値を、Ｌ２＞Ｌ１の関係を満足する第２の閾値Ｌ２に変更し、前記入力判定手段としての座標算出制御部１０は、当該タッチによる検出値がＬ２を超過する場合には、当該「タッチ入力を検出」と判定する。

また、タッチ入力を検出（ＯＮ）と判定した後に、タッチ入力を非検出（ＯＦＦ）と判定するための閾値を、Ｌ３＜Ｌ１＜Ｌ２の関係を満足する第３の閾値Ｌ３に設定して、「タッチ入力を検出」（ＯＮ）と判定した以降のタッチによる検出値がＬ３以上であれば、「タッチ入力を検出」（ＯＮ）状態を保持する。

従って、一旦「タッチ入力を検出」（ＯＮ）と判定した後には、ノイズや指のぶれによる検出値の変動が多少あっても、「タッチ入力を検出」（ＯＮ）状態を保持するので、安定したタッチ入力の検出及び判定動作を行うことができる。

更に、一旦入力を検出した後は、ノイズマージンを（Ｌ２−Ｌ１）だけ大きくすることができるので、手の握りこぶし部分による誘導や外来ノイズ等の影響を受けにくくすることができる。

次に、図１６のフローチャートを用いて、更に実施例１における座標算出制御部１０の処理を説明する。

まず、初期状態において座標算出制御部１０は、選択した電極における検出期間変更フラグがセットされているか否かを判別する（Ｓ１）。

初期状態においては、各電極はＴ１の検出期間で選択されており、検出期間変更フラグは“０”であるので、座標算出制御部１０は当該検出期間変更フラグがセットされていないと判別し、ステップＳ２へ進む。

更に、ステップＳ２において、当該電極における検出値が第１の閾値Ｌ１を超過しているか否かを判別し、Ｌ１以上と判別した場合には、当該判別回数が所定回数に達しているか否かを判別する（Ｓ３）。

ステップＳ３において、前記判別回数が所定回数に達している場合には、「タッチ入力を検出」と判定して（Ｓ４）、当該電極を基準として予め決められた範囲にある電極の検出期間をＴ２に設定し（Ｓ５）、一旦「タッチ入力を検出」と判定した後、「タッチ入力を検出」か「タッチ入力を非検出」かを判定するための閾値を第２の閾値Ｌ２に変更する（Ｓ６）。

また、このときステップＳ６において、更に「タッチ入力を非検出」（ＯＦＦ）と判定するための閾値を、第３の閾値Ｌ３に変更する。

次に、当該電極を基準とする予め決められた範囲にある電極に関して、検出期間をＴ１からＴ２に変更したことを示す検出期間変更フラグを“１”にセット（Ｓ７）した後、リターンする（Ｓ９）。

一方、ステップＳ３において、前記判別回数が所定回数に達していない場合には、入力を無効と判定する（Ｓ８）。

次に、一旦「タッチ入力を検出」と判定した以降の座標算出制御部１０の処理を説明する。

ステップＳ１において、前記検出期間変更フラグが“１”にセットされている場合は、当該電極における検出値が、第２の閾値Ｌ２以上か否かを判別し（Ｓ１０）、当該電極における検出値がＬ２以上であると判別した場合には、当該入力を検出とする（Ｓ１１）。

当該電極における検出値がＬ２未満であると判別した場合には、当該判別回数が、所定回数に達しているか否かを判別する（Ｓ１２）。

ステップＳ１２において、前記判別回数が所定回数に達している場合には、各電極の検出期間を初期設定Ｔ１に戻し（Ｓ１３）、更に「タッチ入力を検出」か「タッチ入力を非検出」かを判定するための閾値を第１の閾値Ｌ１に戻した後（Ｓ１４）、検出期間変更フラグを“０”にリセットし（Ｓ１５）、当該タッチ入力を「非検出」（ＯＦＦ）と判定する（Ｓ１６）。

一方、ステップＳ１２において、前記判別回数が所定回数に達していない場合には、そのままタッチ入力を「非検出」（ＯＦＦ）と判定する（Ｓ１６）。

以上のように、タッチ入力検出後における当該入力座標を基準として所定範囲にある電極の検出感度を高めるともに、タッチ入力を検出（ＯＮ）と判断する閾値を高く設定することで、手の握りこぶし部分による誘導や外来ノイズ等の影響を更に受けにくくすることができるという効果がある。

更に、一定時間以上タッチ入力を「非検出」の場合には、前記検出期間をタッチ入力を検出する前の検出期間に戻すことにより、新たなタッチ入力に対して、初期の感度でタッチ入力に備えることができる。

図１７は本発明の実施例１における静電容量方式タッチパネル装置に用いられる参照テーブル例を示す図であり、Ｔ２、Ｔ３の参照テーブル例を示す。

前述したように、図８においては、検出期間Ｔ２またはＴ３は、各Ｘ電極及びＹ電極についての検出期間の総和Ｔｓが許容時間Ｔｄ以内に収まるように図３の座標算出制御部１０が、式（３）及び式（４）に基いて算出するとしたが、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、予めＴ２及びＴ３の値をメモリ等に格納された複数のテーブルに設定しておき、検出期間を変更する電極数に応じて、テーブルを参照してＴ２及びＴ３の値を求めても良い。

図３の場合においては、Ｘ電極の数とＹ電極の数の和Ｎｔは１４であるので、例えば、許容時間Ｔｄを２．０ｍｓｅｃとすると、予め複数のＴ２の値に対するそれぞれのＴ３の値を、テーブルにして座標算出制御部１０内に備えるメモリ（図示せず）に格納しておき、当該テーブルを参照することにより、Ｔ２及びＴ３の値を求めることができる。

ここで図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、許容時間Ｔｄ＝２．０ｍｓｅｃとした場合において、予めＴ２の値をそれぞれ０．４０ｍｓｅｃとした場合及び０．４５ｍｓｅｃした場合について、Ｔ３の値をＮｃの値に応じてテーブル化した例を示す。

許容時間Ｔｄは、電極数とタッチ入力位置の移動に対する追随性等を考慮して、適切な値に設定すればよい。

以上のように、第２の検出期間Ｔ２及び第３の検出期間Ｔ３を、予めその値を格納したテーブルより参照して求めることにより、図３の座標算出制御部１０の処理量を削減できるので、タッチ入力に応答して前記予め決められた範囲を設定するまでの遅延を最小限にすることができる。

本発明に係る静電容量方式タッチパネル装置によれば、小型装置だけでなく大型装置に適用しても、検出追従性、ノイズ耐性に優れた静電容量方式タッチパネル装置を構成できるため、プロジェクタ用の位置検出装置や大画面表示装置の各種位置検出装置への利用が可能である。

１ 静電容量方式タッチパネル装置
２ 検出パネル
３ Ｘ電極
４ Ｙ電極
５ 電極選択回路
６ 検出回路
７ 検出回路制御部
８ Ｘ座標検出制御部
９ Ｙ座標検出制御部
１０ 座標算出制御部
１１ 通信バス
１０１ 座標入力装置
１０２ コンピュータ
１０３ 通信ケーブル
１０４ 液晶プロジェクタ
１０５ 表示データ
１０６ 電子ペン
１０７ 電子黒板
１０８ 支持体
１０９ 保護層（表面部材）
１１０ 補強材（背面部材）
１１１ 座標支持体

Claims (18)

1. 検出面と、この検出面に沿って設けられ、複数の電極を並列に配置した第１の電極と、前記検出面に沿って設けられ、前記第１の電極と交差する方向に複数の電極を並列に配置した第２の電極と、前記第１及び第２の電極間の静電容量の変化に基いて、所定の座標指示体による前記検出面へのタッチ入力を検出するタッチ入力検出手段と、前記第１又は第２の電極を選択する期間を設定して、実質的な検出期間を設定する検出期間設定手段と、前記タッチ入力検出手段の検出結果に基いて、前記検出期間設定手段が設定する前記検出期間を制御する制御手段を有し、
   この制御手段は、前記第１又は第２の電極のうち前記タッチ入力を検出した電極について、前記検出期間をそれまでより長く設定することを特徴とする静電容量式タッチパネル装置。
2. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記制御手段は、前記検出結果に基いて前記第１又は第２の電極から基準電極、及び前記基準電極から所定の距離範囲にある前記第１又は第２の電極を選択し、更に、前記基準電極及び前記選択された電極について、前記検出期間をそれまでより長く設定することを特徴とする静電容量式タッチパネル装置。
3. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記タッチ入力検出手段の検出結果と予め設定された第１の閾値とを比較して、前記タッチ入力を「検出」又は「非検出」と判定する入力判定手段を備え、
   この入力判定手段がタッチ入力を「検出」と判定した場合に、前記制御手段は、前記第１の閾値を、これより大きい第２の閾値に変更し、以降のタッチ入力の検出動作を実行することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
4. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記制御手段は、前記タッチ入力を「非検出」と判定した状態において前記検出期間をＴ１に設定し、前記タッチ入力を「検出」と判定すると、当該「検出」と判定された電極について、前記検出期間をＴ１より長いＴ２に設定することを特徴とする静電容量式タッチパネル装置。
5. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記入力判定手段は、前記第２の閾値よりも小さい第三の閾値を有し、タッチ入力を「検出」と判定した以降に得られる検出値と当該第三の閾値とを比較して、当該検出値が第三の閾値未満であった場合には、当該タッチ入力を「非検出」と判定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
6. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記制御手段は、前記検出結果に基いて前記第１又は第２の電極から前記基準電極から所定の距離範囲を除く範囲にある前記第１又は第２の電極を選択し、更に、当該選択された電極について、前記検出期間をそれまでより短いＴ３に設定することを特徴とする静電容量式タッチパネル装置。
7. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記制御手段は、前記入力判定手段がタッチ入力を「検出」と判定した後、予め設定された一定の時間以上いずれの電極においてもタッチ入力を「非検出」と判定した場合には、再び前記検出期間をＴ１に設定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
8. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記制御手段は、タッチ入力検出位置の移動方向及び移動速度に応じて、前記所定の距離範囲を変更して、それ以降のタッチ入力の検出動作を実行することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
9. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
   前記第２の電極は、前記第１の電極と直交する方向に等ピッチで配列されており、前記制御手段は、前記所定の距離範囲を、前記第１の電極及び前記第２の電極のそれぞれに対して独立に設定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
10. 請求項１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記制御手段は、前記Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の検出期間を前記第１の電極及び前記第２の電極のそれぞれに対して独立に設定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
11. 互いに平行に配列された第１の電極と、この第１の電極と直交する方向に互いに平行に配列された第２の電極とを有する座標入力検出パネルと、座標支持体の前記第１の電極または第２の電極へのタッチによる当該電極の静電容量の変化を発振回路の周波数変化に基いて検出する検出手段と、この検出手段から出力される複数の検出値に基いてタッチ入力を「検出」又は「非検出」と判定する入力判定手段と、前記第１又は第２の電極についての検出期間を設定する検出期間設定手段と、この検出期間設定手段の設定を変更することにより前記第１又は第２の電極の検出感度を変更する制御手段と、タッチ入力を検出した電極にかかる複数の検出値に基いて、予め設定された距離範囲を定める場合の基準電極を特定する手段と、この特定した電極を基準として前記距離範囲にある電極を設定する電極範囲設定手段とを有する静電容量方式のタッチパネル装置であって、
    前記制御手段は、前記第１又は第２の電極のうち前記タッチ入力を検出した電極に基いて、前記電極範囲設定手段に設定された電極の検出感度を高めて検出動作を実行するよう制御することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
12. 請求項１１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記距離範囲は、前記基準電極を基準として、前記第１または第２の電極の配列ピッチに基いた単位で記憶されることを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
13. 請求項１１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記電極範囲設定手段は、前記距離範囲に基いて前記第１の電極及び第２の電極の各々の配列方向に独立に電極識別情報を設定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
14. 請求項１１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記制御手段は、複数のタッチ入力位置座標から求めたタッチ入力位置の移動方向及びその移動速度に応じて、前記距離範囲を変更し、当該変更した距離範囲に基いた電極識別情報を前記電極範囲設定手段に設定してタッチ検出動作を行うように前記検出手段を制御することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
15. 請求項１１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記入力判定手段は、更に「タッチ入力を非検出」と判定する閾値として前記第２の閾値よりも小さい第３の閾値を有し、「タッチ入力を検出」と判定した以降に得られる検出値と前記第３の閾値とを比較して、当該検出値が第３の閾値未満であった場合には、当該タッチを「非検出」と判定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
16. 請求項１１記載の静電容量式タッチパネル装置であって、
    前記第２の検出期間設定手段は、前記予め決められた距離範囲に応じて、当該距離範囲にある前記第１または第２の電極に対して、それぞれ異なる検出期間値を設定することを特徴とする静電容量方式タッチパネル装置。
17. 互いに平行に配列された第１の電極と、この第１の電極と直交する方向に互いに平行に配列された第２の電極とを有する座標入力検出パネルを有する静電容量方式タッチパネルのタッチ入力位置検出方法であって、
    タッチ入力を「非検出」状態の場合には、予め設定された第１の検出期間を前記複数の各電極に対し設定してタッチ入力の検出動作を行い、タッチ入力を「検出」した以降には、前記第１又は第２の電極のうち、当該タッチ入力を検出した位置座標との位置関係に基いて予め設定された電極に対し、前記第１の検出期間よりも大きい第２の検出期間を設定してタッチ入力の検出動作を行うことを特徴とするタッチ入力位置検出方法。
18. 請求項１７に記載の静電容量方式タッチパネルのタッチ入力位置検出方法であって、
    タッチ入力を検出した位置座標との位置関係に基いて予め設定された電極を除く電極に対しては前記第１の検出期間よりも小さい第三の検出期間を設定してタッチ検出動作を行うことを特徴とするタッチ入力位置検出方法。

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