JP2013012023A - 座標検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象が同時に複数箇所に接触する場合であっても、検出対象の座標を高い精度で検出すると共に、検出速度の低下を抑制すること。
【解決手段】第１の方向に並設された複数の第１の電極と、第２の方向に並設された複数の第２の電極と、複数の第１の電極と複数の第２の電極をスキャンして、第１の電極のセンサ出力値と第２の電極のセンサ出力値をそれぞれ検出する検出部と、検出部で検出されるセンサ出力値に基づいて演算処理を行う演算処理部とを設け、検出部は、第１の電極と第２の電極の双方のセンサ出力値が第１の閾値以上となるピーク領域が複数ある場合に、ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値を検出し、演算処理部は、ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、ピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標とに基づいて、検出対象の座標を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、座標検出装置に関し、特に、画面上の操作に関する座標検出装置に関する。

近年、コンピュータ、携帯電話端末又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の電子機器において、指で接触した位置を特定することによって電子機器を操作する座標検出装置を備えるものが盛んに開発されている。

例えば、座標検出装置を具備するデバイスとして、コンピュータに搭載されるパッド、タッチパッド或いはトラックパッドなどの名称で呼ばれるポインティングデバイス（座標入力装置）がある。このような座標入力装置は、携帯型のノート型パーソナルコンピュータに埋め込まれた形態や、デスクトップ型のコンピュータに外付けされた形態で使用される。この場合、マウスのように機器自体を移動させる必要がないことから、卓上などの限られたスペースであっても支障なく操作できるという特徴を有している。

また、表示画面に座標検出装置が組み込まれた携帯電話端末やＰＤＡ等の携帯機器等では、表示画面（操作面）を指で直接タッチすることにより所望の操作を行うことができる。

このような座標検出装置として、ユーザの指の接触により、電極とその周囲との間に形成される静電容量が変化することを利用したものがある。静電容量方式の座標検出装置は、一般的に、Ｘ軸方向とＹ軸方向に沿ってマトリクス状に配置された複数の電極と、各電極の静電容量の変化を検出する検出部を備え、複数の電極の中で静電容量の変化が大きいＸ軸とＹ軸の電極を検出することにより、ユーザが接触した位置を特定する。

また、近年、ユーザがより直感的かつ簡単に操作をすることができるように、２本の指の接触を同時に検出し、その２本の指の位置や動作に応じて種々の操作を実行可能にする座標検出装置が提案されている。２本の指で操作面に触れる場合には、Ｘ軸方向とＹ軸方向それぞれにおいて静電容量の変化が大きいポイントが２箇所で発生するため、複数のポイントを検出してユーザが入力したジェスチャを判定する必要がある。

このとき、複数のＸ軸電極及びＹ軸電極をそれぞれスキャンして得られた各電極の静電容量の変化量に基づいて検出対象の座標を特定する場合、検出対象が実際に接触していない領域においても静電容量の変化が検出される現象（ゴースト現象）が生じる問題がある。この問題を解決するために、特許文献１では、センサ感度に傾斜をつけることにより、タッチされた場所の入力側からの遠近を推測し、タッチ位置を選択することが提案されている。

特開２０１０−２６７０９３号公報

しかし、特許文献１の方法を適用する場合、検出対象のタッチ位置とゴースト現象が発生する位置とが近い場合には、検出対象を正確に検出できないおそれがある。一方で、ゴースト現象の発生を回避するために、複数の電極の交点のセンサ出力値を全て検出する方法も考えられるが、電極のスキャン回数が大幅に増加することにより、検出対象の座標の検出速度が低下する問題が考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検出対象が同時に複数箇所に接触する場合であっても、検出対象の座標を高い精度で検出すると共に、検出速度の低下を抑制できる座標検出装置を提供することを目的とする。

本発明の座標検出装置は、第１の方向に対して並設された複数の第１の電極と、前記第１の方向と異なる第２の方向に対して並設された複数の第２の電極と、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極をスキャンして、前記第１の電極のセンサ出力値と前記第２の電極のセンサ出力値をそれぞれ検出する検出部と、前記検出部で検出されるセンサ出力値に基づいて演算処理を行う演算処理部と、を備え、前記検出部は、前記第１の電極と前記第２の電極の双方のセンサ出力値が第１の閾値以上となるピーク領域が複数ある場合に、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値を検出し、前記演算処理部は、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記ピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、検出対象の座標を算出することを特徴とする。この構成によれば、検出対象が同時に複数箇所に接触する場合であっても、複数の電極のセンサ出力値に基づいて設定されたピーク領域の電極の交点のセンサ出力値を選択的に検出するため、スキャン回数を低減することができる。その結果、検出速度の低下を抑制すると共に、検出対象の座標を高い精度で検出することができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、前記複数の第１の電極のセンサ出力値と前記複数の第２の電極のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値が第１の閾値以上となるピークが複数ある場合に前記ピーク領域が複数あると判断し、前記第１の電極と前記第２の電極の双方のセンサ出力値が第１の閾値以上となる領域を前記ピーク領域に設定することができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、前記複数のピーク領域毎に第１の電極と第２の電極の交点の出力値の合計値を算出し、複数のピーク領域の中から前記合計値が大きいピーク領域を選択し、選択したピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記選択したピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、検出対象の座標を算出することができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部が選択するピーク領域の数は、前記複数の第１の電極又は前記複数の第２の電極のセンサ出力値のピーク数のうち相対的に数が多い方と同じ数であることができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、各ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値が第２の閾値以下であるセンサ出力値を無効として、前記ピーク領域毎に前記合計値を算出することができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、（ｎ−１）回目の座標の算出において特定された座標から最も近い第１の電極及び前記第２の電極と、当該第１の電極及び第２の電極に隣接する電極における交点に対して、ｎ回目の座標の算出において前記第２の閾値を相対的に低く設定することができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標と、ｎ回目の座標の算出において設定された複数のピーク領域の座標とを比較し、（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標との距離が最も近いピーク領域の座標を、ｎ回目の座標の算出における検出対象の座標とすることができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記検出部は、前記複数の第１の電極のセンサ出力値と前記複数の第２の電極のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値が第１の閾値以上となるピークが３つ以上ある場合には、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値の検出を行わないことができる。

また、本発明の座標検出装置において、前記演算処理部は、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記ピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、重心計算法を適用して前記検出対象の座標を算出することができる。

本発明の座標検出装置は、検出対象が接触した座標を用いて操作制御を行う座標入力装置に適用することができる。

本発明によれば、検出対象が同時に複数箇所に接触する場合に、複数の電極のセンサ出力値に基づいてピーク領域を設定し、ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定するため、検出対象の座標を高い精度で検出すると共に、検出速度が低下することを抑制できる。

本実施の形態に係る座標検出装置のブロック図を示す図である。 Ｘ軸電極及びＹ軸電極から出力されるセンサ出力値と、当該センサ出力値に基づいて形成されるマップテーブルを示す図である。 Ｘ軸電極及びＹ軸電極の交点のセンサ出力値の取得方法と、当該センサ出力値に基づいて形成されるマップテーブルを示す図である。 本実施の形態に係る座標検出装置のＸ軸電極及びＹ軸電極と、Ｘ軸電極及びＹ軸電極から出力されるセンサ出力値を示す図である。 ピーク領域におけるＸ軸電極及びＹ軸電極の交点のセンサ出力値に基づいて形成されるマップテーブルを示す図である。 検出対象の座標を決定するための手順の一例を示すフローチャート図である。 検出対象の座標を決定するための手順の一例を示すフローチャート図である。 検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、第２の閾値の設定方法を説明する図である。 第１の閾値の設定方法を説明する図である。

まず、複数の電極からそれぞれ出力されるセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定する場合と、複数の電極の交点のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定する場合について説明する。なお、本実施の形態において、電極から検出されるセンサ出力値は、操作面に対する検出対象の接触により変化する数値であればよく、例えば、静電容量方式の場合には、検出対象の接触により変化する静電容量の変化量を数値化した値とすることができる。

複数の電極からそれぞれ出力されるセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定する場合（図２参照）は、各電極から出力されるセンサ出力値が所定の値（第１の閾値）以上となる電極の組み合わせを特定する。図２Ａに示す構成では、Ｘ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_４）と、Ｙ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_４）の中からセンサ出力値が第１の閾値以上となるＸ軸電極とＹ軸電極の組み合わせを選択する。この場合、それぞれ５つのＸ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_４）とＹ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_４）をスキャン（スキャン回数１０回）して得られるセンサ出力値に基づいて、座標を特定することができる。

しかし、図２Ａに示すように、検出対象が同時に２箇所に接触する場合、センサ出力値が第１の閾値以上となるＸ軸電極とＹ軸電極の組み合わせを選択すると、実際に検出対象が接触している領域に加えて、実際に接触していない領域も検出されることとなる（ゴースト現象）（図２Ｂ参照）。図２Ｂは、Ｘ軸電極及びＹ軸電極のセンサ出力値が第１の閾値以上となる組み合わせを「１」とした場合のＸＹ判定結果のマップテーブルを示している。図２Ｂに示すように、実際に検出対象が接触している座標領域（Ｘ_１，Ｙ_３）、（Ｘ_３，Ｙ_１）に加えて、検出対象が接触していない座標領域（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_３，Ｙ_３）も「１」と判定されている。

複数の電極の各交点のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定する場合（図３参照）には、全ての電極の交点のセンサ出力値を検出して比較する。図３Ａに示す構成では、Ｘ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_４）とＹ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_４）の全ての交点についてセンサ出力値を検出する。

例えば、Ｘ_１とＹ_３との交点のセンサ出力値を検出する場合には、Ｘ軸電極について、Ｘ_１のみ励起（ドライブ）してエネルギーを与えた状態で、Ｙ軸電極について、Ｙ_３のみ動作させてセンサ出力値を検出する。この場合、５つのＸ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_４）とＹ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_４）の各交点について同様の工程でスキャン（スキャン回数２５回）して得られるセンサ出力値に基づいて、座標を特定することができる。

図３に示す方法を適用する場合、検出対象が同時に２箇所に接触しても、全ての電極の交点のセンサ出力値が得られるため、検出したセンサ出力値に基づいて実際に検出対象が接触している座標領域（Ｘ_１，Ｙ_３）、（Ｘ_３，Ｙ_１）を特定することができる（図３Ｂ参照）。図３Ｂは、Ｘ軸電極とＹ軸電極の各交点におけるセンサ出力値を表したＸＹ判定結果のマップテーブルを示している。

しかし、図３に示す方法を適用する場合、Ｘ軸電極とＹ軸電極の全ての交点のセンサ出力値を求める必要があるため、スキャン回数が増大してしまう。例えば、Ｘ軸電極（２０本）×Ｙ軸電極（１５本）で構成される座標検出装置においては、上記図２に示す方法では電極のスキャン回数が３５回であるが、図３に示す方法では３００回のスキャンが必要となる。スキャン回数が増加すると、座標の検出速度が低下する問題や、検出速度の低下を避けるためにスキャン速度を向上させるための回路が新たに必要となってしまう。また、図３に示す方法を適用する場合には、検出対象の接触箇所が１箇所である場合にも、全ての電極の交点のセンサ出力値を算出しなければならなくなる。

本発明者が鋭意検討した結果、検出対象の接触領域が１つである（例えば、１本の指でタッチする）場合には、複数の電極からそれぞれ出力されるセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定し、検出対象の接触領域が複数ある（例えば、２本の指でタッチする）場合には、複数の電極の交点のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定することが有効となることを見出した。つまり、本発明者は、座標検出装置が組み込まれる電子機器において、ユーザの操作内容に応じて１本の指でタッチする場合と２本の指でタッチする場合の複数の操作内容を想定し、それぞれの使用態様に適した検出方法を適用することを着想した。

さらに本発明者は、検出対象の接触領域が複数ある場合であっても、複数の電極の全ての交点のセンサ出力値を検出するのでなく、複数の電極からそれぞれ出力されるセンサ出力値に基づいて所定の領域（ピーク領域）を設定し、当該ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定することを着想した。つまり、本実施の形態の座標検出装置は、複数の電極からそれぞれ出力されるセンサ出力値に基づいて検出対象の接触領域数を判断し、接触領域数が１つである場合には、検出した各電極のセンサ出力値に基づいて座標を決定する。そして、接触領域数が複数（例えば、２つ）の場合には、ピーク領域を設定し、当該ピーク領域に限定して電極の交点のセンサ出力値をさらに検出して検出対象の座標を決定する。

なお、ピーク領域は、各電極から出力されるセンサ出力値が第１の閾値以上となるＸ軸電極とＹ軸電極の組み合わせとなる領域とすることができる。この場合、上記図２Ｂで「１」と判定される領域がピーク領域となる。つまり、接触領域数が複数（例えば、２つ）の場合に、ピーク領域には、実際に検出対象が接触する領域（図２の（Ｘ_１，Ｙ_３）、（Ｘ_３，Ｙ_１））と、検出対象が実際には接触していない領域（図２の（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_３，Ｙ_３））が含まれる。そのため、ピーク領域に限定して、複数の電極の交点のセンサ出力値をさらに検出して座標を決定することにより、検出対象の座標を高い精度で決定すると共に、電極のスキャン回数を低減することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態の座標検出装置の構成及び検出座標の算出方法について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る座標検出装置の主要な構成を示すブロック図である。図１に示す座標検出装置１０は、センサ基板１１と、センサ基板１１に設けられた電極（Ｘ軸電極１２、Ｙ軸電極１３）と、各電極のセンサ出力値（例えば、静電容量）を検出する検出部（Ｘ軸側検出部１４、Ｙ軸側検出部１５）と、検出したセンサ出力値等を記憶する記憶部１７と、検出した各電極のセンサ出力値等を用いて演算処理を行う演算処理部１８とを有している。

センサ基板１１には、Ｘ軸方向（図１の横方向）のセンサ出力値を検出するための複数のＸ軸電極１２と、Ｙ軸方向（図１の縦方向）のセンサ出力値を検出するための複数のＹ軸電極１３とがマトリクス状に並設されている。

本実施の形態の座標検出装置１０は、操作面にユーザの指等の検出対象が接触した際に変化する静電容量の変化量に基づいて接触位置を特定する方式（静電容量方式）を採用することができる。この場合、座標検出装置１０は、検出対象が接触していない状態の電極の静電容量の値を基準として、検出対象が接触した際に変化する量（静電容量変化量）に基づいて座標領域を決定する。静電容量方式として、電極とグランド（ＧＮＤ）間に形成される自己容量を検出対象とする自己容量検出方式、２つの電極間に形成される相互容量を検出対象とする相互容量検出方式、基準電極と２つのセンサ電極の間に形成される相互容量の差として定義される容量を検出対象とする差動型相互容量検出方式があるが、座標検出装置１０はいずれの方式を適用してもよい。なお、自己容量検出方式では、接触部分の静電容量が増加（プラス方向に変化）し、相互容量検出方式では、接触部分の静電容量が減少（マイナス方向に変化）する。

なお、本実施の形態の座標検出装置では、Ｘ軸電極１２とＹ軸電極１３が互いに直交して並設される場合を示しているが、電極の配置や数等は図１に示した構成に限られない。また、座標検出装置の構造は、操作面に対する検出対象の接触により変化するセンサ出力値を利用して座標を検出する構造であれば特定の構造に限られない。

Ｘ軸側検出部１４は、Ｘ軸方向に対して並設されたＸ軸電極１２のセンサ出力値を検出し、Ｙ軸側検出部１５は、Ｙ軸方向に対して並設されたＹ軸電極１３のセンサ出力値を検出する。また、Ｘ軸電極１２、Ｙ軸電極１３の交点のセンサ出力値を検出する場合には、Ｘ軸電極１２とＹ軸電極１３から特定の電極をそれぞれ１つずつ選択して、一方の電極を励起（ドライブ）してエネルギーを与えた状態で、他方の電極を動作させてセンサ出力値を検出する。

なお、本実施の形態におけるセンサ出力値とは、検出対象の接触により変化するセンサ出力の変化量を数値化した値であり、演算処理部１８は、センサ出力値として、検出部で出力された値を用いて座標を算出してもよいし、検出部で出力された値と基準値とを比較して得られた値（センサ出力変化量）を用いて座標を算出してもよい。センサ出力変化量は、検出対象が接触するときに電極から出力される値と、検出対象が接触していないときに電極から出力される値（基準値）の差をとることにより得ることができる。例えば、静電容量を用いて検出対象の接触を検出する場合には、検出部から出力される各電極の静電容量の値と、検出対象が接触していない状態の電極の静電容量の値（基準容量値）とを比較することにより静電容量の変化量が得られる。

Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１６は、Ｘ軸側検出部１４の検出信号（Ｘ軸電極１２のセンサ出力値に関するデータ）及びＹ軸側検出部１５の検出信号（Ｙ軸電極１３のセンサ出力値に関するデータ）をデジタル信号に変換し、演算処理部１８、記憶部１７に供給する。

記憶部１７は、検出された電極のセンサ出力値を記憶するための記憶領域を有している。なお、ここでは、Ｘ軸側検出部１４、Ｙ軸側検出部１５で検出されたセンサ出力値が、演算処理部１８を介して記憶部１７に供給される構成を示しているが、Ｘ軸側検出部１４、Ｙ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して記憶部１７に直接センサ出力値が供給される構成としてもよい。

演算処理部１８は、記憶部１７に記憶されたセンサ出力値を用いて演算処理を行うことにより、検出対象が接触した領域数や座標を決定する。具体的に、演算処理部１８は、検出部（Ｘ軸側検出部１４、Ｙ軸側検出部１５）で検出される複数の電極のセンサ出力値に基づいて検出対象の接触領域数を判断し、接触領域数が１つである場合には、既に検出しているセンサ出力値に基づいて座標を決定する。また、接触領域数が複数（例えば、２つ）の場合には、複数のピーク領域を設定し、ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値に基づいて座標を決定する。なお、接触領域数は、複数のＸ軸電極１２のセンサ出力値と、複数のＹ軸電極１３のセンサ出力値において、第１の閾値以上となるピーク数に基づいて決定することができる。

また、演算処理部１８は、記憶部１７又は別途設けられるメモリに記憶された座標検出プログラムを利用して、座標領域の決定手順を実行する。座標検出プログラムには、検出対象の接触領域数を判断するステップと、接触領域数が１つである場合に複数の電極のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標を決定するステップと、接触領域数が複数である場合に各電極から出力されるセンサ出力値に基づいてピーク領域を設定し、ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値を検出するステップと、電極の交点のセンサ出力値が高いピーク領域を選択して、電極の交点のセンサ出力値とピーク電極の座標とに基づいて検出対象の座標を決定するステップ等が含まれている。演算処理部１８は、座標検出プログラムにしたがって一連の手順を実行することにより、検出対象の座標を決定することができる。

また、演算処理部１８は、接触領域数を判断する際に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向において、センサ出力値が第１の閾値以上となるピーク数が異なって検出される場合には、多い方のピーク数を検出対象の接触領域数と判断する。例えば、操作面に対して指が２箇所で接触する際に、接触部分の２箇所がＸ軸方向又はＹ軸方向に平行に配置される場合には、Ｘ軸電極とＹ軸電極のセンサ出力値において、一方で２つのピーク数が検出され、他方で１つのピーク数しか検出されないためである。このように、単純な判断基準で検出対象が接触した領域数を特定することにより、演算処理に要する時間を短縮することができる。

インターフェイス部１９は、座標検出装置１０と、他の構成を有する回路又は機器等との間でデータの授受を行うための回路である。例えば、本実施の形態の座標検出装置１０が、パーソナルコンピュータのタッチパッド等のポインティングデバイス（入力装置）に適用される場合には、インターフェイス部１９を介してパーソナルコンピュータの表示部に座標を出力する機器に接続することができる。また、本実施の形態の座標検出装置が、携帯電話端末やＰＤＡ等の携帯機器等の表示画面に組み込まれる場合には、インターフェイス部１９を介して演算処理部１８で特定された座標に応じた処理・操作を行う回路に接続することができる。このように、本実施の形態で示す座標検出装置は、種々の座標入力装置に組み込むことが可能である。

次に、本実施の形態の座標検出装置において、検出対象の座標を決定する手順について図６のフローチャート図を参照して詳細に説明する。以下の説明では、図４に示すように、１０本のＸ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_９）及びＹ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_９）がマトリクス状に設けられた操作面に対して、２本の指（指１と指２）が同時に接触する場合を例にあげて座標の決定手順について説明する。なお、本実施の形態の座標検出装置において、Ｘ軸電極１２及びＹ軸電極１３の数、検出可能な指の数はこれに限られない。

＜検出対象の接触領域数判断ステップ＞
検出対象の接触領域数判断ステップでは、はじめに、検出部（Ｘ軸側検出部１４及びＹ軸側検出部１５）が、Ｘ軸電極１２とＹ軸電極１３をスキャンして、各電極のセンサ出力値をそれぞれ検出する（ステップＳＴ１１、ＳＴ１２）。ここでは、１０本のＸ軸電極（Ｘ_０〜Ｘ_９）及びＹ軸電極（Ｙ_０〜Ｙ_９）に対してそれぞれスキャンを行う（スキャン回数２０回）。

次に、演算処理部１８は、検出された各電極のセンサ出力値に基づいて、検出対象の接触領域数を判断する（ステップＳＴ１３〜ＳＴ１９）。例えば、演算処理部１８は、複数のＸ軸方向とＹ軸方向における各電極のセンサ出力値について、それぞれセンサ出力値の絶対値が第１の閾値以上となるピーク数を検出するＯＮ電極情報算出処理（ステップＳＴ１３）を行い、検出されたピーク数に基づいて検出対象の接触領域数を判断する。接触領域数は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向のセンサ出力値のピーク数のうち相対的に数が多い方と同じ数と判断することができる。なお、この際、ＸＹ判定結果のマップテーブルに基づいて検出対象の接触領域数を判断してもよい。

演算処理部１８は、検出対象の接触が検出され（ステップＳＴ１４の「Ｎｏ」及びステップＳＴ１５の「Ｎｏ」）、複数のＸ軸電極１２のセンサ出力値と複数のＹ軸電極１３のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値の絶対値が第１の閾値以上となるピークが２以上ある場合（ステップＳＴ１６の「Ｎｏ」、ステップＳＴ１７の「Ｎｏ」）には、検出対象の接触領域を２以上と判断する（ステップＳＴ１９）。一方、複数のＸ軸電極１２のセンサ出力値と複数のＹ軸電極１３のセンサ出力値の双方において、ピークが１つである場合には、検出対象の接触領域を１つと判断する（ステップＳＴ１８）。この際、Ｘ軸方向における複数のＸ軸電極１２のセンサ出力値の分布において、連続して第１の閾値以上となる電極は一つのピークとしてカウントする。Ｙ軸電極１３についても同様である。

図４に示す場合、演算処理部１８は、Ｘ軸方向について、センサ出力値の絶対値が連続して第１の閾値以上となるＸ_２及びＸ_３を１つ目のピーク（Ｘ１）と判断し、Ｘ_５〜Ｘ_７を２つ目のピーク（Ｘ２）と判断する。同様に、Ｙ軸方向について、センサ出力値の絶対値が連続して第１の閾値以上となるＹ_２及びＹ_３を１つ目のピーク（Ｙ１）と判断し、Ｙ_５〜Ｙ_７を２つ目のピーク（Ｙ２）と判断する。つまり、演算処理部１８は、検出対象の接触領域数を２以上と判断する。なお、本実施の形態における第１の閾値に一定の幅を持たせてもよい。例えば、図９に示すように、第１の閾値にＯＮ閾値とＯＦＦ閾値を設定することによりヒステリシス特性を持たせることができる。これにより、第１の閾値付近における入力信号の揺らぎを除去することが可能となる。

＜イメージスキャンステップ＞
検出対象の接触領域判断ステップにおいて、検出対象の接触領域数が２以上と判断された場合には、イメージスキャンステップを行う（ステップＳＴ２０）。イメージスキャンステップでは、演算処理部１０８は、各電極から出力されるセンサ出力値に基づいてピーク領域を設定し、検出部（Ｘ軸側検出部１４及びＹ軸側検出部１５）は、ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値を検出する。

ピーク領域は、Ｘ軸電極１２とＹ軸電極１３の双方のセンサ出力値の絶対値が第１の閾値以上となる領域、つまりセンサ出力値が連続して第１の閾値以上となるＸ軸電極とＹ軸電極を組み合わせた領域とすることができる。図４に示す場合には、第１のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_２〜Ｙ_３）、第２のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_５〜Ｙ_７）、第３のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_２〜Ｙ_３）、第４のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_５〜Ｙ_７）の４つのピーク領域を設定する。

この場合、ピーク領域には、実際に検出対象が接触する領域（第２のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_５〜Ｙ_７）及び第３のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_２〜Ｙ_３））と、検出対象が実際には接触していない領域（第１のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_２〜Ｙ_３）及び第４のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_５〜Ｙ_７））が含まれる。

次に、検出部は、第１のピーク領域〜第４のピーク領域におけるＸ軸電極１２とＹ軸電極１３の交点のセンサ出力値を検出するために、該当する電極を選択的にスキャンする（スキャン回数２５）。これにより、特定のＸ軸電極１２とＹ軸電極電１４の交点（図４の△部分）のセンサ出力値が得られる。第１のピーク領域〜第４のピーク領域において、Ｘ軸電極とＹ軸電極の交点のセンサ出力値を表したＸＹ判定結果のマップテーブルを図５Ａに示す。なお、図５Ａにおいて、交点のセンサ出力値の検出を行っていない箇所は「０」としている。

このように、ピーク領域に限定して、複数の電極の交点のセンサ出力値を検出することにより、全ての電極の交点をスキャンする場合（スキャン回数１００回）と比較して、電極のスキャン回数を低減することが可能となる。

＜座標算出ステップ＞
上記検出対象の接触領域数判断ステップにおいて、検出対象の接触領域が２以上と判断された場合には、複数のピーク領域における電極の交点のセンサ出力値と、ピーク領域における電極の座標に基づいて、検出対象が接触した領域の座標を算出する（ステップＳＴ２１）。この場合、複数のピーク領域には、実際に検出対象が接触している領域と、実際には接触していない領域が含まれるため、検出対象が実際に接触しているピーク領域のデータに基づいて座標を決定する。

例えば、演算処理部１８は、ピーク領域毎に電極の交点のセンサ出力値の絶対値を足し合わせ、その合計値（ＳＵＭ）が多いピーク領域を選択する。そして、選択したピーク領域の電極の交点のセンサ出力値とピーク領域の電極の座標（例えば、交点の座標）に基づいて、重心計算法等の算出方法を適用して検出対象の座標を求めることができる。

また、演算処理部１８は、複数のピーク領域の中から合計値（ＳＵＭ）が多い順に、検出対象の接触領域数と同じ数（ここでは「２」）のピーク領域を選択する。つまり、選択するピーク領域の数は、複数のＸ軸電極又は複数のＹ軸電極のセンサ出力値のピーク数のうち数が多い方と同じ数となる。

各電極のセンサ出力値が図４に示す場合には、第１のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_２〜Ｙ_３）における電極交点のセンサ出力値の合計値（ＳＵＭ_１）は１５、第２のピーク領域（Ｘ_２〜Ｘ_３，Ｙ_５〜Ｙ_７）の合計値（ＳＵＭ_２）は７６、第３のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_２〜Ｙ_３）の合計値（ＳＵＭ_３）は７６、第４のピーク領域（Ｘ_５〜Ｘ_７，Ｙ_５〜Ｙ_７）の合計値（ＳＵＭ_４）は２０となる（図５Ａ参照）。

したがって、演算処理部１８は、検出対象の接触領域が２と判断されている場合には、センサ出力値の合計値の上位２つ目までのピーク領域（第２のピーク領域と第３のピーク領域）を選択する。そして、演算処理部１８は、第２のピーク領域と第３のピーク領域において、電極の交点のセンサ出力値と電極の座標とに基づいて、重心計算法を適用して検出対象の座標を求めることができる。なお、座標の算出方法は重心計算法に限定されず、曲線近似計算法等の他の方法を適用してもよい。

また、演算処理部１８は、複数のピーク領域について、電極の交点のセンサ出力値の合計値（ＳＵＭ）を比較する前に、交点のセンサ出力値に対して、第２の閾値より大きいデータのみを有効として扱う構成としてもよい。この場合、電極の交点のセンサ出力値の中で第２の閾値以下のセンサ出力値を無効（例えば、「０」）とする。そして、ピーク領域における電極の交点のセンサ出力値の合計値（ＳＵＭ）が０であるピーク領域は無効と判断することができる。

例えば、第２の閾値を５とした場合に、電極の交点のセンサ出力値が５以下である交点について、センサ出力値を無効（０）とする（図５Ｂ参照）。その結果、実際に検出対象が接触していない第４のピーク領域の合計値（ＳＵＭ）は０となり、第４のピーク領域は無効と判断することができる。一方で、実際に検出対象が接触していないピーク領域における交点のセンサ出力値の合計値が０とならない場合（例えば、図５Ｂの第１のピーク領域）もあるが、センサ出力値の合計値（ＳＵＭ_１）が３番目となるため、座標を決定するためのピーク領域としては選択されない。

このように第２の閾値以下のセンサ出力値を０とすることにより、実際に検出対象が接触していないピーク領域においてノイズ等により発生するセンサ出力値を排除することができる。また、実際に検出対象が接触していないピーク領域が有効と判断される場合であっても、検出対象が接触しているピーク領域と接触していないピーク領域の合計値の差を大きくし、より明確に区別することが可能となる。

なお、演算処理部１８は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、ｎ回目の座標の算出において、直前（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標を考慮して、第２の閾値を領域毎に異なる値に設定してもよい。これは、ｎ回目の座標の算出において、（ｎ−１）回目で特定された座標付近に検出対象がある可能性が高いためである。

例えば、（ｎ−１）回目の座標の算出において特定された座標から最も近い電極（Ｘ軸電極とＹ軸電極）と、当該電極に隣接する電極における交点に対して、ｎ回目の座標の算出において第２の閾値を相対的に低く設定してもよい。（ｎ−１）回目の座標の算出において特定された座標から最も近い電極が（Ｘ_２，Ｙ_６）である場合（図８参照）には、各電極に隣接する電極（Ｘ_１，Ｘ_３，Ｙ_５，Ｙ_７）も含めたＸ軸電極及びＹ軸電極の交点（この場合、９箇所）において、第２の閾値を相対的に低く設定する。なお、（ｎ−１）回目の座標の算出において特定された座標から最も近い電極は、当該座標の値と電極分解能に基づいて決定することができる。これにより、前回の座標の算出で補足していた指の接触面積が、指の移動に伴って一時的に減少する場合であっても、ピーク領域を有効と判断することができる。その結果、検出対象が移動している場合に、一時的に接触面積が減少してセンサ出力値が減少した場合であっても、直前に補足していた検出対象を見失うこと（未検出となる）を抑制することが可能となる。

また、演算処理部１８は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、ｎ回目の座標の算出において、直前（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標を考慮して、座標を決定してもよい。例えば、（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標と、ｎ回目の座標の算出において設定された複数のピーク領域の座標とを比較し、ｎ回目に設定されたピーク領域の座標の中から、（ｎ−１）回目の座標との距離が最も近いピーク領域の座標を、ｎ回目の座標の算出における検出対象の座標とすることができる。

具体的には、下記式（１）に示すように、√（（Ｘ_ＯＬＤ−Ｘ）^２+（Ｙ_ＯＬＤ−Ｙ）^２）が最小となるＸ座標とＹ座標を算出することにより、検出対象の座標を決定することができる。なお、ｎ回目の座標の算出において設定された複数のピーク領域の座標は、重心計算法等により電極の交点のセンサ出力値と電極の座標とに基づいて算出しておけばよい。

式（１）
ＭＩＮ（√（（Ｘ_ＯＬＤ−Ｘ）^２+（Ｙ_ＯＬＤ−Ｙ）^２））
Ｘ_ＯＬＤ：直前のＸ軸の出力座標
Ｙ_ＯＬＤ：直前のＹ軸の出力座標
Ｘ：各ピーク領域のＸ軸の重心座標
Ｙ：各ピーク領域のＹ軸の重心座標

なお、検出対象の接触領域数判断ステップにおいて、検出対象の接触領域数が１つと判断された場合には、演算処理部１８は、各電極のセンサ出力値に基づいて検出対象の座標領域を算出する（ステップＳＴ２２）。この場合、Ｘ軸電極１２及びＹ軸電極１３のセンサ出力値が第１の閾値以上となるピーク領域は１つとなるため、ピーク領域の電極のセンサ出力値と電極の座標に基づいて、検出対象の座標を算出する。

検出対象の座標を算出した後、演算所処理部１８は、得られた座標やＯＮ電極情報を出力する（ステップＳＴ２３）。

また、上述した説明では、検出対象の接触領域数が複数の場合にイメージスキャンステップを行う場合を示したが、本実施の形態の座標検出装置は、検出対象の接触領域が２と判断された場合にのみ、イメージスキャンステップを行う構成としてもよい。つまり、複数のＸ軸電極１２のセンサ出力値と複数のＹ軸電極１３のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値の絶対値が第１の閾値以上となるピークが３つ以上ある場合には、Ｘ軸電極とＹ軸電極の交点のセンサ出力値の検出を行わない構成とすることができる。

この場合、検出対象の接触領域数判断ステップにおいて、検出対象の接触領域数が３以上と判断された場合（図７のステップＳＴ３１〜ＳＴ３３）には、イメージスキャンステップを行わず、検出対象の接触領域数が１の場合と同様の手順を行う構成とすることができる。なお、検出対象の接触領域数が３以上と判断された場合に、座標の検出を行わない構成としてもよい。

一般に、マルチタッチを行う場合に、ユーザにとって有効な操作は２本の指で操作を行う場合であると考えられる。これは、３本以上の指のタッチは、ユーザにとって複雑であり直感的な動作でないためである。したがって、検出対象の接触領域数が２である場合にのみ、スキャン数が増加するイメージスキャンステップを行って電極の交点のセンサ出力値を検出し、検出対象の接触領域数が１又は３以上であると判断した場合には、イメージスキャンステップを行わないことが好ましい。これにより、不要なスキャンを抑制し、使用状態に応じて最適なスキャン回数を適用して、座標を検出することが可能となる。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１０ 座標検出装置
１１ センサ基板
１２ Ｘ軸電極
１３ Ｙ軸電極
１４ Ｘ軸側検出部
１５ Ｙ軸側検出部
１６ Ａ／Ｄ変換部
１７ 記憶部
１８ 演算処理部
１９ インターフェイス部

Claims (10)

1. 第１の方向に対して並設された複数の第１の電極と、前記第１の方向と異なる第２の方向に対して並設された複数の第２の電極と、
   前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極をスキャンして、前記第１の電極のセンサ出力値と前記第２の電極のセンサ出力値をそれぞれ検出する検出部と、
   前記検出部で検出されるセンサ出力値に基づいて演算処理を行う演算処理部と、を備え、
   前記検出部は、前記第１の電極と前記第２の電極の双方のセンサ出力値が第１の閾値以上となるピーク領域が複数ある場合に、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値を検出し、
   前記演算処理部は、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記ピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、検出対象の座標を算出することを特徴とする座標検出装置。
2. 前記演算処理部は、前記複数の第１の電極のセンサ出力値と前記複数の第２の電極のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値が第１の閾値以上となるピークが複数ある場合に前記ピーク領域が複数あると判断し、前記第１の電極と前記第２の電極の双方のセンサ出力値が第１の閾値以上となる領域を前記ピーク領域に設定することを特徴とする請求項１に記載の座標検出装置。
3. 前記演算処理部は、前記複数のピーク領域毎に第１の電極と第２の電極の交点の出力値の合計値を算出し、複数のピーク領域の中から前記合計値が大きいピーク領域を選択し、選択したピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記選択したピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、検出対象の座標を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の座標検出装置。
4. 前記演算処理部が選択するピーク領域の数は、前記複数の第１の電極又は前記複数の第２の電極のセンサ出力値のピーク数のうち相対的に数が多い方と同じ数であることを特徴とする請求項３に記載の座標検出装置。
5. 前記演算処理部は、各ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値が第２の閾値以下であるセンサ出力値を無効として、前記ピーク領域毎に前記合計値を算出することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の座標検出装置。
6. 前記演算処理部は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、（ｎ−１）回目の座標の算出において特定された座標から最も近い第１の電極及び前記第２の電極と、当該第１の電極及び第２の電極に隣接する電極における交点に対して、ｎ回目の座標の算出において前記第２の閾値を相対的に低く設定することを特徴とする請求項５に記載の座標検出装置。
7. 前記演算処理部は、検出対象の座標の算出を連続して行う場合に、（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標と、ｎ回目の座標の算出において設定された複数のピーク領域の座標とを比較し、（ｎ−１）回目の座標の算出で得られた座標との距離が最も近いピーク領域の座標を、ｎ回目の座標の算出における検出対象の座標とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の座標検出装置。
8. 前記検出部は、前記複数の第１の電極のセンサ出力値と前記複数の第２の電極のセンサ出力値の少なくとも一方に、センサ出力値が第１の閾値以上となるピークが３つ以上ある場合には、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値の検出を行わないことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の座標検出装置。
9. 前記演算処理部は、前記ピーク領域における第１の電極と第２の電極の交点のセンサ出力値と、前記ピーク領域における第１の電極の座標と第２の電極の座標と、に基づいて、重心計算法を適用して前記検出対象の座標を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の座標検出装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の座標検出装置を用いて座標の入力を制御する座標入力装置。

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