JP2016009452A - Input device and detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力装置および検出方法に関する。詳しくは、操作体と電極との間の静電容量に基づき位置を検出する入力装置および検出方法に関する。 The present invention relates to an input device and a detection method. Specifically, the present invention relates to an input device and a detection method for detecting a position based on a capacitance between an operating body and an electrode.
従来、タッチパネルのコントローラは、タッチ時やホバー時の座標データをホスト機器側に出力していた。しかしながら、操作者がタッチしようとしているのか、ホバー操作でメニューを開かせようとしているのかをホスト機器側で判断することは困難であり、操作者の意図と異なった動作になる場合があった。 Conventionally, touch panel controllers output coordinate data at the time of touch or hover to the host device side. However, it is difficult for the host device to determine whether the operator is trying to touch or the menu is opened by a hover operation, and there are cases where the operation differs from the operator's intention.
そこで、このような誤った動作を回避する技術として、メニューを開くときは手の平を操作面に近づけ、タッチ操作をするときには指で操作面にタッチすることと操作方法を定め、タッチパネル全電極の生データをコントローラから上位ホスト機器に出力して、ホスト機器側でその生データを分析し、操作体の大きさを判断するものが提案されている。 Therefore, as a technique for avoiding such an erroneous operation, the palm of the hand is brought close to the operation surface when the menu is opened and the operation method is determined by touching the operation surface with a finger when performing a touch operation. There has been proposed a method in which data is output from a controller to a host device, the raw data is analyzed on the host device side, and the size of the operating body is determined.
例えば特許文献１には、デジタイザシステム１００のコントローラとしてのデジタルユニット２０が、デジタイザセンサに接触するスタイラスおよび／または指のような物理的オブジェクトの位置を算出し、インターフェース２４を介してホストコンピュータに送ることが記載されている。また、デジタルユニット２０が、ホバリングするオブジェクトの位置を算出し、インターフェース２４を介してホストコンピュータに送ることも記載されている。
For example, in
しかし、上述の方法では、コントローラから上位ホスト機器側に出力するデータ量が多くなって、スキャン速度が遅くなったり、ホスト側にデータ分析の負担がかかったりするという問題がある。 However, the above-described method has a problem in that the amount of data output from the controller to the host device side increases, and the scanning speed becomes slow, or the host side is burdened with data analysis.
したがって、本発明の目的は、ホスト機器へのデータ出力量を低減することができる入力装置および検出方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an input device and a detection method capable of reducing the amount of data output to a host device.
上述の課題を解決するために、第１の発明は、第１の電極パターンと、第１の電極パターンと交差する第２の電極パターンと、第１の電極パターンおよび第２の電極パターンの少なくとも一方の電極パターンにより、静電容量に応じた複数の信号レベルを検出し、これらの複数の信号レベルに基づき操作体のサイズ情報を求め、このサイズ情報をホスト機器に出力する制御部とを備える入力装置である。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is the first electrode pattern, the second electrode pattern intersecting the first electrode pattern, at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern. A control unit that detects a plurality of signal levels corresponding to the capacitance using one electrode pattern, obtains size information of the operating body based on the plurality of signal levels, and outputs the size information to the host device. It is an input device.
第２の発明は、第１の電極パターンおよび第１の電極パターンと交差する第２の電極パターンの少なくとも一方の電極パターンにより、静電容量に応じた複数の信号レベルを検出し、これらの複数の信号レベルに基づき操作体のサイズ情報を求め、このサイズ情報をホスト機器に出力することを含む検出方法である。 According to a second aspect of the present invention, a plurality of signal levels corresponding to the capacitance are detected by at least one electrode pattern of the first electrode pattern and the second electrode pattern intersecting the first electrode pattern. This is a detection method including obtaining the size information of the operating tool based on the signal level of and outputting the size information to the host device.
以上説明したように、本発明によれば、サイズ情報をホスト機器に出力するので、ホスト機器へのデータ出力量を低減することができる。 As described above, according to the present invention, since the size information is output to the host device, the amount of data output to the host device can be reduced.
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
１．第１の実施形態（操作体のサイズ情報を検出する入力装置の第１の例）
２．第２の実施形態（操作体のサイズ情報を検出する入力装置の第２の例）
３．第３の実施形態（操作体の大凡の位置を検出する入力装置の例）
４．第４の実施形態（入力操作位置を精度良く検出可能な入力装置の例）
Embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
1. First Embodiment (First Example of Input Device for Detecting Size Information of Operating Body)
2. Second Embodiment (Second Example of Input Device for Detecting Size Information of Operating Body)
3. Third embodiment (an example of an input device that detects an approximate position of an operating tool)
4). Fourth embodiment (an example of an input device capable of accurately detecting an input operation position)
＜１．第１の実施形態＞
［電子機器の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子機器１０の構成の一例を示す。電子機器１０は、タッチパネル機能を有する電子機器であり、図１に示すように、入力装置１１と、表示装置１２と、ホスト機器１３とを備える。入力装置１１は、センサ部２１と、コントローラ２２とを備える。入力装置１１と表示装置１２とは一体になっている。ホスト機器１３は、入力装置１１と表示装置１２と一体の構成を有していてもよいし、一体となった入力装置１１および表示装置１２の外部に別体として設けられていてもよい。
<1. First Embodiment>
[Configuration of electronic equipment]
FIG. 1 shows an example of the configuration of an
（入力装置）
入力装置１１は、操作体の近接検知機能またはホバー機能を有する、投影型静電容量方式などの静電容量方式のタッチパネルである。入力装置１１は、センサ部２１と、コントローラ２２とを備える。センサ部２１は、矩形状の操作面２１ｓを有し、この操作面２１ｓが上側となるようにして表示装置１２の表示面上に設けられている。ここでは、矩形状の操作面２１ｓの長手方向をｘ方向、短手方向をｙ方向と定義する。
(Input device)
The
入力装置１１は、タッチ操作以外に、ホバー操作などのタッチレス操作も検出可能である。タッチ操作は、操作体により操作面２１ｓに直接タッチすることにより実行される操作であり、タッチレス操作は、操作体に操作面２１ｓに直接触れず、操作体を操作面２１ｓから所定の間隔離した状態で実行される操作である。操作体としては、指、手の平、スタイラスなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
In addition to the touch operation, the
センサ部２１は、操作面２１ｓの下にＸ電極パターン（第１の電極パターン）３１とＹ電極パターン（第２の電極パターン）３２とを備える。また、センサ部２１の周縁には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）３３が設けられている。
The
Ｘ、Ｙ電極パターン３１、３２は、直交交差するように配列、すなわちマトリックス状に配列されている。Ｘ電極パターン３１は、ｙ方向に延設された複数のＸ電極（第１の電極）Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸM（Ｍ：１以上の整数）をｘ方向に配列することにより構成され、隣接するＸ電極ＸJ-1，ＸJの間は所定の間隔離されている。Ｙ電極パターン３２は、ｘ方向に延設された複数のＹ電極（第２の電極）Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹN（Ｎ：１以上の整数）をｙ方向に配列することにより構成され、隣接するＹ電極ＸK-1，ＸKの間は所定の間隔離されている。Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNは、直線状、複数の菱形状を一方向に連結した形状などが挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。
The X and
Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMの一端にはそれぞれ、取り出し電極３１ａが電気的に接続され、これらの取り出し電極３１ａがＦＰＣ３３に電気的に接続されている。また、Ｙ電極Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの一端にはそれぞれ、取り出し電極３２ａが電気的に接続され、これらの取り出し電極３２ａがＦＰＣ３３に電気的に接続されている。ＦＰＣ３３はコントローラ２２に電気的に接続されている。
An
操作体がＸ、Ｙ電極ＸJ、ＹKに近づくと、操作体とＸ、Ｙ電極ＸJ、ＹK間に容量結合が発生する。操作体がＸ、Ｙ電極ＸJ、ＹKに近づくに従って、操作体とＸ、Ｙ電極ＸJ、ＹK間の静電容量が増大する。コントローラ２２は、操作体とＸ、Ｙ電極ＸJ、ＹKとの間の静電容量に応じた複数の感度レベル（信号レベル）、すなわち感度分布を検出し、これらの感度分布に基づき操作体の座標およびタッチ数に加えて、操作体のサイズ情報を算出し、ホスト機器１３に出力する。サイズ情報は、例えば、操作体を操作面２１ｓに近接させたときのサイズ情報である。
Operating body X, Y electrodes X J, approaches the Y K, operating tool and the X, Y electrodes X J, capacitive coupling between the Y K occurs. Operating body X, Y electrodes X J, toward the Y K, operating tool and the X, Y electrodes X J, the capacitance between the Y K increases. The
ここで、操作体の座標は、ｘ方向の感度分布から求められるｘ方向の座標位置と、ｙ方向の感度分布から求められるｙ方向の座標位置とからなる。タッチ数は、ｘ方向の感度分布から求められるｘ方向のタッチ数と、ｙ方向の感度分布から求められるｙ方向のタッチ数とからなる。サイズ情報は、ｘ方向の感度分布から求められる、ｘ方向の操作体のサイズに応じた数値と、ｙ方向の感度分布から求められる、ｙ方向の操作体のサイズに応じた数値とからなる。なお、サイズ情報が、ｘ方向の感度分布から求められる、ｘ方向の操作体のサイズと、ｙ方向の感度分布から求められる、ｙ方向の操作体のサイズとからなるようにしてもよい。 Here, the coordinates of the operating tool include a coordinate position in the x direction obtained from the sensitivity distribution in the x direction and a coordinate position in the y direction obtained from the sensitivity distribution in the y direction. The number of touches includes the number of touches in the x direction obtained from the sensitivity distribution in the x direction and the number of touches in the y direction obtained from the sensitivity distribution in the y direction. The size information includes a numerical value corresponding to the size of the operating body in the x direction obtained from the sensitivity distribution in the x direction and a numerical value corresponding to the size of the operating body in the y direction obtained from the sensitivity distribution in the y direction. The size information may include the size of the operation body in the x direction obtained from the sensitivity distribution in the x direction and the size of the operation body in the y direction obtained from the sensitivity distribution in the y direction.
コントローラ２２は、所定の静電容量の測定アルゴリズムに基づき、操作体とＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNそれぞれとの間の静電容量を検出する。測定アルゴリズムとしては、例えば、Relaxation Oscillator方式、Charge Transfer方式などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
The
コントローラ２２は、Ｘ、Ｙ電極パターン３１、３２の配置ピッチと同様の分解能を有していてもよいが、Ｘ、Ｙ電極パターン３１、３２の配置ピッチ以上の細かさの分解能、例えば配置ピッチの数倍の細かさの分解能を有していることが好ましい。
The
（表示装置）
表示装置１２としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）などを用いることができる。表示装置１２は、ホスト機器１３の制御に基づき、メニュー画面などの各種画面を表示する。
(Display device)
As the display device 12, for example, a liquid crystal display, an electroluminescence (EL) display, a CRT (Cathode Ray Tube) display, a plasma display (Plasma Display Panel: PDP), or the like can be used. The display device 12 displays various screens such as a menu screen based on the control of the
（ホスト機器）
ホスト機器１３は、電子機器１０の本体部である。電子機器１０としては、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど携帯電話、タブレット型コンピュータ、テレビ、カメラ、携帯ゲーム機器、カーナビゲーションシステム、ウェアラブル機器などが挙げられるが、これに限定されるものではない。なお、ホスト機器１３が独立して電子機器であってもよい。
(Host device)
The
ホスト機器１３は、入力装置１１から供給される操作体の座標、タッチ数およびサイズ情報などに基づき、表示装置１２の画面表示を制御する。
The
［入力装置の動作］
コントローラ２２におけるサイズ情報の算出方法としては、センサ部２１の操作面２１ｓの面積に応じて好適なものを選択して用いることが好ましい。以下に、操作面２１ｓの面積が小面積である場合と、操作面２１ｓの面積が大面積である場合とに分けて、入力装置１１の動作について説明する。
[Operation of input device]
As a method for calculating the size information in the
ここで、小面積とは、サイズの検出を目的とする操作体（例えば手の平）の大きさと同程度またはそれ以下の面積を意味する。また、大面積とは、サイズの検出を目的とする操作体（例えば手の平）の大きさよりも大きい面積を意味する。 Here, the small area means an area equivalent to or smaller than the size of an operating body (for example, a palm) for detecting the size. Moreover, a large area means an area larger than the size of an operating body (for example, a palm) for the purpose of size detection.
（小面積の操作面）
<<ｘ方向のサイズ情報>>
小面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｘ方向におけるサイズ情報Ｓｘを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMを順次スキャンして、ｘ方向におけるセンサ部２１の感度分布を取得する。ここで、感度分布は、静電容量の分布または静電容量に比例する値の分布である。図２Ａに、小面積の操作面の中央に操作体として指を近づけたときのｘ方向の感度分布の一例を示す。図３Ａに、小面積の操作面に操作体として手の平を近づけたときのｘ方向の感度分布の一例を示す。
(Small area operation surface)
<< Size information in x direction >>
When the operating tool is brought close to the small-
次に、コントローラ２２は、取得したｘ方向の感度分布から、ｘ方向の感度分布が極大値（ピーク値）となる感度レベルＬｘpと、ｘ方向の感度分布の両端（すなわちｘ方向における操作面２１ｓの両端）またはそれらの近傍の感度レベルＬｘ0、Ｌｘmとを用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。具体的には、以下の式（１ａ）を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。
Ｓｘ＝（（Ｌｘ0＋Ｌｘm）／Ｌｘp）×１００ ・・・（１ａ）
Next, the
Sx = ((Lx 0 + Lx m ) / Lx p ) × 100 (1a)
<<ｙ方向のサイズ情報>>
小面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｙ方向におけるサイズ情報Ｓｙを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｙ電極Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNを順次スキャンして、ｙ方向におけるセンサ部２１の感度分布を取得する。図２Ｂに、小面積の操作面２１ｓの中央に操作体として指を近づけたときのｙ方向の感度分布の一例を示す。図３Ｂに、小面積の操作面２１ｓに操作体として手の平を近づけたときのｙ方向の感度分布の一例を示す。
<< Size information in y direction >>
When the operating tool is brought close to the small-
次に、コントローラ２２は、取得したｙ方向の感度分布から、ｙ方向の感度分布が極大値（ピーク値）となる感度レベルＬｙpと、ｙ方向の感度分布の両端（すなわちｙ方向における操作面２１ｓの両端）またはそれらの近傍の感度レベルＬｙ0、Ｌｙnとを用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報を算出する。具体的には、以下の式（１ｂ）を用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓｙを算出する。
Ｓｙ＝（（Ｌｙ0＋Ｌｙn）／Ｌｙp）×１００ ・・・（１ｂ）
Next, the
Sy = ((Ly 0 + Ly n) / Ly p) × 100 ··· (1b)
式（１ａ）、（１ｂ）は感度レベルの平坦さでもあり、最大でも２００を超えることはなく、操作体が小さくなるほど値は小さくなる。なお、ｙ方向における操作面２１ｓの幅がｘ方向における操作面２１ｓの幅よりも狭い場合には、サイズ情報Ｓｙはサイズ情報Ｓｘよりも大きくなる傾向にある。逆に、ｙ方向における操作面２１ｓの幅がｘ方向における操作面２１ｓの幅よりも広い場合には、サイズ情報Ｓｙはサイズ情報Ｓｘよりも小さくなる傾向にある。
Expressions (1a) and (1b) are also the flatness of the sensitivity level, which does not exceed 200 at the maximum, and the value becomes smaller as the operating tool becomes smaller. When the width of the
なお、コントローラ２２は、上述のように取得されたｘ、ｙ方向それぞれの感度分布から、ｘ、ｙ方向における操作体のサイズ情報以外に、ｘ、ｙ方向における操作体の座標およびタッチ数も算出する。具体的には、コントローラ２２は、ｘ、ｙ方向における感度分布の極大点の位置をそれぞれ、ｘ、ｙ方向における操作体の位置として算出する。また、コントローラ２２は、ｘ、ｙ方向における感度分布の極大点のうち、所定のレベルを超える極大点の数を、タッチ数として算出する。
The
図２Ｃは、図２Ａ、図２Ｂに示した感度分布から、上述の動作により算出された座標、サイズ情報、タッチ数を示す。図３Ｃは、図３Ａ、図３Ｂに示した感度分布から、上述の動作により算出された座標、サイズ情報、タッチ数を示す。なお、図２Ｃ、図３Ｃに示した図表において、ｘ、ｙ方向それぞれについて２つの座標が示されているのは、コントローラ２２がマルチタッチ（すなわち複数の極大値）を検出することが可能であるからである。
FIG. 2C shows coordinates, size information, and the number of touches calculated by the above-described operation from the sensitivity distribution shown in FIGS. 2A and 2B. FIG. 3C shows coordinates, size information, and the number of touches calculated by the above-described operation from the sensitivity distribution shown in FIGS. 3A and 3B. In the charts shown in FIGS. 2C and 3C, two coordinates are shown for each of the x and y directions so that the
図２Ｃ、図３Ｃから、操作体として指を操作面２１ｓに近づけたときの方が、操作体として手のひらを操作面２１ｓに近づけたときに比べて、ｘ、ｙ方向のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙのいずれも小さく、両操作体のサイズ情報が大きく異なっていることがわかる。したがって、ホスト機器１３は、コントローラ２２から出力されたサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙに基づき、操作体として指および手の平のいずれが近づいたのかを判別できる。具体的には例えば、ホスト機器１３は、コントローラ２２から出力されたサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙが規定値以下である場合には、操作面２１ｓに近接する操作体が指であると判別できる。一方、コントローラ２２から出力されたサイズ情報が規定値を超える場合には、操作面２１ｓに近接する操作体が手の平であると判別できる。
From FIG. 2C and FIG. 3C, the size information Sx, Sy in the x and y directions is greater when the finger is moved closer to the
（大面積の操作面）
<<ｘ方向のサイズ情報>>
大面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｘ方向におけるサイズ情報Ｓｘを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMを順次スキャンして、ｘ方向におけるセンサ部２１の感度分布を取得する。図４Ａに、大面積の操作面２１ｓの中央に操作体として指を近づけたときのｘ方向の感度分布の一例を示す。図４Ｂに、大面積の操作面２１ｓの中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ方向の感度分布の一例を示す。
(Large area operation surface)
<< Size information in x direction >>
When the operating tool is brought close to the large-
次に、コントローラ２２は、取得したｘ方向の感度分布から、ｘ方向の感度分布が極大値（ピーク値）となる感度レベルＬｘpと、感度レベルＬｘpの位置ｘpからｘ方向（Ｘ電極パターン３１の配列方向）に所定間隔Δｘa離れた位置ｘaの感度レベルＬｘaと、感度レベルＬｘpの位置ｘpからｘ方向とは反対方向に所定間隔Δｘb離れた位置の感度レベルＬｘbとを用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報を算出する。具体的には、以下の式（２ａ）を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。
Ｓｘ＝（（Ｌｘa＋Ｌｘb）／Ｌｘp）×１００ ・・・（２ａ）
Next, the
Sx = ((Lx a + Lx b ) / Lx p ) × 100 (2a)
なお、間隔Δｘa、Δｘbは、Δｘa、Δｘbの和（Δｘa＋Δｘb）がサイズ情報Ｓｘの検出を目的とする操作体（例えば手の平）の大きさと同程度となるように選択することが好ましい。間隔Δｘa、Δｘbは同一の値であることが好ましいが、異なる値であってもよい。 The distance [Delta] x a, [Delta] x b is, [Delta] x a, sum ([Delta] x a + [Delta] x b) of the [Delta] x b is chosen to be a size about the same operation (e.g. palm) intended to detect size information Sx It is preferable. The intervals Δx a and Δx b are preferably the same value, but may be different values.
<<ｙ方向のサイズ情報>>
コントローラ２２は、ｙ方向の感度分布が極大値（ピーク値）となる感度レベルＬｙpと、感度レベルＬｙpの位置ｙpからｙ方向（Ｙ電極パターン３２の配列方向）に所定間隔Δｙa離れた位置の感度レベルＬｙaと、感度レベルＬｙpの位置ｙpからｙ方向とは反対方向に所定間隔Δｙb離れた位置の感度レベルＬｙbとを用いて、ｙ方向におけるサイズ情報Ｓｙを算出する。具体的には、以下の式（２ｂ）を用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓｙを算出する。
Ｓｙ＝（（Ｌｙa＋Ｌｙb）／Ｌｙp）×１００ ・・・（２ｂ）
<< Size information in y direction >>
The
Sy = ((Ly a + Ly b ) / Ly p ) × 100 (2b)
なお、間隔Δｙa、Δｙbは、Δｙa、Δｙbの和（Δｙa＋Δｙb）がサイズ情報Ｓｙの検出を目的とする操作体（例えば手の平）の大きさと同程度となるように選択することが好ましい。間隔Δｙa、Δｙbは同一の値であることが好ましいが、異なる値であってもよい。 The distance [Delta] y a, [Delta] y b is, [Delta] y a, sum ([Delta] y a + [Delta] y b) of [Delta] y b is chosen to be a size about the same operation (e.g. palm) intended to detect size information Sy It is preferable. The intervals Δy a and Δy b are preferably the same value, but may be different values.
［効果］
第１の実施形態に係る入力装置１１では、コントローラ２２が操作体の座標やタッチ数の他に、近接時の操作体のサイズ情報も算出し、それらの情報をホスト機器１３に出力する。これにより、ｘ、ｙ方向の感度分布の生データをコントローラ２２からホスト機器１３に出力せずに済むので、ホスト機器１３へのデータ出力量を低減することができる。
[effect]
In the
また、コントローラ２２が操作体のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙをホスト機器１３に出力することにより、ホスト機器１３側で、例えば操作体として指および手の平のいずれが近づいているのかを区別できる。また、操作者が意図としない誤動作を防ぐことも可能になる。
Further, when the
［変形例］
上述の第１の実施形態では、コントローラ２２が、ｘ、ｙ方向の感度分布が極大値となる感度レベルＬｘp、Ｌｙpを用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙを算出する例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものでない。例えば、極大値となる感度レベルＬｘp、Ｌｙpに代えて、ｘ、ｙ方向における操作面２１ｓのほぼ中央位置の感度レベルを用いるようにしてもよい。
[Modification]
In the first embodiment described above, an example in which the
また、上述の第１の実施形態では、コントローラ２２が、ｘ方向の感度分布が極大値となる感度レベルＬｘpと、ｘ方向の感度分布の両端またはそれらの近傍の感度レベルＬｘ0、Ｌｘmとの３つの感度レベルを用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものでない。例えば、コントローラ２２が、ｘ方向の感度分布が極大値となる感度レベルＬｘpと、ｘ方向の感度分布の両端またはそれらの近傍の感度レベルＬｘ0、Ｌｘmのうちのいずれか一方の感度レベルとの２つ感度レベルを用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘを算出するようにしてもよい。具体的には、以下の式（３ａ）および式（３ｂ）のうちのいずれか一方を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出するようにしてもよい。
Ｓｘ＝（Ｌｘ0／Ｌｘp）×１００ ・・・（３ａ）
Ｓｘ＝（Ｌｘm／Ｌｘp）×１００ ・・・（３ｂ）
Further, in the first embodiment described above, the
Sx = (Lx 0 / Lx p ) × 100 (3a)
Sx = (Lx m / Lx p ) × 100 (3b)
なお、コントローラ２２が、上述のｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓxと同様に２つの感度レベルを用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓyを算出するようにしてもよい。
Note that the
また、上述の第１の実施形態では、ＦＰＣ３３とコントローラ２２とが別体として設けられている構成を例として説明したが、コントローラ２２をＦＰＣ３３上に実装するようにしてもよい。すなわち、ＣＯＦ（Chip On FPC）の構成を採用してもよい。
In the first embodiment described above, the configuration in which the
また、上述の実施形態では、入力装置１１が表示装置１２の表示面上に設けられている構成を例として説明したが、入力装置１１が表示装置１２内に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
＜２．第２の実施形態＞
第１の実施形態では、センサ部２１の感度分布、すなわち静電容量に比例した値の分布を用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙを算出する例について説明したが、サイズ情報Ｓｘ、Ｓｙの算出方法はこの例に限定されるものではない。第２の実施形態では、静電容量の逆数の分布を用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙを算出する例について説明する。
<2. Second Embodiment>
In the first embodiment, the example has been described in which the size information Sx and Sy of the operating body is calculated using the sensitivity distribution of the
［概要］
図５は、平行平板電極の構成の一例を示す。図５に示すように、平行平板電極は、間隔ｄ離して平行に対向配置された平板電極４１、４２と、これらの平板電極４１、４２間に設けられた誘電体４３とを備える。このような構成を有する平行平板電極の静電容量Ｃは、一般に下記の式（４）で表される。この式（４）から分かるように、静電容量Ｃは、距離ｄに反比例する。
Ｃ＝ε0ε（Ｓ／ｄ） ・・・（４）
但し、ε0：真空中の誘電率（ε0＝８．８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］）、ε：比誘電率、Ｓ：電極間の対向面積［ｍ2］、ｄ：誘電体厚［ｍ］
したがって、センサ部２１のＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの感度（静電容量に比例）の逆数から容易に指などの操作体までの距離が計算できる。
[Overview]
FIG. 5 shows an example of the configuration of parallel plate electrodes. As shown in FIG. 5, the parallel plate electrode includes
C = ε 0 ε (S / d) (4)
Where ε 0 : dielectric constant in vacuum (ε 0 = 8.854 × 10 −12 [F / m]), ε: relative dielectric constant, S: facing area [m 2 ] between electrodes, d: dielectric Thickness [m]
Thus, X of the
例えば、図６Ａのように配置されたＸ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，Ｘ6と指５１との間の静電容量をＣ0，Ｃ1，・・・，Ｃ6とすると、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，Ｘ6と指との間の距離ｄ0，ｄ1，・・・，ｄ6は、下記の式（５）より表される。
ｄn＝ｋ（Ｓ／Ｃn） ・・・（５）
但し、ｎ：電極番号、ｋ：係数
また、操作体が指ではなく手の平の場合は、図６Ｂに示すように距離ｄ0，ｄ1，・・・，ｄ6の差は小さくなることもわかる。
For example, X electrodes X 0, which is arranged as shown in FIG 6A, X 1, ···, C 0,
d n = k (S / C n ) (5)
However, n: electrode number, k: coefficient In addition, if the operation member is the palm rather than a finger, the distance d 0, d 1 as shown in FIG. 6B, · · ·, the difference in d 6 is seen also be reduced .
したがって、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，Ｘ6と操作体との間の静電容量の逆数の分布から操作体の大きさがわかる。例えば、コントローラ２２が、図６Ａにおいて最も小さい値、Ｘ電極Ｘ3の値ｄ3とそこから一定の距離にある電極Ｘ0の値ｄ0を比較する。そして、その差が大きい場合には操作体が小さく、差が小さい場合には操作体が大きいと判断できる。
Therefore, the size of the operating body can be found from the distribution of the reciprocal of the electrostatic capacity between the X electrodes X 0 , X 1 ,..., X 6 and the operating body. For example, the
［入力装置の動作］
以下に、操作面２１ｓの面積が小面積である場合と、操作面２１ｓの面積が大面積である場合とに分けて、入力装置１１の動作について説明する。
[Operation of input device]
Hereinafter, the operation of the
＜小面積の操作面＞
<<ｘ方向のサイズ情報>>
小面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｘ方向におけるサイズ情報Ｓｘを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMを順次スキャンして、ｘ方向におけるセンサ部２１の静電容量を取得する。さらに、静電容量の逆数または静電容量に反比例する値を演算によって求めことで、Ｘ方向の静電容量の逆数の分布を取得する。図７Ａに、小面積の操作面２１ｓの中央に操作体として指を近づけたときのｘ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。図８Ａに、小面積の操作面２１ｓの中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。
<Small area operation surface>
<< Size information in x direction >>
When the operating tool is brought close to the small-
次に、コントローラ２２は、取得したｘ方向の静電容量の逆数の分布から、ｘ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌｘp）と、ｘ方向の静電容量の逆数の分布の両端（すなわちｘ方向における操作面２１ｓの両端）またはそれらの近傍のレベル（１／Ｌｘ0）、（１／Ｌｘm）とを用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。具体的には、以下の式（６ａ）を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。
Ｓｘ＝（（１／Ｌｘ0）＋（１／Ｌｘm））−（１／Ｌｘp） ・・・（６ａ）
Next, the
Sx = ((1 / Lx 0 ) + (1 / Lx m )) − (1 / Lx p ) (6a)
<<ｙ方向のサイズ情報>>
小面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｙ方向におけるサイズ情報Ｓｙを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｙ電極Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNを順次スキャンして、ｙ方向におけるセンサ部２１の静電容量の逆数の分布を取得する。図７Ｂに、小面積の操作面２１ｓの中央に操作体として指を近づけたときのｙ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。図８Ｂに、小面積の操作面２１ｓの中央に操作体として手の平を近づけたときのｙ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。
<< Size information in y direction >>
When the operating tool is brought close to the small-
次に、コントローラ２２は、取得したｙ方向の静電容量の逆数の分布から、ｙ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌｙp）と、ｙ方向の静電容量の逆数の分布の両端（すなわちｙ方向における操作面２１ｓの両端）またはそれらの近傍のレベル（１／Ｌｙ0）、（１／Ｌｙn）とを用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓｙを算出する。具体的には、以下の式を用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓyを算出する。
Ｓｙ＝（（１／Ｌｙ0）＋（１／Ｌｙn））−（１／Ｌｙp） ・・・（６ｂ）
Next, the
Sy = ((1 / Ly 0 ) + (1 / Ly n)) - (1 / Ly p) ··· (6b)
図７Ｃは、図７Ａ、図７Ｂに示した静電容量の逆数の分布から求めた座標、サイズ情報およびタッチ数を示す。図８Ｃは、図８Ａ、図８Ｂに示した静電容量の逆数の分布から求めた座標、サイズ情報およびタッチ数を示す。なお、図７Ｃ、図８Ｃに記述したサイズ情報値は、１バイト長、すなわち、０〜２５５の範囲の値でサイズ情報を表すために、実際のＳｘ、Ｓｙの値に必要な係数をかけて求めた換算値に基づくものであり、この値の大小の傾向を実際のサイズの大小と一致させるために、
２５５−（Ｓｘの換算値）、２５５−（Ｓｙの換算値）
の演算を施すことによって求めた値である。
FIG. 7C shows coordinates, size information, and the number of touches obtained from the distribution of the reciprocal capacitance shown in FIGS. 7A and 7B. FIG. 8C shows coordinates, size information, and the number of touches obtained from the distribution of the reciprocal capacitance shown in FIGS. 8A and 8B. The size information values described in FIGS. 7C and 8C are 1 byte length, that is, in order to represent the size information with a value in the range of 0 to 255, the necessary values are multiplied by the actual Sx and Sy values. In order to match the trend of the magnitude of this value with the magnitude of the actual size,
255-(converted value of Sx), 255-(converted value of Sy)
This is a value obtained by performing the operation.
＜大面積の操作面＞
<<ｘ方向のサイズ情報>>
大面積の操作面２１ｓに操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｘ方向におけるサイズ情報Ｓｘを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMを順次スキャンして、ｘ方向におけるセンサ部２１の静電容量の逆数の分布を取得する。図９Ａに、大面積の操作面２１ｓの中央に操作体として指を近づけたときのｘ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。図９Ｂに、大面積の操作面２１ｓの中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ方向の静電容量の逆数の分布の一例を示す。
<Large-area operation surface>
<< Size information in x direction >>
When the operating tool is brought close to the large-
次に、コントローラ２２は、取得したｘ方向の静電容量の逆数の分布から、ｘ方向の静電容量の逆数の分布が極小となるレベル（１／Ｌｘp）と、レベル（１／Ｌｘp）の位置ｘｐからｘ方向（Ｘ電極パターン３１の配列方向）に所定間隔Δｘa離れた位置ｘaのレベル（１／Ｌｘa）と、レベル（１／Ｌｘp）の位置ｘｐからｘ方向とは反対方向に所定間隔Δｘb離れた位置のレベル（１／Ｌｘb）とを用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。具体的には、以下の式（７ａ）を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する。
Ｓｘ＝（（１／Ｌｘa）＋（１／Ｌｘb））−（１／Ｌｘp） ・・・（７ａ）
Next, the
Sx = ((1 / Lx a ) + (1 / Lx b )) − (1 / Lx p ) (7a)
<<ｙ方向のサイズ情報>>
コントローラ２２は、ｙ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌyp）と、レベル（１／Ｌyp）の位置ｙpからｙ方向（Ｙ電極パターン３２の配列方向）に所定間隔Δｙa離れた位置のレベル（１／Ｌya）と、レベル（１／Ｌyp）の位置ｙpからｙ方向とは反対方向に所定間隔Δｙb離れた位置のレベル（１／Ｌyb）とを用いて、ｙ方向におけるサイズ情報Ｓｙを算出する。具体的には、以下の式（７ｂ）を用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓｙを算出する。
Ｓｙ＝（（１／Ｌya）＋（１／Ｌyb））−（１／Ｌyp） ・・・（７ｂ）
<< Size information in y direction >>
The
Sy = ((1 / L ya ) + (1 / L yb )) − (1 / L yp ) (7b)
［変形例］
上述の第２の実施形態では、コントローラ２２が、ｘ、ｙ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌｘp）、（１／Ｌｙp）を用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘ、Ｓｙを算出する例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものでない。例えば、レベル（１／Ｌｘp）、（１／Ｌｙp）に代えて、ｘ、ｙ方向における操作面２１ｓのほぼ中央位置のレベルを用いるようにしてもよい。
[Modification]
In the second embodiment described above, the
また、上述の第２の実施形態では、コントローラ２２が、ｘ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌｘp）と、ｘ方向の静電容量の逆数の分布の両端またはそれらの近傍のレベル（１／Ｌｘ0）、（１／Ｌｘm）との３つのレベルを用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘを算出する例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものでない。例えば、コントローラ２２が、ｘ方向の静電容量の逆数の分布が極小値となるレベル（１／Ｌｘp）と、ｘ方向の静電容量の逆数の分布の両端またはそれらの近傍のレベル（１／Ｌｘ0）、（１／Ｌｘm）のうちのいずれか一方のレベルとの２つレベルを用いて、操作体のサイズ情報Ｓｘを算出するようにしてもよい。具体的には、以下の式（８ａ）および式（８ｂ）のうちのいずれか一方を用いて、ｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓxを算出するようにしてもよい。
Ｓｘ＝（１／Ｌｘ0）−（１／Ｌｘp） ・・・（８ａ）
Ｓｘ＝（１／Ｌｘm）−（１／Ｌｘp） ・・・（８ｂ）
In the second embodiment described above, the
Sx = (1 / Lx 0 ) − (1 / Lx p ) (8a)
Sx = (1 / Lx m ) − (1 / Lx p ) (8b)
なお、コントローラ２２が、上述のｘ方向における操作体のサイズ情報Ｓｘと同様に２つのレベルを用いて、ｙ方向における操作体のサイズ情報Ｓｙを算出するようにしてもよい。
Note that the
＜３．第３の実施形態＞
手の平などで操作面２１ｓ上にて空中操作する場合や操作面２１ｓをタッチ操作する場合、正確なｘ、ｙ座標を計算するのは困難であり、また精度も悪いため、あまり実用的でない。それよりもホスト機器１３側で手の平などの大凡の位置が判れば、手の平などが「左から右へ動いた」とか「上部で静止している」とか、様々な事象による処理が可能になる。そこで、第３の実施形態では、入力装置１１が簡単な処理で手の平などの操作体の大凡の位置を検出する例について説明する。
<3. Third Embodiment>
When an aerial operation is performed on the
［概要］
図１０Ａに示すように手の平５２をセンサ部２１の操作面２１ｓの左端にかざした場合、図１０Ｂに示すようにｘ方向の感度分布は左端の方が高くなる。このとき最も左端のＸ電極Ｘ0の感度レベルをＬｘ0とし、左端から所定間隔Ｗ離れたＸ電極ＸWの感度レベルをＬｘwとすると、左端近傍におけるｘ方向の感度分布の傾き（平均傾き）ｋｘは、
ｋｘ＝（Ｌｘw−Ｌｘ0）／Ｗ ・・・（９）
と求めることができる。また、所定間隔Ｗを固定値とすれば、左端近傍におけるｘ方向の感度分布の傾きｋｘは単純に、
ｋｘ＝Ｌｘw−Ｌｘ0 ・・・（１０）
で表すことができる。
[Overview]
When the
kx = (Lx w -Lx 0) / W ··· (9)
It can be asked. Further, if the predetermined interval W is a fixed value, the slope kx of the sensitivity distribution in the x direction near the left end is simply
kx = Lx w −Lx 0 (10)
Can be expressed as
同様に操作面２１ｓの右端に手の平５２をかざしたとき、右端のＸ電極ＸMの感度レベルをＬｘM、右端から所定間隔Ｗ離れたＸ電極ＸM-Wの感度レベルをＬｘM-Wとすると、右端近傍におけるｘ方向の感度分布の傾きｋｘは、
ｋｘ＝ＬｘM−ＬｘM-W ・・・（１１）
で表すことができる。
Similarly, when the
kx = Lx M -Lx MW (11)
Can be expressed as
また、手の平５２が左右中央付近にあるときは、左端の傾きｋｘは“プラス”になり、右端の傾きｋｘは”マイナス”になる。そこで、このときは傾きｋｘを“ゼロ”と定義する。
When the
このような計算によれば、手の平５２がセンサ部２１の左端にあるときは、傾きｋｘは”マイナス”となり、手の平５２がセンサ部２１の中央部にあるときは、傾きｋｘは“ゼロ”となり、手の平５２がセンサ部２１の右端にあるときは、傾きｋｘは“プラス”となる。
According to such calculation, when the
ｙ方向についても同様の計算を行うようにする。すなわち、上端のＹ電極Ｙ0の感度レベルをＬY0とすると、上端から所定間隔Ｗ離れたＹ電極ＹWの感度レベルをＬYWとすると、左端近傍におけるｙ方向の感度分布の傾き（平均傾き）ｋｙは、
ｋｙ＝Ｌｙw−Ｌｙ0 ・・・（１２）
で表すことができる。
The same calculation is performed for the y direction. That is, if the sensitivity level of the Y electrode Y 0 at the upper end is L Y0, and the sensitivity level of the Y electrode Y W that is a predetermined distance W away from the upper end is L YW , the slope of the sensitivity distribution in the y direction in the vicinity of the left end (average slope) Ky is
ky = Ly w −Ly 0 (12)
Can be expressed as
同様にセンサ部２１の下端に手の平５２をかざしたとき、下端のＹ電極ＹNの感度レベルをＬYN、下端から所定間隔Ｗ離れたＹ電極ＹM-Wの感度レベルをＬYM-Wとすると、下端近傍におけるｙ方向の感度分布の傾きｋｙは、
ｋｙ＝ＬｙM−ＬｙM-W ・・・（１３）
で表すことができる。
Similarly, when the
ky = Ly M -Ly MW (13)
Can be expressed as
手の平５２がセンサ部２１の上端にあるときは、傾きｋｙは“マイナス”となり、手の平５２がセンサ部２１の中央部にあるときは、傾きｋｙは“ゼロ”となり、手の平５２がセンサ部２１の下端にあるときは、傾きｋｙは“プラス”となる。
When the
したがって、コントローラ２２が、上述の傾きｋｘ、ｋｙを求め、それらをホスト機器１３側へ送ることにより、ホスト機器１３側では手の平５２の大凡の位置を検出することができる。
Therefore, the
［入力装置の動作］
<<ｘ方向の感度分布の傾き>>
操作面２１ｓに手の平などの操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｘ方向における傾きｋｘを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｘ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸMを順次スキャンして、ｘ方向におけるセンサ部２１の感度分布を取得する。
[Operation of input device]
<< Slope of sensitivity distribution in x direction >>
When an operating body such as a palm is brought close to the
次に、コントローラ２２は、取得したｘ方向の感度分布から、ｘ方向の異なる位置においてそれぞれ傾きｋｘを算出する。例えば、操作面２１ｓの左端、中央および右端それぞれの位置において傾きｋｘを算出する。操作面２１ｓをｘ方向にｎ分割（ｎ：３以上の整数）して、各分割領域の境界位置のそれぞれにおいて傾きｋｘを算出するようにしもよい。また、操作面２１ｓの左端および右端の位置と、操作面２１ｓをｘ方向にｍ分割（ｍ：２以上の整数）した各分割領域の境界位置とにおいてそれぞれ傾きｋｘを算出するようにしもよい。次に、コントローラ２２は、算出した複数の傾きｋｘをホスト機器１３に出力する。
Next, the
<<ｙ方向の感度分布の傾き>>
操作面２１ｓに手の平などの操作体が近づけられた場合、コントローラ２２は、ｙ方向における傾きを以下のようにして算出する。まず、コントローラ２２は、Ｙ電極Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹMを順次スキャンして、ｙ方向におけるセンサ部２１の感度分布を取得する。
<< Slope of sensitivity distribution in y direction >>
When an operating body such as a palm is brought close to the
次に、コントローラ２２は、取得したｙ方向の感度分布から、ｙ方向の異なる位置においてそれぞれ傾きｋｙを算出する。例えば、操作面２１ｓの上端、中央および下端それぞれの位置において傾きｋｙを算出する。操作面２１ｓをｙ方向にｎ分割（ｎ：３以上の整数）して、各分割領域の境界位置それぞれにおいて傾きｋｙを算出するようにしもよい。また、操作面２１ｓの上端および下端の位置と、操作面２１ｓをｙ方向にｍ分割（ｍ：２以上の整数）した各分割領域の境界位置とにおいてそれぞれ傾きｋｙを算出するようにしもよい。次に、コントローラ２２は、算出した複数の傾きｋｙをホスト機器１３に出力する。
Next, the
図１１Ａ、図１１Ｂに、操作面２１ｓの左端の中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ、ｙ方向の感度分布の一例を示す。図１２Ａ、図１２Ｂに、操作面２１ｓの中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ、ｙ方向の感度分布の一例を示す。図１３Ａ、図１３Ｂに、操作面２１ｓの右端の中央に操作体として手の平を近づけたときのｘ、ｙ方向の感度分布の一例を示す。ここでは、ｘ、ｙ方向における感度分布の傾きｋｘ、ｋｙを０〜２５５で表現し、手の平が操作面２１ｓの中央部に位置した場合、ｘ、ｙ方向における感度分布の傾きｋｘ、ｋｙが１２８になるように傾きデータをオフセットして表示している。
11A and 11B show examples of sensitivity distributions in the x and y directions when the palm is brought close to the center of the left end of the
図１１Ｃは、図１１Ａ、図１１Ｂに示した感度分布から、上述の算出方法により求められた座標、傾き、サイズ情報およびタッチ数を示す。図１２Ｃは、図１２Ａ、図１２Ｂに示した感度分布から、上述の算出方法により求められた座標、傾き、サイズ情報およびタッチ数を示す。図１３Ｃは、図１３Ａ、図１３Ｂに示した感度分布から、上述の算出方法により求められた座標、傾き、サイズ情報およびタッチ数を示す。 FIG. 11C shows coordinates, inclination, size information, and the number of touches obtained by the above-described calculation method from the sensitivity distribution shown in FIGS. 11A and 11B. FIG. 12C shows coordinates, inclination, size information, and the number of touches obtained by the above-described calculation method from the sensitivity distribution shown in FIGS. 12A and 12B. FIG. 13C shows coordinates, inclination, size information, and the number of touches obtained by the above-described calculation method from the sensitivity distribution shown in FIGS. 13A and 13B.
ホスト機器１３は、コントローラ２２から供給される複数の傾きｋｘ、ｋｙに基づき、操作体の大凡の位置を検出することができる。例えば、ｋｘ、ｋｙがそれぞれ“プラス”、“ゼロ”、“マイナス”のいずれであるかを判別することで、操作体の大凡の位置を検出することができる。例えば、ｋｘ、ｋｙが共に“プラス”である場合には、操作体が操作面２１ｓの右下の端部近傍にあることを検出することができる。
The
［効果］
第３の実施形態に係る入力装置１１では、操作体のサイズや大凡の位置も出力することにより、ホスト機器１３側で、例えば指が近づいているのか手の平が近づいているのかを判別したり、手を開いて左右上下斜めに振る方向を判別したりするなど、様々な事象による処理が可能になる。また、操作者が意図としない誤動作を防ぐことも可能になる。
[effect]
In the
＜４．第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態に係る入力装置１０１を、図１４と図１５を用いて説明する。入力装置１０１は、図１４に示すように、入力装置１０１を構成する主要回路部品が２種類の非振動側回路基板１０２と振動側回路基板１０３に分けて搭載されている。
<4. Fourth Embodiment>
Hereinafter, an
非振動回路基板１０２には、接地電位とした低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣとからなる基準電源回路１０４が配線され、低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣ間に直流電圧Ｖｃｃを印加するＤＣ電源１０５が接続されている。これにより、非振動回路基板１０２に搭載されるインターフェース回路１０６等の各回路部品を基準電源回路１０４に接続し、ＤＣ電源１０５の出力電圧Ｖｃｃにより駆動させている。
The
また、振動側回路基板１０３には、低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣとからなる振動電源回路１０７が配線されている。低圧振動電源線ＳＧＮＤは低圧基準電源線ＧＮＤと、高圧振動電源線ＳＶＣＣは高圧基準電源線ＶＣＣと、それぞれコイル１０８、１０９を介して接続している。コイル１０８とコイル１０９のインダクタンスは、いずれも後述する固有周波数ｆの固有発振信号ＳＧに対してハイインピーダンスとなる値に設定され、ここでは、同一のインダクタンスＬのコイル１０８、１０９を用いている。これにより、図１４に示すように、基準電源回路１０４の低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣへ、固有周波数ｆの固有発振信号ＳＧを同期させて出力すると、基準電源回路１０４の低圧基準電源線ＧＮＤが接地されて安定した電位にあるので、振動電源回路１０７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣの電位が、同期して固有周波数ｆで変動し、両者間の電圧は、基準電源回路１０４と同じ直流出力電圧Ｖｃｃとなる。
Further, the vibration
振動電源回路１０７が配線された振動側回路基板１０３には、図１４に示す多数のＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNが、振動電源回路１０７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣのいずれかの、ここでは高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続している。多数のＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNは、振動側回路基板１０３若しくは振動側回路基板１０３と別に設ける絶縁パネルの入力操作面となる表面に沿って互いに絶縁して配置され、操作者が入力操作体である指を入力操作面に向けて入力操作を行うと、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNが指に対向若しくは接近するように入力操作面の全面に配置されている。
A plurality of X and Y electrodes X 0 , X 1 ,..., X M , Y 0 , Y 1 ,. N is connected to either the low-voltage vibration power supply line SGND or the high-voltage vibration power supply line SVCC of the vibration
全てのＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNが高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続することによって、その電位は固有周波数ｆで振動する一方、足下などの一部が接地している操作者の指の電位は定電位であるので、指が接近して指との静電容量Ｃｆが増大するＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNでは、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNから指へ静電容量Ｃｆを介して固有周波数ｆの電圧信号が出力される。これを、固有周波数ｆで振動する振動電源回路１０７からみれば、入力操作により指が接近するＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの電位が相対的に固有周波数ｆで振動するものとなり、振動電源回路１０７で駆動する入力操作検出手段において、固有周波数ｆの電位変動信号、すなわち固有発振信号を検出でき、固有発振信号が検出されたＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNから入力操作を検出できる。
When all the X and Y electrodes X 0 , X 1 ,..., X M , Y 0 , Y 1 ,..., Y N are connected to the high-voltage vibration power supply line SVCC, the potential is at the natural frequency f. Since the potential of the finger of the operator whose part such as the foot is grounded while being vibrated is a constant potential, the electrostatic capacity Cf with the finger increases by approaching the X, Y electrodes X 0 , X 1 ,..., X M , Y 0 , Y 1 ,..., Y N , X, Y electrodes X 0 , X 1 , ..., X M , Y 0 , Y 1 ,. A voltage signal having a natural frequency f is output from Y N to the finger via the capacitance Cf. If this is viewed from the vibration
このように入力操作を検出するために、振動側回路基板１０３には、更に、アナログマルチプレクサ１１２、バンドパスフィルタ１１３、Ａ／Ｄコンバータ１１４、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１０及び発振回路１１５の各回路素子が搭載され、いずれも振動電源回路１０７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続し、ＤＣ電源１０５から出力電圧Ｖｃｃを受けて動作している。
In order to detect the input operation in this manner, the vibration
全てのＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNは、アナログマルチプレクサ１１２の入力に接続し、アナログマルチプレクサ１１２は、ＭＰＵ１１０からの切り替え制御により、一定の走査周期で全てのＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNを一パターン毎に、図示しない増幅回路を介してバンドパスフィルタ１１３へ接続する。
All X and Y electrodes X 0 , X 1 ,..., X M , Y 0 , Y 1 ,..., Y N are connected to the input of the analog multiplexer 112, and the analog multiplexer 112 is connected to the
バンドパスフィルタ１１３は、固有発振信号の固有周波数ｆを中心とする周波数帯域の信号を通過させるもので、バンドパスフィルタ１１３で、直流信号等の低周波成分とコモンモードノイズ等の高周波ノイズがカットされ、固有発振信号ＳＧのみが後段のＡ／Ｄコンバータ１１４へ出力される。
The
Ａ／Ｄコンバータ１１４は、固有発振信号ＳＧの固有周波数ｆの少なくとも２倍以上の周波数でサンプリングし、固有発振信号ＳＧのレベルを量子化してＭＰＵ１１０へ出力する。
The A /
Ａ／Ｄコンバータ１１４から出力される量子化データは、その時にアナログマルチプレクサ１１２が選択接続したＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの固有発振信号ＳＧの検出レベルを表すので、入力操作を検出する入力操作検出手段として作用するＭＰＵ１１０では、そのＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの接続期間中にＡ／Ｄコンバータ１１４から入力された量子化データの総和を所定の閾値と比較し、所定の閾値以上である場合に固有発振信号ＳＧを検出したものと判定し、入力操作があったことと、そのＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの配設位置から入力操作位置を検出する。入力操作位置などの検出した入力操作データは、直流が絶縁された信号線１１６を介して、非振動回路基板１０２に搭載されるインターフェース回路１０６に出力され、インターフェース回路１０６からＵＳＢ通信、Ｉ2Ｃ通信等で入力操作データを利用する上位機器に出力される。
The quantized data output from the A /
発振回路１１５は、固定周波数ｆｃｋのクロックＣＫを、アナログマルチプレクサ１１２、バンドパスフィルタ１１３、Ａ／Ｄコンバータ１１４、ＭＰＵ１１０へ発振出力し、これらの回路による上述した一連の動作の同期をとっている。
The
ＭＰＵ１１０は、固有発振信号ＳＧの固有周波数ｆを基準電源回路１０４の低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣへ出力する信号出力回路としても作用するもので、固有発振信号ＳＧの固有周波数ｆは、発振回路１１５から入力されるクロックＣＫの周波数ｆｃｋを分周若しくは倍周して、振幅は、低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣ間の電圧Ｖｃｃから昇圧若しくは降圧して、任意に調整することができ、ここでは、１８７ｋＨｚの固有発振周波数で振幅（ピーク間の電圧Ｖｐ−ｐ）が５Ｖの固有発振信号ＳＧを出力する。固有周波数ｆを１８７ｋＨｚとした理由については後述する。
The
固有発振信号ＳＧを出力するＭＰＵ１１０の出力は、二股に分岐してそれぞれコンデンサ１１７、１１８を介して基準電源回路１０４の低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣに接続している。コンデンサ１１７とコンデンサ１１８は、電源線の直流電圧を遮断する目的で介在させるので、それぞれのキャパシタンスは任意であるが、ここでは、同一のキャパシタンスＣのコンデンサ１１７、１１８を用いている。
The output of the
固有周波数ｆの固有発振信号ＳＧが基準電源回路１０４と振動電源回路１０７に流れる場合に、低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣ間及び低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣ間が近接して配線され、固有周波数ｆの帯域でこれらの電源線間は短絡しているとすれば、図１４の基準電源回路１０４と振動電源回路１０７は、図１５の等価回路図で示される。
When the natural oscillation signal SG having the natural frequency f flows in the reference
図１５に示すように、ＭＰＵ１１０の出力と基準電源回路１０４間には、並列にキャパシタンスＣのコンデンサ１１７、１１８が接続されているので、その合成キャパシタンスは、２Ｃであり、また、基準電源回路１０４と振動電源回路１０７間に並列に接続されるコイル１０８、１０９の合成インダクタンスは、Ｌ／２となる。これらのキャパシタとインダクタは、固有周波数ｆの固有発振信号ＳＧが流れる閉回路において直列に接続され、固有発振信号ＳＧの振幅（レベル）をＶｉ、コイル１０８、１０９両端の基準電源回路１０４と振動電源回路１０７間の電圧をＶｏ、２πｆで表される角速度をω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とすれば、
Ｖｏ＝［ω2ＬＣ／（ω2ＬＣ−１）］Ｖｉ ・・・（１４）
で表される。
ここで、図１５に示す回路は、ω2ＬＣ＝１で直列共振し、そのときの周波数ｆ0は、
ｆ0＝１／［２π（ＬＣ）１／２］ ・・・（１５）
となる。
As shown in FIG. 15, since
Vo = [ω 2 LC / (ω 2 LC-1)] Vi (14)
It is represented by
Here, the circuit shown in FIG. 15 resonates in series at ω 2 LC = 1, and the frequency f 0 at that time is
f 0 = 1 / [2π (LC) 1/2] (15)
It becomes.
つまり、（２）式関係から得られる共振周波数ｆ0を、固有発振信号ＳＧの固有周波数ｆとすれば、固有発振信号ＳＧのレベルに対して、（１）式から理論上振動電源回路１０７の電位が無限大で振動し、振動電源回路１０７に接続するＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの電位も無限大に振動させることができる。その結果、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNと指との静電容量が１０ｐＦ程度と微小であっても、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNと指間に発生する電圧を無限大に拡大するので、固有周波数ｆでＭＰＵ１１０に入力される固有発振信号ＳＧのレベルが増大し、ＭＰＵ１１０により容易に検出可能となる。
In other words, if the resonance frequency f 0 obtained from the relationship of the equation (2) is the natural frequency f of the natural oscillation signal SG, the level of the natural oscillation signal SG is theoretically calculated from the equation (1) of the vibration
実際の入力装置１０１では、基準電源回路１０４と振動電源回路１０７のインダクタンス、浮遊容量などの影響から、（２）式から得る周波数ｆ０で共振せず、また、基準電源回路１０４と振動電源回路１０７に固有発振信号ＳＧが流れる際のエネルギーロス等により、振動電源回路１０７は、固有発振信号ＳＧのレベルに対して有限倍率に拡大された振幅で電位が振動する。一方、操作者の指が触れることのあるＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNに大電圧を加えることはできないので、固有発振信号ＳＧの固有周波数ｆを共振周波数ｆ０を中心にずらしたり、固有発振信号ＳＧの振幅を調整して、ＭＰＵ１１０で入力操作が確実に検出できる範囲で、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの電圧振動の振幅を制限している。
The
使用環境やコイル１０８、１０９、コンデンサ１１７、１１８等の回路定数によって異なる固有発振信号ＳＧの振幅と固有周波数ｆは、上述したように、ＭＰＵ１１０において容易に調整できる。固有周波数ｆは、任意の周波数とすることができるが、商用交流電源線の周囲では、入力操作体が定電位ではなく商用交流電源の周波数のコモンモードノイズが重畳することがあるので、Ｘ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNから商用交流電源の周波数と識別して固有周波数ｆの固有発振信号ＳＧを検出する必要があるので、商用交流電源の周波数とその高調波を除く周波数とすることが好ましい。
As described above, the
例えば、図１に示す入力装置１０１において、コイル１０８、１０９のインダクタンスが２２０μＨ、コンデンサ１１７、１１８のキャパシタンスが３３０ｐＦであるとして、固有発振信号ＳＧの振幅（Ｖｐ−ｐ）が５Ｖで固有周波数ｆが１８７ｋＨｚをＭＰＵ１１０から出力すると、振動電源回路１０７と振動電源回路１０７に接続するＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNは、４倍の２０Ｖの振幅（Ｖｐ−ｐ）で振動することが実測された。
For example, in the
上述の実施の形態では、複数のＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNを入力操作面に配置し、固有発振信号ＳＧを検出したＸ、Ｙ電極Ｘ0，Ｘ1，・・・、ＸM、Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹNの配置位置から入力操作位置も検出しているが、単一のＸ、Ｙ電極から固有発振信号ＳＧを検出し、入力操作のみがあったことを検出する静電容量スイッチとして機能するタッチパネルであってもよい。
In the above embodiment, a plurality of X, Y electrodes X 0, X 1, ···, X M,
また、上述の第４の実施形態で用いるコイル１０８とコイル１０９は、必ずしも同一のインダクタンスである必要はなく、同様に、キャパシタ１１７とキャパシタ１１８のキャパシタンスも必ずしも同一である必要はない。
Further, the
また、クロックＣＫを発振する発振回路１１５を、ＭＰＵ１１０と別に設けているが、ＭＰＵ１１０に内蔵する物であってもよく、逆にＰＭＵ１０に兼ねた信号出力回路は、振動電源回路１０７に接続して駆動するものであれば、振動側回路基板１０３にＭＰＵ１１０と別に搭載するものであってもよい。
The
また、入力操作体は、操作者が入力操作を行う指で説明したが、操作者が握る専用入力ペンなど操作者と別の操作体であってもよい。 In addition, the input operation body has been described with a finger on which the operator performs an input operation, but may be an operation body different from the operator, such as a dedicated input pen held by the operator.
また、低圧基準電源線ＧＮＤを接地させて基準電源回路１０４を定電位としたが、定電位とする手段はこの方法に限らず、例えば、ＤＣ電源１０５の出力が定電位に保たれていれば、単に低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣをＤＣ電源１０５へ接続するだけでもよい。
Further, although the low-voltage reference power line GND is grounded and the reference
［効果］
第４の実施形態に係る入力装置１０１では、静電容量式タッチパネル側の検出電極パターンの電位を固有周波数ｆで振動させて、入力操作体との電圧が固有周波数ｆで変動することにより入力操作を検出するので、操作者などの入力操作体側で、固有周波数ｆの固有発振信号を出力する信号出力回路を用意する必要がない。また、商用交流電源などから発生するコモンモード信号を入力操作を検出するための固有発振信号としないので、使用環境が制限されずに入力操作を検出できる。
[effect]
In the
また、直流電源が接続する基準電源回路と検出電極パターンが接続する振動電源回路とを、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータなどの高価な絶縁部品を用いずに分離して、振動電源回路を独立に電圧変動させることができる。 Also, the reference power supply circuit to which the DC power supply is connected and the vibration power supply circuit to which the detection electrode pattern is connected are separated without using an expensive insulating component such as an insulated DC-DC converter, and the vibration power supply circuit is independently voltageated. Can be varied.
また、入力操作面が拡大しても、絶縁パネル上に形成する検出電極パターンを増加させることにより、入力操作体が接近する個々の検出電極パターンから固有発振信号のレベルを減衰させることなく検出できる。 Even if the input operation surface is enlarged, by increasing the number of detection electrode patterns formed on the insulating panel, it is possible to detect without attenuating the level of the natural oscillation signal from the individual detection electrode patterns approached by the input operation body. .
また、入力操作体と検出電極パターンとの静電容量が微小であっても、検出電極パターンに発生する固有発振信号のレベルが拡大し、微小な静電容量の変化から入力操作を確実に検出できる。 In addition, even if the capacitance between the input operating body and the detection electrode pattern is very small, the level of the natural oscillation signal generated in the detection electrode pattern is expanded, and the input operation is reliably detected from a small change in capacitance. it can.
また、固有発振信号を生成するための発振回路を、別に設ける必要がない。 Further, it is not necessary to provide a separate oscillation circuit for generating the natural oscillation signal.
また、使用環境やインダクタ、キャパシタの回路定数に応じて調整する固有発振信号の固有周波数ｆや振幅を、入力操作を検出するマイクロプロセッサから容易に行うことができる。 In addition, the natural frequency f and amplitude of the natural oscillation signal adjusted according to the use environment and the circuit constants of the inductor and capacitor can be easily obtained from the microprocessor that detects the input operation.
また、特定の検出電極から所定の検出信号を出力して、検出信号に対応して別の検出電極に現れる信号を検出する、いわゆる相互容量方式による入力装置の場合は、入力操作面上に水滴などがつくと座標検出への影響を来すが、本実施形態によれば、入力操作面上に水滴がついても座標検出に影響がない。 In the case of an input device using a so-called mutual capacitance method that outputs a predetermined detection signal from a specific detection electrode and detects a signal appearing on another detection electrode in response to the detection signal, a water droplet is formed on the input operation surface. However, according to the present embodiment, even if a water droplet comes on the input operation surface, the coordinate detection is not affected.
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。 For example, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like are used as necessary. Also good.
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。 The configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, and the like of the above-described embodiments can be combined with each other without departing from the gist of the present invention.
１０ 電子機器
１１ 入力装置
１２ 表示装置
１３ ホスト機器
２１ センサ部
２２ コントローラ
３１ Ｘ電極パターン
３２ Ｙ電極パターン
３３ ＦＰＣ
Ｘ0，Ｘ1，・・・，ＸM Ｘ電極
Ｙ0，Ｙ1，・・・，ＹN Ｙ電極
DESCRIPTION OF
X 0, X 1, ···, X M X electrodes Y 0, Y 1, ···, Y N Y electrode
Claims (9)
前記第１の電極パターンと交差する第２の電極パターンと、
前記第１の電極パターンおよび前記第２の電極パターンの少なくとも一方の電極パターンにより、静電容量に応じた複数の信号レベルを検出し、該複数の信号レベルに基づき操作体のサイズ情報を求め、該サイズ情報をホスト機器に出力する制御部と
を備える入力装置。 A first electrode pattern;
A second electrode pattern intersecting the first electrode pattern;
A plurality of signal levels corresponding to capacitance are detected by at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern, and size information of the operating body is obtained based on the plurality of signal levels. A control unit that outputs the size information to a host device.
前記複数の信号レベルに基づき操作体のサイズ情報を求め、
前記サイズ情報をホスト機器に出力すること
を含む検出方法。 A plurality of signal levels corresponding to the capacitance are detected by at least one of the first electrode pattern and the second electrode pattern intersecting the first electrode pattern,
Obtaining size information of the operating tool based on the plurality of signal levels,
A detection method comprising: outputting the size information to a host device.
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