JP4948471B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

Description

この発明は、指などの導体で入力が可能なタッチパネル装置に関し、特に、Ｘ，Ｙ方向を検知する電極がマトリックス上に配置されたマトリックス型の静電容量タッチパネルにおいて導体が近接、接触したことを検知可能なタッチパネル装置に関する。

装置の小型化などにより、入力表示一体型のタッチパネル式入力装置が様々な分野で活用されるようになってきた。従来、指やペンによる入力を検知するタッチパネルには様々な方式のものが実用化されている。このなかで、静電容量方式と呼ばれるものは、タッチパネル面に微弱な電流を流して電界を形成し、指等の導電体が軽く触れた場合の静電容量値の変化を電圧の低下等に変換して検知し、その接触位置を検出するものである。

また、指等の２次元の入力位置座標を検出する方式として、マトリックス方式がある。これは、Ｘ方向の位置を検知するための電極とＹ方向の位置を検出するための電極を短冊状（ライン状）に直交させて配置したものである。従来、これらマトリックス電極型の電極において、指等の接触を検知する際に、最初は電極の一部を間引いて走査しておき、指等の近接を検知した場合に、その電極周辺を詳細に走査して信号検出するよう動作させて全体の検出時間を短縮するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１２９３０８号公報

上記従来のタッチパネル装置では、スタイラスペンの接触を検知した電極の周辺を走査して詳細な接触位置を検出するものであるが、検出の条件を満たせばそこで電極走査を終了し、座標算出を行っている。このため、そのスタイラスペンの接触している部分以外に関しては電極走査を行わないため、例えば別の領域に同時に他のペン等が接触した場合に、これを検出できないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、位置検出を高精度かつ短時間で行うことができると共に、複数の導体が近接または接触した場合でもこれらの位置検出を行うことのできるタッチパネル装置を得ることを目的とする。

この発明に係るタッチパネル装置は、複数の電極を配置したタッチパネル部に対する導体の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出する演算回路と、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、演算回路の検出結果に基づいて、導体の近接または接触位置の検出を行った後、検出した位置付近の電極を個別接続し、その他の領域は複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の位置検出を行う制御回路を備えたものである。

この発明のタッチパネル装置は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置の検出を行い、その後、検出した位置付近の電極を個別接続し、その他の領域は複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の位置検出を行うようにしたので、位置検出を高精度かつ短時間で行うことができると共に、複数の導体が近接または接触した場合でもこれらの位置検出を行うことができる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図１から図９を用いて説明する。
図１は、実施の形態１のタッチパネル装置を示す構成図である。
図示のタッチパネル装置は、タッチパネル部１、発振回路２、検知電極結合制御回路３、演算回路４、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ、Ｘ軸出力側スイッチ６ａ、Ｙ軸出力側スイッチ６ｂ、制御回路７を備えている。

タッチパネル部１は、Ｘ軸方向の位置を検出するためのＸ軸電極線と、Ｙ軸方向の位置を検出するためのＹ軸電極線がマトリックス上に配置された座標入力用のタッチパネルである。発振回路２は、パルス信号を発生する発振回路である。検知電極結合制御回路３は、タッチパネル部１のＸ軸電極線およびＹ軸電極線のうち、いずれを結合するかを制御する制御回路である。

演算回路４は、タッチパネル部１の電極線の信号を検出して、指等の導体の入力位置を算出する演算回路である。Ｘ軸入力側スイッチ５ａは、Ｘ軸電極線の入力端へパルス信号を入力するためのスイッチであり、Ｙ軸入力側スイッチ５ｂは、Ｙ軸電極線の入力端へパルス信号を入力するためのスイッチである。また、Ｘ軸出力側スイッチ６ａは、Ｘ軸電極線の出力端を演算回路４に接続するためのスイッチであり、Ｙ軸出力側スイッチ６ｂは、Ｙ軸電極線の出力端を演算回路４に接続するためのスイッチである。制御回路７は全体を制御すると共に、検知電極結合制御回路３に対して、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の近接または接触位置の検出を指示し、この位置検出が行われた場合は、その位置の付近の電極を個別接続し、その他の領域は複数を所定の本数結合して接続した状態とするよう指示を行う制御回路である。

図２は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａ（Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ）の詳細を示す構成図である。
Ｘ軸入力側スイッチ５ａ（Ｙ軸入力側スイッチ５ｂ）は、検知電極結合制御回路３との接続線１０と、タッチパネル部１の電極線との接続線１２，１３，１４,…，Ｎと、接続線１０と接続線１２，１３，１４,…，Ｎとを結合するための結合部１１からなり、この結合部１１と接続線１２，１３，１４,…，Ｎとの結合をオン／オフすることにより、タッチパネル部１の電極線の選択を行うようになっている。尚、Ｘ軸出力側スイッチ６ａおよびＹ軸出力側スイッチ６ｂは、この逆構成、即ち、演算回路４との接続線とタッチパネル部１の複数の電極線との接続線とを選択的に接続するよう構成されている。

図３は、タッチパネル部１に配置された電極線の一例を示す説明図である。
図示のように、Ｘ軸電極線２０〜２３とＹ軸電極線２４〜２７は、それぞれ長方形の短冊状に形成されている。尚、Ｘ軸電極線２０〜２３は、横方向、即ちＸ軸方向の位置を検知するための電極線であり、Ｙ軸電極線２４〜２７は、縦方向、即ちＹ軸方向の位置を検知するための電極線である。また、これらＸ軸電極線２０〜２３とＹ軸電極線２４〜２７は、Ｘ軸電極線２０〜２３が上側になるよう交差して配置されている。

図４は、タッチパネル部１上のＸ軸電極線のみを示した図であり、この例ではＸ１からＸ２０までのＸ軸電極を図示している。

図５は、あるＸ軸電極線の一つ（この例ではＸ軸電極線２２）と、Ｙ軸電極線の一つ（この例ではＹ軸電極線２５）を図示したものであり、指先をＸ軸電極線に近づけた状態を示す説明図である。ここで、図中のＣｓは、指先とＸ軸電極線２２との間の静電容量である。

図６は、ある電極線に指先が近接あるいは接触した場合の等価回路を図示したものである。図中、Ｖｏは電極線の入力端に印加された電圧値、Ｒｓは電極線の抵抗値、Ｃｓは指先と電極線との間に生成される静電容量、Ｖｓは電極線の出力端で検出される電圧値を表す。

図７は、タッチパネル部１のＸ軸電極線の上に指等の導体が近接あるいは接触した状態を示した模式図である。図７のＦはＸ軸電極であるＸ７の上に近接あるいは接触した指等を示したものである。
図８、図９は、それぞれ実施の形態１の処理フローを示した図である。

次に、これら図１〜図９を用いて本実施の形態の動作を説明する。
以下、図１のタッチパネル部１に操作者が指を近づけた場合の動作を説明する。
図８の処理フローのステップＳＴ１で、制御回路７は検知電極結合制御回路３に指示し、全面電極の走査を行う。

図８のステップＳＴ１における全面電極走査処理を図９の処理フローを用いて詳細に説明する。
図９のステップＳＴ１１０において、検知電極結合制御回路３は個別の電極を接続するか否かを判断する。本実施の形態では、初期状態は、個別の電極を接続するのではなく、２本の電極を結合して接続するものとする。即ち、図４に示すように、電極Ｘ１から電極Ｘ２０までのＸ軸電極のうち、電極Ｘ１と電極Ｘ２を結合し（図４の破線枠３０）、電極Ｘ３と電極Ｘ４を結合し（図４の破線枠３１）、…、電極Ｘ１９と電極Ｘ２０を結合する（図４の破線枠３９）。

このように複数の電極を結合することで電極自体の実効的な面積が大きくなり、後述する指の検出感度を向上させることができ、指がタッチパネル部１に近接した状態も良好に検知することができる。

ここでは複数の電極を結合するため、図９のステップＳＴ１１０でＮとなり、ステップＳＴ１１１へ進む。ステップＳＴ１１１で、検知電極結合制御回路３は複数電極結合を行う。具体的には、検知電極結合制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａにおいて図２に示すように電極Ｘ１につながる接続線１２と、電極Ｘ２につながる接続線１３について結合部１１を接続状態にする。これにより、電極Ｘ１と電極Ｘ２は回路的に結合されて検知電極結合制御回路３との接続線１０に接続される。
また、同様に、Ｘ軸出力側スイッチ６ａにおいても電極Ｘ１と電極Ｘ２を結合し、電極Ｘ１と電極Ｘ２を演算回路４に接続する。

次に、図９のステップＳＴ１１２で、検知電極結合制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続されたＸ軸電極線（ここでは結合された電極Ｘ１電極とＸ２）の入力端に、発振回路２のパルス信号を印加する。
ここで、操作者の指先がタッチパネル部１に近接・接触すると、指先とＸ軸電極線とが静電結合し、Ｘ軸電極線から指先に、この静電容量を介して電流が流れる。演算回路４は、Ｘ軸出力側スイッチ６ａを介してＸ軸電極線の出力端での電圧値を求める。

次に、演算回路４の動作を図５及び図６を用いて説明する。
図５に示すようにＸ軸電極線２２に指先が近接・接触すると、指先と電極との間に静電容量Ｃｓが生成される。
この状態で、図６の等価回路では、電流が静電容量Ｃｓを介して人体（図６の等価回路ではアース）側に流れる。演算回路４では抵抗値Ｒｓに対応する電圧Ｖｓを検出する。ここで、Ｘ軸電極線に流れる電流の一部がＣｓを介してアース側に流れるため、演算回路４で検出する電圧Ｖｓは、Ｘ軸電極線の入力端に印加された電圧Ｖｏよりも低いものとなる。
制御回路７は、演算回路４で得られた電圧低下分を、信号検出値として取得する。

次に、図９のステップＳＴ１１３で、制御回路７は、得られた信号検出値が一定レベルＴｈ１以上か否かを判断する。このＴｈ１は、指先がタッチパネル部１に近接したか否かを判定するためのもので、事前に指が近接した際の信号検出値を予め求めておくものである。
ここで、一定レベルＴｈ１に達しない場合はステップＳＴ１１３でＮとなり、ステップＳＴ１１５に進む。ステップＳＴ１１５で、制御回路７は全電極の走査が完了したかを判断する。即ち、Ｘ軸電極、及びＹ軸電極の全てに関する信号検出が完了したかを判断する。

全電極の走査が完了していない場合はステップＳＴ１１５でＮとなり、ステップＳＴ１１０へ戻る。ここでは、全電極の走査が完了していないため、ステップＳＴ１１０に戻る。ステップＳＴ１１０では、先ほどと同様に複数電極結合のため、結果がＮとなり、ステップＳＴ１１１へ進む。
ステップＳＴ１１１では検知電極結合制御回路３がＸ軸入力側スイッチ５ａに指示し、電極Ｘ３と電極Ｘ４を結合し、ステップＳＴ１１２で検知電極結合制御回路３は信号検出を行う。
以下、同様に順次、全電極の検出が終了するまで処理を行う。

ここで、図７に示すように、Ｘ軸電極のＸ７の上に指先が近接・接触した場合を考える。
この場合、図４の破線枠３３の電極、即ち、電極Ｘ７と電極Ｘ８を結合した電極の信号検出値が一定レベルＴｈ１を超えるものとする。この場合、ステップＳＴ１１３でＹとなり、ステップＳＴ１１４へ進む。
ステップＳＴ１１４で、制御回路７は、検出された信号検出値と電極の番号、この場合は電極Ｘ７と電極Ｘ８を結合した破線枠３３の情報をバッファ（図示せず）に格納する。

Ｘ，Ｙ電極全ての検出が終了すると、ステップＳＴ１１５でＹとなり、ステップＳＴ１２０へ進む。ステップＳＴ１２０で、制御回路７は、保存された信号検出値と電極番号を元に、指位置を求める。具体的には、保存された電極番号をＮ、信号検出値をＶ（Ｎ）とし、その両隣の電極番号の信号検出値をＶ（Ｎ−１），Ｖ（Ｎ＋１）とする（尚、両隣の電極番号が保存されていない場合は信号検出値０とする）と、以下の条件を満たすＮを全て求め、指位置とする。
Ｖ（Ｎ−１）＜Ｖ（Ｎ）かつＶ（Ｎ＋１）＜Ｖ（Ｎ）
即ち、注目している電極番号の信号検出値が両隣の信号検出値よりも大きい場合、注目電極番号が信号検出値のピークを示すとみなして、その電極番号を指位置とする。

ステップＳＴ１２０の処理が終了すると、全面電極走査処理を終了する。尚、ステップＳＴ１１０でＹとなる場合の処理については後述する。

図８に戻り、指位置検出が成功していればステップＳＴ２でＹとなり、ステップＳＴ３へ進む。尚、指位置の検出ができていない場合はステップＳＴ２でＮとなり、ステップＳＴ１に戻り、再び全面電極走査を行う。
次に、ステップＳＴ３で、制御回路７は座標値の算出を行う。具体的には、指位置として検出された電極番号から座標値を求める。
最も単純には、例えばタッチパネル部１の横幅をＸＬ、Ｘ軸電極数をＭ、指位置の電極番号をＮ（タッチパネル部１の左端からの番号）とすると、Ｘ方向の座標値Ｘｐは、Ｘｐ＝ＸＬ＊Ｎ／Ｍ等として求めることができる。

次に、図８のステップＳＴ４で、制御回路７は指位置情報を元に電極走査方法を設定する。この処理を図４及び図７を用いて具体的に説明する。
指がＸ７の上に近接・接触する場合、前述したようにＸ７とＸ８の電極を結合した破線枠３３が指位置と求められたとすると、制御回路７は、複数電極結合により得られた指位置の場合は、その信号検出値が予め定めた閾値Ｔｈ２より大きいか否かを判定し、大きい場合は、指が接触状態に移行するものとして、電極走査方法を変更する。閾値Ｔｈ２より小さい場合は、指の近接状態が変わらないとして、電極走査方法の変更は行わない。
尚、この閾値Ｔｈ２は、指がタッチパネル部１に接触したか否かを判定するためのもので、事前に指が接触状態に移行する際の信号検出値を予め求めておくものである。

信号検出値が閾値Ｔｈ２より大きい場合は、例えば、制御回路７は、指位置の破線枠３３に含まれる電極Ｘ７，電極Ｘ８の前後４個を含めた範囲に対して、個別に電極接続するよう設定を行う。図７で説明すると、破線枠３３（電極Ｘ７，電極Ｘ８）が指位置として求められているため、その前後四つの電極番号であるＸ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６、及びＸ９，Ｘ１０、Ｘ１１，Ｘ１２を含めて、Ｘ軸電極Ｘ３からＸ１２までの範囲（図７のＬ１）を個別に電極接続するよう設定する。

次に、図８の処理フローのスタートに戻り、次の時刻の信号検出を行う。ステップＳＴ１で、先ほどと同様に全面電極走査を行う。図９のステップＳＴ１１０で、検知電極結合制御回路３は、個別電極の接続か否かを判断する。図７の状態では電極Ｘ１，Ｘ２は複数電極結合のため、Ｓ１１０でＮとなりステップＳＴ１１１へ進む。Ｓ１１１以降の処理は先ほどと同様である。

次に、電極Ｘ３の場合、今回は個別電極接続となるため、ステップＳＴ１１０でＹとなりステップＳＴ１１６に進む。ステップＳＴ１１６で、検知電極結合制御回路３は電極Ｘ３のみを接続する。具体的には、検知電極結合制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａにおいて、図２で電極Ｘ３に接続している線と検知電極結合制御回路３の接続線１０とを結合部１１により接続する。また、同様にＸ軸出力側スイッチ６ａにおいても電極Ｘ３を演算回路４に接続する。

次に、ステップＳＴ１１７で信号検出を行う。検知電極結合制御回路３は、Ｘ軸入力側スイッチ５ａで接続された電極Ｘ３の入力端に、発振回路２のパルス信号を印加する。そして、前述したのと同様に演算回路４にて電圧低下分を求め、制御回路７は演算回路４で得られた電圧低下分を、信号検出値として取得する。

次に、ステップＳＴ１１３で、制御回路７は、得られた信号検出値が一定レベルＴｈ３以上か否かを判断する。
これは、指先がタッチパネル部１に接触したか否かを判定するためのもので、事前に指が接触した際の信号検出値を予め求めておき、これを一定レベルＴｈ３として、実際に信号検出値がこれより大きいか否かの比較を行う。

ここで、一定レベルＴｈ３に達しない場合はステップＳＴ１１８でＮとなり、ステップＳＴ１１５に進む。一方、一定レベルＴｈ３以上の信号検出値が得られた場合はステップＳＴ１１８でＹとなり、ステップ１１９へ進む。
ステップＳＴ１１９で、制御回路７は検出された信号検出値と電極の番号の情報をバッファ（図示せず）に格納する。尚、図９のステップＳＴ１１４で格納したもの（指の近接状態の格納）とは区別して保存（指の接触状態の格納）するものとする。

全ての電極の処理が終了するとステップＳＴ１１５でＹとなり、ステップＳＴ１２０へ進む。ステップＳＴ１２０で、制御回路７は前述した動作と同様に、注目している電極番号の信号検出値が両隣の信号検出値よりも大きい場合は注目電極番号が信号検出値のピークを示すとみなして、その電極番号を指位置とする。

図８に戻り、指位置検出に成功すればステップＳＴ２でＹとなり、ステップＳＴ３へ進む。ステップＳＴ３及びステップＳＴ４の処理は前述の全面電極走査処理と同様である。

このように、実施の形態１では、通常は電極を結合した状態で高感度で大まかに信号検出を行い、指等が近接・接触した場合に、指の近接・接触位置を元に、周囲の電極を個別接続して詳細に信号検出を行う。これにより、指を検出した電極周辺の一定範囲に関しては電極を個別接続して詳細に検出することで、座標情報を精度良く求めるとともに、その他の範囲の電極は、通常通り電極結合して感度を高く検出することで、指接触の検出と同時に、別の指の近接をも感度良く検出することが可能となる。
また、指接触時は全ての電極を個別接続するのではなく、指周辺以外の電極は、複数電極結合して信号検出を行うため、全体の検出電極数が少なくて済むため、処理時間の短縮も実現できる。

以上のように、実施の形態１のタッチパネル装置によれば、複数の電極を配置したタッチパネル部と、タッチパネル部に対する導体の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出する演算回路と、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、演算回路の検出結果に基づいて、導体の近接または接触位置の検出を行った後、検出した位置付近の電極を個別接続し、その他の領域は複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の位置検出を行う制御回路を備えたので、位置検出を高精度かつ短時間で行うことができると共に、複数の導体が近接または接触した場合でもこれらの位置検出を行うことができる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について図７、図８、図１０を用いて説明する。
実施の形態２の全体ブロック図は図１と同じであるが、複数の指が接触した場合の動作において、制御回路７の動作が異なる。即ち、制御回路７は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置を複数検出した場合、個別接続する電極の範囲を位置検出が単数の場合と比べて小さくするよう構成されている。それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため、図１の構成を用いて説明する。

実施の形態２では、複数の指がタッチパネル部１上に接触する場合を考える。具体的には図１０に示すように電極Ｘ７の上に指が接触し（図中のＦで示す）、その後、電極Ｘ１８の上に別の指が接触したとする（図中のＧで示す）。電極Ｘ７の上に指が接触した際の動作は実施の形態１と同じであるため、電極Ｘ７上の位置検出動作に関する説明は省略する。

次に、電極Ｘ１８の上に別の指が近接する場合の動作を図８のフローチャートを用いて説明する。
図８の処理フローで、ステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３は実施の形態１と同様な処理を行う。即ち、電極Ｘ７の指の接触を検知した後は、図７のように、電極Ｘ１７と電極Ｘ１８を結合しているため、これらを結合した図７の破線枠３８が指位置として検出される。

次に、図８のステップＳＴ４において、制御回路７は指位置情報を元に電極走査方法を設定するが、複数の指位置が得られている場合は、一つの指を検出している場合に比べて、個別に電極接続をする範囲を小さくする。これは、１本指の場合に比べて、２本指での操作の場合は、指が独立して動く範囲が狭くなることに着目したものである。
具体的には、図８のステップＳＴ４で、制御回路７は、複数の指位置が検出されている場合には、指位置の破線枠３８に含まれる電極Ｘ１７，Ｘ１８の前後２個を含めた範囲に対して、個別電極接続するよう設定する。即ち、図１０で電極Ｘ１５，Ｘ１６、及び電極Ｘ１９，Ｘ２０を含めて、電極Ｘ１５から電極Ｘ２０までの範囲（図１０のＬ２）を個別に電極接続するよう設定する。

また、電極Ｘ７の指位置に関しても、電極Ｘ７に接触した指のみを検出している状態から、前後２個ずつの電極を除いた範囲を個別電極接続する範囲とするよう変更する。具体的には図１０で電極Ｘ３，Ｘ４、及び電極Ｘ１１，Ｘ１２を除いた電極Ｘ５から電極Ｘ１０までの範囲（図１０のＬ２）を個別に電極接続するように設定するのである。

このように、実施の形態２においては、複数の指を検出した場合は、制御回路７は、２本目の指も個別電極に切替えて詳細な位置を検出するよう電極結合を制御するが、このとき、１本指のみの検出の場合と異なり、指位置の周辺の個別電極接続する範囲を小さくする。すなわち、１本指に比べて、２本指での操作の場合は指の動作範囲が狭くなるため、詳細に信号検出を行うために個別電極接続する範囲を小さくする。
これにより、２本指などの複数指の検出の際に、個別に電極を検出する範囲を小さくすることで、検出電極数を減らすことが可能となり、検出処理時間の短縮化が図れる。

以上のように実施の形態２のタッチパネル装置によれば、制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置を複数検出した場合、個別接続する電極の範囲を位置検出が単数の場合と比べて小さくするようにしたので、導体の位置を複数検出した場合でもその処理時間を短縮することができる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について図１１、図１２を用いて説明する。
実施の形態３の全体ブロック図は図１と同じであるが、指の移動速度に応じて個別電極接続を行う範囲を可変にする点において制御回路７の動作が異なる。即ち、制御回路７は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置の検出を行った場合、検出時の導体の移動速度に基づき、移動速度が小さくなるにつれて、個別接続する電極の範囲を小さくなるよう制御する。これ以外の構成は、実施の形態１または実施の形態２と同様であるため、図１の構成を用いて説明する。

図１１に示すように、実施の形態１と同様に、電極Ｘ７の上に指が近接・接触した場合の動作で説明する。
図１２の処理フローにおいて、ステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３は実施の形態１と同じであるためこれらの説明は省略する。

次に、図１２のステップＳＴ５で、制御回路７は指の移動速度を求める。具体的には、１時刻前に求めた指の座標位置と今回ステップＳＴ３で求めた指の座標位置の差を元に移動速度を算出する。１時刻前のＸ座標値をＸ（ｔ−１），Ｙ座標値をＹ（ｔ−１）、今回求めたＸ座標値をＸ（ｔ），Ｙ座標値をＹ（ｔ）とすると、移動速度Ｖ（ｔ）を、例えば、以下の式により求める。
Ｖ（ｔ）＝ｍａｘ（｜Ｘ（ｔ）−Ｘ（ｔ−１）｜，｜Ｙ（ｔ）−Ｙ（ｔ−１）｜）

次に、図１２のステップＳＴ６で、制御回路７は指の移動速度に応じて電極走査方法を設定する。例えば、ステップＳＴ５で求めた移動速度が予め設定した閾値Ｔｈｖよりも小さい場合は、個別電極接続する範囲を通常よりも小さくする。即ち、指の移動速度が閾値よりも小さい場合は、実施の形態１で示した通常の個別電極接続の範囲に対して、前後２個ずつの電極を除いた範囲を個別電極接続する範囲とするよう変更する。

具体的には、図１１において、図７に比べて電極Ｘ３，Ｘ４、及び電極Ｘ１１，Ｘ１２を除いた電極Ｘ５から電極Ｘ１０までの範囲（図１１のＬ２）を個別に電極接続するように設定する。
尚、閾値Ｔｈｖは、個別電極接続の範囲を小さくしても指の移動に検出漏れがないような指の移動速度を予め求めておき、これをＴｈｖに設定するものである。

また、上記例では、移動速度が閾値Ｔｈｖより小さい場合は、通常の個別電極接続の範囲に対して前後２個ずつの電極を除いた範囲で個別電極接続するようにしたが、移動速度が小さくなるにつれて個別電極接続する範囲が小さくなるよう制御するのであれば、閾値の数や個別電極接続する範囲等、どのような制御方法であってもよい。

このように、実施の形態３においては、指の座標位置の時間変化から、移動速度を求め、指の移動速度に応じて電極走査方法を設定するように構成した。これにより、指の移動速度に応じて適切に個別電極接続の幅を制御することが可能となり、例えば指の移動速度が閾値より小さい場合は、指の移動量が小さいとみなし、詳細に信号検出を行うための個別電極接続する範囲を小さくすることができ、検出処理時間の短縮化が可能となる。

以上のように、実施の形態３のタッチパネル装置によれば、制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置の検出を行った場合、検出時の導体の移動速度に基づき、移動速度が小さくなるにつれて、個別接続する電極の範囲を小さくなるよう制御するようにしたので、導体の位置が移動する場合でもその位置検出を高精度かつ短時間で行うことができる。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について図３および図１３を用いて説明する。
実施の形態４の全体ブロック図は図１と同じであるが、初期の指の近接・接触を検知する際の電極走査の制御の点で、制御回路７の動作が異なる。即ち、制御回路７は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の近接または接触位置の検出を行う場合、最初に、導体に近い側の電極によって導体の位置検出を行い、導体に近い側の電極による位置検出を行った後に、遠い側の電極で導体の位置検出を行うよう構成されている。その他の構成は実施の形態１〜３のいずれかと同様であるため、図１の構成を用いて説明する。

図３は、実施の形態１で説明したように、タッチパネル部１に配置されたＸ軸電極、Ｙ軸電極の一例を示した図である。この例では、縦方向、即ちＹ軸方向の位置を検出するためのＹ軸電極の上側に、横方向、即ちＸ軸方向の位置を検出するためのＸ軸電極が配置されている。
この例の場合、Ｙ軸電極に比べて上側に配置されているＸ軸電極の方が、指等の近接・接触の信号検出感度が高い。そのため、先ずは信号検出感度の高いＸ軸電極のみで指の近接・接触の検知を行い、指の近接・接触を検知した場合にＹ軸電極の走査を行うようにする。

以下、図１３の処理フローを用いて実施の形態４の動作を説明する。
図１３のステップＳＴ１０で、制御回路７は検知電極結合制御回路３に指示し、先ずＸ軸電極の走査を行う。電極走査の処理フローは実施の形態１の図９に示したものと同様であるが、図９のステップＳＴ１１５において、Ｘ軸電極の走査が全て終了した時点でＹとなり、ステップＳＴ１２０に進み、指位置を求める。

次に、Ｘ軸電極に関して、指位置検出が成功していればステップＳＴ１１でＹとなり、ステップＳＴ１２へ進む。尚、Ｘ軸電極の指位置検出ができていない場合は、ステップＳＴ１１でＮとなり、ステップＳＴ１０に戻り、再度Ｘ軸電極の走査を行う。即ち、実施の形態４では、Ｘ軸電極及びＹ軸電極の全電極走査を行った後、再び全電極の走査に戻るのではなく、Ｘ軸電極のみの走査で、指の位置検出が成功しなければ、Ｙ軸電極の走査を行わず、再びＸ軸電極の走査に戻る。

図１３のステップＳＴ１２で、制御回路７はステップＳＴ１０で得られたＸ軸電極の指位置情報を元に、Ｘ座標の算出を行う。座標算出の方法については実施の形態１と同様なため説明は省略する。ステップＳＴ１２において、Ｘ座標の算出ができた場合は、ステップＳＴ１３において、制御回路７は、検知電極結合制御回路３に指示し、Ｙ軸電極の走査を行う。電極走査の処理フローは実施の形態１の図９と同様であるが、図９のステップＳＴ１１５において、Ｙ軸電極の走査が全て終了した時点でＹとなり、ステップＳＴ１２０に進み、指位置を求める。

次に、Ｙ軸電極に関して、指位置検出が成功していればステップＳＴ１４でＹとなり、ステップＳＴ１５に進む。尚、Ｙ軸電極の指位置検出ができていない場合は、ステップＳＴ１４でＮとなり、ステップＳＴ１０に戻る。ステップＳＴ１５では、制御回路７はステップＳＴ１３で得られたＹ軸電極の指位置情報を元に、Ｙ座標の算出を行う。座標の算出方法については実施の形態１と同様なため説明は省略する。最後に、ステップＳＴ１６で、制御回路７は指位置情報を元に、電極走査方法を設定する。本処理の内容は実施の形態１の図８のステップＳＴ４と同様なため説明は省略する。

このように、実施の形態４では、先ず、Ｘ，Ｙ軸電極のうち、上側に配置されたＸ軸電極のみの走査で指位置の検出を行い、指位置が検出できなければ再びＸ軸電極の走査に戻り、指位置が検出できればＹ軸電極の走査を行うよう構成した。
これにより、感度の高いＸ軸電極のみで指の近接・接触を検知しておき、指の近接・接触が検知された後にＹ軸電極の検知を行うため、初期の指近接・接触の検出処理の無駄が省け、指位置の検出までの処理時間の短縮化が図れる。尚、図３に示した構成ではＸ軸電極が上側であったが、Ｙ軸電極が上側である場合は、先にＹ軸電極で指の近接・接触を検知するよう構成すればよい。

以上のように、実施の形態４のタッチパネル装置によれば、タッチパネル部は、Ｘ方向を検知する電極とＹ方向を検知する電極とが交差して配置され、制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の近接または接触位置の検出を行う場合、最初に、導体に近い側の電極によって導体の位置検出を行い、導体に近い側の電極による位置検出を行った後に、遠い側の電極で導体の位置検出を行うようにしたので、導体の近接または接触の検出までの処理時間の短縮化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置の入力側スイッチを示す構成図である。 短冊状の電極線を有するタッチパネル部の一部を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のＸ軸電極線を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置において指先をＸ軸電極に近づけた状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のある電極線に指先が近接または接触した場合の等価回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置のＸ軸電極線の上に導体が近接または接触した状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置の全体の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１によるタッチパネル装置の全面電極走査処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるタッチパネル装置のＸ軸電極線の上に導体が複数近接または接触した状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるタッチパネル装置のＸ軸電極線の上に導体が近接または接触した状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４によるタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ タッチパネル部、２ 発振回路、３ 検知電極結合制御回路、４ 演算回路、５ａ Ｘ軸入力側スイッチ、５ｂ Ｙ軸入力側スイッチ表示部、６ａ Ｘ軸出力側スイッチ、６ｂ Ｙ軸出力側スイッチ、７ 制御回路、２０〜２３ Ｘ軸電極線、２４〜２７ Ｙ軸電極線、Ｃｓ 静電容量。

Claims (4)

1. 複数の電極を配置したタッチパネル部と、
   前記タッチパネル部に対する導体の近接または接触によるいずれかの電極の静電容量の変化を検出する演算回路と、
   前記複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、前記演算回路の検出結果に基づいて、前記導体の近接または接触位置の検出を行った後、当該検出した位置付近の電極を個別接続し、その他の領域は複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で前記導体の位置検出を行う制御回路を備えたタッチパネル装置。
2. 制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置を複数検出した場合、個別接続する電極の範囲を位置検出が単数の場合と比べて小さくすることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
3. 制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で、導体の近接または接触位置の検出を行った場合、当該検出時の前記導体の移動速度に基づき、当該移動速度が小さくなるにつれて、個別接続する電極の範囲を小さくなるよう制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載のタッチパネル装置。
4. タッチパネル部は、Ｘ方向を検知する電極とＹ方向を検知する電極とが交差して配置され、
   制御回路は、複数の電極を所定の本数結合して接続した状態で導体の近接または接触位置の検出を行う場合、最初に、前記導体に近い側の電極によって当該導体の位置検出を行い、前記導体に近い側の電極による位置検出を行った後に、遠い側の電極で前記導体の位置検出を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のタッチパネル装置。

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