JP5055231B2 - タッチパネルのタッチ位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルに係り、特に、投影型（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）の静電容量方式タッチパネルにおいてタッチ位置を検出する方法に関する。

近年、モバイル機器のユーザインタフェース装置としてタッチパネルの普及が進んでいる。

タッチパネルの一方式として、静電容量方式がある。本方式は透過率および耐久性に優れるため利用が拡大しているが、電磁雑音（ノイズ）への対策が必要となる場合がある。タッチパネルはディスプレイ画面に密着して取り付けられるため、ディスプレイを駆動する回路に起因するノイズの影響を受けやすい状態にある。ノイズの影響により、タッチされていない状況でタッチが誤検出される、算出したタッチ位置が実際のタッチ位置とずれる、といった問題が生じる。

静電容量方式のタッチパネルにおいてノイズの影響を低減する技術の例として、特許文献１に記載された方法が挙げられる。特許文献１で述べられているタッチ検出方法では、タッチを検出するためのセンサの測定値が、所定の時間より長く、所定の閾値以上の値を維持した場合にタッチと見なす、という判定を行う。これにより、短い時間のみ現れるノイズによるタッチの誤検出を防止している。

特開２００７−２６０６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている方法には、いくつかの問題がある。第一に、タッチを検出する際、タッチ開始から所定の時間を要するため、ユーザのすばやい操作（瞬間的なタッチ等）の検出に失敗する場合がある。第二に、タッチ検出後に行われるタッチ位置計算処理においては、ノイズの影響が考慮されていないため、算出した位置にずれが生じる可能性がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、その目的は、ノイズが発生する環境において、タッチの誤検出を防止しながら、短時間でタッチを検出可能で、かつ、タッチ位置を高精度に算出できるタッチパネルを提供することである。

センサ測定値がタッチ閾値を超えた場合にタッチされたものと見なす。タッチ閾値として、ノイズでは達せず、タッチされてはじめて達する値を設定する。高い測定値を示したセンサの近傍に位置するセンサ群に対しては、タッチ位置計算処理において測定値を加味する重みを他のセンサ群よりも高くする。

一度のセンサ測定値からタッチの有無を判定するため、ユーザのすばやい操作を検出できる。タッチ位置付近のセンサ測定値を重視してタッチ位置を算出するため、ノイズの影響により大きくタッチ位置がずれることがない。

以下、本発明を説明する実施例を示す。

図１は、本実施例で用いるタッチパネル・モジュールの全体構成を示すブロック図である。前記タッチパネル・モジュールは、タッチパネル１、制御部２、バス接続信号線３、記憶部４から構成される。タッチパネル１には、ユーザのタッチを検出するためのセンサ端子である電極パターン（電極Ｘ１〜５およびＹ１〜５）が形成されている。制御部２は、電極Ｘ１〜５およびＹ１〜５と接続しており、前記各電極の静電容量を測定する。また、制御部２は、前記静電容量の測定結果に基づいてタッチ位置の検出を行い、その結果を、バス接続信号線３を介してホストへ通知する。記憶部４は、制御部２がタッチ位置検出処理を行う上で必要となるパラメータおよび作業データを保持する。前記パラメータはそれぞれ一つの数値であり、タッチ閾値４１、ピーク近傍範囲４２、ピーク近傍オフセット値４３、非ピーク近傍オフセット値４４から成る。前記作業データはそれぞれ数値の配列であり、基準値４５、測定値４６、差分値４７、重み付け値４８から成る。前記配列の要素数は電極の数をとり、本実施例においては１０である。

図２は、タッチパネル１の断面構造を示す断面図である。タッチパネル１は、基板層１３を底面とし、順に電極層Ｙ、絶縁層１２、電極層Ｘ、保護層１１を積層させた構造を持つ。なお、前記各層を透明の素材で形成し、平面ディスプレイ上に取り付けることで、タッチパネル付きディスプレイを構成できる。

図３は、制御部２によって行われるタッチ位置検出処理の手順を示すフローチャートである。

図４は、タッチ検出処理を説明するための、差分値の例を示すグラフである。

図５は、タッチ位置計算処理を説明するための、差分値の例を示すグラフである。

図６は、重み付け値の例を示すグラフである。

図７は、基準値の更新処理の例を示すグラフである。

図８は、基準値の更新処理の例を示すグラフである。

以下、図３のフローチャートに基づいて、タッチ位置を検出する処理の流れを説明する。ここでは、電極Ｘ１〜５によるｘ軸のタッチ位置検出のみを述べる。ｙ軸については電極Ｙ１〜５を用いてｘ軸と同様の処理を行うこととなる。

タッチパネル・モジュールの電源が入れられると以下の処理が開始される。

ステップＳ１において、制御部２は、基準値４５を初期化する。具体的には、電極Ｘ１〜５のそれぞれについて、静電容量を測定し、得られた値を各電極の基準値４５として格納する。ここでは、電源投入時においてはタッチパネル１がタッチされていない状況であることを仮定している。

ステップＳ２において、制御部２は、まず電極Ｘ１〜５のそれぞれについて静電容量を測定し、得られた値を各電極の測定値４６として格納する。次に、次の式（１）によって求めた値を差分値４７として格納する。
差分値４７＝測定値４６−基準値４５ （１）
ただし、差分値４７が負の値となった場合は値を０に置き換える。

以下、求めた差分値が図４に示す状況であったことを仮定して説明を進める。

ステップＳ３において、制御部２は、タッチパネル１がタッチされているか否かを判定する。具体的には、電極Ｘ１〜５のそれぞれについて、その差分値４７が、予め設定されたタッチ閾値４１以上の値であるか否かを判定する。ここで、少なくとも１つの電極の差分値４７がタッチ閾値４１以上の値であった場合、タッチ有りと判定して、ステップＳ４へ進む。前記条件を満たさない場合は、タッチ無しと判定して、ステップＳ７へ進む。図４に示す状況においては、電極Ｘ３の差分値４７がタッチ閾値４１以上であるため、タッチ有りと判定される。

ステップＳ４において、制御部２は、ピーク近傍電極を決定する。まず、電極Ｘ１〜５の差分値４７を比較し、最も高い値を持つ電極をピーク電極とする。図４に示した状況では、電極Ｘ３がピーク電極となる。次に、ピーク電極を中心とし、その左右ｎ本までの範囲にある電極をピーク近傍電極とする。ここで、ｎは予め設定されたパラメータ、ピーク近傍範囲４２である。本実施例ではｎ＝１であるものとする。この場合、図５に示すとおり、電極Ｘ２〜４がピーク近傍電極となる。

ステップＳ５において、制御部２は、電極Ｘ１〜５のそれぞれについて、重み付け値４８を求める。電極がステップＳ４で選択したピーク近傍電極である場合は式（２）、そうでない場合は式（３）に基づいて求めた値を重み付け値４８として格納する。
重み付け値４８＝差分値４７−ピーク近傍オフセット値４３ （２）
重み付け値４８＝差分値４７−非ピーク近傍オフセット値４４ （３）
ただし式（２）または式（３）において、重み付け値４８が負の値となった場合は値を０に置き換える。

なお、ピーク近傍オフセット値４３および非ピーク近傍オフセット値４４は予め設定されたパラメータであり、次の式（４）の関係にある。
ピーク近傍オフセット値４３＜非ピーク近傍オフセット値４４ （４）
図５における差分値４７のうち、網掛けされた範囲が重み付け値４８を示している。この場合の重み付け値４８をグラフにすると図６となる。

ステップＳ６において、制御部２は、タッチ位置を計算する。すなわち、タッチパネル１上の各電極の配置と、ステップＳ５で求めた重み付け値４８に基づいて計算処理を行う。図６に算出したタッチ位置の例（電極Ｘ２と電極Ｘ３の間）を示す。

ステップＳ７において、制御部２は、各電極の基準値４５を更新する。具体的には、現在の基準値４５と、ステップＳ２で格納した測定値４６に基づいて計算処理を行う。前記計算処理については種々の方式がある。図７に示す例では、推移する測定値４６に、遅れて基準値４５を追随させている。しかしこの方式には、タッチが検出されている期間において、徐々に差分値４７の信号レベルが減少してしまう問題がある。これは、タッチ位置検出の精度を低下させる原因となる。本実施例では、この現象への対策として、次の処理を行う。まず、ステップ３においてタッチが検出されなかった場合は、すべての電極の基準値４５を更新する。タッチが検出された場合は、ピーク近傍電極以外の電極に対してのみ、基準値４５を更新する。ピーク近傍電極については基準値４５を更新しない（図８）。

以上によりタッチ位置検出処理の１サイクルが完了し、ステップＳ２へ戻る。

なお、本発明は、以上に述べた実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明のタッチ位置検出方法を、ソフトウェア処理で実施することにより、ハードウェアのコストを増加させることなくノイズ対策を行える。

タッチパネル・モジュールの全体構成を示すブロック図である。 タッチパネル１の断面構造を示す断面図である。 制御部２によって行われるタッチ位置検出処理の手順を示すフローチャートである。 タッチ検出処理を説明するための、差分値の例を示すグラフである。 タッチ位置計算処理を説明するための、差分値の例を示すグラフである。 重み付け値の例を示すグラフである。 基準値の更新処理の例を示すグラフである。 基準値の更新処理の例を示すグラフである。

符号の説明

１ タッチパネル
１１ 保護層
１２ 絶縁層
１３ 基板層
Ｘ，Ｙ 電極層
Ｘ１〜５ 電極（ｘ軸）
Ｙ１〜５ 電極（ｙ軸）
２ 制御部
３ バス接続信号線
４ 記憶部

Claims (4)

1. 複数のセンサの測定値に基づいてタッチ位置を検出するタッチパネルのタッチ位置検出装置のタッチ位置検出方法において、
   前記タッチ位置検出装置は、センサの近傍範囲を規定する近傍範囲パラメータと、タッチ位置の計算処理において参照されるセンサ測定値から減算される値である第１のノイズ低減パラメータと、前記第１のノイズ低減パラメータより大きな値である第２のノイズ低減パラメータと、を格納する記憶部を有し、
   高いセンサ測定値を示すセンサを起点として前記近傍範囲パラメータにより規定される範囲に位置するセンサ群を選択するステップと、
   前記選択されたセンサ群のセンサ測定値から前記第１のノイズ低減パラメータを減算して第１の値を得ると共に、前記選択されたセンサ群以外のセンサ群のセンサ測定値から前記第２のノイズ低減パラメータを減算して第２の値を得るステップと、
   前記第１の値および前記第２の値に基づいてタッチ位置を得るステップと、
   を包含することを特徴とする、タッチパネルのタッチ位置検出方法。
2. 前記センサ測定値は、現在のセンサの測定値と非タッチ状態におけるセンサの測定値である基準値との差分値であり、
   対象のセンサが前記選択されたセンサ群に含まれるか否かに応じて前記基準値の更新処理の内容を制御することを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネルのタッチ位置検出方法。
3. 前記センサは静電容量を測定可能な電極であり、前記センサの測定値は静電容量を示す値であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のタッチパネルのタッチ位置検出方法。
4. 前記選択されるセンサ群は、高い測定値を示すセンサから所定の距離内に位置するセンサの集合であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のタッチパネルのタッチ位置検出方法。

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