JP6061391B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、座標入力装置に関し、特に、外周部の入力座標の検出誤差を低減することができる座標入力装置に関する。

従来から、操作者の指やタッチペン等の操作体による操作に伴う静電容量の変化を検知することで、操作位置を判断する静電容量式座標入力装置が存在している。

座標入力装置はスイッチやロータリーエンコーダー等での入力操作とは異なり、使用者の直感的な入力操作ができるので様々な機器に応用範囲が広がっており、使用される環境も多様になりつつある。

特許文献１（従来例）に記載の座標入力装置９００では、図１４に示すように、タッチパネル９１０と、ピークセンサ検出部９１１と、周辺考慮補正値算出部９１２と、座標算出部９１３と、制御部９１４と、を備えている。

ピークセンサ検出部９１１は、タッチパネル９１０に配置された複数のセンサから得られた複数の出力値を用いて、最も大きな出力値を出力したセンサを検出してピークセンサとして選択する。周辺考慮補正値算出部９１２は、ピークセンサ検出部９１１で検出したピークセンサの出力値の情報及びピークセンサの周辺のセンサの出力値の情報を基に、指とセンサの重なり部分以外の周辺の影響を考慮した補正値を求める。座標算出部９１３は、周辺考慮補正値算出部９１２で求めた補正値を用いて、指とタッチパネル９１０との重なり位置の詳細座標を求める。

以上のように、ピークセンサとその周辺のセンサの出力値に基づく補正値を用いて重なり位置の詳細座標を求めることが可能な座標入力装置が記載されている。

特開２０１０‐１９１７７８号公報

しかしながら、上述した従来例では、ピークセンサの周辺のセンサの出力値の情報が得られる部分では、周辺の影響を考慮した補正値を求めることが可能であるが、周辺のセンサの出力値の情報が得られない座標入力装置の外周部へ入力操作が行われた場合については考慮されていない。このため外周部に入力操作された場合に座標に対する補正値を得ることができず、得られる座標の誤差が大きくなってしまう虞があると言う課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、外周部に入力操作されても入力座標の検出誤差を低減することができる座標入力装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の座標入力装置は、複数の容量検出部がマトリクス状に配置され、操作体が近接操作を行う座標入力部と、前記複数の容量検出部毎の静電容量を計測し、計測した静電容量をＡＤ変換して計測信号として出力する容量計測部と、前記容量計測部を制御し、前記計測信号を前記容量検出部の座標情報と関連付けて取得するとともに、前記計測信号を演算し、その結果に基づいて制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記容量検出部の座標情報に従って注目座標を決定し、該注目座標の前記計測信号の値と、前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の値と、を用いて加重平均処理を行い、前記加重平均処理は、前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の数に応じて重みの総数を変えて算出することを特徴とする。

これによれば、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数に応じて分母となる重みの総数を変えて加重平均処理を行うので、入力装置の外周部に位置する容量検出部の計測信号の値を加重平均した場合の誤差を低減することができる。このため外周部に入力操作されても入力座標の検出誤差を低減することができる座標入力装置を提供することができる。

また、本発明の座標入力装置は、前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の数が最大で８箇所分であることを特徴とする。

これによれば、マトリクス状に配置された容量検出部のうち、注目座標に隣り合う全ての座標情報の計測信号を用いて加重平均を行うので、位置検出精度を高くすることができる。

また、本発明の座標入力装置は、前記加重平均処理はガウス分布に基づく加重平均処理であることを特徴とする。

これによれば、ガウス分布に基づいて加重平均処理を行うことから、操作体の位置に応じた適切な平滑化が可能となり、位置検出精度を高くすることができる。

本発明によれば、外周部に入力操作されても入力座標の検出誤差を低減することができる座標入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る座標入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る座標入力装置の外観模式図である。 本発明の実施形態に係る座標入力装置の動作概要を示すフローチャートである。 図３の手順Ｓ１の詳細処理手順を示すフローチャートである。 図４の計測信号取得処理によって取得した計測値に関する説明図である。 図４の計測信号取得処理によって取得した計測値に関する説明図である。 図５に示す計測信号の値を加重平均処理した場合に関する説明図である。 図６に示す計測信号の値を単に加重平均処理した場合に関する説明図である。 加重平均処理の重みと分母Ｄ（ｍ，ｎ）を説明する図である。 図３の手順Ｓ２の詳細処理手順を示すフローチャートである。 図６に示す計測信号の値を本実施形態の加重平均処理した場合の説明図である。 図３の手順Ｓ３の詳細処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例を説明する図である。 従来技術の座標入力装置の構成を示す図である。

［第１実施形態］
以下に第１実施形態における座標入力装置１００について説明する。

まず始めに本実施形態における座標入力装置１００の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は座標入力装置１００の構成を示すブロック図であり、図２は座標入力装置１００の外観模式図である。

座標入力装置１００は図１に示すように、座標入力部１と、容量計測部２と、制御部３と、を備えている。座標入力部１は容量計測部２に接続されており、容量計測部２は制御部３に接続されている。また、制御部３は、外部機器５０に対して制御信号を出力する。

座標入力部１は図２に示すように、操作者の指やタッチペン等の操作体６０が入力操作面に近接または接触する近接操作によって入力操作が行われる。座標入力部１には、入力操作面に沿って複数の容量検出部１ａがＸ方向にＭ個、Ｘ方向と直交するＹ方向にＮ個がマトリクス状に配置されている（Ｍ、Ｎは自然数とする）。

容量検出部１ａは静電容量を有しており、操作者が入力操作を行うために座標入力部１に指等の操作体６０を接触すると、接触された位置及びその周辺にある容量検出部１ａの静電容量が増加する。

容量計測部２は複数の容量検出部１ａ毎の静電容量を計測し、計測した静電容量をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡＤ変換（Ａｎａｌｏｇ‐ｔｏ‐Ｄｉｇｉｔａｌ変換）を行う。また、容量計測部２は、ＡＤ変換によってデジタル信号に変換された静電容量のデータを計測信号として制御部３へ出力する。

制御部３は容量計測部２を制御し、複数の容量検出部１ａ毎の計測信号の値を容量検出部１ａの座標情報と関連付けて取得する。また制御部３は、容量計測部２から座標情報と関連付けて取得した計測信号を演算し、その結果に基づいて外部機器５０に対して制御信号を出力する。また、制御部３にはタイマ機能やメモリ（図示せず）が備えられ、タイマ機能による制御間隔の管理や、取得した計測信号の値や計測信号の値を演算した結果を記憶することなどを行うことができる。

次に第１実施形態における座標入力装置１００の動作について図３を用いて説明する。図３は第１実施形態に係る座標入力装置１００の動作概要を示すフローチャートである。図３のフローチャートで示された処理手順は、制御部３に内蔵されているタイマ機能などによって定期的に繰り返して行われる。

まず制御部３は手順Ｓ１で、容量計測部２を制御して容量検出部１ａ毎の計測信号を取得し、容量検出部１ａの座標情報に対応させて、制御部３に含まれるメモリに計測信号記憶領域を設定して記憶する。

次に、手順Ｓ２で制御部３は、計測信号記憶領域に記憶された計測信号の値に加重平均処理を行い、加重平均処理を行った結果を、加重平均データ記憶領域を設定して記憶する。

手順Ｓ３で制御部３は、手順Ｓ２で得られた加重平均処理を行った結果から操作位置を算出し、操作位置に対応した制御信号を出力する。

次に、図３のフローチャートに示した手順Ｓ１の処理について図２及び、図４から図６を用いて説明する。

図４は、図３に示したフローチャートの手順Ｓ１の詳細な処理手順を示したフローチャートである。

制御部３は、図４のフローチャートで示された手順Ｓ１＿１で、計測信号の値を取得する対象となる容量検出部１ａについて、Ｘ方向にｍ番目、Ｙ方向にｎ番目の位置を座標情報（ｍ，ｎ）とすると、座標情報（ｍ，ｎ）に初期値（例えば、ｍ＝１，ｎ＝１）を設定し、手順Ｓ１＿２で、座標情報（ｍ，ｎ）に対応した容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を容量計測部２から取得する。

手順Ｓ１＿３では、手順Ｓ１＿２で取得された計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を容量検出部１ａの座標情報に対応させて、制御部３に含まれるメモリに計測信号記憶領域を設定して記憶する。

手順Ｓ１＿４で座標情報（ｍ，ｎ）のｍの値を１増加させ、手順Ｓ１＿５でｍの値をＸ方向の座標情報の最大値Ｍと比較する。ｍの値が最大値Ｍを超えていなければ手順Ｓ１＿２に戻って、更新された次の座標の座標情報（ｍ＋１，ｎ）に対応した容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）の値を取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ１＿２から手順Ｓ１＿５までを、ｍの値が最大値Ｍより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ１＿５でｍの値を最大値Ｍと比較しｍの値が最大値Ｍを超えた場合、手順Ｓ１＿６でｍの値を初期値（例えば１）に戻し、ｎの値を１増加させ、手順Ｓ１＿７でｎの値を最大値Ｎと比較する。ｎの値が最大値Ｎを超えていなければ手順Ｓ１＿２に戻って、更新された次の座標の座標情報（ｍ，ｎ＋１）に対応した容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）の値を取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ１＿２から手順Ｓ１＿７までを、ｎの値が最大値Ｎより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ１＿７でｎの値を最大値Ｎと比較しｎの値が最大値Ｎを超えた場合、図３のフローチャートの手順Ｓ１の動作を終了する。以上の処理によって、Ｘ方向にＭ個、Ｘ方向と直交するＹ方向にＮ個がマトリクス状に設けられているＭ×Ｎ個全ての容量検出部１ａを走査し、それぞれの容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値の取得と記憶が完了したことになる。

以上のように、処理の順番を、Ｘ方向に１番目でＹ方向に１番目の座標からＸ方向に沿って順次決定し、Ｘ方向の端（ｍ＝Ｍ，ｎ＝１）まで進んだ次には、Ｙ方向に一つ移動した（ｍ＝１,ｎ＝２）座標からＸ方向に沿って順次決定している。このように処理の順番を
順次決定する方法は、一般的にラスタ順またはラスタスキャン順と呼ばれている。

図５及び図６は、図４に示したフローチャートの動作によって取得した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値に関する説明図である。図５（ａ）は、図２に示す座標入力部１の中心付近を近接操作した場合に手順Ｓ１で取得した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値の例を示しており、座標情報（４，５）で最大値を示している。図５（ｂ）は図５（ａ）の値を等高線グラフで表したものである。図６（ａ）は、図２に示す座標入力部１の外周付近を近接操作した場合に手順Ｓ１で取得した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値の例を示しており、座標情報（８，１）で最大値を示している。図６（ｂ）は図６（ａ）の値を等高線グラフで表したものである。説明を簡単にするために、ｍ及びｎはそれぞれ１から８までの値をとり、全てで６４個のデータで構成している。以下の動作説明では、図５及び図６に示した計測値の例を用いて説明を進める。

次に、手順Ｓ２で行われる加重平均処理について、図５から図９を用いて説明を行う。図７は、図５に示す計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を加重平均処理した結果を示す場合に関する説明図で、図７（ａ）は計算した結果の値を示しており、図７（ｂ）は図７（ａ）の値を等高線グラフで表したものである。図８は、図６に示す計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を加重平均処理した場合に関する説明図で、図８（ａ）は計算した結果の値を示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）の値を等高線グラフで表したものである。図９は、加重平均処理の重みと分母Ｄ（ｍ，ｎ）を説明する図で、図９（ａ）はガウス分布に基づく重みと座標情報の関係を示した図で、図９（ｂ）は、注目座標の周囲に隣り合う座標情報の計測信号の数に応じて求めた、加重平均の重みの総数である分母の値である。

加重平均処理は、注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）に対応した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値と、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報に対応した計測信号の値と、を用いて加重平均処理を行う。注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数は、最大で８箇所分あり、それぞれ、ＡＤ（ｍ−１，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ−１，ｎ）、ＡＤ（ｍ−１，ｎ＋１）、ＡＤ（ｍ，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ＋１）で表される。このとき注目座標の加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値は、次の式（１）で表される。

（式１）
ＡＶ（ｍ，ｎ）＝［ａＡＤ（ｍ，ｎ）＋ｂ｛ＡＤ（ｍ−１，ｎ）＋ＡＤ（ｍ，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）｝＋ｃ｛ＡＤ（ｍ−１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ−１，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ＋１）｝］／（ａ＋４ｂ＋４ｃ）

（式１）であらわされる加重平均処理の計算式に、注目座標に近いほど、平均値を計算するときの重みを大きくし、遠くなるほど重みを小さくなるようにガウス分布の関数を用いて求めた図９（ａ）に示す重みを付与する。本実施形態においてはａ＝４、ｂ＝２、ｃ＝１となる。分母Ｄ（ｍ，ｎ）は、加重平均処理を行う領域の、それぞれの座標の計測信号に乗じられる重みの総数なので１６となり、（式１）は（式２）で表すことができる。

（式２）
ＡＶ（ｍ，ｎ）＝［４ＡＤ（ｍ，ｎ）＋２｛ＡＤ（ｍ−１，ｎ）＋ＡＤ（ｍ，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）｝＋ＡＤ（ｍ−１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ−１，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ＋１）］／１６

このようにガウス分布に基づいた重み付けを行うことで、注目座標に対して大きな重みが設定され、注目座標から離れた座標周辺座標になるほど小さな重みが設定される。このような重み付けで加重平均処理を行うことで周辺座標の影響による歪みを小さくした平滑化が可能となる。

図７は、図５に示す計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を加重平均処理した結果を示す場合に関する説明図である。図５に示すように、座標入力部１の中心付近を近接操作した場合に手順Ｓ１で取得した計測信号の値の場合には、特に問題なく加重平均処理ができる。しかし、座標入力部１の外周に沿った位置に存在する容量検出部１ａに対応した座標を示す、ｍの値が１の場合とｎの値が１の場合及び、ｍの値が最大値Ｍの場合とｎの値が最大値Ｎの場合は、注目座標の外側に容量検出部１ａが存在しない。つまり、ｍの値が１の場合とｎの値が１の場合は、近接する８つの近接座標に対応した計測信号のうち（ｍ−１，ｎ−１）（ｍ−１，ｎ）（ｍ−１，ｎ＋１）及び（ｍ−１，ｎ−１）（ｍ，ｎ−１）（ｍ＋１，ｎ−１）に対応する計測信号が存在しない。また、ｍの値が最大値Ｍの場合とｎの値が最大値Ｎの場合は、注目座標に近接する８つの近接座標に対応した計測信号のうち（ｍ＋１，ｎ−１）（ｍ＋１，ｎ）（ｍ＋１，ｎ＋１）及び（ｍ−１，ｎ＋１）（ｍ，ｎ＋１）（ｍ＋１，ｎ＋１）に対応する計測信号が存在しない。

図８は、図６に示す計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を単に加重平均処理した場合の説明図である。図６に示すように、座標入力部１の外周付近を近接操作した場合に手順Ｓ１で取得した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値の場合では、図７に比べて最大値が大幅に低くなっている。また、座標情報（８，１）の部分の加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値は、計測信号では最大値を示していた座標の加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値が周囲の加重平均値より低くなっている。このように、座標入力部１の外周に沿った位置の座標に存在する容量検出部１ａの加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を（式２）単純に（式２）を用いて計算した場合、加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値が、正しく計算できなくなってしまう。そこで、本発明では座標入力部１の外周に沿った位置に存在する容量検出部１ａに対応した座標では、存在しない座標の計測信号の値とその座標に付与される重みを除外して加重平均処理を行うようにした。

以下に、座標入力部１の外周に沿った位置の座標に存在する容量検出部１ａに対応する計測信号の加重平均処理について説明を行う。

注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）が（１，１）の場合、注目座標に対応する容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）は、ＡＤ（１，１）となる。注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報のうち、ＡＤ（０，０）、ＡＤ（０，１）、ＡＤ（０，２）、ＡＤ（１，０）、ＡＤ（２，０）に対応する計測信号が存在しておらず、ＡＤ（１，２）、ＡＤ（２，１）、ＡＤ（２，２）の３箇所に対応する計測信号が存在している。これらの座標の計測信号を用いて、存在しない座標の計測信号の値とその座標に付与される重みを除外して（式１）を書き換え、存在する座標の重み付けは、（式２）と同じとすると、（式３）のように書き換えることができる。

（式３）
ＡＶ（１，１）＝［４ＡＤ（１，１）＋２ＡＤ（１，２）＋２ＡＤ（２，２）＋ＡＤ（２，２）］／（４＋２×２＋１×１）

同様に、注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）が（１，ｎ）（但しｎは１＜ｎ＜Ｎの自然数）の場合、注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）に対応する容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）は、ＡＤ（１，ｎ）となる。注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報のうち、ＡＤ（０，ｎ−１）、ＡＤ（０，ｎ）、ＡＤ（０，ｎ＋１）、に対応する計測信号が存在しておらず、ＡＤ（１，ｎ−１）、ＡＤ（１，ｎ＋１）、ＡＤ（２，ｎ）、ＡＤ（２，ｎ−１）、ＡＤ（２，ｎ＋１）の６箇所に対応する計測信号が存在している。これらの座標の計測信号を用いて、存在しない座標の計測信号の値とその座標に付与される重みを除外して（式１）を書き換え、存在する座標の重み付けは、（式２）と同じとすると、（式４）のように書き換えることができる。

（式４）
ＡＶ（１，ｎ）＝［４ＡＤ（１，ｎ）＋２ＡＤ（１，ｎ−１）＋２ＡＤ（１，ｎ＋１）＋２ＡＤ（２，ｎ）｝＋ＡＤ（２，ｎ−１）＋ＡＤ（２，ｎ＋１）］／（４＋３×２＋２）

（式３）及び（式４）に示すように、分子には注目座標の座標情報（ｍ、ｎ）に対応した容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値及び、注目座標の周囲に隣り合う座標情報に対応した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値が入るため、座標入力部１に対する操作状況によってその値は変化する。分母Ｄ（ｍ，ｎ）は注目座標の位置によって、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数と位置からあらかじめ算出しておくことができる。各容量検出部１ａの座標情報（ｍ、ｎ）に対応して求めた加重平均処理に用いる分母Ｄ（ｍ，ｎ）を図９（ｂ）に示す。

以上のように、注目座標が座標入力部１の外周に沿った位置に存在する容量検出部１ａに対応した座標の場合には、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数に応じて求めた、加重平均の重みの総数である分母Ｄ（ｍ，ｎ）の値を変えて加重平均を算出する。

図９（ｂ）は、注目座標に対して加重平均処理を行う際の注目座標の座標情報（ｍ、ｎ）に対応した分母Ｄ（ｍ，ｎ）の値を示している。図９に示した分母Ｄ（ｍ，ｎ）の値はあらかじめ制御部３に含まれるメモリに分母値記憶領域を設定して記憶させておく。ｍ及びｎは図５及び図６に示す計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値と同様にそれぞれ１から８までの値をとり、全てで６４個のデータで構成している。

次に、加重平均処理の手順について図１０を用いて説明する。

図１０は、図３に示したフローチャートの手順Ｓ２で行われる加重平均処理の詳細な処理手順を示したフローチャートである。

制御部３は、図１０のフローチャートで示された手順Ｓ２＿１で、平滑化処理を行う際の注目座標の座標情報を初期値（ｍ＝１，ｎ＝１）に設定し、手順Ｓ２＿２に移行する。

手順Ｓ２＿２で制御部３は、注目座標に対応した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を計測信号記憶領域から取得する。また、注目座標に近接する８つの近接座標に対応した計測信号ＡＤ（ｍ−１，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ−１，ｎ）、ＡＤ（ｍ−１，ｎ＋１）、ＡＤ（ｍ，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ−１）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）、ＡＤ（ｍ＋１，ｎ＋１）の値を計測信号記憶領域から取得する。

なお、注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）は、前述した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値の取得を行う際との順序と同様に、マトリクス状に配置された複数の容量検出部１ａのうち、一端に位置する容量検出部１ａに対応する座標情報からラスタ順に従って決定される。

ｍの値が１の場合とｎの値が１の場合及び、ｍの値が最大値Ｍの場合とｎの値が最大値Ｎの場合は、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報のうち座標入力部１の外側となってしまう座標情報の箇所には容量検出部１ａが存在しない。そのため、ｍの値が１の場合は隣り合う８つの座標情報に対応した計測信号の値のうち、（ｍ−１，ｎ−１）、（ｍ−１，ｎ）（ｍ−１，ｎ＋１）に対応する計測信号の値が存在しない。また、ｎの値が１の場合は隣り合う８つの座標情報に対応した計測信号の値のうち、（ｍ−１，ｎ−１）、（ｍ，ｎ−１）、（ｍ＋１，ｎ−１）に対応する計測信号の値が存在しない。同様に、ｍの値が最大値Ｍの場合は、（ｍ＋１，ｎ−１）（ｍ＋１，ｎ）（ｍ＋１，ｎ＋１）に対応する計測信号の値が存在せず、ｎの値が最大値Ｎの場合は、（ｍ−１，ｎ＋１）、（ｍ，ｎ＋１）、（ｍ＋１，ｎ＋１）に対応する計測信号の値が存在しない。このように注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の箇所に容量検出部１ａが存在しない場合には、その座標情報に対応した計測信号の値を”０”に設定して手順Ｓ２＿３に移行する。

手順Ｓ２＿３で制御部３は、注目座標の座標情報（ｍ、ｎ）に対応した分母Ｄ（ｍ，ｎ）の値を分母値記憶領域から取得し、手順Ｓ２＿４に移行する。

手順Ｓ２＿４では、取得した注目座標の座標情報（ｍ，ｎ）に対応した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値と、注目座標の周囲に隣り合う８つの座標情報に対応した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値と、注目座標に対応した分母Ｄ（ｍ，ｎ）の値と、を用いて、（式５）の計算式にて加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を算出する。

（式５）
ＡＶ（ｍ，ｎ）＝［４ＡＤ（ｍ，ｎ）＋２｛ＡＤ（ｍ−１，ｎ）＋ＡＤ（ｍ，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ）｝＋ＡＤ（ｍ−１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ−１，ｎ＋１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ−１）＋ＡＤ（ｍ＋１，ｎ＋１）］／Ｄ（ｍ，ｎ）

手順Ｓ２＿５では、手順Ｓ２−４で計算した注目座標の加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を制御部３に含まれる加重平均記憶領域に記憶し、手順Ｓ２＿６に移行する。

手順Ｓ２＿６で座標情報（ｍ，ｎ）のｍの値を１増加させ、手順Ｓ２＿７でｍの値をＸ方向の座標情報の最大値Ｍと比較する。ｍの値が最大値Ｍを超えていなければ手順Ｓ２＿２に戻って、更新された次の注目座標の座標情報（ｍ＋１，ｎ）に対応した計測信号の値を計測信号記憶領域から取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ２＿２から手順Ｓ２＿６までを、ｍの値が最大値Ｍより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ２＿７でｍの値を最大値Ｍと比較しｍの値が最大値Ｍを超えた場合、手順Ｓ２＿８でｍの値を初期値（例えば１）に戻し、ｎの値を１増加させ、手順Ｓ２＿９でｎの値を最大値Ｎと比較する。ｎの値が最大値Ｎを超えていなければ手順Ｓ２＿２に戻って、更新された次の注目座標の座標情報（ｍ，ｎ＋１）に対応した計測信号の値を計測信号記憶領域から取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ２＿２から手順Ｓ２＿７までを、ｎの値が最大値Ｎより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ２＿９でｎの値を最大値Ｎと比較しｎの値が最大値Ｎを超えた場合、図３のフローチャートの手順Ｓ２の動作を終了する。以上の処理によって、Ｘ方向にＭ個、Ｘ方向と直交するＹ方向にＮ個がマトリクス状に設けられているＭ×Ｎ個全ての容量検出部１ａに対応した加重平均処理及び加重平均処理結果の記憶が完了したことになる。

図１１は図１０の加重平均処理後の値に関する説明図である。図１１（ａ）は、図６に示した手順Ｓ２で取得した計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値から、上述した手順Ｓ２の加重平均処理を行った結果得られた加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の値を等高線グラフで表したものである。

図１１に示す通り、図６で示した座標入力部１の外周付近を近接操作した場合であっても、操作されているｍ＝８、ｎ＝１に相当する位置が極大値となっている。単純に加重平均を行った図８に比較して、最大値が大幅に低くなったり、計測信号の値が最大値を示していた座標の加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値が周囲の加重平均値より低くなったりすることはなく適切に加重平均処理を行うことができる。

図１２は、図３に示したフローチャートの手順Ｓ３の操作位置算出処理の詳細な手順を示したフローチャートである。

制御部３は、図１２のフローチャートで示された手順Ｓ３＿１で、操作位置の算出を行なうための最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）と、最大値の座標情報を記憶するメモリ（Ｐｍａｘ）の値を消去（０に設定）し手順Ｓ３＿２に移行する。

手順Ｓ３＿２で制御部３は、操作位置算出を行う座標情報（ｍ，ｎ）を初期値（ｍ＝１，ｎ＝１）に設定し、手順Ｓ３＿３で座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を加重平均記憶領域から取得し、手順Ｓ３−４に移行する。

手順Ｓ３＿４で制御部３は、手順Ｓ３＿３で取得した座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を、取得した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値の最大値を保存する最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値と比較を行う。比較の結果、手順Ｓ３＿３で取得した座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値が最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値より大きい場合は手順Ｓ３＿５へ移行する。また、手順Ｓ３＿３で取得した座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値が最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値以下の場合は手順Ｓ３＿７に移行する。

手順Ｓ３＿５で制御部３は、最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）に手順Ｓ３＿３で取得した座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を記憶し、手順Ｓ３＿６に移行する。

手順Ｓ３＿６で制御部３は、手順Ｓ３＿３で取得した座標情報（ｍ，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の座標情報（ｍ，ｎ）を最大値の座標情報を記憶するメモリに記憶し（Ｍｍａｘ＝ｍ、Ｎｍａｘ＝ｎ）、手順Ｓ３＿７に移行する。

手順Ｓ３＿７で制御部３は座標情報（ｍ，ｎ）のｍの値を１増加させ、手順Ｓ３＿８でｍの値を最大値Ｍと比較する。ｍの値が最大値Ｍを超えていなければ手順Ｓ３＿３に戻って、手順Ｓ３＿７で更新された次の座標情報（ｍ＋１，ｎ）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ＋１，ｎ）の値を加重平均記憶領域から取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ３＿３から手順Ｓ３＿７までを、ｍの値が最大値Ｍより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ３＿８で制御部３は、ｍの値を最大値Ｍと比較し、ｍの値が最大値Ｍを超えた場合、手順Ｓ３＿９でｍの値を初期値に戻し、ｎの値を１増加させる。手順Ｓ３＿１０でｎの値を最大値Ｎと比較し、ｎの値が最大値Ｎを超えていなければ手順Ｓ３＿３に戻って、手順Ｓ３＿９更新された座標情報（ｍ，ｎ＋１）に対応した加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ＋１）の値を加重平均記憶領域から取得する。以降、上記と同様に手順Ｓ３＿３から手順Ｓ３＿９までを、ｎの値が最大値Ｎより大きくなるまで繰り返す。

手順Ｓ３＿１０でｎの値を最大値Ｎと比較し、ｎの値が最大値Ｎを超えた場合、手順Ｓ３＿１１へ移行する。この場合、Ｘ方向にＭ個、Ｘ方向と直交するＹ方向にＮ個がマトリクス状に設けられているＭ×Ｎ個全ての容量検出部１ａに対応した座標情報の計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値に対して最大値検出処理及び記憶が完了したことになる。

手順Ｓ３＿１１で制御部３は、最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値と操作による接触を判断するための接触閾値との比較を行う。比較した結果最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値が接触閾値より大きい場合には手順Ｓ３＿１２に移行し、最大値保持メモリ（ＡＶｍａｘ）の値が接触閾値以下の場合には手順Ｓ３＿１３に移行する。

手順Ｓ３＿１２では、手順Ｓ３＿１１で操作による接触有と判断されたので、最大値の座標情報を記憶するメモリ（Ｍｍａｘ，Ｎｍａｘ）に記憶された座標情報（ｍ，ｎ）に対応した制御信号を出力して図２のフローチャートの手順Ｓ３の動作を終了する。

手順Ｓ３＿１３では、手順Ｓ３＿１１で操作による接触無と判断されたので、無入力に対応した制御信号を出力して図２のフローチャートの手順Ｓ３の動作を終了する。

以上のように、加重平均ＡＶ（ｍ，ｎ）の値を加重平均記憶領域から取得して最大値を求め、操作による接触を判断する。接触有と判断された場合は最大値の座標情報を記憶するメモリ（Ｍｍａｘ，Ｎｍａｘ）に対応した制御信号を出力し、接触無と判断された場合は、無入力に対応した制御信号を出力する。従って、操作位置に応じた出力を得ることができ、座標入力動作を行うことができる。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の座標入力装置１００では、複数の容量検出部１ａがマトリクス状に配置され、操作体６０が近接操作を行う座標入力部１と、複数の容量検出部１ａ毎の静電容量を計測し、計測した静電容量をＡＤ変換して計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）として出力する容量計測部２と、容量計測部２を制御し、計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）を容量検出部１ａの座標情報（ｍ，ｎ）と関連付けて取得するとともに、計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）を演算し、その結果に基づいて制御信号を出力する制御部３と、を備えて構成した。制御部３は、容量検出部１ａの座標情報（ｍ，ｎ）に従って注目座標を決定し、注目座標の計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値と、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の値と、を用いて加重平均処理を行い、加重平均処理は、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数に応じて重みの総数を変えて算出するようにした。

これにより、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数に応じて分母となる重みの総数を変えて加重平均処理を行うので、座標入力装置１００の外周部に位置する容量検出部１ａの計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を加重平均した場合の誤差を低減することができる。このため外周部に入力操作されても入力座標の検出誤差を低減することができる座標入力装置を提供することができる。

また、本実施形態の座標入力装置１００では、注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の計測信号の数が最大で８箇所とした。

これにより、マトリクス状に配置された容量検出部１ａのうち、注目座標に隣り合う全ての座標情報の計測信号を用いて加重平均処理を行うので、位置検出精度を高くすることができる。

また、本実施形態の座標入力装置１００では、加重平均処理はガウス分布に基づく加重平均処理とした。

これにより、ガウス分布に基づいて加重平均処理を行うことから、操作体６０の位置に応じた適切な平滑化が可能となり、位置検出精度を高くすることができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る座標入力装置１００を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、座標入力部１には、入力操作面に沿って複数の容量検出部１ａがＸ方向にＭ個、Ｘ方向と直交するＹ方向にＮ個がマトリクス状に配置されている例を示して説明を行ったが、図１３（ａ）に示すような配置に変更して実施しても良い。図１３（ａ）は、容量検出部１ａの配置を説明する図で、”×”で示された座標には容量検出部１ａは存在せず、”○”で示された座標には容量検出部１ａが配置されていることを示している。このように配置することで、楕円形や円形の座標入力部に容易に対応することができる。また、この場合、加重平均の重みの総数である分母の値は図１３（ｂ）の値を使用することができる。

（２）本実施形態において、最大値の座標情報を記憶するメモリ（Ｍｍａｘ，Ｎｍａｘ）に対応した制御信号を出力する例を示して説明を行ったが、最大値の座標情報と隣り合う座標との計測信号の値からより正確な検知位置を推定するように構成しても良い。また複数の座標の加重平均の値から、２次関数や３次関数を用いて近似を行いより詳細に座標情報を算出するようにしても良い。

（３）本実施形態において、制御部３で使用するデータについて具体的な数値を示して説明を行ったが、組込む機器や想定される使用状態に合わせ適宜値を変えて実施しても良い。また、固定の値で例示した数値も周囲温度や動作環境の変動等に応じて補正等を行うように変更して実施しても良い。

（４）本実施形態において、計測信号ＡＤ（ｍ，ｎ）の値を直接取込んで処理行う例を示したが、温度変化による計測信号の値の変動や雑音等の影響を除去する処理を行ってから検知するよう変形して実施しても良い。

（５）本実施形態において、座標入力部１の１箇所に入力操作されている例を示して説明を行ったが、一点の最大値を検出する最大値検出処理を複数の極大値を検出するように変更し、複数の極大値の座標情報を記憶するように構成しても良い。このように変更することで容易に２点以上の検知を行うことが可能となり、より多様な入力操作に対応することが可能な座標入力装置を提供することができる。

１ 座標入力部
１ａ 容量検出部
２ 容量計測部
３ 制御部
５０ 外部機器
６０ 操作体
１００ 座標入力装置

Claims (3)

1. 複数の容量検出部がマトリクス状に配置され、操作体が近接操作を行う座標入力部と、
   前記複数の容量検出部毎の静電容量を計測し、計測した静電容量をＡＤ変換して計測信号として出力する容量計測部と、
   前記容量計測部を制御し、前記計測信号を前記容量検出部の座標情報と関連付けて取得するとともに、前記計測信号を演算し、その結果に基づいて制御信号を出力する制御部と、を有する座標入力装置であって、
   前記制御部は、前記容量検出部の座標情報に従って注目座標を決定し、
   該注目座標の前記計測信号の値と、前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の値と、を用いて加重平均処理を行い、
   前記加重平均処理は、前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の数に応じて重みの総数を変えて算出することを特徴とする座標入力装置。
2. 前記注目座標の周囲に隣り合う複数の座標情報の前記計測信号の数が最大で８箇所分であることを特徴とする、請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記加重平均処理はガウス分布に基づく加重平均処理であることを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。