JP6818258B2 - 指示デバイス、読み取り方法、プログラム及びタッチセンサシステム - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態におけるタッチセンサシステムを、図面を用いて説明する。
図1は、実施形態におけるタッチセンサシステム1の一例を示す概念図である。図1に示す例において、タッチセンサシステム1は、タッチパネル10を含み、このタッチパネル10の画面に対向して、指示デバイス20が載置される。なお、タッチセンサシステム1は、指示デバイス20を含んでもよいし、別構成として含まなくてもよい。
図3(A)は、静電容量方式のタッチセンサシステム1の各交差点に対応する等価回路図である。図3(B)は、指タッチによる容量検知方式を説明するための等価回路図である。
図4は、静電容量方式のタッチセンサシステム1のタッチパネル10のセンサ画面上の1か所の交差点(センサ)に指示デバイス20を置いた状態の等価回路図である。図4(A)は、ドライブラインに印加する駆動信号がロー電圧の場合を示す等価回路図である。図4(B)は、ドライブラインに印加する駆動信号がハイ電圧の場合を示す等価回路図である。
次に、図5及び図6を用いて、実施形態で用いる所定サイズの電極において、その電極に対応する容量が好適に検知可能であることを説明する。図5は、電極の所定サイズを説明するための図である。図6は、電極のサイズに応じた静電容量Cの増加の一例を示す図である。
次に、タッチセンサシステム1で検知されるデータ例を説明する。図7は、タッチセンサシステム1において検知されるデータの各例を説明するための図である。図7に示す例では、簡単のため、ホワイトノイズをプラスマイナス30で表記する。また、図7に示す例では、電極のサイズ(面積)は既知であるため、そのサイズが電極の判定に用いられるとする。
図7(A)は、交差点(センサ)上に、指も指示デバイス20も何も載置されていない場合を示す。図7(A)に示すように、センサからは、微小のホワイトノイズが出力される。
実施形態で用いる電極は、図5に示す電極E12を用いて説明したように、所定サイズを有する。したがって、センサの値(以下、「データ」とも称す。)が、図6に示す閾値Th1を単に超えるだけではなく、閾値を超えたデータ(以下、「ピーク」とも称す。)を含む隣接領域の面積も用いて指示デバイス20の接触又は近接が認識される。隣接領域とは、ピークを検知したセンサの位置が隣り合っていれば、これらのセンサの位置を結合した領域をいう。タッチセンサシステム1は、センシングされる容量と閾値との比較、又は、隣接領域の面積の大きさを用いて、指示デバイス20による接触又は近接を認識する。
図7(C)は、電極Eが読み取られる例を示す図である。図7(C)に示す例では、中央の2×2の領域に電極Eが置かれているとする。図7(C)に示すように、ピークが、2×2以上の隣接領域を有するため、タッチセンサシステム1は、この部分をパターンの一部の電極として読み取る。なお、タッチセンサシステム1は、ピークに属する出力データの重心位置を求めるなどして、電極の位置をより正確に読み取ることができる。
図7(D)は、より具体的なデータの出力例1を示す図である。図7(D)に示す例では、中央の2×2の領域に電極Eが置かれているとする。この場合の具体的なデータの出力傾向としては、電極の外の周りの部分は、仮想接地の効果を受けて値が下がる。また、電極がわずかのみセンサ上に載っている、もしくは、電極がセンサ近傍(ドライブ回路の交流による輻射範囲内)にある場合、ブリッジ効果よりも仮想接地による影響の方が強くなるため、データの出力としては値が下がる方向になると考えられる。例えば、−100の位置が外縁部にあたる。なお、直接、交差点(センサ)上に指示デバイス20が置かれていなくても、近傍にあるだけで影響を受けることがある。
図7(E)は、より具体的なデータの出力例2を示す図である。図7(E)に示す例では、右から2及び3列目、上から3及び4行目の位置に電極Eを含む指示デバイス20が置かれており、この位置を指示デバイス20の上からユーザが手(例えば指)で触れるとする。このとき、人体による既存のタッチ反応(負値の領域としてセンシングされる反応)の中に、上述した電極の浮遊容量の影響により相対的に上に凸となる領域が現れる。これは、上から3又は4行目の値を信号配列した時に、全体的に下に凸なグラフの中に上に凸な領域が現れる、つまり、少なくとも極大値が1つあり、かつ、極小値の数>極大値の数となる信号配列になる。なお、この条件は、手のタッチにより影響を受ける所定範囲内で判定される。この信号配列について図8を用いて説明する。また、センサは、手によるタッチの方が、電極の配置よりも広範囲に影響を受け、さらに、静電容量の変化は、手によるタッチの方が電極の配置よりもかなり大きい。よって、タッチセンサシステム1は、所定の負値以下の静電容量の変化量の中で、所定の増加量がある交差点(センサ)が有る場合、その交差点に基づく位置を、指示デバイスの上からの手によるタッチと判定してもよい。
次に、上述した電極を複数有する導電性パターン22の例について説明する。図9(A)は、指示デバイスにおける導電性パターン22の例1を示す図である。図9(A)に示す例では、指示デバイス20Aは、長方形等の矩形形状をしており、導電性パターン22は、円状の電極Eが複数貼られたパターンから構成される。
上述した電極を用いても、コードの認識が安定しないレイアウトがありうる。この理由として、同一のドライブライン/センスライン上に複数の電極が並ぶと、端部にいくほど感度が落ちるということが発明者の実験により分かっている。これは、人体のような大きい容量のものなら問題ないが、浮遊容量の場合は容量が小さいため、このレイアウトによる悪影響を受けてしまう。そこで、レイアウトを調整して、多数の電極が同一のライン上及び直交するライン上に並ばないようにする。
次に、導電性パターン22により表されるコード情報について説明する。図11は、円周上に配置された電極によるコード情報の一例を示す図である。
図12は、実施形態におけるタッチセンサシステム1の全体構成の一例を示す図である。図12に示す例では、タッチセンサシステム1は、タッチパネル10を含む表示装置2と、制御部6を含む制御基板4と、処理端末8とを備える。タッチパネル10は、フレキシブルプリント基板(FPC)などで制御基板4に接続される。制御部6は、制御基板4を介して接続された接続ケーブルを用いて、処理端末8に接続される。処理端末8は、表示装置2に接続される。
図13は、図12に示す制御部6の機能構成の一例を示す図である。図13に示す例では、制御部6は、駆動部102、増幅部104、信号取得部106、変換部108、処理部110、設定部112、及び生成部114を含む。駆動部102は、ドライブラインに順次印加して駆動する。
次に、処理端末8の機能構成について説明する。図15は、実施形態における処理端末8の機能構成の一例を示す図である。図15に示す処理端末8は、パターン取得部202、コード認識部204、表示制御部206、及び操作制御部208を含む。なお、処理端末8の各部は、プロセッサやワークメモリとしてのRAMなどにより実装されうる。
次に、上述したタッチセンサシステム1を用いたゲームについて、図16〜18を用いて説明する。ここでは、表示画面にはサッカーのフィールドが表示され、指示デバイス20の領域内にはキャラクタが表示されるとする。また、指示デバイス20は透明部材又は透過部材であり、導電性パターンもITOなどの透明電極により形成されるとする。ここで、「透明」及び「透過」とは、その部材を通して先のものが視認できる透過具合も含む。
次に、指示デバイス20の形状例を説明する。図19は、実施形態に用いられる指示デバイス20の形状例を示す図である。図19(A)は、カード状の指示デバイス20の一例を示す図である。図19(A)に示す例では、指示デバイス20のZ方向の正の面(外側面)に透明電極Eのパターンが設けられる。また、指示デバイス20のZ方向の負の面(内側面)にも透明電極Eのパターンが設けられてもよい。
次に、実施形態におけるタッチセンサシステム1の動作について説明する。図20は、実施形態における制御部6の処理の一例を示すフローチャートである。図20に示すステップS102で、制御部6は、タッチパネル10の各交差点(各センサ)における静電容量の変化を検知する。
2 表示装置
4 制御基板
6 制御部
8 処理端末
10 タッチパネル
20 指示デバイス
22 導電性パターン
114 生成部
202 パターン取得部
204 コード認識部
206 表示制御部
208 操作制御部
1142 検知部
1144 比較部
1146 読取部
1148 判定部
Claims (3)
- 各電極を配置した指示デバイスをタッチパネルに載置し、静電容量方式のタッチセンサで前記指示デバイスを検出し、前記各電極の位置に基づいて前記指示デバイスの位置を特定し、前記各電極のパターンにより認識される識別情報に対応するキャラクタを前記タッチパネル上に表示し、前記識別情報に関連付けられたゲームのステータス情報に応じて、前記識別情報に対応する前記キャラクタの表示が変更され、かつ、当該キャラクタは前記指示デバイスを透過して表示される又は前記デバイスの位置に関連付けて表示されるゲームシステム。
- 前記各電極から形成される形状の向きに基づいて、前記指示デバイスの向きをさらに特定する、請求項1に記載のゲームシステム。
- 前記指示デバイスは、透明部材または透過部材であり、前記各電極である各透明電極は、前記パターンの導電性パターンを形成する、請求項1又は2に記載のゲームシステム。
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