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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022102883
(43)【公開日】2022-07-07
(54)【発明の名称】座標入力装置および座標算出方法
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20220630BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 590
G06F3/041 512
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020217912
(22)【出願日】2020-12-25
(71)【出願人】
【識別番号】000010098
【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 智
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 実
(72)【発明者】
【氏名】六ケ所 洋平
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 康洋
(57)【要約】
【課題】２つの物体の間の距離が比較的長い場合と、２つの物体の間の距離が比較的短い場合との各々において、２つの物体の各々の座標位置を高精度に算出すること。
【解決手段】座標入力装置は、格子状に配置された複数の検出電極と、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出部と、座標算出部によって算出された座標を出力する出力部とを備え、座標算出部は、第１の算出方法と、第２の算出方法との各々により、座標を算出し、出力部は、第１の算出方法および第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、第１の算出方法によって算出された座標を出力し、２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、第２の算出方法によって算出された座標を出力する。
【選択図】図２
【解決手段】座標入力装置は、格子状に配置された複数の検出電極と、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出部と、座標算出部によって算出された座標を出力する出力部とを備え、座標算出部は、第１の算出方法と、第２の算出方法との各々により、座標を算出し、出力部は、第１の算出方法および第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、第１の算出方法によって算出された座標を出力し、２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、第２の算出方法によって算出された座標を出力する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
格子状に配置された複数の検出電極と、
前記複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出部と、
前記座標算出部によって算出された前記座標を出力する出力部と
を備え、
前記座標算出部は、
静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて前記座標を算出する第１の算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて前記座標を算出する第２の算出方法との各々により、前記座標を算出し、
前記出力部は、
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする座標入力装置。
前記複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出部と、
前記座標算出部によって算出された前記座標を出力する出力部と
を備え、
前記座標算出部は、
静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて前記座標を算出する第１の算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて前記座標を算出する第２の算出方法との各々により、前記座標を算出し、
前記出力部は、
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする座標入力装置。
【請求項2】
前記出力部は、
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記第２の算出方法によって検出された２つの物体の間の距離が、前記所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記第２の算出方法によって検出された２つの物体の間の距離が、前記所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記第２の算出方法によって検出された２つの物体の間の距離が、前記所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記第２の算出方法によって検出された２つの物体の間の距離が、前記所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項3】
前記座標算出部は、
前記第１の算出方法と、前記第２の算出方法とにより、前記２つの物体の各々の座標を算出し、
前記第２の算出方法は、前記所定の半径を有する円における静電容量の変化量の周期性をフーリエ級数展開によって求め、当該周期性の係数を用いて算出される前記２つの物体の各々の前記重心からの距離と、当該周期性の位相を用いて算出される前記２つの物体の各々の前記重心からの方向とに基づいて、前記２つの物体の各々の座標を算出する
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。
前記第１の算出方法と、前記第２の算出方法とにより、前記２つの物体の各々の座標を算出し、
前記第２の算出方法は、前記所定の半径を有する円における静電容量の変化量の周期性をフーリエ級数展開によって求め、当該周期性の係数を用いて算出される前記２つの物体の各々の前記重心からの距離と、当該周期性の位相を用いて算出される前記２つの物体の各々の前記重心からの方向とに基づいて、前記２つの物体の各々の座標を算出する
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。
【請求項4】
前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きく、
前記出力部は、
前記２つの物体間の距離が、前記第１閾値よりも小さく、且つ、前記第２閾値よりも大きい場合、直前の出力座標の算出に用いられた算出方法と同じ算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標入力装置。
前記出力部は、
前記２つの物体間の距離が、前記第１閾値よりも小さく、且つ、前記第２閾値よりも大きい場合、直前の出力座標の算出に用いられた算出方法と同じ算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標入力装置。
【請求項5】
前記第１閾値は、前記第２閾値と等しい
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標入力装置。
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の座標入力装置。
【請求項6】
前記出力部は、
前記第２の算出方法によって前記２つの物体が検出されなかった場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の座標入力装置。
前記第２の算出方法によって前記２つの物体が検出されなかった場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の座標入力装置。
【請求項7】
前記座標算出部は、
前記第１の算出方法により、静電容量の変化量が最も大きいピーク電極における静電容量の変化量と、前記ピーク電極よりも１つ前の検出電極における静電容量の変化量と、前記ピーク電極よりも１つ後の検出電極における静電容量の変化量とを通る２次曲線の頂点を、前記物体の近接位置を示す座標として算出する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の座標入力装置。
前記第１の算出方法により、静電容量の変化量が最も大きいピーク電極における静電容量の変化量と、前記ピーク電極よりも１つ前の検出電極における静電容量の変化量と、前記ピーク電極よりも１つ後の検出電極における静電容量の変化量とを通る２次曲線の頂点を、前記物体の近接位置を示す座標として算出する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の座標入力装置。
【請求項8】
前記座標算出部は、
前記静電容量の変化量が所定の閾値以上の範囲の重心を、前記静電容量の変化量のピーク位置とみなして、前記座標を算出する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の座標入力装置。
前記静電容量の変化量が所定の閾値以上の範囲の重心を、前記静電容量の変化量のピーク位置とみなして、前記座標を算出する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の座標入力装置。
【請求項9】
格子状に配置された複数の検出電極を備えた座標入力装置における静電座標算出方法であって、
前記複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出工程と、
前記座標算出工程において算出された前記座標を出力する出力工程と
を含み、
前記座標算出工程では、
静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて前記座標を算出する第１の算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて前記座標を算出する第２の算出方法との各々により、前記座標を算出し、
前記出力工程では、
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする座標算出方法。
前記複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出工程と、
前記座標算出工程において算出された前記座標を出力する出力工程と
を含み、
前記座標算出工程では、
静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて前記座標を算出する第１の算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて前記座標を算出する第２の算出方法との各々により、前記座標を算出し、
前記出力工程では、
前記第１の算出方法および前記第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の算出方法によって算出された座標を出力し、
前記２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、前記第２の算出方法によって算出された座標を出力する
ことを特徴とする座標算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、座標入力装置および座標算出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献１には、静電容量方式によって接触面に対する物体の接触を検出するタッチパネルにおいて、閾値を超える静電容量値の分布領域を検出し、分布領域の形状に基づいて、接触面に接触した物体が１つであるシングルタッチか、接触面に接触した物体が複数であるマルチタッチかを決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１８６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術では、２つの物体によるマルチタッチがなされた場合において、２つの物体の間の距離が比較的長い場合と、２つの物体の間の距離が比較的短い場合との各々において、２つの物体の各々の座標位置を高精度に算出することができない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態に係る座標入力装置は、格子状に配置された複数の検出電極と、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の近接位置を示す座標を算出する座標算出部と、座標算出部によって算出された座標を出力する出力部とを備え、座標算出部は、静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて座標を算出する第１の算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて座標を算出する第２の算出方法との各々により、座標を算出し、出力部は、第１の算出方法および第２の算出方法の双方において２つの物体が検出された場合において、２つの物体の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、第１の算出方法によって算出された座標を出力し、２つの物体の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、第２の算出方法によって算出された座標を出力する。
【発明の効果】
【0006】
一実施形態によれば、２つの物体の間の距離が比較的長い場合と、２つの物体の間の距離が比較的短い場合との各々において、２つの物体の各々の座標位置を高精度に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一実施形態に係る座標入力装置の構成を示すブロック図
【図2】一実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図
【図3】一実施形態に係る制御装置（座標算出部）による座標の算出例を示す図
【図4】一実施形態に係る座標入力装置における操作入力と静電容量の変化との関係を示す図
【図5】一実施形態に係る座標入力装置における操作入力と静電容量の変化との関係を示す図
【図6】一実施形態に係る制御装置による処理の手順を示すフローチャート
【図7】一実施形態に係る制御装置（出力部）による出力パターンを示す図
【図8】一実施形態に係る制御装置による処理の手順の変形例を示すフローチャート
【図9】一実施形態に係る制御装置（出力部）による出力パターンの変形例を示す図
【図10】一実施形態に係る座標入力装置による効果の比較例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【0009】
図１は、一実施形態に係る座標入力装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示す座標入力装置１０は、操作者の指３０（「物体」の一例）による操作面１０Ａ（図３参照）に対する近接操作が可能な装置であり、静電容量方式（自己容量検出方式または相互容量検出方式）により、操作面１０Ａに対する操作者の指３０の近接位置を検出可能な装置である。
【0010】
図１に示すように、座標入力装置１０は、センサ基板１１、Ｘ軸側検出部１４、Ｙ軸側検出部１５、Ａ／Ｄ変換部１６、記憶部１７、制御装置２０、およびインタフェース部１９を備える。
【0011】
センサ基板１１は、操作面１０Ａの裏側に重ねて設けられている。センサ基板１１には、Ｘ軸方向（図１の横方向）の静電容量を検出するためにＸ軸方向に並べて設けられた複数のＸ軸電極１２と、Ｙ軸方向（図１の縦方向）の静電容量を検出するためにＹ軸方向に並べて設けられた複数のＹ軸電極１３とがマトリクス状に並設されている。
【0012】
Ｘ軸側検出部１４は、複数のＸ軸電極１２の各々の静電容量を検出する。また、Ｘ軸側検出部１４は、検出された複数のＸ軸電極１２の各々の静電容量を示す検出信号（アナログ信号）を出力する。
【0013】
Ｙ軸側検出部１５は、複数のＹ軸電極１３の各々の静電容量を検出する。また、Ｙ軸側検出部１５は、検出された複数のＹ軸電極１３の各々の静電容量を示す検出信号（アナログ信号）を出力する。
【0014】
Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１６は、Ｘ軸側検出部１４から出力された検出信号およびＹ軸側検出部１５から出力された検出信号をデジタル信号に変換し、制御装置２０へ供給する。
【0015】
記憶部１７は、各種情報を記憶する。記憶部１７に記憶される情報としては、例えば、Ｘ軸側検出部１４によって検出された複数のＸ軸電極１２の各々の静電容量値、Ｙ軸側検出部１５によって検出された複数のＹ軸電極１３の各々の静電容量値、制御装置２０によって実行されるプログラム、等が挙げられる。
【0016】
制御装置２０は、Ｘ軸側検出部１４からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給された検出信号によって特定される、複数のＸ軸電極１２の各々の静電容量の変化に基づいて、操作面１０Ａにおける操作者の指３０のＸ軸方向の近接位置を検出する。また、制御装置２０は、Ｙ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給された検出信号によって特定される、複数のＹ軸電極１３の各々の静電容量の変化に基づいて、操作面１０Ａにおける操作者の指３０のＹ軸方向の近接位置を検出する。そして、制御装置２０は、特定された操作者の指３０の近接位置（Ｘ軸座標およびＹ軸座標）を示す座標情報を出力する。なお、制御装置２０の機能の詳細については、図２を用いて後述する。
【0017】
インタフェース部１９は、制御装置２０から出力された操作者の指３０の近接位置を示す座標情報を、外部機器（図示省略）に出力する。例えば、外部機器は、インタフェース部１９から出力された、指３０の近接位置を示す座標情報に応じて、当該座標に対応する所定の処理を実行する。
【0018】
【0019】
静電容量算出部２１は、Ｘ軸側検出部１４およびＹ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給される検出信号に基づいて、各検出電極の静電容量の変化量を算出する。
【0020】
座標算出部２２は、静電容量算出部２１によって検出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、操作面１０Ａにおける操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する。
【0021】
本実施形態では、座標算出部２２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、頂点算出方法および周期算出方法の各々により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出することができる。「頂点算出方法」は、「第１の算出方法」の一例である。「頂点算出方法」は、静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて座標を算出する方法である。「周期算出方法」は、「第２の算出方法」の一例である。「周期算出方法」は、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて座標を算出する方法である。
【0022】
また、本実施形態では、座標算出部２２は、操作面１０Ａに対して操作者の２本の指３０による近接操作がなされた場合、制御装置２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、頂点算出方法および周期算出方法の各々により、操作者の２本の指３０の各々の近接位置を示す座標を算出することができる。
【0023】
出力部２３は、座標算出部２２によって検出された座標（すなわち、操作者の指３０の近接位置を示す座標）出力する。本実施形態では、出力部２３は、座標算出部２２によって頂点算出方法および周期算出方法の双方において操作者の２本の指３０が検出された場合において、２本の指３０の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、第１の算出方法によって算出された座標を出力し、２本の指３０の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、第２の算出方法によって算出された座標を出力する。本実施形態では、第１閾値および第２閾値として、いずれにも「２２ｍｍ」を用いている。
【0024】
なお、制御装置２０は、ハードウェア構成として、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）、記憶媒体（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）、通信インタフェース等を備えて構成されている。例えば、図２に示す制御装置２０の各機能部は、記憶媒体に記憶されているプログラムを、プロセッサが実行することによって実現される。また、Ａ／Ｄ変換部１６、記憶部１７、およびインタフェース部１９の少なくともいずれか一つは、制御装置２０に設けられてもよい。
【0025】
（頂点算出方法による座標の算出例）
図３は、一実施形態に係る制御装置２０（座標算出部２２）による座標の算出例を示す図である。
図３は、一実施形態に係る制御装置２０（座標算出部２２）による座標の算出例を示す図である。
【0026】
図３に示す例では、センサ基板１１には、１５本のＸ軸電極１２（Ｘ０～Ｘ１４）と、１５本のＹ軸電極１３（Ｙ０～Ｙ１４）とが、マトリクス状に、且つ、操作面１０Ａに重ねて設けられている。また、図３に示す例では、操作面１０Ａに対して、操作者の２本の指３０Ａ，３０Ｂによる近接操作がなされている。
【0027】
図３に示すように、Ｘ軸方向においては、指３０Ａと重なるＸ軸電極Ｘ４と、指３０Ｂと重なるＸ軸電極Ｘ１０とのそれぞれにおいて、静電容量の変化量のピークが生じている。
【0028】
また、図３に示すように、Ｙ軸方向においては、指３０Ａと重なるＹ軸電極Ｙ１０と、指３０Ｂと重なるＹ軸電極Ｙ４とのそれぞれにおいて、静電容量の変化量のピークが生じている。
【0029】
例えば、座標算出部２２は、頂点算出方法を用いて、Ｘ軸電極Ｘ４と、その前後のＸ軸電極Ｘ３，Ｘ５とを通過する二次曲線Ｃ１の頂点位置のＸ軸座標を、指３０Ａの近接位置を示すＸ軸座標として算出することができる。
【0030】
同様に、座標算出部２２は、頂点算出方法を用いて、Ｘ軸電極Ｘ１０と、その前後のＸ軸電極Ｘ９，Ｘ１１とを通過する二次曲線Ｃ１の頂点位置のＸ軸座標を、指３０Ｂの近接位置を示すＸ軸座標として算出することができる。
【0031】
同様に、座標算出部２２は、頂点算出方法を用いて、Ｙ軸電極Ｙ１０と、その前後のＹ軸電極Ｙ９，Ｙ１１とを通過する二次曲線Ｃ２の頂点位置のＹ軸座標を、指３０Ａの近接位置を示すＹ軸座標として算出することができる。
【0032】
同様に、座標算出部２２は、頂点算出方法を用いて、Ｙ軸電極Ｙ４と、その前後のＹ軸電極Ｙ３，Ｙ５とを通過する二次曲線Ｃ２の頂点位置のＹ軸座標を、指３０Ｂの近接位置を示すＹ軸座標として算出することができる。
【0033】
例えば、座標算出部２２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、下記数式（１）により、静電容量の変化量が最も大きい電極をピーク電極として、ピーク電極における静電容量の変化量Ｘｐｋと、ピーク電極よりも１つ前の検出電極における静電容量の変化量Ｘｐｋ－１と、ピーク電極よりも１つ後の検出電極における静電容量の変化量Ｘｐｋ＋１とを通る２次曲線の頂点を、操作者の指３０の近接位置を示す座標ＸＱとして算出することができる。
【0034】
【数1】
【0035】
但し、上記数式（１）において、ＲＥＳＯは、電極間分解能を示す。また、ＸＯＦＳは、ピーク電極の座標を示す。
【0036】
【0037】
まず、座標算出部２２は、静電容量算出部２１によって算出された、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、重心座標を算出する。
【0038】
次に、座標算出部２２は、算出された重心座標を中心とする所定の半径を有する測定円の円周上の各検出電極の交点における静電容量の変化を算出する。
【0039】
そして、座標算出部２２は、算出された各検出電極の交点における静電容量の変化が、測定円に沿った１周において、２周期の周期性を示すか否かを判定する。
【0040】
座標算出部２２は、「２周期の周期性を示さない」と判定した場合、「操作者の１本の指３０による入力操作が行われた」と判断し、上記重心座標を、操作者の１本の指３０の近接位置を示す座標として出力する。
【0041】
一方、座標算出部２２は、「２周期の周期性を示す」と判定した場合、「操作者の２本の指３０による入力操作が行われた」と判断し、操作者の２本の指３０の各々の近接位置を示す座標を算出して出力する。
【0042】
図４および図５は、一実施形態に係る座標入力装置１０における操作入力と静電容量の変化との関係を示す図である。図４は、図４（Ａ）に示すように、操作面１０Ａに対して操作者の１本の指３０によって操作入力が行われた場合を示す。また、図５は、図５（Ａ）に示すように、操作面１０Ａに対して操作者の２本の指３０によって操作入力が行われた場合を示す。
【0043】
また、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は、操作面１０Ａにおける静電容量の変化量の平面的な分布を示す。図４（Ｂ）および図５（Ｂ）では、静電容量の変化量の平面的な分布が、静電容量の変化量の等値線（実線の閉曲線）で示されている。また、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）では、所定の半径ｒを有する測定円が、破線で示されている。また、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）では、操作者の指３０が接触した領域である指領域ＦＡが、塗りつぶされた円で示されている。なお、本実施形態では、半径ｒを、一般的な指３０のサイズに合わせて「９ｍｍ」としているが、これに限らない。
【0044】
【0045】
例えば、図４（Ａ）に示すように、操作者の１本の指３０によって操作入力が行われた場合、図４（Ｂ）に示すように静電容量の変化量が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは円形であり、等値線も円形になる。また、測定円の中心となる重心は、１つの指領域ＦＡの重心になる。この場合、測定円上の各サンプリング点における静電容量の変化量が等しくなるため、図４（Ｃ）に示すように、静電容量の変化量の角度特性はフラットな特性になる。そして、この場合、座標算出部２２は、「操作者の１本の指３０による入力操作が行われた」と判断し、上記重心座標を、操作者の１本の指３０の近接位置を示す座標として出力する。
【0046】
また、図５（Ａ）に示すように、操作者の２本の指３０によって操作入力が行われた場合、図５（Ｂ）に示すように静電容量の変化量が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは２つの円形であり、等値線は楕円形になる。この楕円形の幅は、２本の指３０を結ぶ方向（Ｘ方向）側が広く、９０度異なる方向（Ｙ方向）側が狭い。また、測定円の中心となる重心は、２つの指領域ＦＡの重心同士を結ぶ直線の中間位置になる。この場合、測定円において、静電容量の変化量が最大になる点ＰＭＡＸが２箇所生じるため、静電容量の変化量の角度特性は、図５（Ｃ）に示すように、測定円に沿った１周において、２周期の周期性を示す。そして、この場合、座標算出部２２は、「操作者の２本の指３０による入力操作が行われた」と判断し、操作者の２本の指３０の各々の近接位置を示す座標を算出して出力する。
【0047】
例えば、座標算出部２２は、周期算出方法により、測定円（所定の半径ｒ）における静電容量の変化量の周期性をフーリエ級数展開によって求め、当該周期性の係数を用いて算出される２本の指３０の各々の重心からの距離と、当該周期性の位相を用いて算出される２本の指３０の各々の重心からの方向（Ｘ軸に対して２本の指３０を結ぶ直線がなす角度）とに基づいて、２本の指３０の各々の座標を算出することができる。
【0048】
（制御装置２０による処理の手順）
図６は、一実施形態に係る制御装置２０による処理の手順を示すフローチャートである。
図６は、一実施形態に係る制御装置２０による処理の手順を示すフローチャートである。
【0049】
まず、静電容量算出部２１が、Ｘ軸側検出部１４およびＹ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給される検出信号に基づいて、各検出電極の静電容量の変化量を算出する（ステップＳ６０１）。
【0050】
次に、座標算出部２２が、ステップＳ６０１で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、周期算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ６０２）。
【0051】
次に、出力部２３が、ステップＳ６０２において周期算出方法により２本の指３０が検出されたか否かを判断する（ステップＳ６０３）。
【0052】
ステップＳ６０３において、周期算出方法により２本の指３０が検出されていないと判断された場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、座標算出部２２が、ステップＳ６０１で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、頂点算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ６０６）。そして、出力部２３が、ステップＳ６０６で頂点算出方法により算出された座標を出力する（ステップＳ６０７）。その後、制御装置２０は、図６に示す一連の処理を終了する。
【0053】
一方、ステップＳ６０３において、周期算出方法により２本の指３０が検出されたと判断された場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、出力部２３が、ステップＳ６０２において周期算出方法により算出された２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満であるか否かを判断する（ステップＳ６０４）。
【0054】
ステップＳ６０４において、２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満ではないと判断された場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、座標算出部２２が、ステップＳ６０１で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、頂点算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ６０６）。そして、出力部２３が、ステップＳ６０６で頂点算出方法により算出された座標を出力する（ステップＳ６０７）。その後、制御装置２０は、図６に示す一連の処理を終了する。
【0055】
一方、ステップＳ６０４において、２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満であると判断された場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、出力部２３が、ステップＳ６０２で周期算出方法により算出された座標を出力する（ステップＳ６０５）。その後、制御装置２０は、図６に示す一連の処理を終了する。
【0056】
【0057】
図７に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって１本の指３０が検出された場合、頂点算出方法によって算出された１本または２本の指３０の座標を出力する。
【0058】
また、図７に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、周期算出方法によって算出された２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」以上の場合、頂点算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0059】
一方、図７に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、周期算出方法によって算出された２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満の場合、周期算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0060】
また、図７に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、頂点検出方法によって１本の指３０が検出された場合、周期算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0061】
以上説明したように、一実施形態に係る座標入力装置１０は、格子状に配置された複数の検出電極と、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する座標算出部２２と、座標算出部２２によって算出された座標を出力する出力部２３とを備え、座標算出部２２は、静電容量の変化のピークとなる検出電極の位置に基づいて座標を算出する頂点算出方法と、静電容量の変化が検出された複数の検出電極の重心から所定の半径を有する円の円周上の静電容量値の周期性に基づいて座標を算出する周期算出方法との各々により、座標を算出し、出力部２３は、頂点算出方法および周期算出方法の双方において２本の指３０が検出された場合において、２本の指３０の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、頂点算出方法によって算出された座標を出力し、２本の指３０の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、周期算出方法によって算出された座標を出力する。
【0062】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、２本の指３０の間の距離が比較的長い場合には、頂点算出方法によって算出された座標を出力することで、高精度な座標を出力することができる。また、一実施形態に係る座標入力装置１０は、２本の指３０の間の距離が比較的短い場合には、周期算出方法によって算出された座標を出力することで、高精度な座標を出力することができる。したがって、一実施形態に係る座標入力装置１０によれば、２つの物体の間の距離が比較的長い場合と、２つの物体の間の距離が比較的短い場合との各々において、２つの物体の各々の座標位置を高精度に算出することができる。
【0063】
また、一実施形態に係る座標入力装置１０において、出力部２３は、頂点算出方法および周期算出方法の双方において２本の指３０が検出された場合において、周期算出方法によって検出された２本の指３０の間の距離が、所定の第１閾値より大きい場合、頂点算出方法によって算出された座標を出力し、周期算出方法によって検出された２本の指３０の間の距離が、所定の第２閾値より小さい場合、周期算出方法によって算出された座標を出力する。
【0064】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、特に、２本の指３０の間の距離が第２閾値よりも小さい場合、頂点算出方法よりも周期算出方法のほうが２本の指３０の座標を高精度に算出することができるため、周期算出方法によって算出された高精度な座標に基づく距離に基づいて、出力する座標を決定することができる。
【0065】
また、一実施形態に係る座標入力装置１０において、座標算出部２２は、周期算出方法により、測定円（所定の半径ｒ）における静電容量の変化量の周期性をフーリエ級数展開によって求め、当該周期性の係数を用いて算出される２本の指３０の各々の重心からの距離と、当該周期性の位相を用いて算出される２本の指３０の各々の重心からの方向とに基づいて、２本の指３０の各々の座標を算出する。
【0066】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、２本の指３０の間の距離が比較的短い場合であっても、２本の指３０の各々の座標を高精度に算出することができる。
【0067】
また、一実施形態に係る座標入力装置１０において、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出されなかった場合（すなわち、周期算出方法によって１本の指３０が検出された場合）、頂点算出方法によって算出された座標を出力する。
【0068】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、１本の指３０による近接操作がなされた場合、頂点算出方法によって、高精度に、当該１本の指３０の近接位置を示す座標を算出することができる。
【0069】
また、一実施形態に係る座標入力装置１０において、座標算出部２２は、頂点算出方法により、静電容量の変化量が最も大きいピーク電極における静電容量の変化量と、ピーク電極よりも１つ前の検出電極における静電容量の変化量と、ピーク電極よりも１つ後の検出電極における静電容量の変化量とを通る２次曲線の頂点を、操作者の指３０の近接位置を示す座標として算出する。
【0070】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、検出電極の間隔よりも高い分解能で、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出することができる。
【0071】
（制御装置２０による処理の手順の変形例）
図８は、一実施形態に係る制御装置２０による処理の手順の変形例を示すフローチャートである。
図８は、一実施形態に係る制御装置２０による処理の手順の変形例を示すフローチャートである。
【0072】
まず、静電容量算出部２１が、Ｘ軸側検出部１４およびＹ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給される検出信号に基づいて、各検出電極の静電容量の変化量を算出する（ステップＳ８０１）。
【0073】
次に、座標算出部２２が、ステップＳ８０１で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、周期算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ８０２）。
【0074】
次に、出力部２３が、ステップＳ８０２において周期算出方法により２本の指３０が検出されたか否かを判断する（ステップＳ８０３）。
【0075】
ステップＳ８０３において、周期算出方法により２本の指３０が検出されたと判断された場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、出力部２３が、ステップＳ８０２において周期算出方法により算出された２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」（第１閾値）未満であるか否かを判断する（ステップＳ８０４）。
【0076】
ステップＳ８０４において、２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満であると判断された場合（ステップＳ８０４：Ｙｅｓ）、出力部２３が、ステップＳ８０２で周期算出方法により算出された座標を出力する（ステップＳ８０５）。その後、制御装置２０は、ステップＳ８０１へ処理を戻す。
【0077】
一方、ステップＳ８０３において、周期算出方法により２本の指３０が検出されていないと判断された場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、および、ステップＳ８０４において、２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」未満ではないと判断された場合（ステップＳ８０４：Ｎｏ）、制御装置２０は、ステップＳ８０６へ処理を進める。
【0078】
ステップＳ８０６では、座標算出部２２が、ステップＳ８０１で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、頂点算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ８０６）。そして、出力部２３が、ステップＳ８０６で頂点算出方法により算出された座標を出力する（ステップＳ８０７）。
【0079】
続いて、静電容量算出部２１が、Ｘ軸側検出部１４およびＹ軸側検出部１５からＡ／Ｄ変換部１６を介して供給される検出信号に基づいて、各検出電極の静電容量の変化量を算出する（ステップＳ８０８）。
【0080】
次に、座標算出部２２が、ステップＳ８０８で算出された各検出電極の静電容量の変化量に基づいて、周期算出方法により、操作者の指３０の近接位置を示す座標を算出する（ステップＳ８０９）。
【0081】
次に、出力部２３が、ステップＳ８０９において周期算出方法により２本の指３０が検出されたか否かを判断する（ステップＳ８１０）。
【0082】
ステップＳ８１０において、周期算出方法により２本の指３０が検出されていないと判断された場合（ステップＳ８１０：Ｎｏ）、制御装置２０は、ステップＳ８０６へ処理を戻す。
【0083】
一方、ステップＳ８１０において、周期算出方法により２本の指３０が検出されたと判断された場合（ステップＳ８１０：Ｙｅｓ）、出力部２３が、ステップＳ８０９において周期算出方法により算出された２つの座標間の距離が「２０ｍｍ」（第２閾値）より大きいか否かを判断する（ステップＳ８１１）。
【0084】
ステップＳ８１１において、２つの座標間の距離が「２０ｍｍ」より大きいと判断された場合（ステップＳ８１１：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、ステップＳ８０６へ処理を戻す。
【0085】
一方、ステップＳ８１１において、２つの座標間の距離が「２０ｍｍ」より大きくないと判断された場合（ステップＳ８１１：Ｎｏ）、制御装置２０は、ステップＳ８０５へ処理を戻す。
【0086】
【0087】
図９に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって１本の指３０が検出された場合、頂点算出方法によって算出された１本または２本の指３０の座標を出力する。
【0088】
また、図９に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、周期算出方法によって算出された２つの座標間の距離が「２１ｍｍ」（第１閾値）以上の場合、頂点算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0089】
一方、図９に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、周期算出方法によって算出された２つの座標間の距離が「２０ｍｍ」（第２閾値）未満の場合、周期算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0090】
また、図９に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、頂点検出方法によって１本の指３０が検出された場合、周期算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0091】
また、図９に示すように、出力部２３は、周期算出方法によって２本の指３０が検出され、且つ、周期算出方法によって算出された２つの座標間の距離が「２０ｍｍ」（第２閾値）以上から「２１ｍｍ」未満の場合、直前の出力座標の算出に用いられた算出方法と同じ算出方法によって算出された２つの座標を出力する。
【0092】
（効果の比較例）
図１０は、一実施形態に係る座標入力装置１０による効果の比較例を示す図である。図１０（Ａ）は、図６に示すフローチャートおよび図７に示す出力パターンによる効果を示す。図１０（Ｂ）は、図８に示すフローチャートおよび図９に示す出力パターンによる効果を示す。
図１０は、一実施形態に係る座標入力装置１０による効果の比較例を示す図である。図１０（Ａ）は、図６に示すフローチャートおよび図７に示す出力パターンによる効果を示す。図１０（Ｂ）は、図８に示すフローチャートおよび図９に示す出力パターンによる効果を示す。
【0093】
図１０では、一実施形態に係る座標入力装置１０を用いて、操作面１０Ａにおける２本の指３０の間の距離に応じて、対象物の拡大比率を変化させる拡大操作を行う例を表している。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）において、縦軸は、拡大操作の拡大比率を示し、横軸は、時間を示す。なお、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）において、期間Ｓ１は、２本の指３０の間の距離を互いに接触する距離に固定した期間（すなわち、拡大比率が変化しないことが好ましい区間）を表している。
【0094】
図１０（Ｂ）に示すように、第１閾値と第２閾値とを異ならせることにより、図１０（Ａ）に示す第１閾値と第２閾値とを等しくする場合と比較して、２本の指３０の間の距離を互いに接触する距離に固定したときの、ノイズの影響による拡大操作の拡大比率の変化を抑制することができる。
【0095】
以上説明したように、一実施形態に係る座標入力装置１０において、第１閾値は、第２閾値よりも大きくてもよく、出力部２３は、２本の指３０の間の距離が、第１閾値（一例では、「２１ｍｍ」）よりも小さく、且つ、第２閾値（一例では、「２０ｍｍ」）よりも大きい場合、直前の出力座標の算出に用いられた算出方法と同じ算出方法によって算出された座標を出力してもよい。
【0096】
これにより、一実施形態に係る座標入力装置１０は、２本の指３０の間の距離が、第１閾値と第２閾値との間である場合、出力座標の算出方法が、周期算出方法と頂点算出方法との間で頻繁に切り替わってしまうことを抑制することができる。
【0097】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
【0098】
例えば、一実施形態では、座標算出部２２は、頂点算出方法として、静電容量の変化量のピーク位置の座標を、指３０の近接位置を示す座標として算出するが、これに限らない。例えば、座標算出部２２は、頂点算出方法として、静電容量の変化量が所定の閾値以上である領域の重心を、静電容量の変化量のピーク位置の座標とみなし、指３０の近接位置を示す座標として算出してもよい。
【符号の説明】
【0099】
１０ 座標入力装置
１０Ａ 操作面
１１ センサ基板
１２ Ｘ軸電極
１３ Ｙ軸電極
１４ Ｘ軸側検出部
１５ Ｙ軸側検出部
１６ Ａ／Ｄ変換部
１７ 記憶部
１９ インタフェース部
２０ 制御装置
２１ 静電容量算出部
２２ 座標算出部
２３ 出力部
３０，３０Ａ，３０Ｂ 指
１０Ａ 操作面
１１ センサ基板
１２ Ｘ軸電極
１３ Ｙ軸電極
１４ Ｘ軸側検出部
１５ Ｙ軸側検出部
１６ Ａ／Ｄ変換部
１７ 記憶部
１９ インタフェース部
２０ 制御装置
２１ 静電容量算出部
２２ 座標算出部
２３ 出力部
３０，３０Ａ，３０Ｂ 指
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】