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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】P2024101816
(43)【公開日】2024-07-30
(54)【発明の名称】座標入力装置
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20240723BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 512
G06F3/044 120
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023005966
(22)【出願日】2023-01-18
(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】佐藤 旭
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 智
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 智大
(57)【要約】 （修正有）
【課題】曲線近似計算法を用いつつ、検出精度を向上させた座標入力装置を提供する。
【解決手段】座標入力装置は、複数の検出位置を有する複数のセンサ電極と、指示体による操作が可能な操作面と、複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、操作面の２軸方向における指示体の位置を算出する算出回路と、を備える。算出回路は、複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値が得られる検出位置と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値が得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点の測定値に対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指示体の操作面のいずれかの方向における位置として算出し、最大値が得られた検出位置が複数の検出位置のうちのいずれかの方向における最端の検出位置である場合は、当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる指示体の位置をいずれかの方向における最端側に向けて補正する。
【選択図】図５
【解決手段】座標入力装置は、複数の検出位置を有する複数のセンサ電極と、指示体による操作が可能な操作面と、複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、操作面の２軸方向における指示体の位置を算出する算出回路と、を備える。算出回路は、複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値が得られる検出位置と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値が得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点の測定値に対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指示体の操作面のいずれかの方向における位置として算出し、最大値が得られた検出位置が複数の検出位置のうちのいずれかの方向における最端の検出位置である場合は、当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる指示体の位置をいずれかの方向における最端側に向けて補正する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁基板と、
複数の検出位置を有し、前記絶縁基板上に設けられる複数のセンサ電極と、
指示体による操作が可能な操作面を有し、前記複数のセンサ電極を覆うトップパネルと、
前記複数の検出位置の各々の静電容量を測定する測定回路と、
前記複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、前記操作面の２軸方向における前記指示体の位置を算出する算出回路と
を備え、
前記算出回路は、
前記複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値が得られる検出位置と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値が得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点において、前記最大値と、前記両隣の検出位置において測定される前記測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記いずれかの方向における位置として算出し、
前記最大値が得られた検出位置が前記複数の検出位置のうちの前記いずれかの方向における最端の検出位置である場合は、前記当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる前記指示体の位置を前記いずれかの方向における前記最端側に向けて補正する、座標入力装置。
複数の検出位置を有し、前記絶縁基板上に設けられる複数のセンサ電極と、
指示体による操作が可能な操作面を有し、前記複数のセンサ電極を覆うトップパネルと、
前記複数の検出位置の各々の静電容量を測定する測定回路と、
前記複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、前記操作面の２軸方向における前記指示体の位置を算出する算出回路と
を備え、
前記算出回路は、
前記複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値が得られる検出位置と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値が得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点において、前記最大値と、前記両隣の検出位置において測定される前記測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記いずれかの方向における位置として算出し、
前記最大値が得られた検出位置が前記複数の検出位置のうちの前記いずれかの方向における最端の検出位置である場合は、前記当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる前記指示体の位置を前記いずれかの方向における前記最端側に向けて補正する、座標入力装置。
【請求項2】
前記算出回路は、
前記二次曲線の頂点の位置が、前記いずれかの方向における基準位置よりも前記最端側にある場合に、前記指示体の位置の補正を行い、
前記基準位置から前記頂点までの距離に補正係数を乗じて補正距離を算出し、前記基準位置から前記最端側に向かう方向に前記補正距離だけずらした位置に前記指示体の位置を補正する、請求項１に記載の座標入力装置。
前記二次曲線の頂点の位置が、前記いずれかの方向における基準位置よりも前記最端側にある場合に、前記指示体の位置の補正を行い、
前記基準位置から前記頂点までの距離に補正係数を乗じて補正距離を算出し、前記基準位置から前記最端側に向かう方向に前記補正距離だけずらした位置に前記指示体の位置を補正する、請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項3】
前記算出回路は、
前記最大値に基づいて、前記操作面から前記指示体までの距離を算出し、
前記最大値が小さいほど、前記補正係数を大きくする、請求項２に記載の座標入力装置。
前記最大値に基づいて、前記操作面から前記指示体までの距離を算出し、
前記最大値が小さいほど、前記補正係数を大きくする、請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項4】
前記算出回路は、
前記最大値が、前記指示体が前記操作面に接触していることを判定する接触閾値以上の場合に、前記指示体が前記操作面に接触していると判定し、
前記最大値が、前記接触閾値以上の場合には、前記最大値の値に関わらず、前記補正係数を一定値にする、請求項３に記載の座標入力装置。
前記最大値が、前記指示体が前記操作面に接触していることを判定する接触閾値以上の場合に、前記指示体が前記操作面に接触していると判定し、
前記最大値が、前記接触閾値以上の場合には、前記最大値の値に関わらず、前記補正係数を一定値にする、請求項３に記載の座標入力装置。
【請求項5】
前記算出回路は、前記最大値が前記接触閾値未満の場合には、次式（１）により前記補正係数を算出する、請求項４に記載の座標入力装置。
ただし、Ｐｍａｘは、すべての補正係数Ｐのうちの最大値、Ｐｍｉｎは、すべての補正係数Ｐのうちの最小値、Ｃｍａｘは、すべての測定値のうちの最大値、Ｃｓｅｌは、選択オン閾値、Ｃｔｏｕｃｈは、接触閾値である。
【数1】
【請求項6】
前記いずれかの方向において、前記複数のセンサ電極のうちの前記最端側に位置する第１センサ電極の前記いずれかの方向における外側の縁よりも内側が、前記算出回路が前記指示体の位置を算出可能な領域であり、
前記第１センサ電極は、前記最端の検出位置に対応し、
前記基準位置は、前記第１センサ電極と、前記いずれかの方向において前記第１センサ電極の隣りに位置する第２センサ電極との境界に存在する、請求項５に記載の座標入力装置。
前記第１センサ電極は、前記最端の検出位置に対応し、
前記基準位置は、前記第１センサ電極と、前記いずれかの方向において前記第１センサ電極の隣りに位置する第２センサ電極との境界に存在する、請求項５に記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、座標入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、所定方向に対して並設された複数の電極と、前記複数の電極の静電容量をそれぞれ検出する検出部と、前記複数の電極の静電容量の変化量の状態に応じて異なる算出方法を適用し、検出対象の座標を算出する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、ピーク電極の静電容量変化量と、前記ピーク電極と隣り合わない電極の静電容量変化量との比較値に応じて、重心座標を計算する重心計算法と、曲線の頂点を求める曲線近似計算法とを切り替えて適用して前記検出対象の座標を算出することを特徴とする座標入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－００３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、座標入力装置において、静電容量の最大値が得られる検出位置と両隣の検出位置とを含む３点で得られる静電容量に二次曲線を当て嵌めて、二次曲線の頂点の位置を手等の指示体の位置として検出する曲線近似計算法を行う場合には、次のような問題が生じる。最大値が得られる検出位置が座標入力装置の最も端（最端）の検出位置になると、二次曲線の頂点が最端側とは反対側にずれることで、指示体の位置の検出精度が悪くなる。
【0005】
そこで、曲線近似計算法を用いつつ、検出精度を向上させた座標入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の実施形態の座標入力装置は、絶縁基板と、複数の検出位置を有し、前記絶縁基板上に設けられる複数のセンサ電極と、指示体による操作が可能な操作面を有し、前記複数のセンサ電極を覆うトップパネルと、前記複数の検出位置の各々の静電容量を測定する測定回路と、前記複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、前記操作面の２軸方向における前記指示体の位置を算出する算出回路とを備え、前記算出回路は、前記複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値が得られる検出位置と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値が得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点において、前記最大値と、前記両隣の検出位置において測定される前記測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記いずれかの方向における位置として算出し、前記最大値が得られた検出位置が前記複数の検出位置のうちの前記いずれかの方向における最端の検出位置である場合は、前記当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる前記指示体の位置を前記いずれかの方向における前記最端側に向けて補正する。
【発明の効果】
【0007】
曲線近似計算法を用いつつ、検出精度を向上させた座標入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態の座標入力装置の構成の一例を示す図である。
【図2】実施形態の座標入力装置の構成の一例を示す図である。
【図3】実施形態の座標入力装置の静電センサ及び制御装置の構成の一例を示す図である。
【図4】実施形態の座標入力装置の操作面に対して手の指先で操作を行っている状態の一例を示す図である。
【図5】曲線近似計算法の一例を説明する図である。
【図6】複数のセンサ電極１２１ＹのＸ方向における配列の一例を示す図である。
【図7】曲線近似計算法で求める二次曲線の頂点の位置のずれの一例を説明する図である。
【図8A】指先ＦＴの計算座標を補正する際の補正係数の一例を示す図である。
【図8B】指先ＦＴの計算座標を補正する際の補正係数の一例を示す図である。
【図9A】実施形態の座標入力装置の算出部が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
【図9B】座標入力装置の算出部が実行する変形例の処理の一例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の座標入力装置を適用した実施形態について説明する。
【0010】
＜実施形態＞
図１及び図２は、実施形態の座標入力装置１００の構成の一例を示す図である。図１は、座標入力装置１００が動作状態であり、表示装置１１０が入力画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が入力画像を表示しているとき、座標入力装置１００が入力モードの状態である。入力モードは、座標入力装置１００に対して操作入力が可能なモードである。図２は、座標入力装置１００が待機状態であり、表示装置１１０が待機画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が待機画像を表示しているときは、座標入力装置１００が省電力モードの状態である。待機状態では、表示装置１１０は全体的にグレーに表示され、消費電力が少ない状態である。図３は、座標入力装置１００の静電センサ１２０及び制御装置１３０の構成の一例を示す図である。表示装置１１０は表示部の一例であり、静電センサ１２０は検出部の一例であり、制御装置１３０は制御部の一例である。
図１及び図２は、実施形態の座標入力装置１００の構成の一例を示す図である。図１は、座標入力装置１００が動作状態であり、表示装置１１０が入力画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が入力画像を表示しているとき、座標入力装置１００が入力モードの状態である。入力モードは、座標入力装置１００に対して操作入力が可能なモードである。図２は、座標入力装置１００が待機状態であり、表示装置１１０が待機画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が待機画像を表示しているときは、座標入力装置１００が省電力モードの状態である。待機状態では、表示装置１１０は全体的にグレーに表示され、消費電力が少ない状態である。図３は、座標入力装置１００の静電センサ１２０及び制御装置１３０の構成の一例を示す図である。表示装置１１０は表示部の一例であり、静電センサ１２０は検出部の一例であり、制御装置１３０は制御部の一例である。
【0011】
以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ方向）は、互いに直交する。また、以下では、－Ｚ方向を静電センサ１２０に近づく方向、＋Ｚ方向を静電センサ１２０から離れる方向として説明する。また、平面視とはＸＹ面視することをいう。また、以下では構成が分かり易くなるように各部の長さ、太さ、厚さ等を誇張して示す場合がある。
【0012】
座標入力装置１００は、例えば、店舗や施設等に配置され不特定多数の利用者が利用するタブレット型の入力装置やＡＴＭ(Automatic Teller Machine)の入力部であってよい。また、清潔な状態を保つ必要のある調理用電化製品の入力部であってもよい。また、座標入力装置１００は、個人で利用するタブレットコンピュータ、スマートフォン、ゲーム機等であってもよい。
【0013】
＜座標入力装置１００の全体構成＞
座標入力装置１００は、筐体１０１、トップパネル１０５、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を含む。図１及び図２では制御装置１３０（図３参照）を省略するが、制御装置１３０は、一例として筐体１０１の内部で表示装置１１０及び静電センサ１２０の下側に設けられる。座標入力装置１００は、図３に示す静電センサ１２０及び制御装置１３０を含む。
座標入力装置１００は、筐体１０１、トップパネル１０５、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を含む。図１及び図２では制御装置１３０（図３参照）を省略するが、制御装置１３０は、一例として筐体１０１の内部で表示装置１１０及び静電センサ１２０の下側に設けられる。座標入力装置１００は、図３に示す静電センサ１２０及び制御装置１３０を含む。
【0014】
＜筐体１０１とトップパネル１０５＞
筐体１０１は、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を収容する樹脂製又は金属製等のケースである。表示装置１１０は、一例として透明な静電センサ１２０の下側に配置され、筐体１０１の上部にある開口部に設けられる透明なトップパネル１０５の上面である操作面１０５Ａを介して視認可能である。
筐体１０１は、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を収容する樹脂製又は金属製等のケースである。表示装置１１０は、一例として透明な静電センサ１２０の下側に配置され、筐体１０１の上部にある開口部に設けられる透明なトップパネル１０５の上面である操作面１０５Ａを介して視認可能である。
【0015】
＜座標入力装置１００の操作方法の種類＞
座標入力装置１００は、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して非接触の状態と、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して接触した状態との両方の状態で操作可能である。
座標入力装置１００は、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して非接触の状態と、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して接触した状態との両方の状態で操作可能である。
【0016】
座標入力装置１００の操作方法には、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作の４種類がある。４つの操作方法のうち、近接操作、選択操作、及び確定操作は、手等の指示体が操作面１０５Ａに対して非接触の状態で行われる操作である。接触操作は、手等の指示体が操作面１０５Ａに対して接触した状態で行われる操作である。
【0017】
座標入力装置１００は、４つの操作方法を判別するために、手等の指示体と操作面１０５Ａとの５つの距離状態を判定する。５つの距離状態は、非検出状態、近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態である。５つの距離状態は、操作面１０５Ａと手等の指示体とが接触していることを示す接触状態と、操作面１０５Ａと手等の指示体とが接触していないことを示す複数の非接触状態とを含む。非検出状態、近接状態、選択状態、及び確定状態は、非接触状態である。
【0018】
非検出状態は、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作が行われていない状態である。近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態は、それぞれ、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作が行われている状態である。座標入力装置１００は、操作方法を判定する際に、複数の静電容量の閾値を用いる。接触状態、確定状態、選択状態、近接状態、及び非検出状態となるにつれて手等の指示体の位置は操作面１０５Ａから離れる。
【0019】
また、座標入力装置１００は、利用者が指差操作を行うことによって操作する入力装置である。指差操作とは、操作面１０５Ａに対して、指を略垂直に立てて行う操作である。指差操作で使用する指の本数は複数であってもよいが、１本であることが好ましい。
【0020】
このような指差操作を行う際に、操作面１０５Ａに対して指が略垂直でない場合には、掌全体が操作面１０５Ａに近づくことになり、座標入力装置１００が検出する静電容量の値が大きく変化する。このため、座標入力装置１００は、指差操作が正しく行われているかどうかを判定する。座標入力装置１００は、静電容量の分布から、利用者の操作が指差操作と非指差操作とのいずれであるかを判定する。非指差し操作の場合には、指先ＦＴの位置の計算を省略して、非指差し操作であることを示す警告を表示しても良い。または、指先ＦＴの位置の計算した上で、非指差し操作であることを示す警告を表示しても良い。
【0021】
また、以下では、利用者が指示体の一例としての手Ｈで操作する場合について説明する。以下では、手Ｈで、近接操作、選択操作、確定操作、又は接触操作を行うことを、単に手Ｈで操作すると表現する。
【0022】
近接操作とは、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対して近づける操作であり、座標入力装置１００を図２に示す待機状態から図１に示す動作状態に切り換えるための操作である。
【0023】
選択操作とは、近接操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対してさらに近づけて、表示装置１１０に表示されるＧＵＩボタンを選択する操作である。
【0024】
確定操作とは、選択操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対してさらに近づけて、選択したＧＵＩボタンに対する操作入力を確定する操作である。確定操作は、非接触で操作入力を行うことであり、手Ｈで操作面１０５Ａに触れずに、非接触で座標入力装置１００を操作することである。非接触での選択操作及び確定操作によって行う操作入力をホバー入力又はタッチレス入力と称してもよい。
【0025】
接触操作とは、選択操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに対してさらに近づけて操作面１０５Ａに触れて、選択したＧＵＩボタンに対する操作入力を確定する操作である。接触操作をタッチ入力と称してもよい。
【0026】
＜表示装置１１０＞
表示装置１１０は、一例として液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等である。表示装置１１０は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現するための表示である。表示装置１１０は、ＧＵＩボタン１１１の画像と、カーソルと、入力内容を表示する入力内容表示部１１５の画像とを表示する。ＧＵＩボタン１１１は、操作部の一例であり、一例として平面視でマトリクス状に配置される。また、ＧＵＩボタン１１１は、一例として押しボタンを模した円形である。
表示装置１１０は、一例として液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等である。表示装置１１０は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現するための表示である。表示装置１１０は、ＧＵＩボタン１１１の画像と、カーソルと、入力内容を表示する入力内容表示部１１５の画像とを表示する。ＧＵＩボタン１１１は、操作部の一例であり、一例として平面視でマトリクス状に配置される。また、ＧＵＩボタン１１１は、一例として押しボタンを模した円形である。
【0027】
図１乃至３には、一例としてアルファベットの２６個のＧＵＩボタン１１１と、数字などのテンキー形式の１５個のＧＵＩボタン１１１と、メニューキー（左上の三本線のキー）、Caps Lockキー、バックスペースキー（右上）、及びエンターキー（右下）の４個のＧＵＩボタン１１１との合計４５個のＧＵＩボタン１１１を示す。４５個のＧＵＩボタン１１１は、Ｙ方向に５行、Ｘ方向に１１行にわたって配列されている。行はＸ方向に延在し、Ｙは列方向に延在する。なお、ＧＵＩボタン１１１は、アルファベットやテンキー用の数字等に限らず、他の言語の文字や記号等であってもよい。
【0028】
なお、ここでは、合計４５個のＧＵＩボタン１１１が表示装置１１０によって表示される形態について説明する。しかしながら、座標入力装置１００は、４５個のＧＵＩボタン１１１の全部、又は、少なくとも一部の代わりに、トップパネル１０５にアルファベット、数字、又は記号等を印刷した操作部を有していてもよい。例えば、トップパネル１０５の裏側にバックライトを設け、アルファベット、数字、又は記号等を印刷した操作部を透過式にしておいてもよい。そして、座標入力装置１００が待機状態のときはバックライトをオフにし、座標入力装置１００が入力モードに切り替わるとバックライトをオンにして、トップパネル１０５の操作部のアルファベット、数字、又は記号等が照光されるようにしてもよい。また、この場合に、入力内容を表示するために、入力内容表示部１１５の部分にだけ、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を設けてもよい。
【0029】
＜静電センサ１２０＞
静電センサ１２０は、表示装置１１０の上に重ねて配置され、図３に示すように、Ｘ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｘと、Ｙ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｙとを有する。センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙは、検出部の電極の一例であり、配線１２２Ｘ、１２２Ｙを介して制御装置１３０にそれぞれ接続されている。また、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙは、絶縁基板１２５に形成されている。このような静電センサ１２０は、一例として透明ガラスの表面にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜を形成し、センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙ及び配線１２２Ｘ、１２２Ｙにパターニングしたものを用いることができる。静電センサ１２０が検出する静電容量は、制御装置１３０に入力される。静電センサ１２０が検出する静電容量は、静電センサ１２０の検出結果の一例である。
静電センサ１２０は、表示装置１１０の上に重ねて配置され、図３に示すように、Ｘ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｘと、Ｙ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｙとを有する。センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙは、検出部の電極の一例であり、配線１２２Ｘ、１２２Ｙを介して制御装置１３０にそれぞれ接続されている。また、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙは、絶縁基板１２５に形成されている。このような静電センサ１２０は、一例として透明ガラスの表面にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜を形成し、センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙ及び配線１２２Ｘ、１２２Ｙにパターニングしたものを用いることができる。静電センサ１２０が検出する静電容量は、制御装置１３０に入力される。静電センサ１２０が検出する静電容量は、静電センサ１２０の検出結果の一例である。
【0030】
図３には、一例として複数のセンサ電極１２１Ｘ及び複数のセンサ電極１２１Ｙを示す。センサ電極１２１Ｘ同士の間隔及びセンサ電極１２１Ｙの同士の間隔は、人間の指先の平均的な幅（約１０ｍｍ）程度であり、ＧＵＩボタン１１１同士の間隔と略等しい。
【0031】
複数のセンサ電極１２１Ｘは１行ずつ走査されるとともに、複数のセンサ電極１２１Ｙは１列ずつ走査され、ＡＤ変換部１３２は、複数のセンサ電極１２１Ｘと複数のセンサ電極１２１Ｙとの複数の交点における静電容量をデジタル値に変換する。カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の変化分をカウントし、各交点における差分値ΔＡＤを出力する。各交点は、検出位置の一例である。なお、ＧＵＩボタン１１１と、ＧＵＩボタン１１１と同程度の大きさのセンサ電極とが１対１で対応する形態でもよい。
【0032】
座標入力装置１００が静電センサ１２０を用いて検出する手ＨのＸＹ座標での位置は、一例として、手Ｈが存在する領域内において最も静電容量が大きいＸＹ座標である。また、座標入力装置１００が静電センサ１２０を用いて検出する手ＨのＺ方向の位置は、静電センサ１２０によって検出される静電容量と反比例する値であるため、手ＨのＺ方向の位置を求めることと、手Ｈと静電センサ１２０との間の静電容量を求めることは同義である。座標入力装置１００は、一例として、手ＨのＺ方向の位置を、手Ｈと静電センサ１２０との間の静電容量で判定するが、以下では、手ＨのＺ方向の位置として説明した方が分かり易い場合には、手ＨのＺ方向の位置として説明する。
【0033】
＜制御装置１３０＞
制御装置１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
制御装置１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
【0034】
制御装置１３０は、主制御部１３１、ＡＤ(Analog to Digital)変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、表示制御部１３６、及びメモリ１３７を有する。ＡＤ変換部１３２及びカウンタ１３３は、測定回路の一例である。算出部１３４は、算出回路の一例である。主制御部１３１、ＡＤ変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６は、制御装置１３０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１３７は、制御装置１３０のメモリを機能的に表したものである。
【0035】
主制御部１３１は、制御装置１３０の処理を統括する処理部であり、ＡＤ変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６が実行する処理以外の処理を実行する。例えば、主制御部１３１は、複数のセンサ電極１２１Ｘと複数のセンサ電極１２１Ｙとの走査を行う。
【0036】
ＡＤ変換部１３２は、静電センサ１２０の出力をデジタル値に変換する。ＡＤ変換部１３２の出力は、静電センサ１２０のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量の検出値である。カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の基準値に対する差分値をカウントして出力する。差分値は、出力の基準値に対する変化分のカウント値である。以下、差分値ΔＡＤと記す。基準値は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの周辺に指が無い場合におけるセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量である。差分値ΔＡＤは、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点と指の間の静電容量である。
【0037】
差分値ΔＡＤは、各交点について得られる。ＡＤ変換部１３２は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量をデジタル値に変換し、カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の基準値に対する変化分をカウントし、各交点についての差分値ΔＡＤを出力する。
【0038】
算出部１３４は、カウンタ１３３から出力される差分値ΔＡＤに基づいて、手ＨのＸＹ座標における位置と、手Ｈの操作面１０５ＡからのＺ方向の位置とを判定する。カウンタ１３３から出力される差分値ΔＡＤは、静電センサ１２０のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量の測定値の一例である。静電容量の測定値は、差分値ΔＡＤである。
【0039】
算出部１３４は、非検出状態、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別するための複数の閾値を用いて、手Ｈと操作面１０５Ａとの距離状態を判定する。複数の閾値は、非検出状態、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作の各操作の判別にヒステリシス特性を持たせるために、オン閾値とオフ閾値があるため、合計で８つの閾値で構成される。上述したように、手Ｈと操作面１０５Ａとの距離状態には、非検出状態、近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態がある。算出部１３４は、各状態における手Ｈの位置を判定し、判定した手Ｈの位置を表すデータを動作制御部１３５に出力する。
【0040】
算出部１３４は、近接操作、選択操作、及び確定操作が行われている際の静電容量の測定値については、補正を行わない。近接操作、選択操作、及び確定操作が行われている際の静電容量の測定値は、後述する理由によって指の面積に概ね比例するためである。
【0041】
また、算出部１３４は、接触操作が行われている際の静電容量の測定値については、補正を行う。接触操作が行われている際の静電容量の測定値は、後述する理由によって指の面積と比例しないためである。算出部１３４がこのような補正を行うことで、接触操作が行われている際の手Ｈの位置の検出精度を向上させる。
【0042】
動作制御部１３５は、算出部１３４によって判定された手Ｈの位置に基づいて、座標入力装置１００の動作を制御する。表示制御部１３６は、算出部１３４によって判定された手Ｈの位置に基づいて表示装置１１０の表示を制御する。メモリ１３７は、主制御部１３１、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６が処理を実行する際に用いるプログラムやデータ等を格納する。
【0043】
＜操作面１０５Ａに対する操作＞
図４は、座標入力装置１００の操作面１０５Ａに対して手Ｈの指先ＦＴで操作を行っている状態の一例を示す図である。図４には、手Ｈの指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づけて、指差操作を行っている状態を示す。このように、指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づける操作方法を行うことが好ましい。
図４は、座標入力装置１００の操作面１０５Ａに対して手Ｈの指先ＦＴで操作を行っている状態の一例を示す図である。図４には、手Ｈの指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づけて、指差操作を行っている状態を示す。このように、指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づける操作方法を行うことが好ましい。
【0044】
座標入力装置１００は、上述した複数の閾値を用いることで、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別することができる。近接操作から、選択操作、確定操作、及び接触操作になるにつれて、指先ＦＴは操作面１０５Ａに近づく。このため、近接操作から接触操作に向けて閾値を大きくすることで、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別することができる。以下では、曲線近似計算法を用いつつ、手Ｈの位置検出の精度を向上させる方法について説明する。
【0045】
＜指先ＦＴの位置の算出＞
座標入力装置１００は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの複数の交点から得られる複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値のうち、最大値と、Ｘ方向及びＹ方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値とを用いて、指先ＦＴの位置を算出する。指先ＦＴの位置は、指先ＦＴの操作面１０５Ａの２軸方向における位置である。このように算出される指先ＦＴの位置は、計算座標である。
座標入力装置１００は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの複数の交点から得られる複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値のうち、最大値と、Ｘ方向及びＹ方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値とを用いて、指先ＦＴの位置を算出する。指先ＦＴの位置は、指先ＦＴの操作面１０５Ａの２軸方向における位置である。このように算出される指先ＦＴの位置は、計算座標である。
【0046】
より具体的には、一例として、曲線近似計算法によって、指先ＦＴの位置（計算座標）を算出することができる。曲線近似計算法については、特許文献１として記載した特開２０１３－００３９７８号公報に記載されているが、簡単には以下の通りである。
【0047】
＜曲線近似計算法＞
図５は、曲線近似計算法の一例を説明する図である。図５には、一例としてＸ方向に配列される８つの交点で得られる測定値（差分値ΔＡＤ）示す。８つの交点をＸ０～Ｘ７と表して区別し、ここでは、交点Ｘ０～Ｘ７と称す。交点Ｘ０のＸ座標はゼロである。図５では、一例として、交点Ｘ５の第１補正測定値が最大値（ピーク値）である。
図５は、曲線近似計算法の一例を説明する図である。図５には、一例としてＸ方向に配列される８つの交点で得られる測定値（差分値ΔＡＤ）示す。８つの交点をＸ０～Ｘ７と表して区別し、ここでは、交点Ｘ０～Ｘ７と称す。交点Ｘ０のＸ座標はゼロである。図５では、一例として、交点Ｘ５の第１補正測定値が最大値（ピーク値）である。
【0048】
算出部１３４は、測定値の最大値が得られた交点Ｘ５と、交点Ｘ５に隣り合う交点Ｘ４及びＸ６とについて、測定値の変化量を用いて曲線近似計算法を行うことができる。
【0049】
例えば、算出部１３４は、交点Ｘ５と、交点Ｘ５のＸ方向における両隣の２つの交点Ｘ４及びＸ６の３つの測定値から得られる３つの測定値に基づいて、次式（１）を用いて２次曲線近似計算法により、指先ＦＴの位置（計算座標）のＸ座標であるＸｆｔを算出する。ここで、測定値の最大値が得られる交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の測定値をＣｐｋ、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の－Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ－１，Ｙｐｋ）の測定値をＣｐｋ－１、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の＋Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ+１，Ｙｐｋ）の測定値をＣｐｋ＋１とする。また、単位座標に対するセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの間隔である分解能をＲＥＳとし、測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値Ｃｍａｘが得られた交点のＸ座標をＸｍａｘとする。
【0050】
【数1】
【0051】
また、Ｙ方向に配列される複数の交点についても同様の処理を行うことにより、指先ＦＴの位置（計算座標）のＹ座標であるＹｆｔを算出することができる。指先ＦＴの位置は、ＸＹ座標（Ｘｆｔ，Ｙｆｔ）で表される。
【0052】
＜基準位置Ｒ１及びＲ２＞
図６は、複数のセンサ電極１２１ＹのＸ方向における配列の一例を示す図である。図６ではセンサ電極１２１Ｘを省略する。図６には、Ｎ本のセンサ電極１２１ＹのＹ方向における中間の部分であって、Ｘ方向に延在する１本のセンサ電極１２１Ｘと重なる部分を示す。Ｎは２以上の整数であり、一例として５０～２００である。
図６は、複数のセンサ電極１２１ＹのＸ方向における配列の一例を示す図である。図６ではセンサ電極１２１Ｘを省略する。図６には、Ｎ本のセンサ電極１２１ＹのＹ方向における中間の部分であって、Ｘ方向に延在する１本のセンサ電極１２１Ｘと重なる部分を示す。Ｎは２以上の整数であり、一例として５０～２００である。
【0053】
センサ電極１２１Ｙはセンサ電極１２１Ｘと重なっているため、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの交点は、Ｘ方向にＮ個存在する。また、図６では、Ｘ軸の原点（Ｘ座標が０の点）は、最も－Ｘ方向側に位置するセンサ電極１２１Ｙの－Ｘ方向側の縁の位置と一致する。
【0054】
また、図６では、－Ｘ方向側から＋Ｘ方向側にかけて、Ｎ本のセンサ電極１２１Ｙをセンサ電極１２１Ｙ１、１２１Ｙ２、・・・、１２１ＹＮ－１、１２１ＹＮ（１２１Ｙ１～１２１ＹＮ）と区別する。センサ電極１２１Ｙ１～１２１ＹＮを特に区別しない場合には、単にセンサ電極１２１Ｙと称す。センサ電極１２１Ｙ１は、第１センサ電極の一例であり、この場合にセンサ電極１２１Ｙ２は、第２センサ電極の一例である。センサ電極１２１ＹＮは、第１センサ電極の一例であり、この場合にセンサ電極１２１ＹＮ－１は、第２センサ電極の一例である。
【0055】
センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点は、検出位置の一例であるため、図６におけるセンサ電極１２１Ｙ１とセンサ電極１２１Ｘとの交点は、Ｘ方向の最端の検出位置の一例である。また、図６におけるセンサ電極１２１ＹＮとセンサ電極１２１Ｘとの交点は、Ｘ方向の最端の検出位置の一例である。最端とは、最も端であることを意味し、一番端であることと同義である。
【0056】
座標入力装置１００において、Ｘ方向では、－Ｘ方向側における最端のセンサ電極１２１Ｙ１の－Ｘ方向側の縁と、＋Ｘ方向側における最端のセンサ電極１２１ＹＮの＋Ｘ方向側の縁との間の領域が指先ＦＴの位置を検出可能な領域である。すなわち、指先ＦＴの位置を検出可能な領域は、Ｘ方向において、－Ｘ方向側における最端のセンサ電極１２１Ｙ１の－Ｘ方向側（Ｘ方向における外側）の縁よりも内側に位置し、＋Ｘ方向側における最端のセンサ電極１２１ＹＮの＋Ｘ方向側（Ｘ方向における外側）の縁よりも平面視における静電センサ１２０の内側に位置する。
【0057】
座標入力装置１００は、Ｘ方向において、－Ｘ方向側の最端の交点に相当するセンサ電極１２１Ｙ１と、センサ電極１２１Ｙ１の隣のセンサ電極１２１Ｙ２との間に、基準位置Ｒ１を有する。また、座標入力装置１００は、Ｘ方向において、＋Ｘ方向側の最端の交点に相当するセンサ電極１２１ＹＮと、センサ電極１２１ＹＮの隣のセンサ電極１２１ＹＮ－１との間に、基準位置Ｒ２を有する。図６では、基準位置Ｒ１及びＲ２の位置を破線で示す。基準位置Ｒ１及びＲ２のＸ座標は、それぞれ、Ｘ１及びＸ２である。
【0058】
座標入力装置１００は、曲線近似計算法で３点（３つの交点）における測定値に二次曲線を当て嵌め、当て嵌めた二次曲線の頂点のＸ座標を指先ＦＴのＸ座標として求める。この際に、座標入力装置１００は、求めた指先ＦＴのＸ座標が基準位置Ｒ１から基準位置Ｒ２までの範囲内に存在すれば、求めた指先ＦＴのＸ座標に対して補正を行わずに、そのまま出力する。
【0059】
また、座標入力装置１００は、求めた指先ＦＴのＸ座標が基準位置Ｒ１よりも－Ｘ方向側、又は、基準位置Ｒ２よりも＋Ｘ方向側に存在する場合には、求めた指先ＦＴのＸ座標を補正して出力する。
【0060】
なお、図６には、Ｘ方向の両端に位置する基準位置Ｒ１及びＲ２を示すが、座標入力装置１００は、Ｙ方向の両端にも同様の基準位置を有する。そして、座標入力装置１００は、求めた指先ＦＴのＹ座標が－Ｙ方向側の基準位置から＋Ｙ方向側の基準位置までの範囲内に存在すれば、求めた指先ＦＴのＹ座標に対して補正を行わずに、そのまま出力する。また、座標入力装置１００は、求めた指先ＦＴのＹ座標が－Ｙ方向側の基準位置よりも－Ｙ方向側、又は、＋Ｙ方向側の基準位置よりも＋Ｙ方向側に存在する場合には、求めた指先ＦＴのＹ座標を補正して出力する。
【0061】
＜曲線近似計算法で求める二次曲線の頂点の位置のずれ＞
図７は、曲線近似計算法で求める二次曲線の頂点の位置のずれの一例を説明する図である。図７には、図６におけるセンサ電極１２１Ｙ１とセンサ電極１２１Ｘとの交点ＣＰ１と、図６におけるセンサ電極１２１Ｙ２とセンサ電極１２１Ｘとの交点ＣＰ２とを示す。交点ＣＰ１及びＣＰ２のＸ座標は、一例として５００及び１５００である。ここで交点のＸ座標とは、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙが平面視で重複する交点のうちのＸ方向における中心の座標である。各交点同士のＸ方向の間隔は、Ｘ座標の１０００に相当する距離である。
図７は、曲線近似計算法で求める二次曲線の頂点の位置のずれの一例を説明する図である。図７には、図６におけるセンサ電極１２１Ｙ１とセンサ電極１２１Ｘとの交点ＣＰ１と、図６におけるセンサ電極１２１Ｙ２とセンサ電極１２１Ｘとの交点ＣＰ２とを示す。交点ＣＰ１及びＣＰ２のＸ座標は、一例として５００及び１５００である。ここで交点のＸ座標とは、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙが平面視で重複する交点のうちのＸ方向における中心の座標である。各交点同士のＸ方向の間隔は、Ｘ座標の１０００に相当する距離である。
【0062】
また、交点ＣＰ１に対応するセンサ電極１２１Ｙ１の－Ｘ方向側の位置のＸ座標は０であるため、Ｘ座標が０の位置よりも＋Ｘ方向側は平面視における静電センサ１２０の内側であり、Ｘ座標が０の位置よりも－Ｘ方向側は平面視における静電センサ１２０の外側である。
【0063】
ここで、曲線近似計算法でＸ方向において隣り合う３つの交点における測定値に二次曲線を当て嵌める際には、３つの交点のＸ座標と、３つの交点における測定値とを用いて、３つの交点における測定値に二次曲線を当て嵌める。
【0064】
一例として、３点（３つの交点）における測定値に二次曲線を当て嵌める際に、指先ＦＴが操作面１０５Ａに近づき、指先ＦＴのＸ座標の中心がＸ＝０であったとする。そして、この場合に、すべての交点の測定値（差分値ΔＡＤ）の最大値が、交点ＣＰ１で得られたとする。
【0065】
このような場合には、交点ＣＰ１には－Ｘ方向側の隣の交点が存在しないため、座標入力装置１００は、交点ＣＰ１及び交点ＣＰ２に加えて、交点ＣＰ１の－Ｘ方向側に、仮想的な交点があるものとして曲線近似を行う。
【0066】
仮想的な交点は、交点ＣＰ１及びＣＰ２の間の間隔と等しい間隔だけ交点ＣＰ１よりも－Ｘ方向側に位置する。このため、仮想的な交点のＸ座標は－５００である。座標入力装置１００は、仮想的な交点の測定値がゼロであることとして、仮想的な交点、交点ＣＰ１、及び交点ＣＰ２の３つの測定値に対して、二次曲線を当て嵌める。
【0067】
このような場合には、図７に示すように、一例として、仮想的な交点の測定値はゼロ、交点ＣＰ１の測定値は１００、かつ、交点ＣＰ２の測定値は９０というような３つの測定値の関係が生じることになる。そして、これら３つの測定値に二次曲線を当て嵌めると、破線で示す二次曲線が得られる。破線で示す二次曲線の頂点（計算座標）は、実際の指先ＦＴの座標（Ｘ＝０）よりも、平面視における静電センサ１２０の内側にずれており、Ｘ座標は約９００である。
【0068】
このような指先ＦＴの計算座標のずれは、測定値の最大値が静電センサ１２０のＸ方向の最端にある交点ＣＰ１で測定されたために生じる。すなわち、交点ＣＰ１の－Ｘ方向側には交点が実在しないため、曲線近似において、交点ＣＰ１の－Ｘ方向側に仮想的な交点があり、仮想的な交点の測定値がゼロであることとして計算することで、二次曲線の頂点が＋Ｘ方向側にずれる。
【0069】
これは、＋Ｘ方向側の最端の交点で測定値の最大値が得られた場合にも同様である。この場合には、曲線近似で得られる二次曲線の頂点（計算座標）は、実際の指先ＦＴの位置よりも、平面視における静電センサ１２０の内側（－Ｘ方向側）にずれる。また、Ｙ方向においても、同様に指先ＦＴの計算座標のずれが生じる。
【0070】
座標入力装置１００は、基準位置Ｒ１及びＲ２を利用して、指先ＦＴの計算座標を補正することで、このような指先ＦＴの計算座標のずれを抑制する。
【0071】
【0072】
一例として、補正係数は、測定値と関連付けられている。図８Ａでは一例として、測定値が０～７９では補正係数は、１６．２の一定値に設定される。図８Ａでは測定値が０、４０、７９のときに補正係数は１６．２に設定されている。
【0073】
また、測定値が８０～１０００までは、補正係数は段階的に減少する。具体的には、補正係数が８０、１６０、２３０、４６０、６９０、９２０、１０００のときに、それぞれ、１６．２、１５．０、１３．９、１０．３、６．７、３．１、１．９に設定される。また、測定値が１０００～１５００では補正係数は、１．９の一定値に設定される。図８Ａでは測定値が１０００、１００１、１５００のときに補正係数は１．９に設定されている。
【0074】
換言すれば、補正係数は、測定値が８０以下では一定値（１６．２）に設定され、測定値が８０から１０００までは段階的に減少し、測定値が１０００以上では一定値（１．９）に設定される。
【0075】
このような測定値と補正係数との関係は、グラフに表すと図８Ｂに示す通りである。
【0076】
ここで、測定値の８０は、一例として選択操作が行われた（開始された）ことを判定するための閾値（選択オン閾値）である。選択操作が開始されると、座標入力装置１００の内部では、選択操作がオンになったと判定される。なお、測定値が８０よりも小さい所定値（例えば７５）は、選択操作がオフになったことを判定する選択オフ閾値である。また、測定値が選択オン閾値よりも大きい所定値（例えば５００）は、確定操作がオンになったことを判定する確定オン閾値である。また、測定値が確定オン閾値よりも小さい所定値（例えば３００）は、確定操作がオフになったことを判定する確定オフ閾値である。最も大きい閾値は、接触閾値（接触オン閾値）であり、接触閾値（接触オン閾値）よりも小さい所定値（例えば７００）は、接触オフ閾値である。
【0077】
座標入力装置１００は、操作面１０５Ａに指先ＦＴが近づいてきて、複数の検出位置で検出される複数の測定値のうちの最大値が８０に達すると、選択操作が行われていると判定する。選択操作が行われている状態よりも指先ＦＴが操作面１０５Ａから遠い状態では、測定値が８０よりも低い。このため、図８Ａ及び図８Ｂに示す補正係数は、非検出状態及び近接状態では、１６．２に設定される。
【0078】
また、測定値の１０００は、一例として接触操作が行われたことを判定するための閾値（接触閾値）である。座標入力装置１００は、操作面１０５Ａに指先ＦＴが接触して、複数の検出位置で検出される複数の測定値のうちの最大値が１０００に達すると、接触操作が行われていると判定する。なお、座標入力装置１００は、操作面１０５Ａから指先ＦＴが遠ざかり、複数の検出位置で検出される複数の測定値のうちの最大値が接触オフ閾値（７００）未満になると、接触操作が行われなくなったと判定する。また、座標入力装置１００は、複数の検出位置で検出される複数の測定値のうちの最大値が確定オフ閾値（３００）未満になると、確定操作が行われなくなったと判定する。
【0079】
このような測定値と補正係数との関係において、測定値の増大に応じて補正係数を減少させる際の閾値になる測定値を８０（選択オン閾値）に設定したのは、座標入力装置１００は、非検出状態及び近接状態では測定値が小さいことから指先ＦＴの位置（計算座標）を検出しにくいが、選択操作が行われる選択状態では、指先ＦＴの位置（計算座標）をある程度高い精度で検出できるからである。
【0080】
また、接触操作が行われている状態で、指先ＦＴが操作面１０５Ａに押し付けられる力が増大して測定値が増大しても、指先ＦＴの位置は変化しないため、接触閾値に相当する測定値が１０００以上では、補正係数を一定にしている。
【0081】
補正係数による指先ＦＴの計算座標の補正は、図７を用いて説明したように、測定値の最大値が静電センサ１２０の最端の交点で得られた場合に行われる。そして、測定値は、操作面１０５Ａに対して操作が行われていない状態から、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作と変化するにつれて、測定値は増大する。
【0082】
ここで、指先ＦＴの真下に位置する交点の測定値は、すべての交点の測定値のうちの最大値になる。そして、測定値の最大値が得られる交点の隣の交点の測定値が、測定値の最大値に対して相対的に近くなるのは、接触操作のように操作面１０５Ａに指先ＦＴが近いときよりも、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合である。接触操作のように操作面１０５Ａに指先ＦＴが近いときは、指先ＦＴの真下の交点と指先ＦＴとの静電容量が、指先ＦＴの真下の隣の交点と指先ＦＴとの静電容量に比べて断然大きくなる。その一方で、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合には、指先ＦＴの真下の交点と指先ＦＴとの静電容量は、指先ＦＴの真下の隣の交点と指先ＦＴとの静電容量とそれほど大きく変わらなくなるからである。
【0083】
すなわち、交点ＣＰ２の測定値と、交点ＣＰ１で得られる測定値の最大値とが相対的に近くなるのは、接触操作が行われているときよりも、選択操作が行われているときである。このことから、接触操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａに近い場合よりも、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａから離れているときの方が、指先ＦＴの計算座標の補正量を大きくすることで、より高精度に指先ＦＴの計算座標を補正できると言える。
【0084】
このような理由から、一例として、測定値の最大値が大きいほど、補正係数を小さくする。換言すれば、測定値の最大値が小さいほど、補正係数を大きくする。
【0085】
＜補正係数を用いた計算座標の補正＞
ここでは、図６を用いて説明する。図６において、基準位置Ｒ１のＸ座標は１０００であることとする。図６に示すように、計算座標のＸ座標が６００であったとする。すなわち、指先ＦＴの計算座標のＸ座標は、センサ電極１２１Ｙ１のＸ方向の幅の中に位置する。
ここでは、図６を用いて説明する。図６において、基準位置Ｒ１のＸ座標は１０００であることとする。図６に示すように、計算座標のＸ座標が６００であったとする。すなわち、指先ＦＴの計算座標のＸ座標は、センサ電極１２１Ｙ１のＸ方向の幅の中に位置する。
【0086】
このような場合に、基準位置Ｒ１のＸ座標Ｘ１から、計算座標のＸ座標を減算して、Ｘ座標の差分ΔＸを求める。指先ＦＴの計算座標のＸ座標をＸｃとすると、差分ΔＸは、次式（２）で表される。なお、計算座標がセンサ電極１２１ＹＮの幅の中に存在する場合は、式（２）において、基準位置Ｒ２のＸ座標Ｘ２をＸ１として代入すればよい。
【0087】
【数2】
【0088】
また、補正係数Ｐは、次式（３）で表される。ここで、最大補正係数Ｐｍａｘは、すべての補正係数（図８Ａ参照）のうちの最大値である。Ｐｍｉｎは、すべての補正係数（図８Ａ参照）のうちの最小値である。Ｃｍａｘは、すべての測定値のうちの最大値である。Ｃｓｅｌは、選択オン閾値である。Ｃｔｏｕｃｈは、接触閾値である。
【0089】
【数3】
【0090】
なお、補正係数は、式（３）に従って算出された結果、所定の下限値未満になった場合は、所定の下限値に制限される。また、補正係数は、式（３）に従って算出された結果、所定の上限値を超えた場合は、所定の上限値に制限される。
【0091】
また、指先ＦＴの計算座標を補正する補正量Ｓは、補正係数Ｐと差分ΔＸを用いて、次式（４）で表される。
【0092】
【数4】
【0093】
このようにして求めた補正量Ｓを指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃから次式（５）に従って減算すれば、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡを求めることができる。
【0094】
【数5】
【0095】
なお、式（５）に従って求めたＸ座標ＸＡに対して、下限と上限を適用する。補正後のＸ座標が、静電センサ１２０で指先ＦＴの位置を検出可能な領域の範囲内外にある場合に、指先ＦＴの位置を検出可能な領域の範囲内に収めるためである。具体的には、Ｘ座標の下限値は、－Ｘ方向における最端のセンサ電極１２１Ｙ１の－Ｘ方向側の縁の座標であるゼロ（０）であり、Ｘ座標の上限値は、＋Ｘ方向における最端のセンサ電極１２１ＹＮの＋Ｘ方向側の縁のＸ座標であるＸｍである。
【0096】
＜補正の具体例＞
図６に示すように、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃが６００である場合に、は、差分ΔＸは、ΔＸ＝Ｘ１（１０００）－Ｘｃ（６００）＝４００である。また、測定値の最大値Ｃｍａｘが１０００だとすると、補正係数Ｐは、Ｐ＝Ｐｍａｘ（１０００）－（Ｐｍａｘ（１０００）－Ｐｍｉｎ（８０））×（Ｃｍａｘ（１０００）－Ｃｓｅｌ（８０））／（Ｃｔｏｕｃｈ（１０００）－Ｃｓｅｌ（８０））＝１．９である。この場合に、補正量Ｓは、Ｓ＝Ｐ（１．９）×ΔＸ（４００）＝７６０である。そして、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡは、ＸＡ＝Ｘｃ（６００）－Ｓ（７６０）＝－１６０と求まる。ただし、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡは、０以上、Ｘｍ以下に制限されるため、ＸＡ＝０と求まる。この結果、図６に示すように、補正後の指先ＦＴのＸ座標は、Ｘ＝０となる。
図６に示すように、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃが６００である場合に、は、差分ΔＸは、ΔＸ＝Ｘ１（１０００）－Ｘｃ（６００）＝４００である。また、測定値の最大値Ｃｍａｘが１０００だとすると、補正係数Ｐは、Ｐ＝Ｐｍａｘ（１０００）－（Ｐｍａｘ（１０００）－Ｐｍｉｎ（８０））×（Ｃｍａｘ（１０００）－Ｃｓｅｌ（８０））／（Ｃｔｏｕｃｈ（１０００）－Ｃｓｅｌ（８０））＝１．９である。この場合に、補正量Ｓは、Ｓ＝Ｐ（１．９）×ΔＸ（４００）＝７６０である。そして、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡは、ＸＡ＝Ｘｃ（６００）－Ｓ（７６０）＝－１６０と求まる。ただし、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡは、０以上、Ｘｍ以下に制限されるため、ＸＡ＝０と求まる。この結果、図６に示すように、補正後の指先ＦＴのＸ座標は、Ｘ＝０となる。
【0097】
なお、以上では、指先ＦＴの計算座標のＸ座標について説明したが、Ｙ座標についても同様である。
【0098】
＜フローチャート＞
図９Ａは、座標入力装置１００の算出部１３４が実行する処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、Ｘ座標を補正する場合の処理について説明するが、Ｙ座標についても同様である。すなわち、Ｘ座標についての補正処理とは別に、算出部１３４がＹ座標についての補正処理を同様に行えばよい。
図９Ａは、座標入力装置１００の算出部１３４が実行する処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、Ｘ座標を補正する場合の処理について説明するが、Ｙ座標についても同様である。すなわち、Ｘ座標についての補正処理とは別に、算出部１３４がＹ座標についての補正処理を同様に行えばよい。
【0099】
算出部１３４は、指先ＦＴのＸ座標を曲線近似法で計算する（ステップＳ１）。
【0100】
算出部１３４は、式（３）に従って補正係数Ｐを計算する（ステップＳ２）。
【0101】
算出部１３４は、ステップＳ３で計算した補正係数Ｐに対して、下限と上限を適用する（ステップＳ３）。
【0102】
算出部１３４は、測定値の最大値Ｃｍａｘが得られたＸ座標Ｘｍａｘが左端のセンサ電極１２１Ｘの位置であるかどうかを判定する（ステップＳ４Ａ）。
【0103】
算出部１３４は、Ｘ座標Ｘｍａｘが左端のセンサ電極１２１Ｘの位置である（Ｓ４Ａ：Ｙｅｓ）と判定すると、式（２）に従って、基準位置Ｒ１のＸ座標Ｘ１から、計算座標のＸ座標Ｘｃを減算して、Ｘ座標の差分ΔＸを求める（ステップＳ５Ａ）。
【0104】
算出部１３４は、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡを求める（ステップＳ６）。より具体的には、算出部１３４は、式（４）に従って補正量Ｓを求め、求めた補正量Ｓを用いて式（５）に従ってＸ座標ＸＡを求める。
【0105】
算出部１３４は、ステップＳ６で求めたＸ座標ＸＡに下限と上限を適用する（ステップＳ７）。
【0106】
以上で、一連の処理が終了する。算出部１３４は、ＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理を繰り返し実行する。
【0107】
また、算出部１３４は、ステップＳ４Ａにおいて、Ｘｍａｘ＜Ｘ１が成立しない（Ｓ４Ａ：Ｎｏ）と判定すると、測定値の最大値Ｃｍａｘが得られたＸ座標Ｘｍａｘが右端のセンサ電極１２１Ｘの位置であるかどうかを判定する（ステップＳ４Ｂ）。
【0108】
算出部１３４は、Ｘ座標Ｘｍａｘが右端のセンサ電極１２１Ｘの位置である（Ｓ４Ｂ：Ｙｅｓ）と判定すると、式（２）に従って、基準位置Ｒ２のＸ座標Ｘ２から、計算座標のＸ座標Ｘｃを減算して、Ｘ座標の差分ΔＸを求める（ステップＳ５Ｂ）。
【0109】
算出部１３４は、ステップＳ５Ｂの処理を終えると、指先ＦＴの補正されたＸ座標ＸＡを求める（ステップＳ６）。より具体的には、算出部１３４は、式（４）に従って補正量Ｓを求め、求めた補正量Ｓを用いて式（５）に従ってＸ座標ＸＡを求める。算出部１３４は、ステップＳ６の処理を終えると、フローをステップＳ７に進め、求めたＸ座標ＸＡに下限と上限を適用する。以上で一連の処理が終了すると、算出部１３４は、ＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理を繰り返し実行する。
【0110】
また、算出部１３４は、ステップＳ４Ｂにおいて、Ｘ２＜Ｘｍａｘが成立しない（Ｓ４Ｂ：Ｎｏ）と判定すると、Ｘ座標の差分ΔＸをゼロ（０）に設定する（ステップＳ５Ｃ）。すなわち、ΔＸ＝０となる。算出部１３４は、ステップＳ５Ｃの処理を終えると、フローをステップＳ６及びＳ７に順番に進める。以上で一連の処理が終了すると、算出部１３４は、ＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理を繰り返し実行する。
【0111】
フローがステップＳ５Ｃに進んだ場合は、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃが、基準位置Ｒ１から基準位置Ｒ２までの範囲内（Ｘ１≦Ｘｃ≦Ｘ２）にあるため、Ｘ座標Ｘｃを補正せずに出力することになる。
【0112】
＜実施形態の変形例のフローチャート＞
図９Ｂは、座標入力装置１００の算出部１３４が実行する変形例の処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、Ｘ座標を補正する場合の処理について説明するが、Ｙ座標についても同様である。すなわち、Ｘ座標についての補正処理とは別に、算出部１３４がＹ座標についての補正処理を同様に行えばよい。
図９Ｂは、座標入力装置１００の算出部１３４が実行する変形例の処理の一例を表すフローチャートである。ここでは、Ｘ座標を補正する場合の処理について説明するが、Ｙ座標についても同様である。すなわち、Ｘ座標についての補正処理とは別に、算出部１３４がＹ座標についての補正処理を同様に行えばよい。
【0113】
図９Ｂに示すフローチャートは、図９に示すステップＳ４Ａ及びＳ４ＢをステップＳ４ＡＭ及びＳ４ＢＭに置き換えたものである。図９Ｂの変形例のステップＳ４ＡＭでは、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃが基準位置Ｒ１のＸ座標Ｘ１未満であるかどうかを判定する（ステップＳ４ＡＭ）。測定値の最大値Ｃｍａｘが得られたＸ座標Ｘｍａｘが左端の電極に相当する場合、Ｘｃが基準位置Ｒ１のＸ座標Ｘ１未満になる。よって、図９ＡのステップＳ４Ａと図９ＢのステップＳ４ＡＭとでは、同一の結果が得られる。
【0114】
また、図９Ｂの変形例のステップＳ４ＢＭでは、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃが基準位置Ｒ２のＸ座標Ｘ２を超えているかどうかを判定する（ステップＳ４ＢＭ）。測定値の最大値Ｃｍａｘが得られたＸ座標Ｘｍａｘが右端の電極に相当する場合、Ｘｃが基準位置Ｒ２のＸ座標Ｘ２を超える。よって、図９ＡのステップＳ４Ｂと図９ＢのステップＳ４ＢＭとでは、同一の結果が得られる。
【0115】
以上のように、指先ＦＴの計算座標のＸ座標Ｘｃの値と閾値とを比較することで、測定値の最大値Ｃｍａｘが得られたＸ座標Ｘｍａｘが端であるかどうかを判定しても良い。
【0116】
＜効果＞
座標入力装置１００は、絶縁基板１２５と、複数の検出位置を有し、絶縁基板１２５上に設けられる複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙと、指先ＦＴ（指示体）による操作が可能な操作面１０５Ａを有し、複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙを覆うトップパネル１０５と、複数の検出位置の各々の静電容量を測定するＡＤ変換部１３２及びカウンタ１３３（測定回路）と、複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、操作面１０５ＡのＸ方向及びＹ方向（２軸方向）における指先ＦＴ（指示体）の位置を算出する算出部１３４とを備え、算出部１３４は、複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値Ｃｍａｘが得られる検出位置と、Ｘ方向又はＹ方向において最大値Ｃｍａｘが得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点において、最大値Ｃｍａｘと、両隣の検出位置において測定される測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指先ＦＴ（指示体）の操作面１０５ＡのＸ方向又はＹ方向における位置として算出し、最大値Ｃｍａｘが得られた検出位置が複数の検出位置のうちのＸ方向又はＹ方向における最端の検出位置である場合は、当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる指先ＦＴ（指示体）の位置をＸ方向又はＹ方向における最端側に向けて補正する。このため、指先ＦＴの計算座標が、指先ＦＴの位置を検出可能な領域の内側にずれても、外側（最端側）に補正できる。
座標入力装置１００は、絶縁基板１２５と、複数の検出位置を有し、絶縁基板１２５上に設けられる複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙと、指先ＦＴ（指示体）による操作が可能な操作面１０５Ａを有し、複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙを覆うトップパネル１０５と、複数の検出位置の各々の静電容量を測定するＡＤ変換部１３２及びカウンタ１３３（測定回路）と、複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、操作面１０５ＡのＸ方向及びＹ方向（２軸方向）における指先ＦＴ（指示体）の位置を算出する算出部１３４とを備え、算出部１３４は、複数の検出位置で測定される複数の測定値のうちの最大値Ｃｍａｘが得られる検出位置と、Ｘ方向又はＹ方向において最大値Ｃｍａｘが得られる検出位置の両隣に位置する検出位置との３点において、最大値Ｃｍａｘと、両隣の検出位置において測定される測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指先ＦＴ（指示体）の操作面１０５ＡのＸ方向又はＹ方向における位置として算出し、最大値Ｃｍａｘが得られた検出位置が複数の検出位置のうちのＸ方向又はＹ方向における最端の検出位置である場合は、当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として得られる指先ＦＴ（指示体）の位置をＸ方向又はＹ方向における最端側に向けて補正する。このため、指先ＦＴの計算座標が、指先ＦＴの位置を検出可能な領域の内側にずれても、外側（最端側）に補正できる。
【0117】
したがって、曲線近似計算法を用いつつ、検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0118】
また、算出部１３４は、二次曲線の頂点の位置が、Ｘ方向又はＹ方向における基準位置よりも最端側にある場合に、指先ＦＴ（指示体）の位置の補正を行い、基準位置から頂点までの距離に補正係数を乗じて補正距離を算出し、基準位置から最端側に向かう方向に補正距離だけずらした位置に指先ＦＴ（指示体）の位置を補正する。このため、少ない計算量で指先ＦＴ（指示体）の位置を補正でき、曲線近似計算法を用いつつ、検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0119】
また、算出部１３４は、最大値Ｃｍａｘに基づいて、操作面１０５Ａから指先ＦＴ（指示体）までの距離を算出し、最大値Ｃｍａｘが小さいほど、補正係数を大きくする。指先ＦＴの位置が操作面１０５Ａに接触しているときと、指先ＦＴが操作面１０５Ａから離れているときでは、必要な補正量が異なる。このため、指先ＦＴと操作面１０５Ａとの距離に応じて補正量を変えることで、より検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0120】
また、算出部１３４は、最大値Ｃｍａｘが、指先ＦＴ（指示体）が操作面１０５Ａに接触していることを判定する接触閾値以上の場合に、指先ＦＴ（指示体）が操作面１０５Ａに接触していると判定し、最大値Ｃｍａｘが、接触閾値以上の場合には、最大値Ｃｍａｘの値に関わらず、補正係数を一定値にする。指先ＦＴと操作面１０５Ａとの接触面積が大きくなると、測定値の最大値は増大する。しかし、指先ＦＴとセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙとの間の距離は変わらないので、適切な補正量は変わらない。このため、最大値Ｃｍａｘが接触閾値以上の場合に補正係数を一定値にすることで、指先ＦＴの位置をより適切に補正でき、より検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0121】
また、算出部１３４は、最大値Ｃｍａｘが接触閾値未満の場合には、次式（６）により補正係数を算出する。
【0122】
【数6】
【0123】
式（６）に従って補正係数を算出することで、接触操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａに近い場合よりも、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａから離れているときの方が、指先ＦＴの計算座標の補正量を大きくすることができる。
【0124】
指先ＦＴの真下に位置する交点の測定値は、すべての測定値のうちの最大値になる。そして、測定値の最大値が得られる交点の隣の交点の測定値が、測定値の最大値に対して相対的に近くなるのは、接触操作のように操作面１０５Ａに指先ＦＴが近いときよりも、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合である。接触操作のように操作面１０５Ａに指先ＦＴが近いときは、指先ＦＴの真下の交点と指先ＦＴとの静電容量が、指先ＦＴの真下の隣の交点と指先ＦＴとの静電容量に比べて断然大きくなる。その一方で、選択操作のように指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合には、指先ＦＴの真下の交点と指先ＦＴとの静電容量は、指先ＦＴの真下の隣の交点と指先ＦＴとの静電容量とそれほど大きく変わらなくなるからである。このため、補正量を上述のように設定することで、操作面１０５Ａと指先ＦＴとの間の距離に応じた適切な補正係数を算出でき、より検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0125】
また、操作面１０５ＡのＸ方向又はＹ方向において、複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙのうちの最端側に位置する第１センサ電極（Ｘ方向では１２１Ｙ１又は１２１ＹＮ）のＸ方向又はＹ方向における外側の縁よりも内側が、算出部１３４が指先ＦＴ（指示体）の位置を算出可能な領域であり、第１センサ電極は、最端の検出位置に対応し、基準位置（Ｘ方向ではＲ１又はＲ２）は、第１センサ電極と、Ｘ方向又はＹ方向において第１センサ電極の隣りに位置する第２センサ電極（Ｘ方向では１２１Ｙ２又は１２１ＹＮ－１）との境界に存在する。このように、第１センサ電極がＸ方向又はＹ方向における最端側に位置し、基準位置が第１センサ電極と第２センサ電極との境界に位置することで、最端の検出位置で測定値の最大値が得られた場合に、より検出精度を向上させた座標入力装置１００を提供することができる。
【0126】
以上、本開示の例示的な実施形態の座標入力装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0127】
１００ 座標入力装置
１０１ 筐体
１０５ トップパネル
１０５Ａ 操作面
１１０ 表示装置
１２０ 静電センサ
１２５ 絶縁基板
１３０ 制御装置
１２１Ｘ、１２１Ｙ センサ電極
１３１ 主制御部
１３２ ＡＤ変換部
１３３ カウンタ
１３４ 算出部
１３５ 動作制御部
１３６ 表示制御部
１３７ メモリ
１０１ 筐体
１０５ トップパネル
１０５Ａ 操作面
１１０ 表示装置
１２０ 静電センサ
１２５ 絶縁基板
１３０ 制御装置
１２１Ｘ、１２１Ｙ センサ電極
１３１ 主制御部
１３２ ＡＤ変換部
１３３ カウンタ
１３４ 算出部
１３５ 動作制御部
１３６ 表示制御部
１３７ メモリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】