特開 2024-110871 センサモジュール、センサモジュールの制御方法、及びプログラム

(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】P2024110871

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】センサモジュール、センサモジュールの制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240808BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 580

G06F3/044 124

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015723

(22)【出願日】2023-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】中西 貴之

(57)【要約】      （修正有）

【課題】センサアレイと入力手段の接触面との距離が離れている場合でもタッチの感度を向上させるセンサモジュール及びその制御方法を提供する。
【解決手段】タッチセンサシステム１０において、センサモジュール２００は、カバー部材２１４Ａと、複数のセンサ電極２１６を有するセンサ領域を備え、カバー部材と重畳して設けられる非接触式のセンサ基板２１２と、センサ基板から出力される検出信号をに基づいて３次元の座標データを生成するセンサ制御部２３０と、を備える。センサ制御部は、センサ領域に入力手段２９０が近接すると、入力手段のセンサ領域における位置を示す３次元の座標データを生成し、データのうち、センサ領域からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下であり、Ｚ座標が第１閾値よりも小さい第２閾値以下であるか否かを判定し、Ｚ座標が第１閾値よりも小さい第２閾値以下であると判定すると、センサ領域の位置に対応する制御信号を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カバー部材と、
複数のセンサ電極を有するセンサ領域を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式のセンサ基板と、
前記センサ基板から出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて３次元の座標データを生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記センサ領域に入力手段が近接すると、前記入力手段の前記センサ領域における位置を示す３次元の座標データを生成する座標演算部と、
前記３次元の座標データのうち、前記センサ領域からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下である場合であって、前記Ｚ座標が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下であるか否かを判定する高さ条件判定部と、
前記高さ条件判定部が、前記前記Ｚ座標が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下であると判定する場合、前記センサ領域の位置に対応する制御信号を出力する出力部と、を含む、センサモジュール。

【請求項2】

前記制御部は、前記制御信号を出力した後に、タッチ状態に移行させるタッチ操作処理部をさらに有する、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項3】

前記高さ条件判定部は、前記タッチ状態に移行した状態において、前記Ｚ座標が前記第１閾値を超えると判定する場合、
前記タッチ操作処理部は、前記タッチ状態から非タッチ状態に移行させる、請求項２に記載のセンサモジュール。

【請求項4】

前記制御部は、前記高さ条件判定部が、前記Ｚ座標が前記第２閾値を超えると判定する場合、
前記３次元の座標データのうち、直近の複数フレームにおいて、前記Ｚ座標のばらつきまたは水平面を表すＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲内にあるか否かを判定するばらつき判定部、をさらに含む、請求項２に記載のセンサモジュール。

【請求項5】

前記ばらつき判定部は、前記Ｚ座標のばらつきまたは前記センサ領域に対する水平面を表すＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲外にあると判定する場合、及び
前記直近の複数のフレームにおいて、前記Ｚ座標のばらつきまたは前記ＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲外にあると判定する場合、
前記タッチ操作処理部は、前記タッチ状態から非タッチ状態に移行させる、請求項４に記載のセンサモジュール。

【請求項6】

前記カバー部材の厚さは、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項7】

前記センサ基板において、前記センサ領域を囲むように設けられたスペーサをさらに有し、
前記センサ領域の上に前記スペーサを介してカバー部材が配置される、請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項8】

カバー部材と、複数のセンサ電極を有するセンサ領域を備え、前記カバー部材に重畳する非接触式のセンサ基板から出力される検出信号を検出するセンサモジュールの制御方法であって、
前記センサ領域に入力手段が近接すると、前記センサ基板から出力される前記検出信号に基づいて、前記入力手段の前記センサ領域における位置を示す３次元の座標データを生成し、
前記３次元の座標データのうち、前記センサ領域からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下である場合であって、前記Ｚ座標が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下であるとき、前記センサ領域の位置に対応する制御信号を出力する、センサモジュールの制御方法。

【請求項9】

前記制御信号を出力した後に、タッチ状態に移行する、請求項８に記載のセンサモジュールの制御方法。

【請求項10】

前記タッチ状態に移行した状態において、前記Ｚ座標が前記第１閾値を超える場合、
前記タッチ状態から非タッチ状態に移行する、請求項９に記載のセンサモジュールの制御方法。

【請求項11】

前記Ｚ座標が前記第２閾値を超える場合、
前記３次元の座標データのうち、直近の複数フレームにおいて、前記Ｚ座標のばらつきまたは水平面を表すＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲内にあるとき、前記制御信号を出力する、請求項９に記載のセンサモジュールの制御方法。

【請求項12】

前記Ｚ座標のばらつきまたは前記センサ領域に対する水平面を表すＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲外にある場合、
前記直近の複数のフレームにおいて、前記Ｚ座標のばらつきまたは前記ＸＹ座標のばらつきの少なくとも一方が所定の範囲外にあるとき、前記タッチ状態から非タッチ状態に移行する、請求項１１に記載のセンサモジュールの制御方法。

【請求項13】

請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のセンサモジュールの制御方法を、センサモジュールが有する制御部に実行させるためのプログラム。

【請求項14】

請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のセンサモジュールの制御方法を、前記センサモジュールと接続されたコンピューティングデバイスの制御部に実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、センサモジュール、センサモジュールの制御方法、プログラム、センサモジュールを備える表示装置、及びセンサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

情報端末に情報を入力するためのインタフェースの一つとして、タッチセンサが広く用いられている。現在主流のタッチセンサは、人の指や掌、あるいはタッチペンなどの入力用治具（以下、これらを入力手段とも記す。）がタッチセンサに直接接触した位置を特定する。例えば、特許文献１には、指及びペンによる入力を受け付けるタッチパネルにおいて、適切な精度でタッチ位置を検出するタッチパネルシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９７８２０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、従来のタッチセンサでは、例えば、複数のセンサ電極が設けられたセンサアレイと入力手段との間に厚い物体が配置される場合や、センサアレイと入力手段との間に空間が設けられている場合には、センサアレイと入力手段との距離が離れて過ぎていることで、十分な感度を得ることができず、タッチの検知ができないという問題が生じている。

【0005】

そこで、本発明の一実施形態では、センサアレイと入力手段の接触面との距離が離れている場合であっても、タッチの感度を向上させることを目的の一つとする。

【0006】

本発明の一実施形態に係るセンサモジュールは、カバー部材と、複数のセンサ電極を有するセンサ領域を備え、カバー部材と重畳して設けられる非接触式のセンサ基板と、センサ基板から出力される検出信号を受信し、検出信号に基づいて３次元の座標データを生成する制御部と、を備え、制御部は、センサ領域に入力手段が近接すると、入力手段のセンサ領域における位置を示す３次元の座標データを生成する座標演算部と、３次元の座標データのうち、センサ領域からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下である場合であって、Ｚ座標が第１閾値よりも小さい第２閾値以下であるか否かを判定する高さ条件判定部と、高さ条件判定部が、Ｚ座標が第１閾値よりも小さい第２閾値以下であると判定する場合、センサ領域の位置に対応する制御信号を出力する出力部と、を含む。

【0007】

本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの制御方法は、カバー部材と、複数のセンサ電極を有するセンサ領域を備え、カバー部材に重畳する非接触式のセンサ基板から出力される検出信号を検出するセンサモジュールの制御方法であって、センサ領域に入力手段が近接すると、センサ基板から出力される検出信号に基づいて、入力手段のセンサ領域における位置を示す３次元の座標データを生成し、３次元の座標データのうち、センサ領域からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下である場合であって、Ｚ座標が第１閾値よりも小さい第２閾値以下であるとき、カバー部材にタッチしていると判定し、センサ領域の位置に対応する制御信号を出力する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムの断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムの斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムのハードウェアのブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの制御方法を説明するソフトウェアのブロック図である。

【図5】センサモジュールにおけるＺ座標における第１閾値及び第２閾値を説明する図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの制御方法を説明するフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの斜視図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムの断面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムのハードウェアのブロック図である。

【図10】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムの断面図である。

【図11】本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。同一、あるいは類似する複数の構造を総じて表す際にはこの符号が用いられ、これらを個々に表す際には符号の後にハイフンと自然数が加えられる。

【0011】

本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0012】

（第１実施形態）
本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステムについて、図１～図７を参照して説明する。

【0013】

１．タッチセンサシステムの構成
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０の断面模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュール２００及び表示モジュール１００の展開図である。図１に示すように、タッチセンサシステム１０は、センサモジュール２００と、表示モジュール１００と、コンピューティングデバイス３００と、を備える。

【0014】

２．表示モジュール
表示モジュール１００は、表示パネル１１０と表示制御部１２０とを有する。表示パネル１１０は、アレイ基板１１２、アレイ基板１１２の上に形成される複数の画素１１６、及び複数の画素１１６を覆う対向基板１１４を基本的な構成として備える。複数の画素１１６が設けられる領域は、表示領域１１８とも呼ばれる。図２に示すように、複数の画素１１６は、複数の行と列を有するマトリクス状に配置される。各画素１１６は表示素子を備えており、色情報を提供する最小単位として機能する。表示素子として、液晶素子、無機電界発光素子（ＬＥＤ）、または有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）が用いられる。液晶素子を用いる場合には、表示パネル１１０の裏面に図示しない光源（バックライト）が設けられる。表示制御部１２０は、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ１４０を介して、コンピューティングデバイス３００に接続される。表示制御部１２０は、コネクタ１４０を介してコンピューティングデバイス３００から供給される電源と映像信号に従って動作し、映像信号に基づく階調で特定の色の光を提供するように、ＩＣドライバ１５０を介して複数の画素１１６を制御する。ＩＣドライバ１５０は、複数の画素１１６を駆動するためのゲート線駆動回路とソース線駆動回路とのいずれか一方又は両方を含む。また、これらの駆動回路をアレイ基板上に設ける構成も採用可能である。映像信号に基づいて複数の画素１１６の動作を制御することで、表示領域１１８上に映像を表示することができる。複数の画素１１６は、映像がセンサモジュール２００を介して視認できる配置となるように構成される。

【0015】

表示パネル１１０の大きさには制約はなく、例えば、４インチ（約１０ｃｍ）サイズの携帯通信端末などに利用される大きさでもよく、コンピュータに接続されるモニタやテレビ、サイネージなどに好適な大きさ（例えば、１４．１インチ（３６ｃｍ）サイズから３２インチ（８１ｃｍ）サイズ）でもよく、さらに大きなサイズであってもよい。より具体的には、車載表示装置のほか、金銭登録器（レジ）や現金自動預払機に組み込まれる表示装置に適合するサイズを採用してもよい。

【0016】

３．センサモジュール
センサモジュール２００は、表示モジュール１００の上に配置される。センサモジュール２００は、表示モジュール１００との間に空間（エアギャップ）を有するように配置されてもよい。または、センサモジュール２００は、表示モジュール１００と図示しない接着層によって互いに固定されてもよい。

【0017】

センサモジュール２００は非接触式センサモジュール（ホバーセンサ）である。センサモジュール２００は、指や掌、先端に樹脂が配置されたタッチペンなどの入力手段２９０がセンサモジュール２００に直接接触したときのみならず、入力手段２９０がセンサモジュール２００に接することなく近づいた際にも入力手段２９０を検出し、センサモジュール２００上における入力手段２９０の位置（以下、入力位置とも記す。）を特定する機能を備える。センサモジュール２００が入力手段２９０を検知する距離は適宜設定することができ、後に説明するセンサ電極の表面から５ｍｍ以内、２０ｍｍ以内、５０ｍｍ以内、または１００ｍｍ以内の範囲に設定することができる。センサモジュール２００が入力手段２９０を検知する距離は、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触することでタッチを検出するように設定してもよいし、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触しなくてもタッチを検出するように設定してもよい。本実施形態では、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触することでタッチを検出するように、入力手段２９０を検知する距離が設定される。

【0018】

センサモジュール２００は、センサパネル２１０、検出器２２０、センサ制御部２３０を有する。センサパネル２１０は、センサ基板２１２、センサ基板２１２の上に形成される複数のセンサ電極２１６、及び複数のセンサ電極２１６を覆うカバー部材２１４を備える。複数のセンサ電極２１６は、複数の行と列を有するマトリクス状に配置される。複数のセンサ電極２１６が配置される領域はセンサ領域２１８と呼ばれる。センサ領域２１８が形成されたセンサ基板２１２を、センサアレイとも呼ぶ。センサ領域２１８が表示領域１１８と重なるようにセンサ電極２１６が配置される。センサ電極２１６の数（すなわち、行と列の数）や大きさ（面積）は、表示領域１１８の大きさ、センサモジュール２００に要求される検出精度などに応じて適宜設定すればよい。行と列の数は、例えばそれぞれ５以上１０以下、５以上１５以下でもよい。図２から理解されるように、各センサ電極２１６は、画素１１６よりも大きな面積を有しており、複数の画素１１６と重なるように設けられる。

【0019】

複数のセンサ電極２１６には、センサ配線（図示しない）が接続され、センサ配線を介して、駆動信号が供給される。駆動信号は、パルス電圧であってもよい。センサ電極２１６に入力手段２９０である導体（例えば、人の指など）が接近すると、該センサ電極２１６と入力手段との間に疑似的なコンデンサが形成される。その結果、該センサ電極２１６の静電容量が変化する。静電容量の変化は検出信号として出力されてもよい。また、センサ電極の静電容量の大きさが検出信号として出力されてもよい。

【0020】

各センサ電極２１６からは、センサ電極２１６と電気的に接続されるセンサ配線（図示しない）がセンサ基板２１２の一辺まで延伸し、端部において端子２１７を形成する。端子２１７にはフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ２７０が電気的に接続される。コネクタ２７０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）等のコネクタ２８０と接続されている。コネクタ２８０には、検出器２２０、センサ制御部２３０、及びＩ／Ｆ２４０が設けられている。複数のセンサ電極２１６から検出された信号は、検出器２２０、センサ制御部２３０、及びＩ／Ｆ２４０を介してコンピューティングデバイス３００に送信される。なお、複数のセンサ電極２１６によって検出された検出信号の処理については、後に詳細に説明する。

【0021】

センサ基板２１２及びカバー部材２１４は、いずれも絶縁性の材料であり、例えば、ガラス、石英、ポリイミド、ポリアミド、又はポリカーボネートなどの高分子材料で構成される。また、センサ基板２１２及び／又はカバー部材２１４は、任意に変形できる程度の可撓性を有していてもよく、塑性変形しない程度に低い可撓性を有していてもよい。本実施形態では、カバー部材２０２の厚さは、センサ領域２１８が入力手段を検知する距離に応じた厚さでもよく、例えば、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の厚さであってもよい。または、カバー部材２１４の厚さは、５ｍｍ以下の厚さであってもよい。

【0022】

センサ電極２１６は、例えば、インジウム－スズ混合酸化物（ＩＴＯ）やインジウム－亜鉛混合酸化物（ＩＺＯ）などの透光性酸化物を含む。または、センサ電極２１６は、チタンやモリブデン、タングステン、アルミニウム、銅などの金属（０価の金属）、またはこれらの金属の一つまたは複数を含む合金を含んでもよい。金属又は合金を用いる場合には、透光性を確保するため、複数の開口を有するメッシュ状にセンサ電極２１６を形成すればよい。なお、センサ基板２１２とカバー部材２１４とは、センサ電極２１６の上に設けられた接着材２１５、例えば、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）によって接着されている。

【0023】

センサ基板２１２のセンサ電極２１６が設けられる第１面とは反対側の第２面には、電気的な影響を遮蔽するためのノイズシールド層２１３を設けることが好ましい。ノイズシールド層２１３は、第２面の全面に亘って設けられている。ノイズシールド層２１３として、ＩＴＯもしくはＩＺＯなどの透光性を有する金属酸化物、または金属を用いる。ノイズシールド層２１３は、フレキシブルプリント回路などのコネクタ２７１が電気的に接続される。ノイズシールド層２１３には、センサ電極２１６に印加される電位と同相のパルス状の交流電圧が印加される。これにより、ノイズシールド層２１３は、センサ電極２１６と常時等電位となる。また、センサ基板の第２面に設けられたコネクタ２７１と、センサ基板の第１面に設けられたコネクタ２７０とは、半田１１９によって接続されている。

【0024】

４．コンピューティングデバイス
コンピューティングデバイス３００は、計算機能を有する電子デバイスであり、例えばデスクトップ型コンピュータの本体部が挙げられる。コンピューティングデバイス３００のＩ／Ｆ３４０ａは、表示モジュール１００のＩ／Ｆ１４１と接続手段３４１によって接続される。コンピューティングデバイス３００のＩ／Ｆ３４０ｂは、センサモジュール２００の１／Ｆ２４０と接続手段３４２によって接続される。なお、当該コンピューティングデバイス３００と表示モジュール１００とを一体化させたノート型パーソナルコンピュータやタブレット、スマートフォンなどの携帯通信端末をコンピューティングデバイス３００と称しても構わない。或いは、上記コンピューティングデバイス３００、表示モジュール１００及びセンサモジュール２００を一体化させた端末装置をコンピューティングデバイス３００と称しても構わない。

【0025】

従来のタッチセンサでは、例えば、複数のセンサ電極が設けられたセンサ基板と入力手段との間に厚い物体が配置される場合や、センサ基板と入力手段との間に空間が設けられている場合には、センサ基板と入力手段との距離が離れて過ぎていることで、十分な感度を得ることができず、タッチの検知ができないという問題が生じている。

【0026】

センサモジュールとしてホバーセンサを用いることで、センサ基板の上に厚い物体が配置されていても、入力手段を検知することができる。物体の上を入力手段がタッチしたことを検出する方法として、ホバーセンサによって得られた入力手段の３次元の座標データのうちのＺ座標により、物体の上をタッチしたか否かを判定すればよい。しかしながら、静電容量式のセンサモジュールを用いる場合、センサ領域におけるＺ座標は、センサ電極と入力手段との容量、つまり、検出信号の強度に依存する。そのため、タッチを検出するための入力手段の大きさにより検出信号の強度に差が生じてしまい、検出信号から得られるＺ座標に差異が生じる。そのため、一定の閾値のみでタッチを検出しようとすると、指が大きい人の場合、厚い物体の表面から隙間を空けて指が接触していない状態であっても、タッチしていると判定されてしまう場合がある。または、一定の閾値のみでタッチを検出しようとすると、指が小さい人の場合、厚い物体の表面に指が接触していても、タッチしていないと判定されてしまう場合がある。このように、入力手段の大きさによって正しくタッチを検知することができないという問題が生じている。

【0027】

そこで、本発明の一実施形態では、センサ基板と入力手段の接触面との距離が離れている場合であっても、タッチの感度を向上させることを目的の一つとする。

【0028】

具体的には、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触せずともある程度近接しているときと、カバー部材２１４に実際に接触しているときとの違いを精度よく識別可能な構成とすればよい。入力手段２９０がカバー部材に近接している状態であって、接触していない場合、入力手段２９０又は当該入力手段２９０の先端部は、空中に位置しているため位置が安定せず、結果、検出信号から得られる入力手段２９０の３次元の座標データのばらつきとなって表れる。なお、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触している場合には、当該入力手段２９０はカバー部材２１４に支持されているため、上記近接状態と比べると位置が安定している。つまり、この場合、検出信号から得られる入力手段２９０の３次元の座標データのばらつきが小さくなる。このように、３次元の座標データのばらつきを用いることで、センサ基板と入力手段の接触面との距離が離れている場合であっても、入力手段のカバー部材への接触の有無を精度よく識別できる。

【0029】

５．タッチセンサシステムのハードウェア
図３は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０のハードウェアを説明するブロック図である。図３に示すように、センサモジュール２００は、センサパネル２１０の他、検出器２２０、センサ制御部２３０、Ｉ／Ｆ２４０、電源回路２５０を有する。

【0030】

検出器２２０は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）とも呼ばれ、信号検出部２２１とアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部２２２）を含む。信号検出部２２１は、センサ電極２１６の容量の変化を電位変動としてアナログ信号で検出する。Ａ／Ｄ変換部２２２は、アナログデジタル回路を有し、電位変動を示すアナログ信号を、デジタル信号に変換して検出信号とする。

【0031】

センサ制御部２３０は、例えば、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）とも呼ばれ、演算部２３１、ＲＯＭ２３２（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ２３３（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｏインタフェース２３４を少なくとも有する。演算部２３１は、演算回路を有し、具体的には、ＣＰＵ（中央処理装置）であり、ＲＯＭ２３２に記憶されたプログラムを実行する。ここで、プログラムとは、後に詳述するセンサモジュールの制御方法を実現するためのプログラムである。また、ＲＯＭ２３２には、入力手段２９０を検知する距離が格納されている。ＲＡＭ２３３は、例えば、検出器２２０から取得した信号を記憶し、演算部２３１で演算された検出信号の演算結果を記憶する。Ｉ／Ｏ２３４は、演算部２３１から出力された信号を、Ｉ／Ｆ２４０を介して、コンピューティングデバイス３００に送信する。

【0032】

Ｉ／Ｆ２４０はコンピューティングデバイス３００との接続に用いられ、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）やシリアル・ペリフェラル・インタフェース（ＳＰＩ）などの規格に基づいて構成される。

【0033】

電源回路２５０は、図示しない外部電源からコンピューティングデバイス３００を介して供給される電源をパルス状の交流電圧（交流矩形波）に変換し、この交流電圧を端子２１７とセンサ配線を介して各センサ電極２１６に供給する。

【0034】

コンピューティングデバイス３００は、制御部３１０、記憶部３２０、通信部３３０、Ｉ／Ｆ３４０、電源部３５０を有する。また、コンピューティングデバイス３００は、Ｉ／Ｆ３４０を介して、外部出力機器である表示装置４１０、音声出力装置４２０、及び発光装置４３０の少なくとも一つと接続されていてもよい。コンピューティングデバイス３００と、表示装置４１０、音声出力装置４２０、及び発光装置４３０とは、Ｉ／Ｆ３４０によって有線又は無線で接続される。また、コンピューティングデバイス３００は、他のコンピューティングデバイスと、通信部３３０によって接続されていてもよい。

【0035】

制御部３１０は、ＣＰＵを搭載するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）又はＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。制御部３１０は、記憶部３２０に記憶されたプログラムをＣＰＵにより実行して、各種機能を実現させる。記憶部３２０に記憶されたプログラムとは、例えば、表示装置４１０、音声出力装置４２０、又は発光装置４３０を制御するためのアプリケーションプログラムである。制御部３１０は、センサ制御部２３０から受信した制御信号に基づいて、アプリケーションプログラムを実行して、表示装置４１０、音声出力装置４２０、又は発光装置４３０に各種制御信号を出力する。制御部３１０で実行されたアプリケーションプログラムによって、例えば、表示装置４１０の表示を制御してもよいし、音声出力装置から音声を出力してもよいし、発光装置を点灯させてもよい。

【0036】

記憶部３２０は、揮発性の主記憶装置および不揮発性の補助記憶装置によって構成される。主記憶装置は、ＲＡＭやＤＲＡＭなどであり、補助記憶装置としてはＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなどが例示される。上記アプリケーションプログラムは記憶部３２０を構成する補助記憶装置に記憶される。

【0037】

通信部３３０は、制御部３１０の制御により、ネットワークと接続して、ネットワークに接続された他のコンピューティングデバイス、又はサーバなど、他の装置と情報の送信および受信を行う無線通信モジュールである。

【0038】

電源部３５０はリチウムイオンバッテリなどの二次電池であり、外部電源から電力の供給を受けて蓄電し、外部電源が利用できないときには電源を制御部３１０に供給する。

【0039】

Ｉ／Ｆ３４０には、表示装置４１０、音声出力装置４２０及び発光装置４３０の少なくとも一つが、ＵＳＢ等によって接続されている。

【0040】

表示装置４１０は、図１及び図２で説明した表示モジュール１００を含む。表示装置４１０は、センサ制御部２３０から出力された制御信号によって、表示領域１１８に表示画像が制御される。音声出力装置４２０は種々の音を発生する機能を有するスピーカーである。音声出力装置４２０は、センサ制御部２３０から出力された制御信号によって、出力される音声が制御される。また、発光装置４３０は、例えば、ＬＥＤなどの照明である。発光装置４３０は、センサ制御部２３０から出力された制御信号によって、発光が制御される。

【0041】

６．センサモジュールを制御するためのソフトウェア
図４は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュール２００を制御するためのソフトウェアを説明するブロック図である。センサモジュール２００の制御方法は、センサ制御部２３０の演算部２３１にて実行される。演算部２３１は、信号処理部２３１１、座標演算部２３１２、高さ条件判定部２３１３、タッチ状態判定部２３１４、ばらつき判定部２３１５、終了条件判定部２３１６、出力部２３１７、及びタッチ操作処理部２３１８を有する。

【0042】

信号処理部２３１１は、信号処理回路を有し、検出器２２０のＡ／Ｄ変換部２２２から検出信号を取得すると、検出信号のベースラインを補正する。また、ベースラインを補正した検出信号に対して、線形変換を実行した後の信号Ｓ（ｎ）を座標演算部２３１２に送信する。

【0043】

座標演算部２３１２は、座標演算回路を有し、信号Ｓ（ｎ）に基づいて入力手段２９０のセンサ領域２１８における位置を示す３次元の座標データをフレーム毎に生成し、ＲＡＭ２３３に格納する。座標データとして、Ｘ座標データ、Ｙ座標データ、及びＺ座標データを含む。１フレームを８ｍｓｅｃとしてセンサモジュールを駆動する場合、ＲＡＭ２３３には３５～４０程度の座標データが格納される。また、最新の座標データが格納されるたびに最も古い座標データは消去される。

【0044】

座標演算部２３１２は、ＲＡＭ２３３に格納されているこれらの座標データ群を用いてフレーム毎に、Ｘ座標のばらつきの度合い、Ｙ座標のばらつきの度合い、Ｚ座標のばらつきの度合いを演算する。詳述すると、フレームが更新されるたびに新規の座標データがＲＡＭ２３３に格納されることとなるが、当該最新の座標データと当該最新座標データから遡及する複数（本実施形態では、例えば３６）の座標データを用いて各座標データのばらつきを演算する。ここで、ばらつきの度合いとして、分散を計算してもよいし、座標の変位の積算を計算してもよい。所定の期間は、例えば、３００ｍｓｅｃ以内であることが好ましい。すなわち、８ｍｓｅｃ毎に座標データが更新される場合、最新の座標データを含む３７の座標データ（８×３７＝２９６ｍｓｅｃ）を用いてばらつきを演算することが好ましい。３００ｍｓｅｃを超えると、タッチを検知する反応が遅れたり、入力手段２９０として指を用いた場合、タッチの期間が終了してしまう。検出結果の解像度を高めるべく、所定の期間を２４０ｍｓｅｃ以下とすることが好ましい。同様に、所定の期間を、１６０ｍｓｅｃ以下、或いは８０ｍｓｅｃ以下とすることが好ましい。このようにして、最新の座標データのばらつきが演算され、当該演算結果もばらつきデータとしてＲＡＭ２３３に格納される。当該最新の座標データに対するばらつきデータはフレーム毎に取得されることになるが、ＲＡＭ２３３は複数フレーム分、少なくとも４フレーム分のばらつきデータを格納する。当該ばらつきデータも、最新の座標データが更新されるたびに最新のばらつきデータが格納され、最も古い座標データが消去されることは言うまでもない。

【0045】

高さ条件判定部２３１３は、高さ条件判定回路を有し、最新の座標データのＺ座標が第１の高さ条件、及び第２高さ条件を満たすか否かを判定する。第１の高さ条件とは、センサ領域２１８からの高さを表すＺ座標が第１閾値以下であるか否かである。高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第１閾値以下であると判定する場合、入力手段２９０がセンサ領域２１８にある程度（例えば高さ方向で見てセンサ領域から１００ｍｍ以内）近接している状態である。このとき、入力手段２９０はカバー部材２１４に接触していなくてもよい。高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第１閾値以下ではない（第１閾値を超える）と判定する場合、入力手段２９０がセンサ領域２１８に近接していない状態である。

【0046】

また、第２の高さ条件とは、第１の高さ条件を満たす場合に、センサ領域２１８からの高さを表すＺ座標が第２閾値以下であるか否かである。高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第２閾値以下であると判定する場合、タッチ状態であると判定する。本実施形態では、高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第２閾値以下であると判定する場合、入力手段２９０がカバー部材２１４に確実に接触している状態である。第２閾値は、第１閾値よりも小さい。高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第２閾値以下ではない（第２閾値を超える）と判定する場合、入力手段２９０はカバー部材２１４に接触していない可能性がある。

【0047】

図５は、センサモジュールにおけるＺ座標における第１閾値及び第２閾値を説明する図である。センサモジュールのセンサ領域２１８を基準として、カバー部材２１４の表面までの高さが第２閾値Ｈｔｈ２であり、カバー部材２１４の表面から離れた高さが第１閾値Ｈｔｈ１である。図５では、入力手段２９０は、第１閾値Ｈｔｈ１以下であり、第２閾値Ｈｔｈ２を超えている様子を示している。図５では、座標演算部によって演算された３次元の座標データＲ（ｘ、ｙ、ｚ）を示している。

【0048】

タッチ状態判定部２３１４は、タッチ状態判定回路を有し、入力手段２９０がカバー部材２１４にタッチ状態であるか否かを判定する。

【0049】

ばらつき判定部２３１５は、ばらつき判定回路を有し、ＲＡＭ２３３に格納されているばらつきデータを読み出し、最新のばらつきデータに対して、Ｚ座標のばらつき（高さばらつき）と、Ｘ座標のばらつき及びＹ座標のばらつきと（平面ばらつき）の少なくとも一方が、所定の範囲内であるか否かを判定する。また、ばらつき判定部２３６は、高さばらつきと、平面ばらつきの少なくとも一方が所定の範囲内ではない（ばらつきが大きい）と判定する場合、さらに当該フレームを含む直近に算出された複数のフレーム（例えば、直近含め連続する４フレーム）におけるばらつきが所定の閾値以上であるか否かを判定する。当該判定は、これら４フレームにおけるばらつきデータの全てが閾値以上であるか否かで判定してもよく、これら４フレームにおけるばらつきデータにおいて、閾値以上となるばらつきデータが半数を超えるか否かで判定するとしてもよく、これら４フレームにおけるばらつきデータにおいて、２連続又は３連続で閾値以上となるか否かで判定してもよい。

【0050】

タッチ操作処理部２３１８は、タッチ操作処理回路を有し、高さ条件判定部２３１３、ばらつき判定部２３１５、又はタッチ状態判定部２３１４の判定に応じて、タッチ状態に移行させるか、非タッチ状態に移行させる。本実施形態では、タッチ状態とは、入力手段２９０がカバー部材２１４に接触している状態であり、非タッチ状態とは、入力手段２９０がカバー部材２１４から離れている状態である。

【0051】

本実施形態においては、入力手段２９０とセンサ電極２１６との間の容量の大きさ（検出強度）に基づいて高さ位置を検出する。ここで、当該検出強度は入力手段２９０の大きさ（指の大きさ）等にも依存するものであるため、当該検出強度にのみに基づいて入力手段２９０の正確な高さ情報を得ることは難しい。また、本実施形態においては、カバー部材２１４上にセンサ電極等を設けるものではない。このため、カバー部材２１４表面に入力手段２９０が接しているか否かを判定する材料を上記高さ情報のみ（検出強度に基づくＺ座標データ）とし、当該高さ情報が当該カバー部材２１４表面の高さ位置に一致する（あるいはそれ以下）であることのみを以てカバー部材２１４表面に入力手段２９０が接触していると判定する場合、実際には当該カバー部材２１４の表面に入力手段２９０が接触しているのにもかかわらず、接触していないと判定されてしまうケースやその逆のケースも想定し得る。

【0052】

他方、実際に入力手段２９０がカバー部材２１４表面に接触している場合、高さ位置と平面位置の少なくとも一方は長期に亘って（少なくとも数フレームに亘って）安定する。すなわち、当該入力手段２９０がカバー部材２１４表面に接触している場合、長期に亘って高さばらつきと平面ばらつきの少なくとも一方（あるいは両方）が小さくなる。そこで、本実施形態においては、最新のＺ座標データの数値に基づいて一次的にカバー部材２１４表面への入力手段２９０の接触を判定し、且つ、当該Ｚ座標の数値によってはさらにばらつき判定部２３１５により高さばらつきと平面ばらつきを参照し、最終的な入力手段２９０の接触状態を判定する。このように段階的に入力手段２９０のカバー部材２１４への接触状態を判定することにより、入力手段２９０の接触状態をより正確に判定することができるものとなっている。

【0053】

終了条件判定部２３１６は、終了判定回路を有し、センサモジュールの制御方法の終了条件を満たすか否かを判定する。終了条件とは、例えば、センサモジュールの制御方法が開始されてから所定の時間が経過したか否か、センサモジュールの制御方法の終了が選択されたか否か、を判定する。

【0054】

出力部２３１７は、出力回路を有し、センサ領域２１８の位置に対応する制御信号をＩ／Ｆ２４０に出力する。Ｉ／Ｆ２３０から、コンピューティングデバイス３００のＩ／Ｆに制御信号が送信される。そして、制御部３１０において、制御信号に基づいてアプリケーションプログラムが実行されて、表示装置４１０等が制御される。

【0055】

７．センサモジュールの制御方法
図６は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュール２００の制御方法を示すフローチャートである。センサ制御部２３０の演算部２３１は、センサモジュール２００の制御方法が開始され、入力手段２９０がセンサ領域２１８に近づくと、信号処理部２３１１は検出器２２０からデジタルの検出信号を取得する。なお、センサモジュール２００の制御方法が開始されてから、一度もタッチの認識が行われていない初期状態は、非タッチ状態である。

【0056】

図７は、本発明の一実施形態に係るセンサモジュール２００の斜視図である。図７では、入力手段２９０がセンサモジュール２００に近づく様子を示している。このとき、信号処理部２３１１は、デジタルの検出信号に対してベースラインを補正し、線形変換を実行した信号Ｓ（ｎ）を座標演算部２３１２に送信する。座標演算部２３１２が信号Ｓ（ｎ）に基づいて３次元の座標データＲ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を生成すると、高さ条件判定部２３１３に３次元の座標データを送信する。

【0057】

次に、高さ条件判定部２３１３は、３次元の座標データＲを取得すると（ステップＳ１０１）、高さを表すＺ座標（ここでは、ｚ１）が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第１閾値以下であると判定する場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、入力手段２９０がセンサ領域２１８に近接していると判定する。次に、ステップＳ１０３において、座標演算部２３１２は、ＲＡＭ２３３から３次元の座標データを連続する数フレームに亘って読み出し、Ｘ座標のばらつき、Ｙ座標のばらつき、及びＺ座標のばらつきを演算する。また、当該演算結果はばらつきデータとしてＲＡＭ２３３に格納される。

【0058】

次に、高さ条件判定部２３１３は、当該Ｚ座標（最新のＺ座標）が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。高さ条件判定部２３１３において当該Ｚ座標が第２閾値以下であると判定されると（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、タッチ状態判定部２３１４は、入力手段２９０がカバー部材２１４にタッチしている（タッチ状態である）と判定する（ステップＳ１０５）。当該第２閾値以下であれば確実に入力手段２９０がカバー部材２１４に接触していると判定するべく、当該第２閾値は、センサ領域２１８表面からカバー部材２１４の表面までの高さと同じ高さ相当の値乃至当該値よりもやや小さい（よりセンサ電極２１６表面に近い）値が採用される。次に、ステップＳ１０６において、出力部２３１７から制御信号を出力する。その後、ステップＳ１０７において、タッチ操作処理部２３１８は、タッチ状態に移行させる。

【0059】

終了条件判定部２３１６は、センサモジュール２００の制御方法が終了条件を満たすか否かを判定する。終了条件判定部２３１６が、センサモジュール２００の制御方法の終了条件を満たすと判定する場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、センサモジュール２００の制御方法を終了する（ＥＮＤ）。終了条件判定部２３１６が、センサモジュール２００の制御方法の終了条件を満たさないと判定する場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。ここでは、タッチ状態のまま、ステップＳ１０１の処理に戻る。

【0060】

その後、ステップＳ１０１において、信号処理部２３１１は検出器２２０から新たなデジタルの検出信号を取得する。このとき、信号処理部２３１１は、デジタルの検出信号に対してベースラインを補正し、線形変換を実行した信号Ｓ（ｎ）を座標演算部２３１２に送信する。座標演算部２３１２が信号Ｓ（ｎ）に基づいて３次元の座標データを生成すると、高さ条件判定部２３１３に３次元の座標データを送信する。

【0061】

次に、高さ条件判定部２３１３は、３次元の座標データを受信すると、Ｚ座標が第１閾値以下か否かを判定する。ここで、Ｚ座標が第１閾値以下ではないと判定されると、（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１１１において、タッチ状態判定部２３１４は、入力手段２９０が非タッチ状態であると判定する。そして、タッチ操作処理部２３１８は、タッチ状態を解除（非タッチ状態に移行）して（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０８に進む。

【0062】

ところで、ステップＳ１０４において、高さ条件判定部２３１３が、Ｚ座標が第２閾値よりも大きいと判定する場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ばらつき判定部２３１５は、ＲＡＭ２３３に格納しているばらつきデータのうち、最新の高さばらつきと最新の平面ばらつきの少なくとも一方が所定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。なお、最新の高さばらつきとは最新のＺ座標を含めて遡及される複数個（本実施形態では３７個）のＺ座標のばらつきのうち、当該最新のＺ座標に対するばらつきである。最新の平面ばらつきについても同様である。ばらつきが所定の範囲内であると判定する場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、タッチ状態判定部２３１４は、入力手段２９０がカバー部材２１４にタッチしていると判定する（ステップＳ１０５）。その後、ステップＳ１０６に進み、出力部２３１７から制御信号を出力する。

【0063】

座標のばらつきが所定の範囲外であると判定する場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、ばらつき判定部２３１５は、所定の期間における座標のばらつきが大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。より具体的には、上述の最新の高さばらつき（Ｚ座標のばらつき）をＤＺ_ｎとする場合、ＤＺ_ｎ－１、ＤＺ_ｎ－２、…、ＤＺ_ｎ－ｋ（本実施形態においてはｋ＝３）のばらつきが所定の範囲内であるか否かを判定する。同様に、上述の最新の平面ばらつき（ＸＹ座標のばらつき）をＤＸＹ_ｎとする場合、ＤＸＹ_ｎ－１、ＤＸＹ_ｎ－２、…、ＤＸＹ_ｎ－ｋ（本実施形態においてはｋ＝３）のばらつきが所定の範囲内であるか否かを判定する。これらを判定した結果、ばらつきの程度が大きいと判定する場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１において、タッチ状態判定部２３１４は、入力手段２９０が非タッチ状態であると判定する。その後、非タッチ状態に移行（タッチ状態を解除）して（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０８に進む。

【0064】

他方、ばらつき判定部２３１５において、上記複数のばらつきデータを判定した結果、ばらつきが所定の範囲内（ばらつきの程度が小さい）と判定する場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、タッチ状態は変更されることなくステップＳ１０８に進む。なお、ばらつき判定部２３１５におけるばらつきの程度が大きい又は小さいを判定するには、様々な判定基準が設定可能である。例えば、ＤＺ_ｎ～ＤＺ_ｎ－ｋの全てが所定の範囲内であるか否かをという基準を用いてもよいし、これらばらつきのうち連続する２つ又それ以上が連続して所定の範囲内にあるか否かという基準を用いてもよいし、所定の範囲内にある個数が全体の半数以上であるか否かで判定しても構わない。平面ばらつきについても同様である。また、所定の範囲についても、ステップＳ１０９における判定の際に設定された所定の範囲と異なる範囲、例えば当該範囲よりも少し大きい範囲を採用しても構わない。

【0065】

以上説明した通り、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０の制御方法によれば、入力手段の位置に対応する検出信号に基づく３次元の座標データを用いて、入力手段２９０の位置におけるゆらぎを表す座標のばらつきによって、タッチしたか否かを判定する。これにより、入力手段２９０の大きさ、例えば、指の大きさに依存する検出信号の強度によらず、タッチしたか否かを判定することができるため、タッチの感度を向上させることができる。このように、ホバーセンサを用いたセンサシステム１０において、センサ基板と、入力手段の接触面との距離が離れている場合であっても、タッチ状態の感度を向上させることができる。

【0066】

（第２実施形態）
本実施形態では、センサモジュール２００の制御方法が、コンピューティングデバイス３００の制御部３１０において実行される場合について説明する。

【0067】

図８は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０の断面模式図である。図８に示すように、センサモジュール２００において、検出器及びセンサ制御部、プリント回路基板が省略されている点で、第１実施形態と異なる。センサ基板２１２の第１面に設けられた端子２１７は、コネクタ２７０が接続されている。コンピューティングデバイス３００のＩ／Ｆ３４０ｂは、センサモジュール２００の１／Ｆ２４０と接続手段３４２によって接続される。

【0068】

図９は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０Ａのハードウェアを説明するブロック図である。図９に示すように、コンピューティングデバイス３００に、検出器２２０が含まれており、検出器２２０から制御部３１０に座標データが送信される。

【0069】

センサパネル２１０から取得した信号Ｄｅｔ（ｎ）は、Ｉ／Ｆ３４０を介して、検出器２２０に送信される。検出器２２０において、信号検出部２２１によってセンサ電極２１６の容量の変化が電位変動として検出され、Ａ／Ｄ変換部２２２によってこの電位変動がデジタル化されて検出信号に変換される。検出信号は、制御部３１０に送信される。

【0070】

記憶部３２０には、第１実施形態で説明したセンサモジュール２００の制御方法を、制御部３１０に実行させるためのプログラムが格納されている。また、記憶部３２０には、各種アプリケーションプログラムが格納されている。

【0071】

制御部３１０は、記憶部３２０から第１実施形態で説明したセンサモジュール２００の制御方法を実現するプログラムを読み出し、当該プログラムを実行する。つまり、図６で説明したセンサモジュール２００の制御方法を制御部３１０において実行する。また、制御部３１０は、外部出力装置を制御するためのアプリケーションプログラムを読み出し、当該プログラムを実行する。制御部３１０から出力された制御信号に基づいて、アプリケーションプログラムが実行されて、例えば、表示装置４１０の表示を制御してもよいし、音声出力装置４２０から音声を出力してもよいし、発光装置４３０を点灯させてもよい。

【0072】

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の一実施形態は、以下のように様々な形態に変形することもできる。また、上述した実施形態および以下に説明する変形例とは、矛盾を生じない限り、それぞれ互いに組み合わせて適用することもできる。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0073】

（１）上述した実施形態では、カバー部材２１４として１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の厚さの材料を用いる場合について説明したが、カバー部材２１４の厚さはこれに限定されない。

【0074】

図１０は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０Ｂの断面図である。図１０に示すように、センサ基板２１２とカバー部材２１４Ａとの間にエアギャップ２０９を設けてもよい。センサ基板２１２とカバー部材２１４Ａとの間には、接着材としても機能するスペーサ２０８が設けられる。スペーサ２０８は、センサ領域２１８を囲むように設けられている。カバー部材２１４の厚さとエアギャップ２０９の厚さとの厚さの合計は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であればよい。そのため、エアギャップ２０９の厚さによっては、カバー部材２１４の厚さは、５ｍｍ未満であってもよい。

【0075】

（２）上述した実施形態では、タッチセンサシステム１０の制御方法において、高さ条件判定部２３１３の第１閾値は、カバー部材２１４の厚さと同じである場合について説明したが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。第１閾値は、カバー部材２１４の厚さよりも大きくてもよい。つまり、カバー部材２１４と接触していない状態で、タッチ状態を検知してもよい。この場合、カバー部材２１４の厚さは、１００ｍｍ未満であることが好ましい。

【0076】

（３）上述した実施形態では、座標演算部２３１２において、３次元の座標データを用いてばらつきの度合いと、所定の期間におけるばらつきを演算する場合にてついて説明したが、本発明の一実施形態はこれに限定されない。例えば、信号処理部２３１１において、指のある位置、すなわちセンサ領域において最もＳｉｇｎａｌ値（又は検出信号（Ｒａｗｄａｔａ））が高い位置及びその周囲のＳｉｇｎａｌ値のばらつきの度合いを計算してもよい。

【0077】

（４）タッチセンサシステム１０、１０Ｂにおいて、表示モジュール１００、センサモジュール２００、及びコンピューティングデバイス３００の各々は、異なる筐体に備えられていてもよい。この場合、表示モジュール１００を含む表示装置及びセンサモジュール２００を含むセンサ装置が、コンピューティングデバイス３００にＵＳＢによって接続されていてもよい。または、タッチセンサシステム１０、１０Ｂにおいて、センサモジュール２００は、表示モジュール１００とともに、表示装置に組み込まれていてもよい。この場合、表示装置がコンピューティングデバイス３００にＵＳＢによって接続されていてもよい。または、タッチセンサシステム１０、１０Ｂにおいて、表示モジュール１００、センサモジュール２００、及びコンピューティングデバイス３００の各々は、一つの筐体に備えられていてもよい。また、センサモジュール２００を格納する筐体は、いわゆるケーシングであってもよいし、テーブルであってもよい。センサモジュール２００は、センサ領域２１８と入力手段２９０との距離が離れていてもタッチを検出することができるため、カバー部材２１４をテーブルの天板として用いることもできる。センサモジュール２００は、センサモジュール２００は壁に埋め込まれていてもよい。

【0078】

図１１は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサシステム１０Ｃの断面図である。図１では、表示モジュール１００の上に、センサモジュール２００が設けられる構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。タッチセンサシステム１０は、図１に記載されたタッチセンサシステム１０と比較して、表示モジュール１００が省略された構成であってもよい。すなわち、タッチセンサシステム１０は、センサモジュール２００及びコンピューティングデバイス３００で構成されていてもよい。図１１に示すタッチセンサシステム１０Ｃでは、センサモジュール２００を介して画像を表示する必要がないため、カバー部材２１４Ａが透光性を有していなくてもよい。カバー部材２１４Ａとして、絶縁性の材料であればよく、例えば、木材などを用いてもよい。また、図２では、センサ電極２１６は、複数の開口を有するメッシュ状で形成されることについて説明したが、本発明はこれに限定されない。図１１では、センサモジュール２００を介して画像を表示する必要がないため、センサ電極２１６の構成は、メッシュ状ではない島状の導電層であってもよい。タッチセンサシステム１０Ｃにおいて、センサモジュール２００をテーブルに組み込むことで、カバー部材２１４をテーブルの天板として用いることや、センサモジュール２００を壁に埋め込むことができる。これにより、センサモジュール２００をテーブルの天板の裏側や壁の裏側に隠すことができるため、デザインの自由度を向上させることができる。なお、テーブルや壁は一例であって、センサシステム１０Ｃを適用できる家具などには限定はない。この場合、これらテーブルや壁は、センサモジュール２００のセンサ領域２１８に対応する部分についてタッチを促すマーク（例えば照明をオン／オフを促すボタンマーク）等が設けられていても構わない。

【0079】

本発明の実施形態として上述した各実施形態及び各変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態のセンサシステムを基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0080】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0081】

１０、１０Ａ、１０Ｂ：タッチセンサシステム、１００：表示モジュール、１１０：表示パネル、１１２：アレイ基板、１１４：対向基板、１１６：画素、１１８：表示領域、１１９：半田、１２０：表示制御部、１４０：コネクタ、１５０：ドライバ、２００：センサモジュール、２０８：スペーサ、２０９：エアギャップ、２１０：センサパネル、２１２：センサ基板、２１３：ノイズシールド層、２１４：カバー部材、２１４Ａ：カバー部材、２１５：接着材、２１６：センサ電極、２１７：端子、２１８：センサ領域、２２０：検出器、２２１：信号検出部、２２２：変換部、２３０：センサ制御部、２３１：演算部、２３２：ＲＯＭ、２３３：ＲＡＭ、２３４：Ｉ／Ｏインタフェース、２４０：コネクタ、２５０：電源回路、２７０：コネクタ、２８０：コネクタ、２９０：入力手段、３００：コンピューティングデバイス、３１０：制御部、３２０：記憶部、３３０：通信部、３４１：接続手段、３５０：電源部、４１０：表示装置、４２０：音声出力装置、４３０：発光装置、４３０：発光装置、２３１１：信号処理部、２３１２：座標演算部、２３１３：高さ条件判定部、２３１４：タッチ状態判定部、２３１５：ばらつき判定部、２３１６：終了条件判定部、２３１７：出力部、２３１８：タッチ操作処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】