特開 2024-136006 センサシステム、センサモジュールの駆動方法、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】P2024136006

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】センサシステム、センサモジュールの駆動方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240927BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 580

G06F3/041 512

G06F3/044 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046951

(22)【出願日】2023-03-23

(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

(72)【発明者】

【氏名】柿木 雄飛

(72)【発明者】

【氏名】羽根木 規

(57)【要約】

【課題】非接触型センサモジュールのためのシステムを提供する。
【解決手段】センサシステムは、表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールと、前記センサモジュールを非接触方式で駆動可能なプロセッサと、を有する。前記プロセッサは、検出対象物が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、前記検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて前記第１点からの移動量を測定し、前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出するように構成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールと、
前記センサモジュールを非接触方式で駆動可能なプロセッサと、を有し、
前記プロセッサは、
検出対象物が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、
前記検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて前記第１点からの移動量を測定し、
前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出する
センサシステム。

【請求項2】

前記プロセッサは、
前記第１入力操作の検出と前記第２入力操作の検出との間において、前記検出対象物が前記センサパネルから最も離れた頂点を検出し、
前記検出対象物が前記頂点から前記センサパネルに接近する方向に閾値を超えて移動した場合に前記第２入力操作を検出する、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項3】

前記移動量は、前記第１点を基準として、前記センサパネルから離れる方向における垂直移動量である、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項4】

前記移動量は、前記第１点を基準として、前記センサパネルの主面と平行に移動する方向における水平移動量である、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記検出対象物が第２点まで前記センサパネルに接近した後に前記第２点から移動した場合に、前記第２入力操作を検出する、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記検出対象物が前記センサパネルから離れる方向に前記第２点から移動した場合に、前記第２入力操作を検出する、請求項５に記載のセンサシステム。

【請求項7】

前記プロセッサは、前記検出対象物が前記第２点で閾値を超える時間静止した場合に、前記第２入力操作を検出する、請求項５に記載のセンサシステム。

【請求項8】

前記プロセッサは、
前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が第１入力操作判定距離に達した場合に前記第１入力操作を検出し、
前記第１入力操作を検出した後に、前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記第１入力操作判定距離よりも前記センサパネルに近い第２入力操作判定距離に達した場合に前記第２入力操作を検出する、請求項１に記載のセンサシステム。

【請求項9】

前記プロセッサは、前記第２入力操作を検出した後に、前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記第１入力操作判定距離と前記第２入力操作判定距離との間の判定開始距離に達した場合に、第３入力操作を検出可能な状態に駆動する、請求項８に記載のセンサシステム。

【請求項10】

前記プロセッサは、前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が、前記判定開始距離に達した後に、前記第２入力操作判定距離に達した場合に前記第３入力操作を検出する、請求項９に記載のセンサシステム。

【請求項11】

前記プロセッサは、前記第１入力操作を検出した後に前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記第１入力操作判定距離よりも前記センサパネルから離れたリセット判定距離に達した後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記第１入力操作判定距離に達することによって前記第１入力操作の次の入力操作を検出する、請求項８に記載のセンサシステム。

【請求項12】

前記プロセッサは、前記第２入力操作を検出した後に前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記リセット判定距離に達した後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記センサパネルから前記検出対象物までの距離が前記第１入力操作判定距離に達することによって前記第２入力操作の次の入力操作を検出する、請求項１１に記載のセンサシステム。

【請求項13】

表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールの駆動方法であって、
入力操作が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、
検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて、前記第１点からの移動量を測定し、
前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出する方法。

【請求項14】

表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールのプロセッサによって実行させるプログラムであって、
入力操作が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、
検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて、前記第１点からの移動量を測定し、
前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出するプログラム。

【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、センサシステムに関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、非接触式センサモジュールが搭載された表示装置を備えるセンサシステム、及び当該センサシステムにおけるセンサモジュールの駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

情報端末に情報を入力するためのインター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「検出対象物」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（特許文献１から３参照。）。これに対し、近年、タッチセンサに検出対象物を接触させず、タッチセンサの近傍に検出対象物を位置させるだけで情報入力が可能な非接触式センサ（ホバーセンサ）が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１４／００４９４８６号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１３／０３４２４９８号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１４／００４９５０８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、新規センサシステムとその駆動方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、表示装置を備える新規センサシステム、及び当該センサシステムにおけるセンサモジュールの新規駆動方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、人間工学的観点から操作性に優れたセンサモジュールが搭載された表示装置を備えるセンサシステム、及び当該センサシステムにおけるセンサモジュールの駆動方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、上記駆動方法を実現するためのプログラムを提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一実施形態に係るセンサシステムは、表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールと、前記センサモジュールを非接触方式で駆動可能なプロセッサと、を有する。前記プロセッサは、検出対象物が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、前記検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて前記第１点からの移動量を測定し、前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出する。

【0006】

本発明の一実施形態に係る、表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールの駆動方法は、入力操作が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、前記検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて、前記第１点からの移動量を測定し、前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出する。

【0007】

本発明の一実施形態に係る、表示画面上に配置されるセンサパネルを備えたセンサモジュールのプロセッサによって実行させるプログラムは、入力操作が前記センサパネルに接近することに基づいて第１入力操作を検出し、その後、前記検出対象物が第１点まで前記センサパネルに接近した後に前記センサパネルから離れる方向に移動したことに基づいて、前記第１点からの移動量を測定し、前記移動量が閾値を超えた後に再び前記検出対象物が前記センサパネルに接近する場合、前記第１入力操作とは異なる基準に基づいて第２入力操作を検出する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るセンサシステムに含まれる表示装置の模式的展開斜視図。

【図2】本発明の一実施形態に係るセンサシステムに含まれる表示装置のセンサモジュールの模式的上面図。

【図3】本発明の一実施形態に係るセンサシステムのブロック図。

【図4】検出対象物を従来の非接触式センサモジュール付き表示装置に近づけた場合の模式図。

【図5】検出対象物を従来の非接触式センサモジュール付き表示装置に近づけた場合の模式図。

【図6】本発明の一実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式的断面図。

【図7】本発明の一実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明するフローチャート。

【図8】本発明の実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式図。

【図9】本発明の実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の開示はあくまで一例にすぎない。当業者が、発明の主旨を保ちつつ、実施形態の構成を適宜変更することによって容易に想到し得る構成は、当然に本発明の範囲に含有される。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、形状等について模式的に表される場合がある。しかし、図示された形状は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、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0010】

本発明の各実施の形態において、表示モジュール１１０からセンサモジュール２００に向かう方向を上又は上方という。逆に、センサモジュール２００から表示モジュール１１０に向かう方向を下又は下方という。このように、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、表示モジュール１１０とセンサモジュール２００との上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。以下の説明で、例えば表示モジュール１１０上のセンサモジュール２００という表現は、上記のように表示モジュール１１０とセンサモジュール２００との上下関係を説明しているに過ぎず、表示モジュール１１０とセンサモジュール２００との間に他の部材が配置されていてもよい。上方又は下方は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、トランジスタの上方の画素電極と表現する場合、平面視において、トランジスタと画素電極とが重ならない位置関係であってもよい。一方、トランジスタの鉛直上方の画素電極と表現する場合は、平面視において、トランジスタと画素電極とが重なる位置関係を意味する。

【0011】

本明細書において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、場合により、互いに入れ替えることができる。

【0012】

「表示装置」とは、電気光学層を用いて映像を表示する構造体を指す。例えば、表示装置という用語は、電気光学層を含む表示パネルを指す場合もあり、又は表示セルに対して他の光学部材（例えば、偏光部材、バックライト、タッチパネル等）を装着した構造体を指す場合もある。「電気光学層」には、技術的な矛盾が生じない限り、液晶層、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）層、エレクトロクロミック（ＥＣ）層、電気泳動層が含まれ得る。したがって、後述する実施形態について、表示装置として、液晶層を含む液晶表示装置、及び有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ表示装置を例示して説明するが、本実施形態における構造は、上述した他の電気光学層を含む表示装置へ適用することができる。

【0013】

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

【0014】

なお、以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。

【0015】

［１．第１実施形態］
図１～図７を参照して、本発明の実施形態の一つであるセンサシステム、センサシステムを駆動するための方法、及びこの方法を実現するためのプログラムについて説明する。

【0016】

［１－１．センサシステム］
本発明の実施形態の一つに係るセンサシステムを図１及び図２に示す。センサシステムは、センサモジュール２００及びプロセッサ２２０を含む。当該センサシステムにおいて、センサモジュール２００は表示装置１００に組み込まれていてもよい。この場合、センサシステムは表示装置１００及びプロセッサ２２０を含む。センサシステムは、さらにプロセッサ２２０及び表示装置１００に接続されるコンピューティングデバイス３００を含んでもよい。

【0017】

［１－２．表示装置］
表示装置１００の模式的展開斜視図を図１に示す。表示装置１００は、表示モジュール１１０及びセンサモジュール２００を含む。センサモジュール２００は、表示モジュール１１０上に配置される。表示モジュール１１０及びセンサモジュール２００は、図１では示されない接着層によって互いに固定されてもよい。

【0018】

［１－３．表示モジュール］
表示モジュール１１０は、表示モジュール１１０に接続されるコンピューティングデバイス３００の命令に従って映像を表示する機能を有するデバイスである。表示モジュール１１０は、アレイ基板１１２、アレイ基板１１２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。図示しないが、アレイ基板１１２上には、画素１１６を制御するための駆動回路が設けられる。複数の画素１１６を囲む領域は表示領域１２０と呼ばれる。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。

【0019】

表示素子としては、液晶素子をはじめ、無機電界発光素子（ＬＥＤ）や有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）に例示される電界発光素子などを用いることができる。液晶素子を用いる場合には、表示モジュール１１０には、図示しない光源（バックライト）がさらに設けられる。各画素１１６は、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などの第１のコネクタ１１８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。画素１１６の動作を映像信号に基づいて制御することで、表示領域１２０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ように配置される。

【0020】

表示モジュール１１０の大きさに制約はなく、例えば１２．１インチ（３１ｃｍ）サイズと呼ばれる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。

【0021】

［１－４．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１１０からの光を透過させるとともに、表示装置１００に情報を入力するためのインターフェースとして機能するデバイスである。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）であり、指や掌、タッチペンなどの検出対象物がセンサモジュール２００に直接接触したときのみならず、検出対象物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検出対象物を検出し、センサモジュール２００上における検出対象物の位置（以下、単に入力位置とも記す。）を特定する機能を備える。センサモジュール２００が検出対象物を検出する距離は適宜設定することができ、例えばセンサモジュール２００の最外表面から５ｍｍ以内、２０ｍｍ以内、５０ｍｍ以内、又は１００ｍｍ以内の範囲に設定することができる。なお、後述するように、センサシステムでは、センサモジュール２００が検出対象物による入力の有無を判断するための閾値距離が設定される。

【0022】

図１や図２に示すように、センサモジュール２００は、センサ基板２０２と、センサ基板２０２に対向するカバー基板２０４とを備えるセンサパネル２０１と、センサパネルに接続されるコネクタ部２０７とを備える。センサパネル２０１は、表示モジュール１１０の表示領域１２０上に配置されている。換言すると、センサパネル２０１は、表示画面上に配置されている。センサ基板２０２及びカバー基板２０４は、いずれも絶縁性の基板であり、表示モジュール１１０によって表示される映像を視認させるため、可視光を透過する材料で構成される。このため、センサ基板２０２及びカバー基板２０４は、ガラス及び石英などの無機材料、又は、ポリイミド、ポリアミド、及びポリカーボネートなどの高分子材料などで構成される。センサ基板２０２及び／又はカバー基板２０４は、任意に変形できる程度の可撓性を備えてもよく、あるいは塑性変形しない程度の低い可撓性を有してもよい。

【0023】

センサ基板２０２とカバー基板２０４との間には、複数のセンサ電極２０６が設けられる。複数のセンサ電極２０６は、複数の行及び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２０６が配置される領域はセンサ領域２１４と呼ばれ、センサ領域２１４が表示領域１２０と重なるようにセンサ電極２０６が配置される。センサ電極２０６の数（すなわち、行及び列の数）や大きさ（面積）は、表示装置１００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。行及び列の数は、例えばそれぞれ５以上１０以下、５以上１５以下でもよい。図１から理解されるように、各センサ電極２０６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。

【0024】

センサ電極２０６は、例えばインジウム－スズ混合酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム－亜鉛混合酸化物（ＩＺＯ）などの透光性酸化物を含む。あるいは、センサ電極２０６は、チタン、モリブデン、タングステン、アルミニウム、及び銅などの金属（０価の金属）、又はこれらの金属の一つ又は複数を含む合金を含んでもよい。この場合には、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２０６を形成すればよい。

【0025】

各センサ電極２０６からは、センサ電極２０６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２０２の一辺まで延伸し、端部において端子２１２を形成する（図２）。端子２１２にはフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などの第２のコネクタ２１０が電気的に接続される（図１、図２）。

【0026】

センサモジュール２００のセンサ基板２０２と表示モジュール１１０の対向基板１１４との間には、表示モジュール１１０からの電気的な影響を遮蔽するためのノイズシールド層２１６が設けられる（図１参照。）。ノイズシールド層２１６は、ＩＴＯ及びＩＺＯなどの透光性酸化物、あるいは金属を含む。後者の場合には、可視光の透過を許容するよう、複数の開口を有するメッシュ状の金属膜をノイズシールド層２１６として用いればよい。ノイズシールド層２１６は、複数のセンサ電極２０６と重なるように設けられる。ノイズシールド層２１６には、ＦＰＣ基板などの第３のコネクタ２０８が電気的に接続され、センサ電極２０６に印加される電位と同相のパルス状又はサイン波形の交流電圧が印加される。このため、ノイズシールド層２１６はセンサ電極２０６と常時等電位となる。

【0027】

［１－５．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やノート型パーソナルコンピュータを始め、タブレットやスマートフォンなどの携帯通信端末である。あるいは、コンピューティングデバイス３００は、表示装置１００が搭載される各種装置に組み込まれる情報処理装置（例えばマイクロコンピュータ）でもよい。図３のブロック図に示すように、コンピューティングデバイス３００は、コンピューティングデバイス３００の動作を制御する制御部３０２、記憶部３０４、制御部３０２によって制御される通信部３０６、音声出力部３０８、及び電源３１０などを含む。

【0028】

制御部３０２は、中央演算ユニット（ＣＰＵ）などの処理装置を備え、記憶部３０４に格納される基本アプリケーションプログラム、及び各種駆動方法を実現するためのプログラムを動作させ、各種処理を実行する。記憶部３０４は、揮発性の主記憶装置及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、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）などである。補助記憶装置は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなどである。上記基本アプリケーションプログラムやプログラムは記憶部３０４を構成する補助記憶装置に記憶される。詳細は後述するが、記憶部３０４は、入力操作が検出された場合の座標、上頂点又は下頂点が検出された場合の座標、及びプログラムの命令によって設定されたステップにおける入力操作判定に用いられる閾値距離を記憶する。

【0029】

通信部３０６は、ネットワークを介して図示しない外部電子機器との通信を行う機能を有する。音声出力部３０８は種々の音を発生する機能を有するスピーカーである。電源３１０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３０２、表示装置１００などに供給する。

【0030】

コンピューティングデバイス３００に対する入力は、センサモジュール２００を用いて行うことができる。したがって、センサモジュール２００、及びセンサモジュール２００を含む表示装置１００は、コンピューティングデバイス３００の入出力部として機能する。センサモジュール２００を用いる入力については後述する。また、図示しないが、コンピューティングデバイス３００に対する入力装置として、コンピューティングデバイス３００は、キーボード、操作ボタン、及びマウスなどをさらに備えてもよい。

【0031】

コンピューティングデバイス３００は、第１のコネクタ１１８を介して表示モジュール１１０に接続されるとともに、第２のコネクタ２１０を介してセンサモジュール２００に接続される。第１のコネクタ１１８上には画素１１６に供給する信号を生成する駆動回路１２２が設けられる。コンピューティングデバイス３００にインストールされるアプリケーションの命令に従って制御部３０２が動作し、映像信号が駆動回路１２２に供給される。駆動回路１２２は、この映像信号に基づいて各画素１１６に供給する信号を生成し、画素１１６を制御する。これにより、アプリケーションに従って表示領域１２０上に映像が表示される。なお、駆動回路１２２を第１のコネクタ１１８上に設けず、アレイ基板１１２の上に形成してもよい。

【0032】

［１－６．プロセッサ］
第２のコネクタ２１０には駆動回路として機能するプロセッサ２２０を設けることができる。プロセッサ２２０は、シリコン半導体基板上に形成される集積回路によって形成することができる。プロセッサ２２０は、センサモジュール２００を非接触方式で駆動する。プロセッサ２２０は、表示装置１００及びコンピューティングデバイス３００に電気的に接続される。例えば、プロセッサ２２０は、電源回路２３０、検出器２４０、演算素子２５０、及びインターフェース２６０などを含む（図２、図３参照。）。なお、プロセッサ２２０を第２のコネクタ２１０上に設けず、センサ基板２０２上に設けてもよい。

【0033】

電源回路２３０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２１２とセンサ配線を介して各センサ電極２０６に供給する。

【0034】

検出器２４０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２４２とアナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）２４４を含む。信号検出部２４２によってセンサ電極２０６の容量の変化が電位変動として検出され、Ａ／Ｄ変換部２４４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。

【0035】

演算素子２５０は、信号処理部２５２、座標演算部２５４、判定部２５６、及び記憶部２５８などを含む。信号処理部２５２は、Ａ／Ｄ変換部２４４から入力された検出信号に対して各種処理を行う。検出信号に対する処理としては公知の処理が挙げられ、ノイズ低減処理、ベースライン補正、及び線形変換処理などが例示される。信号処理部２５２で処理された検出信号は、座標演算部２５４によって処理され、センサ領域２１４上における検出対象物の位置とともに、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が計算される。すなわち、センサモジュール２００に対する検出対象物の三次元座標が計算される。センサモジュール２００上の二次元座標は、検出対象物が近接する複数のセンサ電極２０６の電位変動を示す指標であるセンサ値の分布を利用して決定される。一方、第３の次元の座標であるセンサモジュール２００から検出対象物までの距離は、センサ値の強度によって決定される。算出された三次元座標は、インターフェース２６０を介してコンピューティングデバイス３００に入力される。これにより、検出対象物の三次元座標をコンピューティングデバイス３００において把握することができる。

【0036】

インターフェース２６０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。記憶部２５８は、揮発性又は不揮発性メモリ素子を含むデバイスであり、コンピューティングデバイス３００によって設定された、センサモジュール２００から検出対象物までの閾値距離、特定の点からの検出対象物の閾値距離、特定の点における検出対象物の閾値静止時間が格納される。これらの情報は、インターフェース２６０を介し、コンピューティングデバイス３００の記憶部３０４から提供される。

【0037】

判定部２５６は、センサモジュール２００に接触又は近接する検出対象物の三次元座標における各種閾値距離、及びセンサモジュール２００から検出対象物までの距離を比較する。さらに、判定部２５６は、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が閾値距離以下であると判定する場合には、検出対象物がセンサモジュール２００に接触していなくても、検出対象物による入力操作（例えば、「タップ操作」又は「タッチ操作」。）が行われたと判断する。逆に、判定部２５６は、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が閾値距離を超えていると判定する場合には、入力操作が行われていないと判断する。判定部２５６による判断結果は、インターフェース２６０を介してコンピューティングデバイス３００の制御部３０２に送信される。制御部３０２は、この判断結果に基づき、プログラムの命令に従って入力操作に対応する映像の映像信号を表示モジュール１１０に提供する。

【0038】

さらに、判定部２５６は、センサモジュール２００から閾値距離内にある検出対象物がセンサモジュール２００から離れて閾値距離（以下、「リセット距離」と記す。）を超えた場合には、入力操作が終了したと判断し、この判断結果をコンピューティングデバイス３００の制御部３０２に送信してもよい。センサモジュール２００から検出対象物までの距離がリセット距離を超える操作をリセット操作という。

【0039】

さらに判定部２５６は、一つの入力領域に対する初期入力操作を検出してからリセット操作を検出するまでの間、入力操作を検出する方法を変更する。上記の初期入力操作の検出からリセット操作の検出までの期間における入力操作を「一連の入力操作」という。この場合、一連の入力操作が開始された以後における各入力操作の検出方法は、その他の操作（例えば上記初期入力操作）において入力操作を検出する方法と異なる。

【0040】

上述したセンサシステムでは、プロセッサ２２０は第２のコネクタ２１０又はセンサ基板２０２上に設けられる。ただし、プロセッサ２２０の全体又は一部をコンピューティングデバイス３００に配置してもよい。あるいは、プロセッサ２２０の機能の全て又は一部をコンピューティングデバイス３００で実現してもよい。例えば、検出器２４０及び／又は演算素子２５０をコンピューティングデバイス３００に搭載してもよい。あるいは、検出器２４０及び／又は演算素子２５０の機能の全て又は一部をコンピューティングデバイス３００で実現してもよい。

【0041】

［１－７．従来のセンサシステムにおける問題点］
以下、従来のセンサシステムにおける問題点について説明する。

【0042】

ユーザが指などの検出対象物を従来の非接触式センサモジュール付き表示装置に近づけた場合の模式図を図４及び図５に示す。図４及び図５において、表示モジュール１１０上には複数の画素１１６によって表示されたターゲット表示１３１、１３２、１３３が示されている。当該ターゲット表示は、ｘ軸に沿って並んでいる。当該ターゲット表示は、例えばテンキーである。表示モジュール１１０に対向する位置にセンサモジュール２００が設けられている。表示モジュール１１０とセンサモジュール２００との間の部材は省略されている。

【0043】

センサモジュール２００の上方（ｚ軸の正方向）に表示された点線は、センサモジュール２００（又はセンサパネル２０１）からの距離が入力判定距離ＴＳである位置を示している。入力判定距離ＴＳは、プロセッサ２２０が検出対象物によって入力操作が行われたことを検出する場合におけるセンサモジュール２００と検出対象物との距離である。つまり、センサモジュール２００と検出対象物との距離が入力判定距離ＴＳを超える場合、プロセッサ２２０は入力操作を検出しない。一方、当該距離が入力判定距離ＴＳ以下である場合、プロセッサ２２０は入力操作を検出する。これらの図面において、湾曲した実線の矢印は、検出対象物の先端部の軌跡を示す。

【0044】

図４及び図５では、１回目（ターゲット表示１３１に対する入力）と２回目（ターゲット表示１３３に対する入力）の入力操作の間の検出対象物の軌跡が異なる。図４に示された検出対象物の軌跡は、１回目の入力操作の後、十分にセンサモジュール２００から離れた位置まで検出対象物が移動してから、２回目の入力操作が行われた場合の軌跡である。一方、図５に示された検出対象物の軌跡は、１回目の入力操作の後、検出対象物がセンサモジュール２００から十分に離れずに２回目の入力操作が行われた場合の軌跡である。

【0045】

図４では、ユーザは、ターゲット表示１３１及び１３３に対する入力操作を行うため、検出対象物を用いて点Ｐ１２及びＰ１４を狙って検出対象物を移動させる。図４に示すように、検出対象物が軌道に沿ってセンサモジュール２００（ターゲット表示１３１）に接近し、センサモジュール２００と検出対象物との距離が入力判定距離ＴＳに達すると、プロセッサ２２０は、入力判定距離ＴＳにおける検出対象物の位置（点Ｐ１１）を、入力操作が検出された位置と判断する。

【0046】

一方、検出対象物は、入力判定距離ＴＳに達した後もセンサモジュール２００へ接近し、ユーザが狙った入力位置（点Ｐ１２）まで移動する。つまり、ユーザが認識する入力位置（点Ｐ１２）とプロセッサ２２０が検出した入力操作の位置（点Ｐ１１）との間にずれが生じる。点Ｐ１１と点Ｐ１２とを二次元座標に投影した場合の両者間の距離が、ユーザが狙った入力位置とプロセッサ２２０が検出した入力操作の位置とのずれである。検出対象物がターゲット表示１３１に接近する場合、検出対象物はセンサモジュール２００の主面に対して垂直に近い角度でセンサモジュール２００に接近するため、ユーザが狙った入力位置と検出された入力操作の位置とのずれは小さい。したがって、プロセッサ２２０は、ユーザの狙いと同様にターゲット表示１３１に対する入力操作を検出する。

【0047】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ１２まで移動した後、次のターゲット表示１３３に対する入力操作を行うため、検出対象物を上方に移動した後に点Ｐ１４を狙って検出対象物を移動させる。図４では、検出対象物は入力判定距離ＴＳを超えてセンサモジュール２００から十分に離れた位置まで移動している。そのため、検出対象物がターゲット表示１３３に接近する際に、検出対象物は、センサモジュール２００の主面に対して垂直に近い角度でセンサモジュール２００に接近する。その結果、入力判定距離ＴＳにおける検出対象物の位置（点Ｐ１３）とユーザが狙った入力位置（点Ｐ１４）とのずれは小さい。したがって、プロセッサ２２０は、ユーザの狙いと同様にターゲット表示１３３に対する入力操作を検出する。

【0048】

図４のように、検出対象物が点Ｐ１２から点Ｐ１４に移動する際に、検出対象物がセンサモジュール２００から十分に離れた位置まで移動する場合、入力操作の誤認は起きにくい。

【0049】

一方、図５のように、１回目の入力操作の後、検出対象物がセンサモジュール２００から十分に離れずに２回目の入力操作が行われた場合、検出対象物がターゲット表示１３３に接近する際に、検出対象物は、センサモジュール２００の主面に対して水平に近い角度でセンサモジュール２００に接近する。その結果、入力判定距離ＴＳにおける検出対象物の位置（点Ｐ２３）とユーザが狙った入力位置（点Ｐ２４）とのずれは、図４の点Ｐ１３と点Ｐ１４とのずれに比べて大きい。したがって、ユーザの狙いがターゲット表示１３３であるにも拘わらず、プロセッサ２２０は、ターゲット表示１３３の隣のターゲット表示１３２に対する入力操作を検出する。なお、図５の点Ｐ２１、Ｐ２２は、図４の点Ｐ１１、Ｐ１２と同じである。

【0050】

図５のように、検出対象物が点Ｐ２２から点Ｐ２４に移動する際に、検出対象物がセンサモジュール２００から十分に離れずに移動する場合、入力操作の誤認が起きやすい。

【0051】

［１－８．センサシステムの検出動作］
以下、上述した構成を備えるセンサシステムの検出動作について説明する。

【0052】

図６は、本実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式的断面図である。図６では、表示モジュール１１０上に、複数の画素１１６によって表示されたターゲット表示１３１～１３７が示されている。当該ターゲット表示は、例えばテンキーである。表示モジュール１１０に対向する位置にセンサモジュール２００が設けられている。表示モジュール１１０とセンサモジュール２００との間の部材は省略されている。

【0053】

図４及び図５と同様に、センサモジュール２００の上方に入力判定距離ＴＳが点線で表示されている。入力判定距離ＴＳは、一連の入力操作における最初の入力操作を検出するための基準である。入力判定距離ＴＳの上方にリセット判定距離ＲＥＳが一点鎖線で表示されている。リセット判定距離ＲＥＳは、プロセッサ２２０が、検出対象物による一連の入力操作が終了することを示すリセット操作が行われたことを検出する場合におけるセンサモジュール２００（又はセンサパネル２０１）と検出対象物との距離である。

【0054】

検出対象物が入力判定距離ＴＳに達した場合に最初の入力操作Ｔａｐ１が検出され、一連の入力操作が開始される。一連の入力操作が開始されると、入力判定距離ＴＳに基づく入力操作の検出は無効になり、以下に説明する方法で入力操作が検出される。一連の入力操作が開始した後、センサモジュール２００と検出対象物との距離がリセット判定距離ＲＥＳ以下である場合、プロセッサ２２０は一連の入力操作が継続していると判断する。一方、当該距離がリセット判定距離ＲＥＳを超えた場合、プロセッサ２２０はリセット操作を検出し、一連の入力操作が終了したと判断する。図６では、プロセッサ２２０が入力操作を検出した位置がＴａｐ１～Ｔａｐ４で示されている。

【0055】

上記の構成を換言すると、プロセッサ２２０は、一連の入力操作が開始されるトリガとなる最初の入力操作（Ｔａｐ１）を検出した後に、センサモジュール２００から検出対象物までの距離がリセット判定距離ＲＥＳに達した場合は、一連の入力操作が終了したと判断する。したがって、プロセッサ２２０が次の入力操作を検出するタイミングは、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が入力判定距離ＴＳに達したときである。

【0056】

図６に示すように、まず、ユーザは、ターゲット表示１３１への入力操作を実行するために、検出対象物をターゲット表示１３１に向かって移動させる。この場合、検出対象物がターゲット表示１３１に接近し、センサモジュール２００と検出対象物との距離が入力判定距離ＴＳに達すると、プロセッサ２２０は、入力判定距離ＴＳにおける検出対象物の位置（点Ｐ３１）を、入力操作Ｔａｐ１が検出された位置と判断する。入力判定距離ＴＳそれ自体を目視等できないので、ユーザは、当該入力判定距離ＴＳを超えて検出対象物をセンサモジュール２００に近接させてしまうことが通常である。すなわち、検出対象物は入力判定距離ＴＳに達した後もセンサモジュール２００へ接近し、例えば入力位置（点Ｐ３２）まで移動する。

【0057】

その後、ユーザは、次のターゲット表示１３３への入力操作を実行するために、検出対象物をターゲット表示１３３に向かって移動させる。この場合、検出対象物は、点Ｐ３２を基準としてセンサモジュール２００から離れる方向（ｚ軸の正方向）に移動してから、次のターゲット表示１３３に向かって移動する。つまり、点Ｐ３２を頂点として、当該検出対象物の動きの向きがセンサモジュールに近づく方向から当該センサモジュールから遠ざかる動きに大きく変化する。以下、このように検出対象物の軌跡がセンサパネル近接方向から離隔方向に変わる点を下頂点という。

【0058】

上記の点Ｐ３２を「第１点」という場合がある。点Ｐ３１における入力操作Ｔａｐ１を「第１入力操作」という場合がある。これらの文言を用いて上記の構成を換言すると、検出対象物がセンサモジュール２００に接近することに基づいて点Ｐ３１で第１入力操作を検出し、その後、当該検出対象物が第１点（点Ｐ３２）までセンサモジュール２００に接近した後にセンサモジュール２００から離れる方向に移動する場合、検出対象物の軌跡に下頂点が存在する、ということができる。

【0059】

プロセッサ２２０は、検出対象物の軌跡において下頂点（点Ｐ３２）を検出すると、検出対象物が当該下頂点から移動した移動量を測定する。詳細は後述するが、当該移動量は、当該下頂点を基準として、センサモジュール２００から離れるｚ軸の正方向における垂直移動量ＵＰであってもよく、当該下頂点を基準として、センサモジュール２００の主面と平行に移動するｘ軸上における水平移動量ＭＶであってもよい。このように測定された移動量があらかじめ設定された閾値を超えた場合、プロセッサ２２０は、次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になる。

【0060】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ３２から上方に移動させた後、ターゲット表示１３３への入力操作を実行するために、ターゲット表示１３３に向かって検出対象物を移動させる。この場合、検出対象物が点Ｐ３２を基準としてセンサモジュール２００から離れる方向に移動した後にセンサモジュール２００に接近するため、検出対象物の軌跡に上頂点Ｐ３３が存在する。プロセッサ２２０は、検出対象物の軌跡において上頂点Ｐ３３を検出すると、検出対象物が上頂点Ｐ３３を基準としてセンサモジュール２００に接近する垂直移動量ＰＳを測定する。このように測定された垂直移動量ＰＳが所定の閾値を超えた場合、プロセッサ２２０は、次の入力操作が開始されたと判定する。上頂点Ｐ３３の位置は、入力判定距離ＴＳより下方であってもよく上方であってもよい。ただし、上頂点Ｐ３３の位置は、リセット判定距離ＲＥＳより下方である。

【0061】

つまり、プロセッサ２２０は、一連の入力操作において、
（１）下頂点（点Ｐ３２）を検出し、
（２）検出対象物が当該下頂点を基準としてセンサモジュール２００から離れる方向に移動したことに基づいて当該下頂点からの第１移動量を測定し、当該第１移動量が閾値を超えたことを検出した場合、
次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になる。

【0062】

さらに、プロセッサ２２０は、一連の入力操作で上記（２）の後に、
（３）検出対象物が上頂点Ｐ３３に達したことを検出し、
（４）検出対象物が上頂点Ｐ３３を基準としてセンサモジュール２００に接近する方向に移動した場合に、当該上頂点Ｐ３３からの第２移動量を測定し、当該第２移動量が閾値を超えたことを検出した場合、
次の入力操作が開始されたと判定する。

【0063】

上記の例において、第１移動量は垂直移動量ＵＰである。ただし、第１移動量は垂直移動量ＵＰに限定されない。例えば、第１移動量は、後述する水平移動量ＭＶであってもよい。第１移動量は垂直移動量ＰＳである。

【0064】

上記の（１）及び（２）について換言すると、プロセッサ２２０は、点Ｐ３２を基準とした検出対象物の垂直移動量ＰＳが閾値を超えた場合に、その後、検出対象物が再度センサモジュール２００に接近する動作に基づいて、最初の入力操作とは異なる基準に基づいて次の入力操作を検出することができる。

【0065】

上記の（３）及び（４）について換言すると、プロセッサ２２０は、図６の入力操作Ｔａｐ１の検出と入力操作Ｔａｐ２の検出との間において、検出対象物がセンサモジュール２００から最も離れた点である上頂点Ｐ３３を検出し、検出対象物が上頂点Ｐ３３からセンサモジュール２００に接近する方向に閾値を超えて移動した場合に、次の入力操作を検出することができる。

【0066】

次に、ターゲット表示１３３に向かって移動する検出対象物に対する入力操作の検出方法について説明する。上記のユーザの操作によって、検出対象物は、ユーザが狙った入力位置（点Ｐ３４）まで移動する。その後、検出対象物は、点Ｐ３４から次のターゲット表示１３５に向かって移動する。

【0067】

上記の点Ｐ３４を「第２点」という場合がある。点Ｐ３４における入力操作Ｔａｐ２を「第２入力操作」という場合がある。これらの文言を用いて上記の構成を換言すると、プロセッサ２２０は、検出対象物が第２点（点Ｐ３４）までセンサモジュール２００に接近した後に当該第２点から移動した場合に、第２入力操作（Ｔａｐ２）を検出する、ということができる。この例では、第２点（点Ｐ３４）を基準として検出対象物がセンサモジュール２００から離れる方向に移動した場合、第２入力操作（Ｔａｐ２）を検出する。つまり、点Ｐ３４は検出対象物の軌跡において下頂点となる。プロセッサ２２０は、下頂点（点Ｐ３４）を検出すると、検出対象物が当該下頂点から移動した移動量を測定する。上記と同様に、当該移動量は、当該下頂点を基準としてｚ軸の正方向における垂直移動量ＵＰであってもよく、当該下頂点を基準としてｘ軸上における水平移動量ＭＶであってもよい。

【0068】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ３４まで移動させた後、次のターゲット表示１３５への入力操作を実行するために、検出対象物を点Ｐ３４から上方に移動させる。ユーザは、検出対象物を上頂点Ｐ３５まで移動した後、ターゲット表示１３５への入力操作を実行するために、ターゲット表示１３５に向かって検出対象物を移動させる。この場合、プロセッサ２２０は、ターゲット表示１３３への入力操作を検出した後に、ターゲット表示１３５に向かって移動する検出対象物に対して、次の入力操作を検出する。上頂点Ｐ３５の位置は、入力判定距離ＴＳより下方であってもよく上方であってもよい。ただし、上頂点Ｐ３５の位置は、リセット判定距離ＲＥＳより下方である。

【0069】

点Ｐ３４から点Ｐ３６に到達するまでの動作は、点Ｐ３２から点Ｐ３４に到達するまでの動作と同じなので、説明を省略する。ユーザは、検出対象物を点Ｐ３６まで移動させた後、次のターゲット表示１３７への入力操作を実行するために、検出対象物を点Ｐ３６から側方に移動させる。ユーザは、検出対象物を側方に移動させ、上頂点Ｐ３７に達した後、ターゲット表示１３７への入力操作を実行するために、ターゲット表示１３７に向かって検出対象物を移動させる。

【0070】

点Ｐ３６から上頂点Ｐ３７に向かう検出対象物の移動は、点Ｐ３４から上頂点Ｐ３５に向かう検出対象物の移動とは異なる挙動を示す。具体的には、検出対象物が点Ｐ３６から次のターゲット表示１３７に向かって移動する際に、検出対象物の垂直移動量ＵＰは閾値を超えていない。この場合、プロセッサ２２０は、下頂点である点Ｐ３６を基準としてセンサモジュール２００の主面と平行に移動するｘ軸上における水平移動量ＭＶが閾値を超えた場合に、入力操作を検出する。

【0071】

上記の点Ｐ３６を「第３点」という場合がある。点Ｐ３６における入力操作Ｔａｐ３を「第３入力操作」という場合がある。プロセッサ２２０は、検出対象物が第３点（点Ｐ３６）までセンサモジュール２００に接近した後に当該第３点から移動した場合に、第３入力操作（Ｔａｐ３）を検出する。つまり、点Ｐ３６は検出対象物の軌跡において下頂点となる。プロセッサ２２０は、下頂点（点Ｐ３６）を検出すると、検出対象物が当該下頂点を基準としてｘ軸に沿って移動した水平移動量ＭＶを測定する。

【0072】

プロセッサ２２０は、ターゲット表示１３５への入力操作Ｔａｐ３を検出した後に、点Ｐ３６を基準としてｘ軸上における水平移動量ＭＶが閾値を超えた場合に、次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になる。プロセッサ２２０は、検出対象物の軌跡において上頂点Ｐ３７を検出すると、検出対象物が上頂点Ｐ３７を基準としてセンサモジュール２００に接近する垂直移動量ＰＳを測定する。このように測定された垂直移動量ＰＳが閾値を超えた場合、プロセッサ２２０は、次の入力操作が開始されたと判定する。上頂点Ｐ３７の位置は、入力判定距離ＴＳ及びリセット判定距離ＲＥＳより下方である。

【0073】

その後、検出対象物は、点Ｐ３８から上方に向かって移動し、リセット判定距離ＲＥＳを超える。検出対象物がリセット判定距離ＲＥＳを超えることで、上記の一連の入力操作が終了する。

【0074】

上記の構成を換言すると、プロセッサ２２０は、一連の入力操作における２回目以降の入力操作（例えばＴａｐ２）を検出した後に、センサモジュール２００から検出対象物までの距離がリセット判定距離ＲＥＳに達した場合は、一連の入力操作が終了したと判断する。したがって、検出対象物がリセット判定距離ＲＥＳを超えてセンサモジュール２００から離れた後は、プロセッサ２２０が次の入力操作（次の一連の入力操作）を開始するタイミングは、センサモジュール２００から検出対象物までの距離がこの後に再び入力判定距離ＴＳに達したときである。

【0075】

［１－９．センサシステムの駆動フローチャート］
図７は、本発明の一実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明するフローチャートである。図７に示す各動作は主にプロセッサ２２０によって実行される。

【0076】

センサシステムの動作が開始すると、センサモジュール２００とプロセッサは協働して検出対象物の位置を検出し、プロセッサ２２０が当該位置の座標を最新のものに更新する（Ｓ７０１）。

【0077】

プロセッサ２２０はまた、当該最新の位置座標に基づいて、センサモジュール２００から検出対象物までの距離と入力判定距離ＴＳとを比較する（Ｓ７０２）。ステップＳ７０２において、センサモジュール２００と検出対象物との距離が未だ入力判定距離ＴＳよりも大きい場合（Ｓ７０２の「Ｎｏ」）、プロセッサ２２０は、引き続き検出対象物の位置座標を更新し続け（Ｓ７０１）、当該最新の位置座標に基づいて、センサモジュール２００から検出対象物までの距離と入力判定距離ＴＳとを比較する（Ｓ７０２）。他方、当該距離が入力判定距離ＴＳ以下である場合（Ｓ７０２の「Ｙｅｓ」）、プロセッサ２２０は、入力操作Ｔａｐ１が検出されたと認定する（Ｓ７０３）。入力操作Ｔａｐ１が検出されると、プロセッサ２２０は、一連の入力操作が開始されたと判定する。

【0078】

すなわち、プロセッサ２２０は、当該最初の入力操作については入力判定距離ＴＳを絶対的な基準とし、当該入力判定距離ＴＳと検出対象物の距離に基づいて入力操作の有無を判断する。

【0079】

ステップＳ７０３において、プロセッサ２２０は、入力操作Ｔａｐ１があったと認定し、且つ、入力操作Ｔａｐ１が認定された座標を下頂点として記憶する。また、プロセッサ２２０は、当該入力操作Ｔａｐ１以降についても検出対象物の最新座標を更新し続ける（Ｓ７０４）。また、プロセッサ２２０は、検出対象物がセンサモジュール２００に近づくたびに当該下頂点を更新し、記憶する（Ｓ７０５）。

【0080】

ステップＳ７０５に続いて、プロセッサ２２０は遷移判定を行う（Ｓ７０６）。具体的には、プロセッサ２２０は、下頂点を基準とした検出対象物の垂直移動量又は水平移動量が閾値以上か否かを判定する。ステップＳ７０６で垂直移動量又は水平移動量が閾値以上である場合（Ｓ７０６の「Ｙｅｓ」）、プロセッサ２２０は、次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になり、次のステップＳ７０７に進む。一方、ステップＳ７０６で垂直移動量又は水平移動量が閾値未満である場合（Ｓ７０６の「Ｎｏ」）、ステップＳ７０４に戻る。

【0081】

より具体的には、垂直移動量は、検出対象物の座標から当該下頂点から＋Ｚ方向に移動した量である。例えば、垂直移動量の閾値が５ｍｍである場合、検出対象物がフレーム間で＋Ｚ方向に５ｍｍ以上移動したか否かによってステップＳ７０６における遷移判定が実行される。すなわち、あるフレームにおける下頂点のＺ方向の座標がＺ１であり、次フレームにおける検出対象物のＺ方向の座標がＺ２（＝Ｚ１＋６ｍｍ）である場合、検出対象物の垂直移動量が閾値以上であると判断される。或いはまた、連続する複数のフレーム間における検出対象物の＋Ｚ方向への移動量の合計がＺ１＋５ｍｍ以上か否かで検出対象物の垂直移動量が閾値以上か否かが判断されてもよい。

【0082】

一方、あるフレームにおける下頂点のＺ方向の座標がＺ１であり、次フレームにおける検出対象物のＺ方向の座標がＺ２（＝Ｚ１＋３ｍｍ）である場合、検出対象物の垂直移動量は閾値未満であるので、ステップＳ７０６における判断はＮｏとなってステップＳ７０４に戻る。そして引き続き検出対象物の座標が更新される。次々フレームにおける検出対象物のＺ方向の座標がＺ３（＝Ｚ２＋３ｍｍ）である場合、すなわちＺ３＝Ｚ２＋３ｍｍ＝Ｚ１＋６ｍｍであるので、検出対象物の垂直移動量が閾値以上であると判断される。

【0083】

このように、下頂点が定められて以後の検出対象物の＋Ｚ方向の移動量が垂直移動量の閾値を超える場合、すなわち下頂点を定めて以後の検出対象物の座標が下頂点と垂直移動量の閾値の和以上である場合、プロセッサは次のステップ７０７に進む。なお、ある下頂点を定めて以後にさらに検出対象物がセンサモジュール２００に近接する場合、下頂点が更新されることは言うまでもない（Ｓ７０４、Ｓ７０５）。

【0084】

水平移動量についても上記と同様である。また、上記ステップＳ７０６においては、下頂点を基準とした検出対象物の垂直移動量又は水平移動量が閾値以上か否かを判定するが、垂直移動量及び水平移動量の両方が閾値以上か否かを判断してもよい。この場合、垂直移動量及び水平移動量の閾値の範囲は任意に定められる。例えば、水平移動量の閾値を垂直移動量の閾値より大きい値に定めることができる。より具体的には、垂直移動量の閾値を５ｍｍとし、水平移動量の閾値を２５ｍｍとすることができる。これにより、垂直移動量を厳密に判定しつつ、水平移動量についてはある程度の余裕を持たせることができる。この場合、例えば検出対象物の水平方向の揺れを許容することができる。一方、垂直移動量の閾値を水平移動量の閾値より大きい値に定めてもよい。より具体的には、垂直移動量の移動量の閾値を１０ｍｍとし、水平移動量の閾値を５ｍｍとすることができる。この場合、例えば検出対象物の垂直方向の揺れを許容することができる。

【0085】

ステップＳ７０６に続いて、プロセッサ２２０は、検出対象物の座標に基づいて、検出対象物の軌跡に上頂点が存在することを検出すると、上頂点における座標を更新する（Ｓ７０７）。ステップＳ７０７に続いて、プロセッサ２２０は、検出対象物の座標に基づいてリセット判定を行う（Ｓ７０８）。ステップＳ７０８のリセット判定において、センサモジュール２００と検出対象物との距離がリセット判定距離ＲＥＳを超える場合（Ｓ７０８の「Ｙｅｓ」）、プロセッサ２２０はリセット操作が行われたと判定し、一連の入力操作を終了する。一方、ステップＳ７０８のリセット判定において、センサモジュール２００と検出対象物との距離がリセット判定距離ＲＥＳを超えない場合（Ｓ７０８の「Ｎｏ」）、プロセッサ２２０は一連の入力操作を継続する。

【0086】

ステップＳ７０８に続いて、センサモジュール２００は検出対象物の位置を検出し、プロセッサ２２０が当該位置の座標及びステップＳ７０７で記録された上頂点の座標を更新する（Ｓ７０９、Ｓ７１０）。

【0087】

ステップＳ７１０に続いて、プロセッサ２２０は押込判定を行う（Ｓ７１１）。具体的には、プロセッサ２２０は、上頂点を基準とした検出対象物の垂直移動量が閾値以上か否かを判定する。ステップＳ７１１で垂直移動量が閾値以上である場合（Ｓ７１１の「Ｙｅｓ」）、プロセッサ２２０は、次の入力操作が開始されたと判定し、次のステップＳ７１２に進む。一方、ステップＳ７１１で垂直移動量が閾値未満である場合（Ｓ７１１の「Ｎｏ」）、ステップＳ７０８に戻る。当該ステップＳ７１１における検出対象物の垂直移動量の判断の具体的な手法は、実質的に上記ステップＳ７０６におけるものと同様である。

【0088】

ステップＳ７１１に続いて、プロセッサ２２０は、ステップＳ７１１の後の検出対象物の軌跡がＴａｐ条件を満たすか否かを判定する（Ｓ７１２）。本実施形態の場合、当該Ｔａｐ条件とは、ステップＳ７１１の後の検出対象物の軌跡に下頂点が存在するか否かで判断される。より具体的には、ステップＳ７１１にてＹｅｓと判断される場合、既に検出対象物の軌跡はセンサモジュール２００に近接している局面に入っている。したがって、ステップＳ７１２においては、当該ステップＳ７１１の後に検出対象物の垂直移動量が＋Ｚ方向に所定の垂直移動量の閾値以上（例えば３ｍｍ）である、又は、上記検出対象物の動きがセンサモジュール２００への近接局面から離隔局面に移行したことによって判断される。

【0089】

当該垂直移動量の閾値は、ステップＳ７０６における垂直移動量の閾値よりも小さいことが好ましい。なお、当該ステップＳ７１２における判断基準として、上記垂直移動量の閾値に代えて水平移動量の閾値を用いてもよく、これらの両方を用いてもよい。ステップＳ７１２において、プロセッサ２２０は、検出対象物の軌跡がＴａｐ条件を満たすと判断すると（Ｓ７１２の「Ｙｅｓ」）、ステップＳ７０３に戻り、以後、ステップＳ７０８にてＹｅｓと判断されるまでステップＳ７０３～Ｓ７１２の判断を繰り返して順次タップを認定していく。一方、プロセッサ２２０は、例えば所定の期間入力操作Ｔａｐ２を検出しない場合（Ｓ７１２の「Ｎｏ」）、Ｓ７０８に戻る。

【0090】

当該ステップＳ７１２におけるＴａｐ条件は、ステップＳ７０２における判定のように、センサモジュールと検出対象物との間の距離のみに基づいて定められるものではなく、検出対象物の動きそのもの、すなわち、ある時間と別の時間における検出対象物の相対的な位置関係によってＴａｐを判断する。

【0091】

なお、後述するように、ステップＳ７１２におけるＴａｐ条件は上記以外の条件が設定されてもよい。

【0092】

以上のように、本実施形態によると、上記のような新規センサシステムとその駆動方法を提供することができる。特に、非接触式センサモジュールを用いたセンサシステムにおけるセンサモジュールの新規駆動方法を提供することができる。その結果、検出対象物をセンサモジュール２００から大きく離すことなく連続した入力操作を行った場合であっても、各入力操作を正確な位置で検出することができる。

【0093】

［１－１０．プログラム］
本発明の実施形態に係るプログラムは、上述したセンサシステムにおける表示装置１００の駆動方法を実現するためのプログラムであり、コンピューティングデバイス３００の制御部３０２に対し、上記一連の操作を実行させるように構成される。プログラムは、ユーザによる入力をアシストするための映像、すなわち、入力領域を含む映像や入力領域への操作に対応する映像の映像信号を表示モジュール１１０に提供することを制御部３０２に実行させるように構成される。また、プログラムは、プロセッサ２２０が下頂点及び上頂点を検出するための閾値を設定し、当該閾値に基づいて入力操作を検出することを制御部３０２に実行させるように構成される。プログラムはさらに、検出対象物の二次元座標又は三次元座標をプロセッサ２２０から取得することを制御部３０２に実行させるように構成される。

【0094】

プログラムは、コンピューティングデバイス３００が読み取ることができる媒体に格納された状態で配布されてもよく、あるいは、インターネットなどのネットワークから通信部３０６を介してダウンロード可能な状態で配布されてもよい。したがって、当該プログラムが記憶された記録媒体も本発明の実施形態に含まれる。

【0095】

［２．第２実施形態］
図８を参照して、本発明の実施形態の一つであるセンサシステム、センサシステムによる検出対象物の検出方法、及びこの方法を実現するためのプログラムについて説明する。

【0096】

［２－１．センサシステムの検出動作］
以下、上述した構成を備えるセンサシステムの検出動作について説明する。

【0097】

図８は、本実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式的断面図である。図８では、表示モジュール１１０上に、複数の画素１１６によって表示されたターゲット表示１３１～１３６が示されている。図８において、図６に示された符号と同じ符号が付された部材は、図６の部材と同じ構成及び機能を有する。図８において、点Ｐ４１から点Ｐ４４に達するまでの検出動作は、図６において、点Ｐ３１から点Ｐ３４に達するまでの検出動作と同じである。

【0098】

以下、ターゲット表示１３３に向かって移動する検出対象物に対する入力操作の検出方法について説明する。すなわち、以下では、上記第１実施形態の図７のステップＳ７１２におけるＴａｐ条件について、上記第１の実施形態とは異なる条件を示している。本実施形態では、ユーザの操作によって、検出対象物は、ターゲット表示１３３への入力操作を実行するためにユーザが狙った入力位置（点Ｐ４４）まで移動し、点Ｐ４４で検出対象物を静止させる。

【0099】

上記の点Ｐ４４を「第２点」という場合がある。点Ｐ４４における入力操作Ｔａｐ２を「第２入力操作」という場合がある。これらの文言を用いて上記の構成を換言すると、プロセッサ２２０は、検出対象物が第２点（点Ｐ４４）で閾値を超える時間静止した場合に、第２入力操作（Ｔａｐ２）を検出する。或いは、プロセッサ２２０は、ステップＳ７１２におけるＴａｐ条件として検出対象物の静止時間を設定し、当該検出対象物が第２点（点Ｐ４４）で所定時間静止しているか否かを判断する（Ｓ７１２）。より具体的には、プロセッサ２２０は、第２点（点Ｐ４４）を検出した後、検出対象物が当該第２点から移動した移動量と時間を測定する。プロセッサ２２０は、例えば検出対象物が第２点からＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に３ｍｍの範囲内に０．５秒以上滞在する場合に、検出対象物が停止していると判定することができる。ただし、検出対象物が停止しているとプロセッサ２２０が判定する条件は、上記の条件に限定されず、距離の閾値がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向でそれぞれ異なっていても構わない。また、時間の測定は、実際に時間を測定してもよく、フレーム積算により導出しても構わない。

【0100】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ４４で停止させた後、次のターゲット表示１３５への入力操作を実行するために、検出対象物を点Ｐ４４から水平方向と上方向（センサモジュールから離間する方向）のいずれか一方あるいは両方（すなわち斜め上方）に大きく移動させる。ここで、プロセッサ２２０は、ターゲット表示１３３への入力操作Ｔａｐ２を検出した後に、点Ｐ４４を基準としてｘ軸上における水平移動量ＭＶが閾値を超えた場合に、次の入力操作を受付可能なスタンバイ状態になる（図７のステップＳ７０６）。本実施形態では、プロセッサ２２０が水平移動量ＭＶに基づいてスタンバイ状態になる構成を例示したが、この構成に限定されない。プロセッサ２２０は、点Ｐ４４を基準として垂直移動量ＵＰに基づいてスタンバイ状態になる構成であってもよい。

【0101】

ユーザは、検出対象物を頂点Ｐ４５まで移動した後、ターゲット表示１３５への入力操作を実行するために、ターゲット表示１３５に向かって検出対象物を移動させる。

【0102】

点Ｐ４５から点Ｐ４６までの動作は、図６の点Ｐ３３から点Ｐ３４までの動作と同じ、或いはプロセッサ２２０においては図７のステップＳ７０７からステップＳ７１１までの処理と同じなので、説明を省略する。

【0103】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ４６で静止させた後、一連の入力操作を終了させるため、検出対象物を上方に向かって移動させる。プロセッサ２２０は、検出対象物が第３点（点Ｐ４６）で閾値を超える時間静止した場合に、第３入力操作（Ｔａｐ３）を検出する（図７のステップＳ７１２、Ｓ７０３）。プロセッサ２２０は、検出対象物がリセット判定距離ＲＥＳを超える（Ｓ７０３～Ｓ７０８）ことで、上記の一連の入力操作を終了する。

【0104】

以上のように、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0105】

［３．第３実施形態］
図９を参照して、本発明の実施形態の一つであるセンサシステム、センサシステムによる検出対象物の検出方法、及びこの方法を実現するためのプログラムについて説明する。

【0106】

［３－１．センサシステムの検出動作］
以下、上述した構成を備えるセンサシステムの検出動作について説明する。

【0107】

図９は、本実施形態に係るセンサシステムの検出動作を説明する模式的断面図である。図９では、表示モジュール１１０上に、複数の画素１１６によって表示されたターゲット表示１３１～１３６が示されている。図９において、図６に示された符号と同じ符号が付された部材は、図６の部材と同じ構成及び機能を有する。

【0108】

図９では、センサモジュール２００の上方に第１入力判定距離ＴＳ１及び第２入力判定距離ＴＳ２が点線で表示されている。第１入力判定距離ＴＳ１の下方、かつ、第２入力判定距離ＴＳ２の上方に判定開始距離ＪＧが二点鎖線で表示されている。第１入力判定距離ＴＳ１の上方にリセット判定距離ＲＥＳが一点鎖線で表示されている。第１入力判定距離ＴＳ１は、一連の入力操作における最初の入力操作を検出するための基準である。第２入力判定距離ＴＳ２は、一連の入力操作におけるｎ回目以降の入力操作を検出するための基準である（ｎは２以上の自然数）。判定開始距離ＪＧは、一連の入力操作において、ｎ回目以降の入力操作が検出された後に、プロセッサ２２０が次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になるための基準である。すなわち、以下では、上記第１実施形態の図７のステップＳ７０６におけるスタンバイ状態になるための条件及びステップＳ７１２におけるＴａｐ条件について、上記第１の実施形態とは異なる条件を示している。

【0109】

図９に示すように、まず、ユーザは、ターゲット表示１３１への入力操作を実行するために、検出対象物をターゲット表示１３１に向かって移動させる。この場合、検出対象物がターゲット表示１３１に接近し、センサモジュール２００（又はセンサパネル２０１）から検出対象物までの距離が第１入力判定距離ＴＳ１に達した位置を、入力操作Ｔａｐ１が検出された位置と判断する（Ｓ７０３）。ユーザの操作によって、検出対象物は、第１入力判定距離ＴＳ１に達した後もセンサモジュール２００へ接近し、ユーザが狙った入力位置（点Ｐ５２）まで移動する。

【0110】

その後、ユーザは、次のターゲット表示１３３への入力操作を実行するために、検出対象物をターゲット表示１３３に向かって移動させる。この場合、検出対象物は、点Ｐ５２を基準としてセンサモジュール２００から離れる方向（ｚ軸の正方向）に移動してから、次のターゲット表示１３３に向かって移動する。つまり、点Ｐ５２は検出対象物の軌跡において下頂点となる。

【0111】

プロセッサ２２０は、検出対象物の軌跡において下頂点（点Ｐ５２）を検出すると、検出対象物が当該下頂点から移動した移動量を測定する（Ｓ７０６）。詳細は後述するが、当該移動量は、当該下頂点を基準として、センサモジュール２００から離れるｚ軸の正方向における垂直移動量ＵＰであってもよく、当該下頂点を基準として、センサモジュール２００の主面と平行に移動するｘ軸上における水平移動量ＭＶであってもよい。上記のように測定された移動量が閾値を超えた場合、プロセッサ２２０は、次の入力操作を検出可能なスタンバイ状態になる（Ｓ７０６、Ｓ７０７）。

【0112】

プロセッサ２２０は、上記のようにスタンバイ状態になるとともに、第１入力判定距離ＴＳ１に基づく入力操作の検出を無効とし、第２入力判定距離ＴＳ２に基づく入力操作の検出を有効とする。つまり、プロセッサ２２０は、ステップＳ７１２におけるＴａｐ条件として第２入力判定距離ＴＳ２を設定し、センサモジュール２００（又はセンサパネル２０１）から検出対象物までの距離が第２入力判定距離ＴＳ２に達するか否かを判断する（Ｓ７１２）。

【0113】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ５２から上方に移動させた後、ターゲット表示１３３への入力操作を実行するために、ターゲット表示１３３に向かって検出対象物を移動させる。この場合、検出対象物がターゲット表示１３３に接近し、センサモジュール２００と検出対象物との距離が第２入力判定距離ＴＳ２に達すると、プロセッサ２２０は、第２入力判定距離ＴＳ２における検出対象物の位置（点Ｐ５３）を、入力操作Ｔａｐ２が検出された位置と判断する（Ｓ７１２）。ユーザの操作によって、検出対象物は、第２入力判定距離ＴＳ２に達した後もセンサモジュール２００へ接近し、ユーザが狙った入力位置（点Ｐ５４）まで移動する。

【0114】

プロセッサ２２０は、上記のように入力操作Ｔａｐ２を検出すると、第２入力判定距離ＴＳ２に基づく入力操作の検出を無効とする。ただし、検出対象物が上方に移動し、センサモジュール２００と検出対象物との距離が判定開始距離ＪＧに達すると、プロセッサ２２０はスタンバイ状態になり、第２入力判定距離ＴＳ２に基づく入力操作の検出を有効とする（Ｓ７１２、Ｓ７０３、Ｓ７０６）。したがって、判定開始距離ＪＧより上方に移動した検出対象物が再度センサモジュール２００に接近し、センサモジュール２００と検出対象物との距離が第２入力判定距離ＴＳ２に達すると、プロセッサ２２０は、第２入力判定距離ＴＳ２における検出対象物の位置（点Ｐ５６）を、入力操作Ｔａｐ３が検出された位置と判断する（Ｓ７１２）。ユーザの操作によって、検出対象物は、第２入力判定距離ＴＳ２に達した後もセンサモジュール２００へ接近し、ユーザが狙った入力位置（点Ｐ５７）まで移動する。

【0115】

ユーザは、検出対象物を点Ｐ５７まで移動させた後、一連の入力操作を終了させるため、検出対象物を上方に向かって移動させる。この場合、プロセッサ２２０は、検出対象物がリセット判定距離ＲＥＳを超えることで、上記の一連の入力操作を終了する（Ｓ７０８の「Ｙｅｓ」）。

【0116】

上記の構成を換言すると、プロセッサ２２０は、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が第１入力判定距離ＴＳ１に達した場合に最初の入力操作Ｔａｐ１を検出し、一連の入力操作を開始する。一連の入力操作が開始されると、プロセッサ２２０は、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が第２入力判定距離ＴＳ２に達した場合にｎ回目の入力操作（例えばＴａｐ２）を検出する。ｎ回目の入力操作（例えばＴａｐ２）が検出された後、検出対象物が上方に移動し、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が判定開始距離ＪＧに達した場合に、プロセッサがスタンバイ状態になる。この状態で、プロセッサ２２０は、センサモジュール２００から検出対象物までの距離が再度第２入力判定距離ＴＳ２に達した場合に（ｎ＋１）回目の入力操作（例えばＴａｐ３）を検出する。

【0117】

本実施形態では、ｎが２である構成を例示するが、ｎは３以上の数であってもよい。また、本実施形態では、３回目の入力操作Ｔａｐ３の検出が第２入力判定距離ＴＳ２に基づいて行われる構成を例示したが、３回目の入力操作Ｔａｐ３が２回目の入力操作Ｔａｐ２よりセンサモジュール２００に近い位置で行われてもよい。

【0118】

以上のように、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に第２入力判定距離ＴＳ２を絶対的な基準として入力操作の有無を判断するが、第１実施形態に比べてセンサモジュール２００に近い位置で入力操作が検出される。

【0119】

第１実施形態～第３実施形態のうち２以上の実施形態に記載された機能を組み合わせることができる。例えば、複数の実施形態に記載された機能を組み合わせることで、入力操作の検出精度が向上する。

【0120】

各実施形態を基にして、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。

【0121】

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】

【0122】

１００：表示装置、 １１０：表示モジュール、 １１２：アレイ基板、 １１４：対向基板、 １１６：画素、 １１８：第１のコネクタ、 １２０：表示領域、 １２２：駆動回路、 １３１～１３７：ターゲット表示、 ２００：センサモジュール、 ２０２：センサ基板、 ２０４：カバー基板、 ２０６：センサ電極、 ２０８：第３のコネクタ、 ２１０：第２のコネクタ、 ２１２：端子、 ２１４：センサ領域、 ２１６：ノイズシールド層、 ２２０：プロセッサ、 ２３０：電源回路、 ２４０：検出器、 ２４２：信号検出部、 ２４４：アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）、 ２５０：演算素子、 ２５２：信号処理部、 ２５４：座標演算部、 ２５６：判定部、 ２５８：記憶部、 ２６０：インターフェース、 ３００：コンピューティングデバイス、 ３０２：制御部、 ３０４：記憶部、 ３０６：通信部、 ３０８：音声出力部、 ３１０：電源、 ＪＧ：判定開始距離、 ＵＰ：垂直移動量、 ＭＶ：水平移動量、 ＰＳ：垂直移動量、 ＲＥＳ：リセット判定距離、 ＴＳ：入力判定距離、 ＴＳ１：第１入力判定距離、 ＴＳ２：第２入力判定距離、 Ｔａｐ１～４：入力操作

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】