特許 7372473 静電入力装置、及び、入力判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】静電入力装置、及び、入力判定方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20231024BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 590

G06F3/044 120

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022545511

(86)(22)【出願日】2021-07-09

(86)【国際出願番号】 JP2021025999

(87)【国際公開番号】W WO2022044569

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-12-14

(31)【優先権主張番号】P 2020140845

(32)【優先日】2020-08-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】早坂 哲

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 新一

(72)【発明者】

【氏名】ハリャディ ハリー

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 実

【審査官】木内 康裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１２２６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９２０５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００１６０４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電座標入力部の複数の座標における静電容量を測定する測定部と、
前記静電容量の基準値を取得するとともに、前記静電容量から前記基準値を減算して前記複数の座標における前記静電座標入力部と指との間の距離に応じた差分値に変換する変換部と、
前記複数の座標についての前記差分値から接触箇所の重心座標を算出する第１座標算出部と、
前記重心座標を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における前記差分値が、前記円に沿った１周において２周期の周期性を示すかどうかを判定する周期判定部と、
前記周期判定部によって前記２周期の周期性を示すと判定されると、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する操作判定部と
を含む、静電入力装置。

【請求項2】

前記操作判定部は、前記円の円周上の座標における前記差分値をフーリエ解析し、前記円に沿った１周において２周期になるベクトルの大きさが所定のベクトルの大きさの閾値よりも大きければ、前記２本以上の指による入力操作が行われたと判定する、請求項１に記載の静電入力装置。

【請求項3】

前記操作判定部は、前記円の円周上の各電極の測定値をフーリエ解析し、前記円に沿った１周において２周期になるベクトルの大きさと、直流成分との比率が第１所定比率よりも大きければ、前記２本以上の指による入力操作が行われたと判定する、請求項１に記載の静電入力装置。

【請求項4】

指の間隔は、前記ベクトルの大きさの２倍として算出する、請求項２又は３に記載の静電入力装置。

【請求項5】

所定の基準方向に対する前記ベクトルの方向を２本の指を結ぶ方向として算出する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の静電入力装置。

【請求項6】

前記操作判定部は、前記差分値の最大値又は最小値の座標を基準にして、前記円の円周上の座標における前記差分値からフーリエ解析した実数部を算出し、前記円に沿った１周において２周期になるフーリエ解析の前記実数部の大きさが別の所定の閾値よりも大きければ、前記２本以上の指による入力操作が行われたと判定する、請求項１に記載の静電入力装置。

【請求項7】

前記操作判定部は、前記円の円周上の座標における前記差分値の最大値と最小値の比率を算出し、前記比率が第２所定比率よりも大きければ、前記２本以上の指による入力操作が行われたと判定する、請求項１に記載の静電入力装置。

【請求項8】

前記操作判定部は、前記円の円周上の座標における前記差分値の最大値と最小値の比率を算出し、前記比率が第３所定比率よりも大きく、かつ、前記重心座標と前記最大値の座標を結ぶ第１の線分と、前記重心座標と前記最小値の座標を結ぶ第２の線分との角度が、π／４［ｒａｄ］より大きく３π／４［ｒａｄ］より小さいか、又は、５π／４［ｒａｄ］より大きく７π／４［ｒａｄ］より小さければ、前記２本以上の指による入力操作が行われたと判定する、請求項１に記載の静電入力装置。

【請求項9】

前記周期判定部によって前記２周期の周期性を示すと判定されると、前記差分値が閾値を超える座標が存在する範囲の輪郭を楕円で近似する近似処理部と、
前記楕円の２つの焦点よりも、前記楕円の中心に近い位置を２本の指の中心座標として算出する第２座標算出部と
をさらに含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の静電入力装置。

【請求項10】

前記第２座標算出部は、前記楕円の２つの焦点と前記楕円の中心とを結ぶ直線上において、前記焦点と前記中心との間の第１距離に１未満の定数を乗算して得る第２距離だけ前記中心から離れた２点の座標を前記２本の指の中心座標として算出する、請求項９に記載の静電入力装置。

【請求項11】

前記定数は、前記楕円の離心率の二次関数から得られる定数である、請求項１０に記載の静電入力装置。

【請求項12】

前記変換部は、前記差分値に前記静電座標入力部の複数の座標における静電容量を補正する補正値を掛けて、前記差分値を補正する、請求項１乃至１１の何れかに記載の静電入力装置。

【請求項13】

静電座標入力部の複数の座標における静電容量の基準値を取得するとともに、前記静電容量から前記基準値を減算して前記複数の座標における前記静電座標入力部と指との間の距離に応じた差分値に変換することと、
前記複数の座標についての前記差分値から接触箇所の重心座標を算出することと、
前記重心座標を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における前記差分値が、前記円に沿った１周において２周期の周期性を示すかどうかを判定することと、
前記２周期の周期性を示すと判定されると、２本以上の指による入力操作が行われたと判定することと
を含む処理をコンピュータが実行する、入力判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電入力装置、及び、入力判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

静電容量方式のタッチパッドや、タッチパネル等では、指やタッチペン等が接触すると静電容量が変化することを利用して、指やタッチペン等を検出している。静電容量方式のタッチパッドやタッチパネルでは、センサ電極の上に絶縁性の板があっても、指やタッチペン等を検出できる。しかし、センサ電極上の板が厚いと、分解能が低くなり、二本の指やタッチペン等が板に接触している箇所を一つの広い分布領域として、検出することがある。従来より、検出された分布領域の偏平度合を算出し、偏平度合に基づいて、シングルタッチかマルチタッチかを決定するタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

ところで、タッチパネルやタッチパッドに対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、複数本の指がタッチパネルやタッチパッドに接触した状態とでは、ともに検出される分布領域は楕円形になる。従来の入力装置は、分布領域の偏平度合でシングルタッチかマルチタッチかを決定するため、タッチパネルやタッチパッドに対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、複数本の指がタッチパネルやタッチパッドに接触した状態とを区別できない。

【0005】

そこで、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、複数本の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置、及び、入力判定方法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】

本発明の実施形態の静電入力装置は、静電座標入力部の複数の座標における静電容量を測定する測定部と、前記静電容量の基準値を取得するとともに、前記静電容量から前記基準値を減算して前記複数の座標における前記静電座標入力部と指との間の距離に応じた差分値に変換する変換部と、前記複数の座標についての前記差分値から接触箇所の重心座標を算出する第１座標算出部と、前記重心座標を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における前記差分値が、前記円に沿った１周において２周期の周期性を示すかどうかを判定する周期判定部と、前記周期判定部によって前記２周期の周期性を示すと判定されると、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する操作判定部とを含む。

【発明の効果】

【0007】

静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、複数本の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置、及び、入力判定方法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１の静電入力装置１００を示す図である。

【図2】静電座標入力部１１０に操作入力を行う際の１本の立てた指Ｆの状態と静電座標入力部１１０の測定値との関係を示す図である。

【図3】静電座標入力部１１０に操作入力を行う際の１本の斜めの指Ｆの状態と静電座標入力部１１０の測定値との関係を示す図である。

【図4】静電座標入力部１１０に操作入力を行う際の２本の指Ｆ，Ｆ'の状態と静電座標入力部１１０の測定値との関係を示す図である。

【図5】２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いを説明する図である。

【図6】２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いを説明する図である。

【図7】２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２を説明する図である。

【図8】実施形態１の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図9】補正テーブルを示す図である。

【図10】実施形態２の静電入力装置２００を示す図である。

【図11】離心率ｅと定数の実測値との関係を示す図である。

【図12】近似処理部２５４が近似処理で求める楕円と座標算出部２５５が算出する２本の指の中心座標との一例を示す図である。

【図13】近似処理部２５４が近似処理で求める楕円と座標算出部２５５が算出する２本の指の中心座標との一例を示す図である。

【図14】近似処理部２５４が近似処理で求める楕円と座標算出部２５５が算出する２本の指の中心座標との一例を示す図である。

【図15】測定した２本の指の中心座標同士の間の距離Ｌｍと、座標算出部２５５によって２本の指の中心座標として算出された２つの点同士の間の距離Ｌｃ１、Ｌｃ２との関係を示す図である。

【図16】測定した２本の指の中心座標同士の間の距離Ｌｍと、座標算出部２５５によって２本の指の中心座標として算出された２つの点同士の間の距離Ｌｃ１、Ｌｃ２との関係を示す図である。

【図17】実施形態２の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図18】実施形態３の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図19】実施形態４の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図20】実施形態５の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図21】２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の静電入力装置、及び、入力判定方法を適用した実施形態について説明する。

【0010】

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の静電入力装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、平面視とはＸＹ面視のことである。－Ｚ方向は、静電入力装置に近づく方向である。説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下と称す。＋Ｚ方向は、静電入力装置から離れる方向である。説明の便宜上、＋Ｚ方向側を上側又は上と称す。

【0011】

静電入力装置１００は、静電座標入力部１１０、マルチプレクサ１２０、駆動回路１３０、検出部１４０、及び制御部１５０を含む。

【0012】

静電座標入力部１１０は、Ｘ方向の位置を検出する複数の電極１１１と、Ｙ方向の位置を検出する複数の電極１１２を有する。複数の電極１１１、１１２は、図示しない透明基板の上面、下面にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透光性の導電性材料でそれぞれ形成されている。複数の電極１１１は、電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎからなる。電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，ＸｎはＸ方向へ一定のピッチで配列され、Ｙ方向に延在している。複数の電極１１２は、電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎからなる。電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，ＹｎはＹ方向へ一定のピッチで配列され、Ｘ方向に延在している。複数の電極１１１と複数の電極１１２とが平面視で交差する部分を交点１１３として示す。

【0013】

マルチプレクサ１２０は、複数の電極１１１（Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎ）と複数の電極１１２（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎ）とを駆動回路１３０又は検出部１４０に接続する切り替え回路である。

【0014】

駆動回路１３０は、複数の電極１１１（Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎ）と複数の電極１１２（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎ）とをグループ分けして順番に駆動電力を出力する。

【0015】

検出部１４０は、駆動回路１３０によって複数の電極１１１（Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎ）に駆動電力が供給される際に、複数の電極１１２の各電極（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎ）に流れる電流を測定し、各交点１１３における静電容量を算出する。検出部１４０は、駆動回路１３０によって複数の電極１１２（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎ）に駆動電力が供給される際に、複数の電極１１２の各電極（Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎ）に流れる電流を測定し、各交点１１３における静電容量を測定する。検出部１４０が測定する各交点１１３の静電容量は、各交点１１３における電極１１１、１１２の間に生じる静電容量である。各交点１１３に生じる静電容量は、各交点１１３の近くの導体（指）の影響を受ける。各交点１１３の静電容量値は、制御部１５０の変換部１５１に入力される。

【0016】

制御部１５０は、変換部１５１、重心座標算出部１５２、周期判定部１５３、操作判定部１５４、及び座標算出部１５５を有する。

【0017】

変換部１５１は、検出部１４０によって測定される静電容量が閾値未満のときに、検出部１４０を介して時系列的に複数回測定して得る各交差点１１３における静電容量の平均値を求める。そして、変換部１５１は、求めた平均値を静電座標入力部１１０が静電容量を測定する際の基準値として取得する。さらに、変換部１５１は、検出部１４０によって各交差点１１３について測定される静電容量の測定値から、基準値を減算して各交差点１１３における静電座標入力部１１０と指との間の距離に応じた静電容量の差分値（以下、差分値と称す）に変換する。なお、基準値は、各交差点１１３について取得される。

【0018】

重心座標算出部１５２は、第１座標算出部の一例である。重心座標算出部１５２は、変換部１５１が出力する各交点１１３の差分値に基づいて重心を算出する。本発明における「重心」は、各交点１１３の差分値を、その交点１１３の質量とみなした場合の重心である。つまり、本発明の「重心」は、静電容量の分布の中心である。

【0019】

周期判定部１５３は、重心座標算出部１５２によって算出される重心座標を中心とする所定の半径の円の円周上の各電極１１１、１１２の交点１１３における差分値が、円に沿った１周において２周期の周期性を示すかどうかを判定する。「１周において２周期の周期性」とは、図４（Ｃ）に示すようにπ［ｒａｄ］間隔の正弦波の成分が大きいことである。周期判定部１５３の処理内容については、図２乃至図４を用いて後述する。

【0020】

操作判定部１５４は、重心座標算出部１５２によって算出される重心座標を中心とする所定の半径の円の円周上の各交点１１３における差分値が、周期判定部１５３によって２周期の周期性を示すと判定されると、複数本の指による入力操作が行われたと判定する。

【0021】

座標算出部１５５は、操作判定部１５４によって複数本の指による入力操作が行われたと判定された場合に、複数の指の各々の中心座標を算出する。また、座標算出部１５５は、操作判定部１５４によって１本の指による入力操作が行われたと判定された場合に、重心座標算出部１５２によって算出される重心座標を指の中心座標として出力する。

【0022】

図２乃至図４は、静電座標入力部１１０に操作入力を行う際の指Ｆの状態と静電座標入力部１１０の測定値との関係を示す図である。図２（Ａ）には１本の指Ｆを立てて操作入力を行っている状態を示し、図３（Ａ）には１本の指Ｆを斜めにして操作入力を行っている状態を示し、図４（Ａ）には２本の指Ｆ，Ｆ'を立てて操作入力を行っている状態を示す。

【0023】

また、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）には交点１１３における差分値の平面的な分布を示す。差分値の平面的な分布は、差分値に応じた等値線（実線の閉曲線）で示し、検出部１４０によって検出される指Ｆの位置を表す領域ＦＡ（以下、指領域ＦＡ）と、指領域ＦＡの重心を中心とする半径ｒの測定円（破線の円）とを併せて示す。指領域ＦＡはモノトーンのグラデーションで示し、黒い部分は指Ｆが静電座標入力部１１０に触れている部分である。グレーの部分は、指Ｆが、静電座標入力部１１０に近接している部分である。また、測定円は、重心を中心とする円である。測定円の直径は、２本の指を接触させた場合の２本の指の中心同士の平均の距離である。一例として、測定円の直径は１８ｍｍ（半径は、９ｍｍ）である。なお、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）におけるＸＹ座標の原点は、指領域ＦＡの重心である。測定円の半径は、９ｍｍに限らない。測定円の半径が、８ｍｍ～１０ｍｍであれば、十分高い精度が得られる。また、測定円は、必ずしも半径を固定する必要はない。例えば、重心から差分値が最大となる位置までの距離を用いても良い。

【0024】

また、図２（Ｃ）、図３（Ｃ）、図４（Ｃ）には差分値の角度特性を示す。横軸は角度を示し、縦軸は測定円上の差分値を示す。角度は測定円上の位置を表し、Ｘ軸の正区間上の点を０［ｒａｄ］として反時計回りに角度を設定する。このため、測定円上でＹ軸の正区間上の点の角度はπ／２［ｒａｄ］であり、Ｘ軸の負区間上の点の角度はπ［ｒａｄ］であり、Ｙ軸の負区間上の点の角度は３π／４［ｒａｄ］である。図２（Ｃ）、図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示す差分値は、測定円における０［ｒａｄ］の点からπ／１８［ｒａｄ］毎のサンプリング点における差分値であり、サンプリング点に交点１１３が存在しない場合は、サンプリング点の周囲の複数の交点１１３における差分値から線形近似して得る値を用いる。

【0025】

図２（Ａ）に示すように、１本の指Ｆを立てた状態で操作入力を行っている状態では、図２（Ｂ）に示すように変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは円形であり、等値線は同心円状になる。この場合には、図２（Ｃ）に示すように差分値の角度特性はフラットな特性になる。測定円上の各サンプリング点における差分値は等しいからである。

【0026】

また、図３（Ａ）に示すように、１本の指Ｆを斜めにした状態で操作入力を行っている状態では、図３（Ｂ）に示すように変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは楕円形であり、等値線は楕円形になる。等値線同士の間隔は、指Ｆの先端側が最も狭く、指Ｆの付け根側（手の甲に近い側）が最も広くなる。この場合には、差分値の角度特性は、測定円の１周のうちで差分値が最大になる点ＰＭＡＸが１箇所であるため、図３（Ｃ）に示すように測定円に沿った１周において１周期の周期性を示す。

【0027】

また、図４（Ａ）に示すように、２本の指Ｆ，Ｆ'を立てた状態で操作入力を行っている状態では、図４（Ｂ）に示すように変換部１５１の出力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。等値線同士の間隔は、２本の指Ｆ，Ｆ'を結ぶ方向（Ｘ方向）側が広く、π／２［ｒａｄ］異なる方向（Ｙ方向）側が狭い。この場合には、差分値の角度特性は、測定円の１周のうちで差分値が最大になる点ＰＭＡＸが２箇所であるため、図４（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。測定円は指１本分のサイズに合わせた円であるため、２本の指Ｆ，Ｆ'の指領域ＦＡの重心は２本の指Ｆ，Ｆ'の間に位置する。このため、測定円上には２本の指Ｆ，Ｆ'の中心部が位置することになるため、２箇所で点ＰＭＡＸが得られ、測定円に沿った１周において２周期の周期性が得られる。

【0028】

以上、図２乃至図４に示すように、測定円を用いて差分値の角度特性を求めると、図２（Ａ）に示すように１本の指Ｆを立てて操作入力を行っている状態と、図３（Ａ）に示すように１本の指Ｆを斜めにして操作入力を行っている状態と、図４（Ａ）に示すように２本の指Ｆ，Ｆ'を立てて操作入力を行っている状態とを区別可能である。

【0029】

ここで、フーリエ級数展開では、ｆ（ｘ）が周期Ｔの関数なら以下の式（１）～（３）の関係が成り立つ。

【0030】

【数1】

ただし

【0031】

【数2】

【0032】

【数3】

【0033】

ここで、ｘをθに置き換える。また、２本の指Ｆ，Ｆ'についての指領域ＦＡ（図４（Ｂ）参照）の中心から一定距離ｒにおける静電座標入力部１１０の差分値をｆ（θ）とし、ｆ（θ）をフーリエ級数展開で求める。ｆ（θ）は、測定円を表す。周期Ｔ＝２π、式（１）～（３）におけるｎ＝２としてｆ（θ）を次式（４）で近似する。ただし、式（４）における係数ａ０、ａ２、ｂ２は、それぞれ式（５）～（７）で表される。係数ａ２，ｂ２は、図７を用いて後述する２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２の位置を表すベクトルを特定する係数である。

【0034】

【数4】

【0035】

【数5】

【0036】

【数6】

【0037】

【数7】

【0038】

ここで、図４に加えて図５及び図６を用いて、２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いについて説明する。図５及び図６は、２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いを説明する図である。

【0039】

図５（Ａ）に示すように、２本の指Ｆ，Ｆ'を離して立てた状態で操作入力を行っている状態では、図５（Ｂ）に示すように変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは２つの円形であるが、等値線は図４（Ｂ）に示す楕円形よりも長軸が長い楕円形になる。この場合には、測定円上で最小の差分値を与える点ＰＭＩＮにおける差分値が図４（Ｂ）に示す場合よりも小さくなるので、図５（Ｃ）に示すように測定円に沿った１周において示す２周期の周期性における振幅が図４（Ｃ）よりも大きくなる。

【0040】

また、図６（Ａ）に示すように、２本の指Ｆ，Ｆ'を付けた状態でＸ軸に対して角度を有するように立てて操作入力を行っている状態では、図６（Ｂ）に示すように変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡは２つの円形であるが、等値線の楕円形の長軸はＸ軸に対して角度θｆ（θｆ＞０）を有する。この場合には、差分値が最大になる点ＰＭＡＸの測定円上における角度がシフトするため、図６（Ｃ）に示すように測定円に沿った１周において示す２周期の周期性の位相がシフトする。角度θｆは、極座標系の角度であり、Ｘ軸と、２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２の位置を結ぶ直線とがなす角度である。

【0041】

ここで、測定円を表すｆ（θ）は次式（８）で表すことができる。

【0042】

【数8】

また、式（８）を変形すると式（９）が得られる。式（９）におけるＡ２、ｓｉｎ２θｆ、ｃｏｓ２θｆは、式（１０）～（１２）で表される。式（１０）におけるＡ２は、ベクトルを特定する係数ａ２，ｂ２から求まるベクトルの大きさを表す値である。係数ａ１，ａ２は、フーリエ級数展開した各項の実部の係数である。係数ｂ１，ｂ２は、フーリエ級数展開した各項の虚部の係数である。Ａ０，Ａ１，Ａ２は、フーリエ級数展開した各項の実部と虚部からなる複素数の絶対値である。

【0043】

【数9】

【0044】

【数10】

【0045】

【数11】

【0046】

【数12】

【0047】

式（１１）、（１２）からθｆを求めると、次式（１３）で表すことができる。

【0048】

【数13】

【0049】

また、上記の計算結果を利用して、２本の指Ｆ，Ｆ'の座標を求めることができる。図７は、２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２を説明する図である。図７には、測定円、指領域ＦＡの重心ＰＣ、差分値が最大になる点ＰＭＡＸ、２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２を示すが、指領域ＦＡは省略する。図７において、ＸＹ座標の原点は指領域ＦＡの重心ＰＣである。

【0050】

ここで、重心ＰＣから２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２の位置までの距離をＬとすると、座標ＰＦ１、ＰＦ２は、距離Ｌと角度θｆとで表される。距離Ｌは次式（１４）で求めることができる。指領域ＦＡの重心ＰＣから指Ｆの座標ＰＦ１、ＰＦ２に向かうベクトルをベクトルＰＦ１、ＰＦ２とすると、係数Ｋ１，Ｋ２の値は、ベクトルＰＦ１、ＰＦ２の２倍が２本の指Ｆ，Ｆ'の間隔になるように調整すればよい。これにより、次式（１４）によって２本の指Ｆ，Ｆ'の間隔ＬをベクトルＰＦ１、ＰＦ２の長さの２倍の距離として求めることができる。

【0051】

【数14】

【0052】

したがって、図４（Ｃ）に加えて図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）の状態を図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）の状態と区別できれば、２本の指Ｆ，Ｆ'で操作が行われていることを識別でき、さらに２本の指Ｆ，Ｆ'の座標ＰＦ１、ＰＦ２を求めることができる。

【0053】

図８は、実施形態１の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。処理がスタートすると、重心座標算出部１５２は、変換部１５１の出力に基づいて重心座標を算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で算出される座標は、変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡの重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）である。

【0054】

周期判定部１５３は、測定円における０［ｒａｄ］の点からπ／１８［ｒａｄ］毎のサンプリング点における差分値を計算する（ステップＳ２）。サンプリング点における差分値は、サンプリング点に電極１１１と電極１１２の交点１１３があれば、交点１１３における差分値である。周期判定部１５３は、サンプリング点に交点１１３が存在しない場合は、サンプリング点の周囲の複数の交点１１３における差分値から線形近似して得る値を用いる。

【0055】

周期判定部１５３は、測定円のサンプリング点の値から式（６）、（７）に基づいてフーリエ級数展開の第２項の係数ａ２、ｂ２を計算する（ステップＳ３）。

【0056】

周期判定部１５３は、ステップＳ３で計算した係数ａ２、ｂ２を用いて、式（１３）から角度θｆを計算する（ステップＳ４）。

【0057】

操作判定部１５４は、ステップＳ１で算出される重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が、静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にあるかどうかを判定する（ステップＳ５）。重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が、静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にない場合には、測定円が静電座標入力部１１０で測定可能な範囲からはみ出し、測定円のサンプリング点の差分値を取得できなくなるからである。

【0058】

操作判定部１５４は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にある（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、静電座標入力部１１０の全体で検出された差分値のうち所定の閾値（差分値についての閾値）以上の差分値の数が所定数以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。所定の閾値以上の差分値の数が所定数より大きい場合、２本の指で操作していない。例えば、３本以上の指で操作している場合や、掌で操作している場合がある。

【0059】

操作判定部１５４は、所定の閾値（差分値についての閾値）以上の差分値の数が所定数以下である（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定すると、係数ａ２、ｂ２によって特定されるベクトルＡ２の大きさが所定の閾値（ベクトルの大きさの閾値）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ７）。２本の指で操作している場合、ベクトルＡ２が所定の閾値よりも大きくなる。尚、１本の指で操作していても、測定誤差により、ベクトルＡ２は、０にならない。

【0060】

操作判定部１５４は、ベクトルの大きさが所定の閾値（ベクトルの大きさの閾値）よりも大きい（Ｓ７：ＹＥＳ）と判定すると、２本の指によって操作入力が行われたと判定する（ステップＳ８）。

【0061】

座標算出部１５５は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）、距離Ｌ、及び角度θｆで求まる２つの座標を指Ｆ、指Ｆ'の中心座標として算出する（ステップＳ９）。

【0062】

なお、操作判定部１５４は、ステップＳ５において、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、１本の指によって操作入力が行われたと判定する（ステップＳ１０）。なお、操作判定部１５４は、ステップＳ６において所定の閾値（差分値についての閾値）以上の差分値の数が所定数以下ではない（Ｓ６：ＮＯ）と判定した場合と、ステップＳ７においてベクトルの大きさが所定の閾値（ベクトルの大きさの閾値）よりも大きくない（Ｓ７：ＮＯ）と判定した場合にも１本の指によって操作入力が行われたと判定する（ステップＳ１０）。

【0063】

座標算出部１５５は、ステップＳ１で算出された重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を１本の指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ１１）。以上で一連の処理が終了する。

【0064】

以上のように、測定円に沿った１周において２周期の周期性が得られるかどうかを判定することで、操作入力が２本の指で行われたか、１本の指で行われたかを判定できる。したがって、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、２本以上の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置１００、及び、入力判定方法を提供することができる。

【0065】

なお、以上では、係数ａ２、ｂ２の値がある程度大きくＡ２の値がある程度大きい場合に２本の指によって操作入力が行われたと判定する形態について説明したが、次のようにしてもよい。

【0066】

次式（１５）で求まるＡ０を求める。Ａ０は、検出部１４０によって検出される静電容量の直流成分であり、ａ０を用いて表される。

【0067】

【数15】

【0068】

このようなＡ０を求め、ベクトルの大きさを表す値であるＡ２と、直流成分であるＡ０との比Ａ２／Ａ０の値がある程度大きい場合（第１所定比率よりも大きい場合）に２本の指によって操作入力が行われたと判定してもよい。このように直流成分であるＡ０と、ベクトルの大きさを表す値であるＡ２との比を用いて判断すれば、静電入力部１１０の感度のばらつき等に対して、より安定的な判定精度を担保することができる。

【0069】

また、静電入力部１１０の電極１１１、１１２のばらつきが大きいと、検出部１４０で検出される各交差点１１３における検出感度にばらつきが生じ、変換部１５１によって変換される差分値にばらつきが生じることになる。このような場合には、図９に示すような補正テーブルを設けて、変換部１５１によって各交差点１１３について算出される差分値を補正すればよい。図９は、補正テーブルを示す図である。ここでは一例として、交差点１１３がＸ方向及びＹ方向に８個ずつ配列された場合に利用する６４個の補正値をマトリクス状に配列した補正テーブルを示す。検出部１４０から制御部１５０に入力される静電容量に基づいて変換部１５１が各交差点１１３について算出する差分値に変換部１５１が補正値を掛けて補正するので、指の中心座標をより高い精度で検出することができる。

【0070】

＜実施形態２＞
図１０は、実施形態２の静電入力装置２００を示す図である。

【0071】

静電入力装置２００は、静電座標入力部１１０、マルチプレクサ１２０、駆動回路１３０、検出部１４０、及び制御部２５０を含む。静電入力装置２００は、実施形態１の静電入力装置１００の制御部１５０を制御部２５０に置き換えた構成を有する。その他の構成は、実施形態１の静電入力装置１００と同様であるため、同様の構成要素には同一符号を付し重複説明を省略する。

【0072】

制御部２５０は、変換部１５１、重心座標算出部１５２、周期判定部１５３、操作判定部１５４、近似処理部２５４、及び座標算出部２５５を有する。変換部１５１、重心座標算出部１５２、周期判定部１５３、操作判定部１５４は、実施形態１の制御部１５０の変換部１５１、重心座標算出部１５２、周期判定部１５３、操作判定部１５４と同一である。

【0073】

近似処理部２５４は、周期判定部１５３によって２周期の周期性を示すと判定されると、変換部１５１によって変換された差分値が閾値を超える座標が存在する範囲の輪郭を楕円で近似する近似処理を行う。この近似処理については、図１２乃至図１４を用いて後述する。

【0074】

座標算出部２５５は、第２座標算出部の一例であり、近似処理部２５４の近似処理によって求められる楕円の２つの焦点よりも、楕円の中心に近い位置を２本の指の中心座標として算出する。より具体的には、座標算出部２５５は、近似処理部２５４の近似処理によって求められる楕円の２つの焦点と楕円の中心とを結ぶ直線上において、焦点と中心との間の第１距離に１未満の定数を乗算して得る第２距離だけ中心から離れた２点の座標を２本の指の中心座標として次式（１６）で算出する。このときに座標算出部２５５が用いる定数は、楕円の離心率の二次関数から得られる定数である。ここで、２つの焦点座標を(X1, Y1), (X2, Y2)、長径の長さをａ、短径の長さをb、楕円の中心を(X0, Y0)、定数をCとする。定数Ｃは後述する。θは楕円の傾きを表す。a, bの大小関係を考慮して計算される。

【0075】

【数16】

【0076】

式（１６）で用いる定数Cは、近似処理部２５４が近似処理で求めた楕円の離心率ｅを用いた次式（１７）で表される二次関数で与えられる。

【0077】

【数17】

【0078】

式（１７）の３つの係数は、楕円の形状によって異なる。このため、式（１７）の３つの係数は、静電座標入力部１１０の種類によって変わりうる値である。式（１７）の３つの係数は、２本の指の間隔を１５ｍｍ～２０ｍｍに設定して実験によって取得した値である。

【0079】

指の位置精度が低くても良い場合には、定数に固定の値を用いてもよい。定数は、０より大きく、１より小さい値になる。定数は、静電座標入力部１１０の各種寸法や材質によって異なるが、例えば０．７である。

【0080】

図１１は、離心率ｅと定数Ｃの実測値との関係を示す図である。このような離心率ｅと定数Ｃの実測値との関係にフィットさせて得られた二次曲線を表す二次関数が式（１７）である。楕円の２つの焦点と２本の指の中心座標の位置関係を、図１２乃至図１４を用いて後述する。

【0081】

図１２乃至図１４は、近似処理部２５４が近似処理で求める楕円と座標算出部２５５が算出する２本の指の中心座標との位置関係の例を示す図である。図１２には、２本の指をＸ軸に平行にして静電入力部１１０上に置いた場合の結果を示す。図１３には、２本の指をＹ軸に平行にして静電入力部１１０上に置いた場合の結果を示す。図１４には、静電入力部１１０上に２本の指をＸ軸及びＹ軸に対してπ／４［ｒａｄ］の方向で静電入力部１１０上に置いた場合の結果を示す。いずれの場合も２本の指の中心同士の間隔は１５ｍｍである。

【0082】

図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、図１４（Ａ）には、変換部１５１の出力から算出した静電容量の差分値の分布を示す。電極１１１と電極１１２が各８本ずつあり、交点１１３が６４個ある。各交点１１３の間は、各交点１１３の値に基づき線形補間した値を算出する。静電容量の差分値は、最大値を５００とする相対値（０－５００）で表される。図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、図１４（Ａ）には、相対値を０－９９、１００－１９９、２００－２９９、３００－３９９、４００－５００の５つの範囲に分けた５段階で示している。

【0083】

図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、図１４（Ａ）に示すように、それぞれ、Ｘ方向に長い楕円、Ｙ方向に長い楕円、Ｘ軸及びＹ軸に対してπ／４［ｒａｄ］の方向に長い楕円を表す分布が得られている。

【0084】

図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）には、差分値の相対値が３００の点を黒い塗り潰しの四角（■）で示し、差分値の相対値が３００の複数の点にフィットさせた楕円の２つの焦点と、楕円の中心とを結ぶ直線上において、焦点と中心との間の第１距離に定数を乗算して得る第２距離だけ中心から離れた２点を黒い塗り潰しの菱形（◆）で示す。相対値が３００の値は、指Ｆの腹を静電入力部１１０に接触させた範囲の輪郭で測定される値である。電極の交点１１３が少ない場合、２本の指Ｆ，Ｆ'を立てて静電入力部１１０に接触させると、相対値が３００になる位置は、楕円になる。

【0085】

ここで、差分値の相対値が３００の複数の点にフィットさせた楕円は、閾値を３００として、近似処理部２５４が、変換部１５１によって変換された差分値が閾値（ここでは３００）を超える座標が存在する範囲の輪郭を楕円で近似する近似処理を行うことによって得られたものである。

【0086】

また、近似処理によって得られた楕円の２つの焦点と、楕円の中心とを結ぶ直線上において、焦点と中心との間の第１距離に定数を乗算して得る第２距離だけ中心から離れた２点（◆）は、座標算出部２５５が式（１６）を用いて求めた２つの点であり、２本の指の中心座標として算出される。

【0087】

また、図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）には、実際に測定した２本の指の中心座標を黒い塗り潰しの三角形（▲）で示す。実際には指を模擬した２本の疑似指を静電入力部１１０上に配置した位置を測定した座標である。

【0088】

図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）に示すように、座標算出部２５５によって２本の指の中心座標として算出される、第１距離に定数を乗算して得る第２距離だけ中心から離れた２点（◆）は、実際に測定した２本の指の中心座標（▲）と非常に近く、略一致した。

【0089】

座標算出部２５５は、２本の指の中心座標を表す２点（◆）の中心を２本の指の中心座標の中心位置として算出する。２本の指の中心座標の中心位置は、黒い塗り潰しの円（●）で示す位置であり、２本の指の中心座標を表す２点（◆）の中心である。

【0090】

図１５及び図１６は、測定した２本の指の中心座標同士の間の距離Ｌｍと、座標算出部２５５によって２本の指の中心座標として算出された２つの点同士の間の距離Ｌｃ１、Ｌｃ２との関係を示す図である。図１６は、図１５の横軸及び縦軸の一部の区間に相当する部分を拡大して示す。

【0091】

図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）には、座標算出部２５５が式（１６）及び定数（０．７）を用いて算出した２つの点同士の間の距離Ｌｃ１を示し、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）には、座標算出部２５５が式（１６）及び式（１７）の定数を用いて算出した２つの点同士の間の距離Ｌｃ２を示す。

【0092】

図１５（Ａ）、（Ｂ）及び図１６（Ａ）、（Ｂ）では、横軸が測定値で縦軸が算出値であるため、座標算出部２５５による算出精度が高いほど、実線で示す傾きが１の直線に近い距離が得られることになる。図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）と、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）とを比較すると、図１５（Ｂ）及び図１６（Ｂ）に示す式（１７）の定数を用いて算出した距離Ｌｃ２の方が、図１５（Ａ）及び図１６（Ａ）に示す定数（０．７）を用いて算出した距離Ｌｃ１よりも直線に近いため、式（１７）の定数を用いることで定数（０．７）を用いる場合よりも座標算出部２５５による算出精度が向上することが確認できた。

【0093】

図１７は、実施形態２の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。図１７に示すフローチャートは、図８に示す実施形態１のステップＳ９をステップＳ２９Ａ及びＳ２９Ｂに入れ替えたものである。ここでは相違点について説明する。

【0094】

ステップＳ８において、操作判定部１５４が２本の指によって操作入力が行われたと判定すると、近似処理部２５４は、近似処理を行って楕円と楕円の焦点の座標とを求める（ステップＳ２９Ａ）。ここで、ステップＳ２９Ｂにおいて式（１７）の定数Ｃを用いる場合は、近似処理部２５４は、ステップＳ２９Ａにおいて楕円と楕円の焦点の座標とに加えて離心率ｅを求めればよい。なお、楕円を求めることは、楕円を表す式を静電入力部１１０のＸＹ座標上において求めることである。焦点の座標と離心率ｅは、楕円を表す式に基づいて求めればよい。

【0095】

次いで、座標算出部２５５は、近似処理部２５４の近似処理によって求められる楕円の２つの焦点と楕円の中心とを結ぶ直線上において、焦点と中心との間の第１距離に定数（０．７）又は式（１７）の定数Ｃを乗算して得る第２距離だけ中心から離れた２点の座標を２本の指の中心座標として式（１６）を用いて算出する（ステップＳ２９Ｂ）。以上で一連の処理が終了する。

【0096】

以上のように、測定円に沿った１周において２周期の周期性が得られるかどうかを判定することで、操作入力が２本の指で行われたか、１本の指で行われたかを判定できる。そして、２本の指が静電入力部１１０に接触することによる静電容量の差分値の分布を表す楕円を近似処理で求め、さらに式（１６）定数を用いて２本の指の中心座標を算出することができる。式（１６）に用いる定数は、式（１６）の定数又は定数（０．７）を用いる。

【0097】

したがって、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、２本以上の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置２００、及び、入力判定方法を提供することができる。また、２本の指の中心座標を高精度に算出できる静電入力装置２００、及び、入力判定方法を提供することができる。

【0098】

＜実施形態３＞
図１８は、実施形態３の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。図１８に示すフローチャートは、図８に示す実施形態１のフローチャートをベースにしており、実施形態１の静電入力装置１００が実施可能である。ここでは、実施形態３の入力判定方法として実施形態１の入力判定方法の第１変形例の入力判定方法について説明する。図１８において、図８に示すステップと同一の処理には同一番号を付す。

【0099】

実施形態３では、操作判定部１５４は、変換部１５１によって変換される、各交差点１１３における静電座標入力部１１０と指との間の距離に応じた静電容量の差分値の最大値又は最小値の座標を基準にして、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値からフーリエ解析した実数部を算出し、円に沿った１周において２周期になるフーリエ解析の実数部の大きさが閾値（所定の閾値）よりも大きければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する。

【0100】

ここで、フーリエ解析には、フーリエ級数展開、複素フーリエ級数展開、フーリエ変換があり、何れの方法を用いてもよい。フーリエ解析の実部は、複素フーリエ級数の実部、または、フーリエ変換の実部、並びにフーリエ級数の余弦を意味する。

【0101】

処理がスタートすると、重心座標算出部１５２は、変換部１５１の出力に基づいて操作入力が行われた座標を算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で算出される座標は、変換部１５１の出力が所定の閾値以上になる指領域ＦＡの重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）である。

【0102】

操作判定部１５４は、ステップＳ１で算出される重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が、静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にあるかどうかを判定する（ステップＳ５）。重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が、静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にない場合には、測定円が静電座標入力部１１０で測定可能な範囲からはみ出し、測定円のサンプリング点の差分値を取得できなくなるからである。

【0103】

操作判定部１５４は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にある（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、静電座標入力部１１０の全体で検出された差分値のうち所定の閾値（差分値についての閾値）以上の差分値の数が所定数以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。所定の閾値以上の差分値の数が所定数より大きい場合、２本の指で操作していない。例えば、３本以上の指で操作している場合や、掌で操作している場合がある。

【0104】

操作判定部１５４が所定の閾値（差分値についての閾値）以上の差分値の数が所定数以下である（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定すると、周期判定部１５３は、測定円における０［ｒａｄ］の点からπ／１８［ｒａｄ］毎のサンプリング点における差分値を算出する（ステップＳ３１）。各サンプリング点は、重心座標から９ｍｍ離れた点である。各サンプリング点は、重心からＸ軸方向を０［ｒａｄ］として、０［ｒａｄ］からπ／１８［ｒａｄ］毎回転した位置である。各サンプリング点の座標は、次式（１８）で表される。

【0105】

【数18】

【0106】

ステップＳ３１の処理は、実施形態１のステップＳ２の処理と同一である。サンプリング点における差分値は、サンプリング点に電極１１１と電極１１２の交点１１３があれば、交点１１３における差分値である。周期判定部１５３は、サンプリング点に交点１１３が存在しない場合は、サンプリング点の周囲の複数の交点１１３における差分値から線形近似して得る値を用いる。

【0107】

操作判定部１５４は、測定円の円周上のサンプリング点における差分値の最大値の座標を特定する（ステップＳ３２）。

【0108】

操作判定部１５４は、重心座標と、サンプリング点における差分値の最大値の座標（ｘＭａｘ，ｙＭａｘ）から、θｆを算出する（ステップＳ３３）。θｆは次式（１９）で算出される。

【0109】

【数19】

【0110】

操作判定部１５４は、ステップＳ３３で特定したθｆで補正をしてから、フーリエ解析し、フーリエ級数の第２項の実部の係数ａ２を算出する。例えば、測定円の円周上の値が、図６（Ｃ）で示される値の場合、０からπ／４［ｒａｄ］の範囲は、角度を７π／４［ｒａｄ］加えた角度に補正し、π／４から２π［ｒａｄ］の範囲は、角度をπ／４［ｒａｄ］引いた値に補正する。その結果、図ｘ（図４（ｃ）のコピー）で示される値に補正する。補正した値を用いて、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標におけるサンプリング点における差分値からフーリエ解析した実数部の係数ａ２を算出する（ステップＳ３４）。尚、０［ｒａｄ］が最大値なので、１周（2π）で２周期の周期性を持つデータであれば、フーリエ級数の第２項の虚部の係数ｂ２は、ほぼ０である。よって、静電容量の差分値の最大値の座標の角度が０［ｒａｄ］になるように補正してから、フーリエ解析することで、実数部の係数ａ２のみで、周期性を判定できる。尚、最小値の座標の角度が０になるように補正しても、フーリエ解析の実部の係数ａ２は、ほぼ、同一の値が算出される。

【0111】

操作判定部１５４は、円に沿った１周において２周期になるフーリエ解析の実数部の係数ａ２が閾値（所定の閾値）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ３５）。

【0112】

操作判定部１５４によって、実数部の係数ａ２が閾値（所定の閾値）よりも大きいと判定されると、２本の指の座標を算出するステップＳ３６に進む。

【0113】

座標算出部１５５は、重心の座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）、実数部の係数ａ２、及び角度θｆで求まる２つの座標を指Ｆ、Ｆ'の中心座標として算出する（ステップＳ３６）。尚、最大値の座標を用いる代わりに、最小値の座標を用いることも可能である。重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）と静電容量の差分値の最小値の座標とからは角度θｆ＋π／２、及び、角度θｆ－π／２で表される角度（θｆとπ／２異なる角度）の方向に２本の指が位置する。このため、差分値の最大値又は最小値のいずれか一方を用いて計算すればよい。

【0114】

なお、ステップＳ５において、操作判定部１５４によって重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にない（Ｓ５：ＮＯ）と判定された場合は、１本の指によって操作入力が行われたと見なし、座標算出部１５５は、ステップＳ１で算出された重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を１本の指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ１１）。また、ステップＳ６で所定の閾値以上の差分値の数が所定数以上（Ｓ６：ＮＯ）と判定された場合は、２本の指による操作入力ではないと見なし、座標算出部１５５は、ステップＳ１で算出された重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を１本の指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ１１）。また、ステップＳ３５で係数ａ２の大きさが閾値より大きくない（ステップＳ３５：ＮＯ）と判定された場合は、１本の指によって操作入力が行われたと見なし、座標算出部１５５は、ステップＳ１で算出された重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を１本の指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ１１）。以上で一連の処理が終了する。

【0115】

以上のように、静電容量の差分値の最大値又は最小値の座標を基準にして、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値からフーリエ解析した実数部を算出し、円に沿った１周において２周期になるフーリエ解析の前記実数部の大きさが閾値（所定の閾値）よりも大きければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定することができる。

【0116】

したがって、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、２本以上の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。また、２本の指の中心座標を高精度に算出できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。

【0117】

＜実施形態４＞
図１９は、実施形態４の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。図１９に示すフローチャートは、図８に示す実施形態１のフローチャートをベースにしており、実施形態１の静電入力装置１００が実施可能である。ここでは、実施形態４の入力判定方法として実施形態１の入力判定方法の第２変形例の入力判定方法について説明する。図１９において、図８及び図１８に示すステップと同一の処理には同一番号を付す。

【0118】

実施形態４では、操作判定部１５４は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値の最大値と最小値の比率を算出し、比率が第２所定比率よりも大きければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する。

【0119】

図１９に示す処理におけるステップＳ１、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ３１、Ｓ１１は、図１８に示すステップＳ１、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ３１、Ｓ１１と同一である。

【0120】

操作判定部１５４は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値の最大値と最小値を特定する（ステップＳ４１）。

【0121】

操作判定部１５４は、特定した差分値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）が所定比率（第２所定比率）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４２）。

【0122】

操作判定部１５４は、差分値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）が第２所定比率よりも大きければ、測定円におけるサンプリング点における差分値の最大値（又は最小値）の座標を特定する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の処理は、図１８におけるステップＳ３２の処理と同一である。

【0123】

周期判定部１５３は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）と、サンプリング点における差分値の最大値の座標とから、角度θｆを計算する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の処理は、図１８におけるステップＳ３３の処理と同一である。ここで、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）と静電容量の差分値の最大値の座標とからは角度θｆが求まる。尚、最大値の座標を用いる代わりに、最小値の座標を用いることも可能である。重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）と静電容量の差分値の最小値の座標とからは角度θｆ＋π／２、及び、角度θｆ－π／２で表される角度（θｆとπ／２異なる角度）の方向に２本の指が位置する。このため、差分値の最大値又は最小値のいずれか一方を用いて計算すればよい。

【0124】

操作判定部１５４は、サンプリング点における差分値の最大値と最小値から指間隔Ｄを算出する（ステップＳ４５）。指間隔Ｄは、差分値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）に所定の定数を加算することによって求まる。楕円の長径と短径の比率が大きければ指間隔Ｄは大きくなり、比率が小さければ指間隔Ｄは小さくなる。

【0125】

座標算出部１５５は、重心の座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）、指間隔Ｄ、及び角度θｆで求まる２つの座標を指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ４６）。

【0126】

なお、ステップＳ５において、操作判定部１５４によって重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）が静電座標入力部１１０の中央部の所定範囲内にない（Ｓ５：ＮＯ）と判定された場合は、１本の指によって操作入力が行われた場合であるため、座標算出部１５５は、ステップＳ１で算出された重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を１本の指Ｆの中心座標として算出する（ステップＳ１１）。以上で一連の処理が終了する。

【0127】

以上のように、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値の最大値と最小値の比率を算出し、比率が第２所定比率よりも大きければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定することができる。

【0128】

したがって、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、２本以上の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。また、２本の指の中心座標を高精度に算出できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。

【0129】

＜実施形態５＞
図２０は、実施形態５の入力判定方法の処理を示すフローチャートである。図２１は、２本の指Ｆ，Ｆ'の位置関係の違いによる差分値の平面的な分布、及び、差分値の角度特性の違いを説明する図である。図２０に示すフローチャートは、図８に示す実施形態１のフローチャートをベースにしており、実施形態１の静電入力装置１００が実施可能である。ここでは、実施形態５の入力判定方法として実施形態１の入力判定方法の第３変形例の入力判定方法について説明する。図２０において、図８、図１８、及び図１９に示すステップと同一の処理には同一番号を付す。

【0130】

実施形態４では、操作判定部１５４は、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値の最大値と最小値の比率を算出し、比率が第３所定比率よりも大きく、かつ、重心座標と差分値の最大値の座標を結ぶ第１の線分と、重心座標と差分値の最小値の座標を結ぶ第２の線分との角度が、π／４［ｒａｄ］より大きく３π／４［ｒａｄ］より小さいか、又は、５π／４［ｒａｄ］より大きく７π／４［ｒａｄ］より小さければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する。

【0131】

図２０に示す処理におけるステップＳ１、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６、Ｓ１１は、図１９に示すＳ１、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６、Ｓ１１と同一である。

【0132】

ステップＳ４２では、操作判定部１５４は、特定した差分値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）が所定比率（第３所定比率）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４２）。図２０におけるステップＳ４２で用いる所定比率（第３所定比率）は、図１９におけるステップＳ４２で用いる所定比率（第２所定比率）とは値が異なる。図１９に示す処理では差分値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）が所定比率（第２所定比率）よりも大きければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定する。このため、図３に示すように傾いた１本の指Ｆであるか２本の指Ｆであるかを判別する必要があることから、所定比率（第２所定比率）を比較的大きな値に設定しており、図２０のステップＳ４２における所定比率（第３所定比率）よりも大きい値に設定される。これに対して、図２０に示す処理では、ステップＳ４２の判定処理に加えて、後述するステップＳ５２の処理があるため、所定比率（第３所定比率）は、図１９のステップＳ４２における所定比率（第２所定比率）よりも小さな値でよい。

【0133】

操作判定部１５４は、ステップＳ４３において、測定円におけるサンプリング点における差分値の最大値（又は最小値）の座標を特定すると、重心座標と差分値の最大値の座標を結ぶ線と、重心座標と差分値の最小値の座標を結ぶ線の角度を算出する（ステップＳ５１）。図２１（Ａ）に示すように、最大値を示すサンプリング点がπ／４［ｒａｄ］方向にあり、最小値を示すサンプリング点が３π／４［ｒａｄ］方向にある場合は、その差は図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すようにπ／２［ｒａｄ］であるので、２本の指があると判定することができる。

【0134】

操作判定部１５４は、重心座標と差分値の最大値の座標を結ぶ第１の線分と、重心座標と差分値の最小値の座標を結ぶ第２の線分とのなす角度が、π／４［ｒａｄ］より大きく３π／４［ｒａｄ］より小さいか、又は、５π／４［ｒａｄ］より大きく７π／４［ｒａｄ］より小さいかどうかを判定する（ステップＳ５２）。

【0135】

操作判定部１５４は、ステップＳ５２においてＹＥＳと判定すると、フローをステップＳ４４に進行させる。その後、図１９に示す処理と同様に、ステップＳ４５及びＳ４６の処理が行われる。

【0136】

以上のように、重心座標（ｘＭｉｄ，ｙＭｉｄ）を中心とする所定の半径の円の円周上の座標における差分値の最大値と最小値の比率を算出し、比率が第３所定比率よりも大きく、かつ、重心座標と差分値の最大値の座標を結ぶ第１の線分と、重心座標と差分値の最小値の座標を結ぶ第２の線分との角度が、π／４［ｒａｄ］より大きく３π／４［ｒａｄ］より小さいか、又は、５π／４［ｒａｄ］より大きく７π／４［ｒａｄ］より小さければ、２本以上の指による入力操作が行われたと判定することができる。

【0137】

したがって、静電座標入力部に対して斜めに伸ばした１本の指が接触した状態と、２本以上の指が静電座標入力部に接触した状態とを区別できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。また、２本の指の中心座標を高精度に算出できる静電入力装置、及び、入力判定方法を提供することができる。

【0138】

以上、本発明の例示的な実施形態の静電入力装置、及び、入力判定方法について説明したが、本発明は、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。

【0139】

なお、本国際出願は、２０２０年８月２４日に出願した日本国特許出願２０２０－１４０８４５に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

【符号の説明】

【0140】

１００、２００ 静電入力装置
１１０ 静電座標入力部
１１１、１１２ 電極
１１３ 交点
１２０ マルチプレクサ
１３０ 駆動回路
１４０ 測定部
１５０、２５０ 制御部
１５１ 変換部
１５２ 重心座標算出部
１５３ 周期判定部
１５４ 操作判定部
１５５、２５５ 座標算出部
２５４ 近似処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】