JP7407610B2

JP7407610B2 - 位置出力装置

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Publication number: JP7407610B2
Application number: JP2020019573A
Authority: JP
Inventors: 直行波多野; 朋輝山田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: JP2023164680A; US20200257430A1; JP7551982B2; JP2020135881A; JP2024113182A; US10838555B2

Description

本発明は、位置出力装置に関する。

従来より、表示パネルに重ねて配置され、ユーザによって指示された座標を検出するセンサパネルと、センサパネルにより検出可能な第１領域の外周部の第２領域において検出された座標を無効とする情報処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１５－０２５４５８号

ところで、座標（位置）を検出するセンサパネル（位置検出部）によって第１領域の外周部の第２領域で検出された座標（位置）を無効とするだけでは、必ずしも使い勝手は良好ではない。

そこで、使い勝手が良好な位置出力装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の位置出力装置は、対象物によって操作される操作面に沿って設けられる複数の検出電極と、前記複数の検出電極に対象物が近接する位置を前記複数の検出電極によって区分けされる複数の区画における静電容量に基づいて検出する位置検出部と、前記位置を表す位置データを出力する出力端子と、前記位置データを前記出力端子から出力するかどうかを判定する判定部であって、前記複数の区画で検出される静電容量のピーク値が前記操作面の操作領域の外縁から所定範囲内の境界領域内の区画で検出されるときは前記位置データを前記出力端子から出力しないと判定し、前記ピーク値が前記操作領域のうち前記境界領域よりも内側の区画で検出され、かつ、当該区画に前記境界領域内で隣接する区画で検出される静電容量と前記ピーク値との差が所定値以上の場合に前記位置データを前記出力端子から出力すると判定する判定部とを含む。

使い勝手が良好な位置出力装置を提供することができる。

位置出力装置１００を示す図である。操作領域１１１の外縁における位置データのずれが生じる理由を説明する図である。第１の処理方法を説明する図である。第１の処理方法を示すフローチャートである。第２の処理方法で用いる合計値と重み付け平均値を説明する図である。第２の処理方法の処理を示すフローチャートである。第３の処理方法で判定部１３３が算出する角度を説明する図である。例外的に位置データを出力するケースを説明する図である。第３の処理方法の処理を示すフローチャートである。指先が操作パネル１１０に接触する領域の幅と幅の閾値を説明する図である。第４の処理方法の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の位置出力装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、位置出力装置１００を示す図である。位置出力装置１００は、操作パネル１１０、電極１２０、及び制御装置１３０を含む。以下では、各図において共通のＸＹＺ座標を用いて説明する。また、ＸＹ面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、＋Ｚ方向を上、－Ｚ方向を下と称す場合があるが、普遍的な上下関係を表すものではない。

位置出力装置１００は、一例として、車両に搭載され、ダッシュボード周辺に配置されるディスプレイパネルに表示されるナビゲーション装置やエアコンディショナ等の様々な装置の操作画面に表示されるＧＵＩ（Graphic User Interface）の操作部等を遠隔操作する際に利用される入力装置に組み込まれるタッチパネルである。

このような入力装置は、利用者の操作によってＺ軸に平行な回転軸に対して回転可能な円筒状の部材を有し、円筒状の部材の上面（円筒の上側の面）に位置出力装置１００の操作パネル１１０が設けられる。位置出力装置１００が組み込まれた入力装置は、例えば、車両のセンターコンソールのように運転者又は助手席（利用者）の乗員の手元に配置される。ただし、位置出力装置１００が組み込まれた入力装置の利用形態は、このような利用形態に限られるものではない。

また、位置出力装置１００は、利用者が指等で操作パネル１１０を操作することによって生じる静電容量の変化に基づいて、指等が操作パネル１１０に近接した位置を表す位置データを出力する。利用者の体の一部であれば指以外の部位でも操作可能であり、また、静電容量対応型のスタイラスペンのような道具を使って操作することも可能であるが、以下では利用者が指を使って操作する場合について説明する。

操作パネル１１０は、操作面１１０Ａを有する円板状のプレートであり、一例として樹脂製である。操作面１１０Ａは、操作パネル１１０の上面であり、位置出力装置１００に操作が行われる表面である。操作パネル１１０の操作面１１０Ａとは反対側（－Ｚ方向側）には、電極１２０が配置される。

操作面１１０Ａは、操作領域１１１を有する。操作領域１１１は、操作面１１０Ａに示す破線の円の内側の領域であり、操作面１１０Ａのうちの外周部を除いた領域である。電極１２０は、平面視で操作領域１１１内に配置される。破線の円で示す操作領域１１１の外縁は、操作領域１１１と、操作領域１１１の外側の領域との境界である。

電極１２０は、Ｘ方向に延在する複数の電極１２０Ａと、Ｙ方向に延在する複数の電極１２０Ｂとを有する。電極１２０は、検出電極の一例である。複数の電極１２０Ａ及び複数の電極１２０Ｂは、Ｚ方向における位置が異なり、所定の間隔を隔てて離間している。電極１２０Ａ及び１２０Ｂは、導電性のある材料製であればどのような形状及び材料製であってもよく、一例として銅製である。

電極１２０Ａ及び１２０Ｂが平面視で交差する交差部１２１には、容量が形成される。複数の電極１２０Ａと複数の電極１２０Ｂとの交差部１２１は、操作領域１１１内にマトリクス状に配置される。交差部１２１は、操作領域１１１をマトリクス状に区分けした区画の一例である。

電極１２０Ａ及び１２０Ｂは、ケーブル１２５を介して制御装置１３０に接続されている。ケーブル１２５は、複数の電極１２０Ａ及び複数の電極１２０Ｂによって検出される電位を別々に制御装置１３０に伝達する。

制御装置１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、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、主制御部１３１、位置検出部１３２、判定部１３３、メモリ１３４、及び出力端子１３５を有する。

主制御部１３１、位置検出部１３２、判定部１３３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１３４は、制御装置１３０のメモリを機能的に表したものである。出力端子１３５は、上述した入力装置、又は、入力装置が接続されるＥＣＵ(Electronic Controlled Unit：電子制御装置)等の外部装置に接続され、制御装置１３０が検出する位置データを外部装置に出力する。

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、位置検出部１３２及び判定部１３３が行う処理以外の処理を実行する。

位置検出部１３２は、電極１２０によって検出され、ケーブル１２５を介して入力される静電容量に基づき、複数の電極１２０Ａ及び複数の電極１２０Ｂの各交差部１２１における電位差（電圧）に基づいて、各交差部１２１における静電容量を検出する。位置検出部１３２は、各交差部１２１の静電容量に基づいて、利用者の指が操作面１１０Ａに近接する位置を検出し、検出した位置を表す位置データを生成する。位置検出部１３２は、位置出力装置１００の制御周期の各周期に各交差部１２１における静電容量を検出し、位置データを生成する。

ここで、複数の電極１２０Ａ及び複数の電極１２０Ｂの各交差部１２１における静電容量は、利用者の指が操作面１１０Ａに接触する場合に限らず、操作面１１０Ａに近づいた場合にも変化する。このため、操作面１１０Ａに近接するとは、利用者の指が操作面１１０Ａに接触する場合と、利用者の指が操作面１１０Ａに接触していないが、複数の電極１２０Ａ及び複数の電極１２０Ｂの各交差部１２１における静電容量が変化する程に操作面１１０Ａに近づく場合とを含む意味である。

利用者の指が操作面１１０Ａに接触する場合と、非接触だが操作面１１０Ａに近づいている場合とでは、静電容量の大きさが異なるだけであり、位置検出部１３２による検出は同様に行われる。このため、以下では特に断らない限り、利用者の指が操作面１１０Ａに接触する場合について説明する。

位置検出部１３２は、利用者の指が操作面１１０Ａに近接する位置を検出する際には、例えば、複数の交差部１２１における静電容量のうちのピーク値（最大値）と、ピーク値を与える交差部１２１の周りの所定数の交差部１２１の静電容量との重心の位置をＸＹ平面で求め、求めた位置を検出した位置とする。なお、このような位置の検出方法は一例であり、他の種々の方法によって位置を検出してもよい。

判定部１３３は、電極１２０によって検出され、ケーブル１２５を介して入力される静電容量に基づき、位置検出部１３２が検出する位置を表す位置データを出力端子１３５から位置出力装置１００の外部に出力するかどうかを判定する。

判定部１３３によって位置データを出力端子１３５から出力すると判定されると、位置検出部１３２は、位置データを出力端子１３５に出力する。この結果、位置データは、出力端子１３５に接続される入力装置又はＥＣＵ等の外部装置に出力される。

また、判定部１３３によって位置データを出力端子１３５から出力しないと判定されると、位置検出部１３２は、位置データを出力端子１３５に出力しない。この結果、位置データは、出力端子１３５から出力されない。

メモリ１３４は、主制御部１３１、位置検出部１３２、判定部１３３が処理を実行するのに必要なプログラムやデータ等を格納する。

次に、図２を用いて、操作領域１１１の外縁で位置検出部１３２が検出する位置のずれが生じる理由について説明する。図２は、操作領域１１１の外縁における位置データのずれが生じる理由を説明する図である。図２において、黒い塗りつぶしの点は、位置検出部１３２が検出する位置を表す。指先は、操作パネル１１０に接触しながら矢印（１）に沿って移動することとする。

操作パネル１１０は円形であるため、操作領域１１１の外縁（境界）も円形である。このため、交差部１２１は、操作領域１１１の外縁に沿ってジグザグな形で配置されることになる。

また、１本の指先の全体が操作パネル１１０に接触している場合には、検出されるすべての交差部１２１の静電容量のうちの最大値（ピーク値）は、指先の略中心が接触する位置で得られる。静電容量のピーク値は、重心に与える影響が大きいため、１本の指先の全体が操作パネル１１０に接触している場合には、位置検出部１３２が検出する位置は、静電容量のピーク値を与える交差部１２１の位置に非常に近い。

このため、指先を操作パネル１１０に接触させて外縁の外から操作領域１１１の内部へ移動させると、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向において検出される静電容量のピーク値が、指先の全体が操作パネル１１０に接触している場合のＸ軸方向及び／又はＹ軸方向において検出される静電容量のピーク値とずれる場合がある。

この結果、図２に破線Ａで示すように指先が操作領域１１１の外縁と重なっている状態では、指先の全体が操作パネル１１０に接触している場合と比べて、位置検出部１３２によって検出される位置がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向にずれる場合がある。指先が外縁と重なっている状態では、指先の全体が操作パネル１１０に接触している場合に静電容量のピーク値を与える指先の部分が、操作領域１１１の外部にある可能性があるからである。このような検出される位置のずれは、特に、指先の移動方向が操作パネル１１０の径方向（中心を通る方向）に沿っていない場合に顕著になる。

このため、利用者が操作パネル１１０に接触する指先を真っ直ぐ移動させた場合でも、指先が外縁と重なっている状態では、指先の軌跡が曲がって検出されることになる。指先の軌跡が曲がって検出されると、利用者が思っている通りに入力操作を行えなくなる場合がある。

位置出力装置１００は、上述のように指先の軌跡が曲がって検出されることによる不具合を抑制するとともに、所定の動作を行った場合には位置データを出力することにより、使い勝手を向上させる。以下、位置出力装置１００の４種類の処理（第１の処理乃至第４の処理）の詳細について説明する。位置出力装置１００は、第１の処理乃至第４の処理のうちのいずれか１つを行う。

図３は、第１の処理方法を説明する図である。図３（Ａ）～（Ｃ）には、操作領域１１１のうちの四半円の部分に、位置検出部１３２が検出する交差部１２１の静電容量の値を、各交差部１２１に相当する位置に示された区画内の数値で示す（本明細書において説明を簡易化するため、図３に示されるようなマトリクス状の正方形で示される各区画を交差部と称する場合がある）。静電容量の値は、規格化した値であり、０であっても実際には幾らかの静電容量の値が得られている。

図３（Ａ）～（Ｃ）には、一例として、操作パネル１１０に接触している指先が操作領域１１１の外側の＋Ｙ方向から操作領域１１１の内部に移動する場合の静電容量を示す。図３（Ａ）～（Ｃ）に示す静電容量は、連続する３つの制御周期において取得されたものである。

図３（Ａ）、（Ｂ）では、指先の全体が操作パネル１１０に接触している状態ではなく、操作領域１１１の外側にはみ出している部分がある。図３（Ｃ）では、指先の全体が操作領域１１１に入っている。

また、マトリクス状に配置される複数の交差部１２１のうち、最も外側に位置し、操作領域１１１の外縁に最も近い交差部１２１（濃いグレーで示す交差部１２１）は、境界領域に含まれる交差部１２１である。境界領域は、操作領域１１１の外縁の内側の所定範囲内に位置する。

ここでは所定範囲は、１つの交差部１２１に相当するため、図３（Ａ）～（Ｃ）には、操作領域１１１の外縁から１つの交差部１２１の分に相当するジグザグの境界領域を示す。なお、境界領域は、操作領域１１１の外縁から２以上の交差部１２１の分に相当する範囲であってもよい。

図３（Ａ）では、すべての交差部１２１の静電容量のうちのピーク値は、各交差部１２１に示された各検出値（すなわち０、１０、４０及び１２０）の最大値（１２０）であり、濃いグレーで示す境界領域に丸で囲んで示される交差部１２１で得られている。指先の全体が操作パネル１１０に接触しておらず、指先の略中心が境界領域にある状態である。

位置出力装置１００は、静電容量のピーク値が境界領域内の交差部１２１で得られている場合には、位置データを出力しない。上述のように、検出される位置のずれが生じるおそれがあるからである。

また、図３（Ｂ）では、静電容量のピーク値は、濃いグレーで示す境界領域よりも内側（操作領域１１１の中心側）に移動している。指先の位置は、図３（Ａ）の場合よりも－Ｙ方向に移動しているが、ピーク値に近い値（１１０）が境界領域で得られているため、指先の全体が操作パネル１１０に接触していないと考えられる状態である。

この場合には、位置出力装置１００は、ピーク値を与える交差部１２１に境界領域内で隣接する交差部１２１（図３（Ｂ）では、矢印で示すように静電容量のピーク値（１２０）の隣に位置する４つの交差部１２１）で得られている各静電容量（４０、１１０、４０、１０）と、ピーク値との差分を求め、差分の最小値が所定値（閾値）以上であるかどうかを判定する。所定値は、一例として５０である。なお、ピーク値を与える交差部１２１に境界領域内で隣接する交差部１２１とは、ピーク値を与える交差部１２１に境界領域内で１つ隣りの交差部１２１のことである。

図３（Ｂ）では、４つの差分は、８０（１２０－４０）、１０（１２０－１１０）、８０（１２０－４０）、１１０（１２０－１０）となり、それらの最小値は１０であり、所定値（５０）以上ではないため、位置出力装置１００は、位置データを出力しない。

このように、境界領域内で隣接する交差部１２１（図３（Ｂ）で得られた静電容量と、ピーク値との差分を求めるのは、指先の全体が操作パネル１１０に接触していない場合には、操作領域１１１の中心側には指先の端があると考えられるが、外側（境界領域側）には、指先の中心側が存在する可能性があるからである。

また、図３（Ｃ）では、静電容量のピーク値は、濃いグレーで示す境界領域よりもさらに内側に移動している。指先の位置は、図３（Ｂ）の場合よりも－Ｙ方向に移動しており、ピーク値に近い値（１１０）の＋Ｙ方向側に隣接する交差部１２１で得られる値が４０に低下しているため、指先の全体が操作パネル１１０に接触したいと考えられる状態である。

この場合には、位置出力装置１００は、ピーク値を与える交差部１２１に境界領域内で隣接する交差部１２１（図３（Ｃ）では、矢印で示すように静電容量のピーク値（１２０）の隣に位置する２つの交差部１２１）で得られている各静電容量（４０、４０）と、ピーク値との差分を求め、差分の最小値が所定値（閾値）以上であるかどうかを判定する。

図３（Ｃ）では、２つの差分は、ともに８０（１２０－４０）であり、最小値の８０は所定値（５０）以上であるため、位置出力装置１００は、位置データを出力する。

図４は、第１の処理方法を示すフローチャートである。

処理がスタートすると、位置検出部１３２は、各交差部１２１における静電容量を検出する（ステップＳ１１）。

判定部１３３は、静電容量のピーク値が境界領域にあるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。

判定部１３３は、静電容量のピーク値が境界領域にない（Ｓ１１：ＮＯ）と判定すると、静電容量のピーク値が境界領域よりも内側にあるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。

判定部１３３は、静電容量のピーク値が境界領域よりも内側にある（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、ピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１が境界領域内にあるかどうかを判定する（ステップＳ１４）。

判定部１３３は、ピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１が境界領域内にある（Ｓ１４：ＹＥＳ）と判定すると、ピーク値を与える交差部１２１に境界領域内で隣接する交差部１２１で得られている静電容量と、ピーク値との差分を求め、差分の最小値をメモリ１３４に保存する（ステップＳ１５）。

判定部１３３は、メモリ１３４から差分の最小値を読み出し、差分の最小値が所定値（閾値）以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。

判定部１３３は、差分の最小値が所定値（閾値）以上である（Ｓ１６：ＹＥＳ）と判定すると、位置データを出力すると判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させる（ステップＳ１７）。位置検出部１３２は、各制御周期において各交差部１２１から取得した静電容量に基づいて位置データを生成しているため、ステップＳ１７では位置データを出力端子１３５から出力する。

主制御部１３１は、ステップＳ１７の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

なお、判定部１３３は、ステップＳ１４において、ピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１が境界領域内にない（Ｓ１４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１７に進行させ、位置データを出力すると判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させる（ステップＳ１７）。

ピーク値は、境界領域よりも操作領域１１１の内側で、境界領域の隣の交差部１２１（図３（Ａ）～（Ｃ）において、薄いグレーで示す交差部１２１）よりも操作領域１１１の内側の交差部１２１で得られており、指先の全体が操作領域１１１内にあると考えられるため、位置データを出力することとするものである。

また、判定部１３３は、ステップＳ１２において静電容量のピーク値が境界領域にある（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定すると、位置データを出力しないと判定し、位置検出部１３２に位置データを出力させない（ステップＳ１８）。

主制御部１３１は、ステップＳ１８の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

また、判定部１３３は、ステップＳ１３において静電容量のピーク値が境界領域よりも内側にない（Ｓ１３：ＮＯ）と判定すると、位置データを出力しないと判定し、位置検出部１３２に位置データを出力させない（ステップＳ１８）。

また、判定部１３３は、ステップＳ１６において差分の最小値が所定値（閾値）以上である（Ｓ１６：ＮＯ）と判定すると、位置データを出力しないと判定し、位置検出部１３２に位置データを出力させない（ステップＳ１８）。

以上のように、位置出力装置１００は、静電容量のピーク値を与える交差部１２１の位置が境界領域にある場合には位置データを出力しない。しかしながら、位置出力装置１００は、ピーク値を与える交差部１２１が境界領域よりも内側にあり、ピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１が境界領域内にあり、差分が所定値（閾値）以上であれば位置データを出力する。これは、指先の中心が操作領域１１１内に入っており、位置検出部１３２が求める重心の位置にずれが生じる可能性が非常に低い状態になっていることから、位置データを出力することとしたものである。

このため、位置出力装置１００は、指先が操作領域１１１の外縁の近くにある場合でも位置データを出力することができる。

したがって、使い勝手が良好な位置出力装置１００を提供することができる。

なお、指先の全体が操作領域１１１内にある場合は、ステップＳ１４からステップＳ１７に進行して位置データが出力されるため、指先の全体が操作領域１１１内にある場合の使い勝手も良好である。

次に、第２の処理方法について説明する。図５は、第２の処理方法で用いる合計値と重み付け平均値を説明する図である。

第２の処理方法では、位置出力装置１００は、静電容量のピーク値と、静電容量のピーク値を与える交差部１２１の隣にある８つの交差部１２１で得られる静電容量との合計値と、前回の制御周期における合計値及び現在の制御周期における合計値を所定の重みで加算した重み付け平均値との差が所定値よりも大きい場合には位置データを出力端子１３５から出力しないと判定し、差が所定値以下の場合には位置データを出力端子から出力すると判定する。

上述した合計値は、換言すれば、図５（Ａ）に示すように、静電容量のピーク値（１５０）を与える交差部１２１を中心とした３×３（Ｘ方向の３個×Ｙ方向の３個）の９個の交差部１２１で得られる静電容量の合計値である。図５（Ａ）では、ピーク値（１５０）の１つ隣の８つの交差部１２１では、４個の５４と、４個の７５とが得られている。

なお、静電容量のピーク値を与える交差部１２１が操作領域１１１の外縁に最も近い位置に存在する場合には、静電容量のピーク値を与える交差部１２１を中心とした３×３の交差部１２１が存在せず、静電容量のピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１の数は、７個以下になる。この場合には、静電容量のピーク値を与える交差部１２１と、隣接する７個以下の交差部１２１で得られる静電容量との合計値を取ることになる。なお、静電容量のピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１とは、静電容量のピーク値を与える交差部１２１の１つ隣りの交差部１２１である。

また、重み付け平均値とは、前回の（１周期前の）制御周期における合計値と、現在の制御周期における合計値とを所定の重みで加算した重み付け平均値である。例えば、前回の制御周期における合計値の重みを現在の制御周期における合計値の重みよりも大きくすると、重み付け平均値は、前回の制御周期における合計値の影響が多い値になる。これとは逆に、前回の制御周期における合計値の重みを現在の制御周期における合計値の重みよりも小さくすると、重み付け平均値は、前回の制御周期における合計値の影響が少ない値になる。

指先の位置が操作領域１１１の外縁と重なっていて、指先の全体が操作領域１１１内に入っていない状態では、上述したようにピーク値を与える交差部１２１に隣接する交差部１２１の数は少ないため、合計値の値は相対的に低くなる。

このため、第２の処理方法では、位置出力装置１００は、現在の制御周期における合計値と、重み付け平均値との差が所定値よりも大きい場合には位置データを出力端子１３５から出力しないと判定し、差が所定値以下の場合には位置データを出力端子１３５から出力すると判定する。

この判定手法では、指先の位置が操作領域１１１の外縁と重なっていて、指先の全体が操作領域１１１内に入っていない状態では差が大きくなり、指先の全体が操作領域１１１内に入っている状態では差が小さくなる。

図５（Ｂ）において、横軸はＸ方向又はＹ方向の位置であり、両端に行くほど操作領域１１１の外縁に近くなる。また、図５（Ｂ）において縦軸は静電容量を示す。図５（Ｂ）において、破線は合計値を表し、実線は重み付け平均値を表し、一点鎖線は合計値と重み付け平均値の差を表す。

図５（Ｂ）に示すように、操作領域１１１の外縁に近い両端では合計値と重み付け平均値との差が大きくなることが分かる。

なお、前回の制御周期における合計値の重みと、現在の制御周期における合計値の重みとをどのように配分するかは、例えば、操作パネル１１０の平面視でのサイズや、電極１２０Ａ、１２０Ｂのピッチ（電極１２０Ａ同士、１２０Ｂ同士が隣り合う間隔）等に応じて設定すればよい。

指先の全体が操作領域１１１内に入っていない状態では、前回の制御周期における合計値の重みを現在の制御周期における合計値の重みよりも大きくするほど、現在の制御周期における合計値と、重み付け平均値との差は大きくなる。

また、指先の全体が操作領域１１１内に入っていない状態では、前回の制御周期における合計値の重みを現在の制御周期における合計値の重みよりも小さくするほど、現在の制御周期における合計値と、重み付け平均値との差は小さくなる。

したがって、位置出力装置１００は、前回の制御周期における合計値の重みが、現在の制御周期における合計値の重みよりも大きいほど、位置データを出力するかどうかの判定に用いる所定値（閾値）を大きな値に設定する。

図６は、第２の処理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、位置検出部１３２は、各交差部１２１における静電容量を検出する（ステップＳ２１）。

判定部１３３は、位置検出部１３２に位置データを生成させるとともに、静電容量のピーク値を中心とする合計値を算出する（ステップＳ２２）。

判定部１３３は、前回の制御周期における合計値と、現在の制御周期における合計値を所定の重みで加算した重み付け平均値を算出する（ステップＳ２３）。

判定部１３３は、ステップＳ２２で算出した合計値からステップＳ２３で算出した重み付け平均値を減算した値の絶対値が所定値（閾値）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。

判定部１３３は、減算した値の絶対値が所定値（閾値）以下である（Ｓ２４：ＹＥＳ）と判定すると、位置データを出力すると判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させる（ステップＳ２５）。

主制御部１３１は、ステップＳ２５の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

なお、判定部１３３は、ステップＳ２４において、減算した値の絶対値が所定値（閾値）以下ではない（Ｓ２４：ＮＯ）と判定すると、位置データを出力しないと判定し、位置検出部１３２に位置データを出力させない（ステップＳ２６）。

主制御部１３１は、ステップＳ２６の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

以上のように、位置出力装置１００は、合計値と重み付け平均値の差が所定値以下であるかどうかによって、指先が操作領域１１１の外縁にあるか、又は、指先の全体が操作領域１１１内にあるかを判定し、判定結果に応じて位置データを出力の可否を決定している。

すなわち、指先が操作領域１１１の外縁に近い場合でも、合計値と重み付け平均値の差が所定値以下であれば位置データを出力する。これは、指先の中心が操作領域１１１内に入っており、位置検出部１３２が求める重心の位置にずれが生じる可能性が非常に低い状態になっていることから、位置データを出力することとしたものである。

次に、第３の処理方法について説明する。図７は、第３の処理方法で判定部１３３が算出する角度を説明する図である。図７には、操作領域１１１と操作領域１１１の中心１１１Ｃを示す。また、操作領域１１１内で中心１１１Ｃから距離ＲＩ以上離れた円環状の領域を境界領域（グレーで示す領域）１１１Ｄである。

なお、境界領域１１１Ｄの幅（径方向の幅）は、利用者の平均的な指先の操作速度において、位置検出部１３２によって少なくとも２回以上にわたって位置が検出される程の幅に設定される。利用者が操作領域１１１の外側から指先で操作パネル１１０に接触した指先の位置を境界領域１１１Ｄ内で２回以上検出できるようにするためである。

図７に示すように、位置検出部１３２が検出する利用者の指先の位置が操作領域１１１の外縁上の点Ａ（Ｘ０，Ｙ０）から点Ｂ（Ｘ１，Ｙ１）を経て点Ｃ（Ｘ２，Ｙ２）に移動したとする。なお、中心１１１Ｃの座標を（０，０）とする。

中心１１１Ｃ（０，０）を通りＸ軸に平行な直線に対する、点Ａ（Ｘ０，Ｙ０）と中心１１１Ｃ（０，０）とを結ぶ直線の角度θ_０は、θ_０＝ｔａｎ^－１（Ｙ０／Ｘ０）で求まる。角度θ_０は、指先の位置が操作領域１１１に侵入する位置の中心１１１Ｃ（０，０）に対する初期角度であり、メモリ１３４に保存される。

中心１１１Ｃ（０，０）を通りＸ軸に平行な直線に対する、検出される位置が点Ａ（Ｘ０，Ｙ０）から点Ｂ（Ｘ１，Ｙ１）への移動する方向の移動角度θ_１は、θ_１＝ｔａｎ^－１（Ｙ０－Ｙ１／Ｘ０－Ｘ１）で求まる。

同様に、中心１１１Ｃ（０，０）を通りＸ軸に平行な直線に対する、検出される位置が点Ｂ（Ｘ１，Ｙ１）から点Ｃ（Ｘ２，Ｙ２）への移動する方向の移動角度θ_２は、θ_２＝ｔａｎ^－１（Ｙ１－Ｙ２／Ｘ１－Ｘ２）で求まる。

指先の位置が初期角度θ_０において点Ａから点Ｂ、点Ｃへと移動する場合には、操作領域１１１の外縁における接線に対して垂直であり、指先が操作領域１１１に侵入し始めてから完全に操作領域１１１内に入るまで検出位置の軌道が操作パネル１１０の径方向に沿っているため、検出される位置のずれは生じにくい。しかしながら、例えば、点Ａから、点Ｂ１、点Ｃ１というように初期角度θ_０とは異なる方向に移動する場合には、図２を用いて説明したように検出される位置のずれが生じやすくなる。

このため、位置出力装置１００は、第３の処理方法では、初期角度θ_０と移動角度との差の絶対値が所定角度（角度閾値）よりも大きい場合には位置データを出力せず、初期角度θ_０と移動角度との差の絶対値が所定角度（角度閾値）以下の場合に位置データを出力する。

また、位置出力装置１００は、次のような場合には、初期角度θ_０に対する移動角度が所定角度（角度閾値）よりも大きい場合であっても例外的に位置データを出力する。図８は、例外的に位置データを出力するケースを説明する図である。

図８に示すように、位置検出部１３２によって検出される位置が点Ａ２、点Ｂ２、点Ｃ２、点Ｄ２、点Ｅ２、点Ｆ２と連続的に、ある程度の距離にわたって移動した場合には、利用者は意図的にこのような操作をしていると考えられる。点Ａ２、点Ｂ２、点Ｃ２、点Ｄ２、点Ｅ２、点Ｆ２への連続的な移動は、初期角度θ_０に対する移動角度が所定角度（角度閾値）よりも大きくなった後に行われた操作である。

このような場合には、位置出力装置１００は、例外的に位置データを出力することとする。例えば、位置出力装置１００は、点Ａ２及び点Ｂ２では位置データを出力しないと判定しても、点Ｃ２から点Ｄ２及び点Ｅ２を経て点Ｆ２に至るまでは、位置データを出力すると判定する。

図９は、第３の処理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、位置検出部１３２は、各交差部１２１における静電容量を検出する（ステップＳ３１）。

判定部１３３は、位置検出部１３２に位置データを生成させるとともに、移動角度を算出する（ステップＳ３２）。移動角度の算出は、指先の位置が操作領域１１１に侵入する際は初期角度θ_０の算出であり、侵入した後は、前回の制御周期で位置検出部１３２に検出された位置から、現在の制御周期で位置検出部１３２に検出された位置までの移動方向の中心１１１Ｃ（０，０）を通りＸ軸に平行な直線に対する角度である。

判定部１３３は、ステップＳ３２において位置検出部１３２に生成させた位置データが表す位置が境界領域１１１Ｄ内であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。

判定部１３３は、境界領域１１１Ｄ内である（Ｓ３３：ＹＥＳ）と判定すると、現在の位置は初めて操作領域１１１の外側から境界領域１１１Ｄ内で発生したかどうかを判定する（ステップＳ３４）。操作領域１１１の外側から境界領域１１１Ｄ内で発生したかどうかは、位置検出部１３２によって位置が検出されていない状態から、操作領域１１１の外縁で初めて位置が検出されたかどうかで判定すればよい。

判定部１３３は、初めて操作領域１１１の外側から境界領域１１１Ｄ内で発生した（Ｓ３４：ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ３２で算出した初期角度θ_０をメモリ１３４に保存する（ステップＳ３５）。

主制御部１３１は、ステップＳ３５の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

判定部１３３は、初期角度θ_０をメモリ１３４に保存した制御周期の次以降の制御周期においてステップＳ３１で各交差部１２１における静電容量を検出し、ステップＳ３２で位置検出部１３２に位置データを生成させるとともに、移動角度を算出し、ステップＳ３３で位置データが表す位置が境界領域１１１Ｄ内である（Ｓ３３：ＹＥＳ）と判定した後のステップＳ３４において、初めて操作領域１１１の外側から境界領域１１１Ｄ内で発生したのではない（Ｓ３４：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ３６では次の処理を行う。

判定部１３３は、ステップＳ３２で算出した移動角度から初期角度θ_０を減算した値の絶対値が所定角度（角度閾値）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３６）。

判定部１３３は、減算した値の絶対値が所定角度（角度閾値）以下である（Ｓ３６：ＹＥＳ）と判定すると、位置データを出力すると判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させる（ステップＳ３７）。

主制御部１３１は、ステップＳ３７の処理が終了すると、当該制御周期における処理を終了する（エンド）。次の制御周期では、スタートから処理を開始する。

なお、判定部１３３は、ステップＳ３６において、減算した値の絶対値が所定角度（角度閾値）以下ではない（Ｓ３６：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ３４において初めて操作領域１１１の外側から境界領域１１１Ｄ内で発生したと判定してから位置検出部１３２によって制御周期毎に検出される位置の移動距離が所定距離（距離閾値）以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３８）。所定距離（距離閾値）は、利用者が意図的に指先を移動させる操作をしていると考えられる程の適切な距離に設定すればよい。

判定部１３３は、移動距離が所定距離（距離閾値）以上である（Ｓ３８：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ３７に進行させて、位置データを出力すると判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させる（ステップＳ３７）。

フローがステップＳ３８からＳ３７に進行する場合は、図８に示すように、利用者が意図的に指先を移動させる操作をしている場合である。なお、図８には、境界領域１１１Ｄ内で操作領域１１１の外縁に沿ってグルグルとスクロールする動作を示すが、境界領域１１１Ｄ内ではなく境界領域１１１Ｄよりも内側（中心１１１Ｃ側）の領域内での操作であってもよく、境界領域１１１Ｄと、境界領域１１１Ｄよりも内側の領域とを跨ぐ操作であってもよい。

一方、判定部１３３は、ステップＳ３８において、移動距離が所定距離（距離閾値）以上ではない（Ｓ３８：ＮＯ）と判定すると、位置データを出力しないと判定し、位置検出部１３２に位置データを出力端子１３５に出力させない（ステップＳ３９）。

以上のように、第３の処理方法では、位置出力装置１００は、位置検出部１３２によって検出される位置が境界領域１１１Ｄ内で移動する移動角度を求め、移動角度と初期角度との差の絶対値を算出する。

そして、差の絶対値が所定角度（角度閾値）より大きい場合には位置データを出力せず、差の絶対値が所定角度（角度閾値）以下である場合に位置データを出力する。移動方向が操作領域１１１の中心１１１Ｃ側に向かう方向であれば、位置データを出力しても位置ずれは少ないからである。

次に、第４の処理方法について説明する。図１０は、指先が操作パネル１１０に接触する領域の幅と幅の閾値を説明する図である。第４の処理方法は、第３の処理方法に、指先が操作パネル１１０に接触する領域の幅に基づく判定を追加したものである。このため、以下では、第３の処理方法と同様の内容についての重複説明を省略する。指先が操作パネル１１０に接触する領域の幅については、Ｘ方向の幅とＹ方向の幅とを用いる。

図１０（Ａ）に示すように、指先が操作パネル１１０に接触する領域が比較的大きい場合には、操作領域１１１の外側から矢印（２）に沿って操作パネル１１０に接触する指先が移動すると、操作領域１１１の外縁において位置検出部１３２によって検出される位置にずれが生じうる。

しかしながら、図１０（Ｂ）に示すように、指先が操作パネル１１０に接触する領域が比較的小さい場合には、操作領域１１１の外側から矢印（３）に沿って操作パネル１１０に接触する指先が移動した場合に、操作領域１１１の外縁において位置検出部１３２によって検出される位置にずれは生じにくい。

これは、指先が操作パネル１１０に接触する領域の面積が小さいと、交差部１２１のＸ方向及びＹ方向のピッチとの関係で、指先が操作パネル１１０に接触する領域の面積が大きい場合に比べて、位置検出部１３２によって検出される位置にずれが生じにくくなるからである。

操作パネル１１０に接触する指先の幅は、例えば、次のようにして決定すればよい。例えば、図１０（Ｃ）に示すようにピーク値（１５０）を中心として放射状に広がる静電容量の分布が得られた場合に、隣り合う交差部１２１で得られる静電容量が大きく変化しているところで、指の幅がＸ方向及びＹ方向における交差部１２１の何個分に相当するかを決定すればよい。このように指の幅を決定する際には、一例として静電容量の閾値を用いてもよい。ここでは閾値が５０であることとする。

図１０（Ｃ）では、ピーク値（１５０）を与える交差部１２１の１つ隣の交差部１２１では、７５又は５４の静電容量が得られており閾値（５０）以上であるが、２つ隣の交差部１２１では、５、１３、１９の静電容量が得られており閾値（５０）未満である。

このような場合には、指先の幅は交差部１２１の３個分の幅であると決定すればよい。

図１１は、第４の処理方法の処理を示すフローチャートである。図１１に示すフローは、図９に示す第３の処理方法の処理を示すフローのステップＳ３２をＳ３２Ａに変更し、ステップＳ３２Ａの後にステップＳ３２Ｂを追加したものである。ステップＳ３２Ｂの後は、ステップＳ３３からＳ３９の処理が続く。このため、以下では図９との相違点を中心に説明する。

処理がスタートし、ステップＳ３１で位置検出部１３２が各交差部１２１における静電容量を検出すると、判定部１３３は、位置検出部１３２に位置データを生成させるとともに、移動角度を算出し、さらに指先の幅を決定する（ステップＳ３２Ａ）。

ステップＳ３２Ａの処理は、図９に示すステップＳ３２の処理に、指先の幅を計測する処理を追加したものである。

判定部１３３は、ステップＳ３２Ａで決定した指先の幅が、メモリ１３４に保存された指先の幅の閾値（幅閾値）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３２Ｂ）。

判定部１３３は、幅閾値以下である（Ｓ３２Ｂ：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ３７に進行させる。指の幅が幅閾値以下で細い場合には、操作領域１１１の外縁においても位置のずれが生じにくいからである。

一方、判定部１３３は、幅閾値以下ではない（Ｓ３２Ｂ：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ３３に進行させる。指の幅が幅閾値以下ではなく太い場合には、操作領域１１１の外縁においても位置のずれが生じるおそれがあるため、第３の処理方法と同様にステップＳ３３以下の処理を行うことによって、位置データを出力するかどうかの判定を行うためである。

以上のように、第４の処理方法では、第３の処理方法に対して、指の幅が幅閾値以下で細い場合には、操作領域１１１の外縁においても位置データを出力する処理を加えている。

以上、本発明の例示的な実施の形態の位置出力装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の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。一例として、開示された実施形態において、所定の場合には位置データを出力しないことが説明されたが、位置データを出力しない代わりに位置データが無効であることを出力する形態も本発明に含まれることを意図する。

また、図１に示されたようなＸ方向に延在する複数の電極１２０Ａと、Ｙ方向に延在する複数の電極１２０Ｂとの交差部１２１で形成される静電容量に基づいた検出値を、図３に示されるようなマトリクス状に区分けされた区画の検出値に相当するものとして本発明を説明したが、この電極構成に限定されるものではなく、近接する物体の近接座標を検知することができる任意の電極構成に適用することができる。

１００位置出力装置
１１０操作パネル
１２０電極
１２５ケーブル
１３０制御装置
１３１主制御部
１３２位置検出部
１３３判定部
１３４メモリ
１３５出力端子

Claims

対象物によって操作される操作面に沿って設けられる複数の検出電極と、
前記複数の検出電極に対象物が近接する位置を前記複数の検出電極によって区分けされる複数の区画における静電容量に基づいて検出する位置検出部と、
前記位置を表す位置データを出力する出力端子と、
前記位置データを前記出力端子から出力するかどうかを判定する判定部であって、前記複数の区画で検出される静電容量のピーク値が前記操作面の操作領域の外縁から所定範囲内の境界領域内の区画で検出されるときは前記位置データを前記出力端子から出力しないと判定し、前記ピーク値が前記操作領域のうち前記境界領域よりも内側の区画で検出され、かつ、当該区画に前記境界領域内で隣接する区画で検出される静電容量と前記ピーク値との差が所定値以上の場合に前記位置データを前記出力端子から出力すると判定する判定部と
を含む、位置出力装置。
前記判定部は、前記区画に前記境界領域内で隣接する複数の区画で検出される複数の静電容量と前記ピーク値との複数の差のうちの最小の差が前記所定値以上の場合に前記位置データを前記出力端子から出力すると判定する、請求項１記載の位置出力装置。
前記操作領域の外縁は、円形である、請求項１又は２記載の位置出力装置。