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WO2024154400A1 - 座標入力装置 - Google Patents

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Publication number
WO2024154400A1
WO2024154400A1 PCT/JP2023/038170 JP2023038170W WO2024154400A1 WO 2024154400 A1 WO2024154400 A1 WO 2024154400A1 JP 2023038170 W JP2023038170 W JP 2023038170W WO 2024154400 A1 WO2024154400 A1 WO 2024154400A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measurement value
value
corrected
measurement
maximum value
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/038170
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
旭 佐藤
智 中嶋
智大 佐々木
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプスアルパイン株式会社 filed Critical アルプスアルパイン株式会社
Publication of WO2024154400A1 publication Critical patent/WO2024154400A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Definitions

  • This disclosure relates to a coordinate input device.
  • a coordinate input device that includes a plurality of electrodes arranged in a predetermined direction, a detection unit that detects the capacitance of each of the plurality of electrodes, and a calculation processing unit that calculates the coordinates of a detection target by applying different calculation methods depending on the state of the amount of change in capacitance of the plurality of electrodes, and the calculation processing unit calculates the coordinates of the detection target by switching between a centroid calculation method that calculates centroid coordinates and a curve approximation calculation method that finds the apex of a curve depending on a comparison value between the amount of change in capacitance of a peak electrode and the amount of change in capacitance of an electrode that is not adjacent to the peak electrode (for example, see Patent Document 1).
  • the detection sensitivity can be increased in a non-contact state with the operation surface on which the user operates with a pointer such as a hand.
  • a pointer such as a hand.
  • detection errors in the position of the pointer occur with existing methods.
  • the aim is to reduce detection errors in coordinate input devices that have larger electrodes to improve detection sensitivity.
  • the coordinate input device includes an insulating substrate, a sensor electrode having a plurality of detection positions and provided on the insulating substrate, a top panel having an operation surface operable by an indicator and covering the sensor electrode, a measurement circuit for measuring the capacitance of each of the plurality of detection positions, and a calculation circuit for calculating the position of the indicator in two axial directions of the operation surface based on the measured capacitance of each of the plurality of detection positions.
  • the calculation circuit corrects the measurement value for each of three or more measurement values including the maximum value among the plurality of measurement values obtained from the plurality of detection positions to obtain a first correction measurement value smaller than the measurement value, and obtains the first correction measurement value such that the difference between the measurement value and the first correction measurement value becomes nonlinearly larger as the measurement value becomes larger, or obtains the first correction measurement value such that the difference between the measurement value and the first correction measurement value becomes nonlinearly or linearly larger when the measurement value becomes equal to or greater than a predetermined value, and calculates the position of the indicator in the two axial directions of the operation surface using the first correction measurement value corresponding to the maximum value and the first correction measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value in either of the two axial directions.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an electrostatic coordinate input device according to an embodiment
  • 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an electrostatic coordinate input device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an electrostatic sensor and a control device of the electrostatic coordinate input device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a state in which an operation is performed with a fingertip on an operation surface of the electrostatic coordinate input device.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a relationship between a measurement value and a first corrected measurement value.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a curve approximation calculation method.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a center of gravity calculation method.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a process executed by a calculation unit to obtain a position of a fingertip.
  • 7B is a flowchart showing an example of the coordinate interpolation process of steps S4 and S8 of FIG. 7A.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a simulation result.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a variation in the characteristic of a first correction measurement value.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a variation in the characteristic of a first correction measurement value.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a variation in the characteristic of a first correction measurement value.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a variation in the characteristic of a first correction measurement value.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams showing an example of the configuration of a coordinate input device 100 according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a state in which the coordinate input device 100 is in an operating state and the display device 110 is displaying an input image.
  • the coordinate input device 100 is in an input mode.
  • the input mode is a mode in which an operation input to the coordinate input device 100 is possible.
  • FIG. 2 shows a state in which the coordinate input device 100 is in a standby state and the display device 110 is displaying a standby image.
  • the coordinate input device 100 is in a power saving mode.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of an electrostatic sensor 120 and a control device 130 of the coordinate input device 100.
  • the display device 110 is an example of a display unit
  • the electrostatic sensor 120 is an example of a detection unit
  • the control device 130 is an example of a control unit.
  • the following description defines the XYZ coordinate system.
  • the direction parallel to the X axis (X direction), the direction parallel to the Y axis (Y direction), and the direction parallel to the Z axis (Z direction) are mutually perpendicular.
  • the -Z direction is the direction approaching the electrostatic sensor 120
  • the +Z direction is the direction away from the electrostatic sensor 120.
  • a planar view refers to an XY plane view.
  • the length, width, thickness, etc. of each part may be exaggerated to make the configuration easier to understand.
  • the coordinate input device 100 may be, for example, a tablet-type input device that is placed in a store or facility and used by an unspecified number of users, or the input section of an ATM (Automatic Teller Machine). It may also be the input section of an electrical cooking appliance that needs to be kept clean.
  • the coordinate input device 100 may also be a tablet computer, smartphone, game console, etc., for personal use.
  • the coordinate input device 100 includes a housing 101, a top panel 105, a display device 110, an electrostatic sensor 120, and a control device 130.
  • the control device 130 (see FIG. 3) is omitted in FIGS. 1 and 2, the control device 130 is provided, for example, below the display device 110 and the electrostatic sensor 120 inside the housing 101.
  • the coordinate input device 100 includes the electrostatic sensor 120 and the control device 130 shown in FIG. 3.
  • the housing 101 is a case made of resin, metal, or the like that houses the display device 110, the electrostatic sensor 120, and the control device 130.
  • the display device 110 is disposed below the transparent electrostatic sensor 120, and is visible through an operation surface 105A that is the upper surface of a transparent top panel 105 provided in an opening at the top of the housing 101.
  • the coordinate input device 100 can be operated in both a state where a pointer such as a user's hand is not in contact with the operation surface 105A and a state where a pointer such as a user's hand is in contact with the operation surface 105A.
  • the proximity operation, selection operation, and confirmation operation are operations performed with a pointer such as a hand not in contact with the operation surface 105A.
  • the contact operation is an operation performed with a pointer such as a hand in contact with the operation surface 105A.
  • the coordinate input device 100 determines five distance states between an indicator such as a hand and the operation surface 105A in order to distinguish between the four operation methods.
  • the five distance states are a non-detection state, a proximity state, a selection state, a confirmation state, and a contact state.
  • the five distance states include a contact state indicating that an indicator such as a hand is in contact with the operation surface 105A, and multiple non-contact states indicating that an indicator such as a hand is not in contact with the operation surface 105A.
  • the non-detection state, proximity state, selection state, and confirmation state are non-contact states.
  • the non-detection state is a state in which the proximity operation, selection operation, confirmation operation, and contact operation are not being performed.
  • the proximity state, selection state, confirmation state, and contact state are states in which the proximity operation, selection operation, confirmation operation, and contact operation are being performed, respectively.
  • the coordinate input device 100 uses multiple capacitance thresholds when determining the operation method. As the state changes to the contact state, confirmation state, selection state, proximity state, and non-detection state, the position of the indicator, such as a hand, moves away from the operation surface 105A.
  • the coordinate input device 100 is an input device that is operated by the user performing a pointing operation.
  • a pointing operation is an operation performed by holding a finger substantially perpendicular to the operation surface 105A.
  • the number of fingers used in the pointing operation may be multiple, but it is preferable to use one finger.
  • the coordinate input device 100 determines whether the pointing operation is being performed correctly.
  • the coordinate input device 100 determines whether the user's operation is a pointing operation or a non-pointing operation from the distribution of capacitance. In the case of a non-pointing operation, the calculation of the position of the fingertip FT may be omitted and a warning indicating that it is a non-pointing operation may be displayed. Alternatively, the position of the fingertip FT may be calculated and then a warning indicating that it is a non-pointing operation may be displayed.
  • a case will be described in which the user performs an operation with the hand H, which is an example of a pointer.
  • performing a proximity operation, a selection operation, a confirmation operation, or a contact operation with the hand H will simply be expressed as an operation with the hand H (proximity operation, selection operation, confirmation operation, or contact operation).
  • the approach operation is an operation of bringing hand H close to operation surface 105A of coordinate input device 100 without touching it, and is an operation for switching coordinate input device 100 from the standby state shown in FIG. 2 to the operating state shown in FIG. 1.
  • the selection operation is an operation in which, after performing the proximity operation, the hand H is brought even closer to the operation surface 105A of the coordinate input device 100 without touching the operation surface 105A, and a GUI button displayed on the display device 110 is selected.
  • the confirmation operation is an operation in which, after a selection operation has been performed, the hand H is brought closer to the operation surface 105A of the coordinate input device 100 without touching it, thereby confirming the operation input for the selected GUI button.
  • the confirmation operation is a non-contact operation input, and is a non-contact operation of the coordinate input device 100 without touching the operation surface 105A with the hand H. Operation inputs performed by non-contact selection operations and confirmation operations may be referred to as hover inputs or touchless inputs.
  • a contact operation is an operation in which, after a selection operation has been performed, hand H is brought closer to operation surface 105A of coordinate input device 100 to touch operation surface 105A, thereby finalizing the operation input for the selected GUI button.
  • a contact operation may also be referred to as a touch input.
  • the display device 110 is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display.
  • the display device 110 is a display for realizing a GUI (Graphic User Interface).
  • the display device 110 displays an image of a GUI button 111, a cursor, and an image of an input content display section 115 that displays input contents.
  • the GUI button 111 is an example of an operation section, and is, for example, arranged in a matrix in a planar view. Also, the GUI button 111 is, for example, a circular shape that imitates a push button.
  • Figures 1 to 3 show, as an example, a total of 45 GUI buttons 111, including 26 alphabetical GUI buttons 111, 15 numeric keypad-style GUI buttons 111, and four GUI buttons 111: a menu key (the key with three lines at the top left), a Caps Lock key, a backspace key (top right), and an Enter key (bottom right).
  • the 45 GUI buttons 111 are arranged in five rows in the Y direction and 11 rows in the X direction. The rows extend in the X direction, and Y extends in the column direction. Note that the GUI buttons 111 are not limited to alphabetical characters or numeric keypad numbers, but may be letters or symbols of other languages.
  • the coordinate input device 100 may have an operation unit with alphabets, numbers, symbols, etc. printed on the top panel 105 instead of all or at least a part of the 45 GUI buttons 111.
  • a backlight may be provided on the back side of the top panel 105, and the operation unit with the alphabets, numbers, symbols, etc. printed on it may be made transparent. Then, when the coordinate input device 100 is in a standby state, the backlight may be turned off, and when the coordinate input device 100 is switched to the input mode, the backlight may be turned on so that the alphabets, numbers, symbols, etc. on the operation unit of the top panel 105 are illuminated.
  • a liquid crystal display, an organic EL display, etc. may be provided only in the input content display unit 115 to display the input content.
  • the electrostatic sensor 120 is arranged on the display device 110, and has a plurality of sensor electrodes 121X extending in the X direction and a plurality of sensor electrodes 121Y extending in the Y direction, as shown in FIG. 3.
  • the sensor electrodes 121X and 121Y are an example of electrodes of a detection unit, and are connected to the control device 130 via wirings 122X and 122Y, respectively.
  • the sensor electrodes 121X and 121Y are formed on an insulating substrate 125.
  • an electrostatic sensor 120 As an example of such an electrostatic sensor 120, a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) is formed on the surface of transparent glass, and the sensor electrodes 121X and 121Y and wirings 122X and 122Y are patterned.
  • the electrostatic capacitance detected by the electrostatic sensor 120 is input to the control device 130.
  • the electrostatic capacitance detected by the electrostatic sensor 120 is an example of a detection result of the electrostatic sensor 120.
  • FIG. 3 shows, as an example, a plurality of sensor electrodes 121X and a plurality of sensor electrodes 121Y.
  • the spacing between the sensor electrodes 121X and between the sensor electrodes 121Y is approximately the average width of a human fingertip (approximately 10 mm), and is approximately equal to the spacing between the GUI buttons 111.
  • the multiple sensor electrodes 121X are scanned row by row, and the multiple sensor electrodes 121Y are scanned column by column, and the AD conversion unit 132 converts the capacitance at multiple intersections between the multiple sensor electrodes 121X and the multiple sensor electrodes 121Y into digital values.
  • the counter 133 counts the change in the output of the AD conversion unit 132, and outputs a difference value ⁇ AD at each intersection. Each intersection is an example of a detection position. Note that there may also be a one-to-one correspondence between the GUI button 111 and a sensor electrode of approximately the same size as the GUI button 111.
  • the position of the hand H in the XY coordinate system detected by the coordinate input device 100 using the electrostatic sensor 120 is, for example, the XY coordinate system with the largest capacitance in the area in which the hand H exists.
  • the position of the hand H in the Z direction detected by the coordinate input device 100 using the electrostatic sensor 120 is a value that is inversely proportional to the capacitance detected by the electrostatic sensor 120, so determining the position of the hand H in the Z direction is synonymous with determining the capacitance between the hand H and the electrostatic sensor 120.
  • the coordinate input device 100 determines the position of the hand H in the Z direction from the capacitance between the hand H and the electrostatic sensor 120, but in the following, when it is easier to understand to explain it as the position of the hand H in the Z direction, it will be explained as the position of the hand H in the Z direction.
  • the control device 130 is realized by a computer including a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), an input/output interface, an internal bus, and the like.
  • CPU central processing unit
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • input/output interface an internal bus, and the like.
  • the control device 130 has a main control unit 131, an AD (Analog to Digital) conversion unit 132, a counter 133, a calculation unit 134, an operation control unit 135, a display control unit 136, and a memory 137.
  • the AD conversion unit 132 and the counter 133 are an example of a measurement circuit.
  • the calculation unit 134 is an example of a calculation circuit.
  • the main control unit 131, the AD conversion unit 132, the counter 133, the calculation unit 134, the operation control unit 135, and the display control unit 136 are functional blocks that represent the functions of the programs executed by the control device 130.
  • the memory 137 is a functional representation of the memory of the control device 130.
  • the main control unit 131 is a processing unit that controls the processing of the control device 130, and executes processes other than those executed by the AD conversion unit 132, the counter 133, the calculation unit 134, the operation control unit 135, and the display control unit 136. For example, the main control unit 131 scans the multiple sensor electrodes 121X and the multiple sensor electrodes 121Y.
  • the AD conversion unit 132 converts the output of the electrostatic sensor 120 into a digital value.
  • the output of the AD conversion unit 132 is a detection value of the capacitance at each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y of the electrostatic sensor 120.
  • the counter 133 counts and outputs the difference value of the output of the AD conversion unit 132 with respect to a reference value.
  • the difference value is the count value of the change in the output with respect to the reference value.
  • this is referred to as the difference value ⁇ AD.
  • the reference value is the capacitance of each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y when there is no finger around the sensor electrodes 121X and 121Y.
  • the difference value ⁇ AD is the capacitance between each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y and the finger.
  • the difference value ⁇ AD is obtained for each intersection.
  • the AD conversion unit 132 converts the capacitance of each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y into a digital value, and the counter 133 counts the change in the output of the AD conversion unit 132 relative to a reference value, and outputs the difference value ⁇ AD for each intersection.
  • the calculation unit 134 determines the position of the hand H in the XY coordinates and the position of the hand H in the Z direction from the operation surface 105A based on the difference value ⁇ AD output from the counter 133.
  • the difference value ⁇ AD output from the counter 133 is an example of a measured value of the capacitance of each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y of the electrostatic sensor 120.
  • the calculation unit 134 determines the distance state between the hand H and the operation surface 105A using multiple thresholds for distinguishing between a non-detection state, a proximity operation, a selection operation, a confirmation operation, and a contact operation.
  • the multiple thresholds are composed of a total of eight thresholds, since there are on and off thresholds to provide hysteresis characteristics in distinguishing between the non-detection state, the proximity operation, the selection operation, the confirmation operation, and the contact operation.
  • the distance states between the hand H and the operation surface 105A include a non-detection state, a proximity state, a selection state, a confirmation state, and a contact state.
  • the calculation unit 134 determines the position of the hand H in each state, and outputs data representing the determined position of the hand H to the operation control unit 135.
  • the calculation unit 134 does not correct the capacitance measurement value when the approach operation, selection operation, and confirmation operation are being performed. This is because the capacitance measurement value when the approach operation, selection operation, and confirmation operation are being performed is roughly proportional to the area of the finger for reasons described below.
  • the calculation unit 134 also corrects the measured capacitance value when a touch operation is being performed. This is because the measured capacitance value when a touch operation is being performed is not proportional to the area of the finger for reasons that will be described later. By performing this correction, the calculation unit 134 improves the detection accuracy of the position of the hand H when a touch operation is being performed.
  • the operation control unit 135 controls the operation of the coordinate input device 100 based on the position of the hand H determined by the calculation unit 134.
  • the display control unit 136 controls the display of the display device 110 based on the position of the hand H determined by the calculation unit 134.
  • the memory 137 stores programs, data, etc. used by the main control unit 131, the calculation unit 134, the operation control unit 135, and the display control unit 136 when executing processing.
  • Fig. 4 is a diagram showing an example of a state in which an operation is performed with the fingertip FT of the hand H on the operation surface 105A of the coordinate input device 100.
  • Fig. 4 shows a state in which a pointing operation is performed by bringing the fingertip FT of the hand H closer to the operation surface 105A of the top panel 105 perpendicularly. In this way, it is preferable to perform an operation method in which the fingertip FT approaches the operation surface 105A of the top panel 105 perpendicularly.
  • the coordinate input device 100 can distinguish between a proximity operation, a selection operation, a confirmation operation, and a contact operation.
  • the fingertip FT approaches the operation surface 105A. For this reason, by increasing the threshold value from a proximity operation to a contact operation, it is possible to distinguish between a proximity operation, a selection operation, a confirmation operation, and a contact operation. The following describes how to improve the accuracy of position detection in a contact operation.
  • ⁇ Measurement value correction> the correction of the measured capacitance value when a touch operation is performed will be described.
  • the measured capacitance value is the difference value ⁇ AD.
  • the arrangement of the sensor electrodes 121X in the Y direction is equivalent to the arrangement of the sensor electrodes 121Y in the X direction. Therefore, the explanation will be given using the sensor electrode 121X, but the same applies to the sensor electrode 121Y.
  • the measurement sensitivity of the coordinate input device 100 is increased, it will be affected not only by the part of the fingertip FT directly above the sensor electrode 121X, but also by the part of the fingertip FT that is diagonally above it.
  • the sensor electrode 121X located below the center of the Y-direction width of the fingertip FT will measure the capacitance generated between the sensor electrode 121X and a part of the fingertip FT that is slightly larger than the Y-direction width of the sensor electrode 121X.
  • the sensor electrode 121X located below the end of the Y-direction width of the fingertip FT does not measure the capacitance in the range outside the end of the Y-direction width of the fingertip FT.
  • the capacitance measured by each sensor electrode 121X is not proportional to the area of the fingertip FT facing each sensor electrode 121X. This is because the measured value is large for the sensor electrode 121X located below the center of the Y-direction width of the fingertip FT, and the measured value is small for the sensor electrode 121X located below the end of the Y-direction width of the fingertip FT.
  • the coordinate input device 100 corrects the measurement value to be smaller, thereby obtaining a corrected measurement value (first corrected measurement value) that is approximately proportional to the area of the fingertip FT facing each sensor electrode 121X. More specifically, the larger the measurement value, the greater the proportion by which the correction value is reduced when correcting the measurement value. By correcting the measurement value in this way, the coordinate input device 100 can obtain a corrected measurement value (first corrected measurement value) that is approximately proportional to the area of the fingertip FT facing each sensor electrode 121X.
  • the detection accuracy of the position of the hand H in the Y direction can be improved.
  • the detection accuracy of the position of the hand H in the X direction and the Y direction can be improved by using the sensor electrodes 121X and 121Y.
  • the measurement value is also large for the sensor electrode 121X located directly below the end of the Y-direction width of the fingertip FT. Therefore, when the fingertip FT is some distance away from the operation surface 105A, the measurement value of the sensor electrode 121X located directly below the end of the Y-direction width of the fingertip FT and the measurement value of the sensor electrode 121X located directly below the center of the Y-direction width of the fingertip FT are roughly proportional to the area of the fingertip FT facing the sensor electrode 121X.
  • a proximity operation, selection operation, or confirmation operation can be distinguished from a contact operation by checking whether the measurement value (difference value ⁇ AD) is equal to or greater than a contact threshold value for determining that a contact operation has been performed.
  • Fig. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the measured value and the first corrected measured value.
  • the horizontal axis X represents the measured value (difference value ⁇ AD) as a count value.
  • the vertical axis Y represents the uncorrected measured value (difference value ⁇ AD) and the first corrected measured value obtained by correcting the measured value (difference value ⁇ AD) as a count value.
  • the characteristics of the uncorrected measured value are shown by a dashed line, and the characteristics of the first corrected measured value are shown by a solid line.
  • the characteristic of the first corrected measured value (solid line) shows that as the value of the measured value on the horizontal axis X increases, the difference with the measured value shown by the dashed line increases nonlinearly.
  • the first corrected measured value Y can be expressed by the following equation (1).
  • K1 is a constant less than 1
  • K2 is preferably a value in the range of 1.7 to 2.3, and most preferably 2.
  • the first corrected measurement value can be found with such a quadratic function.
  • a quadratic function is a function that can be continuously differentiated.
  • the capacitance measured at each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y can be corrected from a relationship that is not proportional to the area of the fingertip FT facing the sensor electrodes 121X and 121Y to a relationship that is closer to a proportional relationship to the area of the fingertip FT facing the sensor electrodes 121X and 121Y.
  • the quadratic function may be a quadratic function in which the apex of an upwardly convex parabola obtained by the quadratic function described above is a first corrected measurement value that corresponds to the maximum value of the measurement values (difference value ⁇ AD) obtained from the capacitances measured at all intersection points.
  • the coordinate input device 100 calculates the position of the fingertip FT by using the maximum value of three or more first correction measurement values including the maximum value of the multiple first correction measurement values corresponding to the multiple measurement values obtained from the multiple intersections of the sensor electrodes 121X and 121Y and the first correction measurement values obtained on either side of the maximum value in either the X direction or the Y direction.
  • the position of the fingertip FT is the position of the fingertip FT in the two axial directions on the operation surface 105A.
  • the position of the fingertip FT can be calculated by a curve approximation calculation method or a center of gravity calculation method.
  • the curve approximation calculation method and the center of gravity calculation method are described in JP 2013-003978 A, which is listed as Patent Document 1, but are briefly described as follows.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining an example of a curve approximation calculation method.
  • FIG. 6A shows, as an example, first corrected measurement values obtained by correcting measurement values (difference values ⁇ AD) obtained at eight intersection points arranged in the X direction.
  • the eight intersection points are represented as X0 to X7 and distinguished from one another, and are referred to as intersection points X0 to X7 here.
  • the X coordinate of intersection point X0 is zero.
  • the first corrected measurement value of intersection point X5 is the maximum value (peak value).
  • the calculation unit 134 determines the first correction measurement value for the intersection X5 where the maximum measurement value is obtained and for the intersections X4 and X6 adjacent to the intersection X5, and can perform a curve approximation calculation method using the amount of change in the first correction measurement value.
  • the calculation unit 134 calculates Xft, which is the X coordinate of the position of the fingertip FT, using the following equation (2) by a quadratic curve approximation calculation method based on three first corrected measurement values obtained from the three measurement values of intersection X5 and two intersections X4 and X6 adjacent to intersection X5 in the X direction.
  • the first corrected measurement value of intersection (Xpk, Ypk) at which the maximum measurement value is obtained is Cpk
  • the first corrected measurement value of intersection (Xpk-1, Ypk) located adjacent to intersection (Xpk, Ypk) on the -X direction side is Cpk-1
  • the first corrected measurement value of intersection (Xpk+1, Ypk) located adjacent to intersection (Xpk, Ypk) on the +X direction side is Cpk+1.
  • the resolution which is the distance between the sensor electrodes 121X and 121Y for the unit coordinate, is RES
  • the X coordinate of the intersection where the maximum value Cmax of the measured values (difference value ⁇ AD) is obtained is Xmax.
  • first corrected measurement value Cpk-1 the first corrected measurement value of the intersection point (Xpk-2, Ypk) located adjacent to the intersection point (Xpk-1, Ypk) on the -X direction side may be used.
  • first corrected measurement value Cpk+1 the first corrected measurement value of the intersection point (Xpk+2, Ypk) located adjacent to the intersection point (Xpk+1, Ypk) on the +X direction side may be used.
  • These first corrected measurement values are first corrected measurement values that correspond to three or more measurement values including the maximum value among the multiple measurement values.
  • Yft is the Y coordinate of the position of the fingertip FT.
  • the position of the fingertip FT is expressed as an XY coordinate (Xft, Yft).
  • FIG. 6B is a diagram for explaining an example of a center of gravity calculation method.
  • FIG. 6B shows a first corrected measurement value obtained by correcting the measurement value (difference value ⁇ AD) obtained at eight intersection points arranged in the X direction as an example.
  • the eight intersection points are represented as X0 to X7 and distinguished from each other, and are referred to as intersection points X0 to X7 here.
  • the X coordinate of intersection point X0 is zero.
  • the first corrected measurement value of intersection point X5 is the maximum value (peak value).
  • the calculation unit 134 determines the amount of change between the first correction measurement values of adjacent intersections in the X direction for intersections X0 to X7. The calculation unit 134 then performs the center of gravity calculation method on the intersections (intersections X3 to X7 in FIG. 6B) in the region that includes at least the intersections where the amount of change is equal to or greater than the first threshold value in the X direction, starting from intersection X5 where the maximum value of the first correction measurement value is obtained.
  • the calculation unit 134 calculates the position XG of the center of gravity by weighting the first corrected measurement values of the intersections X3 to X7 that are equal to or greater than the first threshold.
  • the position XG of the center of gravity is the X coordinate of the position of the fingertip FT.
  • YG is the Y coordinate of the position of the fingertip FT.
  • the position of the fingertip FT is expressed as an XY coordinate (XG, YG).
  • this method of calculating the XY coordinates of the fingertip FT is not limited to contact operations, and can also be used for, for example, confirmation operations, selection operations, or proximity operations.
  • the measurement value (difference value ⁇ AD) obtained from the intersection of sensor electrodes 121X and 121Y in the case of confirmation operations, selection operations, and proximity operations is smaller, so it is preferable to calculate the XY coordinates of the fingertip FT by the curve approximation calculation method or the center of gravity calculation method using the second corrected measurement value obtained by further correcting the first corrected measurement value as follows.
  • the measurement value C(m) obtained at the m-th intersection Xm among the multiple intersections arranged in the X direction is taken as C(m)
  • the first corrected measurement value obtained by correcting the measurement value C(m) is taken as C1(m)
  • the weight is taken as W.
  • the second corrected measurement value C2(m) obtained by taking a weighted average using the measurement value C(m), the first corrected measurement value C1(m), and the weight W can be expressed by the following formula (3).
  • the weight W can be expressed by the following formula (4), where Th is the contact threshold value of the measurement value when determining that a contact operation has been performed, and Cmax is the maximum value of the measurement values obtained at all the intersections of the multiple sensor electrodes 121X and 121Y.
  • Equation (4) is expressed as a limit function (LIMIT) that limits the weight W to a value between 0 and 100. If the value (100 x Cmax)/W obtained by dividing the maximum measurement value Cmax by the contact threshold value Th and multiplying the result by 100 exceeds 100, the weight is limited to 100.
  • LIMIT limit function
  • the XY coordinates of the fingertip FT can be obtained by replacing the above-mentioned first corrected measurement value C1(m) with the second corrected measurement value C2(m).
  • the XY coordinates of the fingertip FT can be obtained by replacing the first corrected measurement value C1(m) in the above-mentioned curve approximation calculation method or center of gravity calculation method with the second corrected measurement value C2(m).
  • the first corrected measurement value can be used to calculate the XY coordinates of the fingertip FT using the curve approximation calculation method or the center of gravity calculation method. If the maximum value of all the measurement points of intersections is smaller than the contact threshold Th, the second corrected measurement value can be used to calculate the XY coordinates of the fingertip FT using the curve approximation calculation method or the center of gravity calculation method.
  • equation (1) for calculating the first corrected measurement value can be expressed as the following equation (5) using the measurement value C(m) and the first corrected measurement value C1(m).
  • K1 is a constant less than 1
  • K2 is a predetermined constant.
  • Fig. 7A is a flowchart showing an example of a process executed by the calculation unit 134 to obtain the position of the fingertip FT.
  • Fig. 7B is a flowchart showing an example of the coordinate interpolation process of steps S4 and S8 in Fig. 7A.
  • the calculation unit 134 When the calculation unit 134 starts processing, it obtains the measurement values of each intersection of the sensor electrodes 121X and 121Y (step S1).
  • the calculation unit 134 identifies the intersection (Xpk, Ypk) that shows the maximum measurement value among all the intersections (step S2).
  • the calculation unit 134 assigns the measurement value of the intersection (Xpk-1, Ypk) to Cin[0], the measurement value of the intersection (Xpk, Ypk) to Cin[1], and the measurement value of the intersection (Xpk+1, Ypk) to Cin[2] (step S3).
  • Cin[i] is an area in the memory of the control device 130 into which the measurement values are assigned, and i can be an integer from 0 to 3.
  • intersection point (Xpk-1, Ypk) is the intersection point located adjacent to the intersection point (Xpk, Ypk) showing the maximum measurement value on the -X direction side
  • intersection point (Xpk+1, Ypk) is the intersection point located adjacent to the intersection point (Xpk, Ypk) showing the maximum measurement value on the +X direction side.
  • Step S4 is a subroutine process.
  • the interpolation process of step S4 will be explained using FIG. 7B.
  • the calculation unit 134 calculates the weight W using equation (4) (step S12).
  • the calculation unit 134 calculates the first corrected measurement value for Cin[i] using equation (5) (step S13).
  • the calculation unit 134 calculates the second corrected measurement value for Cin[i] using equation (3) (step S14).
  • the calculation unit 134 determines whether i is 3 or greater (step S16).
  • step S16 If the calculation unit 134 determines in step S16 that i is 3 or greater (S16: YES), it calculates the amount of interpolation D of the X coordinate using formula (6) (step S17).
  • the second corrected measurement value obtained for Cin[1] is Cpk
  • the second corrected measurement value obtained for Cin[0] is Cpk-1
  • the second corrected measurement value obtained for Cin[2] is Cpk+1 to calculate the amount of interpolation D.
  • step S14 may be omitted.
  • the amount of interpolation D can be calculated by setting the first corrected measurement value obtained for Cin[1] as Cpk, the first corrected measurement value obtained for Cin[0] as Cpk-1, and the first corrected measurement value obtained for Cin[2] as Cpk+1.
  • the calculation unit 134 determines the X coordinate of the fingertip FT (step S5).
  • the calculation unit 134 determines the X coordinate of the fingertip FT by adding the interpolation amount D of the X coordinate determined in step S17 to the X coordinate Xmax of the intersection point where the maximum value Cmax of the measured values (difference value ⁇ AD) is obtained.
  • the calculation unit 134 then performs calculations for the Y coordinate.
  • the calculation unit 134 assigns the measurement value of the intersection (Xpk, Ypk-1) to Cin[0], the measurement value of the intersection (Xpk, Ypk) to Cin[1], and the measurement value of the intersection (Xpk, Ypk+1) to Cin[2] (step S6).
  • intersection (Xpk, Ypk-1) is the intersection located adjacent to the intersection (Xpk, Ypk) showing the maximum measurement value on the -Y direction side
  • intersection (Xpk, Ypk+1) is the intersection located adjacent to the intersection (Xpk, Ypk) showing the maximum measurement value on the +Y direction side.
  • the calculation unit 134 performs an interpolation process for the Y coordinate (step S7).
  • Step S7 is a subroutine process. As with the subroutine process of step S4, the calculation unit 134 performs an interpolation process for the Y coordinate according to the flow of FIG. 7B, and calculates the amount of interpolation D for the Y coordinate.
  • the calculation unit 134 calculates the Y coordinate of the fingertip FT (step S8).
  • the calculation unit 134 calculates the X coordinate of the fingertip FT by adding the Y coordinate interpolation amount D calculated in step S17 to the Y coordinate Ymax of the intersection point where the maximum value Cmax of the measurement values (difference value ⁇ AD) is obtained.
  • Fig. 8 is a diagram showing an example of a simulation result.
  • the horizontal axis represents the X coordinate
  • the vertical axis represents the capacitance (count value).
  • Intersections of the sensor electrodes 121X and 121Y are located at three positions of 500, 1500, and 2500 on the X coordinate in Fig. 8. The intersection with the X coordinate of 1500 is the intersection where the maximum measured value is obtained.
  • the characteristics of the broken line shown by the solid line are the characteristics connecting the second correction measurement values obtained for the three intersection points.
  • the quadratic curve that fits the characteristics of the broken line shown by the solid line is a quadratic curve that is fitted by curve approximation calculation to the second correction measurement values obtained for the three intersection points.
  • the open diamond ( ⁇ ) indicates the maximum value of the quadratic curve that is fitted by curve approximation calculation to the second correction measurement values obtained for the three intersection points.
  • the X coordinate of the open diamond ( ⁇ ) represents the X coordinate shifted by correction from the intersection point where the maximum measurement value is obtained (the intersection point with an X coordinate of 1500).
  • the characteristic of the broken line is the characteristic that connects the measured values obtained at the three intersections.
  • the quadratic curve that fits the characteristic of the broken line is a quadratic curve that is fitted using a curve approximation calculation method to the measured values obtained at the three intersections.
  • the black diamond ( ⁇ ) indicates the maximum value of the quadratic curve that is fitted using a curve approximation calculation method to the measured values at the three intersections. In other words, the black diamond ( ⁇ ) represents the X coordinate obtained without correction.
  • the larger the measurement value the greater the percentage by which the first corrected measurement value was reduced when correcting the measurement value to obtain the first corrected measurement value. By doing this, it was possible to bring the calculated coordinate closer to the coordinate directly below the center of the finger. It was found that when the measurement value is corrected using the method of the present invention, the error can be reduced even if the electrodes are made larger to obtain high detection sensitivity. It is presumed that when the measurement value is corrected using the method of the present invention, the error is reduced by approaching a value proportional to the area of the fingertip FT facing the sensor electrodes 121X and 121Y.
  • the characteristics of the first correction measurement value are not limited to characteristics expressed by such quadratic functions, and may be characteristics such as those shown in Figures 9A to 9C.
  • Figures 9A to 9C are diagrams showing examples of variations in the characteristics of the first correction measurement value.
  • An exponentially decreasing function is a function that can be continuously differentiated.
  • An example of such a function is a function as shown in the following formula (7).
  • a first corrected measurement value having such a characteristic may be used.
  • a first correction measurement value with such a characteristic may be used.
  • ⁇ is a positive constant less than 1
  • ⁇ is a positive constant.
  • the first constant is X-300 (300)
  • the second constant is 0.4
  • the third constant is 300+300.
  • the characteristics of the first corrected measurement value shown in FIG. 9B when the measurement value on the horizontal axis X becomes equal to or greater than a predetermined value (300), the difference from the measurement value shown by the dashed line increases linearly. Note that the characteristics may be such that when the measurement value on the horizontal axis X becomes equal to or greater than a predetermined value (300), the difference from the measurement value shown by the dashed line increases nonlinearly.
  • a first correction measurement value having such a characteristic may be used.
  • the coordinate input device 100 includes an insulating substrate 125, sensor electrodes 121X and 121Y having a plurality of intersections (detection positions) and provided on the insulating substrate 125, a top panel 105 having an operation surface operable by a fingertip FT (indicator) and covering the sensor electrodes 121X and 121Y, an AD conversion unit 132 and a counter 133 (measurement circuit) that measure the capacitance of each of the plurality of intersections, and a calculation unit 134 (calculation circuit) that calculates the position of the indicator in two axial directions of the operation surface based on the measured values of the capacitance of each of the plurality of intersections, and the calculation unit 134 corrects the measurement values for three or more measurement values including a maximum value among a plurality of measurement values obtained from the plurality of detection positions to obtain first corrected measurement values that reduce the difference between each of the three or more measurement values including the maximum value, and calculates the position of the indicator in the two axial directions of
  • the larger the measurement value the greater the rate at which the first corrected measurement value is reduced when correcting the measurement value to obtain the first corrected measurement value.
  • the value obtained by dividing the first corrected measurement value of the measurement value adjacent to the position where the maximum value is observed by the first corrected measurement value of the maximum value is made greater than the value obtained by dividing the measurement value adjacent to the position where the maximum value is observed by the maximum value.
  • the calculation unit 134 can determine the first corrected measurement value so that the difference between the measurement value and the first corrected measurement value becomes nonlinearly larger as the measurement value (difference value ⁇ AD) becomes larger, or can determine the first corrected measurement value so that the difference between the measurement value and the first corrected measurement value becomes nonlinearly or linearly larger when the measurement value becomes equal to or greater than a predetermined value.
  • the calculation unit 134 also corrects the measurement value using a function that represents the first corrected measurement value for the measurement value, passes through the origin where both the measurement value and the first corrected measurement value are zero, and is continuously differentiable. This results in a smoothly changing relationship between the measurement value and the first corrected measurement value, and makes it possible to suppress discontinuous changes in the calculated speed when the fingertip FT is moved at a constant speed along the operation surface 105A.
  • the calculation unit 134 also calculates the first correction measurement value using a quadratic function that passes through the origin and is upwardly convex, where the function represents the first correction measurement value for the measurement value, and where the measurement value is X and the first correction measurement value is Y in a coordinate plane having an X axis and a Y axis. This makes it possible to calculate the first correction measurement value with a relatively small amount of calculation, and it is possible to provide a coordinate input device 100 that achieves both improved detection sensitivity and improved detection accuracy.
  • the quadratic function is a quadratic function whose apex is the first corrected measurement value, which corresponds to the maximum value of the measurement value.
  • the calculation unit 134 calculates the first corrected measurement value Y using the following formula (8), where the measurement value is X, the first corrected measurement value is Y, and the maximum value is Cmax.
  • K is a constant less than 1
  • K2 is a value in the range of 1.7 to 2.3.
  • the coefficient K2 can be determined simply by determining how small the maximum value of the measurement value obtained at the intersection point directly below the center of the fingertip FT should be, making the design easy.
  • the calculation unit 134 also calculates the first corrected measurement value using a function in which the first corrected measurement value for the measurement value decreases exponentially. This results in a smoothly changing relationship between the measurement value and the first corrected measurement value, and makes it possible to prevent discontinuous changes in the calculated speed when the fingertip FT is moved at a constant speed along the operation surface 105A.
  • the calculation unit 134 does not correct the measurement value when the measurement value is less than a predetermined value, and calculates a first corrected measurement value when the measurement value is equal to or greater than the predetermined value.
  • the first corrected measurement value can be calculated from the measurement value using a simple relational expression.
  • the calculation unit 134 subtracts a first constant from the measured value, multiplies the result by a second constant, and adds a third constant to obtain a first corrected measured value.
  • the first corrected measured value can be obtained from the measured value using a relatively simple relational expression.
  • the calculation unit 134 calculates the first corrected measurement value by correcting the measurement value to a constant value.
  • the first corrected measurement value can be calculated from the measurement value using a simple relational expression.
  • the calculation unit 134 is capable of calculating the distance from the sensor electrodes 121X and 121Y to the indicator, and calculates the position of the indicator in the two axial directions of the operation surface using a first correction measurement value corresponding to the maximum value and a first correction measurement value corresponding to a measurement value obtained by sandwiching the maximum value in one of the two axial directions.
  • the calculation unit 134 obtains a second correction measurement value for each of three or more measurement values including the maximum value by weighting the measurement value and the first correction measurement value corresponding to the measurement value by the ratio of the maximum value of the multiple measurement values to the contact threshold, and calculates the position of the indicator in the two axial directions of the operation surface using the second correction measurement value corresponding to the maximum value and the second correction measurement value corresponding to the measurement value obtained by sandwiching the maximum value in one of the two axial directions.
  • the second correction measurement value is used to make it easier to calculate the XY coordinates of the fingertip FT.
  • the calculation unit 134 also fits a quadratic curve to the first corrected measurement value corresponding to the maximum value and the first corrected measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value in one of the two axial directions, and calculates the position of the apex of the quadratic curve as the position of the operation surface of the pointer in the two axial directions.
  • the position of the fingertip FT can be obtained with high accuracy as the position of the apex of the quadratic curve fitted to the first corrected measurement value. This is particularly useful when the distance between the sensor electrodes 121X and 121Y is wide (same) as the width of the fingertip FT.
  • the calculation unit 134 also calculates the position of the center of gravity as the position in the two axial directions of the operation surface of the indicator by weighting the first correction measurement value that is equal to or greater than a threshold value out of the first correction measurement value that corresponds to the maximum value and the first correction measurement value that corresponds to the measurement value obtained on either side of the maximum value.
  • the position of the fingertip FT can be found with high accuracy as the position of the center of gravity fitted to the first correction measurement value. This is particularly useful when the distance between the sensor electrodes 121X and 121Y is narrow compared to the width of the fingertip FT.
  • the calculation unit 134 fits a quadratic curve to the first corrected measurement value corresponding to the maximum value and the first corrected measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value in one of the two axial directions, and calculates the position of the apex of the quadratic curve as the position of the apex of the quadratic curve in the two axial directions of the operating surface of the indicator, and if the maximum value of the multiple measured values is smaller than the contact threshold, the calculation unit 134 fits a quadratic curve to the second corrected measurement value corresponding to the maximum value and the second corrected measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value in one of the two axial directions, and calculates the position of the apex of the quadratic curve as the position of the apex of the quadratic curve in the two axial directions of the operating surface of the indicator.
  • the calculation unit 134 calculates the position of the center of gravity calculated by weighting the first corrected measurement value corresponding to the maximum value and the first corrected measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value, which is equal to or greater than the threshold, as the position in the two axial directions of the operating surface of the indicator, and when the maximum value of the multiple measured values is smaller than the contact threshold, the calculation unit 134 calculates the position of the center of gravity calculated by weighting the second corrected measurement value corresponding to the maximum value and the second corrected measurement value corresponding to the measurement value obtained on either side of the maximum value in either of the two axial directions, which is equal to or greater than the threshold, as the position in the two axial directions of the operating surface of the indicator.
  • a center of gravity calculation method with high detection accuracy for the position of the fingertip FT can be selected according to the relationship between the maximum value of the multiple measured values and the contact threshold.
  • Electrostatic coordinate input device 101 Housing 105 Top panel 105A Operation surface 110 Display device 120 Electrostatic sensor 130 Control device 121X, 121Y Sensor electrode 131 Main control unit 132 AD conversion unit 133 Counter 134 Calculation unit 135 Operation control unit 136 Display control unit 137 Memory

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Abstract

センサ電極を大きくして検出感度を向上した座標入力装置において、位置の誤差を小さくする。　座標入力装置は、センサ電極と、指示体による操作が可能な操作面を有し、センサ電極を覆うトップパネルと、複数の検出位置の静電容量を測定する測定回路と、複数の検出位置の静電容量の測定値に基づいて、操作面における指示体の位置を算出する算出回路とを備え、算出回路は、複数の検出位置から得られる測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値について、各測定値同士の差が小さくなる第１補正測定値を求め、最大値に対応する第１補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とを用いて、指示体の操作面の２軸方向における位置を算出する。

Description

座標入力装置
　本開示は、座標入力装置に関する。
　従来より、所定方向に対して並設された複数の電極と、前記複数の電極の静電容量をそれぞれ検出する検出部と、前記複数の電極の静電容量の変化量の状態に応じて異なる算出方法を適用し、検出対象の座標を算出する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、ピーク電極の静電容量変化量と、前記ピーク電極と隣り合わない電極の静電容量変化量との比較値に応じて、重心座標を計算する重心計算法と、曲線の頂点を求める曲線近似計算法とを切り替えて適用して前記検出対象の座標を算出することを特徴とする座標入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－００３９７８号公報
　ところで、座標入力装置において、センサ電極を大きくすると、利用者が手等の指示体で操作を行う操作面に対して非接触の状態において検出感度を高くできる。しかし、センサ電極が大きくなると、既存の方法では、指示体の位置の検出誤差が生じる。
　そこで、検出感度を向上する為に電極を大きくした座標入力装置において、検出誤差を小さくすることを目的とする。
　本開示の実施形態の座標入力装置は、絶縁基板と、複数の検出位置を有し、前記絶縁基板上に設けられるセンサ電極と、指示体による操作が可能な操作面を有し、前記センサ電極を覆うトップパネルと、前記複数の検出位置の各々の静電容量を測定する測定回路と、前記複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、前記操作面の２軸方向における前記指示体の位置を算出する算出回路とを備え、前記算出回路は、前記複数の検出位置から得られる複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値の各々について、前記測定値を補正して前記測定値よりも小さい第１補正測定値を求め、前記測定値が大きくなるほど、前記測定値と前記第１補正測定値との差が非線形的に大きくなるように前記第１補正測定値を求め、又は、前記測定値が所定値以上になると前記測定値と前記第１補正測定値との差が非線形的又は線形的に大きくなるように前記第１補正測定値を求め、前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とを用いて、前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置を算出する。
　検出感度を向上する為に電極を大きくした座標入力装置において、検出誤差を小さくした座標入力装置を提供することができる。
実施形態の静電式座標入力装置の構成の一例を示す図である。 実施形態の静電式座標入力装置の構成の一例を示す図である。 静電式座標入力装置の静電センサ及び制御装置の構成の一例を示す図である。 静電式座標入力装置の操作面に対して手の指先で操作を行っている状態の一例を示す図である。 測定値と第１補正測定値の関係の一例を示す図である。 曲線近似計算法の一例を説明する図である。 重心計算法の一例を説明する図である。 算出部が指先の位置を求めるために実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図７ＡのステップＳ４及びＳ８の座標の補間処理の一例を示すフローチャートである。 シミュレーション結果の一例を示す図である。 第１補正測定値の特性のバリエーションの一例を示す図である。 第１補正測定値の特性のバリエーションの一例を示す図である。 第１補正測定値の特性のバリエーションの一例を示す図である。
　以下、本開示の座標入力装置を適用した実施形態について説明する。
　＜実施形態＞
　図１及び図２は、実施形態の座標入力装置１００の構成の一例を示す図である。図１は、座標入力装置１００が動作状態であり、表示装置１１０が入力画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が入力画像を表示しているとき、座標入力装置１００が入力モードの状態である。入力モードは、座標入力装置１００に対して操作入力が可能なモードである。図２は、座標入力装置１００が待機状態であり、表示装置１１０が待機画像を表示している状態を示す。表示装置１１０が待機画像を表示しているときは、座標入力装置１００が省電力モードの状態である。待機状態では、表示装置１１０は全体的にグレーに表示され、消費電力が少ない状態である。図３は、座標入力装置１００の静電センサ１２０及び制御装置１３０の構成の一例を示す図である。表示装置１１０は表示部の一例であり、静電センサ１２０は検出部の一例であり、制御装置１３０は制御部の一例である。
　以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ方向）は、互いに直交する。また、以下では、－Ｚ方向を静電センサ１２０に近づく方向、＋Ｚ方向を静電センサ１２０から離れる方向として説明する。また、平面視とはＸＹ面視することをいう。また、以下では構成が分かり易くなるように各部の長さ、太さ、厚さ等を誇張して示す場合がある。
　座標入力装置１００は、例えば、店舗や施設等に配置され不特定多数の利用者が利用するタブレット型の入力装置やＡＴＭ(Automatic Teller Machine)の入力部であってよい。また、清潔な状態を保つ必要のある調理用電化製品の入力部であってもよい。また、座標入力装置１００は、個人で利用するタブレットコンピュータ、スマートフォン、ゲーム機等であってもよい。
　＜座標入力装置１００の全体構成＞
　座標入力装置１００は、筐体１０１、トップパネル１０５、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を含む。図１及び図２では制御装置１３０（図３参照）を省略するが、制御装置１３０は、一例として筐体１０１の内部で表示装置１１０及び静電センサ１２０の下側に設けられる。座標入力装置１００は、図３に示す静電センサ１２０及び制御装置１３０を含む。
　＜筐体１０１とトップパネル１０５＞
　筐体１０１は、表示装置１１０、静電センサ１２０、及び制御装置１３０を収容する樹脂製又は金属製等のケースである。表示装置１１０は、一例として透明な静電センサ１２０の下側に配置され、筐体１０１の上部にある開口部に設けられる透明なトップパネル１０５の上面である操作面１０５Ａを介して視認可能である。
　＜座標入力装置１００の操作方法の種類＞
　座標入力装置１００は、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して非接触の状態と、利用者の手等の指示体が操作面１０５Ａに対して接触した状態との両方の状態で操作可能である。
　座標入力装置１００の操作方法には、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作の４種類がある。４つの操作方法のうち、近接操作、選択操作、及び確定操作は、手等の指示体が操作面１０５Ａに対して非接触の状態で行われる操作である。接触操作は、手等の指示体が操作面１０５Ａに対して接触した状態で行われる操作である。
　座標入力装置１００は、４つの操作方法を判別するために、手等の指示体と操作面１０５Ａとの５つの距離状態を判定する。５つの距離状態は、非検出状態、近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態である。５つの距離状態は、操作面１０５Ａと手等の指示体とが接触していることを示す接触状態と、操作面１０５Ａと手等の指示体とが接触していないことを示す複数の非接触状態とを含む。非検出状態、近接状態、選択状態、及び確定状態は、非接触状態である。
　非検出状態は、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作が行われていない状態である。近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態は、それぞれ、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作が行われている状態である。座標入力装置１００は、操作方法を判定する際に、複数の静電容量の閾値を用いる。接触状態、確定状態、選択状態、近接状態、及び非検出状態となるにつれて手等の指示体の位置は操作面１０５Ａから離れる。
　また、座標入力装置１００は、利用者が指差操作を行うことによって操作する入力装置である。指差操作とは、操作面１０５Ａに対して、指を略垂直に立てて行う操作である。指差操作で使用する指の本数は複数であってもよいが、１本であることが好ましい。
　このような指差操作を行う際に、操作面１０５Ａに対して指が略垂直でない場合には、掌全体が操作面１０５Ａに近づくことになり、座標入力装置１００が検出する静電容量の分布が大きく変化する。このため、座標入力装置１００は、指差操作が正しく行われているかどうかを判定する。
　以下では、指差操作が正しく行われておらず、典型的には掌全体で操作しているような操作方法を非指差操作と称す。座標入力装置１００は、静電容量の分布から、利用者の操作が指差操作と非指差操作とのいずれであるかを判定する。非指差し操作の場合には、指先ＦＴの位置の計算を省略して、非指差し操作であることを示す警告を表示しても良い。または、指先ＦＴの位置の計算した上で、非指差し操作であることを示す警告を表示しても良い。
　また、以下では、利用者が指示体の一例としての手Ｈで操作する場合について説明する。以下では、手Ｈで、近接操作、選択操作、確定操作、又は接触操作を行うことを、単に手Ｈで操作（近接操作、選択操作、確定操作、又は接触操作）すると表現する。
　近接操作とは、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対して近づける操作であり、座標入力装置１００を図２に示す待機状態から図１に示す動作状態に切り換えるための操作である。
　選択操作とは、近接操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対してさらに近づけて、表示装置１１０に表示されるＧＵＩボタンを選択する操作である。
　確定操作とは、選択操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに触れることなく、操作面１０５Ａに対してさらに近づけて、選択したＧＵＩボタンに対する操作入力を確定する操作である。確定操作は、非接触で操作入力を行うことであり、手Ｈで操作面１０５Ａに触れずに、非接触で座標入力装置１００を操作することである。非接触での選択操作及び確定操作によって行う操作入力をホバー入力又はタッチレス入力と称してもよい。
　接触操作とは、選択操作を行った状態から、手Ｈを座標入力装置１００の操作面１０５Ａに対してさらに近づけて操作面１０５Ａに触れて、選択したＧＵＩボタンに対する操作入力を確定する操作である。接触操作をタッチ入力と称してもよい。
　＜表示装置１１０＞
　表示装置１１０は、一例として液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等である。表示装置１１０は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を実現するための表示である。表示装置１１０は、ＧＵＩボタン１１１の画像と、カーソルと、入力内容を表示する入力内容表示部１１５の画像とを表示する。ＧＵＩボタン１１１は、操作部の一例であり、一例として平面視でマトリクス状に配置される。また、ＧＵＩボタン１１１は、一例として押しボタンを模した円形である。
　図１乃至３には、一例としてアルファベットの２６個のＧＵＩボタン１１１と、数字などのテンキー形式の１５個のＧＵＩボタン１１１と、メニューキー（左上の三本線のキー）、Caps Lockキー、バックスペースキー（右上）、及びエンターキー（右下）の４個のＧＵＩボタン１１１との合計４５個のＧＵＩボタン１１１を示す。４５個のＧＵＩボタン１１１は、Ｙ方向に５行、Ｘ方向に１１行にわたって配列されている。行はＸ方向に延在し、Ｙは列方向に延在する。なお、ＧＵＩボタン１１１は、アルファベットやテンキー用の数字等に限らず、他の言語の文字や記号等であってもよい。
　なお、ここでは、合計４５個のＧＵＩボタン１１１が表示装置１１０によって表示される形態について説明する。しかしながら、座標入力装置１００は、４５個のＧＵＩボタン１１１の全部、又は、少なくとも一部の代わりに、トップパネル１０５にアルファベット、数字、又は記号等を印刷した操作部を有していてもよい。例えば、トップパネル１０５の裏側にバックライトを設け、アルファベット、数字、又は記号等を印刷した操作部を透過式にしておいてもよい。そして、座標入力装置１００が待機状態のときはバックライトをオフにし、座標入力装置１００が入力モードに切り替わるとバックライトをオンにして、トップパネル１０５の操作部のアルファベット、数字、又は記号等が照光されるようにしてもよい。また、この場合に、入力内容を表示するために、入力内容表示部１１５の部分にだけ、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等を設けてもよい。
　＜静電センサ１２０＞
　静電センサ１２０は、表示装置１１０の上に重ねて配置され、図３に示すように、Ｘ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｘと、Ｙ方向に延在する複数のセンサ電極１２１Ｙとを有する。センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙは、検出部の電極の一例であり、配線１２２Ｘ、１２２Ｙを介して制御装置１３０にそれぞれ接続されている。また、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙは、絶縁基板１２５に形成されている。このような静電センサ１２０は、一例として透明ガラスの表面にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜を形成し、センサ電極１２１Ｘ、１２１Ｙ及び配線１２２Ｘ、１２２Ｙにパターニングしたものを用いることができる。静電センサ１２０が検出する静電容量は、制御装置１３０に入力される。静電センサ１２０が検出する静電容量は、静電センサ１２０の検出結果の一例である。
　図３には、一例として複数のセンサ電極１２１Ｘ及び複数のセンサ電極１２１Ｙを示す。センサ電極１２１Ｘ同士の間隔及びセンサ電極１２１Ｙの同士の間隔は、人間の指先の平均的な幅（約１０ｍｍ）程度であり、ＧＵＩボタン１１１同士の間隔と略等しい。
　複数のセンサ電極１２１Ｘは１行ずつ走査されるとともに、複数のセンサ電極１２１Ｙは１列ずつ走査され、ＡＤ変換部１３２は、複数のセンサ電極１２１Ｘと複数のセンサ電極１２１Ｙとの複数の交点における静電容量をデジタル値に変換する。カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の変化分をカウントし、各交点における差分値ΔＡＤを出力する。各交点は、検出位置の一例である。なお、ＧＵＩボタン１１１と、ＧＵＩボタン１１１と同程度の大きさのセンサ電極とが１対１で対応する形態でもよい。
　座標入力装置１００が静電センサ１２０を用いて検出する手ＨのＸＹ座標での位置は、一例として、手Ｈが存在する領域内において最も静電容量が大きいＸＹ座標である。また、座標入力装置１００が静電センサ１２０を用いて検出する手ＨのＺ方向の位置は、静電センサ１２０によって検出される静電容量と反比例する値であるため、手ＨのＺ方向の位置を求めることと、手Ｈと静電センサ１２０との間の静電容量を求めることは同義である。座標入力装置１００は、一例として、手ＨのＺ方向の位置を、手Ｈと静電センサ１２０との間の静電容量で判定するが、以下では、手ＨのＺ方向の位置として説明した方が分かり易い場合には、手ＨのＺ方向の位置として説明する。
　＜制御装置１３０＞
　制御装置１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
　制御装置１３０は、主制御部１３１、ＡＤ(Analog to Digital)変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、表示制御部１３６、及びメモリ１３７を有する。ＡＤ変換部１３２及びカウンタ１３３は、測定回路の一例である。算出部１３４は、算出回路の一例である。主制御部１３１、ＡＤ変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６は、制御装置１３０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１３７は、制御装置１３０のメモリを機能的に表したものである。
　主制御部１３１は、制御装置１３０の処理を統括する処理部であり、ＡＤ変換部１３２、カウンタ１３３、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６が実行する処理以外の処理を実行する。例えば、主制御部１３１は、複数のセンサ電極１２１Ｘと複数のセンサ電極１２１Ｙとの走査を行う。
　ＡＤ変換部１３２は、静電センサ１２０の出力をデジタル値に変換する。ＡＤ変換部１３２の出力は、静電センサ１２０のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量の検出値である。カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の基準値に対する差分値をカウントして出力する。差分値は、出力の基準値に対する変化分のカウント値である。以下、差分値ΔＡＤと記す。基準値は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの周辺に指が無い場合におけるセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量である。差分値ΔＡＤは、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点と指の間の静電容量である。
　差分値ΔＡＤは、各交点について得られる。ＡＤ変換部１３２は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量をデジタル値に変換し、カウンタ１３３は、ＡＤ変換部１３２の出力の基準値に対する変化分をカウントし、各交点についての差分値ΔＡＤを出力する。
　算出部１３４は、カウンタ１３３から出力される差分値ΔＡＤに基づいて、手ＨのＸＹ座標における位置と、手Ｈの操作面１０５ＡからのＺ方向の位置とを判定する。カウンタ１３３から出力される差分値ΔＡＤは、静電センサ１２０のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の静電容量の測定値の一例である。
　算出部１３４は、非検出状態、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別するための複数の閾値を用いて、手Ｈと操作面１０５Ａとの距離状態を判定する。複数の閾値は、非検出状態、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作の各操作の判別にヒステリシス特性を持たせるために、オン閾値とオフ閾値があるため、合計で８つの閾値で構成される。上述したように、手Ｈと操作面１０５Ａとの距離状態には、非検出状態、近接状態、選択状態、確定状態、及び接触状態がある。算出部１３４は、各状態における手Ｈの位置を判定し、判定した手Ｈの位置を表すデータを動作制御部１３５に出力する。
　算出部１３４は、近接操作、選択操作、及び確定操作が行われている際の静電容量の測定値については、補正を行わない。近接操作、選択操作、及び確定操作が行われている際の静電容量の測定値は、後述する理由によって指の面積に概ね比例するためである。
　また、算出部１３４は、接触操作が行われている際の静電容量の測定値については、補正を行う。接触操作が行われている際の静電容量の測定値は、後述する理由によって指の面積と比例しないためである。算出部１３４がこのような補正を行うことで、接触操作が行われている際の手Ｈの位置の検出精度を向上させる。
　動作制御部１３５は、算出部１３４によって判定された手Ｈの位置に基づいて、座標入力装置１００の動作を制御する。表示制御部１３６は、算出部１３４によって判定された手Ｈの位置に基づいて表示装置１１０の表示を制御する。メモリ１３７は、主制御部１３１、算出部１３４、動作制御部１３５、及び表示制御部１３６が処理を実行する際に用いるプログラムやデータ等を格納する。
　＜操作面１０５Ａに対する操作＞
　図４は、座標入力装置１００の操作面１０５Ａに対して手Ｈの指先ＦＴで操作を行っている状態の一例を示す図である。図４には、手Ｈの指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づけて、指差操作を行っている状態を示す。このように、指先ＦＴをトップパネル１０５の操作面１０５Ａに対して垂直に近づける操作方法を行うことが好ましい。
　座標入力装置１００は、上述した複数の閾値を用いることで、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別することができる。近接操作から、選択操作、確定操作、及び接触操作になるにつれて、指先ＦＴは操作面１０５Ａに近づく。このため、近接操作から接触操作に向けて閾値を大きくすることで、近接操作、選択操作、確定操作、及び接触操作を判別することができる。以下では、接触操作における位置検出の精度向上について説明する。
　＜測定値の補正＞
　ここでは、接触操作が行われている際の静電容量の測定値の補正について説明する。静電容量の測定値は、差分値ΔＡＤである。また、センサ電極１２１ＸのＹ方向における配列と、センサ電極１２１ＹのＸ方向における配列とは同等である。このため、ここではセンサ電極１２１Ｘを用いて説明するが、センサ電極１２１Ｙについても同様である。
　座標入力装置１００の測定感度を高めると、センサ電極１２１Ｘの真上だけではなく、斜め上に存在する指先ＦＴの部分の影響も受ける。特に、センサ電極１２１Ｘ同士の間隔が指先ＦＴ先の幅と同程度の場合には、指先ＦＴのＹ方向の幅の中央部の下に位置するセンサ電極１２１Ｘは、センサ電極１２１ＸのＹ方向の幅よりもひと回り大きい範囲の指先ＦＴの部分との間に生じる静電容量を測定することになる。
　一方、指先ＦＴのＹ方向の幅の端の下に位置するセンサ電極１２１Ｘは、指先ＦＴのＹ方向の幅の端よりも外側の範囲については、静電容量を測定しない。
　このため、各センサ電極１２１Ｘで測定される静電容量は、各センサ電極１２１Ｘに対向する指先ＦＴの面積と比例しない。指先ＦＴのＹ方向の幅の中央部の下に位置するセンサ電極１２１Ｘでは、測定値が大きくなり、指先ＦＴのＹ方向の幅の端の下に位置するセンサ電極１２１Ｘでは、測定値が小さくなるからである。
　このようなことから、座標入力装置１００は、測定値が大きい場合に、測定値が小さくなるように補正することで、各センサ電極１２１Ｘに対向する指先ＦＴの面積に略比例する補正測定値（第１補正測定値）を得る。より具体的には、座標入力装置１００は、測定値が大きくなるほど、測定値を補正する際に、補正値を小さくする割合を大きくする。このように座標入力装置１００が測定値を補正することで、各センサ電極１２１Ｘに対向する指先ＦＴの面積と略比例する補正測定値（第１補正測定値）を得ることができる。また、各センサ電極１２１Ｘに対向する指先ＦＴの面積と略比例する補正測定値（第１補正測定値）を得ることで、Ｙ方向における手Ｈの位置（指先ＦＴの位置）の検出精度を向上させることができる。また、センサ電極１２１Ｙを用いてＸ方向においても同様に検出精度を向上させることができるため、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙを用いることで、Ｘ方向及びＹ方向における手Ｈの位置（指先ＦＴの位置）の検出精度を向上させることができる。
　一方、指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合には、指先ＦＴのＹ方向の幅の端の真下に位置するセンサ電極１２１Ｘにおいても、測定値が大きくなる。このため、指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合には、指先ＦＴのＹ方向の幅の端の真下に位置するセンサ電極１２１Ｘの測定値と、指先ＦＴのＹ方向の幅の中央部の真下に位置するセンサ電極１２１Ｘの測定値とは、センサ電極１２１Ｘに対向する指先ＦＴの面積に概ね比例した関係になる。
　このため、指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合には、上述のように測定値を補正しなくても、良好な指先ＦＴの位置の検出精度が得られる。指先ＦＴが操作面１０５Ａからある程度離れている場合は、近接操作、選択操作、及び確定操作を行う場合に相当する。
　以上のような理由から、座標入力装置１００は、接触操作が行われている場合に、測定値が大きくなるほど、測定値を補正する際に、補正値を小さくする割合を大きくする。また、座標入力装置１００は、近接操作、選択操作、及び確定操作が行われている場合には、測定値を補正しない。近接操作、選択操作、及び確定操作と、接触操作との判別は、測定値（差分値ΔＡＤ）が、接触操作が行われたことを判定するための接触閾値以上であるかどうかで行えばよい。
　＜測定値と第１補正測定値＞
　図５は、測定値と第１補正測定値の関係の一例を示す図である。図５において、横軸Ｘは、測定値（差分値ΔＡＤ）をカウント値で表す。縦軸Ｙは、補正を行っていない測定値（差分値ΔＡＤ）と、測定値（差分値ΔＡＤ）を補正した第１補正測定値とをカウント値で表す。補正を行っていない測定値の特性を破線で示し、第１補正測定値を実線で示す。
　補正を行っていない測定値の特性（破線）は、横軸Ｘの値と縦軸Ｙの値とが等しい特性であり、Ｙ＝Ｘで表される。これに対して、第１補正測定値の特性（実線）は、横軸Ｘの測定値の値が大きくなるにつれて、破線で示す測定値との差が非線形的に大きくなっている。
　ここで、複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙのすべての交点において測定される静電容量から求められる測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値をＣｍａｘとし、第１補正測定値をＹ、測定値をＸとすると、第１補正測定値Ｙは、次式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ただし、Ｋ１は１未満の定数であり、Ｋ２は１．７～２．３の範囲の値であることが好ましく、２であることが最も好ましい。
　式（１）は、Ｙ＝－Ａ（Ｘ＋Ｂ）２＋Ｃの形で表すことができる二次関数である。なお、Ａは正の値を取り、Ａ、Ｂ、及びＣは式（１）を満たす定数である。
　このように、第１補正測定値の特性（実線）は、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、原点を通り、上に凸となる二次関数であって、Ｙ＝Ｘよりも下側に位置する二次関数で表すことができる。第１補正測定値は、このような二次関数で求めることができる。二次関数は、連続的に微分可能な関数である。
　このような第１補正測定値は、測定値の値が大きくなるにつれて、破線で示す測定値との差が大きくなる。このため、第１補正測定値を用いれば、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点で測定される静電容量を、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙに対向する指先ＦＴの面積と比例しない関係から、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙに対向する指先ＦＴの面積と比例する関係に近づく方向に補正できる。定数Ｋや定数Ａ、Ｂ、及びＣの値を最適化すれば、接触操作が行われているときに、各センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙに対向する指先ＦＴの面積に略比例する補正測定値（第１補正測定値）を得ることができる。
　なお、二次関数は、上述のような二次関数で得られる上に凸の放物線の頂点が、すべての交点において測定される静電容量から求められる測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値に相当する第１補正測定値になる二次関数であってもよい。
　＜指先ＦＴの位置の算出＞
　座標入力装置１００は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの複数の交点から得られる複数の測定値に対応する複数の第１補正測定値のうちの最大値を含む３つ以上の第１補正測定値のうち、最大値と、Ｘ方向及びＹ方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる第１補正測定値とを用いて、指先ＦＴの位置を算出する。指先ＦＴの位置は、指先ＦＴの操作面１０５Ａの２軸方向における位置である。
　より具体的には、一例として、曲線近似計算法、又は、重心計算法によって、指先ＦＴの位置を算出することができる。曲線近似計算法及び重心計算法については、特許文献１として記載した特開２０１３－００３９７８号公報に記載されているが、簡単には以下の通りである。
　＜曲線近似計算法＞
　図６Ａは、曲線近似計算法の一例を説明する図である。図６Ａには、一例としてＸ方向に配列される８つの交点で得られる測定値（差分値ΔＡＤ）を補正した第１補正測定値を示す。８つの交点をＸ０～Ｘ７と表して区別し、ここでは、交点Ｘ０～Ｘ７と称す。交点Ｘ０のＸ座標はゼロである。図６Ａでは、一例として、交点Ｘ５の第１補正測定値が最大値（ピーク値）である。
　算出部１３４は、測定値の最大値が得られた交点Ｘ５と、交点Ｘ５に隣り合う交点Ｘ４及びＸ６とについて第１補正測定値を求め、第１補正測定値の変化量を用いて曲線近似計算法を行うことができる。
　例えば、算出部１３４は、交点Ｘ５と、交点Ｘ５のＸ方向における両隣の２つの交点Ｘ４及びＸ６の３つの測定値から得られる３つの第１補正測定値に基づいて、次式（２）を用いて２次曲線近似計算法により、指先ＦＴの位置のＸ座標であるＸｆｔを算出する。ここで、測定値の最大値が得られる交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の第１補正測定値をＣｐｋ、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の－Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ－１，Ｙｐｋ）の第１補正測定値をＣｐｋ－１、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の＋Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ+１，Ｙｐｋ）の第１補正測定値をＣｐｋ＋１とする。また、単位座標に対するセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの間隔である分解能をＲＥＳとし、測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値Ｃｍａｘが得られた交点のＸ座標をＸｍａｘとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、第１補正測定値Ｃｐｋ－１の代わりに、交点（Ｘｐｋ－１，Ｙｐｋ）の－Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ－２，Ｙｐｋ）の第１補正測定値を用いてもよい。また、第１補正測定値Ｃｐｋ＋１の代わりに、交点（Ｘｐｋ＋１，Ｙｐｋ）の＋Ｘ方向側の隣りに位置する交点（Ｘｐｋ＋２，Ｙｐｋ）の第１補正測定値を用いてもよい。これらの第１補正測定値は、複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値に対応する第１補正測定値である。
　また、Ｙ方向に配列される複数の交点についても同様の処理を行うことにより、指先ＦＴの位置のＹ座標であるＹｆｔを算出することができる。指先ＦＴの位置は、ＸＹ座標（Ｘｆｔ，Ｙｆｔ）で表される。
　＜重心計算法＞
　図６Ｂは、重心計算法の一例を説明する図である。図６Ｂには、図６Ａと同様に、一例としてＸ方向に配列される８つの交点で得られる測定値（差分値ΔＡＤ）を補正した第１補正測定値を示す。８つの交点をＸ０～Ｘ７と表して区別し、ここでは、交点Ｘ０～Ｘ７と称す。交点Ｘ０のＸ座標はゼロである。図６Ｂでは、一例として、交点Ｘ５の第１補正測定値が最大値（ピーク値）である。
　算出部１３４は、交点Ｘ０～Ｘ７について、Ｘ方向において隣り合う交点の第１補正測定値同士の変化量を求める。そして、算出部１３４は、第１補正測定値の最大値が得られた交点Ｘ５からＸ方向に連続して変化量が第１の閾値以上となる交点を少なくとも含む領域の交点（図６Ｂにおける交点Ｘ３～Ｘ７）に対して重心計算法を行う。
　算出部１３４は、交点Ｘ３～Ｘ７の第１補正測定値のうち、第１の閾値以上の第１補正測定値に重み付けして重心の位置ＸＧを算出する。重心の位置ＸＧは、指先ＦＴの位置のＸ座標である。
　また、Ｙ方向に配列される複数の交点についても同様の処理を行って重心を求めることにより、指先ＦＴの位置のＹ座標であるＹＧを算出することができる。指先ＦＴの位置は、ＸＹ座標（ＸＧ，ＹＧ）で表される。
　なお、以上では、接触操作が行われた場合に、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの交点から得られる測定値（差分値ΔＡＤ）を補正した第１補正測定値を用いて、曲線近似計算法又は重心計算法で指先ＦＴのＸＹ座標を計算する方法について説明した。
　しかしながら、このような指先ＦＴのＸＹ座標の計算方法は、接触操作に限らず、例えば、確定操作、選択操作、又は近接操作についても利用可能である。接触操作に比べて、確定操作、選択操作、及び近接操作の場合にセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの交点から得られる測定値（差分値ΔＡＤ）は小さくなるため、第１補正測定値を次のようにさらに補正した第２補正測定値を用いて、曲線近似計算法又は重心計算法で指先ＦＴのＸＹ座標を計算することが好ましい。
　Ｘ方向に配列される複数の交点のうちｍ番目の交点Ｘｍで得られる測定値Ｃ（ｍ）、測定値Ｃ（ｍ）を補正して得る第１補正測定値をＣ１（ｍ）、重みをＷとする。測定値Ｃ（ｍ）、第１補正測定値Ｃ１（ｍ）、及び重みＷを用いた加重平均によって得られる第２補正測定値Ｃ２（ｍ）は、次式（３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、重みＷは、接触操作が行われたと判定する際の測定値の接触閾値をＴｈ、複数のセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙのすべての交点で得られる測定値のうちの最大値をＣｍａｘとすると、次式（４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（４）は、重みＷを０以上、１００以下の数値に制限するリミット関数（ＬＩＭＩＴ）で表される。最大測定値Ｃｍａｘを接触閾値Ｔｈで除算して１００倍した値（１００×Ｃｍａｘ）／Ｗが１００を超える場合には、重みは１００に制限される。
　このように、第２補正測定値Ｃ２（ｍ）を求めた場合には、上述した第１補正測定値Ｃ１（ｍ）を第２補正測定値Ｃ２（ｍ）に置き換えることによって、指先ＦＴのＸＹ座標を求めることができる。すなわち、上述した曲線近似計算法又は重心計算法における第１補正測定値Ｃ１（ｍ）を第２補正測定値Ｃ２（ｍ）に置き換えて、指先ＦＴのＸＹ座標を求めればよい。
　例えば、すべての交点の測定値のうちの最大値が、接触閾値Ｔｈ以上の場合は、第１補正測定値を用いて曲線近似計算法又は重心計算法で指先ＦＴのＸＹ座標を計算すればよい。また、すべての交点の測定値のうちの最大値が、接触閾値Ｔｈよりも小さい場合は、第２補正測定値を用いて曲線近似計算法又は重心計算法で指先ＦＴのＸＹ座標を計算すればよい。
　なお、第１補正測定値を求める式（１）は、測定値Ｃ（ｍ）及び第１補正測定値Ｃ１（ｍ）を用いると、次式（５）で表すことができる。Ｋ１は１未満の定数であり、Ｋ２は所定の定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、式（２）からＸｍａｘを取り除くと、次式（６）のように、Ｘ座標又はＹ座標を補間する補間量Ｄを求める式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　＜フローチャート＞
　図７Ａは、算出部１３４が指先ＦＴの位置を求めるために実行する処理の一例を示すフローチャートである。図７Ｂは、図７ＡのステップＳ４及びＳ８の座標の補間処理の一例を示すフローチャートである。
　算出部１３４は、処理をスタートすると、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの各交点の測定値を取得する（ステップＳ１）。
　算出部１３４は、すべての交点のうちで、最大の測定値を示す交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）を特定する（ステップＳ２）。
　算出部１３４は、Ｃｉｎ［０］に交点（Ｘｐｋ－１，Ｙｐｋ）の測定値を代入し、Ｃｉｎ［１］に交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の測定値を代入し、Ｃｉｎ［２］に交点（Ｘｐｋ＋１，Ｙｐｋ）の測定値を代入する（ステップＳ３）。Ｃｉｎ［ｉ］は、制御装置１３０のメモリのうちの測定値を代入する領域であり、ｉは０～３の整数を取りうる。
　また、交点（Ｘｐｋ－１，Ｙｐｋ）は、最大の測定値を示す交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の－Ｘ方向側の隣りに位置する交点であり、交点（Ｘｐｋ＋１，Ｙｐｋ）は、最大の測定値を示す交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の＋Ｘ方向側の隣りに位置する交点である。
　算出部１３４は、Ｘ座標の補間処理を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４は、サブルーチン処理である。ここでは、図７Ｂを用いてステップＳ４の補間処理について説明する。
　＜座標の補間処理＞
　ここでは、図７Ｂを用いて、ステップＳ４のサブルーチン処理としてのＸ座標の補間処理について説明する。
　算出部１３４は、ｉを０に設定する（ステップＳ１１）。すなわち、ｉ＝０になる。
　算出部１３４は、式（４）を用いて重みＷを計算する（ステップＳ１２）。
　算出部１３４は、式（５）を用いてＣｉｎ［ｉ］について第１補正測定値を計算する（ステップＳ１３）。
　算出部１３４は、式（３）を用いてＣｉｎ［ｉ］について第２補正測定値を計算する（ステップＳ１４）。
　算出部１３４は、ｉをインクリメントする（ステップＳ１５）。すなわち、ｉ＝ｉ＋１になる。
　算出部１３４は、ｉが３以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。
　算出部１３４は、ｉが３以上ではない（Ｓ１６：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１３にリターンする。この結果、ｉ＝３になるまで、ステップＳ１３～Ｓ１５の処理が繰り返し行われ、Ｃｉｎ［０］～Ｃｉｎ［２］について、第１補正測定値及び第２補正測定値が計算される。
　算出部１３４は、ステップＳ１６においてｉが３以上である（Ｓ１６：ＹＥＳ）と判定すると、式（６）を用いてＸ座標の補間量Ｄを計算する（ステップＳ１７）。式（６）では、Ｃｉｎ［１］について求めた第２補正測定値をＣｐｋ、Ｃｉｎ［０］について求めた第２補正測定値をＣｐｋ－１、Ｃｉｎ［２］について求めた第２補正測定値をＣｐｋ＋１として、補間量Ｄを計算すればよい。
　なお、ステップＳ１４の処理は省略してもよい。この場合は、ステップＳ１７において式（６）を用いてＸ座標の補間量Ｄを計算する際に、Ｃｉｎ［１］について求めた第１補正測定値をＣｐｋ、Ｃｉｎ［０］について求めた第１補正測定値をＣｐｋ－１、Ｃｉｎ［２］について求めた第１補正測定値をＣｐｋ＋１として、補間量Ｄを計算すればよい。
　算出部１３４は、指先ＦＴのＸ座標を求める（ステップＳ５）。算出部１３４は、測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値Ｃｍａｘが得られた交点のＸ座標Ｘｍａｘに、ステップＳ１７で求めたＸ座標の補間量Ｄを加算することで、指先ＦＴのＸ座標を求める。
　算出部１３４は、次にＹ座標についての計算を行う。
　算出部１３４は、Ｃｉｎ［０］に交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ－１）の測定値を代入し、Ｃｉｎ［１］に交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の測定値を代入し、Ｃｉｎ［２］に交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ＋１）の測定値を代入する（ステップＳ６）。
　また、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ－１）は、最大の測定値を示す交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の－Ｙ方向側の隣りに位置する交点であり、交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ＋１）は、最大の測定値を示す交点（Ｘｐｋ，Ｙｐｋ）の＋Ｙ方向側の隣りに位置する交点である。
　算出部１３４は、Ｙ座標の補間処理を行う（ステップＳ７）。ステップＳ７は、サブルーチン処理である。算出部１３４は、ステップＳ４のサブルーチン処理と同様に、図７Ｂのフローに従ってＹ座標の補間処理を行い、Ｙ座標についての補間量Ｄを求める。
　算出部１３４は、指先ＦＴのＹ座標を求める（ステップＳ８）。算出部１３４は、測定値（差分値ΔＡＤ）のうちの最大値Ｃｍａｘが得られた交点のＹ座標Ｙｍａｘに、ステップＳ１７で求めたＹ座標の補間量Ｄを加算することで、指先ＦＴのＸ座標を求める。
　＜シミュレーション結果＞
　図８は、シミュレーション結果の一例を示す図である。図８において、横軸はＸ座標を表し、縦軸は静電容量（カウント値）を表す。図８におけるＸ座標の５００、１５００、２５００の３つの位置にセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの交点が位置する。Ｘ座標が１５００の交点は、測定値の最大値が得られた交点である。
　図８において、実線で示す折れ線の特性は、３つの交点について得られる第２補正測定値を結ぶ特性である。実線で示す折れ線の特性にフィットする二次曲線は、３つの交点について得られる第２補正測定値に対して曲線近似計算法でフィットさせた二次曲線である。白抜きの菱形（◇）は、３つの交点について得られる第２補正測定値に対して曲線近似計算法でフィットさせた二次曲線の最大値を示す。すなわち、白抜きの菱形（◇）のＸ座標は、測定値の最大値が得られた交点（Ｘ座標が１５００の交点）を補正によってずらしたＸ座標を表す。
　また、破線で示す折れ線の特性は、３つの交点について得られる測定値を結ぶ特性である。破線で示す折れ線の特性にフィットする二次曲線は、３つの交点で得られた測定値に対して曲線近似計算法でフィットさせた二次曲線である。黒い菱形（◆）は、３つの交点の測定値に対して曲線近似計算法でフィットさせた二次曲線の最大値を示す。すなわち、黒い菱形（◆）は、補正なしの場合に得られるＸ座標を表す。
　図８に示すように、測定値をそのまま用いて座標を計算すると、正しいＸ座標よりも、最大値が測定されたＸ座標に寄った位置が算出されていた。本発明の方法で測定値を補正してからＸ座標を計算すると、正しいＸ座標に近い座標が算出された。なお、図８にはＸ座標を示すが、Ｙ座標も同様であることを確認できた。
　また、測定値が大きくなるほど、測定値を補正して第１補正測定値を求める際に、第１補正測定値を小さくする割合を大きくした。このようにすることで、算出された座標を、実際に指の中心の真下の座標に近づけることができた。本発明の方法で測定値を補正すると、高い検出感度を得るために電極を大きくしても、誤差を小さくできることが分かった。本発明の方法で測定値を補正すると、補正値がセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙに対向する指先ＦＴの面積に比例した値に近づくことで、誤差が小さくなったと推測される。
　なお、以上では、図５に実線で示すように、第１補正測定値の特性は、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、原点を通り、上に凸となる二次関数であって、Ｙ＝Ｘよりも下側に位置する二次関数で表す形態について説明した。しかしながら、第１補正測定値の特性は、このような二次関数で表される特性に限らず、図９Ａ乃至図９Ｃに示すような特性であってもよい。図９Ａ乃至図９Ｃは、第１補正測定値の特性のバリエーションの一例を示す図である。
　＜図９Ａ＞
　図９Ａに実線で示す第１補正測定値の特性は、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、原点を通り、Ｙ＝Ｘよりも下側に位置し、指数関数的に減少する関数で表される。指数関数的に減少する関数は、連続的に微分可能な関数である。このような関数としては、一例として、次式（７）のような関数が挙げられる。このような特性の第１補正測定値を用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　図９Ａに実線で示す第１補正測定値の特性を用いると、横軸Ｘの測定値の値が大きくなるにつれて、破線で示す測定値との差は非線形的に大きくなる。
　＜図９Ｂ＞
　図９Ｂに実線で示す第１補正測定値の特性は、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、原点を通り、Ｘが０から３００の区間は、Ｙ＝Ｘと等しいが、Ｘが３００以上では、Ｙ＝Ｘよりも下側に位置するように折れ曲がり、Ｙ＝Ｘよりも緩やかな傾きを有する特性である。このような特性の第１補正測定値を用いてもよい。
　図９Ｂに実線で示す第１補正測定値の特性は、Ｘが３００から１０００の区間において、Ｙ＝αＸ－βで表される。αは１より小さい正の定数であり、βは正の定数である。このような式は、Ｙ＝Ｘで表される測定値から第１定数を引いた値に、第２定数を掛け、第３定数を加えた値として求めることができる。一例として、図９Ｂに示す第１補正測定値の特性は、Ｙ＝３００＋（Ｘ－３００）×０．４で表される。第１定数はＸ－３００の３００であり、第２定数は０．４であり、第３定数は３００＋の３００である。
　図９Ｂに示す第１補正測定値の特性を用いると、横軸Ｘの測定値が所定値（３００）以上になると、破線で示す測定値との差は線形的に大きくなる。なお、横軸Ｘの測定値が所定値（３００）以上になると、破線で示す測定値との差が非線形的に大きくなるような特性であってもよい。
　＜図９Ｃ＞
　図９Ｃに示す第１補正測定値の特性は、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、原点を通り、Ｘが０から５００の区間は、Ｙ＝Ｘと等しいが、Ｘが５００以上では、Ｙ＝Ｘよりも下側に位置するように折れ曲がり、Ｙ＝５００で一定になる特性である。このような特性の第１補正測定値を用いてもよい。
　図９Ｃに示す第１補正測定値の特性を用いると、横軸Ｘの測定値が所定値（５００）以上になると、破線で示す測定値との差は線形的に大きくなる。
　＜効果＞
　座標入力装置１００は、絶縁基板１２５と、複数の交点（検出位置）を有し、絶縁基板１２５上に設けられるセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙと、指先ＦＴ（指示体）による操作が可能な操作面を有し、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙを覆うトップパネル１０５と、複数の交点の各々の静電容量を測定するＡＤ変換部１３２及びカウンタ１３３（測定回路）と、複数の交点の各々の静電容量の測定値に基づいて、操作面の２軸方向における指示体の位置を算出する算出部１３４（算出回路）とを備え、算出部１３４は、複数の検出位置から得られる複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値の各々について、測定値を補正して、最大値を含む３つ以上の測定値の各々の差が小さくなる第１補正測定値を求め、最大値に対応する第１補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とを用いて、指示体の操作面の２軸方向における位置を算出する。測定値が大きくなるほど、測定値を補正して第１補正測定値を求める際に、第１補正測定値を小さくする割合を大きくした。逆に言えば、最大値が観測された位置に隣接する測定値を最大値で除した値より、最大値が観測された位置に隣接する測定値の第１補正測定値を最大値の第１補正測定値で除した値を大きくする。これにより、検出感度を高めるために大きなセンサ電極を用いることで、指示体の中心位置が、実際より電極の中心位置に近づく位置に算出されることを抑制し、誤差を小さくすることができる。
　したがって、検出感度の向上した座標入力装置１００において、誤差を小さくすることができる。
　算出部１３４は、測定値（差分値ΔＡＤ）が大きくなるほど、測定値と第１補正測定値との差が非線形的に大きくなるように第１補正測定値を求め、又は、測定値が所定値以上になると測定値と第１補正測定値との差が非線形的又は線形的に大きくなるように第１補正測定値を求めることができる。
　また、算出部１３４は、測定値に対する第１補正測定値を表す関数であって、測定値及び第１補正測定値がともにゼロになる原点を通り、連続的に微分可能な関数を用いて、測定値を補正する。このため、測定値と第１補正測定値との関係が滑らかに変化する関係になり、指先ＦＴを操作面１０５Ａに沿って一定の速度で動かしたときに、計算上の速度が不連続に変化することを抑制できる。
　また、算出部１３４は、測定値に対する第１補正測定値を表す関数であって、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、測定値をＸ、第１補正測定値をＹとすると、原点を通り、上に凸となる二次関数を用いて、第１補正測定値を求める。このため、比較的少ない演算量で第１補正測定値を算出可能で、検出感度の向上と検出精度の向上とを両立した座標入力装置１００を提供することができる。
　二次関数は、測定値の最大値に相当する第１補正測定値を頂点とする二次関数である。指先ＦＴの中心の直下にある交点で得られる測定値の補正割合を大きくすると、指先ＦＴの位置の検出精度が向上することが実験で確かめられている。このため、比較的少ない演算量で、指先ＦＴの位置の検出精度を向上させることができる。
　また、算出部１３４は、測定値をＸ、第１補正測定値をＹ、最大値をＣｍａｘとすると、次式（８）で第１補正測定値Ｙを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　ただし、Ｋは１未満の定数であり、Ｋ２は１．７～２．３の範囲の値である。指先ＦＴの中心の直下にある交点で得られる測定値の最大値をどの程度小さくすればよいか定めるだけで係数Ｋ２を定められるので、設計し易い。
　また、算出部１３４は、測定値に対する第１補正測定値が、指数関数的に減少する関数を用いて、第１補正測定値を求める。このため、測定値と第１補正測定値との関係が滑らかに変化する関係になり、指先ＦＴを操作面１０５Ａに沿って一定の速度で動かしたときに、計算上の速度が不連続に変化することを抑制できる。
　算出部１３４は、測定値が所定値未満のときには測定値を補正せず、測定値が所定値以上になると第１補正測定値を求める。簡単な関係式で測定値から第１補正測定値を求めることができる。
　算出部１３４は、測定値が所定値以上の場合に、測定値から第１定数を引いた値に、第２定数を掛け、第３定数を加えた値として、第１補正測定値を求める。比較的簡単な関係式で測定値から第１補正測定値を求めることができる。
　算出部１３４は、測定値が所定値以上の場合に、測定値を一定値に補正することで第１補正測定値を求める。簡単な関係式で測定値から第１補正測定値を求めることができる。
　算出部１３４は、センサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙから指示体までの距離を算出可能であって、最大値に対応する第１補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とを用いて、指示体の操作面の２軸方向における位置を算出し、複数の測定値のうちの最大値が、接触閾値よりも小さい場合には、最大値を含む３つ以上の測定値の各々について、測定値と、当該測定値に対応する第１補正測定値とを、接触閾値に対する複数の測定値のうちの最大値の比で重みづけした加重平均によって第２補正測定値を求め、最大値に対応する第２補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第２補正測定値とを用いて、指示体の操作面の２軸方向における位置を算出する。例えば、接触操作に比べてセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの交点から得られる測定値（差分値ΔＡＤ）が小さくなるような場合に、第２補正測定値を用いることで、指先ＦＴのＸＹ座標を計算しやすくなる。
　また、算出部１３４は、最大値に対応する第１補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出する。第１補正測定値に当て嵌めた二次曲線の頂点の位置として、指先ＦＴの位置を高精度に求めることができる。特に指先ＦＴの幅に対してセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの間隔が広い場合（同等の場合）に有用である。
　また、算出部１３４は、最大値に対応する第１補正測定値と、最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とのうち、閾値以上の第１補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出する。第１補正測定値に当て嵌めた重心の位置として、指先ＦＴの位置を高精度に求めることができる。特に指先ＦＴの幅に対してセンサ電極１２１Ｘ及び１２１Ｙの間隔が狭い場合に有用である。
　算出部１３４は、複数の測定値のうちの最大値が、接触閾値以上の場合は、最大値に対応する第１補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出し、複数の測定値のうちの最大値が、接触閾値よりも小さい場合には、最大値に対応する第２補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第２補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、二次曲線の頂点の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出する。複数の測定値のうちの最大値と接触閾値との関係に応じて、指先ＦＴの位置の検出精度が高い曲線近似計算法を選択できる。
　算出部１３４は、複数の測定値のうちの最大値が、接触閾値以上の場合は、最大値に対応する第１補正測定値と、最大値を挟んで得られる測定値に対応する第１補正測定値とのうち、閾値以上の第１補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出し、複数の測定値のうちの最大値が、接触閾値よりも小さい場合には、最大値に対応する第２補正測定値と、２軸方向のうちのいずれかの方向において最大値を挟んで得られる測定値に対応する第２補正測定値とのうち、閾値以上の第２補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を指示体の操作面の２軸方向における位置として算出する。複数の測定値のうちの最大値と接触閾値との関係に応じて、指先ＦＴの位置の検出精度が高い重心計算法を選択できる。
　以上、本開示の例示的な実施形態の座標入力装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２３年１月１８日に出願した日本国特許出願２０２３－００５９６５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。
１００　静電式座標入力装置
１０１　筐体
１０５　トップパネル
１０５Ａ　操作面
１１０　表示装置
１２０　静電センサ
１３０　制御装置
１２１Ｘ、１２１Ｙ　センサ電極
１３１　主制御部
１３２　ＡＤ変換部
１３３　カウンタ
１３４　算出部
１３５　動作制御部
１３６　表示制御部
１３７　メモリ

Claims (15)

  1. 　絶縁基板と、
    　複数の検出位置を有し、前記絶縁基板上に設けられるセンサ電極と、
    　指示体による操作が可能な操作面を有し、前記センサ電極を覆うトップパネルと、
    　前記複数の検出位置の各々の静電容量を測定する測定回路と、
    　前記複数の検出位置の各々の静電容量の測定値に基づいて、前記操作面の２軸方向における前記指示体の位置を算出する算出回路と
    　を備え、
    　前記算出回路は、
    　前記複数の検出位置から得られる複数の測定値のうちの最大値を含む３つ以上の測定値の各々について、前記測定値を補正して前記最大値を含む３つ以上の測定値の各々の差が小さくなる第１補正測定値を求め、
    　前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とを用いて、前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置を算出する、座標入力装置。
  2. 　前記第１補正測定値は、前記測定値よりも小さい値であって、
    　前記算出回路は、
    　前記測定値が大きくなるほど、前記測定値と前記第１補正測定値との差が非線形的に大きくなるように前記第１補正測定値を求め、又は、前記測定値が所定値以上になると前記測定値と前記第１補正測定値との差が非線形的又は線形的に大きくなるように前記第１補正測定値を求める、請求項１に記載の座標入力装置。
  3. 　前記算出回路は、前記測定値に対する前記第１補正測定値を表す関数であって、前記測定値及び前記第１補正測定値がともにゼロになる原点を通り、連続的に微分可能な関数を用いて、前記測定値を補正する、請求項２に記載の座標入力装置。
  4. 　前記算出回路は、前記測定値に対する前記第１補正測定値を表す関数であって、Ｘ軸及びＹ軸を有する座標平面において、前記測定値をＸ、前記第１補正測定値をＹとすると、原点を通り、上に凸となる二次関数を用いて、前記第１補正測定値を求める、請求項２に記載の座標入力装置。
  5. 　前記二次関数は、前記最大値に相当する第１補正測定値を頂点とする二次関数である、請求項４に記載の座標入力装置。
  6. 　前記算出回路は、前記測定値をＸ、前記第１補正測定値をＹ、前記最大値をＣｍａｘとすると、次式（１）で前記第１補正測定値Ｙを求める、請求項２に記載の座標入力装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ただし、Ｋは１未満の定数であり、Ｋ２は１．７～２．３の範囲の値である。
  7. 　前記算出回路は、前記測定値に対する前記第１補正測定値が、指数関数的に減少する関数を用いて、前記第１補正測定値を求める、請求項２に記載の座標入力装置。
  8. 　前記算出回路は、前記測定値が前記所定値未満のときには前記測定値を補正せず、前記測定値が前記所定値以上になると前記第１補正測定値を求める、請求項２に記載の座標入力装置。
  9. 　前記算出回路は、前記測定値が前記所定値以上の場合に、前記測定値から第１定数を引いた値に、第２定数を掛け、第３定数を加えた値として、前記第１補正測定値を求める、請求項８に記載の座標入力装置。
  10. 　前記算出回路は、前記測定値が前記所定値以上の場合に、前記測定値を一定値に補正することで前記第１補正測定値を求める、請求項８に記載の座標入力装置。
  11. 　前記算出回路は、前記センサ電極から前記指示体までの距離を算出可能であって、
    　前記複数の測定値のうちの最大値が、前記指示体と前記操作面との接触を判定する接触閾値以上の場合は、
    　前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とを用いて、前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置を算出し、
    　前記複数の測定値のうちの前記最大値が、前記接触閾値よりも小さい場合には、最大値を含む３つ以上の測定値の各々について、前記測定値と、当該測定値に対応する前記第１補正測定値とを、前記接触閾値に対する前記複数の測定値のうちの前記最大値の比で重みづけした加重平均によって第２補正測定値を求め、前記最大値に対応する前記第２補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第２補正測定値とを用いて、前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置を算出する、請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の座標入力装置。
  12. 　前記算出回路は、前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の座標入力装置。
  13. 　前記算出回路は、前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とのうち、閾値以上の第１補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の座標入力装置。
  14. 　前記算出回路は、
    　前記複数の測定値のうちの最大値が、前記接触閾値以上の場合は、前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出し、
    　前記複数の測定値のうちの前記最大値が、前記接触閾値よりも小さい場合には、前記最大値に対応する前記第２補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第２補正測定値とに対して二次曲線を当て嵌め、前記二次曲線の頂点の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出する、請求項１１に記載の座標入力装置。
  15. 　前記算出回路は、
    　前記複数の測定値のうちの最大値が、前記接触閾値以上の場合は、前記最大値に対応する前記第１補正測定値と、前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第１補正測定値とのうち、閾値以上の第１補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出し、
    　前記複数の測定値のうちの前記最大値が、前記接触閾値よりも小さい場合には、前記最大値に対応する前記第２補正測定値と、前記２軸方向のうちのいずれかの方向において前記最大値を挟んで得られる前記測定値に対応する前記第２補正測定値とのうち、閾値以上の第２補正測定値に重み付けして算出した重心の位置を前記指示体の前記操作面の前記２軸方向における位置として算出する、請求項１１に記載の座標入力装置。
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Citations (3)

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JP2010191778A (ja) * 2009-02-19 2010-09-02 Mitsubishi Electric Corp 座標入力装置およびタッチパネル装置
JP2012198607A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Sony Corp 座標補正関数生成装置、入力装置、座標補正関数生成方法、座標補正方法、及びプログラム
JP2021106060A (ja) * 2018-03-05 2021-07-26 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置

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