静電容量式の検出装置及び方法並びに座標検出用プログラム
【課題】 検出精度を高めるとともに任意の形状からなる操作キーとして使用できるようにした静電容量式の検出装置を提供する。
【解決手段】 センシング領域Ａ内であって前記引回し領域Ｂｘ、Ｂｙに隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域Ｅｘ，Ｅｙとし、かつ前記不感帯領域Ｅｘ，Ｅｙ以外を動作領域Ｆとして設定し、前記動作領域Ｆから検出されたデータ信号のみを用いて前記被検出体の座標位置の検出を行うようしたことから、座標検出の精度を高めることが可能となる。また動作領域を例えば十字形状に設定することにより、十字キーとしての使用が可能となる。
【解決手段】 センシング領域Ａ内であって前記引回し領域Ｂｘ、Ｂｙに隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域Ｅｘ，Ｅｙとし、かつ前記不感帯領域Ｅｘ，Ｅｙ以外を動作領域Ｆとして設定し、前記動作領域Ｆから検出されたデータ信号のみを用いて前記被検出体の座標位置の検出を行うようしたことから、座標検出の精度を高めることが可能となる。また動作領域を例えば十字形状に設定することにより、十字キーとしての使用が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルやグライドポイントに使用される静電容量式の検出装置に係わり、特に検出精度を高めるとともに任意の形状からなる操作キーとして使用できるようにした静電容量式の検出装置及び方法並びに座標検出用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明である静電容量式の検出装置に関連する先行技術としては、例えば以下の特許文献１に示すようなパッド型のポインティングデバイスが存在する。
【０００３】
特許文献１では、フィルム基板１０の下面にＸ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６からなるはＸ電極層２０Ｘが設けられ、このＸ電極層２０Ｘの表面（下面）に絶縁膜１２が形成され、さらに前記絶縁膜１２の表面（下面）にＹ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６からなるＹ電極層２０Ｙが形成されている。すなわち、前記Ｘ電極層２０ＸとＹ電極層２０Ｙとが絶縁膜１２を介して互いに直交するマトリック状に対向配置された状態でフィルム基板１０の下面に設けられている。
【０００４】
前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６およびＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６は前記絶縁膜１２の縁部に設けられたスルーホール、接点および電極などを介して引き出されており、最終的にはフィルム基板１０の延長部１１の端部Ｄsに集められ、そこから制御基板回路４の導電部５に接続されている。
【特許文献１】特開２００３−９９１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記静電容量式の検出装置は、指などの被検出体を前記Ｘ電極層およびＹ電極層に接近させたときに、前記被検出体と各Ｘ電極の間、および前記被検出体と各Ｙ電極との間に形成される静電容量の変化を検出することにより、前記被検出体のＸ、Ｙ方向の位置を検知するものである。
【０００６】
したがって、Ｘ、Ｙ方向の検出精度を高めるためには、前記被検出体が各Ｘ、Ｙ電極以外の電極に接近にしたとき、それら電極と被検出体との間に静電容量が形成されないこと、あるいは例え前記静電容量が形成されたとしてもその変化量が小さいことが必要である。
【０００７】
しかし、上記従来の静電容量式の検出装置では、前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６およびＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６の端部から引き出され、スルーホールまで延びる引き出し線が、前記Ｙ電極やＸ電極に隣接して配置される構成であるため、前記引き出し線と被検出体との間に静電容量が形成されやすく、しかもその変化量が小さくすることができないため、被検出体のＸ，Ｙ方向の位置検出の精度を高め難いという問題がある。
【０００８】
また上記のような平面パッド型のポインティングデバイスを、例えばゲーム用の十字キーの代わりとして使用しようとすると、十字方向以外の方向の静電容量の変化をも取得してしまうため、操作者がイメージする十字方向への操作を思い通りに行うことができないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、センシング領域の近傍に引き出し用の延長線など密集配置したような場合であっても、前記延長線から受ける影響を防止し、座標検出の精度を高めた静電容量式の検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また本発明は、動作モードに応じ、センシング領域の一部を任意の形状からなる操作キーとして使用できるようにした静電容量式の検出装置及び方法並びに座標検出用プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、個々のセンサ電極と前記センシング領域の外部に設けられた外部回路との間を接続する引き回し用の延長線と、前記センシング領域の近傍に設けられるとともに前記延長線が密集配置された引回し領域と、
前記センシング領域のうち、前記引き回し領域に隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域とし、かつ前記不感帯領域以外の領域を動作領域としたときに、
前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段と、を有していることを特徴とするものである。
【００１２】
上記第１の発明では、センシング領域を引回し領域に隣接する不感帯領域と、それ以外の動作領域とにソフトウェアで分離し、前記不感帯領域から検出されるデータ信号を無視して、動作領域のみから検出されるデータ信号のみを座標入力用の基礎データとして使用するようにしたことから、引回し領域から受ける影響を少なくし精度の高い座標検出を実現することができる。
【００１３】
また本発明は、プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、
前記センシング領域内に所定の形状からなる境界線を仮想的に形成し、前記境界線の内側と外側の一方を不感帯領域、他方を動作領域としたときに、前記データ信号が前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置の特定を行う座標特定手段と、を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
上記第２の発明では、動作モードに応じ、例えば十字キーを始めとする様々な操作キーとして使用することが可能となるため、操作性および機動性を優れた静電容量式の検出装置を提供できる。
【００１５】
上記において、前記センシング領域を前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段が設けられているものが好ましい。
【００１６】
すなわち、前記領域設定手段はソフトウェアで構成することができ、この場合の領域設定手段は静電容量式の検出装置の記憶手段（ＲＡＭ等）内に他の手段（判別手段や座標特定手段）とともに格納されていてもよいし、あるいは前記静電容量式の検出装置をその上位の本体機器（例えばＰＣ等の制御装置など）に取り付ける際に、静電容量式の検出装置と本体機器との間の橋渡しを行うドライバソフト内に前記領域設定手段のみを組み込むようにした構成であってもよい。
【００１７】
また前記所定の形状として複数のパターンが用意されており、前記複数のパターンの中から一のパターンが選択可能とされているものが好ましい。
【００１８】
上記手段では、様々な形状の操作キーを実現できる。
例えば、前記センサ電極は、Ｘ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極と、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極とが、互いに直交しながらマトリックス状に対向対置されたものとして構成することができる。
【００１９】
また本発明は、プログラムされたコンピュータによって静電容量式検出装置の座標位置を検出する方法であって、
被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する工程、
前記センシング領域を不感帯領域と動作領域とに区分けする工程、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する工程、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに、前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
さらに本発明は、静電容量式の検出装置に用いる座標検出用のプログラムであって、
コンピュータを、被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する検出手段と、
前記センシング領域内の所定の領域を不感帯領域とし、その他の領域を動作領域とに設定したときに、前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段として機能させるためのものである。
【００２１】
上記において、前記センシング領域を、前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段を有しているものが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の静電容量式の検出装置では、センシング領域のうち、引回し領域に隣接する一部に不感帯領域を設定し、この不感帯領域から検出されるデータ信号を座標入力用の基礎データとして使用しないようにしたことから、引回し領域から受ける影響が少なくなり座標検出の精度を高めることができる。
【００２３】
また本発明では、例えば平面パッド型のポインティングデバイスを十字キーとして使用するなど、動作モードに応じてセンシング領域の一部を任意の操作キーとしての使用を可能とすることにより、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す静電容量式の検出装置を示す概略構成図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図、図３はカバーシートの操作面を示すとともにセンシング領域を拡大して示す図１同様の概略構成図、図４は静電容量式の検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
図１に示すように、この静電容量式の検出装置１０はＹ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極（センサ電極）ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと、同じくＸ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極（センサ電極）ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとを有している。
【００２６】
図２に示すように、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎは誘電シート１１の一方の面（裏面）に設けられており、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎは前記誘電シート１１の他方の面（表面）に設けられている。すなわち、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとは前記誘電シート１１を介して互いに直交するマトリックス状に対向対置されている。このため、前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとの間に静電容量Ｃを形成することが可能とされている。
【００２７】
前記誘電シート１１の一方の面の上には、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎを覆う絶縁膜１３が形成され、同様に前記誘電シート１１の他方の面の下には、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎを覆う絶縁膜１２が形成されている。そして、前記絶縁膜１２の上層にはカバーシート１５が固定されており、前記絶縁膜１３の下層には基板１４が固定されている。前記絶縁膜１２とカバーシート１５との間の固定、および前記絶縁膜１３と基板１４との固定は接着剤などを用いて行われるが、前記絶縁膜１２，１３自体が接着剤であってもよい。
【００２８】
前記カバーシート１５は、例えばポリエステル樹脂などで形成されている、その表面（Ｚ１側の面）が指などの被検出体が接触し且つ摺動する操作面１５ａである。前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎと前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとは前記操作面１５ａの下面側の位置にマトリックス状に配置されており、図１および図２に示すようにカバーシート１５と対向する部分のうち、ＸＹ平面内においてそれぞれ両端に位置する４本の電極線、すなわちＸ電極ｘ１、電極Ｘｎ、Ｙ電極ｙ１およびＹ電極ｙｎによって囲まれる領域が静電容量式の検出装置１０のセンシング領域Ａとされている。
【００２９】
図１に示すように前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎの端部は、センシング領域Ａから図示Ｙ２側の外部にそれぞれ引き出される延長線Ｘａを有している。各延長線Ｘａは、前記センシング領域Ａに隣接する引回し領域Ｂｘ内に密集配線されており、前記引回し領域Ｂｘを介してマルチプレクサなどで構成される切換え手段２１Ｘに接続されている。同様に、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎの端部は、それぞれ延長線Ｙａとしてセンシング領域Ａの外部に隣接して設けられた引回し領域Ｂｙに内に密集配線されており、この引回し領域Ｂｙ介して外部に設けられた切換え手段２１Ｙに接続されている。
【００３０】
前記一方の切換え手段２１Ｙには発振手段２３に接続されており、この発振手段２３から前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎに対し、所定の電圧を選択的に印加することができるようになっている。また前記他方の切換え手段２１Ｘには増幅手段２４が接続されており、その出力はＡ／Ｄ変換手段２５を介して静電容量式の検出装置１０の外部に設けられた機器本体側のコンピュータ３０（ＰＣ等の制御装置）に接続されている。
【００３１】
また静電容量式の検出装置１０はＲＡＭなどからなる記憶手段２６を有しており、この記憶手段２６内には前記検出装置１０とコンピュータ３０との間の橋渡しを行うドライバソフトが格納されている。前記ドライバソフトとしては、後述するように検出装置１０を駆動させてデータ信号を取得するための検出処理の他に、領域設定処理、判別処理、位置特定処理など各種のプログラムモジュールがある。
【００３２】
なお、前記ドライバソフトは、そのすべてがコンピュータ３０のメモリ部３０Ｂにインストールされている構成であってもよいし、後述するように領域設定処理のみがメモリ部３０Ｂにインストールされた構成であってもよい。
【００３３】
前記コンピュータ３０は主としてＣＰＵからなる中央制御部３０Ａとメモリ部３０Ｂなどを有しており、前記中央制御部３０Ａは静電容量式の検出装置１０の前記Ａ／Ｄ変換手段２５から出力されるデータ信号を取得するだけでなく、例えば前記切換え手段２１Ｘ，２１Ｙの切り換えのタイミングなどを設定することが可能とされている。なお、前記発振手段２３はコンピュータ３０側から出力されるクロック信号に基づいて駆動されるものが好ましい。また前記メモリ部３０Ｂには、ＯＳ（オペレーティングシステム）の他に、各種のアプリケーションソフトおよび前記中央制御部３０Ａを所定の処理手順（アルゴリズム）にしたがって動作させる各種のプログラムモジュール（領域設定処理、検出処理、判別処理、位置特定処理など）が格納されている。
【００３４】
前記増幅手段２４は切換え手段２１Ｘに現れる電圧を所定の利得で増幅する機能を有し、またＡ／Ｄ変換手段２５は増幅後の電圧（アナログ値）を所定のサンプリング周期でディジタル値に変換する機能を有している。なお、前記増幅手段２４とＡ／Ｄ変換手段２５との間に不要なノイズを除去するフィルタ手段を設けた構成であってもよい。
【００３５】
上記静電容量式の検出装置１０の動作について説明する。
前記静電容量式の検出装置１０における座標位置の検出は、前記中央制御部３０Ａが前記メモリ部３０Ｂに格納されているプログラムに記述されたアルゴリズムにしたがう検出処理により行われる。すなわち、中央制御部３０Ａは前記切換え手段２１Ｙと切換え手段２１Ｘとを動作させ、先ず前記切換え手段２１ＹのスイッチＳＷ１をオンさせ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次オンさせる。
【００３６】
発振手段２３から前記Ｙ電極ｙ１に所定の電圧からなるパルス信号が、前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチＳＷ１からＳＷｎの切り換えのタイミングに合わせた周波数で入力されると、各Ｙ電極ｙ１とこれに対向してマトリックス状に配置された各Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとの間に誘電束が順次発生し、各電極間に前記静電容量Ｃが順次形成される。このため、順次発生する静電容量Ｃを介して前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ側に電圧が順次印加される。
【００３７】
同様に、スイッチＳＷ２がオンする状態に前記切換え手段２１Ｙが切り換えられ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換える。次にスイッチＳＷ３がオンする状態に前記切換え手段２１Ｙが切り換えられ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換える。このように、前記検出処理では、中央制御部３０Ａの指令により前記切換え手段２１Ｙのスイッチを１度切り換えるたびに、前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換えるという動作が繰り返される。よって、マトリックス状態に配置されたＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとＹ電極、ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとが交差する部分に所定の周波数で電圧が印加されることにより、前記交差部分に静電容量Ｃが所定の周波数で形成される。
【００３８】
ここで、指などの被検出体を前記カバーシート１５の操作面１５ａ上の任意の位置に接触または接近させると、被検出体が接近したＸ電極から前記誘電束の一部が被検出体に引き抜かれ、被検出体の近傍に位置する前記静電容量が減少させられる。このため、前記順次マトリックス状に形成される静電容量Ｃの大きさが部分的に変化するため、被検出体に対応する前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎからはその変化量に応じた電圧が検出される。このとき検出される電圧値は、前記被検出体からの距離が近いほど一定の電圧値から低くなる電圧値として検出され、距離が遠い電極ほど前記一定の電圧値として検出される。
【００３９】
各Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎに表れる各電圧は、前記切換え手段２１ＸのスイッチＳＷ１からＳＷｎまでの切り換えのタイミングに応じて前記増幅手段２４に入力され、この増幅手段２４において所定のゲインで増幅された後にＡ／Ｄ変換手段２５に入力される。前記Ａ／Ｄ変換手段２５は、少なくとも前記切換え手段２１Ｘの切り換え周波数以上の変換周波数で前記増幅後の各電圧をデジタル・データ信号Ｄに変換した後、前記データ信号Ｄを中央制御部３０Ａに送付する。そして、前記中央制御部３０Ａは前記Ａ／Ｄ変換手段２５から順次送出される前記データ信号Ｄを解析することにより、操作面１５ａに位置する被検出体の座標位置（Ｘ−Ｙ平面上の位置）の決定を行えるようになっている。
【００４０】
ところで、上記のようにＹ電極には、引回し領域Ｂｙに延びる複数の延長線Ｙａが接続されている。したがって、指などの被検出体を引回し領域Ｂｙに接近させると、前記センシング領域Ａのうち前記引回し領域Ｂｙに隣接する位置に配置されているＸ電極（例えばＸ電極ｘ１やｘ２）と、前記被検出体が接近したいずれかの延長線Ｙａと、によって静電容量Ｃが形成されてしまうことがある。このため、被検出体をセンシング領域Ａ以外の引回し領域Ｂｙ上に接触等させたにもかかわらず、あたかも被検出体がセンシング領域Ａ上（Ｘ電極ｘ１やｘ２に対応する位置）に接触したことを示すエラーデータ信号が検出され、このエラーデータ信号に基づいて生成された座標位置が前記中央制御部３０Ａから出力されてしまうおそれがある。
【００４１】
そこで、本願発明では、中央制御部３０Ａが、引回し領域Ｂｙから一定の範囲内に設けられたＸ電極、例えばＸ電極ｘ１やｘ２から取得されるデータ信号Ｄを無視し、座標位置を検出するための基礎データとして使用しないようにしている。
【００４２】
すなわち、中央制御部３０Ａは最初に前記のような検出処理を行うのではなく、図４に示すように領域設定処理（ＳＴ１）を行い、その後に検出処理（ＳＴ２）、判別処理（ＳＴ３）、座標特定処理（ＳＴ４）を行うようにしている。
【００４３】
最初に領域設定処理（ＳＴ１）について説明する。なお、図３に示すように、カバーシート１５の操作面１５ａに対向し、且つ座標（ｘ１，ｙ１）、座標（ｘｎ，ｙ１）、座標（ｘｎ，ｙｎ）および座標（ｘ１，ｙｎ）で囲まれる全座標の範囲をセンシング領域Ａとし、前記引回し領域Ｂｙから図示Ｘ１方向の前記センシング領域Ａ内の一定の範囲内のＸ電極を例えばＸ電極ｘ１，ｘ２とする。同様に引回し領域Ｂｘから図示Ｙ１方向の前記センシング領域Ａ内の一定の範囲内のＹ電極を、例えばＹ電極ｙｎ−１，ｙｎとする。
【００４４】
前記ＳＴ１では、図３に示すように、中央制御部３０Ａが、先ず前記センシング領域Ａ内の前記引回し領域Ｂｙの近傍に、点線で示す座標（ｘ１，ｙ１）、座標（ｘ２，ｙ１）、座標（ｘ２，ｙｎ）および座標（ｘｎ，ｙ１）で囲まれた領域を不感帯領域Ｅｙとして設定する。同様に、中央制御部３０Ａは前記センシング領域Ａ内の前記引回し領域Ｂｘの近傍に、一点鎖線で示す座標（ｘ１，ｙｎ−１）、座標（ｘｎ，ｙｎ−１）、座標（ｘｎ，ｙｎ）および座標（ｘ１，ｙｎ）で囲まれた領域を不感帯領域Ｅｘとして設定する（領域設定処理）。
【００４５】
次に、前記中央制御部３０Ａは、上述した検出処理を行うことにより、センシング領域Ａ内のすべての座標（Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとＹ電極、ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとが交差する部分）に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行う（検出処理）。
【００４６】
ＳＴ３では、前記検出処理において検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅｙ，Ｅｘから検出されたものか、それとも動作領域Ｆから検出されたものであるかの判別を行う（判別処理）。
【００４７】
そして、ＳＴ４では前記ＳＴ２において検出されたデータ信号Ｄが、前記動作領域Ｆ１内から検出されたデータ信号Ｄである場合に限り、前記データ信号Ｄを座標位置を特定するための基礎データとして使用し、被検出体の座標位置の特定が行われる（座標特定処理）。
【００４８】
このように、本願発明ではエラーデータ信号を含む可能性の高い前記不感帯領域Ｅｙ，Ｅｘから検出されるデータ信号Ｄを使用せず、エラーデータ信号を含む可能性の低い前記動作領域Ｆから検出されるデータ信号Ｄのみを使用するようにしたため、被検出体について精度の高い座標位置を特定することが可能である。
【００４９】
図５は本発明の第２の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図である。
【００５０】
図５に示すものでは、カバーシート１５の操作面１５ａ上に十字状の操作キー（十字キー）が形成された状態を仮想的に示している。
【００５１】
例えば、本願の静電容量式の検出装置１０を搭載した本体機器（ＰＣ（パーソナルコンピュータ）など）においてゲームソフトが実行されているときに、操作者により十字キーを使用する動作モードが選択されると、前記コンピュータ３０内ではメモリ部３０Ｂに格納されている複数のプログラムの中から、十字キー用のプログラムが中央制御部３０Ａにロードされて実行されるようになっている。
【００５２】
この第２の実施の形態に示す検出装置の動作は、前記第１の実施の形態と同様である。すなわち、前記中央制御部３０Ａは、図４のＳＴ１に示すように十字キー用のプログラムを実行し、前記センシング領域Ａ上に、図５において二重線で示すような十字形状の境界線４１を仮想的に形成する。そして、中央制御部３０Ａは前記プログラムにしたがって前記境界線４１の内側を動作領域Ｆ１に設定し、前記境界線４１の外側を不感帯領域Ｅ１に設定する（領域設定処理）。なお、プログラムよっては、前記境界線４１の内側を不感帯領域Ｅ１に設定し、前記境界線４１の外側を動作領域Ｆ１に設定するものであってもよい。
【００５３】
次に中央制御部３０Ａは、図４のＳＴ２に示すようにセンシング領域Ａ内のすべての座標に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行う（検出処理）。そして、ＳＴ３に示すように、検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅ１から検出されたものか、それとも動作領域Ｆ１から検出されたものであるかの判別し（判別処理）、ＳＴ４において前記データ信号Ｄが前記不感帯領域Ｅ１から検出されたものと判断された場合にはそのデータ信号Ｄを座標位置特定のための基礎データとしては使用せず、前記動作領域Ｆ１から検出されたものと判断された場合に限り、そのデータ信号Ｄを座標位置特定のための基礎データとして使用し、前記被検出体の座標位置の特定を行う（座標特定処理）。
【００５４】
したがって、操作者は前記カバーシート１５の操作面１５ａを十字キーとして操作することが可能となるため、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置１０を提供することができる。
【００５５】
なお、前記カバーシート１５の操作面１５ａの表面で、且つ前記動作領域Ｆ１に対応する位置に十字形状のマークを印刷等しておくと、操作者に十字キーとして動作する位置を視覚的に認識させることができるようになる。
【００５６】
図６は本発明の第３の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図である。
【００５７】
図６に示す第３の実施の形態は、カバーシート１５の操作面１５ａ上、すなわちセンシング領域Ａ内に環状の操作キー（リングキー）が形成された状態を仮想的に示している。
【００５８】
この場合にも、前記コンピュータ３０内のメモリ部３０Ｂに格納されている複数のプログラムの中から、リングキー専用のプログラムが中央制御部３０Ａにロードされて実行される。すなわち、図６に示すように、前記中央制御部３０Ａはセンシング領域Ａ上に径寸法の異なる２種類の二重線で示す内側境界線４２と外側境界線４３とを仮想的に形成する。そして、中央制御部３０Ａは前記プログラムにしたがって前記内側境界線４２と外側境界線４３とに挟まれた領域を動作領域Ｆ２に設定し、前記内側境界線４２の内側および外側境界線４３の外側を不感帯領域Ｅ２，Ｅ３にそれぞれ設定する（ＳＴ１；領域設定処理）。
【００５９】
次に中央制御部３０Ａは、センシング領域Ａ内のすべての座標に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行い（ＳＴ２；検出処理）、検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅ２またはＥ３から出力されたものか、それとも動作領域Ｆ２から出力されたものであるかの判別を行し（ＳＴ３；判別処理）、前記データ信号Ｄが前記不感帯領域Ｅ２またはＥ３から出力されたものである場合には座標位置特定のための基礎データとしは使用せず、前記動作領域Ｆ２から出力されたものである場合に限り座標位置特定のための基礎データとして使用することにより、前記被検出体の座標位置の特定を行う（ＳＴ４；座標特定処理）。したがって、操作者は前記カバーシート１５の操作面１５ａをリングキーとして操作することが可能となり、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置１０を提供することが可能となる。
【００６０】
上記実施の形態では、操作キーとして十字キーやリングキーの場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、その他例えばＸ方向又はＹ方向に直線的に延びるバー状の操作キー、その他スター（星）状など様々な形状からなる操作キーとすることが可能である。すなわち、前記コンピュータ３０のメモリ部３０Ｂ内には各種の操作キーのパターン形状に対応する複数のプログラムが格納されており、その中から一つのパターンが選択されて実行されるようになっている。
【００６１】
なお、操作キーの選択は例えば実行中のソフト（例えばゲームソフト）内の一処理として行うことができ、操作キーの実行は上記のようなプログラムに基づいて行うことが可能である、したがって、操作者は、ＰＣのモニタ表示部に表示される表示内容に応じて、前記操作キーを機動的に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す静電容量式の検出装置を示す概略構成図、
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図、
【図３】カバーシートの操作面を示すとともにセンシング領域を拡大して示す図１同様の概略構成図、
【図４】静電容量式の検出装置の動作を示すフローチャート、
【図５】本発明の第２の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図、
【図６】本発明の第３の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図、
【符号の説明】
【００６３】
１０ 静電容量式の検出装置
１１ 誘電シート
１２，１３ 絶縁膜
１４ 基板
１５ カバーシート
１５ａ 操作面
２１Ｘ，２１Ｙ 切換え手段
２３ 発振手段
２４ 増幅手段
２５ Ａ／Ｄ変換手段
２６ 記憶手段
３０ コンピュータ
３０Ａ 中央制御部
３０Ｂ メモリ部
４１ 境界線
４２ 内側境界線
４３ 外側境界線
Ａ センシング領域
Ｂｘ，Ｂｙ 引回し領域
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 不感帯領域
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ 動作領域
Ｘａ，Ｙａ 延長線
ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ Ｘ電極（センサ電極）
ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎ Ｙ電極（センサ電極）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルやグライドポイントに使用される静電容量式の検出装置に係わり、特に検出精度を高めるとともに任意の形状からなる操作キーとして使用できるようにした静電容量式の検出装置及び方法並びに座標検出用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明である静電容量式の検出装置に関連する先行技術としては、例えば以下の特許文献１に示すようなパッド型のポインティングデバイスが存在する。
【０００３】
特許文献１では、フィルム基板１０の下面にＸ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６からなるはＸ電極層２０Ｘが設けられ、このＸ電極層２０Ｘの表面（下面）に絶縁膜１２が形成され、さらに前記絶縁膜１２の表面（下面）にＹ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６からなるＹ電極層２０Ｙが形成されている。すなわち、前記Ｘ電極層２０ＸとＹ電極層２０Ｙとが絶縁膜１２を介して互いに直交するマトリック状に対向配置された状態でフィルム基板１０の下面に設けられている。
【０００４】
前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６およびＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６は前記絶縁膜１２の縁部に設けられたスルーホール、接点および電極などを介して引き出されており、最終的にはフィルム基板１０の延長部１１の端部Ｄsに集められ、そこから制御基板回路４の導電部５に接続されている。
【特許文献１】特開２００３−９９１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記静電容量式の検出装置は、指などの被検出体を前記Ｘ電極層およびＹ電極層に接近させたときに、前記被検出体と各Ｘ電極の間、および前記被検出体と各Ｙ電極との間に形成される静電容量の変化を検出することにより、前記被検出体のＸ、Ｙ方向の位置を検知するものである。
【０００６】
したがって、Ｘ、Ｙ方向の検出精度を高めるためには、前記被検出体が各Ｘ、Ｙ電極以外の電極に接近にしたとき、それら電極と被検出体との間に静電容量が形成されないこと、あるいは例え前記静電容量が形成されたとしてもその変化量が小さいことが必要である。
【０００７】
しかし、上記従来の静電容量式の検出装置では、前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，…，ｙ１５，ｙ１６およびＸ電極ｘ１，ｘ２，…，ｘ１５，ｘ１６の端部から引き出され、スルーホールまで延びる引き出し線が、前記Ｙ電極やＸ電極に隣接して配置される構成であるため、前記引き出し線と被検出体との間に静電容量が形成されやすく、しかもその変化量が小さくすることができないため、被検出体のＸ，Ｙ方向の位置検出の精度を高め難いという問題がある。
【０００８】
また上記のような平面パッド型のポインティングデバイスを、例えばゲーム用の十字キーの代わりとして使用しようとすると、十字方向以外の方向の静電容量の変化をも取得してしまうため、操作者がイメージする十字方向への操作を思い通りに行うことができないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、センシング領域の近傍に引き出し用の延長線など密集配置したような場合であっても、前記延長線から受ける影響を防止し、座標検出の精度を高めた静電容量式の検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また本発明は、動作モードに応じ、センシング領域の一部を任意の形状からなる操作キーとして使用できるようにした静電容量式の検出装置及び方法並びに座標検出用プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、個々のセンサ電極と前記センシング領域の外部に設けられた外部回路との間を接続する引き回し用の延長線と、前記センシング領域の近傍に設けられるとともに前記延長線が密集配置された引回し領域と、
前記センシング領域のうち、前記引き回し領域に隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域とし、かつ前記不感帯領域以外の領域を動作領域としたときに、
前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段と、を有していることを特徴とするものである。
【００１２】
上記第１の発明では、センシング領域を引回し領域に隣接する不感帯領域と、それ以外の動作領域とにソフトウェアで分離し、前記不感帯領域から検出されるデータ信号を無視して、動作領域のみから検出されるデータ信号のみを座標入力用の基礎データとして使用するようにしたことから、引回し領域から受ける影響を少なくし精度の高い座標検出を実現することができる。
【００１３】
また本発明は、プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、
前記センシング領域内に所定の形状からなる境界線を仮想的に形成し、前記境界線の内側と外側の一方を不感帯領域、他方を動作領域としたときに、前記データ信号が前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置の特定を行う座標特定手段と、を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
上記第２の発明では、動作モードに応じ、例えば十字キーを始めとする様々な操作キーとして使用することが可能となるため、操作性および機動性を優れた静電容量式の検出装置を提供できる。
【００１５】
上記において、前記センシング領域を前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段が設けられているものが好ましい。
【００１６】
すなわち、前記領域設定手段はソフトウェアで構成することができ、この場合の領域設定手段は静電容量式の検出装置の記憶手段（ＲＡＭ等）内に他の手段（判別手段や座標特定手段）とともに格納されていてもよいし、あるいは前記静電容量式の検出装置をその上位の本体機器（例えばＰＣ等の制御装置など）に取り付ける際に、静電容量式の検出装置と本体機器との間の橋渡しを行うドライバソフト内に前記領域設定手段のみを組み込むようにした構成であってもよい。
【００１７】
また前記所定の形状として複数のパターンが用意されており、前記複数のパターンの中から一のパターンが選択可能とされているものが好ましい。
【００１８】
上記手段では、様々な形状の操作キーを実現できる。
例えば、前記センサ電極は、Ｘ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極と、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極とが、互いに直交しながらマトリックス状に対向対置されたものとして構成することができる。
【００１９】
また本発明は、プログラムされたコンピュータによって静電容量式検出装置の座標位置を検出する方法であって、
被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する工程、
前記センシング領域を不感帯領域と動作領域とに区分けする工程、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する工程、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに、前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
さらに本発明は、静電容量式の検出装置に用いる座標検出用のプログラムであって、
コンピュータを、被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する検出手段と、
前記センシング領域内の所定の領域を不感帯領域とし、その他の領域を動作領域とに設定したときに、前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段として機能させるためのものである。
【００２１】
上記において、前記センシング領域を、前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段を有しているものが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の静電容量式の検出装置では、センシング領域のうち、引回し領域に隣接する一部に不感帯領域を設定し、この不感帯領域から検出されるデータ信号を座標入力用の基礎データとして使用しないようにしたことから、引回し領域から受ける影響が少なくなり座標検出の精度を高めることができる。
【００２３】
また本発明では、例えば平面パッド型のポインティングデバイスを十字キーとして使用するなど、動作モードに応じてセンシング領域の一部を任意の操作キーとしての使用を可能とすることにより、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す静電容量式の検出装置を示す概略構成図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図、図３はカバーシートの操作面を示すとともにセンシング領域を拡大して示す図１同様の概略構成図、図４は静電容量式の検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
図１に示すように、この静電容量式の検出装置１０はＹ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極（センサ電極）ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと、同じくＸ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極（センサ電極）ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとを有している。
【００２６】
図２に示すように、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎは誘電シート１１の一方の面（裏面）に設けられており、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎは前記誘電シート１１の他方の面（表面）に設けられている。すなわち、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとは前記誘電シート１１を介して互いに直交するマトリックス状に対向対置されている。このため、前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎと前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとの間に静電容量Ｃを形成することが可能とされている。
【００２７】
前記誘電シート１１の一方の面の上には、前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎを覆う絶縁膜１３が形成され、同様に前記誘電シート１１の他方の面の下には、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎを覆う絶縁膜１２が形成されている。そして、前記絶縁膜１２の上層にはカバーシート１５が固定されており、前記絶縁膜１３の下層には基板１４が固定されている。前記絶縁膜１２とカバーシート１５との間の固定、および前記絶縁膜１３と基板１４との固定は接着剤などを用いて行われるが、前記絶縁膜１２，１３自体が接着剤であってもよい。
【００２８】
前記カバーシート１５は、例えばポリエステル樹脂などで形成されている、その表面（Ｚ１側の面）が指などの被検出体が接触し且つ摺動する操作面１５ａである。前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎと前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとは前記操作面１５ａの下面側の位置にマトリックス状に配置されており、図１および図２に示すようにカバーシート１５と対向する部分のうち、ＸＹ平面内においてそれぞれ両端に位置する４本の電極線、すなわちＸ電極ｘ１、電極Ｘｎ、Ｙ電極ｙ１およびＹ電極ｙｎによって囲まれる領域が静電容量式の検出装置１０のセンシング領域Ａとされている。
【００２９】
図１に示すように前記複数のＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎの端部は、センシング領域Ａから図示Ｙ２側の外部にそれぞれ引き出される延長線Ｘａを有している。各延長線Ｘａは、前記センシング領域Ａに隣接する引回し領域Ｂｘ内に密集配線されており、前記引回し領域Ｂｘを介してマルチプレクサなどで構成される切換え手段２１Ｘに接続されている。同様に、前記複数のＹ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎの端部は、それぞれ延長線Ｙａとしてセンシング領域Ａの外部に隣接して設けられた引回し領域Ｂｙに内に密集配線されており、この引回し領域Ｂｙ介して外部に設けられた切換え手段２１Ｙに接続されている。
【００３０】
前記一方の切換え手段２１Ｙには発振手段２３に接続されており、この発振手段２３から前記Ｙ電極ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎに対し、所定の電圧を選択的に印加することができるようになっている。また前記他方の切換え手段２１Ｘには増幅手段２４が接続されており、その出力はＡ／Ｄ変換手段２５を介して静電容量式の検出装置１０の外部に設けられた機器本体側のコンピュータ３０（ＰＣ等の制御装置）に接続されている。
【００３１】
また静電容量式の検出装置１０はＲＡＭなどからなる記憶手段２６を有しており、この記憶手段２６内には前記検出装置１０とコンピュータ３０との間の橋渡しを行うドライバソフトが格納されている。前記ドライバソフトとしては、後述するように検出装置１０を駆動させてデータ信号を取得するための検出処理の他に、領域設定処理、判別処理、位置特定処理など各種のプログラムモジュールがある。
【００３２】
なお、前記ドライバソフトは、そのすべてがコンピュータ３０のメモリ部３０Ｂにインストールされている構成であってもよいし、後述するように領域設定処理のみがメモリ部３０Ｂにインストールされた構成であってもよい。
【００３３】
前記コンピュータ３０は主としてＣＰＵからなる中央制御部３０Ａとメモリ部３０Ｂなどを有しており、前記中央制御部３０Ａは静電容量式の検出装置１０の前記Ａ／Ｄ変換手段２５から出力されるデータ信号を取得するだけでなく、例えば前記切換え手段２１Ｘ，２１Ｙの切り換えのタイミングなどを設定することが可能とされている。なお、前記発振手段２３はコンピュータ３０側から出力されるクロック信号に基づいて駆動されるものが好ましい。また前記メモリ部３０Ｂには、ＯＳ（オペレーティングシステム）の他に、各種のアプリケーションソフトおよび前記中央制御部３０Ａを所定の処理手順（アルゴリズム）にしたがって動作させる各種のプログラムモジュール（領域設定処理、検出処理、判別処理、位置特定処理など）が格納されている。
【００３４】
前記増幅手段２４は切換え手段２１Ｘに現れる電圧を所定の利得で増幅する機能を有し、またＡ／Ｄ変換手段２５は増幅後の電圧（アナログ値）を所定のサンプリング周期でディジタル値に変換する機能を有している。なお、前記増幅手段２４とＡ／Ｄ変換手段２５との間に不要なノイズを除去するフィルタ手段を設けた構成であってもよい。
【００３５】
上記静電容量式の検出装置１０の動作について説明する。
前記静電容量式の検出装置１０における座標位置の検出は、前記中央制御部３０Ａが前記メモリ部３０Ｂに格納されているプログラムに記述されたアルゴリズムにしたがう検出処理により行われる。すなわち、中央制御部３０Ａは前記切換え手段２１Ｙと切換え手段２１Ｘとを動作させ、先ず前記切換え手段２１ＹのスイッチＳＷ１をオンさせ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次オンさせる。
【００３６】
発振手段２３から前記Ｙ電極ｙ１に所定の電圧からなるパルス信号が、前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチＳＷ１からＳＷｎの切り換えのタイミングに合わせた周波数で入力されると、各Ｙ電極ｙ１とこれに対向してマトリックス状に配置された各Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとの間に誘電束が順次発生し、各電極間に前記静電容量Ｃが順次形成される。このため、順次発生する静電容量Ｃを介して前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ側に電圧が順次印加される。
【００３７】
同様に、スイッチＳＷ２がオンする状態に前記切換え手段２１Ｙが切り換えられ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換える。次にスイッチＳＷ３がオンする状態に前記切換え手段２１Ｙが切り換えられ、この状態で前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換える。このように、前記検出処理では、中央制御部３０Ａの指令により前記切換え手段２１Ｙのスイッチを１度切り換えるたびに、前記切換え手段２１Ｘ側のスイッチをＳＷ１からＳＷｎまで順次切り換えるという動作が繰り返される。よって、マトリックス状態に配置されたＸ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとＹ電極、ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとが交差する部分に所定の周波数で電圧が印加されることにより、前記交差部分に静電容量Ｃが所定の周波数で形成される。
【００３８】
ここで、指などの被検出体を前記カバーシート１５の操作面１５ａ上の任意の位置に接触または接近させると、被検出体が接近したＸ電極から前記誘電束の一部が被検出体に引き抜かれ、被検出体の近傍に位置する前記静電容量が減少させられる。このため、前記順次マトリックス状に形成される静電容量Ｃの大きさが部分的に変化するため、被検出体に対応する前記Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎからはその変化量に応じた電圧が検出される。このとき検出される電圧値は、前記被検出体からの距離が近いほど一定の電圧値から低くなる電圧値として検出され、距離が遠い電極ほど前記一定の電圧値として検出される。
【００３９】
各Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎに表れる各電圧は、前記切換え手段２１ＸのスイッチＳＷ１からＳＷｎまでの切り換えのタイミングに応じて前記増幅手段２４に入力され、この増幅手段２４において所定のゲインで増幅された後にＡ／Ｄ変換手段２５に入力される。前記Ａ／Ｄ変換手段２５は、少なくとも前記切換え手段２１Ｘの切り換え周波数以上の変換周波数で前記増幅後の各電圧をデジタル・データ信号Ｄに変換した後、前記データ信号Ｄを中央制御部３０Ａに送付する。そして、前記中央制御部３０Ａは前記Ａ／Ｄ変換手段２５から順次送出される前記データ信号Ｄを解析することにより、操作面１５ａに位置する被検出体の座標位置（Ｘ−Ｙ平面上の位置）の決定を行えるようになっている。
【００４０】
ところで、上記のようにＹ電極には、引回し領域Ｂｙに延びる複数の延長線Ｙａが接続されている。したがって、指などの被検出体を引回し領域Ｂｙに接近させると、前記センシング領域Ａのうち前記引回し領域Ｂｙに隣接する位置に配置されているＸ電極（例えばＸ電極ｘ１やｘ２）と、前記被検出体が接近したいずれかの延長線Ｙａと、によって静電容量Ｃが形成されてしまうことがある。このため、被検出体をセンシング領域Ａ以外の引回し領域Ｂｙ上に接触等させたにもかかわらず、あたかも被検出体がセンシング領域Ａ上（Ｘ電極ｘ１やｘ２に対応する位置）に接触したことを示すエラーデータ信号が検出され、このエラーデータ信号に基づいて生成された座標位置が前記中央制御部３０Ａから出力されてしまうおそれがある。
【００４１】
そこで、本願発明では、中央制御部３０Ａが、引回し領域Ｂｙから一定の範囲内に設けられたＸ電極、例えばＸ電極ｘ１やｘ２から取得されるデータ信号Ｄを無視し、座標位置を検出するための基礎データとして使用しないようにしている。
【００４２】
すなわち、中央制御部３０Ａは最初に前記のような検出処理を行うのではなく、図４に示すように領域設定処理（ＳＴ１）を行い、その後に検出処理（ＳＴ２）、判別処理（ＳＴ３）、座標特定処理（ＳＴ４）を行うようにしている。
【００４３】
最初に領域設定処理（ＳＴ１）について説明する。なお、図３に示すように、カバーシート１５の操作面１５ａに対向し、且つ座標（ｘ１，ｙ１）、座標（ｘｎ，ｙ１）、座標（ｘｎ，ｙｎ）および座標（ｘ１，ｙｎ）で囲まれる全座標の範囲をセンシング領域Ａとし、前記引回し領域Ｂｙから図示Ｘ１方向の前記センシング領域Ａ内の一定の範囲内のＸ電極を例えばＸ電極ｘ１，ｘ２とする。同様に引回し領域Ｂｘから図示Ｙ１方向の前記センシング領域Ａ内の一定の範囲内のＹ電極を、例えばＹ電極ｙｎ−１，ｙｎとする。
【００４４】
前記ＳＴ１では、図３に示すように、中央制御部３０Ａが、先ず前記センシング領域Ａ内の前記引回し領域Ｂｙの近傍に、点線で示す座標（ｘ１，ｙ１）、座標（ｘ２，ｙ１）、座標（ｘ２，ｙｎ）および座標（ｘｎ，ｙ１）で囲まれた領域を不感帯領域Ｅｙとして設定する。同様に、中央制御部３０Ａは前記センシング領域Ａ内の前記引回し領域Ｂｘの近傍に、一点鎖線で示す座標（ｘ１，ｙｎ−１）、座標（ｘｎ，ｙｎ−１）、座標（ｘｎ，ｙｎ）および座標（ｘ１，ｙｎ）で囲まれた領域を不感帯領域Ｅｘとして設定する（領域設定処理）。
【００４５】
次に、前記中央制御部３０Ａは、上述した検出処理を行うことにより、センシング領域Ａ内のすべての座標（Ｘ電極ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎとＹ電極、ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎとが交差する部分）に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行う（検出処理）。
【００４６】
ＳＴ３では、前記検出処理において検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅｙ，Ｅｘから検出されたものか、それとも動作領域Ｆから検出されたものであるかの判別を行う（判別処理）。
【００４７】
そして、ＳＴ４では前記ＳＴ２において検出されたデータ信号Ｄが、前記動作領域Ｆ１内から検出されたデータ信号Ｄである場合に限り、前記データ信号Ｄを座標位置を特定するための基礎データとして使用し、被検出体の座標位置の特定が行われる（座標特定処理）。
【００４８】
このように、本願発明ではエラーデータ信号を含む可能性の高い前記不感帯領域Ｅｙ，Ｅｘから検出されるデータ信号Ｄを使用せず、エラーデータ信号を含む可能性の低い前記動作領域Ｆから検出されるデータ信号Ｄのみを使用するようにしたため、被検出体について精度の高い座標位置を特定することが可能である。
【００４９】
図５は本発明の第２の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図である。
【００５０】
図５に示すものでは、カバーシート１５の操作面１５ａ上に十字状の操作キー（十字キー）が形成された状態を仮想的に示している。
【００５１】
例えば、本願の静電容量式の検出装置１０を搭載した本体機器（ＰＣ（パーソナルコンピュータ）など）においてゲームソフトが実行されているときに、操作者により十字キーを使用する動作モードが選択されると、前記コンピュータ３０内ではメモリ部３０Ｂに格納されている複数のプログラムの中から、十字キー用のプログラムが中央制御部３０Ａにロードされて実行されるようになっている。
【００５２】
この第２の実施の形態に示す検出装置の動作は、前記第１の実施の形態と同様である。すなわち、前記中央制御部３０Ａは、図４のＳＴ１に示すように十字キー用のプログラムを実行し、前記センシング領域Ａ上に、図５において二重線で示すような十字形状の境界線４１を仮想的に形成する。そして、中央制御部３０Ａは前記プログラムにしたがって前記境界線４１の内側を動作領域Ｆ１に設定し、前記境界線４１の外側を不感帯領域Ｅ１に設定する（領域設定処理）。なお、プログラムよっては、前記境界線４１の内側を不感帯領域Ｅ１に設定し、前記境界線４１の外側を動作領域Ｆ１に設定するものであってもよい。
【００５３】
次に中央制御部３０Ａは、図４のＳＴ２に示すようにセンシング領域Ａ内のすべての座標に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行う（検出処理）。そして、ＳＴ３に示すように、検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅ１から検出されたものか、それとも動作領域Ｆ１から検出されたものであるかの判別し（判別処理）、ＳＴ４において前記データ信号Ｄが前記不感帯領域Ｅ１から検出されたものと判断された場合にはそのデータ信号Ｄを座標位置特定のための基礎データとしては使用せず、前記動作領域Ｆ１から検出されたものと判断された場合に限り、そのデータ信号Ｄを座標位置特定のための基礎データとして使用し、前記被検出体の座標位置の特定を行う（座標特定処理）。
【００５４】
したがって、操作者は前記カバーシート１５の操作面１５ａを十字キーとして操作することが可能となるため、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置１０を提供することができる。
【００５５】
なお、前記カバーシート１５の操作面１５ａの表面で、且つ前記動作領域Ｆ１に対応する位置に十字形状のマークを印刷等しておくと、操作者に十字キーとして動作する位置を視覚的に認識させることができるようになる。
【００５６】
図６は本発明の第３の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図である。
【００５７】
図６に示す第３の実施の形態は、カバーシート１５の操作面１５ａ上、すなわちセンシング領域Ａ内に環状の操作キー（リングキー）が形成された状態を仮想的に示している。
【００５８】
この場合にも、前記コンピュータ３０内のメモリ部３０Ｂに格納されている複数のプログラムの中から、リングキー専用のプログラムが中央制御部３０Ａにロードされて実行される。すなわち、図６に示すように、前記中央制御部３０Ａはセンシング領域Ａ上に径寸法の異なる２種類の二重線で示す内側境界線４２と外側境界線４３とを仮想的に形成する。そして、中央制御部３０Ａは前記プログラムにしたがって前記内側境界線４２と外側境界線４３とに挟まれた領域を動作領域Ｆ２に設定し、前記内側境界線４２の内側および外側境界線４３の外側を不感帯領域Ｅ２，Ｅ３にそれぞれ設定する（ＳＴ１；領域設定処理）。
【００５９】
次に中央制御部３０Ａは、センシング領域Ａ内のすべての座標に対応するデータ信号Ｄの取得を所定のサンプリング周期で行い（ＳＴ２；検出処理）、検出されたデータ信号Ｄが、前記不感帯領域Ｅ２またはＥ３から出力されたものか、それとも動作領域Ｆ２から出力されたものであるかの判別を行し（ＳＴ３；判別処理）、前記データ信号Ｄが前記不感帯領域Ｅ２またはＥ３から出力されたものである場合には座標位置特定のための基礎データとしは使用せず、前記動作領域Ｆ２から出力されたものである場合に限り座標位置特定のための基礎データとして使用することにより、前記被検出体の座標位置の特定を行う（ＳＴ４；座標特定処理）。したがって、操作者は前記カバーシート１５の操作面１５ａをリングキーとして操作することが可能となり、操作性および機動性に優れた静電容量式の検出装置１０を提供することが可能となる。
【００６０】
上記実施の形態では、操作キーとして十字キーやリングキーの場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、その他例えばＸ方向又はＹ方向に直線的に延びるバー状の操作キー、その他スター（星）状など様々な形状からなる操作キーとすることが可能である。すなわち、前記コンピュータ３０のメモリ部３０Ｂ内には各種の操作キーのパターン形状に対応する複数のプログラムが格納されており、その中から一つのパターンが選択されて実行されるようになっている。
【００６１】
なお、操作キーの選択は例えば実行中のソフト（例えばゲームソフト）内の一処理として行うことができ、操作キーの実行は上記のようなプログラムに基づいて行うことが可能である、したがって、操作者は、ＰＣのモニタ表示部に表示される表示内容に応じて、前記操作キーを機動的に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す静電容量式の検出装置を示す概略構成図、
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図、
【図３】カバーシートの操作面を示すとともにセンシング領域を拡大して示す図１同様の概略構成図、
【図４】静電容量式の検出装置の動作を示すフローチャート、
【図５】本発明の第２の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図、
【図６】本発明の第３の実施の形態として、カバーシートの操作面を示す図３同様の概略構成図、
【符号の説明】
【００６３】
１０ 静電容量式の検出装置
１１ 誘電シート
１２，１３ 絶縁膜
１４ 基板
１５ カバーシート
１５ａ 操作面
２１Ｘ，２１Ｙ 切換え手段
２３ 発振手段
２４ 増幅手段
２５ Ａ／Ｄ変換手段
２６ 記憶手段
３０ コンピュータ
３０Ａ 中央制御部
３０Ｂ メモリ部
４１ 境界線
４２ 内側境界線
４３ 外側境界線
Ａ センシング領域
Ｂｘ，Ｂｙ 引回し領域
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 不感帯領域
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ 動作領域
Ｘａ，Ｙａ 延長線
ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ Ｘ電極（センサ電極）
ｙ１，ｙ２，・・・，ｙｎ Ｙ電極（センサ電極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、個々のセンサ電極と前記センシング領域の外部に設けられた外部回路との間を接続する引き回し用の延長線と、前記センシング領域の近傍に設けられるとともに前記延長線が密集配置された引回し領域と、
前記センシング領域のうち、前記引き回し領域に隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域とし、かつ前記不感帯領域以外の領域を動作領域としたときに、
前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段と、を有していることを特徴とする静電容量式の検出装置。
【請求項２】
プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化であるデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、
前記センシング領域内に所定の形状からなる境界線を仮想的に形成し、前記境界線の内側と外側の一方を不感帯領域、他方を動作領域としたときに、前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記データ信号が前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置の特定を行う座標特定手段と、を有していることを特徴とする静電容量式の検出装置。
【請求項３】
前記センシング領域を前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段が設けられている請求項１または２記載の静電容量式の検出装置。
【請求項４】
前記所定の形状として複数のパターンが用意されており、前記複数のパターンの中から一のパターンが選択可能とされている請求項２または３記載の静電容量式の検出装置。
【請求項５】
前記センサ電極は、Ｘ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極と、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極とが、互いに直交しながらマトリックス状に対向対置されたものである請求項１ないし４のいずれか記載の静電容量式の検出装置。
【請求項６】
プログラムされたコンピュータによって静電容量式検出装置の座標位置を検出する方法であって、
被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する工程、
前記センシング領域を不感帯領域と動作領域とに区分けする工程、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する工程、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに、前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する工程とを含むことを特徴とする静電容量式検出装置の座標位置検出方法。
【請求項７】
静電容量式の検出装置に用いる座標検出用のプログラムであって、
コンピュータを、被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する検出手段と、
前記センシング領域内の所定の領域を不感帯領域とし、その他の領域を動作領域とに設定したときに、前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段として機能させるための座標検出用プログラム。
【請求項８】
前記センシング領域を、前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段を有している請求項７記載の座標検出用プログラム。
【請求項１】
プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、個々のセンサ電極と前記センシング領域の外部に設けられた外部回路との間を接続する引き回し用の延長線と、前記センシング領域の近傍に設けられるとともに前記延長線が密集配置された引回し領域と、
前記センシング領域のうち、前記引き回し領域に隣接する所定範囲内の領域を不感帯領域とし、かつ前記不感帯領域以外の領域を動作領域としたときに、
前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段と、を有していることを特徴とする静電容量式の検出装置。
【請求項２】
プログラムされたコンピュータを用いて座標位置の検出を行う静電容量式の検出装置であって、
被検出体が接触しまたは接近するセンシング領域と、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化であるデータ信号として出力する複数のセンサ電極と、
前記センシング領域内に所定の形状からなる境界線を仮想的に形成し、前記境界線の内側と外側の一方を不感帯領域、他方を動作領域としたときに、前記センシング領域内のすべての座標におけるデータ信号を取得する検出手段と、
前記データ信号が前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置の特定を行う座標特定手段と、を有していることを特徴とする静電容量式の検出装置。
【請求項３】
前記センシング領域を前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段が設けられている請求項１または２記載の静電容量式の検出装置。
【請求項４】
前記所定の形状として複数のパターンが用意されており、前記複数のパターンの中から一のパターンが選択可能とされている請求項２または３記載の静電容量式の検出装置。
【請求項５】
前記センサ電極は、Ｘ方向に延びるとともにＹ方向に所定の間隔で配置された複数のＸ電極と、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に所定の間隔で配置された複数のＹ電極とが、互いに直交しながらマトリックス状に対向対置されたものである請求項１ないし４のいずれか記載の静電容量式の検出装置。
【請求項６】
プログラムされたコンピュータによって静電容量式検出装置の座標位置を検出する方法であって、
被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する工程、
前記センシング領域を不感帯領域と動作領域とに区分けする工程、
前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する工程、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに、前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する工程とを含むことを特徴とする静電容量式検出装置の座標位置検出方法。
【請求項７】
静電容量式の検出装置に用いる座標検出用のプログラムであって、
コンピュータを、被検出体が前記静電容量式検出装置に設けられたセンシング領域に接触しまたは接近したときに、前記センシング領域内に静電容量を座標として形成し且つ前記被検出体の位置を前記静電容量の変化を示すデータ信号として検出する検出手段と、
前記センシング領域内の所定の領域を不感帯領域とし、その他の領域を動作領域とに設定したときに、前記検出されたデータ信号が、前記不感帯領域と前記動作領域とのいずれの領域から出力されたものであるかを判別する判別手段と、
前記データ信号が前記動作領域から出力されたものと判別されたときに前記データ信号を用いて前記被検出体の座標位置を特定する座標特定手段として機能させるための座標検出用プログラム。
【請求項８】
前記センシング領域を、前記不感帯領域と前記動作領域とに区分けする領域設定手段を有している請求項７記載の座標検出用プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２９９８７（Ｐ２００６−２９９８７Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０９３７４（Ｐ２００４−２０９３７４）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]