(57)【要約】【課題】  省配線化されたタッチセンサを提供すること。【解決手段】  タッチセンサ１は、データ処理部３とセンサパネル２とを備える。データ処理部３は、質問信号を生成し送出する。センサパネル２には複数の検出ユニット４が配列され、各検出ユニット４は、受信質問信号に応じて、自身への接触状態を含む応答信号を生成し送信する。検出ユニット４は具体的には、受信質問信号から起電力を発生するＲＦＩＤタグ１１と、検出対象が自身に触れていることを検出して、検出結果を出力するセンサ部１０とを含む。ＲＦＩＤタグ１１はさらに、この検出結果を含む応答信号を生成し送出する。データ処理部３は具体的には、応答信号を受信するアンテナ５と、アンテナ５の受信応答信号それぞれに含まれる検出結果に基づいて、センサパネル２において検出対象が触れている領域を特定するプロセッサ７とを含む。【選択図】  図１
2006031633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサであって、
質問信号を生成して空間に送出するデータ処理部と、
前記データ処理部により送出された質問信号を、空間を介して受信し、自身への接触状態を検出して、検出結果を含む応答信号を送信する検出ユニットが複数個配列されるセンサパネルとを備え、
各前記検出ユニットは、
前記データ処理部から送出された質問信号を受信することで起電力を発生するＲＦＩＤタグと、
検出対象が自身に触れていることを検出して、検出結果を出力するセンサ部とを含み、
前記ＲＦＩＤタグは、前記センサ部の検出結果を含む応答信号を生成し空間に送出し、
前記データ処理部は、
各前記ＲＦＩＤタグから送出された応答信号を、空間を介して受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナにより受信された各応答信号に含まれる検出結果に基づいて、前記センサパネルにおいて検出対象が現在触れている領域又はポイントを特定するプロセッサとを含む、タッチセンサ。
【請求項２】
前記データ処理部は、前記センサパネルに配列される各検出ユニットに予め割り当てられている識別データを保持するメモリをさらに備え、
前記プロセッサは、前記メモリにより保持される識別データから未選択の識別データを選択し、今回選択した識別データを含む質問信号を生成し、
前記第１のアンテナは、前記プロセッサにより生成された質問信号を空間に送出する、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記ＲＦＩＤタグは、
前記第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された質問信号に含まれる識別データが、自身に予め割り当てられている識別データと一致するか否かを判断する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
今回受け取った質問信号内の識別データが自身の識別データと一致すると判断した場合に、前記センサ部から検出結果を取得し、さらに、
取得した検出結果を含む応答信号を生成し、
前記第２のアンテナは、前記制御部により生成された応答信号を空間に送出する、請求項２に記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記メモリに格納される識別データのそれぞれには、対象となる検出ユニットが前記センサパネルに配置されている位置を示す位置情報が割り当てられており、
前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナから空間に送出された応答信号を受信し、
前記プロセッサは、前記第１のアンテナにより受信された各応答信号に含まれる検出結果と、前記メモリに格納される位置情報とに基づいて、前記センサパネルにおいて検出対象が現在触れている領域又はポイントを特定する、請求項３に記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記メモリにより保持される識別データから、未選択の識別データを所定個数選択し、
前記所定個数は、前記データ処理部が、各前記検出ユニットからの応答信号を一度に処理可能な許容範囲に属する数に選ばれる、請求項２に記載のタッチセンサ。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤタグは、
前記第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された質問信号に応答して、前記センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備え、
前記制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、
前記第２のアンテナは、前記制御部により生成された応答信号を空間に送出する、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項７】
前記センサパネルに配列される各検出ユニットには優先度が割り当てられており、
前記データ処理部は、優先度に従って、質問信号を生成して空間に送出する、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項８】
前記センサパネルに配列される検出ユニットは、相対的に高い優先度が割り当てられる主検出ユニットと、相対的に低い優先度が割り当てられる副検出ユニットとに分類され、
前記副検出ユニットは、前記センサパネルにおいて前記主検出ユニットの周囲に配置されており、
前記データ処理部は、前記センサパネルに配列される各前記主検出ユニットの識別データ毎に、その周囲に配置されるいくつかの前記副検出ユニットの識別データを保持するメモリをさらに備え、
前記プロセッサは、前記メモリから、前記主検出ユニットの識別データを取得し、今回取得した識別データを含む第１の質問信号を生成し、
前記第１のアンテナは、前記プロセッサにより生成された第１の質問信号を空間に送出し、
各前記主検出ユニットにおいて、前記ＲＦＩＤタグは、
前記第１のアンテナから空間に送出された第１の質問信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された第１の質問信号に応答して、前記センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備え、
前記制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、
前記第２のアンテナは、前記制御部により生成された応答信号を空間に送出する、請求項７に記載のタッチセンサ。
【請求項９】
前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナから空間に送出された応答信号を受信し、
前記プロセッサは、今回応答信号を返して来た前記主検出ユニットの周囲に配置される副検出ユニットの識別データを前記メモリから取得し、今回取得した識別データを含む第２の質問信号を生成し、
前記第１のアンテナは、前記プロセッサにより生成された第２の質問信号を空間に送出し、
各前記副検出ユニットにおいて、前記ＲＦＩＤタグは、
前記第１のアンテナから空間に送出された第２の質問信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された第２の質問信号に応答して、前記センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備え、
前記制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、
前記第２のアンテナは、前記制御部により生成された応答信号を空間に送出する、請求項８に記載のタッチセンサ。
【請求項１０】
各前記ＲＦＩＤタグは、
前記第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナが質問信号を受信すると起動して、予め定められた送信時間を計時するタイマと、
前記タイマを通じて、送信時間が到来したと判断すると、前記センサ部から検出結果を取得する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、
前記第２のアンテナは、前記制御部により生成された応答信号を空間に送出する、請求項１に記載のタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサに関し、より特定的には、操作面と、人体又は導電性のペンとの接触状態を検出するタッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記のようなタッチセンサは代表的には、ノート型パーソナルコンピュータにおけるポインティングデバイスとして用いられている。他にも、タッチセンサは、表示画面上に設置されることで、ユーザが直感的に操作可能な入力装置としての応用されている。このような入力装置は、例えば、車載用ナビゲーションシステム、携帯情報端末（ＰＤＡ）、又は発券機に応用されている。このような入力装置において画面上に表示された操作画面をユーザが直接触れることで、上述のナビゲーションシステム、ＰＤＡ又は発券機は、ユーザの操作位置に対応する処理を実行することができる。
【０００３】
従来、以上のようなタッチセンサにおける位置検出の方式としては、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、光（赤外線）方式、電磁誘導方式及び歪方式が知られている
【０００４】
図１１は、従来のタッチセンサの一例として、アナログ静電容量方式を採用したもの（以下、従来のタッチセンサ２０と称する）の構成を模式的に示す斜視図である。図１１において、タッチセンサ２０は本質的に、接触ポイントのＸ方向の座標を検出する第１透明導電膜２２と、接触ポイントのＹ方向の座標を検出する第２透明導電膜２４と、これらの透明導電膜２２の下面及び透明導電膜２４の上面の間に設けられた誘電体層２３とから構成されている。
【０００５】
また、必要に応じて、第１透明導電膜２２の上面には、第１透明導電膜２２を保護するためのガラス２１が設けられている。
【０００６】
さらに、各々の透明導電膜２２及び２４には、Ｘ座標検出用導電部２５及びＹ座標検出用導電部２６が設けられる。
【０００７】
ここで、図１２は、図１１に示すタッチセンサ２０の周辺回路を模式的に示すブロック図である。図１２に示すように、上述のＸ座標検出用導電部２５及びＹ座標検出用導電部２６は、配線を介して、周辺のスイッチング回路３５及び検出回路３３と接続されている。
【０００８】
各々の導電部２５及び２６は、接続された透明導電膜２２及び２４に所定の電圧を印加するための電極として機能する。スイッチング回路３５の切り替えにより、２枚の透明導電膜２２及び２４のいずれか一方に選択的に交流電圧が、導電部２５及び２６を介して印加される。その結果、電圧が今回印加された透明導電膜上には電界が形成される。このような状態で、人体又はペンが触れると、接触ポイントは、人体の静電容量を介して接地されることになる。その結果、対象となる電極端子（つまり導電部２５又は２６）と接触ポイントとの間の抵抗値に変化が生じる。抵抗値は、接触ポイントと導電部２５又は２６との距離に比例するため、検出回路３３は、接触ポイントと導電部２５又は２６との間に流れる電流値を検出することで接触ポイントの座標を求めることができる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のタッチセンサ２０は操作面（つまり、透明導電膜２２及び２４）に対して電力を供給したり、操作面における接触状態を検出したりするために配線を備える必要があるという問題点がある。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、省配線化されたタッチセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一局面は、タッチセンサであって、質問信号を生成して空間に送出するデータ処理部と、データ処理部により送出された質問信号を空間を介して受信し、自身への接触状態を検出して、検出結果を含む応答信号を送信する検出ユニットが複数個配列されるセンサパネルとを備える。各検出ユニットは、データ処理部から送出された質問信号を受信することで起電力を発生するＲＦＩＤタグと、検出対象が自身に触れていることを検出して、検出結果を出力するセンサ部とを含む。ＲＦＩＤタグは、センサ部の検出結果を含む応答信号を生成し空間に送出する。データ処理部は、各ＲＦＩＤタグから送出された応答信号を、空間を介して受信する第１のアンテナと、第１のアンテナにより受信された各応答信号に含まれる検出結果に基づいて、センサパネルにおいて検出対象が現在触れている領域又はポイントを特定するプロセッサとを含む。
【００１２】
データ処理部は、センサパネルに配列される各検出ユニットに予め割り当てられている識別データを保持するメモリをさらに備える。プロセッサは、メモリにより保持される識別データから未選択の識別データを選択し、今回選択した識別データを含む質問信号を生成し、第１のアンテナは、プロセッサにより生成された質問信号を空間に送出する。
【００１３】
ＲＦＩＤタグは、第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナにより受信された質問信号に含まれる識別データが、自身に予め割り当てられている識別データと一致するか否かを判断する制御部をさらに備える。制御部は、今回受け取った質問信号内の識別データが自身の識別データと一致すると判断した場合に、センサ部から検出結果を取得し、さらに、取得した検出結果を含む応答信号を生成する。第２のアンテナは、制御部により生成された応答信号を空間に送出する。
【００１４】
また、メモリに格納される識別データのそれぞれには、対象となる検出ユニットがセンサパネルに配置されている位置を示す位置情報が割り当てられる。第１のアンテナは、第２のアンテナから空間に送出された応答信号を受信する。プロセッサは、第１のアンテナにより受信された各応答信号に含まれる検出結果と、メモリに格納される位置情報とに基づいて、センサパネルにおいて検出対象が現在触れている領域又はポイントを特定する。
【００１５】
プロセッサは、メモリにより保持される識別データから、未選択の識別データを所定個数選択する。ここで、所定個数は、データ処理部が、各検出ユニットからの応答信号を一度に処理可能な許容範囲に属する数に選ばれる。
【００１６】
ＲＦＩＤタグは、第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナにより受信された質問信号に応答して、センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備える。制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成する。第２のアンテナは、制御部により生成された応答信号を空間に送出する。
【００１７】
センサパネルに配列される各検出ユニットには優先度が割り当てられる。ここで、データ処理部は、優先度に従って、質問信号を生成して空間に送出する。
【００１８】
より具体的には、センサパネルに配列される検出ユニットは、相対的に高い優先度が割り当てられる主検出ユニットと、相対的に低い優先度が割り当てられる副検出ユニットとに分類される。ここで、副検出ユニットは、センサパネルにおいて主検出ユニットの周囲に配置される。データ処理部は、センサパネルに配列される各主検出ユニットの識別データ毎に、その周囲に配置されるいくつかの副検出ユニットの識別データを保持するメモリをさらに備える。プロセッサは、メモリから、主検出ユニットの識別データを取得し、今回取得した識別データを含む第１の質問信号を生成し、第１のアンテナは、プロセッサにより生成された第１の質問信号を空間に送出する。
【００１９】
また、各主検出ユニットにおいて、ＲＦＩＤタグは、第１のアンテナから空間に送出された第１の質問信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナにより受信された第１の質問信号に応答して、センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備える。制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、第２のアンテナは、制御部により生成された応答信号を空間に送出する。
【００２０】
また、第１のアンテナは、第２のアンテナから空間に送出された応答信号を受信し、プロセッサは、今回応答信号を返して来た主検出ユニットの周囲に配置される副検出ユニットの識別データをメモリから取得し、今回取得した識別データを含む第２の質問信号を生成する。また、第１のアンテナは、プロセッサにより生成された第２の質問信号を空間に送出する。各副検出ユニットにおいて、ＲＦＩＤタグは、第１のアンテナから空間に送出された第２の質問信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナにより受信された第２の質問信号に応答して、センサ部から検出結果を取得する制御部をさらに備える。制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成する。第２のアンテナは、制御部により生成された応答信号を空間に送出する。
【００２１】
また、各ＲＦＩＤタグは、第１のアンテナから空間に送出された質問信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナが質問信号を受信すると起動して、予め定められた送信時間を計時するタイマと、タイマを通じて、送信時間が到来したと判断すると、センサ部から検出結果を取得する制御部とをさらに備える。ここで、制御部は、今回受け取った検出結果が予め定められた基準値を上回っている場合に、今回受け取った検出結果を含む応答信号を生成し、第２のアンテナは、制御部により生成された応答信号を空間に送出する。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、上記局面に係るタッチセンサでは、センサパネルにＲＦＩＤタグが組み込まれる。これによって、センサパネル及びデータ処理部の間で無線通信を行うことが可能となり、さらには、ＲＦＩＤタグの特質に起因して、データ処理部は、センサパネルに電力を供給したり、無線を介して検出結果を取得したりすることが可能となる。その結果、センサパネルに電源回路を接続する必要が無くなり、さらにデータ処理部が検出結果を取得するための配線を備える必要も無くなる。これによって、タッチセンサの省配線化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るタッチセンサ１の全体構成を示す模式図である。図１において、タッチセンサ１は大略的に、センサパネル２と、データ処理部３とを備えている。
【００２４】
センサパネル２には、複数の検出ユニット４が、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に沿って、マトリクス状に配列されている。なお、都合上、図１には１個のＲＦＩＤタグ（斜線を付した部分）から引き出し線を引き出し、参照符号を付けている。ここで、互いに隣り合う２個のＲＦＩＤ４の間隔は少なくとも、例えば５ミリメートルのように、指先の半分程度の値に選ばれる。
【００２５】
各検出ユニット４は、人体（典型的には指）の接触状態を検出して、検出結果を含む情報を、無線を通じてデータ処理部３に送信する。
【００２６】
ここで、図２は、図１に示す各検出ユニット４及びその周辺の構成を示す拡大図である。図２において、区画毎に１個の検出ユニット４が収容される。また、センサパネル２において、指と接触する表面は、絶縁体の保護膜９により覆われる。
【００２７】
以上のような収容部材８に収容される検出ユニット４は、センサ部１０と、ＲＦＩＤタグ１１とを含んでいる。
【００２８】
センサ部１０は例示的には、指の接触状態を検出する。このようなセンサ部１０は、例示的には、金属電極１５と、静電容量センサ１６とを有する。
【００２９】
金属電極１５は、前述の保護膜９の直下に設置される。このような金属電極１５には、データ処理部３側から無線を介して供給される電力に基づく駆動電圧が印加される。電圧が印加された状態で、ユーザがセンサパネル２の表面に指を近づけると、指、保護膜９及び金属電極１５によりコンデンサが形成される。その結果、保護膜９と指との間に電荷が蓄積される。
【００３０】
静電容量センサ１６は、上記コンデンサに蓄積された電荷の量を表すデータ（以下、電荷量データと称する）をＲＦＩＤタグ１１に出力する。
【００３１】
また、ＲＦＩＤタグ１１は、アンテナ１２と、メモリ１３と、制御部１４とを有する。
【００３２】
アンテナ１２は、データ処理部３から送出される質問信号を受信したり、制御部１４により生成された応答信号を送信したりする。
【００３３】
メモリ１３は少なくとも、自身が備わる検出ユニット４を一意に特定可能な識別データ（以下、ＩＤと略記する）を格納する。
【００３４】
制御部１４は、検出ユニット４の各構成を制御するが、代表的な処理としては、静電容量センサ１６から電荷量データを受け取り、少なくとも電荷量データを含む応答信号を生成し、アンテナ１２を介して空間に送出する。また、好ましい例では、制御部１４は、メモリ１３に格納された識別データをさらに含む応答信号を生成する。なお、制御部１４のより詳細な処理については、後ほど詳しく説明する。
【００３５】
また、図１において、データ処理部３は、各検出ユニット４からの応答信号を、無線を通じて受信し、受信応答信号のそれぞれに基づいて、センサパネル２におけるどの領域を指が触れているかを特定する。このような処理のために、データ処理部３は、アンテナ５と、メモリ６と、プロセッサ７とを含んでいる。
【００３６】
アンテナ５は、プロセッサ７で生成された質問信号から生成されるＲＦ信号を空間に送出したり、各検出ユニット４により空間に送出された応答信号を受信したりする。ここで、アンテナ５は、上記ＲＦ信号を、短い時間間隔で周期的に送出する。その結果、アンテナ５の周囲にはＲＦフィールドが形成さえる。このようなＲＦフィールド内に、センサパネル２（つまり、全検出ユニット４）は設置されており、各検出ユニット４は、受信電波（ＲＦ信号）のエネルギーを内部で電力に変換して、自身を起動するための起電力を得る。なお、ＲＦ信号には、例えば、８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚ帯、又は２．４５ＧＨｚ帯といった高周波数帯域を持つ電波が用いられる。
【００３７】
メモリ６は少なくとも、センサパネル２に収容される全ての検出ユニット４に割り当てられたＩＤを格納する。また、格納されるＩＤのそれぞれには、対象となる検出ユニット４がセンサパネル２において配列されている場所を示すＸＹ座標値が割り当てられている。
【００３８】
プロセッサ７は、上述の質問信号を生成してアンテナ５に出力したり、アンテナ５を介して受信した応答信号に基づいて、センサパネル２におけるどの領域を指が触れているかを特定したりする。
【００３９】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、第１の実施形態に係るタッチセンサ１の動作について詳細に説明する。データ処理部３は、図３に示す処理を定期的に起動する。起動後、まず、データ処理部３は、ＩＤを含む質問信号を生成し送信する（ステップＳ１０１）。具体的には、プロセッサ７は、未選択のＩＤをメモリ６から取り出して、今回取り出した未選択ＩＤを含む質問信号を生成する。アンテナ５は、プロセッサ７により生成された質問信号を空間に送出する。
【００４０】
センサパネル２において、各検出ユニット４は、データ処理部３から送出された質問信号を受信する（ステップＳ１０２）。具体的には、各制御部１４は、アンテナ１２を介して、質問信号を受信する。
【００４１】
次に、各検出ユニット４は、今回受信した質問信号が自分宛のものか否かを判断する（ステップＳ１０３）。具体的には、各制御部１４は、受信質問信号に含まれるＩＤが自身に接続されたメモリ１３に格納されるＩＤと一致するか否かにより、ステップＳ１０３の判断を行う。
【００４２】
ステップＳ１０３でＮＯと判断した場合、それら検出ユニット４は活性化せず、次の質問信号が送られてくることを待機する。
【００４３】
それに対して、ステップＳ１０３でＹＥＳと判断した場合、制御部１４は、自身に接続された静電容量センサ１６から電荷量データを受け取り、受け取った電荷量データを少なくとも含む応答信号を生成する（ステップＳ１０４）。なお、通信の信頼性を上げるために、応答信号には、メモリ１３に格納されるＩＤが含まれていても構わない。
【００４４】
その後、アンテナ１２は、ステップＳ１０４で生成された応答信号を空間に送出する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
データ処理部３は、ステップＳ１０５で検出ユニット４から送出された応答信号を受信し（ステップＳ１０６）、その後、全ての検出ユニット４から応答信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。これらステップにおいて、具体的には、プロセッサ７は、応答信号から電荷量データを取り出してメモリ６に保持する。ここで、応答信号にＩＤが含まれている場合には、プロセッサ７は、自身が指定した検出ユニット４から正しく応答信号が返ってきているか判断できるので、より好ましい。その後、プロセッサ７は、メモリ６に予め格納されるＩＤを全て指定したか否かにより、ステップＳ１０７の判断を行う。
【００４６】
ステップＳ１０７でＮＯと判断された場合、処理はステップＳ１０１に戻り、データ処理部３は、未選択のＩＤを含む質問信号を生成し送信する。
【００４７】
逆にステップＳ１０７でＹＥＳと判断された場合、データ処理部３は、全ての検出ユニット４から電荷量データを得ていることになるので、センサパネル２において指先が触れている領域（又はポイント）を特定する（ステップＳ１０８）。具体的には、データ処理部３において、プロセッサ７は、全ての電荷量データの中から、予め定められた基準値を超えるものを選択する。その後、メモリ６内に格納された全ＸＹ座標値から、選択した電荷量データを送信した検出ユニット４のものを、プロセッサ７は取り出す。これによって、プロセッサ７は、ユーザの指先が触れている領域又はポイントを特定することが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係るタッチセンサ１では、センサパネル２にＲＦＩＤタグ１１が組み込まれる。これによって、センサパネル２及びデータ処理部３の間で無線通信を行うことが可能となり、さらには、データ処理部３は、センサパネル２に電力を供給したり、電荷量データを取得したりすることが可能となる。その結果、センサパネル２に電源回路を接続する必要が無くなり、さらにデータ処理部３が電荷量データを取得するための配線を備える必要も無くなる。これによって、タッチセンサ１の省配線化を実現することが可能となる。
【００４９】
なお、以上の説明では、データ処理部３は、ユーザの指が触れている領域又はポイントを特定するようにしていたが、これに限らず、データ処理部３は、典型的には導電性のペンのような導電性材料が接触している領域又はポイントを特定するようにしても構わない。また、センサパネル２を掌で押した場合には、データ処理部３は、掌の形状を特定することも可能となる。
【００５０】
また、データ処理部３により形成されるＲＦフィールド内に存在するのであれば、どこに設置されても構わない。
【００５１】
また、以上の説明では、センサパネル２は、各検出ユニット４を収容するための収容部材８を備えていたが、これに限らず、各検出ユニット４は、センサパネル２の表面に直接配列されてもよい。この場合、収容部材８は不要である。
【００５２】
また、以上の説明では、隣り合う２個の検出ユニット４の間隔として５ミリメートルを例示したが、この間隔は、タッチセンサ１が何を検出するかに依存して適切な値に選ばれる。例えば、ペンのように、指先よりも細いものを検出する場合には、検出精度を上げる観点から、検出ユニット４の間隔はより狭い方が好ましい。また、例えば、指紋の隆線又は谷線の幅よりも狭い間隔で検出ユニット４を設置することができる場合には、本タッチセンサ１を指紋センサとして応用することも可能である。
【００５３】
また、以上の説明では、検出ユニット４は静電容量センサ１６を含むとして説明したが、これに限らず、機械的なスイッチにより、接触を直接的に検出するように、タッチセンサ１は構成されても構わない。なお、このような場合、応答信号には、スイッチがオンかオフかを示す情報が含まれることになる。
【００５４】
また、以上の説明では、データ処理部３は、１個のＩＤを含む質問信号を送信していた。しかし、データ処理部３の能力が許すのであれば、データ処理部３は、複数のＩＤを含む質問信号を送信し、質問信号を１度送るたびに、複数の検出ユニット４からの応答信号を取得するようにしても構わない。
【００５５】
また、以上の説明では、データ処理部３がメモリ６でＸＹ座標値を保持するとしたが、これに限らず、ＸＹ座標値は、各検出ユニット４により保持され、応答信号に含まれていてもよい。
【００５６】
また、以上の説明では、各検出ユニット４は、マトリクス状に配列されるとしたが、これに限らず、各検出ユニット４の配列に関してはこれに限定されず、例えば、各検出ユニット４は、１列に並べられたり、３次元形状を有する物体の表面に配列されたりしても構わない。
【００５７】
（第２の実施形態）
上述の第１の実施形態では、データ処理部３は、全ての検出ユニット４から時間差を持って送られてくる応答信号に基づいて、指が触れている領域又はポイントを特定していた。しかし、一般的に、指が触れている検出ユニット４の数は、全体と比較して少数である。そこで、本実施形態では、指が触れている検出ユニット４から応答信号を受信可能なタッチセンサを提供することを目的とする。
【００５８】
なお、第２の実施形態に係るタッチセンサは、第１の実施形態に係るタッチセンサ１と同様の構成を有する。それ故、以下の説明では、図１及び図２を援用し、第２の実施形態において、図１及び図２に示すものに相当する構成には同一の参照符号を付けて、それぞれの説明を省略する。
【００５９】
次に、図４のフローチャートを参照して、第２の実施形態に係るタッチセンサ１の動作について詳細に説明する。データ処理部３は、図４に示す処理を定期的に起動する。起動後、まず、データ処理部３は、質問信号を生成し送信する（ステップＳ２０１）。具体的には、プロセッサ７は、質問信号を生成する。アンテナ５は、プロセッサ７により生成された質問信号を空間に送出する。ここで、第２の実施形態において、全ての検出ユニット４の中で、応答信号を送信するものは限られるため、データ処理部３は、第１の実施形態の場合と異なり、必ずしも、質問信号にＩＤを含める必要はない。
【００６０】
センサパネル２において、各検出ユニット４は、データ処理部３から送出された質問信号を受信する（ステップＳ２０２）。具体的には、各制御部１４は、アンテナ１２を介して、質問信号を受信する。
【００６１】
次に、各検出ユニット４は、自身の金属電極１５にユーザが指を近接させているか否かを判断する（ステップＳ２０３）。制御部１４は、自身に接続された静電容量センサ１６から電荷量データを取得する。その後、制御部１４は、取得した電荷量データが示す値が所定の基準値を上回っているか否かを判断する。電荷量が基準値を上回っている場合、制御部１４は、指が金属電極１５に近接していると判断する。また、逆の場合には、制御部１４は、指が金属電極１５に近接していないと判断する。
【００６２】
ステップＳ２０３でＮＯと判断した場合、それら検出ユニット４は活性化せず、次回の質問信号が送られてくることを待機する。
【００６３】
それに対して、ステップＳ２０３でＹＥＳと判断した場合、制御部１４は、今回受け取った電荷量データを少なくとも含む応答信号を生成する（ステップＳ２０４）。
【００６４】
その後、アンテナ１２は、ステップＳ２０４で生成された応答信号を空間に送出する（ステップＳ２０５）。
【００６５】
データ処理部３は、ステップＳ２０１で質問信号の送信後、予め定められた所定時間の間に、ステップＳ２０５で検出ユニット４から送出された応答信号を全て受信する（ステップＳ２０６）。そして、所定時間経過後、プロセッサ７は、全応答信号から電荷量データを取り出してメモリ６に保持し、これら電荷量データから、第１の実施形態と同様にして、センサパネル２において指先が触れている領域（又はポイント）を特定する（ステップＳ２０７）。
【００６６】
以上のように、第２の実施形態では、全検出ユニット４のうち、自身の金属電極１５に指が近接しているものに限り、応答信号を、データ処理部３に返す。これによって、データ処理部３では、第１の実施形態と比較して、処理すべき応答信号の数が減るので、より効率的に、接触領域又は接触ポイントを検出することができる。
【００６７】
（第３の実施形態）
前述の第１の実施形態では、データ処理部３は、全ての検出ユニット４から時間差をもって送られてくる応答信号に基づいて、指の接触状態を検出していた。しかし、検出対象の大小にかかわらず、データ処理部３は全ての検出ユニット４からの応答信号を受信する必要があるため、効率的に処理を行えないという問題点がある。
【００６８】
また、上述の第２の実施形態では、タッチセンサ１が、指先のような小さいもの検出対象とする場合には有効であったが、例えば複数本の指又は掌のように大きな対象と検出する場合には、多くの検出ユニット４がほぼ同時に、応答信号をデータ処理部３に返してしまう。このような場合、データ処理部３は、応答信号の許容受信数を超えてしまう可能性があり、全ての応答信号を処理仕切れなくなるかもしれない。
【００６９】
そこで、本実施形態では、大きな検出対象を効率よく検出可能なタッチセンサを提供することを目的とする。
【００７０】
なお、第２の実施形態に係るタッチセンサは、第１の実施形態に係るタッチセンサ１と同様の構成を有する。それ故、以下の説明では、図１及び図２を援用し、第２の実施形態において、図１及び図２に示すものに相当する構成には同一の参照符号を付けて、それぞれの説明を省略する。
【００７１】
ただし、全ての検出ユニット４のうち、所定の位置に配置されるものは、図５に示すように、主検出ユニット４ａに分類され、主検出ユニット４ａの周囲の検出ユニット４は副検出ユニット４ｂに分類される。なお、図５には例示的に、１個の主検出ユニットから引き出し線を出して参照符号「４ａ」を付している（左下がりのハッチング参照）。また、他の主検出ユニットに関しては、グレーの網掛けが付されている。さらに、図５には例示的に、１個の副検出ユニットから引き出し線を出して参照符号「４ｂ」を付している（右下がりのハッチング参照）。また、他の副検出ユニットに関しては、白い升目で示されている。
【００７２】
また、以上のような主検出ユニット４ａ及び副検出ユニット４ｂを区別するために、データ処理部３のメモリ６には、図６に示すようなテーブルＴが保持される。図６において、テーブルＴには、主検出ユニット４ａのＩＤ毎に、その周囲に配置される副検出ユニット４ｂのＩＤが記述される。なお、図示は省略しているが、各ＩＤには、対象となる検出ユニット４のＸＹ座標値が割り当てられていても構わない。
【００７３】
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、タッチセンサ１における基本的な動作を概説する。図７Ａにおいて、ユーザが図示したような広範囲ＡＲを指で押さえたと仮定する。なお、図７Ａでは、図示の便宜上、主検出ユニット４ａにはグレーの網掛けを付けて示し、副検出ユニット４ｂは白抜きで示している。
【００７４】
上述の範囲ＡＲには、２個の主検出ユニット４ａと１０個の副検出ユニット４ｂとが完全に又は部分的に含まれる。このような指の接触状態を検出するために、データ処理部３は、まず、全ての主検出ユニット４ａに対して質問信号を送る。図７Ａの例では、範囲ＡＲに含まれる２個の主検出ユニット４ａが、電荷量データを含む応答信号を返してくる。このような応答信号を解析することで、データ処理部３は、センサパネル２において、現在どこが触れられているかを大まかに把握することができる。
【００７５】
その後、データ処理部３は、前回応答信号を返してきた２個の主検出ユニット４ａの周囲に配置される副検出ユニット４ｂに対して質問信号を送る。図７Ａの例では、範囲ＡＲ内には、１０個の副検出ユニット４ｂが含まれるので、図７Ｂにおいて右下がりの斜線を付けた１０個の副検出ユニット４ｂが応答信号をデータ処理部３に返してくる。
【００７６】
その後、データ処理部３は、今回段階的に受け取った１２個の応答信号に基づいて、今回センサパネル２において触れられていた領域ＤＲを特定する。
【００７７】
次に、図８のフローチャートを参照して、第３の実施形態に係るタッチセンサ１の動作について詳細に説明する。データ処理部３は、図８に示す処理を定期的に起動する。起動後、まず、データ処理部３は、主検出ユニット４ａに対する質問信号（以下、第１の質問信号と称する）を生成し送信する（ステップＳ３０１）。具体的には、プロセッサ７は、メモリ６に格納されたテーブルＴ（図６を参照）から、主検出ユニット４ａのＩＤを全て取り出して、取り出したＩＤを含む第１の質問信号を生成する。アンテナ５は、プロセッサ７により生成された第１の質問信号を空間に送出する。
【００７８】
センサパネル２において、主検出ユニット４ａは、図４のステップＳ２０２−Ｓ２０５と同様の処理を行う（ステップＳ３０２−Ｓ３０５）。これによって、自身の金属電極１５にユーザが現在指を近接させている主検出ユニット４ａがデータ処理部３に向けて応答信号を送信することになる。なお、この応答信号には、対象となる主検出ユニット４ａのＩＤが含まれる。
【００７９】
データ処理部３は、ステップＳ３０１で第１の質問信号の送信後、予め定められた所定時間の間に、ステップＳ３０５で主検出ユニット４ａから送出された応答信号を全て受信する（ステップＳ３０６）。
【００８０】
次に、データ処理部３は、今回応答信号を送ってきた主検出ユニット４ａの周辺に配置される副検出ユニット４ｂに対する質問信号（以下、第２の質問信号と称する）を生成し送信する（ステップＳ３０７）。具体的には、プロセッサ７は、メモリ６に格納されたテーブルＴ（図６を参照）から、主検出ユニット４ａからの応答信号に含まれるＩＤに割り当てられている副検出ユニット４ｂのＩＤを全て取り出す。その後、プロセッサ７は、今回取り出したＩＤを含む第２の質問信号を生成する。アンテナ５は、プロセッサ７により生成された第１の質問信号を空間に送出する。
【００８１】
センサパネル２において、副検出ユニット４ｂは、図４のステップＳ２０２−Ｓ２０５と同様の処理を行う（ステップＳ３０８−Ｓ３１１）。これによって、自身の金属電極１５にユーザが現在指を近接させている副検出ユニット４ｂがデータ処理部３に向けて応答信号を送信することになる。なお、この応答信号には、対象となる副検出ユニット４ｂのＩＤが含まれる。
【００８２】
データ処理部３は、ステップＳ３０７で第２の質問信号の送信後、予め定められた所定時間の間に、ステップＳ３１１で副検出ユニット４ｂから送出された応答信号を全て受信する（ステップＳ３１２）。そして、所定時間経過後、プロセッサ７は、今回の処理で受信した応答信号（ステップＳ３０６及びＳ３１２で受信したもの）から電荷量データを取り出してメモリ６に保持し、これら電荷量データから、第１の実施形態と同様にして、センサパネル２において指先が触れている領域（又はポイント）を特定する（ステップＳ３１３）。
【００８３】
以上のように、第３の実施形態では、センサパネル２に収容される検出ユニット４を、主検出ユニット４ａ及びその周囲に配置される副検出ユニット４ｂに分類して、データ処理部３は、主検出ユニット４ａに、第１の質問信号を使って接触状況を問い合わせた後、応答信号を返した主検出ユニット４ａの周辺の副検出ユニット４ｂに、第２の質問信号を使って接触状況を問い合わせる。このようにデータ処理部３が優先度を付けて質問信号を送信することにより、応答信号を返さなかった主検出ユニット４ａの周囲の副検出ユニット４ｂもまた応答信号を返さない。これによって、データ処理部３が処理すべき応答信号の総数は、第１及び第２の実施形態に比べて少なくなる。これによって、さらに効率よく、センサパネル２において現在触れられている領域を特定することが可能となる。
【００８４】
また、たとえ複数の指又は掌のような大きな対象を検出する場合であっても、データ処理部３は、同時に多くの応答信号を受信する可能性が減るので、受信応答信号を効率的にかつ確実に処理することが可能となる。
【００８５】
なお、以上の説明では、検出ユニット４は、主及び副の２段階に分類されたが、これに限らず、３種類以上に分類されても構わない。
【００８６】
また、以上の説明では、１個の主検出ユニット４ａに対して８個の副検出ユニット４ｂが割り当てられていたが、これに限らず、８個以外の副検出ユニット４ｂが１個の主検出ユニット４ａに割り当てられても構わない。
【００８７】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、データ処理部３は、図３のステップＳ１０１において、１個のＩＤ、又は多くとも自身の処理能力が許容する複数個のＩＤを含む質問信号を送信していた。これによって、データ処理部３に、処理不可能な個数の応答信号がほぼ同時に到着しないようにしていた。第４の実施形態では、データ処理部３に応答信号がほぼ同時に到着しないよう応答信号を送信する検出ユニット４を提供することを目的とする。
【００８８】
図９は、本実施形態に係る検出ユニット４の構成を示す拡大図である。図９において、検出ユニット４は、図２のものと比較すると、制御部１４に接続されたタイマ１７をさらに備える点で相違する。それ以外に両検出ユニット４の間に相違点は無い。それ故、図９において、図２に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００８９】
各タイマ１７は、質問信号の受信を起算点として、どれだけの時間経過後に応答信号を送出するかを規定する時間（以下、送出時間）が設定されている。ここで、送出時間は、全ての検出ユニット４間で同一の値ではない。例示的には、送出時間は、全ての検出ユニット４間で互いに異なる値に選ばれる。他にも、全ての検出ユニット４を予め定められた数単位でグループ化された場合、同一グループに属する検出ユニット４に備わるタイマ１７には、同一の送出時間が設定される。
【００９０】
次に、図１０のフローチャートを参照して、第４の実施形態に係るタッチセンサ１の動作について詳細に説明する。データ処理部３は、図１０に示す処理を定期的に起動する。
まず、データ処理部３は、好ましくは全ての検出ユニット４に対する質問信号を生成し送信する（ステップＳ４０１）。
【００９１】
センサパネル２において、各検出ユニット４は、データ処理部３から送出された質問信号を受信する（ステップＳ４０２）。具体的には、各制御部１４は、アンテナ１２を介して、質問信号を受信する。
【００９２】
次に、各検出ユニット４において、制御部１４は、自身に接続されたタイマ１７を起動し（ステップＳ４０３）、その後、送信時間が来たか否かを判断する（ステップＳ４０４）。
【００９３】
ステップＳ４０４でＮＯと判断された場合、制御部１４は、ステップＳ４０４を再度行う。これによって、制御部１４は、自身に割り当てられた送信時間が来ることを待機する。
【００９４】
逆に、ステップＳ４０４でＹＥＳと判断された場合、送信時間が到来したことになるので、各検出ユニット４は、自身の金属電極１５にユーザが指を近接させているか否かを判断する（ステップＳ４０５）。制御部１４は、自身に接続された静電容量センサ１６から電荷量データを取得する。その後、制御部１４は、取得した電荷量データが示す値が所定の基準値を上回っているか否かを判断する。電荷量が基準値を上回っている場合、制御部１４は、指が金属電極１５に近接していると判断する。また、逆の場合には、制御部１４は、指が金属電極１５に近接していないと判断する。
【００９５】
ステップＳ４０５でＮＯと判断した場合、その検出ユニット４は活性化せず、次回の質問信号が送られてくることを待機する。
【００９６】
それに対して、ステップＳ４０５でＹＥＳと判断した場合、制御部１４は、今回受け取った電荷量データを少なくとも含む応答信号を生成する（ステップＳ４０６）。
【００９７】
その後、アンテナ１２は、ステップＳ４０６で生成された応答信号を空間に送出する（ステップＳ４０７）。
【００９８】
データ処理部３は、ステップＳ４０１で質問信号の送信後、予め定められた所定時間の間に、ステップＳ４０７で各検出ユニット４から送出された応答信号を全て受信する（ステップＳ４０８）。そして、所定時間経過後、プロセッサ７は、全応答信号から電荷量データを取り出してメモリ６に保持し、これら電荷量データから、第１の実施形態と同様にして、センサパネル２において指先が触れている領域（又はポイント）を特定する（ステップＳ４０９）。
【００９９】
以上のように、第４の実施形態では、タイマ１７を使って各検出ユニット４に送信時間を割り当てることにより、同じ送信時間が割り当てられた検出ユニット４はほぼ同じタイミングで応答信号を送出することが可能となるが、他の検出ユニット４は、異なるタイミングで応答信号を送出することとなる。これによって、データ処理部３は、１回の質問信号を送信するだけで、全ての検出ユニット４からの応答信号を受信することが可能となる。さらに言えば、各応答信号の送信タイミングは、タイマ１７の送信時間により規制されるので、データ処理部３に、ほぼ同時に、多くの応答信号が到着しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係るタッチセンサは、省配線化可能な入力装置、指紋センサなどに好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタッチセンサ１の全体構成を示す模式図
【図２】図１に示す各検出ユニット４及びその周辺の構成を示す拡大図
【図３】図１に示すタッチセンサ１の動作を示すフローチャート
【図４】第２の実施形態に係るタッチセンサ１の動作を示すフローチャート
【図５】第３の実施形態に係る主検出ユニット４ａ及び副検出ユニット４ｂとを示す模式図
【図６】第３の実施形態に係るテーブルＴの構成例を示す模式図
【図７Ａ】第３の実施形態に係るタッチセンサ１の基本的な動作を示す第１の模式図
【図７Ｂ】第３の実施形態に係るタッチセンサ１の基本的な動作を示す第２の模式図
【図８】第３の実施形態に係るタッチセンサ１の動作を示すフローチャート
【図９】第４の実施形態に係る検出ユニット４の構成を示す拡大図
【図１０】第４の実施形態に係るタッチセンサ１の動作を示すフローチャート
【図１１】アナログ静電容量方式を採用した従来のタッチセンサ２０の構成を模式的に示す斜視図
【図１２】図１１に示すタッチセンサ２０の周辺回路を模式的に示すブロック図
【符号の説明】
【０１０２】
１  タッチセンサ
２  センサパネル
３  データ処理部
４  検出ユニット
５  アンテナ
６  メモリ
７  プロセッサ
８  収容部材
９  保護膜
１０  センサ部
１１  ＲＦＩＤタグ
１２  アンテナ
１３  メモリ
１４  制御部
１５  金属電極
１６  静電容量センサ
１７  タイマ
【図１】
2006031633.tif 000003
【図２】
2006031633.tif 000004
【図３】
2006031633.tif 000005
【図４】
2006031633.tif 000006
【図５】
2006031633.tif 000007
【図６】
2006031633.tif 000008
【図７Ａ】
2006031633.tif 000009
【図７Ｂ】
2006031633.tif 000010
【図８】
2006031633.tif 000011
【図９】
2006031633.tif 000012
【図１０】
2006031633.tif 000013
【図１１】
2006031633.tif 000014
【図１２】
2006031633.tif 000015