(57)【要約】【課題】タッチ位置を大まかに検出する際の検出率及び検出精度の向上を図ると共に製造コストの増大を避けることができるようにする。【解決手段】送信電極２ａ、２ｂ及び受信電極３ａ、３ｂを間引きながら選択してタッチ位置を大まかに検出する間引きスキャンを行い、この間引きスキャンが、間引かれる電極を変えながら順次行われるようにする。特に送信電極２ａ、２ｂと受信電極３ａ、３ｂとの双方で間引きが行われると共に、順次繰り返される複数回の間引きスキャンの一部で間引きパターンが送信電極と受信電極とで異なるようにする。【選択図】図９
2011242908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ面に備え、互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されたパネル本体と、
前記第１の電極を個別に選択可能な第１の電極選択部と、
前記第２の電極を個別に選択可能な第２の電極選択部と、
前記電極選択部を制御して前記電極の出力信号を受信し、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記電極選択部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記電極を間引きながら選択してタッチ位置を大まかに検出する間引きスキャンを行い、この間引きスキャンが、間引かれる前記電極を変えながら順次行われるようにしたことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記間引きスキャンにおいて、前記第１の電極と前記第２の電極との双方で間引きが行われると共に、順次繰り返される複数回の間引きスキャンの一部で間引きパターンが前記第１の電極と前記第２の電極とで異なるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記間引きスキャンにおいて、前記第１の電極と前記第２の電極との一方のみで間引きが行われるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電極の出力信号に基づいてタッチ位置候補点を抽出し、そのタッチ位置候補点を中心にして設定された検査領域内では前記電極を間引かずに選択する一方で、前記検査領域外では前記電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行い、前記検査領域内の前記電極の出力信号に基づいてタッチ位置を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記制御部は、表示装置の表示動作を制御する制御装置に対して、タッチ位置に関する情報と共に前記検査領域に関する情報を送信して、前記表示装置の画面上に前記検査領域を表示させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
請求項４に記載のタッチパネル装置と、このタッチパネル装置のタッチ面を表示画面とする表示装置と、前記タッチパネル装置からの信号に基づいて前記表示装置の表示動作を制御する制御装置とを有し、
前記タッチパネル装置は、タッチ位置に関する情報と共に前記検査領域に関する情報を前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記タッチパネル装置から受信した前記検査領域に関する情報に基づいて前記表示装置の画面上に前記検査領域を表示させることを特徴とするタッチパネルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行うタッチパネル装置及びこれを備えたタッチパネルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル装置は、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及しているが、このタッチパネル装置を、大画面の表示装置と組み合わせることで、多人数を対象にしたプレゼンテーションや講義で利用される、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いることができる。
【０００３】
また、タッチパネル装置には、タッチ位置を検出する原理が異なる種々の方式があるが、例えば静電容量方式のように、指等の指示物によるタッチ操作に応じた静電容量の変化を検出するために多数の電極をパネル内に配設した構成のものでは、タッチ位置を求めるための演算量が、電極の本数が多くなるのに応じて増大する。特にタッチパネル装置をインタラクティブホワイトボードとして用いた場合、タッチパネル装置の大型化に伴って電極の本数が増えるため、タッチ位置を求めるための演算量が大幅に増大する。
【０００４】
このような演算量の増大に対して制御部の処理能力が不足すると、指等の指示物によるタッチ操作にタッチ位置の検出処理を追従させることができないため、例えばユーザが指示物を動かした際の指示物の軌跡に沿って線が描画される手書きモードでは、線が途切れた状態で描画される不具合が生じ、使い勝手が低下する。このような問題に対して、制御部に高い処理能力を有するものを採用することが考えられるが、これには製造コストの大幅な上昇を招き、また処理速度を高めるにも限界がある。そこで、制御部の演算負担を軽減して、タッチ位置の検出処理を高速に行うことができる構成が望まれる。
【０００５】
このような高速化の要望に関連して、従来、電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行ってタッチ位置を大まかに検出した後に、その周辺領域を対象にして電極を間引かずに選択してタッチ位置を正確に求める技術が知られている（特許文献１参照）。また、複数の電極を所定本数ずつグルーピングした状態でタッチ位置を大まかに検出した後に、その周辺領域を対象にして電極をグルーピングしない状態に切り換えてタッチ位置を正確に求める技術が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１２９３０８号公報
【特許文献２】特開２００９−２５８９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の技術のように、電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行う構成では、単に電極を数本おきに選択するだけであるため、タッチ位置が間引かれた電極上にあると、タッチ操作を検出することができない場合がある。例えばスタイラスようにタッチ面に対する接触面積が小さい指示物の場合、タッチ操作に応じて出力信号に変化が生じる電極が１本のみとなる場合もあり、この場合、タッチ操作を検出することができず、検出率が低下するという問題点が生じる。
【０００８】
また、前記従来の技術のように、複数の電極を一定の本数でグルーピングした状態とグルーピングしない状態とを切り換える構成では、電極を間引かないため、検出率が低下する問題は解消することができるが、電極をグルーピングすることで見かけ上の電極本数が少なくなるため、検出精度が低下するという問題点が生じる。また、電極のグルーピングの状態を切り換えるスイッチング素子が新たに必要となることから、製造コストが増大するという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、タッチ位置を大まかに検出する際の検出率及び検出精度の向上を図ると共に製造コストの増大を避けることができるように構成されたタッチパネル装置及びこれを備えたタッチパネルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のタッチパネル装置は、タッチ面に備え、互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第１の電極を個別に選択可能な第１の電極選択部と、前記第２の電極を個別に選択可能な第２の電極選択部と、前記電極選択部を制御して前記電極の出力信号を受信し、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記電極選択部の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記電極を間引きながら選択してタッチ位置を大まかに検出する間引きスキャンを行い、この間引きスキャンが、間引かれる前記電極を変えながら順次行われるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極を間引きながら選択する間引きスキャンが、間引かれる電極を変えながら順次行われるようにしたため、タッチ位置を大まかに検出する際の検出率及び検出精度を共に向上させることができる。そして、制御方法を変更するだけで済み、スイッチング素子などの部品を新たに追加する必要がないため、製造コストの増大を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図
【図２】図１に示した送信部の概略構成図
【図３】図１に示した受信部の概略構成図
【図４】図３に示した受信信号処理部の概略構成図
【図５】図１に示した制御部の概略構成図
【図６】図１に示したタッチパネル装置におけるタッチ操作に応じたタッチ位置候補点及び検査領域の出現状況を示す模式図
【図７】図２に示した送信部の電極選択部及び図３に示した受信部の電極選択部でのスイッチング素子の動作状況及び送信電極及び受信電極の間引き状況を示す模式図
【図８】図５に示した制御部での処理の要領を示す模式図
【図９】図７に示した送信電極及び受信電極の間引き方（間引きパターン）を示す図
【図１０】図６に示したタッチ位置候補点の出現状況を詳しく示す模式図
【図１１】図１０に示したタッチ操作時のタッチ位置候補点の抽出状況及び２値フレームメモリのデータ格納状況を示す模式図
【図１２】図１に示したタッチパネル装置におけるマルチタッチ時の検査領域の出現状況を示す模式図
【図１３】図１２に示したマルチタッチ時の送信電極及び受信電極の間引き状況を示す模式図
【図１４】本発明によるタッチパネル装置の別例を示す模式図
【図１５】本発明によるタッチパネル装置の別例を示す模式図
【図１６】図１に示したタッチパネル装置における検査領域の出現状況と、これに対応するプロジェクタ装置の表示画面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、タッチ面に備え、互いに並走する複数の第１の電極及び互いに並走する複数の第２の電極が格子状に配置されたパネル本体と、前記第１の電極を個別に選択可能な第１の電極選択部と、前記第２の電極を個別に選択可能な第２の電極選択部と、前記電極選択部を制御して前記電極の出力信号を受信し、前記タッチ面に対するタッチ操作に応じた静電容量の変化に伴う前記電極の出力信号の変化に基づいてタッチ位置を検出すると共に前記電極選択部の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記電極を間引きながら選択してタッチ位置を大まかに検出する間引きスキャンを行い、この間引きスキャンが、間引かれる前記電極を変えながら順次行われるようにした構成とする。
【００１４】
これによると、電極を間引きながら選択する間引きスキャンが、間引かれる電極を変えながら順次行われるようにしたため、タッチ位置を大まかに検出する際の検出率及び検出精度を共に向上させることができる。そして、制御方法を変更するだけで済み、スイッチング素子などの部品を新たに追加する必要がないため、製造コストの増大を避けることができる。
【００１５】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記間引きスキャンにおいて、前記第１の電極と前記第２の電極との双方で間引きが行われると共に、順次繰り返される複数回の間引きスキャンの一部で間引きパターンが前記第１の電極と前記第２の電極とで異なるようにした構成とする。
【００１６】
これによると、第１の電極と第２の電極との双方で間引きが行われるため、転送するデータ量がより一層削減され、データ転送の負荷をより一層軽減することができ、これにより処理の高速化を図ることができる。
【００１７】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記間引きスキャンにおいて、前記第１の電極と前記第２の電極との一方のみで間引きが行われるようにした構成とする。
【００１８】
これによると、第１の電極と第２の電極との一方のみで間引きが行われるため、制御手順を簡素化することができる。
【００１９】
また、第４の発明は、前記第１乃至第３の発明において、前記制御部は、前記電極の出力信号に基づいてタッチ位置候補点を抽出し、そのタッチ位置候補点を中心にして設定された検査領域内では前記電極を間引かずに選択する一方で、前記検査領域外では前記電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行い、前記検査領域内の前記電極の出力信号に基づいてタッチ位置を算出する構成とする。
【００２０】
これによると、タッチ位置を詳細に検出する処理は、検査領域内の電極の出力信号に基づいて行えばよいため、演算負担を軽減することができる。そして、タッチ位置を詳細に検出する処理を行いながら、同時に新たなタッチ操作によるタッチ位置を大まかに検出する処理を行うため、新たなタッチ操作を早期に発見して、タッチ位置の検出処理を指示物の動きに確実に追従させることができる。
【００２１】
また、第５の発明は、前記第４の発明において、前記制御部は、表示装置の表示動作を制御する制御装置に対して、タッチ位置に関する情報と共に前記検査領域に関する情報を送信して、前記表示装置の画面上に前記検査領域を表示させるようにした構成とする。
【００２２】
これによると、タッチ操作を行うユーザに検査領域を認識させ、誤検出が生じないようにユーザのタッチ操作を誘導することができる。
【００２３】
また、第６の発明は、前記第４の発明に係るタッチパネル装置と、このタッチパネル装置のタッチ面を表示画面とする表示装置と、前記タッチパネル装置からの信号に基づいて前記表示装置の表示動作を制御する制御装置とを有し、前記タッチパネル装置は、タッチ位置に関する情報と共に前記検査領域に関する情報を前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記タッチパネル装置から受信した前記検査領域に関する情報に基づいて前記表示装置の画面上に前記検査領域を表示させる構成とする。
【００２４】
これによると、タッチ操作を行うユーザに検査領域を認識させ、誤検出が生じないようにユーザのタッチ操作を誘導することができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明によるタッチパネル装置を示す全体構成図である。このタッチパネル装置１は、互いに並走する複数の送信電極（第１の電極）２と互いに並走する複数の受信電極（第２の電極）３とが格子状に配置されたパネル本体４と、送信電極２に対して駆動信号（パルス信号）を印加する送信部５と、送信電極２に印加された駆動信号に応答した受信電極３の充放電電流信号を受信して、送信電極２と受信電極３とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部６と、この受信部６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部５及び受信部６の動作を制御する制御部７とを備えている。
【００２７】
このタッチパネル装置１は、パネル本体４のタッチ面１０を表示画面とするプロジェクタ装置（表示装置）９と、タッチパネル装置１からの信号に基づいてプロジェクタ装置９の表示動作を制御するパソコンなどの外部機器（制御装置）８と共にタッチパネルシステムを構成しており、タッチパネル装置１のタッチ面１０がプロジェクタ用のスクリーンとなる。このようにタッチパネル装置１を大画面の表示装置であるプロジェクタ装置９と組み合わせることで、プレゼンテーションや講義で利用される、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いることができる。
【００２８】
外部機器８には、タッチパネル装置１から出力されるタッチ位置情報に基づいて表示画面データを生成する表示アプリケーションが導入されており、ここで生成した表示画面データがプロジェクタ装置９に出力される。これによりタッチパネル装置１のタッチ面１０上でユーザが指示物（ユーザの指先及びスタイラスや指示棒等の導電体）で行ったタッチ操作に対応した画像が、タッチパネル装置１のタッチ面１０上に表示され、タッチパネル装置１のタッチ面１０にマーカーで直接描画をするのと同様の感覚で所要の画像を表示させることができ、また表示画面に表示されたボタンなどを操作することができる。さらにこのタッチパネル装置１では、タッチ操作で描かれた画像を消去するイレーサを用いることもできる。
【００２９】
送信電極２及び受信電極３は同一の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）で配置されており、その本数はパネル本体４のアスペクト比に応じて異なり、送信電極２が例えば１２０本、受信電極３が例えば１８６本配置される。
【００３０】
送信電極２と受信電極３とは、絶縁層を挟んで重なり合う態様で交差しており、この送信電極２と受信電極３とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指等の指示物でタッチ操作を行い、指示物がタッチ面１０に接近あるいは接触すると、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。
【００３１】
ここでは、相互容量方式が採用されており、送信電極２に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極３に充放電電流が流れ、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極３の充放電電流が変化し、この充放電電流の変化量を受信部６で電極交点ごとのレベル信号（ディジタル信号）に変換して制御部７に出力し、制御部７では、電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。
【００３２】
制御部７は、受信部６から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ方向（送信電極２の延在方向）とＹ方向（受信電極３の延在方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極２及び受信電極３の配置ピッチ（１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。
【００３３】
また、制御部７では、タッチ面１０の全面に渡って電極交点ごとのレベル信号の受信が終了する１フレーム周期ごとにタッチ位置を求める処理が行われ、タッチ位置情報がフレーム単位で外部機器８に出力される。外部機器８では、時間的に連続する複数のフレームのタッチ位置情報に基づいて、各タッチ位置を時系列に連結する表示画面データを生成して、プロジェクタ装置９に出力する。なお、マルチタッチの場合には、複数の指示物によるタッチ位置を含むタッチ位置情報がフレーム単位で出力される。
【００３４】
図２は、図１に示した送信部５の概略構成図である。送信部５は、駆動信号発生部１１と電極選択部１２とを備えている。駆動信号発生部１１では、制御部７から出力されるタイミング信号に同期して駆動信号（パルス信号）を生成する。電極選択部１２では、送信電極２ごとにスイッチング素子ＳＷが接続されており、送信電極２を１本ずつ選択して、駆動信号発生部１１から出力される駆動信号を送信電極２に順次印加する。
【００３５】
送信電極２及び電極選択部２１のスイッチング素子ＳＷは、所定数（例えば２４本）ごとにグループ化され、各グループに属するスイッチング素子ＳＷの互いに対応するもの同士が並行してオン／オフ制御される。また、各グループごとに駆動信号発生部１１が設けられている。各グループではスイッチング素子ＳＷが１つずつ順にオンとなるように制御され、残りのスイッチング素子ＳＷはオフに制御されており、スイッチング素子ＳＷをオンとすることで選択された１本の送信電極２に駆動信号発生部１１からの駆動信号が印加される。
【００３６】
このように、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作が複数のグループ間で並行して行われるため、全ての送信電極２に駆動信号を印加するのに要する時間を短縮することができる。また、駆動信号発生部１１での駆動信号の生成をグループごとに分割して行うことができるため、ハードウエア構成の大型化を抑えることができる。
【００３７】
なお、例えば送信電極が１２０本の場合、グループ化の単位を２４本とすると、５つグループにグループ分けされる。
【００３８】
図３は、図１に示した受信部６の概略構成図である。受信部６は、電極選択部２１と受信信号処理部２２とを備えている。電極選択部２１では、受信電極３ごとにスイッチング素子が接続されており、送信電極２の１本に駆動信号を印加する間に、受信電極３を１本ずつ選択して、受信電極３からの充放電電流信号を受信信号処理部２２に順次入力させる。これにより、全ての電極交点ごとの充放電電流信号を取り出すことができる。
【００３９】
受信電極３及び電極選択部２１のスイッチング素子ＳＷは、所定数（例えば２４本）ごとにグループ化され、各グループに属するスイッチング素子ＳＷの互いに対応するもの同士が並行してオン／オフ制御される。また、各グループごとに受信信号処理部２２が設けられている。各グループではスイッチング素子ＳＷが１つずつ順にオンとなるように制御され、残りのスイッチング素子ＳＷはオフに制御されており、スイッチング素子ＳＷをオンとすることで選択された１本の受信電極３の充放電電流信号が受信信号処理部２２に入力される。
【００４０】
このように、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作が複数のグループ間で並行して行われるため、全ての受信電極３の充放電電流信号を受信するのに要する時間を短縮することができる。また、受信部６での充放電電流信号の処理をグループごとに分割して行うことができるため、ハードウエア構成の大型化を抑えることができる。
【００４１】
なお、受信電極３のグループ化では、各グループに属する受信電極３の本数を同一とする必要はなく、例えば受信電極３が１８６本の場合、７つのグループを２４本とし、最後のグループを１８本とすればよい。
【００４２】
図４は、図３に示した受信信号処理部２２の概略構成図である。この受信信号処理部２２は、ＩＶ変換部３１と、バンドパスフィルタ３２と、絶対値検出部３３と、積分部３４と、サンプルホールド部３５と、ＡＤ変換部３６とを備えている。
【００４３】
ＩＶ変換部３１では、電極選択部２１を介して入力される受信電極３の充放電電流信号（アナログ信号）が電圧信号に変換される。バンドパスフィルタ３２では、ＩＶ変換部３１の出力信号に対して、送信電極２に印加される駆動信号の周波数以外の周波数成分を有する信号を除去する処理が行われる。絶対値検出部（整流部）３３では、バンドパスフィルタ３２の出力信号に対して全波整流が行われる。積分部３４では、絶対値検出部３３の出力信号を時間軸方向に積分する処理が行われる。サンプルホールド部３５では、積分部３４の出力信号を所定のタイミングでサンプリングする処理が行われる。ＡＤ変換部３６では、サンプルホールド部３５の出力信号をＡＤ変換してレベル信号（ディジタル信号）を制御部７に出力する。
【００４４】
図５は、図１に示した制御部７の概略構成図である。制御部７は、２値化処理部４１と、２値フレームメモリ４２と、多値フレームメモリ４３と、ＣＰＵ４４とを備えている。ＣＰＵ４４は、図示しないＲＯＭに書き込まれたプログラムによって動作し、図示しないワークメモリを資源として所要の演算処理等を行なう。
【００４５】
ＣＰＵ４４では、前記のように、受信信号処理部２２から出力される電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求めるタッチ位置検出処理が行われる。受信信号処理部２２から順次出力される多値データ（レベル信号）は、１フレーム単位で多値フレームメモリ４３に格納され、ＣＰＵ４４は、この多値フレームメモリ４３から多値データを読み出してタッチ位置検出処理を行う。
【００４６】
なお、多値フレームメモリ４３は２バンクで構成されており、一方のバンクに書き込みが行なわれている間に、他方のバンクに格納された多値データが読み出されてＣＰＵ４４での処理に用いられる。
【００４７】
２値化処理部４１では、受信信号処理部２２から出力される電極交点ごとのレベル信号を所定の基準値と比較して２値化する処理が行われる。２値化処理部４１から順次出力される２値データは、１フレーム単位で２値フレームメモリ４２に格納され、ＣＰＵ４４は、この２値フレームメモリ４２から２値データを読み出して以下に詳述する検査領域の設定処理を行う。
【００４８】
図６は、図１に示したタッチパネル装置１におけるタッチ操作に応じたタッチ位置候補点及び検査領域の出現状況を示す模式図である。図７は、図２に示した送信部５の電極選択部１２及び図３に示した受信部６の電極選択部２１でのスイッチング素子の動作状況及び送信電極２及び受信電極３の間引き状況を示す模式図である。図８は、図５に示した制御部７での処理の要領を示す模式図である。
【００４９】
図６（Ａ）に示すように、指などの指示物によるタッチ操作が行われると、タッチ操作があったものと予測される電極交点をタッチ位置候補点として抽出する処理が行われる。このタッチ位置候補点の抽出処理は、電極交点ごとの多値データ（レベル信号）を２値化する２値化処理部４１で行われ、多値データが所定のしきい値より大であれば１とし、そうでなければ０とし、２値データが１であればタッチ位置候補点であり、２値データが０であればタッチ位置候補点ではない（図８参照）。
【００５０】
次に、ＣＰＵ４４では、２値化処理部４１において２値データが１となる電極交点、すなわちタッチ位置候補点を中心にして、図６（Ｂ）に示すように、タッチ位置を詳細に検査する検査領域を設定する処理が行われる。そして、送信部５の電極選択部１２及び受信部６の電極選択部２１を制御して、検査領域内では送信電極２及び受信電極３を間引かずに選択する一方で、検査領域外では送信電極２及び受信電極３を間引きながら選択する間引きスキャンを行う。
【００５１】
このとき、図６（Ｃ）に示すように、ユーザが指などの指示物を動かしていれば、その指示物の動きにしたがって検査領域が移動し、これに応じて送信電極２及び受信電極３のうちで間引きされる電極も変化する。
【００５２】
制御部７では、検査領域が設定されると、その検査領域に基づいて間引かずにオン動作させるスイッチング素子を決定して、そのオン動作させるスイッチング素子を指定する制御信号を送信部５の電極選択部１２及び受信部６の電極選択部２１にそれぞれ送信する（図５参照）。送信部５の電極選択部１２及び受信部６の電極選択部２１では、制御部７からの制御信号にしたがって、図７に示すように、オン動作させるスイッチング素子のみが順次オンとなるように制御され、オン動作させないスイッチング素子はオフのままである。
【００５３】
ここで、検査領域内では、送信側及び受信側の全てのスイッチング素子がオンとなって、送信電極２及び受信電極３が間引かれることなく、送信電極２に対する駆動信号の印加及び受信電極３からの充放電電流信号の受信が行われる。一方、検査領域外では、オン動作させるスイッチング素子のみがオンとなり、送信電極２及び受信電極３が間引かれた状態で、送信電極２に対する駆動信号の印加及び受信電極３からの充放電電流信号の受信が行われる。
【００５４】
このようにして間引きスキャンが行われると、間引かずに選択された送信電極２及び受信電極３に対応する電極交点ごとの多値データ（レベル信号）が制御部７に入力され、図８に示すように、検査領域内の電極交点ごとの多値データはそのまま多値フレームメモリ４３に転送され、この多値フレ−ムメモリ４３内の多値データを用いてＣＰＵ４４にてタッチ位置を算出する処理が行われる。このとき、２値フレームメモリ４２の２値データも参照される。
【００５５】
また、間引かずに選択された送信電極２及び受信電極３に対応する電極交点ごとの多値データは２値化処理部４１で２値化された上で２値フレームメモリ４２に転送され、この２値フレームメモリ４２の２値データが１となる電極交点、すなわちタッチ位置候補点に基づいてＣＰＵ４４にて次回のフレームスキャン時の検査領域が設定される。なお、２値フレームメモリ４２は、全ての電極交点分確保され、フレームスキャンの度に各電極交点に対応する位置に電極交点ごとの２値データが書き込まれる。
【００５６】
このように間引きスキャンを行うことで、転送するデータ量が削減されるため、データ転送の負荷を軽減することができ、これによりタッチ位置の検出を高速に行うことができる。例えば、送信電極２を１２０本、受信電極３を１８６本とすると、電極交点の総数は１２０×１８６＝２２３２０となるが、検査領域の大きさを電極交点の数で２０×２０＝４００とし、間引き率を１／２とすると、タッチ位置算出処理の対象となる電極交点の数は、（１２０／２）×（１８６／２）−１０×１０＋２０×２０＝５８８０となり、大幅なデータ量の削減を図ることができる。また、タッチ位置の算出処理の対象となるのは、検査領域内の電極交点の多値データのみとなるため、演算負担を軽減して処理の高速化を図ることができる。
【００５７】
図９は、図７に示した送信電極２及び受信電極３の間引き方（間引きパターン）を示す図である。間引きスキャンでは、送信電極２及び受信電極３の間引きパターンを１フレームごとに変更する。またここでは、送信電極２と受信電極３との双方で間引きが行われると共に、順次繰り返される複数回の間引きスキャンの一部で間引きパターンが送信電極２と受信電極３とで異なるようにしている。
【００５８】
特にここでは、送信電極２及び受信電極３の間引き率を共に１／２としており、２本のうちの１本が間引かれる。この場合、互いに隣り合う２本で１組をなす電極のうちの１番目の電極を選択する第１の間引きパターンと、２番目の電極を選択する第２の間引きパターンとがあり、１回目及び２回目のフレームスキャンでは、送信電極２と受信電極３とが同じ間引きパターンとなるが、３回目及び４回目のフレームスキャンでは、送信電極２と受信電極３とが異なる間引きパターンとなる。
【００５９】
具体的には、１回目のフレームスキャンでは、１番目の送信電極２ａと１番目の受信電極３ａとが選択される。２回目のフレームスキャンでは、２番目の送信電極２ｂと２番目の受信電極３ｂとが選択される。３回目のフレームスキャンでは、２番目の送信電極２ｂと１番目の受信電極３ａとが選択される。４回目のフレームスキャンでは、１番目の送信電極２ａと２番目の受信電極３ｂとが選択される。
【００６０】
これにより、互いに隣り合う２本の送信電極２ａ、２ｂと、互いに隣り合う２本の受信電極３ａ、３ｂとが交差する４つの電極交点ごとのレベル信号を１つずつ取得することができ、４回のフレームスキャンで全ての電極交点を網羅することができる。
【００６１】
なお、全ての電極交点を網羅することができるフレームスキャンの回数は、間引き率に応じて異なり、この間引き率に応じて定まる所定回数（ここでは４回）のフレームスキャンが繰り返される。
【００６２】
図１０は、図６に示したタッチ位置候補点の出現状況を詳しく示す模式図である。図１１は、図１０に示したタッチ操作時のタッチ位置候補点の抽出状況及び２値フレームメモリ４２のデータ格納状況を示す模式図である。
【００６３】
図１０（Ａ）に示すように、ユーザの指Ｆによるタッチ操作では、タッチ面積が大きいため、図１０（Ｂ）に示すように、４つのタッチ位置候補点が隣接して抽出される。一方、スタイラスペンＰによるタッチ操作では、タッチ面積が小さいため、１つタッチ位置候補点のみが抽出される。
【００６４】
ここで、図９に示したように、フレームごとに間引きパターンを変えると共に、送信電極２と受信電極３とで間引きパターンが異なるように間引きスキャンを行うと、図１１に示すように、間引き率に応じた複数回（ここでは４回）のフレームスキャンで全ての電極交点ごとの２値データが２値フレームメモリ４２に書き込まれ、全ての電極交点を網羅することができる。
【００６５】
このとき、指Ｆによるタッチ操作により生じる４つのタッチ位置候補点は、フレームスキャンの度に１つずつ抽出され、４回のフレームスキャンで４つのタッチ位置候補点が全て揃う。一方、スタイラスペンによるタッチ操作により生じる１つのタッチ位置候補点は、図１１（Ｄ）に示すように、４回目のスキャンで初めて抽出される。
【００６６】
このように、間引き率に応じた所定回数（ここでは４回）のフレームスキャンで全ての電極交点の２値データが揃うが、ここでは、タッチ位置候補点が抽出される度に次のフレームスキャン時の検査領域が設定されるようにする。したがって、指示物のタッチ面積が大きいため、複数のタッチ位置候補点が隣接して抽出される場合でも、図１１（Ａ）に示したように、タッチ位置候補点が１点でも抽出されれば、そのタッチ位置候補点に基づいて次のフレームスキャン時の検査領域が設定される。これにより新たなタッチ操作を早期に発見して、タッチ位置の検出を指示物の動きに遅れることなく追従させることができる。
【００６７】
なお、指示物によるタッチ操作がない初期状態では、全領域を対象にして送信電極２及び受信電極３を間引きながら選択する間引きスキャンを行うようにするとよく、これにより処理を高速化して、タッチ操作を早期に検出することができる。この場合、検査領域が設定されていないため、電極交点ごとの多値データは、多値フレームメモリ４３に転送されないが、２値化処理部４１で２値化された上で２値フレームメモリ４２に転送され、その２値データに基づいて次のフレームスキャン時の検査領域の設定処理がＣＰＵ４４にて行われる。
【００６８】
以上述べたように、送信電極２及び受信電極３を間引きながら選択する間引きスキャンにより、タッチ位置候補点を早期に抽出してタッチ位置の検出を指示物の動きに確実に追従させることができ、さらに間引きスキャンが、間引かれる電極を変えながら複数回行われるようにしたため、間引きスキャンでタッチ位置候補点を抽出する際の漏れがなくなり、検出率及び検出精度を向上させることができる。そして、このような制御は、各部の動作手順を変更するだけで済み、スイッチング素子などの部品を新たに追加する必要がないため、製造コストの増大を避けることができる。
【００６９】
図１２は、図１に示したタッチパネル装置１におけるマルチタッチ時の検査領域の出現状況を示す模式図である。図１３は、図１２に示したマルチタッチ時の送信電極２及び受信電極３の間引き状況を示す模式図である。
【００７０】
本タッチパネル装置１では、相互容量方式が採用され、同時に複数のタッチ位置を検出するマルチタッチが可能であり、図１２に示すように、複数の指示物によるタッチ操作が同時に行われる場合には、各指示物によるタッチ操作が加わる度に検査領域が追加される。
【００７１】
このとき、図１３に示すように、指示物によるタッチ操作が行われる度にタッチ位置候補点が抽出されて、そのタッチ位置候補点を中心にした検査領域が新たに設定され、検査領域が追加される度に、送信電極２及び受信電極３を間引かずに選択する領域の割合が大きくなり、送信電極２及び受信電極３を間引いて選択する領域の割合が小さくなる。
【００７２】
ここで、実際に送信電極２及び受信電極３を間引かずに選択する密スキャン領域は、図１３（Ａ）に示すように、検査領域が１つの場合には検査領域と同一となるが、図１３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、検査領域が複数になると、密スキャン領域は検査領域より広くなる。
【００７３】
なお、このようなマルチタッチの場合には、検査領域を狭くするようにしてもよい。複数人が同時にタッチ操作を行う状況では、各人が指等の指示物を動かす距離が小さくなり、また指示物を動かす速度も低くなる。このため、検査領域を狭くしても、指示物が検査領域から逸脱する可能性は低く、タッチ位置の検出に特に支障はない。また、検査領域を狭くことで、タッチ位置の検出処理の対象となるデータ量が削減されるため、処理の高速化を図ることができる。
【００７４】
図１４及び図１５は、本発明によるタッチパネル装置の別例を示す模式図であり、図１１と同様にタッチ操作に応じたタッチ位置候補点の抽出状況及び２値フレームメモリ４２のデータ格納状況を示す。
【００７５】
前記の例では、間引きスキャンにおいて、送信電極２と受信電極３との双方で間引きが行われるようにしたが、ここでは送信電極２と受信電極３との一方のみで間引きが行われるようにしており、図１４は間引きを受信電極３のみで行う例を、図１５は間引きを送信電極２のみで行う例をそれぞれ示している。
【００７６】
図１４に示すように、間引きを受信電極３のみで行う場合、送信電極２は間引かれず、全ての送信電極２が順次選択される。ここでは、間引き率を１／２としており、１番目の受信電極３ａと２番目の受信電極３ｂとが交互に選択され、２回のフレームスキャンで全ての電極交点を網羅することができる。
【００７７】
図１５に示すように、間引きを送信電極２のみで行う場合、受信電極３は間引かれず、全ての受信電極３が順次選択される。ここでは、間引き率を１／２としており、１番目の送信電極２ａと２番目の送信電極２ｂとが交互に選択され、２回のフレームスキャンで全ての電極交点を網羅することができる。
【００７８】
図１６は、図１に示したタッチパネル装置１における検査領域の出現状況と、これに対応するプロジェクタ装置９の表示画面を示す図である。制御部７は、プロジェクタ装置（表示装置）９の表示動作を制御する外部機器（制御装置）８に対して、タッチ位置に関する情報と共に検査領域に関する情報を送信して、プロジェクタ装置９の表示画面上に検査領域を表示させるようにしている。
【００７９】
ここでは、手書きモードで、ユーザが指等の指示物を動かした際の指示物の軌跡に沿って線が描画される例を示しており、指示物によるタッチ操作に応じて、図１６（Ａ）に示すように、タッチ位置候補点が抽出されると共に検査領域が設定される。そして、図１６（Ｂ）に示すように、プロジェクタ装置９の表示画面、すなわちタッチ面１０上に、指示物の軌跡に沿って線が描画され、同時に検査領域が表示される。
【００８０】
これにより、タッチ操作を行うユーザに検査領域を認識させ、誤検出が生じないようにユーザのタッチ操作を誘導することができ、ユーザは指示物が検査領域からはみ出さないように指示物を動かす速度を自ら抑えてタッチ操作を行うようになる。
【００８１】
なお、前記の例では、間引き率を１／２として、２本のうちの１本を間引くものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば間引き率を１／３として、３本のうちの１本を間引くものとしてもよく、また、間引き率を２／３として、３本のうちの２本を間引くものとしてもよい。間引き率を高くすることで、データ転送処理の高速化を図ることができるが、その反面、タッチ位置候補点の抽出が遅れる場合があり、このような事情を勘案して装置の処理能力などに応じて適宜に設定すればよい。
【００８２】
また、前記の例では、本タッチパネル装置１と組み合わせて用いられる表示装置をプロジェクタ装置９としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばプラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置を用いる構成も可能であり、この場合、本タッチパネル装置１の背面側に表示装置が配置される。
【００８３】
また、前記の例では、静電容量方式のうち、特に相互容量方式を採用した例を示したが、自己容量方式を採用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかるタッチパネル装置及びこれを備えたタッチパネルシステムは、タッチ位置を大まかに検出する際の検出率及び検出精度の向上を図ると共に製造コストの増大を避けることができる効果を有し、電極を間引きながら選択する間引きスキャンを行うタッチパネル装置及びこれを備えたタッチパネルシステムなどとして有用である。
【符号の説明】
【００８５】
１  タッチパネル装置
２  送信電極（第１の電極）
３  受信電極（第２の電極）
４  パネル本体
５  送信部
６  受信部
７  制御部
８  外部機器（制御装置）
９  プロジェクタ装置（表示装置）
１０  タッチ面
１１  駆動信号発生部
１２  電極選択部
２１  極選択部
２２  受信信号処理部
４１  ２値化処理部
４２  ２値フレームメモリ
４３  多値フレームメモリ
ＳＷ  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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