(57)【要約】指示体接触形状の変化、例えば指や筆などの支持体の接触形状を記号や文字などに反映して、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせる。指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネル３に指示して得られる静電容量値の情報を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応した表示を行うタッチパネルシステム１であって、指示体がタッチパネル３の表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部６１５Ｅをコントローラ部６内の検出基準設定部６１５に有している。【選択図】図２
2014174770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネルに指示して得られる静電容量値の情報を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応したデータを出力するタッチパネルシステムであって、
該指示体が該タッチパネルの表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部を有するタッチパネルシステム。
【請求項２】
前記面データ抽出部は、検出された静電容量値の所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状を前記面データとして抽出する請求項１に記載のタッチパネルシステム。
【請求項３】
前記面データ抽出部は、前記センサ検出座標範囲に基づいてｘ方向の幅とｙ方向の高さの面情報を簡略化して前記面データとして前記面形状と共に抽出するかまたは、該面形状に代えて抽出する請求項２に記載のタッチパネルシステム。
【請求項４】
前記面データ抽出部は、マトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｎ，ｍ）マップからピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出するピーク静電容量座標検出手段と、該ピーク静電容量座標検出手段で検出したピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を前記入力位置（ｘ，ｙ）としてマップ中心に位置するように所定エリアを作成し、抽出された所定エリアの静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）に対してそれぞれ前記所定閾値と比較して、該所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状または／および面情報を前記面マップとして抽出する面マップ形成手段とを有する請求項２または３に記載のタッチパネルシステム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルシステムを用いて位置入力に対応して表示可能とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置入力操作としてタッチパネルにタッチ入力してそれに対応した表示を行うタッチパネルシステム、このタッチパネルシステムを用いたＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびタブレット端末などの電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マトリックス状に分布した静電容量値が変化した位置を検出する従来の位置入力装置として、表示装置の表示画面上に搭載される静電容量方式のタッチパネルがある。このタッチパネルは、例えば、Ｍ本のドライブラインＤＬとこれに直交するＬ本のセンスラインＳＬとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する従来の容量検出装置である。【０００３】
この従来の容量検出装置としてのタッチパネルは、指やタッチペンなどでタッチパネル表面に触れたり近づけたりすると、触れたり近づけたりした位置の静電容量値が変化する。これを利用して、容量値が変化した位置を検出して、指やタッチペンでタッチした位置を座標として検出するものである。【０００４】
指と同じ性質の導電性材料をペン先の所定部分に用いた静電容量式タッチパネル用のタッチペンが特許文献１に開示されている。  図３６は、特許文献１に開示されている従来のタッチペンによりタッチパネルに入力する場合の側面図である。【０００５】
図３６において、従来のタッチパネルシステムでは、タッチペン１００の先端部１０１をタッチパネル１０２上に接触させてタッチパネル１０２から一定距離離ｚ１だけ離れた導電部１０３の先端点Ｐ１の３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）をペン入力としてタッチパネル１０２からの静電容量データを用いて検出する。この３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、タッチパネル１０２の表面上にｘ，ｙ座標をとり、タッチパネル１０２の垂直方向にｚ座標をとって３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）としている。【０００６】
図３７は、図３６の従来のタッチペン１００において、弾性を有する先端部１０１に筆圧をかけた状態を示す側面図である。【０００７】
図３７に示すように、従来のタッチペン１００の先端部１０１がしなることによりタッチパネル１０１と導電部１０３との間の距離ｚ２（高さ座標）が、先端部１０１がしなる前よりも近くなっている。導電部１０３がタッチパネル１０２に近づくと、タッチパネル１０２からの静電容量データを用いた位置検出では、タッチパネル１０２から導電部１０３までの距離が短くなったことを検知する。つまり、この距離ｚ２が筆圧情報として用いられる。【０００８】
例えば、後述する情報端末装置のアプリケーション処理部は、タッチパネル１０２と導電部１０３との間の距離ｚ２が短いほど、  アプリケーションにおいて手書きされた文字の筆跡を太くすることができる。また、後述する情報端末装置のアプリケーション処理部は、タッチパネル１０２と導電部１０３との間の距離ｚ２が短いほど、アプリケーショ  ンにおいて手書きされた文字の濃淡を濃くすることができる。【０００９】
図３８は、図３６の従来のタッチペン１００およびタッチパネル１０２が用いられる従来の情報端末装置の機能ブロック図である。【００１０】
図３８において、従来の情報端末装置２００は、静電容量式のタッチパネル１０２と、タッチパネル１０２からの出力情報を取得するセンサ情報取得部２０１と、タッチパネル１０２からタッチペン１００の導電部１０３までの距離ｚ１（高さ座標）を、センサ情報取得部２０１により取得されたセンサ情報を基に高さ情報として導出する高さ算出部２０２と、高さ情報を筆圧値に変換する筆圧変換部２０３と、導電部１０３のタッチパネル１０２上のＸＹ座標値を、センサ情報を基に導出する座標算出部２０４と、算出されたＸＹ座標値をペン先の位置に合うよう補正する座標補正部２０５と、ペン先のＸＹ座標情報と筆圧情報をアプリケーション処理部２０６に通知する入力情報通知部２０５と、入力情報通知部２０５からの出力を基にして筆圧に応じた手書き描画などの処理を行うアプリケーション処理部２０６とを有している。【００１１】
上記構成により、まず、センサ情報取得部２０１は、タッチペン１００の導電部１０３の先端点Ｐ１の３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）をセンサ情報として取得するが、まず、座標算出部２０４が導電部１０３のタッチパネル１０２上のＸＹ座標値をセンサ情報を基に導出した後に、座標補正部２０５が、算出されたＸＹ座標値をペン先の位置に合うよう補正する。一方、高さ算出部２０２は、センサ情報取得部２０１により取得されたセンサ情報の３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を基に高さ情報（距離ｚ１）を導出し、筆圧変換部２０３は、高さ情報（距離ｚ１）を筆圧値に変換する。【００１２】
次に、アプリケーション処理部２０６は、入力情報通知部２０５からのＸＹ座標情報と筆圧情報に基づいて筆圧に応じて、手書きされた文字の濃淡を濃くする手書き描画などの描画表示処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７２７１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示されている上記従来のタッチペン１００を用いてタッチパネルに位置入力するタッチパネルシステムでは、タッチペン１００の先端部１０１の３次元情報の３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を求め、この３次元情報の高さ情報（タッチパネル１０２から導電部１０３の下端部までの距離ｚ１）から筆圧値を得、３次元情報によるＸＹ座標位置にその筆圧値に応じて、手書きされた文字の太さの変化や濃淡を濃くする手書き描画をその表示画面上に行っている。【００１５】
ところが、特許文献１に開示されている上記従来のタッチパネルシステムでは、タッチパネル１０２に接触したタッチペン１００の先端部１０１のＸＹ座標点を中心としてその筆圧値に応じて所定円径の所定幅で文字の太さやその濃淡を表現するというものの、タッチされたか否かを主眼としていることから、距離ｚ１に対応した座標信号レベルと閾値レベルとの差分値に十分な余裕がないためにこの差分値を多階調にして筆圧を細かく制御できなかった。まして、タッチペン１００の先端部１０１がタッチパネル１０２の表面に接触したタッチペン形状およびその変化、例えば指や筆の接触形状やその形状変化までを文字などの形状に反映して、記号や文字の形状描画に個性を持たせて記号や文字などを表示することはできなかった。【００１６】
例えば図３９には、従来技術により描写した文字「あ」を示している。従来技術では、実際は、タッチされたか否かを主眼としており、３次元タッチ座標の信号レベルとタッチされたか否かを示す閾値信号レベルとのレベル差（差分値）が十分に取れていないことから、図３９の文字「あ」のように、筆圧に応じて記号や文字の線が十分に細くしたり太くしたり細かく制御できず、記号や文字の濃淡を十分に濃くしたり薄くしたり細かく制御できず、まして、指や筆などの指示体の接触形状が表現されていないために、記号や文字の形状描画にリアリティがあって個性を持たせることができなかった。【００１７】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、指示体接触形状の変化、例えば指や筆などの支持体の接触形状を記号や文字などに反映して、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせることができるタッチパネルシステムおよび、このタッチパネルシステムを用いて位置入力する例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびタブレット端末などの電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のタッチパネルシステムは、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネルに指示して得られる出力座標（ｘ，ｙ）と静電容量値の情報（ｚ）を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応したデータを出力するタッチパネルシステムであって、該指示体が該タッチパネルの表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００１９】
本発明のタッチパネルシステムは、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネルに指示して得られる静電容量値の情報を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応したデータを出力するタッチパネルシステムであって、該指示体が該タッチパネルの表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００２０】
また、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける面データ抽出部は、検出された静電容量値の所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状を前記面データとして抽出する。【００２１】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける面データ抽出部は、前記センサ検出座標範囲に基づいてｘ方向の幅とｙ方向の高さの面情報を簡略化して前記面データとして前記面形状と共に抽出するかまたは、該面形状に代えて抽出する。【００２２】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける面データ抽出部は、マトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｎ，ｍ）マップからピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出するピーク静電容量座標検出手段と、該ピーク静電容量座標検出手段で検出したピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を前記入力位置（ｘ，ｙ）としてマップ中心に位置するように所定エリアを作成し、抽出された所定エリアの静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）に対してそれぞれ前記所定閾値と比較して、該所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状または／および面情報を前記面マップとして抽出する面マップ形成手段とを有する。【００２３】
本発明のタッチパネルシステムは、入力位置をタッチパネルに指示し、該タッチパネルの出力信号から得られた検出面の位置情報（ｘ，ｙ）とこれに応じた静電容量値の情報を出力するタッチパネルシステムにおいて、該検出面の位置情報（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一つの方向に対して、該検出面の所定位置毎に周期的に変動する静電容量特性のバラツキを補正する強度補正部を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００２４】
また、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける強度補正部は、該所定位置毎に静電容量特性が変動する少なくとも一方向の周期内で、出力する静電容量値の情報を、該周期内で得られた周期の範囲内のいずれか一つの静電容量値の情報とする。【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける強度補正部は、記憶部が設けられ、前記検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向の周期的な特定座標範囲を監視して、該特定座標範囲で前記静電容量値の情報を該記憶部に更新登録し、該特定座標範囲以外の座標範囲ではその直前に該記憶部に保存した該静電容量値の情報を用いて静電容量値を補正する。【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける強度補正部に記憶部が設けられ、前記検出面のｘ方向およびｙ方向の座標位置に応じた複数の補正パラメータを持つ一または複数の補正用テーブルを該記憶部に保持し、該強度補正部は、静電容量値の情報に応じた該一または複数の補正用テーブルを参照しながら、該座標位置に応じた補正パラメータを用いて、周期的に変動する該高さ情報の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。【００２７】
本発明のタッチパネルシステムは、隣接する少なくとも２本のセンサラインの出力信号を測定し、その差分値から指示体の入力位置（ｘ，ｙ）と静電容量値の情報（ｚ）を取得するタッチパネルシステムであって、該静電容量値の情報（ｚ）を筆圧データに変換する筆圧変換部を有し、該入力位置（ｘ、ｙ）と該筆圧データを描画制御部に伝送するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００２８】
本発明のタッチパネルシステムは、ドライブラインに信号を印加するステップと、隣接する少なくとも２本のセンサラインから得られる出力信号の差分値から、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）情報に加え静電容量値（ｚ）情報を取得するステップと、該３次元値情報（ｘ，ｙ，ｚ）から取得される領域静電容量値（ｚ）を、筆圧データに変換するステップと、該変換された筆圧データをホスト端末に伝送するステップとを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００２９】
また、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける筆圧変換部は、前記タッチパネルへの前記指示体の接触または近接に応じて測定される領域静電容量値の情報（ｚ）を一または複数のテーブルを参照して筆圧データに変換する。【００３０】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおけるテーブルは、前記指示体に応じて補正する筆圧データが記憶されており、前記領域静電容量値の情報（ｚ）に対する該筆圧データが所定の傾斜で２次元関数的に変化している。【００３１】
さらに、好ましくは、本発明のタッチパネルシステムにおける複数のテーブルは、前記領域静電容量値の情報（ｚ）に対して前記筆圧データが記憶されており、該領域静電容量値の情報（ｚ）が複数の区間に分割され、該領域静電容量値の情報（ｚ）の区間毎に、該領域静電容量値の情報（ｚ）に対する該筆圧データの傾斜が設定されてリニアに変化している。【００３２】
本発明のタッチパネルシステムは、隣接する少なくとも２本のセンサラインの出力信号を測定し、その差分値から指示体の入力位置（ｘ，ｙ）と静電容量値の情報（ｚ）を取得するタッチパネルシステムであって、該静電容量値の情報（ｚ）を筆圧データに変換する筆圧変換部を有し、該入力位置（ｘ、ｙ）と該筆圧データを描画制御部に伝送するものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００３３】
本発明の電子機器は、本発明の上記タッチパネルシステムを用いて位置入力に対応して表示可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。【００３４】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。【００３５】
本発明においては、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネルに指示して得られる静電容量値の情報ｚを含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応したデータを出力するタッチパネルシステムであって、該指示体が該タッチパネルの表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部を有している。【００３６】
これによって、指示体接触形状の変化、例えば指や筆などの支持体の接触形状を記号や文字などに反映して、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせることが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
以上により、本発明によれば、指示体接触形状の変化、例えば指や筆などの支持体の接触形状を記号や文字などに反映して、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１におけるタッチパネルシステムの全体構成例を示すブロック図である。
【図２】図１のタッチパネルシステム１のコントローラ６における構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の検出基準設定部の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２の位置情報生成部の構成例を示すブロック図である。
【図５】図２のタッチパネルシステムのコントローラにおける動作例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図２の検出基準設定部の面データ抽出処理動作例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図２の位置情報生成部の強度補正処理動作例を説明するためのフローチャートである。
【図８】筆状のタッチペン９がタッチパネル３にタッチした瞬間の容量分布を示す模式図である。
【図９】図２のタッチパネルに筆状のタッチペンがタッチ検出した場合のタッチ座標を示す図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、面データ抽出処理によるデータによりホスト端末のアプリケーション部が行う表示装置の表示画面上への画像表示例を示す図である。
【図１１】図３の面データ抽出部における座標値および静電容量値抽出処理動作例を示すフローチャートである。
【図１２】図３の面データ抽出部における座標値および静電容量値抽出処理動作から面抽出処理を行う動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１のタッチパネルのセンサエリア全体の静電容量マップを示す図である。
【図１４】全静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）のピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）をタッチ座標としてマップ中心に位置するようにその周辺を含めた所定エリアの面マップを示す図である。
【図１５】図２のタッチパネルに筆状のタッチペンが接触した接触面形状を示す図である。
【図１６】図２のタッチパネルに筆状のタッチペンが接触した接触面形状が表示画面上に描画される文字に反映された様子を説明するための図である。
【図１７】タッチパネルにおいて複数のドライブラインＤＬと複数のセンスラインＳＬとのイメージ等価線が格子状に直交する様子を模式的に示す一部平面図である。
【図１８】図１６のＤ部を拡大して静電容量値の最大（Ｍａｘ）と最小（Ｍｉｎ）を示した図である。
【図１９】複数のドライブラインＤＬのイメージ等価線と複数のセンスラインＳＬのイメージ等価線とが格子状に直交する様子を具体的に示す一部平面図である。
【図２０】（ａ）は、静電容量の強度補正処理前の座標位置に対する静電容量値の変動の様子を示す図、（ｂ）は、静電容量の強度補正処理後の座標位置に対する静電容量値の様子を示す図である。
【図２１】図３の強度補正部が行う静電容量の強度補正処理の動作例を示すフローチャートである。
【図２２】ドライブラインＤＬの縦方向のイメージ等価線を横方向に通過したとする範囲例を説明するための図である。
【図２３】（ａ）は、図１９の特定の横方向座標位置Ａ〜Ｃにおける強度補正処理前の静電容量値の変動の様子を示す図、（ｂ）は、図１９の特定の横方向座標位置Ａ〜Ｃにおける強度補正処理後の静電容量値の様子を（ａ）に加えた場合の実測値を示す図である。
【図２４】単一の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図３の強度補正部が強度補正処理する事例を示すフローチャートである。
【図２５】図２３で用いる単一の補正パラメータ（テーブル）を示す図である。
【図２６】複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図３の強度補正部が強度補正処理する別の事例を示すフローチャートである。
【図２７】図２５で用いる複数の補正パラメータ（テーブル）を示す図である。
【図２８】（ａ）は、図１９の座標位置Ａ〜Ｃにおいて静電容量が変動する様子を示す図、（ｂ）は、（ａ）の静電容量の最大値Ｍａｘに合わせて一直線状の静電容量特性に補正した様子を示す図である。
【図２９】（ａ）は、強度補正処理の適応前の図であって、描画円径が変動して線幅がぼこぼこに変動した文字線の様子を示す図、（ｂ）は、強度補正処理の適応後の線幅のぼこぼこした変動が解消されて略均一な文字幅で描画した文字線の様子を示す図である。
【図３０】（ａ）は、筆状のタッチペンによりタッチパネルの表面上に接触させて描画する場合の側面図、（ｂ）は、タッチパネルで検出された静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ値に応じて筆圧を設定することを説明するための図である。
【図３１】複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図４の筆圧変換部が筆圧変換処理する事例を示すフローチャートである。
【図３２】複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図４の筆圧変換部が筆圧変換処理する別の事例を示すフローチャートである。
【図３３】（ａ）は、筆圧変換処理の静電容量値に対する筆圧データが所定の傾斜でリニアに変化する事例を説明するための図、（ｂ）は筆圧変換処理の静電容量値が複数の区間に分割され、静電容量値の区間毎に、静電容量値に対する筆圧データの傾斜が設定されてリニアに変化する事例を説明するための図、（ｃ）は、筆圧変換処理の静電容量値に対する筆圧データが静電容量値の小さいときと大きいときで筆圧値の変化量が変化する事例を説明するための図である。
【図３４】本実施形態１のタッチパネルシステムによって描画された文字「あ」を示す図である。
【図３５】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１のタッチパネルシステム１を用いた電子機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図３６】特許文献１に開示されている従来のタッチペンによりタッチパネルに入力する場合の側面図である。
【図３７】図３６の従来のタッチペンにおいて、弾性を有する先端部に筆圧をかけた状態を示す側面図である。
【図３８】図３６の従来のタッチペンおよびタッチパネルが用いられる従来の情報端末装置の機能ブロック図である。
【図３９】従来技術によって描画された文字「あ」を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  タッチパネルシステム
２  表示装置
３  タッチパネル
４  接続部
５  基板
６  コントローラ（制御部；中央制御処理システムＣＰＵ）
７  接続ケーブル
８  ホスト端末（アプリケーション部）
９  タッチペン（指示体）
１０、１２  小数点抽出回路
１１、１５、１５Ａ、１５Ｂ  テーブル
１３  テーブル１／ｎ
１４  テーブル２／ｎ
１６、１７  センスラインＳＬのイメージ等価線
１６１，１７１、２２１，２３１  電極
２１〜２３  ドライブラインＤＬのイメージ等価線
６１  指示体位置検出部
６１１  増幅部
６１２  信号取得部
６１３  Ａ／Ｄ変換部
６１４  復号処理部
６１５  検出基準設定部
６１５Ａ  駆動タイミング生成部
５１５Ｂ  ドライブライン駆動指示部
６１５Ｃ  データ受信部
６１５Ｄ  第１閾値判定部
６１５Ｅ  面データ抽出部
６１５Ｆ  強度補正部
６１５Ｇ  第２閾値判定部
６１６  位置情報生成部
６１６Ａ  データ受信部
６１６Ｂ  ＩＤ付け部
６１６Ｃ  座標変換部
６１６Ｄ  筆圧変換部
６２  ドライブライン駆動部
ＤＬ  ドライブライン（下部電極）
ＳＬ  センスライン（上部電極）
Ｘ  指示体の位置（検出領域）
Ｐ  検出面
３０  電子機器
３１  表示装置制御部（アプリケーション部）
３２  ボタンスイッチ部
３３  撮像部
３４  音声出力部
３５  集音部
３６  音声処理部
３７  無線通信部
３８  アンテナ
３９  有線通信部
４０  記憶部
４１  本体制御部
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明のタッチパネルシステムの実施形態１および、このタッチパネルシステムの実施形態１を用いた例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびタブレット端末などの電子機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さ、数などは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるタッチパネルシステムの全体構成例を示すブロック図である。
【００４２】
図１において、本実施形態１のタッチパネルシステム１は、画像表示用の表示画面を持つ表示装置２と、表示画面上に設けられた位置検出用のタッチパネル３と、タッチパネル３に接続される接続部４と、接続部４に接続される基板５と、この基板５上に搭載されて位置検出制御を行うコントローラ６と、コントローラ６に基板５を介して接続された接続ケーブル７と、コントローラ６に接続ケーブル７を介して接続され、表示装置２に接続されて表示装置２の表示を制御するホスト端末８とを有している。
【００４３】
表示装置２は、例えば液晶ディスプレイ（液晶表示装置）、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイおよび電解放出ディスプレイなどの他に、表示画面上に画像表示されるものであればよい。
【００４４】
タッチパネル３は、検出面Ｐに沿って互いに平行に設けられると共に、それぞれにドライブ信号が与えられることにより駆動される縦方向のＹ配線としての複数のドライブラインＤＬ（下部電極）と、複数のドライブラインＤＬと交差（立体交差；垂直交差およびそれ以外の角度による交差）するように検出面Ｐに沿って互いに平行に設けられると共に、ドライブラインＤＬが駆動されることによりドライブラインＤＬとの間に形成され、接触または近接する指示体（指やタッチペンなど）の有無による静電容量の変化に応じた出力信号を出力するＸ配線としての複数のセンスラインＳＬ（上部電極）とを有している。
【００４５】
センスラインＳＬからの出力信号は、検出面Ｐ内の検出領域Ｘ（ドライブラインＤＬとセンスラインＳＬの交差部分やその近傍部分、以下同じ）に対して指やペンなどの指示体が接触または近接しているか否かを示す信号である。即ち、この出力信号は、検出領域Ｘに対する接触または近接の有無や、２次元状の検出領域Ｘの位置情報（ｘ，ｙ）と指示体による静電容量の絶対値情報（ｚ）を示す３次元座標情報を示す信号である。静電容量の絶対値情報（ｚ）のＺ値が小さくなるほど、静電容量値を示す信号レベルは小さくなる。
【００４６】
接続部４は、一方端がドライブラインＤＬおよびセンスラインＳＬの各電極引出部に電気的に接続されると共に、他方端が基板５の回路端子に接続されるＦＰＣ（フレキシブルプリント）基板で構成されている。
【００４７】
基板５は、中央部にチップ状のコントローラ６が搭載され、接続部４としてのＦＰＣ基板の他方端が基板５の回路端子に接続されている。
【００４８】
コントローラ６は、各ドライブラインＤＬを駆動すると共に、各センスラインＳＬからの出力信号を信号処理して検出面Ｐ内における指示体の位置（検出領域Ｘ）を検出制御する。
【００４９】
接続ケーブル７は、一方端が、コントローラ６の入出力端子に接続される基板５の回路端子に電気的に接続され、他方端がホスト端末８に電気的に接続されている。
【００５０】
ホスト端末８は、パーソナルコンピュータなどで構成されており、接続ケーブル７を介してコントローラ６を制御すると共に、コントローラ６で検出した指示体の位置（タッチ検出領域Ｘ）および各種情報（筆圧情報）に基づいて表示装置２の表示画面上に表示される画像を表示制御する。
【００５１】
また、タッチパネルシステム１に接続されたホスト端末が、クラウドサービスのようにサーバー側にあってもよく、タッチパネルシステム自体にホスト端末の機能をもたせ表示を制御することも可能である。
【００５２】
図２は、図１のタッチパネルシステム１のコントローラ６における構成例を示すブロック図である。
【００５３】
図２において、本実施形態１のコントローラ６は、センスラインＳＬからの出力信号を信号処理して検出面Ｐ内における指示体の位置（検出領域Ｘ）および各種情報（筆圧情報）を検出する指示体位置検出部６１と、ドライブラインＤＬを順次駆動するドライブライン駆動部６２とを有している。
【００５４】
指示体位置検出部６１は、各センスラインＳＬから出力される出力信号を増幅する増幅部６１１と、増幅部６１１が増幅した出力信号を取得して時分割で出力する信号取得部６１２と、信号取得部６１２が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６１３と、Ａ／Ｄ変換部６１３がＡ／Ｄ変換したデジタル信号に基づいて検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布を求める復号処理部６１４と、後述の位置情報生成部６１６が検出面Ｐ内における指示体の位置（検出領域Ｘ）を検出する際に用いる検出基準値（閾値）を設定すると共に、本実施形態１の特徴構成である面データ抽出処理および強度補正処理を行う検出基準設定部６１５と、復号処理部６１４が求めた静電容量の変化量の分布に対して検出基準値に基づいて検出面Ｐ内における指示体の位置（検出領域Ｘ）を検出して指示体の位置を示す位置情報を生成すると共に本実施形態１の特徴構成である筆圧変換処理を行う位置情報生成部６１６とを有している。
【００５５】
ドライブライン駆動部６２は、複数のドライブラインＤＬ毎に所定のドライブ信号を順次または一斉に出力して複数のドライブラインＤＬを駆動する。
【００５６】
一方、ドライブライン駆動部６２から駆動されたドライブラインＤＬと交差する２本以上のセンスラインＳＬからは、当該ドライブラインＤＬとの間に形成される静電容量の変化に応じた出力信号が増幅部６１１にて取得される。増幅された出力信号を信号取得部６１２にて隣接するセンスラインＳＬから出力信号値の差を読み出す。差を見ることでノイズが相殺されて、閾値レベルよりも大きな座標信号レベル（従来のものに対してノイズ成分の５倍〜２０倍の信号レベル）が得られる。よって、大きな静電容量値を検出することが可能になる。この取得することができた静電容量の絶対情報（Ｚ値）を多階調の筆圧データに変換し、この筆圧データに基づいて筆圧を細かく制御して文字の太さや濃淡を多彩に表現することができる。なお、従来技術では、静電容量値を直接検出し、検出した静電容量値と閾値を比較することによりタッチされたか否かを検出するだけであった。
【００５７】
復号処理部６１４は、ドライブライン駆動部６２が各ドライブラインＤＬに順次または一斉に与えたドライブ信号の信号パターンに基づいて、Ａ／Ｄ変換部６１３から得られるデジタル信号を復号処理することによって、検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布を求める。
【００５８】
復号処理部６１４は、指示体のタッチ位置の検出を行う前に、例えばタッチパネルシステム１の起動直後に行われるキャリブレーション時に、検出面Ｐに接触または近接する指示体（指またはタッチペンなど）が存在しない状態で、得られた各出力信号から求められたデジタル信号を取得することによって、検出面Ｐに接触または近接する指示体（指またはタッチペンなど）が存在しない状態の検出面Ｐ内における静電容量の２次元的な分布を予め求めている。さらに、復号処理部６１４は、検出面Ｐに接触または近接する指示体が存在しない状態の検出面Ｐ内における静電容量の分布と、指示体の位置の検出時に求めた検出面Ｐ内における静電容量の分布とを比較して、検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布、即ち、検出面Ｐへの指示体の接触または近接に起因して変化した静電容量の成分の２次元的な分布を求める。さらに、復号処理部６１４は、検出面Ｐに接触または近接する指示体が存在しない状態の検出面Ｐ内における静電容量の２次元的な分布を、指示体のタッチ位置の検出時に求めた検出面Ｐ内における静電容量の２次元的な分布から減算することにより、指示体が触れるかまたは近接した検出面Ｐ内における静電容量の変化量の３次元的な分布を求めることができる。この静電容量の変化量の３次元的な分布は、後述するが、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネル３に指示して得られる静電容量値の絶対情報情報（ｚ）を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する。
【００５９】
検出基準設定部６１５は、復号処理部６１４から得られる静電容量の変化量の分布に対する検出基準値（閾値）を設定する。例えば検出基準設定部６１５が求めた検出基準（閾値）は記憶部（図示せず）に記憶されている。なお、検出基準設定部６１５にて行う本実施形態１の特徴構成の面データ抽出処理および強度補正処理については次の図３以降で詳細に説明する。
【００６０】
位置情報生成部６１６は、復号処理部６１４が求めた検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布と検出基準とを用いて、検出面Ｐ内における指示体の位置を求めて位置情報を生成する。
【００６１】
位置情報生成部６１６は、検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布中のタッチ位置を求め、当該タッチ位置における静電容量の変化量が検出基準値よりも大きければ、当該タッチ位置を検出面Ｐに接触または近接する指示体の位置とする。
【００６２】
位置情報生成部６１６は、検出面Ｐ内の静電容量の検出領域の全てを用いてタッチ位置（静電容量の絶対値情報（ｚ）が最大の位置）を求めてもよいし、検出領域の一部（例えば静電容量の変化量が所定の閾値よりも大きくなる部分）を用いてタッチ位置（静電容量の絶対値情報（ｚ）が最大の位置）を求めてもよい。また、位置情報生成部６１６は、当該タッチ位置の付近（または検出面内の一部）の検出領域における静電容量の変化量に対して補間処理などを行うことによって、当該タッチ位置における静電容量の変化量を求めてもよい。
【００６３】
位置情報生成部６１６は、検出面Ｐにおける指示体の位置を示す位置情報を生成して出力する。このとき、位置情報生成部６１６は、検出面Ｐに接触または近接する指示体が存在しない場合など、検出面Ｐに接触または近接する指示体の位置を求めることができなかった場合は、その旨を位置情報として生成して出力してもよい。
【００６４】
ここで、本願では、ドライブラインとセンスラインを切り替えることも可能であり、図１の上部電極をドライブラインＤＬ、下部電極をセンスラインＳＬとしてもよい。
【００６５】
さらには、上記説明のセンスラインＳＬとドライブラインＤＬに接続される増幅部と駆動部を切り替える機能を設け、上部電極と下部電極の役割（センス／ドライブ）をタッチパネルの動作中に定期的に切り替えるようにしても良い。
【００６６】
なお、位置情報生成部６１６が行う本実施形態１の特徴構成の筆圧変換処理については次の図４以降で詳細に説明する。
【００６７】
図３は図２の検出基準設定部６１５の構成例を示すブロック図である。
【００６８】
図３に示すように、検出基準設定部６１５は、ドライブライン駆動部６２に対して駆動タイミングを生成する駆動タイミング生成部６１５Ａと、次のドライブラインＤＬの駆動を指示するドライブライン駆動指示部６１５Ｂと、復号処理部６１４から容量分布データを受信するデータ受信部６１５Ｃと、閾値判定処理を行う第１閾値判定部６１５Ｄと、閾値判定処理後のデータに対して、座標値、静電容量値および面値を抽出する面データ抽出部６１５Ｅと、静電容量値が位置により変動するのを無くすように補正する強度補正部６１５Ｆと、閾値判定を行う第２閾値判定部６１５Ｇを有している。
【００６９】
面データ抽出部６１５Ｅは、指示体がタッチパネル３の表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する。即ち、面データ抽出部６１５Ｅは、検出された静電容量値の所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状を面データとして抽出する。
【００７０】
強度補正部６１５Ｆは、タッチパネル３の各出力信号から得られた検出面（ｘ，ｙ）内の所定位置毎に周期的に変動する静電容量値の絶対値情報（ｚ）（静電容量値の情報）を含む３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の分布について、検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくともどちらか一方に対して周期的に変動する高さ情報ｚの静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。均一な静電容量特性とは、検出面（ｘ，ｙ）内の所定位置により周期的に変動するピーク静電容量値に一致させるが、これに限らず、変動値の中間に一致させてもよい。また、これに限らず、変動値のいずれかの値に一致させてもよい。
【００７１】
図４は図２の位置情報生成部６１６の構成例を示すブロック図である。
【００７２】
図４に示すように、位置情報生成部６１６は、検出基準設定部６１５からデータを受信するデータ受信部６１６Ａと、指示体によるタッチ入力が複数あった場合にそれらを区別するＩＤ付け部６１６Ｂと、座標変換処理を行う座標変換部６１６Ｃと、筆圧変換処理を行う筆圧変換部６１６Ｄとを有している。
【００７３】
筆圧変換部６１６Ｄは、隣接する少なくとも２本のドライブラインＤＬ毎に順次または、一斉に駆動して、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネル３に指示して静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得し、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応した表示を行うタッチパネルシステム１において、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の静電容量値の絶対値情報（ｚ）を筆圧データに変換する。
【００７４】
図５は、図２のタッチパネルシステム１のコントローラ６における動作例を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
図５に示すように、まず、ステップＳ１でタッチ検出処理を行う。タッチ検出処理において、増幅部６１１が、各センスラインＳＬから出力される出力信号を増幅する。信号取得部６１２が、増幅部６１１が増幅した出力信号を取得して時分割で出力する。Ａ／Ｄ変換部６１３が、信号取得部６１２が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部６１３がＡ／Ｄ変換したデジタル信号に基づいて復号処理部６１４が検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布を求める。
【００７６】
次に、ステップＳ２で図３の面データ抽出部６１５Ｅが、位置座標として３次元座標（ｘ，ｙ，ｌ）の面データを生成し、この面データを用いて例えばＷ×Ｈ（幅×高さ）の面データを抽出する面データ抽出処理を行う。
【００７７】
即ち、面データ抽出部６１５Ｅが、検出された静電容量値の所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状を面データとして抽出する。さらに、面データ抽出部６１５Ｅが、センサ検出座標範囲に基づいてｘ方向の幅とｙ方向の高さの面情報を簡略化して面データの幅と高さの情報だけを面形状として抽出するかまたは、抽出された面形状をそのまま利用する。
【００７８】
続いて、ステップＳ３で図３の強度補正部６１５Ｆが強度補正処理を行う。３次元座標（ｘ，ｙ，ｌ）のＺ値（静電容量値の情報ｌ）の位置による周期的な変動を無くして３次元座標（ｘ，ｙ，Ｌ）を生成する。
【００７９】
即ち、タッチパネル３の各出力信号から得られた検出面（ｘ，ｙ）内の所定位置毎に周期的に変動する静電容量値の絶対値情報（ｚ）を含む３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の分布について、強度補正部６１５Ｆが、検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向に対して周期的に変動する絶対値情報（ｚ）を均一な静電容量特性に強度補正する。
【００８０】
その後、ステップＳ４で閾値判定処理を行ってデータが閾値よりも大きい場合（ｙｅｓ）にステップＳ５で、タッチ検出が複数ある場合に第１回目のタッチ検出、第２回目のタッチ検出、第３回目のタッチ検出というようにタッチ検出を区別するＩＤ付け処理を行い、また、ステップＳ４でデータが閾値以下の場合（Ｎｏ）にはステップＳ６でノイズ判定（誤タッチ）とする。
【００８１】
さらに、ステップＳ７で図４の筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理（３次元座標（ｘ，ｙ，Ｌ）＝（ｘ、ｙ、Ｐ）でＰは筆圧）を行って、ステップＳ８で面データ抽出処理、強度補正処理および筆圧変換処理後のデータを用いて、ホスト端末８のアプリケーション部が、タッチ検出した指示体の位置（ｘ、ｙ、Ｐ；Ｐは筆圧）や面データに基づいて表示装置２の表示画面上の画像表示を制御する。
【００８２】
図６は、図２の検出基準設定部６１５の面データ抽出処理動作例を説明するためのフローチャートである。
【００８３】
図６に示すように、まず、ステップＳ１１でドライブライン駆動部６２に対して駆動タイミング生成部６１５Ａが駆動タイミングを生成する。
【００８４】
次に、ステップＳ１２でドライブライン駆動指示部６１５Ｂがドライブライン駆動部６２に次のドライブラインＤＬの駆動を指示する。
【００８５】
続いて、ステップＳ１３でデータ受信部６１５Ｃが復号処理部６１４からの容量分布データ（検出面Ｐ内における静電容量の変化量の分布データ）を受信する。
【００８６】
その後、ステップＳ１４で第１閾値判定部６１５Ｄが閾値判定を行って、受信データが閾値を超えない場合（Ｎｏ）にはノイズ判定とする。受信データが閾値を超える場合（Ｙｅｓ）には次のステップＳ１６で面データ抽出部６１５Ｅがその座標値、静電容量値および面形状を抽出する。
【００８７】
ステップＳ１６で面データ抽出部６１５Ｅは、ピーク静電容量座標検出手段が、マトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｍ，ｎ）マップからピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出し、次に、面マップ形成手段が、ピーク静電容量座標検出手段で検出したピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を入力位置（ｘ，ｙ）としてマップ中心に位置するように所定エリアを作成し、抽出された所定エリアの静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）に対してそれぞれ所定閾値と比較して、所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状または／および面情報（Ｗ×Ｈ）を面マップとして抽出する。
【００８８】
さらに、ステップＳ１７で強度補正部６１５Ｆが、静電容量値が位置により変動するのを無くすように補正する強度補正処理を行う。
【００８９】
タッチパネル３の各出力信号から得られた検出面（ｘ，ｙ）内の所定位置毎に周期的に変動する静電容量値の絶対値情報（ｚ）を含む３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の分布について、強度補正部６１５Ｆが、その検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向に対して周期的に変動する絶対値情報（ｚ）の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。
【００９０】
さらに、ステップＳ１８で第２閾値判定部６１５Ｇが閾値判定を行って、ステップＳ８で静電容量値補正後のデータが閾値を超えない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１９でノイズ判定（誤タッチ）とする。静電容量値補正後のデータが閾値を超える場合（Ｙｅｓ）には処理を終了する。
【００９１】
図７は、図２の位置情報生成部６１６の強度補正処理動作例を説明するためのフローチャートである。
【００９２】
図７に示すように、まず、ステップＳ２１で検出基準設定部６１５からのデータをデータ受信部６１６Ａが受信する。
【００９３】
次に、ステップＳ２２でＩＤ付け部６１６Ｂが、複数の位置検出時にそれらを互いに区別するＩＤ付け処理を行う。
【００９４】
続いて、ステップＳ２３で座標変換部６１６Ｃが座標変換処理を行う。
【００９５】
その後、ステップＳ２４で筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理を行う。筆圧変換部６１６Ｄが３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の静電容量値の絶対値情報（ｚ）を筆圧データに変換する。筆圧変換処理後、位置情報生成処理を終了する。
【００９６】
以下、これらの面データ抽出処理、強度補正処理および筆圧変換処理について詳細に説明する。
【００９７】
（面データ抽出処理）
図８は、筆状のタッチペン９がタッチパネル３にタッチした瞬間の容量分布を示す模式図である。図９は、タッチパネル３に筆状のタッチペン９がタッチ検出した場合のタッチ座標を示す図である。
【００９８】
図８および図９に示すように、タッチペン９は、バッテリや通信装置を有しないパッシブペンであり、その筆状のペン先が細長い毛状の誘電体を導電体（金属部材）にて多数束ねた弾性を有する筆体で構成されている。要するに、タッチペン９は、弾性体を有する誘電体のペン先を有している。この筆状のタッチペン９のペン先がタッチパネル３に触れることにより、誘電体のペン先を介して静電容量が変化しタッチパネル３の表面の静電容量値が高くなる。ペン先がタッチパネル３の表面に触れた形状、即ち、ペン先が触れたタッチパネル３の電極形状に応じて反応した容量の面形状（検出された静電容量値の閾値以上の図９の「１」のセンサ検出範囲の形状）と、タッチペン９がタッチパネル３の表面に触れた面（Ｘ，Ｙ）と、静電容量値の絶対値情報（ｚ）のＺ値とからなる立体的な３次元位置座標情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｘ，ｙ，ｌ）を検出することができる。タッチペン９がタッチパネル３の表面に触れた面（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ方向の幅（Ｗｉｄｔｈ）とＹ方向の高さ（Ｈｅｉｇｈｔ）の面情報（Ｗ×Ｈ）として簡略化して抽出することもできる。これらによって、静電容量値（強度）の大きさやペン先の方向を（筆の向きをその面やその形状から）簡易的に求めることが可能となる。また、面情報（Ｗ×Ｈ）から静電容量値に変換することもできる。
【００９９】
図９の「１」のセンサ検出範囲の面形状は、図８の静電容量値の強さ（絶対値情報（ｚ））の山（等高線によって段階的に表現できる）を閾値としてどの強さ（絶対値情報（ｚ））で検出面（ｘ，ｙ）に沿って切り取ることによっても面形状が多少異なってくる。ここでは静電容量値の情報全体の１０パーセント程度の高さを閾値として用いることができる。図８の静電容量値の強さ（高さ）の山の途中（等高線）で切り取ることによって、静電容量値の高さ全体の０パーセント程度の高さを閾値として切り取った図９の「１」のセンサ検出範囲の面形状に比べて周囲の形状（等高線）が電極形状に左右されず滑らかになる。筆状のタッチペン９の種類に応じて最も表現できる各種の閾値を設定できて、例えばその閾値が５０パーセントであれば５０パーセントの静電容量値の強さ（静電容量値の情報ｚ）の等高線のところで切り取ることになる。この閾値はノイズとの関係以上の静電容量値の強さ（静電容量値の情報ｚ）の等高線の位置で決める必要がある。静電容量値の強さ（静電容量値の情報ｚ）の最大値（ピーク値）から所定値を減算した値であってもよい。この場合、次に強度補正を行うことから、静電容量値の強さ（静電容量値の情報ｚ）の最大値（ピーク値）は変化しないので、この閾値も変動しない。閾値よりも低い位置が「０」で閾値よりも高い位置が「１」である。このように、静電容量値に対して減算または乗算（０〜１００パーセント）の閾値で求められる面形状を表示に用いる。
【０１００】
図９で「×」印はタッチ座標（ｘ，ｙ，ｚ）の重心座標位置である。図９で「１」は容量値を検出したタッチ座標であって、左上からＸ方向およびＹ方向に３駒で１駒分だけ段差が生じ、次に、Ｘ方向およびＹ方向に２駒で１駒分だけ段差が生じ、さらにＸ方向およびＹ方向に１駒で４駒分だけ段差が生じている。このように、面およびその形状情報は、電極形状に応じて反応した容量の面形状（図９の「１」の形状）および、横方向の幅（Ｗｉｄｔｈ）と縦方向の高さ（Ｈｅｉｇｈｔ）の面形状になっている。
【０１０１】
なお、筆状のタッチペン９のペン先の方向（筆の向き）は、タッチ座標の重心座標Ｘの容量値より×Ｎパーセントまたは特定数量減算したタッチ座標の重心座標Ｘ１を抽出し、重心座標Ｘと重心座標Ｘ１の２点により抽出することもできる。また、求められた面形状を等高線として筆の向きや状態を検出できる。
【０１０２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、面データ抽出処理によるデータによりホスト端末８のアプリケーション部が行う表示装置２の表示画面上への画像表示例を示す図である。
【０１０３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ホスト端末８のアプリケーション部が、タッチ検出した指示体の位置（タッチ座標）に基づいて表示装置２の表示画面上に画像表示する。要するに、従来はタッチ座標を中心とし、静電容量の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ値（絶対値情報（ｚ））に応じて円径を連続的に変化させた円群によって記号や文字を描画していたが、本実施形態１では、筆状のタッチペン９の先端部がタッチパネル３の表面上に触れた接触面形状、即ち、ペン先が触れたタッチパネル３の電極形状に応じて反応した容量の形状（検出された静電容量値のセンサ検出範囲の形状；図１０（ａ）や図１０（ｂ）のＤ１の筆形状）が連続して、表示画面上に記号や文字として描画できる。したがって、ペン先がタッチパネル３に触れる面が小さくなれば描画される線の太さも細くなる。
【０１０４】
なお、ある閾値を超えた容量値とそのタッチ座標群「１」から面形状を抽出（１ｂｉｔ）することができるが、ある閾値を超えた容量値とそのタッチ座標群から立体（山形状）を抽出（２ｂｉｔ〜複数ｂｉｔ）するようにしてもよい。
【０１０５】
上記構成により、図３の面データ抽出部６１５Ｅが行う座標値、静電容量値および面抽出処理動作例についてさらに詳細に説明する。
【０１０６】
図１１は、図３の面データ抽出部６１５Ｅにおける座標値および静電容量値抽出処理動作例を示すフローチャートである。図１２は、図３の面データ抽出部６１５Ｅにおける座標値および静電容量値抽出処理動作から面抽出処理を行う動作例を示すフローチャートである。
【０１０７】
図１１に示すように、まず、ステップＳ３１でタッチ入力判定処理を行い、判定結果がタッチ入力「なし」であれば（Ｎｏ）処理を終了してタッチ入力が有るまで待ち、判定結果がタッチ入力「有」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３２で静電容量マップ作成処理を行う。静電容量マップ作成処理は、図１３に示すようにタッチパネル３のセンサエリア全体の静電容量マップが作成される。
【０１０８】
次に、ステップＳ３３でマトリクス状に並んだ座標位置に対応したｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｎ，ｍ）マップにおいてｎ＝０，ｍ＝０、Ｃｍａｘ＝０を代入する。これにより、例えば第１列目は静電容量Ｃ（０，０）〜Ｃ（０，ｍ），第２列目は静電容量Ｃ（１，０）〜Ｃ（１，ｍ）・・・第ｍ列目は静電容量Ｃ（ｎ，０）〜Ｃ（ｎ，ｍ）になる。
【０１０９】
続いて、ステップＳ３４〜Ｓ４０でマトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｍ，ｎ）マップから、その座標での静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）と現在のピーク座標値Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を順次比較して、全静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）におけるピーク座標値Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出する。
【０１１０】
さらに、図１２に示すように、まず、ステップＳ４１においてステップＳ４０で求めた全静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）におけるピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を取り込む。
【０１１１】
次のステップＳ４２で、図１４に示すように全静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）のピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）をタッチ座標としてマップ中心に位置するように所定エリアの面マップを作成する。具体的には、ピーク座標値Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）から上（＋４）下（−３）右（＋４）左（−３）の範囲の面マップを作成する。
【０１１２】
続いて、ステップＳ４３において所定エリアでマトリクス状に並んだ例えば８行８列の静電容量Ｃ（ｎ−３，ｍ−３）にｎ−３＝０，ｍ−３＝０を代入する。これにより、例えば第１列目は静電容量Ｃ（０，０）〜Ｃ（０，７），第２列目は静電容量Ｃ（１，０）〜Ｃ（１，７）・・・第８列目は静電容量Ｃ（７，０）〜Ｃ（７，７）になる。
【０１１３】
その後、ステップＳ４４で、抽出された所定エリアの面マップの静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）がそれぞれＣｔｈ（容量マップ閾値）よりも大きいかどうかを判定する。ステップＳ４４で面マップ中の各静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）がＣｔｈ（容量マップ閾値）よりも大きい場合にはステップＳ４６で容量検出領域「１」とし、各静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）がＣｔｈ容量マップ閾値）よりも小さい場合にはステップＳ４５で容量未検出領域「０」とする。
【０１１４】
ステップＳ４７〜Ｓ５０でマトリクス状に並んだ８行８列の静電容量Ｃ（ｍ，ｎ）の全面マップから、容量検出領域「１」か容量未検出領域「０」かに振り分けて、図１５に示すように、複数のドライブラインＤＬと複数のセンスラインＳＬとの８行８列の各格子間領域において容量検出領域「１」と容量未検出領域「０」とのいずれかに振り分けられた面マップが作成される。
【０１１５】
以上により、面データ抽出部６１５Ｅの動作は、ピーク静電容量座標検出手段（図示せず）が、マトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｎ，ｍ）マップからピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出するピーク静電容量座標検出工程と、面マップ形成手段（図示せず）が、ピーク静電容量座標検出手段で検出したピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を入力位置（ｘ，ｙ）としてマップ中心に位置するように所定エリアを作成し、抽出された所定エリアの静電容量値Ｃ（ｎ，ｍ）に対してそれぞれ所定閾値と比較して、所定閾値以上のセンサ検出座標範囲の面形状または／および面情報を面マップとして抽出する面マップ形成工程とを有している。
【０１１６】
したがって、本実施形態１によれば、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネル３に指示して得られる静電容量値の絶対値情報（ｚ）を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応した表示を行うタッチパネルシステム１であって、指示体がタッチパネル３の表面に触れるかまたは近接した形状を面データとして抽出する面データ抽出部６１５Ｅをコントローラ部６内の検出基準設定部６１５に有している。
【０１１７】
このように、図３の面データ抽出部６１５Ｅが行う面データ抽出処理により、指示体（筆状のタッチペン９）がタッチパネル３の表面に触れるかまたは近接した平面視形状を面データとして抽出するため、指示体形状の変化、例えば指や筆状のタッチペン９のタッチパネル３の上面への図１６に示す接触形状Ｄ１を記号や文字などに反映することができて記号や文字に個性を持たせて表示画面上に描画することができる。即ち、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせることができる。
【０１１８】
（強度補正処理）
図１７は、タッチパネル３において複数のドライブラインＤＬと複数のセンスラインＳＬとのイメージ等価線が格子状に直交する様子を模式的に示す一部平面図である。図１８は、図１７のＤ２部を拡大して静電容量値の最大（Ｍａｘ）と最小（Ｍｉｎ）を示した図である。図１９は、複数のドライブラインＤＬのイメージ等価線２２，２３と複数のセンスラインＳＬのイメージ等価線１６，１７とが格子状に直交する様子を具体的に示す一部平面図である。
【０１１９】
図１７〜図１９に示すように、互いに平行に設けられると共に、それぞれにドライブ信号が与えられることにより駆動される縦方向のＹ配線としての複数のドライブラインＤＬの平面視ひし形の電極２２１、２３１およびその接続部が交互に順次接続されたイメージ等価線２２、２３と、互いに平行に設けられると共に、静電容量の変化を示す出力信号が出力される横方向のＸ配線としての複数のセンスラインＳＬの平面視ひし形の電極１６１，１７１およびその接続部が交互に順次接続されたイメージ等価線１６、１７とが、その接続部同士で立体交差するように配置されている。なお、ドライブラインＤＬ間やセンスラインＳＬ間の間隔は５ｍｍ程度である。
【０１２０】
したがって、縦方向のイメージ等価線２２、２３と横方向のイメージ等価線１６、１７との単位格子内には格子各辺から電極１６１，１７１および電極２２１、２３１の４つの三角形状（ひし形の半分）の各頂点部分が単位格子内領域の中央部分に向けて突出している。図１８に平面視４角形状の単位格子内領域の中央部分では静電容量値が最小（Ｍｉｎ）を示し、単位格子内領域の周辺では静電容量値が最大（Ｍａｘ）を示す。したがって、同一単位格子内領域であっても検出される静電容量値が異なっている。
【０１２１】
図２０（ａ）は、静電容量の強度補正処理前の座標位置に対する静電容量値の変動の様子を示す図、図２０（ｂ）は、静電容量の強度補正処理後の座標位置に対する静電容量値の様子を示す図である。
【０１２２】
図２０（ａ）に示すように、図１８の平面視４角形状の単位格子内領域では縦方向のイメージ等価線２２、２３を横方向に跨ぐ毎に静電容量値が最大（Ｍａｘ）を示し、イメージ等価線２２、２３間の中央部分では静電容量値が最小（Ｍｉｎ）を示してこれらが周期的に繰り返される。このように、検出された容量値が位置によって異なっている。イメージ等価線２２、２３を横方向に跨ぐ毎に周期性を持った静電容量値曲線となっている。
【０１２３】
周期性を持った静電容量値曲線により、図２０（ｂ）に示すように、検出基準設定部６１５の強度補正部６１５Ｆが、図２０（ａ）の静電容量値が最小（Ｍｉｎ）の値を静電容量値が最大（Ｍａｘ）の値に一致するように一直線状の静電容量値特性の直線になるように強度補正処理を行う。要するに、タッチパネル３の電極の面や形状（位置）に応じて周期的に変動しないように補正して、検出される静電容量値を一定値にする。
【０１２４】
タッチパネル３の各出力信号から得られた検出面内の位置により周期的に変動する静電容量の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の分布について、強度補正部６１５Ｆが、検出面のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向に対してｚ座標値（Ｚ値）が周期的に変動する静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。
【０１２５】
これによって、ドライブラインＤＬが駆動されることによりドライブラインＤＬとの間に形成され、接触または近接する指示体（指やタッチペンなど）の有無による静電容量の変化に応じた出力信号を各センスラインＳＬから出力する際に、縦方向のイメージ等価線２２、２３の位置によらず、一定の静電容量値に補正することから、タッチ時の静電容量値と閾値との差分値とが同じになってタッチ座標検出の精度の低下を防止し、タッチ座標検出の精度の均一化を図ることができる。
【０１２６】
要するに、平面視４角形状の単位格子内領域の中央になるほど、検出される静電容量値が小さくなって減衰する。従来では、検出される静電容量値が閾値を超えているかどうかを重視していたが、同じ座標（同一単位格子内領域）にタッチしても、単位格子内領域の位置に応じて、検出される静電容量値と閾値との差分値にバラツキが生じてタッチ座標検出精度が均一化しない。これに対して、本実施形態１では、閾値を超え、検出される静電容量値との差分値を均一化（平坦化）する。即ち、同一座標位置（同一単位格子内領域）において、タッチする毎に、検出される静電容量値と閾値との差分値を均一化（平坦化）することができる。
【０１２７】
上記構成により、その動作を説明する。
【０１２８】
図２１は、図３の強度補正部６１５Ｆが行う静電容量の強度補正処理の動作例を示すフローチャートである。
【０１２９】
図２１に示すように、まず、ステップＳ５１でタッチパネル３に対して指示体（指やタッチペン）によるタッチがあったかどうかを判定する。
【０１３０】
次に、ステップＳ５１でタッチがない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ５２で格子点通過フラグを「ｆａｌｓｅ」にして面データ抽出部６１５Ｅからの実測データをそのまま出力する。この格子点通過とは、縦方向または／および横方向のイメージ等価線を通過したかどうかである。
【０１３１】
続いて、ステップＳ５１でタッチがあった場合（Ｙｅｓ）に、ステップＳ５３で格子点通過をしたかどうかを判定する。ドライブラインＤＬの縦方向のイメージ等価線２２を横方向に通過した範囲として、図２２に示すようにイメージ等価線の座標位置２１．９５以上イメージ等価線の座標位置２２．０５以下の範囲内にあるかどうかによって格子点通過をしたかどうかを判定する。ステップＳ５３で格子点通過をした場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５４で格子点通過フラグを「Ｔｒｕｅ」にしてタッチ３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺ値を保存して、ステップＳ５５でそのときの面データ抽出部６１５Ｅからの実測データをそのまま出力する。
【０１３２】
その後、ステップＳ５３で格子点通過をしていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ５６で格子点通過フラグが直前に「Ｔｒｕｅ」になっていたかどうかを判定する。
【０１３３】
更に、ステップＳ５６で格子点通過フラグが直前に「Ｔｒｕｅ」になっていた場合（Ｙｅｓ）には、直前のイメージ等価線２２を跨いだ後の格子点通過後として、ステップＳ５５で保存したタッチ３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺ値を用い、実測データに代えて保存したＺ値を出力する。また、ステップＳ５６で格子点通過フラグが直前に「ｆａｌｓｅ」になっていた場合（Ｎｏ）には、直前に保存されたＺ値がないため、実測データをそのまま出力する。
【０１３４】
要するに、図３の強度補正部６１５Ｆは、ある特定の座標（イメージ等価線２１．９５以上イメージ等価線２２．０５以下の座標値）を監視しており、その監視範囲になるとＺ値を保存（更新登録）し、その特定の座標以外の場合はその直前に保存したＺ値を用いて静電容量値を補正する。これを図２３（ｂ）に示している。
【０１３５】
以上により、強度補正部６１５Ｆは、記憶部が設けられ、検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向の周期的な特定座標範囲を監視して、特定座標範囲で絶対値情報（ｚ）を記憶部（図示せず）に更新登録し、特定座標範囲以外の座標範囲ではその直前に記憶部（図示せず）に保存した絶対値情報（ｚ）を用いて静電容量値を補正する。
【０１３６】
図２３（ａ）は、図１９の特定の横方向座標位置Ａ〜Ｃにおける強度補正処理前の静電容量値の変動の様子を示す図、図２３（ｂ）は、図１９の特定の横方向座標位置Ａ〜Ｃにおける強度補正処理後の静電容量値の様子を図２３（ａ）に加えた場合の実測値を示す図である。なお、条件１ではタッチした瞬間を示し、条件２では格子点通過時点を示している。
【０１３７】
図２３（ｂ）に示すように、タッチパネル３に対して指示体（指やタッチペン）によるタッチがないとき（条件１で格子点通過フラグを「ｆａｌｓｅ」）には実測データをそのまま出力し、タッチがあって、格子点通過をしたとき（条件２で格子点通過フラグを「Ｔｒｕｅ」）、そのときのタッチ座標としての３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺ値を保存して実測データをそのまま出力する。さらに、その後、格子点通過以外の場合、即ち、格子点通過をした後には、実測データに代えて保存したＺ値を出力する。
【０１３８】
要するに、強度補正部６１５Ｆが、検出面のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向の周期的な特定座標範囲を監視して、該特定座標範囲でｚ座標値を更新登録し、特定座標範囲以外の座標範囲ではその直前に保存したｚ座標値を用いて静電容量値を補正する。これによって、検出面内の所定位置により周期的に変動するピーク静電容量値に一致するように均一な静電容量特性とすることができる。
【０１３９】
なお、更新登録したＺ値は、ある決められた回数分平均化を行い、その平均化したＺ値で静電容量値を補正するようにしてもよい。これによって、登録したＺ値をより均一にすることができる。また、この強度補正処理は、１次元（Ｘ座標またはＹ座標）または２次元（Ｘ座標およびＹ座標）を用いて静電容量値を補正するようにしてもよい。
【０１４０】
次に、メモリ（記憶部）に補正パラメータ（テーブル）を保持し、補正パラメータ（テーブル）を参照しながら強度補正部６１５Ｆが強度補正処理する場合について図２４および図２６を用いて説明する。
【０１４１】
図２４は、単一の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図３の強度補正部６１５Ｆが強度補正処理する事例を示すフローチャートである。
【０１４２】
図２４に示すように、まず、ステップＳ６１でタッチ入力判定処理を行い、判定結果がタッチ入力「なし」であれば（Ｎｏ）処理を終了してタッチ入力があるまで待ち、判定結果がタッチ入力「有」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６２で強度補正部６１５Ｆは小数点抽出回路１０を用いてＸ座標およびＹ座標位置の小数点を抽出する。ここでは、小数点Ｘ座標およびＹ座標が（ｘ，ｙ）＝（２１．３５，４３．３３）とする。
【０１４３】
次に、ステップＳ６３で強度補正部６１５Ｆは小数点Ｘ座標およびＹ座標からＺ値を補正する。このＺ値の補正は、図２５に示すテーブル１１から、小数点Ｘ座標およびＹ座標が（ｘ，ｙ）＝（２１．３５，４３．３３）に対応する倍率「１．２」を抽出する。この倍率「１．２」をＺ値に乗算してＺ値の補正を行う。
【０１４４】
以上により、強度補正部６１５Ｆに記憶部（図示せず）が設けられ、検出面のｘ方向およびｙ方向の座標位置に応じた複数の補正パラメータを持つ一つの補正用テーブル１１を記憶部（図示せず）に保持し、強度補正部６１５Ｆは、静電容量値の絶対値情報（ｚ）に応じた一つの補正用テーブル１１を参照しながら、座標位置に応じた補正パラメータを用いて、周期的に変動する絶対値情報（ｚ）の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。
【０１４５】
図２６は、複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図３の強度補正部６１５Ｆが強度補正処理する別の事例を示すフローチャートである。
【０１４６】
図２６に示すように、まず、ステップＳ７１でタッチ入力判定処理を行い、判定結果がタッチ入力「なし」であれば（Ｎｏ）処理を終了してタッチ入力があるまで待ち、判定結果がタッチ入力「有」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ７２で強度補正部６１５Ｆは小数点抽出回路１２を用いてＸ座標およびＹ座標位置の小数点を抽出する。ここでは、小数点Ｘ座標およびＹ座標が例えば（ｘ，ｙ）＝（２１．３５，４３．３３）とする。
【０１４７】
次に、ステップＳ７３で強度補正部６１５ＦはＺ値が第１閾値ＴＨ１以下かどうかを判定し、Ｚ値が閾値ＴＨ１以下であれば、小数点Ｘ座標およびＹ座標からＺ値を補正する。このＺ値の補正は、図２７（ａ）に示すテーブル１３の第１のテーブル１／ｎから、小数点Ｘ座標およびＹ座標が（ｘ，ｙ）＝（２１．３５，４３．３３）に対応する倍率「１．２」を抽出する。この倍率「１．２」をＺ値に乗算してＺ値の補正を行う。
【０１４８】
続いて、ステップＳ７４で強度補正部６１５ＦはＺ値が第１閾値ＴＨ１を超え第２閾値ＴＨ１以下かどうかを判定し、Ｚ値が第１閾値ＴＨ１を超え第２閾値ＴＨ２以下であれば、小数点Ｘ座標およびＹ座標からＺ値を補正する。このＺ値の補正は、図２７（ｂ）に示すテーブル１４の第２のテーブル２／ｎから、小数点Ｘ座標およびＹ座標が（ｘ，ｙ）＝（２１．３５，４３．３３）に対応する倍率を抽出する。この倍率をＺ値に乗算してＺ値の補正を行う。
【０１４９】
以上、強度補正部６１５Ｆに記憶部（図示せず）が設けられ、検出面のｘ方向およびｙ方向の座標位置に応じた複数の補正パラメータを持つ複数の補正用テーブル１／ｎ〜ｎ／ｎを記憶部（図示せず）に保持し、強度補正部６１５Ｆは、静電容量値の絶対値情報（ｚ）に応じた複数の補正用テーブル１／ｎ〜ｎ／ｎを参照しながら、座標位置に応じた補正パラメータを用いて、周期的に変動する絶対値情報（ｚ）の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。
【０１５０】
要するに、静電容量値のＺ値の値に合わせて複数ｎのテーブル１／ｎ〜ｎ／ｎを用意し、Ｚ値の値に合わせて図３の強度補正部６１５Ｆが強度補正処理を行う。このように、複数ｎのテーブル１／ｎ〜ｎ／ｎを多数用意することにより、図１９の座標位置Ａ〜Ｃにおける図２８（ａ）の静電容量の変動を静電容量の最大値Ｍａｘに合わせて、図２８（ｂ）に示すように一直線状の静電容量特性１８に補正することができる。
【０１５１】
このように、メモリ（記憶部）に座標位置に応じた複数の補正パラメータを一または複数のテーブルとして参照しながら補正することができる。
【０１５２】
即ち、強度補正部６１５Ｆに記憶部（図示せず）が設けられ、検出面のｘ方向およびｙ方向の座標位置に応じた複数の補正パラメータを持つ一または複数の補正用テーブルを記憶部（図示せず）に保持し、強度補正部６１５Ｆは、静電容量値のｚ座標値（Ｚ値）に応じた一または複数の補正用テーブルを参照しながら、該座標位置に応じた補正パラメータを用いて、周期的に変動するｚ座標値の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する。
【０１５３】
なお、メモリ（記憶部）に補正パラメータ（テーブル）を保持し、補正パラメータ（テーブル）を参照しながら強度補正部６１５Ｆが強度補正処理する場合に、１次元座標（Ｘ座標またはＹ座標）と減衰量の補正パラメータ、または、２次元座標（Ｘ座標およびＹ座標）を用いて線形補間して静電容量値の絶対値情報（ｚ）を補正することもできる。または、２次元座標（Ｘ座標およびＹ座標）と、静電容量値の絶対値情報（ｚ）と、減衰量の補正パラメータとを用いて線形補間して静電容量値の絶対値情報（ｚ）を補正するようにしてもよい。または、２次元座標（Ｘ座標およびＹ座標）と、タッチしたパッシブペンのＺ値（静電容量の絶対値情報（ｚ））と、減衰量の補正パラメータとを用いて線形補間して静電容量値の絶対値情報（ｚ）を補正するようにしてもよい。
【０１５４】
したがって、従来はタッチ座標点を中心とし、静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ値に応じて円径や濃淡を連続的に変化させた円群によって記号や文字を描画しており、検出される静電容量値が変動しても静電容量値が閾値を超えているかどうかを重視してタッチ座標を検出していたが、同じ座標として静電容量値の２次元座標（ｘ，ｙ）にタッチしても、単位格子内領域の位置（中央かその周辺か）に応じて、検出される静電容量値が異なることから、検出される静電容量値としてＺ値と閾値との差分値にバラツキが生じてタッチ座標のＺ値検出精度が均一化せず、Ｚ値自体が変動する。Ｚ値が変動すると、図２９（ａ）に示すように、Ｚ値に応じて円径や濃淡が連続的に変化した円群によって記号や文字が描画されることになる。これによって、強度補正処理の適応前の線幅がぼこぼこに変動した文字線になってしまう。
【０１５５】
これに対して、本実施形態１によれば、入力位置をタッチパネル３に指示してそれに対応した表示を行うタッチパネルシステム１において、タッチパネル３の各出力信号から得られた検出面（ｘ，ｙ）内の所定位置毎に周期的に変動する静電容量値の絶対値情報（ｚ）を含む３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の分布について、検出面（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一方向に対して周期的に変動する絶対値情報（ｚ）の静電容量特性を均一な静電容量特性に強度補正する強度補正部６１５Ｆをコントローラ部６の検出基準設定部６１５に有している。
【０１５６】
このように、図３の強度補正部６１５Ｆが行う強度補正処理により、検出される静電容量値としてＺ値と閾値との差分値を均一化（平坦化）することができて、同一座標位置において、タッチして検出された静電容量値（Ｚ値）と閾値との差分値を均一化（平坦化）することができる。これによって、図２９（ｂ）のように、Ｚ値に応じた円径とすれば、強度補正処理の適応前の線幅のぼこぼこした変動（図２９（ａ））が解消されて略均一な文字幅の文字線を描画することができる。したがって、指示体の検出精度を向上させることが可能となる。
【０１５７】
（筆圧変換処理）
図３０（ａ）は、筆状のタッチペン９によりタッチパネル３の表面上に接触させて描画する場合の側面図、図３０（ｂ）は、タッチパネル３で検出された静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のＺ値に応じて筆圧を設定することを説明するための図である。
【０１５８】
図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、隣接する少なくとも２本のドライブライン毎に順次駆動して、指示体としての筆状のタッチペン９によりタッチパネル３の表面上に入力される入力位置（ｘ，ｙ）を、静電容量値の絶対値情報（ｚ）を含む３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）として取得し、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応した表示を行うタッチパネルシステム１において、取得した３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の静電容量値の絶対値情報（ｚ）を筆圧データに変換する筆圧変換部４１６Ｄを有し、この変換した筆圧データに基づいて表示画面上に表示する。
【０１５９】
図４の筆圧変換部４１６Ｄが行う筆圧変換処理は、ペン先が複数本の誘電体を導電体で束ねて弾性を有する筆状のタッチペン９によりタッチパネル３の表面上に接触させて描画する際に、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値の絶対値情報（ｚ）のＺ値を筆圧データに変換する。
【０１６０】
要するに、従来では、十分な多階調を得るために、筆状のタッチペン９に筆圧センサ、バッテリーおよび通信装置を内蔵したアクティブペンとし、タッチパネル３にも通信装置を内蔵する必要があったが、静電容量方式タッチパネルにおいて、バッテリーおよび通信装置を内蔵しないパッシブペンでの静電容量値を筆圧データに変換することにより、筆圧センサを非搭載であっても、タッチパネル３のタッチ座標およびその周囲の静電容量値を筆圧データに変換する。
【０１６１】
前述したが、隣接する少なくとも２本のドライブライン毎に順次駆動することにより、静電容量の差に応じた出力信号が出力されて、ノイズが相殺される。これによって、座標信号レベルと閾値レベルとの差分にも十分な余裕（従来のものに対して５倍〜２０倍）が取れて大きな静電容量値が検出される。この静電容量値の差分値（Ｚ値）を多階調として筆圧データに変換し、この筆圧データに基づいて筆圧を細かく制御して文字太さや濃淡を多階調に表現することができる。
【０１６２】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【０１６３】
図３１は、複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図４の筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理する事例を示すフローチャートである。
【０１６４】
図３１に示すように、まず、ステップＳ８１でタッチ入力判定処理を行い、判定結果がタッチ入力「なし」であれば（Ｎｏ）処理を終了してタッチ入力があるまで待ち、判定結果がタッチ入力「有り」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ８２で筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値をテーブル１５を参照して筆圧データに変換する。テーブル１５では、図３３（ａ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜でリニアに変化する。要するに、静電容量値の絶対値情報（ｚ）のＺ値に比例した筆圧値（筆圧データ）になり、この筆圧データに基づいて表示画面上に文字の太さや濃淡が表現されて表示される。なお、図３３（ｃ）に示すように静電容量値に対する筆圧値は、静電容量値の小さい最初は急激に大きくなるように変化するが、静電容量値がある程度大きくなってくると筆圧値は殆ど変化しないようにすることもできる。このように、筆圧変換処理の静電容量値に対する筆圧データは、静電容量値が小さい値から大きい値に変化するにつれて、筆圧値の変化量が徐々に小さく変化させることもできる。
【０１６５】
なお、筆圧変換部６１６Ｄは、指示体により触れられたタッチパネル３の表面の接触形状に応じて反応した静電容量値を一つのテーブル１５を参照して筆圧データに変換する。このテーブル１５は、静電容量値に対して筆圧データが記憶されており、静電容量値に対する筆圧データが所定の傾斜でリニアに変化している。
【０１６６】
図３２は、複数の補正パラメータ（テーブル）を参照しながら図４の筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理する別の事例を示すフローチャートである。
【０１６７】
図３２に示すように、まず、ステップＳ９１でタッチ入力判定処理を行い、判定結果がタッチ入力「なし」であれば（Ｎｏ）処理を終了してタッチ入力があるまで待ち、判定結果がタッチ入力「有り」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ９２で検出された静電容量値が所定の第１閾値Ｃｔｈ１以下であるかどうかを判定する。
【０１６８】
次に、ステップＳ９２で静電容量値が所定の第１閾値Ｃｔｈ１以下であれば、ステップＳ９３で筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値をテーブル１５Ａを参照して筆圧データに変換する。テーブル１５Ａでは、図３３（ｂ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜で倍率「０．７」にする。
【０１６９】
続いて、ステップＳ９４で静電容量値が所定の第１閾値Ｃｔｈ１を超え第２閾値Ｃｔｈ２以下であれば、ステップＳ９５で筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値をテーブル１５Ｂを参照して筆圧データに変換する。テーブル１５Ｂでは、図３３（ｂ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜で倍率「０．８５」にする。
【０１７０】
その後、図示しないが、静電容量値が所定の第２閾値Ｃｔｈ２を超え第３閾値Ｃｔｈ３以下であれば、筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値を次のテーブルを参照して筆圧データに変換する。次のテーブルでは、図３３（ｂ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜で倍率「１．２５」にする。
【０１７１】
さらに、図示しないが、静電容量値が所定の第３閾値Ｃｔｈ３を超え第４閾値Ｃｔｈ４以下であれば、筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値をさらに次のテーブルを参照して筆圧データに変換する。さらに次のテーブルでは、図３３（ｂ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜で倍率「１．２」にする。
【０１７２】
さらに、図示しないが、静電容量値が所定の第４閾値Ｃｔｈ４を超え第５閾値Ｃｔｈ５以下であれば、筆圧変換部６１６Ｄが筆圧変換処理として、タッチペン９により触れたタッチパネル３表面の電極形状（筆の接触形状）に応じて反応した静電容量値をさらに次のテーブルを参照して筆圧データに変換する。さらに次のテーブルでは、図３３（ｂ）に示すように静電容量値に対する筆圧値が所定の傾斜で倍率「１．１」にする。
【０１７３】
なお、筆圧変換部６１６Ｄは、指示体により触れられたタッチパネル３の表面の接触形状に応じて反応した静電容量値を複数のテーブル１５Ａ〜１５Ｅ（図示せず）を参照して筆圧データに変換する。この複数のテーブル１５Ａ〜１５Ｅ（図示せず）は、静電容量値に対して筆圧データが記憶されており、静電容量値を複数の区間に分割され、静電容量値の区間毎に、静電容量値に対する筆圧データの傾斜が設定されてリニアに変化している。
【０１７４】
したがって、本実施形態１によれば、隣接する少なくとも２本のドライブラインＤＬ毎に順次駆動して、指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネル３に指示して静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を取得し、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応した表示を行うタッチパネルシステム１であって、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の静電容量値の絶対値情報（ｚ）を筆圧データに変換する筆圧変換部６１６Ｄを有し、筆圧データに基づいて表示する。
【０１７５】
このように、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の静電容量値の絶対値情報（ｚ）を筆圧データに変換するため、筆圧により、描画する記号や文字の太さに強弱（濃淡）を付けて文字の線を細く変化させたり太く変化させたりすることができる。
【０１７６】
図３４に本実施形態１のタッチパネルシステム１によって描画された文字「あ」を示している。図３４のＤ３に示すように、強度補正処理の適応後の線幅のぼこぼこした変動が解消されて略均一な文字幅で描画されている。図３４のＤ４、Ｄ５に示すように、筆圧により、描画する文字「あ」の太さに強弱を付けて文字線が徐々に細く変化させた様子や、文字線が太い状態から一旦細くなった後に再び太く変化させた様子が表現されている。
【０１７７】
しかも、パッシブペンで筆圧データを有効に検出することができて、タッチペンからタッチパネル側に筆圧データをデータ転送する必要がなくなってタッチペン自体にバッテリーが不要になり、タッチペンとタッチパネル側との双方に通信装置が不要になることにより、タッチペン自体の重さを軽くすると共にそのサイズを小さくすることができる。
【０１７８】
（実施形態２）
図３５は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１のタッチパネルシステム１を用いた電子機器の概略構成例を示すブロック図である。
【０１７９】
図３５において、本実施形態２の電子機器３０は、上記実施形態１の表示装置２と、表示装置２の表示を制御する表示装置制御部３１（アプリケーション部に対応）と、表示装置２の表示画面上に配置されるタッチパネル３と、タッチパネル３を駆動してタッチパネル３のタッチ座標を検出すると共に面データ抽出、強度補正および筆圧変換などの各種処理を行うコントローラ部６と、オン・オフスイッチやカメラスイッチなどユーザによる指示操作を受け付けるボタンスイッチ部３２と、画像データを生成可能とする撮像部３３と、音声データを音声に変換して出力するスピーカなどの音声出力部３４と、集音して音声データに変換するマイクロホンなどの集音部３５と、音声出力部３４に送る音声データを処理すると共に、集音部３５からの音声データを処理する音声処理部３６と、外部電子機器との間で無線通信する無線通信部３７と、無線通信データを電磁波として外部に送信すると共に、外部電子機器から放射された電磁波を受信するアンテナ３８と、外部電子機器との間で有線通信する有線通信部３９と、各種データを記憶する記憶部４０と、機器全体の動作を制御する本体制御部４１（図１のホスト端末８に対応）とを有している。なお、図１のホスト端末８ではその内部に表示装置制御部３１としてのアプリケーション部を含んでいる。コントローラ部６は本体制御部４１内に含んでいてもよいことは言うまでもないことである。
【０１８０】
なお、上記実施形態１では、各種のフローチャートを用いて各部の動作について説明したが、これは各部が、可読記録媒体としてのＲＯＭ（記憶部）に記憶された制御プログラムが起動時にＲＡＭ（ワークメモリ）に読み出されて制御部（ＣＰＵ；中央演算処理装置）が制御プログラムに基づいて行う各種処理である。
【０１８１】
なお、上記実施形態１では、均一な静電容量特性は、検出面内の所定位置により周期的に変動するピーク静電容量値に一致させるように構成したが、これに限らず、検出面の位置情報（ｘ，ｙ）のｘ方向およびｙ方向のうちの少なくとも一つの方向に対して、検出面の所定位置毎に周期的に変動する静電容量特性のバラツキを補正する強度補正部は、所定位置毎に静電容量特性が変動する少なくとも一つの周期内で、出力する静電容量値の情報（ｚ）を、周期内で得られた周期の範囲内のいずれか一つの静電容量値の情報（ｚ）とするように構成してもよい。
【０１８２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明は、入力操作をタッチパネルに位置を指示してそれに対応した表示を行うタッチパネルシステム、このタッチパネルシステムを用いたＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびタブレット端末などの電子機器の分野において、指示体接触形状の変化、例えば指や筆などの支持体の接触形状を記号や文字などに反映して、記号や文字の太さや描画形状をより明確に表現すると共に、記号や文字の描画形状にリアリティがあって個性を持たせることができる。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図８】
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【図９】
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【図２３】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３４】
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【図３９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月12日(2016.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示体の入力位置（ｘ，ｙ）をタッチパネルに指示して得られる静電容量値の情報を含む静電容量値の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応したデータを出力するタッチパネルと、
上記タッチパネルにより出力された上記３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、上記指示体が上記タッチパネルの表面に接触した立体的形状を面データとして抽出し、抽出した前記面データを上記３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ値に対応する静電容量値の強さを閾値として切り取ることにより、センサ検出座標範囲の面形状を抽出する面データ抽出部と、
上記面データ抽出部により抽出された上記面形状を、上記指示体が上記タッチパネルに接触した接触面形状として表示する表示装置と、
を有するタッチパネルシステム。
【請求項２】
上記指示体がパッシブペンであり、上記パッシブペンのペン先が誘電体を有する請求項１のタッチパネルシステム。
【請求項３】
上記閾値が異なる複数の上記面形状の各々の重心座標に基づいて、上記指示体のペン先の方向を抽出する位置情報生成部を有する請求項２のタッチパネルシステム。
【請求項４】
上記センサ検出座標範囲が、マトリクス状に並んだｍ行ｎ列の静電容量Ｃ（ｎ，ｍ）マップからピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を検出し、検出したピーク静電容量座標Ｃｍａｘ（ｎ，ｍ）を前記入力位置（ｘ，ｙ）としてマップ中心に位置するように作成した範囲である請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネルシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネルシステムを備えた電子機器。
【国際調査報告】
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