JP5589859B2 - 位置情報補正装置、タッチセンサ、位置情報補正方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、位置情報補正装置、タッチセンサ、位置情報補正方法、及びプログラムに関する。

近年、様々な方式のタッチセンサが開発され（例えば、下記の特許文献１などを参照）、既に実用化されている方式も多数存在する。その中でも、操作性の良さや耐久性の高さなどの観点から、静電容量式のタッチセンサに大きな注目が集まっている。静電容量式のタッチセンサは、タッチセンサに操作体（例えば、指など）が近づくことによってタッチセンサ内の電極と操作体との間に生じる静電容量の変化を利用して操作体の位置を検出する。電極と操作体との間に生じる静電容量の変化は、操作体がタッチセンサに接触しなくても生じる。そのため、タッチセンサは、その表面に操作体が近づいたり、その表面に操作体が軽く触れたりしただけでも反応する。このような反応の良さから、ユーザは、良好な操作感を得ることができる。また、静電容量式のタッチセンサは、その表面に近接又は接触した複数の操作体の位置をそれぞれ検出することができる。

特開２０１０−３９５１５号公報

静電容量式のタッチセンサは、操作性の良さなどを理由に、様々な電子機器に搭載されるようになってきている。例えば、静電容量式のタッチセンサは、携帯電話、携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、携帯ゲーム機など、様々な携帯型の電子機器に搭載されている。また、静電容量式のタッチセンサは、テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、デジタルサイネージ端末、ＡＴＭなど、比較的大きなサイズの電子機器への適用も期待されている。しかしながら、静電容量式のタッチセンサには克服すべき課題が存在する。その一つがタッチ位置の検出精度である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、実際に検出されたタッチ位置をより正確なタッチ位置に補正することが可能な、新規かつ改良された位置情報補正装置、タッチセンサ、位置情報補正方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得部と、前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得部により取得された位置情報を補正する位置情報補正部と、を備える、位置情報補正装置が提供される。

また、前記第１及び第２の振幅は、前記容量値の減少に伴って増加する、ように構成されていてもよい。

また、前記第１及び第２の振幅は、前記容量値が所定値を下回る領域で一定値をとり、かつ、前記容量値が所定値を上回る領域で前記容量値の減少に伴って増加する、ように構成されていてもよい。

また、前記第１の補正関数は、前記第１の周期関数の周期に比べてＫ倍（Ｋは３以上の奇数）の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第３の振幅Ａ３を有する第３の周期関数をさらに含んでいてもよい。さらに、前記第２の補正関数は、前記第２の周期関数の周期に比べてＫ倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第４の振幅Ａ４を有する第４の周期関数をさらに含んでいてもよい。この場合、前記第１の振幅に対する前記第３の振幅の比率（Ａ３／Ａ１）、及び前記第２の振幅に対する前記第４の振幅の比率（Ａ４／Ａ２）は、前記容量値の減少に伴って増加する、ように構成される。

また、前記位置情報補正部は、前記位置情報取得部により取得された位置情報のうち、前記第１の方向に沿った位置を示す第１の座標を前記第１の補正関数に基づいて補正し、前記第２の方向に沿った位置を示す第２の座標を前記第２の補正関数に基づいて補正する、ように構成されていてもよい。

また、上記の位置情報補正装置は、前記位置情報補正部により補正された位置情報に基づいて前記操作体の移動速度を算出する速度算出部をさらに備えていてもよい。

また、前記第１の補正関数は、前記第１の周期関数の周期に比べて２倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第３の振幅Ａ３を有する第３の周期関数をさらに含んでいてもよい。さらに、前記第２の補正関数は、前記第２の周期関数の周期に比べて２倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第４の振幅Ａ４を有する第４の周期関数をさらに含んでいてもよい。この場合、前記第１の振幅に対する前記第３の振幅の比率（Ａ３／Ａ１）、及び前記第２の振幅に対する前記第４の振幅の比率（Ａ４／Ａ２）は略一定値となる、ように構成される。

また、前記第１及び第２の補正関数に含まれる周期関数は正弦関数であってもよい。

また、前記第１の補正関数は、前記容量値が一定になるように維持しながら前記第１の方向に沿って前記操作体を一定速度で移動した場合に前記位置検出部により検出される位置の間隔を一定に近づける方向に補正するための関数であってもよい。さらに、前記第２の補正関数は、前記容量値が一定になるように維持しながら前記第２の方向に沿って前記操作体を一定速度で移動した場合に前記位置検出部により検出される位置の間隔を一定に近づける方向に補正するための関数であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を検出する容量検出部と、前記容量検出部により検出された静電容量の値に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記静電容量の値に応じた第１の振幅を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記静電容量の値に応じた第２の振幅を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置検出部により検出された位置の情報を補正する位置補正部と、を備える、タッチセンサが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得ステップと、前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得ステップで取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得ステップで取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得ステップで取得された位置情報を補正する位置情報補正ステップと、を含む、位置情報補正方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得機能と、前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得機能と、前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得機能により取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得機能により取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得機能により取得された位置情報を補正する位置情報補正機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のプログラムが記録された、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。

以上説明したように本発明によれば、実際に検出されたタッチ位置をより正確なタッチ位置に補正することが可能になる。

静電容量式タッチセンサの電極構造について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサの電極構造について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサの電極構造について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出方法について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサの構成について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出方法について説明するための説明図である。 ドラッグ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出されるタッチ位置の軌跡について説明するための説明図である。 ドラッグ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出されるタッチ位置の軌跡について説明するための説明図である。 ドラッグ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出されるタッチ位置の軌跡について説明するための説明図である。 タップ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出される静電容量の分布について説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係る静電容量式タッチセンサを構成する制御装置の機能構成について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサにより検出される静電容量の大きさと、タッチ位置の軌跡に現れる波打ちの振幅との関係について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法を適用した場合に得られる効果について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法を適用した場合に得られる効果について説明するための説明図である。 静電容量式タッチセンサの他の電極構造について説明するための説明図である。 他の電極構造を有する静電容量式タッチセンサにおいて、本実施形態に係るタッチ位置の補正方法を適用した場合に得られる効果について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明するための説明図である。 本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明するための説明図である。 本実施形態に係る制御装置又は本実施形態に係る静電容量式タッチセンサを搭載した情報処理装置の機能を実現することが可能なハードウェア構成について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［説明の流れについて］
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１〜図３を参照しながら、静電容量式タッチセンサの電極構造について説明する。次いで、図４〜図６を参照しながら、静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出方法について説明する。次いで、図７〜図９を参照しながら、ドラッグ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出されるタッチ位置の軌跡について説明する。また、図１０を参照しながら、タップ操作を行った際に静電容量式タッチセンサにより実際に検出される静電容量の分布について説明する。

次いで、図１１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静電容量式タッチセンサを構成する制御装置１００の機能構成について説明する。次いで、図１２を参照しながら、静電容量式タッチセンサにより検出される静電容量の大きさと、タッチ位置の軌跡に現れる波打ちの振幅との関係について説明する。次いで、図１３を参照しながら、本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明する。次いで、図１４及び図１５を参照しながら、本実施形態に係るタッチ位置の補正方法を適用した場合に得られる効果について説明する。

次いで、図１６を参照しながら、静電容量式タッチセンサの他の電極構造について説明する。次いで、図１７を参照しながら、他の電極構造を有する静電容量式タッチセンサにおいて、本実施形態に係るタッチ位置の補正方法を適用した場合に得られる効果について説明する。次いで、図１８〜図２０を参照しながら、本実施形態に係るタッチ位置の補正方法に用いる補正量の特性について説明する。次いで、図２１を参照しながら、本実施形態に係る制御装置１００又は本実施形態に係る静電容量式タッチセンサを搭載した情報処理装置の機能を実現することが可能なハードウェア構成について説明する。

最後に、本実施形態の技術的思想について纏め、当該技術的思想から得られる作用効果について簡単に説明する。

（説明項目）
１：はじめに
１−１：静電容量式タッチセンサの電極構造
１−２：静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出方法
１−３：ドラッグ操作時の検出軌跡に生じる波打ちについて
２：実施形態
２−１：制御装置１００の機能構成
２−２：補正により得られる効果
３：変形例（電極構造の変形）
３−１：静電容量式タッチセンサの電極構造
３−２：タッチ位置の補正方法
３−３：補正により得られる効果
４：ハードウェア構成例
５：まとめ

＜１：はじめに＞
はじめに、静電容量式タッチセンサの構成例、及び静電容量式タッチセンサにより検出されるタッチ位置の検出精度について簡単に説明する。

［１−１：静電容量式タッチセンサの電極構造］
まず、図１〜図３を参照しながら、静電容量式タッチセンサの電極構造について説明する。図１〜図３は、静電容量式タッチセンサの電極構造について説明するための説明図である。なお、ここではダイヤモンドタイプの電極構造を例に挙げて説明する。

静電容量式タッチセンサは、図１に示すようにＸ方向に沿って配線された複数のＸ電極１１（第１電極群１０）、及び図２に示すようにＹ方向に沿って配線された複数のＹ電極２１（第２電極群２０）を有する。また、第１電極群１０と第２電極群２０とは、図３に示すように、Ｚ方向に見た場合にＸ電極１１の矩形部分（以下、電極パッド）とＹ電極２１の矩形部分（電極パッド）とが均等に露出するように並べて配線される。なお、ここでは簡単のために数本の電極しか図示しないが、実際には多数の電極が存在する。

［１−２：静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出方法］
図４に示すように、指などの操作体Ｈ（誘電体）がＸ電極１１（又はＹ電極２１）に近づくと、操作体ＨとＸ電極１１（又はＹ電極２１）との間に静電結合が形成され、Ｘ電極１１（又はＹ電極２１）の静電容量が増加する（例えば、図１０を参照）。そのため、静電容量の変化を検出することにより、操作体Ｈの近接を検知することが可能である。また、各Ｘ電極１１及び各Ｙ電極２１の静電容量を監視することにより、操作体Ｈが近接した位置（以下、タッチ位置）を検出することができる。このような静電容量の監視及びタッチ位置の検出は、例えば、図５に示すように、第１電極群１０及び第２電極群２０に接続された制御装置１００により行われる。

なお、制御装置１００の機能は、ハードウェア的に実現されてもよいし、ソフトウェア的に実現されてもよい。例えば、制御装置１００の一部機能は、静電容量式タッチセンサの制御ＩＣによりハードウェア的に実現されてもよい。また、制御装置１００の一部機能は、静電容量式タッチセンサの制御ＩＣに実装されるファームウェアにより実現されてもよい。さらに、制御装置１００の一部機能は、静電容量式タッチセンサを制御するためのデバイスドライバにより実現されてもよい。また、制御装置１００の一部機能は、静電容量式タッチセンサを搭載する情報処理装置のオペレーティングシステム上で動作するミドルウェアやアプリケーションにより実現されてもよい。

さて、図５に示すように、第１電極群１０及び第２電極群２０の電極端子Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ４で検出される静電容量の値（以下、容量値）は、制御装置１００に入力される。各電極の容量値が入力されると、制御装置１００は、入力された各電極の容量値に基づいてタッチ位置を検出する。タッチ位置の検出方法は次の通りである。

図６に示すように、操作体ＨがＸ電極１１及びＹ電極２１に近接すると、そのタッチ位置に近いＸ電極１１及びＹ電極２１の静電容量が変化する。そして、変化した容量値が制御装置１００により検出される。例えば、図６に示すように、電極端子（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５）から、それぞれ容量値（０．０１，０．０３，０．７３，０．２２，０．０１）が検出されたとしよう。また、電極端子（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）から、それぞれ容量値（０．０１，０．０２，０．６０，０．３７）が検出されたとしよう。この場合、制御装置１００は、検出された容量値を用いてタッチ位置を検出する。

なお、ここで例示した容量値は、全てのＸ電極１１又は全てのＹ電極２１について合計した場合に１となるように正規化している。また、電極端子Ｘ１に対応するＸ座標を１、電極端子Ｘ２に対応するＸ座標を２、電極端子Ｘ３に対応するＸ座標を３、電極端子Ｘ４に対応するＸ座標を４、電極端子Ｘ５に対応するＸ座標を５とする。さらに、電極端子Ｙ１に対応するＹ座標を１、電極端子Ｙ２に対応するＹ座標を２、電極端子Ｙ３に対応するＹ座標を３、電極端子Ｙ４に対応するＹ座標を４とする。この場合、タッチ位置のＸ座標は３．１９となる。また、タッチ位置のＹ座標は３．３３となる。

このように、制御装置１００は、Ｘ電極１１の電極端子Ｘ１〜Ｘ５、及びＹ電極２１の電極端子Ｙ１〜Ｙ４で検出される静電容量の変化を監視し、変化した容量値からタッチ位置を算出する。なお、上記の例では、電極端子Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ４の全てで検出された容量値を用いてタッチ位置を算出しているが、例えば、最も容量値が大きな電極端子の周辺に位置する一部の電極端子で検出された容量値を利用してタッチ位置を算出してもよい。上記の例では、電極端子Ｘ２〜Ｘ４、Ｙ２〜Ｙ４で検出された容量値だけを利用してタッチ位置を算出するようにしてもよい。

以上、タッチ位置の検出方法について説明した。

［１−３：ドラッグ操作時の検出軌跡に生じる波打ちについて］
次に、静電容量式タッチセンサが抱える課題について説明する。図７左図に示すように操作体Ｈによりタッチ面上を斜め方向に向けて直線的になぞると、図７右図のようなタッチ位置の軌跡が検出される。図７右図から明らかなように、タッチ位置の軌跡は周期的に波打った形状（以下、波打ち）を成している。つまり、ユーザが操作体Ｈで描いた軌跡と、実際に静電容量式タッチセンサで検出される軌跡とが一致していない。さらに言い換えると、操作体Ｈがタッチ面に近接又は接触した位置の座標と、実際に静電容量式タッチセンサで検出されるタッチ位置の座標との間に誤差が生じているのである。

また、図８左図に示すようにＸ方向に沿って直線的なドラッグ操作を行うと、図８右図に示すようなタッチ位置の軌跡が検出される。図８右図に示すように、Ｘ方向に沿って直線的に操作体Ｈを移動させた場合には、図７右図に見られた波打ちがほとんど生じていない。しかし、図８右図に示すタッチ位置の軌跡には、タッチ位置を示す点の並びに粗密が確認される。タッチ位置のサンプリングは一定の時間間隔で行っていることから、本来は、均一の間隔でタッチ位置を示す点がプロットされるべきである。しかし、図８右図においては、タッチ位置を示す点の並びに粗密が生じてしまっている。つまり、この場合も、操作体Ｈがタッチ面に近接又は接触した位置の座標と、実際に静電容量式タッチセンサで検出されるタッチ位置の座標との間に誤差が生じているのである。

図７右図及び図８右図に示したように、ドラッグ操作時に静電容量式タッチセンサで検出されるタッチ位置の軌跡には、周期的な波打ちや粗密（以下、いずれも「波打ち」と呼ぶ。）が生じる。なお、図示しないが、Ｙ方向に沿って直線的なドラッグ操作を行った場合にも、タッチ位置を示す点の並びに周期的な粗密が確認される。そこで、この周期的について詳しく調べるため、図８の例においてタッチ位置を示す点間の距離（続けてサンプリングされた点間の距離；以下、座標間距離）をプロットして座標間距離のピーク間隔を測定した。その結果、図９に示すように、ピーク間隔ΔＧがちょうどＸ電極１１の間隔（グリッド間隔）に一致することが分かった。なお、Ｙ方向に沿ってドラッグ操作した場合に観測される波打ちの周期は、Ｙ電極２１の間隔（グリッド間隔）に一致する。

以上説明したように、タッチする位置によって、静電容量式タッチセンサにより検出されるタッチ位置と実際のタッチ位置との間には誤差が生じる。そのため、タップ操作した際に違う座標が検出され、ユーザが意図していないコマンドが実行されてしまうことがある。また、ドラッグ操作した際に検出されるタッチ位置の軌跡に波打ちが生じるため、ドラッグ操作に追従して動くオブジェクトが不自然な動きをしたり、正しくジェスチャーが認識されなかったりしてしまう。また、一定速度でドラッグ操作を行っていても座標間距離が変化することから、画面のスクロールなど、動きの方向が決まっている動作であっても、動作速度が揺らぐためにユーザに違和感を与えてしまう。

こうした事情に鑑み、本件発明者は、静電容量式タッチセンサによりタッチ位置をより正しく検出できるようにする仕組みを考案した。なお、波打ちの周期は、Ｘ電極１１の間隔及びＹ電極２１の間隔に依存する。そのため、Ｘ電極１１及びＹ電極２１の間隔を狭め（グリッドの密度を高め）ることにより、波打ちをある程度抑制することができる。しかしながら、電極の本数が増えると、タッチ位置を走査するのに要する時間が延びてしまい、レスポンスの低下に繋がる。さらに、端子数が増えることにより製造コストが増大してしまう。そのため、例えば、グリッド間隔を５〜７ｍｍ程度に維持することが好ましい。

＜２：実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、静電容量式タッチセンサによりタッチ位置をより正しく検出できるようにする仕組みに関する。なお、この仕組みは、制御装置１００の機能により実現される。

［２−１：制御装置１００の機能構成］
まず、図１１を参照しながら、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明する。図１１は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明するための説明図である。

図１１に示すように、制御装置１００は、容量値検出部１０１と、座標算出部１０２と、座標補正部１０３とにより構成される。

まず、容量値検出部１０１は、各Ｘ電極１１及び各Ｙ電極２１における容量値を検出する。容量値を検出すると、容量値検出部１０１は、検出した容量値を座標算出部１０２及び座標補正部１０３に入力する。各Ｘ電極１１及び各Ｙ電極２１における容量値が入力されると、座標算出部１０２は、例えば、図６に示した方法によりタッチ位置の座標を算出する。タッチ位置の座標を算出すると、座標算出部１０２は、算出したタッチ位置の座標を座標補正部１０３に入力する。各Ｘ電極１１及び各Ｙ電極２１における容量値及びタッチ位置の座標が入力されると、座標補正部１０３は、入力された容量値を用いて、入力されたタッチ位置の座標を補正する。

このとき、座標補正部１０３は、Ｘ電極１１の間隔及びＹ電極２１の間隔を周期とする周期関数を含む補正関数を用いて波打ちをキャンセルするようにタッチ位置の座標を補正する。例えば、座標補正部１０３は、下記の式（１）及び式（２）に示すような補正関数ｆｘ、ｆｙを利用し、下記の式（３）及び式（４）のようにタッチ位置の座標を補正する。但し、補正前の座標を（Ｘ，Ｙ）、補正後の座標を（Ｘ’，Ｙ’）、Ｘ電極１１の間隔をＬ、Ｙ電極２１の間隔をＬとする。

なお、ここでは波打ちの形状（例えば、図７右図を参照）が三角波的であることを考慮し、周期Ｌの正弦関数に加えて３次成分を考慮した補正関数ｆｘ、ｆｙを紹介した。もちろん、５次成分など、奇数次の高次成分をさらに考慮してもよい。また、上記の補正関数ｆｘ、ｆｙに含まれる係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、容量値検出部１０１により検出された容量値の大きさに応じて決定される。図１２に示すように、波打ちの振幅は、容量値の大きさに依存する。具体的には、容量値が小さくなるにつれて、波打ちの振幅が大きくなる傾向にある。そのため、波打ちを良く相殺するように補正するためには、補正関数ｆｘ、ｆｙの振幅を表す係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを容量値に応じて変化させることが好ましい。

例えば、座標補正部１０３は、図１３に示すように、容量値に応じて、補正関数ｆｘ、ｆｙの１次成分に対応する係数ａ、ｃ（１次のゲイン）、及び３次成分に対応する係数ｂ、ｄ（３次のゲイン）を決定する。なお、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄの大きさを補正量と呼ぶことにする。この補正量は、図１２に示した波打ちの特性と同様に、容量値が小さくなるほど大きな値に設定される。また、容量値が小さくなるほど波打ちの形状が三角波に近くなることから、容量値が小さい領域で３次のゲインが大きく設定される。例えば、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、容量値に依存する所定の関数により表現されるか、波打ちの実測値にマッピングすることで得られるデータテーブルなどを用いて表現される。

このように、座標補正部１０３は、Ｘ電極１１の間隔及びＹ電極２１の間隔を周期とする周期関数を含む補正関数ｆｘ、ｆｙによりタッチ位置の軌跡に現れる波打ちを相殺するように座標を補正する。この補正により、次のような効果が得られる。

［２−２：補正により得られる効果］
まず、図１４を参照する。図１４は、斜め方向にドラッグ操作した場合に検出されるタッチ位置の軌跡に対し、上記の式（３）及び式（４）に示す補正関数ｆｘ、ｆｙを作用させた結果を示している。図１４を参照すると、上記の式（３）及び式（４）に示す補正関数ｆｘ、ｆｙを作用させることにより、波打ちの振幅が十分に抑制されていることが分かる。次に、図１５を参照する。図１５は、Ｘ方向にドラッグ操作した場合に検出されるタッチ位置の軌跡に対し、上記の式（３）及び式（４）に示す補正関数ｆｘ、ｆｙを作用させた結果を示している。図１５を参照すると、上記の式（３）及び式（４）に示す補正関数ｆｘ、ｆｙを作用させることにより、座標間距離（速度に相当）の波打ちが抑制されていることが分かる。このように、本実施形態に係る座標の補正を適用することにより、静電容量式タッチセンサによるタッチ位置の検出結果に生じる波打ちを抑制することが可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。上記のようにタッチ位置の座標が正しく補正されることにより、タップ操作時に生じる誤判定、ドラッグ操作時に生じる速度や軌跡の揺らぎ、ジェスチャー操作の誤認識などを抑制することが可能になる。

＜３：変形例（電極構造の変形）＞
次に、本実施形態の一変形例について説明する。本変形例は、ラインタイプの電極構造を持つ静電容量式タッチセンサに対し、本実施形態に係る技術を適用する方法に関する。

［３−１：静電容量式タッチセンサの電極構造］
図１６に示すように、ラインタイプの電極構造を有する静電容量式タッチセンサは、細いスリットで仕切られ、ほぼ一面を覆うように配置されたＧＮＤを成す複数のＸ電極５１と、ライン状の複数のＹ電極５２とを有する。先に説明した静電容量式タッチセンサと同様、Ｘ電極５１及びＹ電極５２の静電容量は制御装置１００により監視される。また、制御装置１００は、その静電容量の変化からタッチ位置の座標を検出する。なお、制御装置１００の機能構成は図１１に示した通りである。但し、この場合、座標補正部１０３による座標の補正に利用される補正関数の構成が次のように変形される。

［３−２：タッチ位置の補正方法］
座標補正部１０３は、Ｘ電極５１の間隔及びＹ電極５２の間隔を周期とする周期関数を含む補正関数を用いて波打ちをキャンセルするようにタッチ位置の座標を補正する。例えば、座標補正部１０３は、下記の式（５）及び式（６）に示すような補正関数ｆｘ’、ｆｙ’を利用し、下記の式（７）及び式（８）のようにタッチ位置の座標を補正する。但し、補正前の座標を（Ｘ，Ｙ）、補正後の座標を（Ｘ’，Ｙ’）、Ｘ電極５１の間隔をＬ、Ｙ電極５２の間隔をＬとする。

［３−３：補正により得られる効果］
本変形例に係る電極構造の場合、斜め方向にドラッグ操作した際に静電容量式タッチセンサにより検出されるタッチ位置の軌跡は、図１７左図のようになる。また、上記の式（７）及び式（８）に示した補正関数ｆｘ’、ｆｙ’により補正した後の軌跡は、図１７右図のようになる。図１７の左図及び右図を比較すると明らかなように、タッチ位置の軌跡に生じていた波打ちは、上記の補正により抑制されている。

（補足説明）
なお、補正関数ｆｘ’、ｆｙ’の振幅を表す係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、容量値に対する依存関係（図１８及び図１９を参照）を有する。本変形例の場合、Ｘ電極５１は幅が広く、Ｙ電極５２は幅が狭い。そのため、操作体Ｈの僅かな位置変化に対する静電容量の変化は、Ｘ電極５１よりも幅の狭いＹ電極５２に生じやすい。そのため、Ｘ方向に対する補正量（図１８）に比べ、Ｙ方向に対する補正量（図１９）の方が数倍（この例では約３倍）大きくなっている。なお、この例において比ａ／ｂ、比ｃ／ｄは一定となっている。

このように、電極構造に依存して補正関数ｆｘ’、ｆｙ’の振幅を表す係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは適宜調整されるべきである。例えば、ある静電容量式タッチセンサにおいて生じる波打ちを打ち消すように補正量を調整した結果、図２０に示すような特性が得られる場合もある。図２０の例では、容量値が大きな領域で補正量が負の値をとっている。但し、このような場合、実測値などから補正量の合わせ込みを行う必要がある。

以上、本実施形態に係る一変形例について説明した。上記のようにタッチ位置の座標が正しく補正されることにより、タップ操作時に生じる誤判定、ドラッグ操作時に生じる速度や軌跡の揺らぎ、ジェスチャー操作の誤認識などを抑制することが可能になる。

＜４：ハードウェア構成例＞
上記の制御装置１００又は上記の静電容量式タッチセンサを搭載した情報処理装置が有する各構成要素の機能は、例えば、図２１に示すハードウェア構成を用いて実現することが可能である。つまり、当該各構成要素の機能は、コンピュータプログラムを用いて図２１に示すハードウェアを制御することにより実現される。なお、このハードウェアの形態は任意であり、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡ等の携帯情報端末、ゲーム機、又は種々の情報家電がこれに含まれる。但し、上記のＰＨＳは、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍの略である。また、上記のＰＤＡは、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔの略である。

図２１に示すように、このハードウェアは、主に、ＣＰＵ９０２と、ＲＯＭ９０４と、ＲＡＭ９０６と、ホストバス９０８と、ブリッジ９１０と、を有する。さらに、このハードウェアは、外部バス９１２と、インターフェース９１４と、入力部９１６と、出力部９１８と、記憶部９２０と、ドライブ９２２と、接続ポート９２４と、通信部９２６と、を有する。但し、上記のＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略である。また、上記のＲＯＭは、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略である。そして、上記のＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略である。

ＣＰＵ９０２は、例えば、演算処理装置又は制御装置として機能し、ＲＯＭ９０４、ＲＡＭ９０６、記憶部９２０、又はリムーバブル記録媒体９２８に記録された各種プログラムに基づいて各構成要素の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０４は、ＣＰＵ９０２に読み込まれるプログラムや演算に用いるデータ等を格納する手段である。ＲＡＭ９０６には、例えば、ＣＰＵ９０２に読み込まれるプログラムや、そのプログラムを実行する際に適宜変化する各種パラメータ等が一時的又は永続的に格納される。

これらの構成要素は、例えば、高速なデータ伝送が可能なホストバス９０８を介して相互に接続される。一方、ホストバス９０８は、例えば、ブリッジ９１０を介して比較的データ伝送速度が低速な外部バス９１２に接続される。また、入力部９１６としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、及びレバー等が用いられる。さらに、入力部９１６としては、赤外線やその他の電波を利用して制御信号を送信することが可能なリモートコントローラ（以下、リモコン）が用いられることもある。

出力部９１８としては、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、又はＥＬＤ等のディスプレイ装置、スピーカ、ヘッドホン等のオーディオ出力装置、プリンタ、携帯電話、又はファクシミリ等、取得した情報を利用者に対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置である。但し、上記のＣＲＴは、Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅの略である。また、上記のＬＣＤは、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙの略である。そして、上記のＰＤＰは、Ｐｌａｓｍａ ＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌの略である。さらに、上記のＥＬＤは、Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙの略である。

記憶部９２０は、各種のデータを格納するための装置である。記憶部９２０としては、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等が用いられる。但し、上記のＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略である。

ドライブ９２２は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２８に記録された情報を読み出し、又はリムーバブル記録媒体９２８に情報を書き込む装置である。リムーバブル記録媒体９２８は、例えば、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア、ＨＤ ＤＶＤメディア、各種の半導体記憶メディア等である。もちろん、リムーバブル記録媒体９２８は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード、又は電子機器等であってもよい。但し、上記のＩＣは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略である。

接続ポート９２４は、例えば、ＵＳＢポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ、ＲＳ−２３２Ｃポート、又は光オーディオ端子等のような外部接続機器９３０を接続するためのポートである。外部接続機器９３０は、例えば、プリンタ、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、又はＩＣレコーダ等である。但し、上記のＵＳＢは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略である。また、上記のＳＣＳＩは、Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの略である。

通信部９２６は、ネットワーク９３２に接続するための通信デバイスであり、例えば、有線又は無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ用の通信カード、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ用のルータ、又は各種通信用のモデム等である。また、通信部９２６に接続されるネットワーク９３２は、有線又は無線により接続されたネットワークにより構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、可視光通信、放送、又は衛星通信等である。但し、上記のＬＡＮは、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの略である。また、上記のＷＵＳＢは、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢの略である。そして、上記のＡＤＳＬは、Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅの略である。

＜５：まとめ＞
最後に、本発明の実施形態に係る技術内容について簡単に纏める。ここで述べる技術内容は、例えば、ＰＣ、携帯電話、携帯ゲーム機、携帯情報端末、情報家電、カーナビゲーションシステム等、種々の情報処理装置及び当該情報処理装置に搭載される静電容量式タッチセンサに適用可能である。

例えば、このような静電容量式タッチセンサとしては、第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するものが考えられる。

また、このような静電容量式タッチセンサを搭載した情報処理装置としては、後述する位置情報取得部、容量値取得部、及び位置情報補正部を有するものが考えられる。当該位置情報取得部は、上記の静電容量式タッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得するものである。また、上記の容量値取得部は、前記静電容量式タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得するものである。

そして、上記の位置情報補正部は、前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得部により取得された位置情報を補正するものである。

第１及び第２の電極でグリッドを構成する静電容量式タッチセンサを用いると、直線的なドラッグ操作時に検出されるタッチ位置の軌跡に、グリッドの周期を持つ波打ちが発生する。しかし、本実施形態に係る技術を適用すると、グリッドの周期を持つ補正関数により波打ちが相殺され、正しいタッチ位置の軌跡が得られる。また、静電容量の大きさに応じて変化する波打ちの振幅を考慮した補正関数を利用することにより、タッチ位置の軌跡に生じる波打ちをより効果的に相殺することが可能になる。その結果、より正しいタッチ位置の軌跡が得られる。もちろん、ドラッグ操作以外のタッチ操作を行う場合においても、上記の補正関数を利用してタッチ位置を補正することにより、より正確なタッチ位置を得ることが可能になる。

（備考）
上記の制御装置１００は、位置情報補正装置の一例である。上記のＸ電極１１、５１又はＹ電極２１、５２は、第１の電極又は第２の電極の一例である。上記の容量値検出部１０１及び座標算出部１０２は、位置検出部の一例である。上記の座標補正部１０３は、位置情報取得部、容量値取得部、位置情報補正部、速度算出部の一例である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０ 第１電極群
１１、５１ Ｘ電極
２０ 第２電極群
２１、５２ Ｙ電極
１００ 制御装置
１０１ 容量値検出部
１０２ 座標算出部
１０３ 座標補正部

Claims (12)

1. 第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得部と、
   前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得部により取得された位置情報を補正する位置情報補正部と、
   を備える、
   位置情報補正装置。
2. 前記第１及び第２の振幅は、前記容量値の減少に伴って増加する、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
3. 前記第１及び第２の振幅は、前記容量値が所定値を下回る領域で一定値をとり、かつ、前記容量値が所定値を上回る領域で前記容量値の減少に伴って増加する、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
4. 前記第１の補正関数は、前記第１の周期関数の周期に比べてＫ倍（Ｋは３以上の奇数）の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第３の振幅Ａ３を有する第３の周期関数をさらに含み、
   前記第２の補正関数は、前記第２の周期関数の周期に比べてＫ倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第４の振幅Ａ４を有する第４の周期関数をさらに含み、
   前記第１の振幅に対する前記第３の振幅の比率（Ａ３／Ａ１）、及び前記第２の振幅に対する前記第４の振幅の比率（Ａ４／Ａ２）は、前記容量値の減少に伴って増加する、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
5. 前記位置情報補正部は、前記位置情報取得部により取得された位置情報のうち、前記第１の方向に沿った位置を示す第１の座標を前記第１の補正関数に基づいて補正し、前記第２の方向に沿った位置を示す第２の座標を前記第２の補正関数に基づいて補正する、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
6. 前記位置情報補正部により補正された位置情報に基づいて前記操作体の移動速度を算出する速度算出部をさらに備える、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
7. 前記第１の補正関数は、前記第１の周期関数の周期に比べて２倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第３の振幅Ａ３を有する第３の周期関数をさらに含み、
   前記第２の補正関数は、前記第２の周期関数の周期に比べて２倍の周期を有し、かつ、前記容量値取得部により取得された容量値に応じた第４の振幅Ａ４を有する第４の周期関数をさらに含み、
   前記第１の振幅に対する前記第３の振幅の比率（Ａ３／Ａ１）、及び前記第２の振幅に対する前記第４の振幅の比率（Ａ４／Ａ２）は略一定値となる、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
8. 前記第１及び第２の補正関数に含まれる周期関数は正弦関数である、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
9. 前記第１の補正関数は、前記容量値が一定になるように維持しながら前記第１の方向に沿って前記操作体を一定速度で移動した場合に前記位置検出部により検出される位置の間隔を一定に近づける方向に補正するための関数であり、
   前記第２の補正関数は、前記容量値が一定になるように維持しながら前記第２の方向に沿って前記操作体を一定速度で移動した場合に前記位置検出部により検出される位置の間隔を一定に近づける方向に補正するための関数である、
   請求項１に記載の位置情報補正装置。
10. 第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、
    前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、
    前記第１及び第２の電極における静電容量の値を検出する容量検出部と、
    前記容量検出部により検出された静電容量の値に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、
    前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記静電容量の値に応じた第１の振幅を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記静電容量の値に応じた第２の振幅を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置検出部により検出された位置の情報を補正する位置補正部と、
    を備える、
    タッチセンサ。
11. 第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
    前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得ステップと、
    前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得ステップで取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得ステップで取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得ステップで取得された位置情報を補正する位置情報補正ステップと、
    を含む、
    位置情報補正方法。
12. 第１の方向に沿って配線された複数の第１の電極と、前記第１の方向と略直角な第２の方向に沿って配線された複数の第２の電極と、前記第１及び第２の電極における静電容量に基づいて前記第１及び第２の電極に近接した操作体の位置を検出する位置検出部と、を有するタッチセンサから、前記位置検出部により検出された操作体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得機能と、
    前記タッチセンサから、前記第１及び第２の電極における静電容量の値を示す容量値を取得する容量値取得機能と、
    前記第１の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得機能により取得された容量値に応じた第１の振幅Ａ１を有する第１の周期関数を含む第１の補正関数と、前記第２の電極の配線間隔を周期とし、かつ、前記容量値取得機能により取得された容量値に応じた第２の振幅Ａ２を有する第２の周期関数を含む第２の補正関数と、を用いて、前記位置情報取得機能により取得された位置情報を補正する位置情報補正機能と、
    をコンピュータに実現させるためのプログラム。

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