静电输入装置以及输入判定方法与流程

文档序号:33713700发布日期:2023-04-01 02:28阅读:35来源:国知局
静电输入装置以及输入判定方法与流程

1.本发明涉及静电输入装置以及输入判定方法。


背景技术:

2.在静电电容方式的触摸板、触摸面板等中,利用手指、手写笔等进行接触时静电电容变化的情况,检测手指、手写笔等。在静电电容方式的触摸板、触摸面板中,即使在传感器电极上存在绝缘性的板,也能够检测手指、手写笔等。但是,若传感器电极上的板厚,则分辨率变低,有时将两根手指、手写笔等与板接触的部位作为一个大的分布区域进行检测。以往,已知有一种计算检测出的分布区域的扁平程度,并基于扁平程度来决定是单点触摸还是多点触摸的触摸面板(例如,参照专利文献1)。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2014-186530号公报


技术实现要素:

6.发明所要解决的课题
7.然而,在相对于触摸面板、触摸板倾斜地延伸的一根手指接触的状态和多根手指与触摸面板、触摸板接触的状态下,都检测出的分布区域成为椭圆形。以往的输入装置由于以分布区域的扁平程度决定是单点触摸还是多点触摸,因而无法区分相对于触摸面板、触摸板倾斜地延伸的一根手指接触的状态和多根手指与触摸面板、触摸板接触的状态。
8.因而,本发明的目的在于提供一种能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和多根手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置以及输入判定方法。
9.用于解决课题的手段
10.本发明的实施方式的静电输入装置包括:测定部,测定静电坐标输入部的多个坐标中的静电电容;变换部,取得所述静电电容的基准值,并且从所述静电电容中减去所述基准值而变换为与所述多个坐标中的所述静电坐标输入部和手指之间的距离对应的差分值;第一坐标算出部,根据关于所述多个坐标的所述差分值来计算接触部位的重心坐标;周期判定部,判定以所述重心坐标为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的所述差分值是否在沿着所述圆的1周中表示2个周期的周期性;以及操作判定部,若由所述周期判定部判定为表示所述2个周期的周期性,则判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
11.发明效果
12.能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和多根手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置以及输入判定方法。
附图说明
13.图1是表示实施方式1的静电输入装置100的图。
14.图2是表示对静电坐标输入部110进行操作输入时的一根立起的手指f的状态与静电坐标输入部110的测定值的关系的图。
15.图3是表示对静电坐标输入部110进行操作输入时的一根倾斜的手指f的状态与静电坐标输入部110的测定值的关系的图。
16.图4是表示对静电坐标输入部110进行操作输入时的两根手指f、f’的状态与静电坐标输入部110的测定值的关系的图。
17.图5是说明由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布、以及差分值的角度特性的差异的图。
18.图6是说明由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布、以及差分值的角度特性的差异的图。
19.图7是说明两根手指f、f’的坐标pf1、pf2的图。
20.图8是表示实施方式1的输入判定方法的处理的流程图。
21.图9是表示校正表的图。
22.图10是表示实施方式2的静电输入装置200的图。
23.图11是表示离心率e与常数的实测值的关系的图。
24.图12是表示近似处理部254通过近似处理求出的椭圆和坐标算出部255计算出的两根手指的中心坐标的一例的图。
25.图13是表示近似处理部254通过近似处理求出的椭圆和坐标算出部255计算出的两根手指的中心坐标的一例的图。
26.图14是表示近似处理部254通过近似处理求出的椭圆和坐标算出部255计算出的两根手指的中心坐标的一例的图。
27.图15是表示测定出的两根手指的中心坐标彼此之间的距离lm、和通过坐标算出部255计算为两根手指的中心坐标的2个点彼此之间的距离lc1、lc2的关系的图。
28.图16是表示测定出的两根手指的中心坐标彼此之间的距离lm、和通过坐标算出部255计算为两根手指的中心坐标的2个点彼此之间的距离lc1、lc2的关系的图。
29.图17是表示实施方式2的输入判定方法的处理的流程图。
30.图18是表示实施方式3的输入判定方法的处理的流程图。
31.图19是表示实施方式4的输入判定方法的处理的流程图。
32.图20是表示实施方式5的输入判定方法的处理的流程图。
33.图21是说明由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布、以及差分值的角度特性的差异的图。
具体实施方式
34.以下,对应用了本发明的静电输入装置以及输入判定方法的实施方式进行说明。
35.《实施方式1》
36.图1是表示实施方式1的静电输入装置100的图。以下,定义xyz坐标系来进行说明。此外,以下,俯视指的是xy面视。-z方向是接近静电输入装置的方向。为了便于说明,将-z方
向侧称为下侧或下。+z方向是远离静电输入装置的方向。为了便于说明,将+z方向侧称为上侧或上。
37.静电输入装置100包括静电坐标输入部110、多工器(multipexor)120、驱动电路130、检测部140以及控制部150。
38.静电坐标输入部110具有检测x方向的位置的多个电极111和检测y方向的位置的多个电极112。多个电极111、112分别在未图示的透明基板的上表面、下表面由ito(indium tin oxide:氧化铟锡)等透光性的导电性材料形成。多个电极111由电极x0,x1,x2,x3,

,xn构成。电极x0,x1,x2,x3,

,xn沿x方向以一定的间距排列,在y方向上延伸。多个电极112由电极y0,y1,y2,y3,

,yn构成。电极y0,y1,y2,y3、

、yn在y方向上以一定的间距排列,在x方向上延伸。将多个电极111与多个电极112在俯视时交叉的部分表示为交点113。
39.多工器120是将多个电极111(x0,x1,x2,x3,

,xn)和多个电极112(y0,y1,y2,y3,

,yn)连接到驱动电路130或检测部140的切换电路。
40.驱动电路130将多个电极111(x0,x1,x2,x3,

,xn)和多个电极112(y0,y1,y2,y3,

,yn)分组,依次输出驱动电力。
41.检测部140在通过驱动电路130向多个电极111(x0,x1,x2,x3,
··
,xn)供给驱动电力时,测定在多个电极112的各电极(y0,y1,y2,y3,

,yn)中流动的电流,计算各交点113处的静电电容。检测部140在通过驱动电路130向多个电极112(y0,y1,y2,y3,

,yn)供给驱动电力时,测定在多个电极112的各电极(x0、x1、x2、x3,

,xn)中流动的电流,测定各交点113处的静电电容。检测部140测定的各交点113的静电电容是在各交点113处的电极111、112之间产生的静电电容。在各交点113产生的静电电容受到各交点113附近的导体(手指)的影响。各交点113的静电电容值被输入到控制部150的变换部151。
42.控制部150具有变换部151、重心坐标算出部152、周期判定部153、操作判定部154以及坐标算出部155。
43.变换部151在由检测部140测定的静电电容小于阈值时,求出经由检测部140以时间序列多次测定而得到的各交叉点113处的静电电容的平均值。然后,变换部151取得所求出的平均值作为静电坐标输入部110测定静电电容时的基准值。进而,变换部151从通过检测部140针对各交叉点113测定的静电电容的测定值中减去基准值而变换为与各交叉点113中的静电坐标输入部110和手指之间的距离对应的静电电容的差分值(以下,称为差分值)。另外,基准值是针对各交叉点113取得的。
44.重心坐标算出部152是第一坐标算出部的一例。重心坐标算出部152基于变换部151输出的各交点113的差分值来计算重心。本发明中的“重心”是将各交点113的差分值视为该交点113的质量时的重心。换句话说,本发明的“重心”是静电电容的分布的中心。
45.周期判定部153判定以由重心坐标算出部152计算出的重心坐标为中心的给定半径的圆的圆周上的各电极111、112的交点113处的差分值是否在沿着圆的1周中表示2周期的周期性。所谓“在1周中2周期的周期性”是如图4的(c)所示那样π[rad]间隔的正弦波的分量大。关于周期判定部153的处理内容,使用图2至图4后述。
[0046]
操作判定部154在由重心坐标算出部152计算出的以重心坐标为中心的给定的半径的圆的圆周上的各交点113处的差分值由周期判定部153判定为表示2周期的周期性时,判定为进行了多根手指所进行的输入操作。
[0047]
坐标算出部155在由操作判定部154判定为进行了多根手指所进行的输入操作的情况下,计算多根手指各自的中心坐标。此外,坐标算出部155在由操作判定部154判定为进行了一根手指所进行的输入操作的情况下,将由重心坐标算出部152计算出的重心坐标作为手指的中心坐标输出。
[0048]
图2至图4是表示对静电坐标输入部110进行操作输入时的手指f的状态与静电坐标输入部110的测定值的关系的图。图2的(a)示出将一根手指f立起而进行操作输入的状态,图3的(a)示出将一根手指f倾斜地进行操作输入的状态,图4的(a)示出将两根手指f、f’立起而进行操作输入的状态。
[0049]
此外,图2的(b)、图3的(b)、图4的(b)表示交点113处的差分值的平面分布。差分值的平面分布由与差分值对应的等值线(实线的闭合曲线)表示,将表示由检测部140检测到的手指f的位置的区域fa(以下,称为手指区域fa)和以手指区域fa的重心为中心的半径r的测定圆(虚线的圆)一并表示。手指区域fa用单调的渐变表示,黑色部分是手指f与静电坐标输入部110接触的部分。灰色部分是手指f接近静电坐标输入部110的部分。此外,测定圆是以重心为中心的圆。测定圆的直径是使两根手指接触的情况下的两根手指的中心彼此的平均的距离。作为一例,测定圆的直径为18mm(半径为9mm)。另外,图2的(b)、图3的(b)、图4的(b)中的xy坐标的原点是手指区域fa的重心。测定圆的半径不限于9mm。若测定圆的半径为8mm~10mm,则能够得到足够高的精度。此外,测定圆不一定需要固定半径。例如,也可以使用从重心到差分值成为最大的位置为止的距离。
[0050]
此外,图2的(c)、图3的(c)、图4的(c)表示差分值的角度特性。横轴表示角度,纵轴表示测定圆上的差分值。角度表示测定圆上的位置,将x轴的正区间上的点设为0[rad],逆时针地设定角度。因此,在测定圆上y轴的正区间上的点的角度为π/2[rad],x轴的负区间上的点的角度为π[rad],y轴的负区间上的点的角度为3π/4[rad]。图2的(c)、图3的(c)、图4的(c)所示的差分值是从测定圆中的0[rad]的点到每个π/18[rad]的采样点的差分值,在采样点不存在交点113的情况下,使用根据采样点的周围的多个交点113处的差分值进行线性近似而得到的值。
[0051]
如图2的(a)所示,在将一根手指f立起的状态下进行操作输入的状态下,如图2的(b)所示那样,变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa为圆形,等值线为同心圆状。在该情况下,如图2的(c)所示那样,差分值的角度特性成为平坦的特性。这是因为测定圆上的各采样点处的差分值相等的缘故。
[0052]
此外,如图3的(a)所示,在使一根手指f倾斜的状态下进行操作输入的状态下,如图3的(b)所示那样,变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa为椭圆形,等值线成为椭圆形。等值线彼此的间隔,手指f的前端侧最窄,手指f的根侧(靠近手背的一侧)最宽。在该情况下,差分值的角度特性在测定圆的1周中差分值成为最大的点pmax为1处,因此如图3的(c)所示那样,在沿着测定圆的1周中表示1个周期的周期性。
[0053]
此外,如图4的(a)所示那样,在将两根手指f、f’立起的状态下进行操作输入的状态下,如图4的(b)所示,变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa为2个圆形,等值线为椭圆形。等值线彼此的间隔,连结两根手指f、f’的方向(x方向)侧宽,π/2[rad]不同的方向(y方向)侧窄。在该情况下,差分值的角度特性在测定圆的1周中差分值成为最大的点pmax为2处,因此如图4的(c)所示那样,在沿着测定圆的1周表示2个周期的周期性。由于
测定圆是与一根手指的尺寸一致的圆,所以两根手指f、f’的手指区域fa的重心位于两根手指f、f’之间。因此,两根手指f、f’的中心部位于测定圆上,因此在2个部位得到点pmax,在沿着测定圆的1周得到2个周期的周期性。
[0054]
以上,如图2至图4所示那样,若使用测定圆求出差分值的角度特性,则能够区分如图2的(a)所示那样将一根手指f立起而进行操作输入的状态、和如图3的(a)所示那样将一根手指f倾斜地进行操作输入的状态、和如图4的(a)所示那样将两根手指f、f’立起而进行操作输入的状态。
[0055]
在此,在傅立叶级数展开中,若f(x)是周期t的函数,则以下的式(1)~(3)的关系成立。
[0056]
[数式1]
[0057][0058]
其中
[0059]
[数式2]
[0060][0061]
[数式3]
[0062][0063]
在此,将x置换为θ。此外,将距针对两根手指f、f’的手指区域fa(参照图4的(b))的中心固定距离r下的静电坐标输入部110的差分值设为f(θ),通过傅立叶级数展开求出f(θ)。f(θ)表示测定圆。设周期t=2π,式(1)~(3)中的n=2,通过下式(4)来近似f(θ)。其中,式(4)中的系数a0、a2、b2分别由式(5)~(7)表示。系数a2、b2是使用图7来对表示后述的两根手指f、f’的坐标pf1、pf2的位置的矢量进行确定的系数。
[0064]
[数式4]
[0065][0066]
[数式5]
[0067][0068]
[数式6]
[0069]
[0070]
[数式7]
[0071][0072]
在此,在图4的基础上,使用图5以及图6,对由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布以及差分值的角度特性的差异进行说明。图5以及图6是说明由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布以及差分值的角度特性的差异的图。
[0073]
如图5的(a)所示,在使两根手指f、f’分离并立起的状态下进行操作输入的状态下,如图5的(b)所示那样,变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa为2个圆形,但等值线成为长轴比图4的(b)所示的椭圆形长的椭圆形。在该情况下,在测定圆上赋予最小的差分值的点pmin的差分值比图4的(b)所示的情况小,因此如图5的(c)所示那样,在沿着测定圆的1周中表示的2周期的周期性的振幅比图4的(c)大。
[0074]
此外,如图6的(a)所示,在以附加了两根手指f、f’的状态相对于x轴具有角度地立起而进行操作输入的状态下,如图6的(b)所示那样,变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa为2个圆形,等值线的椭圆形的长轴相对于x轴具有角度θf(θf>0)。在该情况下,由于差分值最大的点pmax在测定圆上的角度位移,所以如图6的(c)所示那样,在沿着测定圆的1周中表示的2周期的周期性的相位位移。角度θf是极坐标系的角度,是x轴与连结两根手指f、f’的坐标pf1、pf2的位置的直线所成的角度。
[0075]
在此,表示测定圆的f(θ)可以由下式(8)表示。
[0076]
[数式8]
[0077][0078]
此外,若将式(8)变形,则得到式(9)。式(9)中的a2、sin2θf、cos2θf由式(10)~(12)表示。式(10)中的a2是表示根据确定矢量的系数a2、b2求出的矢量的大小的值。系数a1、a2是进行了傅立叶级数展开的各项的实部的系数。系数b1、b2是傅立叶级数展开的各项的虚部的系数。a0、a1、a2是由进行了傅立叶级数展开的各项的实部和虚部构成的多个复数的绝对值。
[0079]
[数式9]
[0080][0081]
[数式10]
[0082][0083]
[数式11]
[0084]
[0085]
[数式12]
[0086][0087]
若根据式(11)、(12)求出θf,则能够由下式(13)表示。
[0088]
[数式13]
[0089][0090]
此外,利用上述的计算结果,能够求出两根手指f、f’的坐标。图7是说明两根手指f、f’的坐标pf1、pf2的图。图7表示测定圆、手指区域fa的重心pc、差分值成为最大的点pmax、两根手指f、f’的坐标pf1、pf2,但手指区域fa省略。在图7中,xy坐标的原点是手指区域fa的重心pc。
[0091]
在此,若将从重心pc到两根手指f、f’的坐标pf1、pf2的位置为止的距离设为l,则坐标pf1、pf2由距离l和角度θf表示。距离l能够通过下式(14)求出。若将从手指区域fa的重心pc朝向手指f的坐标pf1、pf2的矢量设为矢量pf1、pf2,则系数k1、k2的值进行调整以使得矢量pf1、pf2的2倍成为两根手指f、f’的间隔即可。由此,能够通过下式(14)求出两根手指f、f’的间隔l作为矢量pf1、pf2的长度的2倍的距离。
[0092]
[数式14]
[0093]
l=k1
×
a2+k2
‑‑‑‑‑
(14)
[0094]
因此,在图4的(c)的基础上,若能够将图5的(c)以及图6的(c)的状态与图2的(c)以及图3的(c)的状态区分,则能够识别由两根手指f、f’进行了操作的情况,进而能够求出两根手指f、f’的坐标pf1、pf2。
[0095]
图8是表示实施方式1的输入判定方法的处理的流程图。当处理开始时,重心坐标算出部152基于变换部151的输出来计算重心坐标(步骤s1)。在步骤s1中计算出的坐标是变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa的重心坐标(xmid,ymid)。
[0096]
周期判定部153计算自测定圆的0[rad]的点起的每π/18[rad]的采样点处的差分值(步骤s2)。若在采样点存在电极111和电极112的交点113,则采样点处的差分值是交点113处的差分值。在采样点不存在交点113的情况下,周期判定部153使用根据采样点的周围的多个交点113处的差分值进行线性近似而得到的值。
[0097]
周期判定部153根据测定圆的采样点的值,基于式(6)、(7)计算傅立叶级数展开的第二项的系数a2、b2(步骤s3)。
[0098]
周期判定部153使用在步骤s3中计算出的系数a2、b2,根据式(13)计算角度θf(步骤s4)。
[0099]
操作判定部154判定在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)是否处于静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(步骤s5)。这是因为,在重心坐标(xmid,ymid)不在静电坐标输入部110的中央部的给定范围内的情况下,测定圆从能够由静电坐标输入部110测定的范围超出,无法取得测定圆的采样点的差分值。
[0100]
操作判定部154在判定为重心坐标(xmid,ymid)处于静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(s5:是)时,判定在静电坐标输入部110的整体中检测出的差分值中给定的阈值(关于差分值的阈值)以上的差分值的数是否为给定数以下(步骤s6)。在给定的阈值以上的差分值的数大于给定数的情况下,不利用两根手指进行操作。例如,存在用3根以上的手指进行操作的情况、用手掌进行操作的情况。
[0101]
操作判定部154在判定为给定的阈值(关于差分值的阈值)以上的差分值的数为给定数以下(s6:是)时,判定由系数a2、b2确定的矢量a2的大小是否大于给定的阈值(矢量的大小的阈值)(步骤s7)。在用两根手指进行操作的情况下,矢量a2变得比给定的阈值大。另外,即使用一根手指进行操作,由于测定误差,矢量a2也不会成为0。
[0102]
操作判定部154在判定为矢量的大小比给定的阈值(矢量的大小的阈值)大(s7:是)时,判定为由两根手指进行了操作输入(步骤s8)。
[0103]
坐标算出部155将由重心坐标(xmid,ymid)、距离l以及角度θf求出的2个坐标计算为手指f、手指f’的中心坐标(步骤s9)。
[0104]
另外,若在步骤s5中判定为重心坐标(xmid,ymid)不在静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(s5:否),则操作判定部154判定为通过一根手指进行了操作输入(步骤s10)。另外,操作判定部154在步骤s6中判定为给定的阈值(关于差分值的阈值)以上的差分值的数量不是给定数以下(s6:否)的情况下和在步骤s7中判定为矢量的大小不大于给定的阈值(矢量的大小的阈值)(s7:否)的情况下,也判定为通过一根手指进行了操作输入(步骤s10)。
[0105]
坐标算出部155计算在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)作为一根手指f的中心坐标(步骤s11)。以上,一系列的处理结束。
[0106]
如上所述,通过判定在沿着测定圆的1周中是否能够得到2个周期的周期性,从而能够判定由两根手指进行了操作输入,还是由一根手指进行了操作输入。因此,能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和两根以上的手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置100以及输入判定方法。
[0107]
另外,以上,对在系数a2、b2的值大到某种程度且a2的值大到某种程度的情况下判定为由两根手指进行了操作输入的方式进行了说明,但也可以如下。
[0108]
求出由下式(15)求出的a0。a0是由检测部140检测出的静电电容的直流分量,使用a0来表示。
[0109]
[数式15]
[0110][0111]
也可以求出这样的a0,在作为表示矢量的大小的值的a2与作为直流分量的a0之比a2/a0的值大到某种程度的情况(大于第一给定比率的情况)下,判定为通过两根手指进行了操作输入。若如上那样使用作为直流分量的a0和作为表示矢量的大小的值的a2之比进行判断,则能够针对静电输入部110的灵敏度的偏差等,确保更稳定的判定精度。
[0112]
此外,若静电输入部110的电极111、112的偏差较大,则由检测部140检测出的各交叉点113处的检测灵敏度产生偏差,由变换部151变换的差分值产生偏差。在这样的情况下,
设置如图9所示的校正表,通过变换部151对针对各交叉点113计算出的差分值进行校正即可。图9是表示校正表的图。在此,作为一例,表示将在x方向以及y方向上各排列8个交叉点113的情况下利用的64个校正值排列成矩阵状的校正表。变换部151基于从检测部140输入到控制部150的静电电容,将变换部151对各交叉点113计算出的差分值乘以校正值来进行校正,因此能够以更高的精度检测手指的中心坐标。
[0113]
《实施方式2》
[0114]
图10是表示实施方式2的静电输入装置200的图。
[0115]
静电输入装置200包括静电坐标输入部110、多工器120、驱动电路130、检测部140以及控制部250。静电输入装置200具有将实施方式1的静电输入装置100的控制部150置换为控制部250的结构。其他结构与实施方式1的静电输入装置100相同,因此对相同的结构要素标注相同符号并省略重复说明。
[0116]
控制部250包括变换部151、重心坐标算出部152、周期判定部153、操作判定部154、近似处理单元254以及坐标算出部255。变换部151、重心坐标算出部152、周期判定部153、操作判定部154与实施方式1的控制部150的变换部151、重心坐标算出部152、周期判定部153、操作判定部154相同。
[0117]
当通过周期判定部153判定为表示2个周期的周期性时,近似处理部254进行对由变换部151变换后的差分值超过阈值的坐标存在的范围的轮廓用椭圆进行近似的近似处理。关于该近似处理,使用图12至图14后述。
[0118]
坐标算出部255是第二坐标算出部的一例,计算与通过近似处理部254的近似处理求出的椭圆的2个焦点相比靠近椭圆的中心的位置作为两根手指的中心坐标。更具体而言,坐标算出部255在将通过近似处理部254的近似处理求出的椭圆的2个焦点和椭圆的中心连结的直线上,将从中心离开了将焦点与中心之间的第一距离乘以小于1的常数而得到的第二距离的2点的坐标作为两根手指的中心坐标并通过下式(16)进行计算。此时,坐标算出部255使用的常数是由椭圆的离心率的二次函数得到的常数。在此,将2个焦点坐标设为(x1,y1),(x2,y2),将长径的长度设为a,短径的长度设为b,椭圆的中心设为(x0,y0),常数设为c。常数c后述。θ表示椭圆的斜率。考虑a、b的大小关系来计算。
[0119]
[数式16]
[0120][0121]
在式(16)中使用的常数c由采用了近似处理部254通过近似处理求出的椭圆的离心率e所得到的下式(17)表示的二次函数提供。
[0122]
[数式17]
[0123]
常数c=-6.7833
×
e2+10.447
×
e-3.3596
‑‑‑‑‑
(17)
[0124]
式(17)的3个系数根据椭圆的形状而不同。因此,式(17)的3个系数是能够根据静电坐标输入部110的种类而变化的值。式(17)的3个系数是将两根手指的间隔设定为15mm~20mm并通过实验取得的值。
[0125]
在手指的位置精度也可以较低的情况下,也可以对常数使用固定的值。常数成为比0大且为比1小的值。常数根据静电坐标输入部110的各种尺寸、材质而不同,例如为0.7。
[0126]
图11是表示离心率e与常数c的实测值的关系的图。式(17)为表示对这样的离心率e与常数c的实测值的关系拟合而得到的二次曲线的二次函数。使用图12至图14在后面叙述椭圆的2个焦点与两根手指的中心坐标的位置关系。
[0127]
图12至图14是表示近似处理部254通过近似处理求出的椭圆与坐标算出部255计算出的两根手指的中心坐标的位置关系的例子的图。图12表示将两根手指与x轴平行地放置在静电输入部110上的情况下的结果。图13表示将两根手指与y轴平行地放置在静电输入部110上的情况下的结果。图14表示在静电输入部110上将两根手指相对于x轴以及y轴在π/4[rad]的方向上放置于静电输入部110上的情况下的结果。在任何情况下,两根手指的中心彼此的间隔都为15mm。
[0128]
图12的(a)、图13的(a)、图14的(a)示出根据变换部151的输出计算出的静电电容的差分值的分布。电极111和电极112各具有8根,交点113为64个。在各交点113之间,基于各
交点113的值来计算进行了线性插值的值。静电电容的差分值用将最大值设为500的相对值(0-500)来表示。图12的(a)、图13的(a)、图14的(a)中,将相对值分为0-99、100-199、200-299、300-399、400-500这5个范围的5个阶段表示。
[0129]
如图12的(a)、图13的(a)、图14的(a)所示那样,分别得到在x方向上较长的椭圆、在y方向上较长的椭圆、在相对于x轴以及y轴而在π/4[rad]的方向上较长的椭圆的分布。
[0130]
在图12的(b)、图13的(b)、图14的(b)中,用黑色的涂黑的四边形(

)表示差分值的相对值为300的点,用黑色的涂黑的菱形(

)表示在将对差分值的相对值为300的多个点拟合而得到的椭圆的2个焦点与椭圆的中心连结的直线上,从中心离开了对焦点与中心之间的第一距离乘以常数而得到的第二距离的2点。相对值是300的值是通过使手指f的指肚与静电输入部110接触的范围的轮廓来测定的值。在电极的交点113少的情况下,若使两根手指f、f’立起而与静电输入部110接触,则相对值成为300的位置成为椭圆。
[0131]
在此,对差分值的相对值为300的多个点拟合而得到的椭圆是将阈值设为300,通过近似处理部254进行近似处理而得到的,该近似处理是将由变换部151进行了变换的差分值超过阈值(在此为300)的坐标存在的范围的轮廓用椭圆进行近似的近似处理。
[0132]
此外,在将通过近似处理得到的椭圆的2个焦点与椭圆的中心连结的直线上,从中心离开了能够将焦点与中心之间的第一距离乘以常数而得到的第二距离的2点(

)是坐标算出部255使用式(16)求出的2个点,计算为两根手指的中心坐标。
[0133]
此外,在图12的(b)、图13的(b)、图14的(b)中,用黑色的涂黑的三角形(

)表示实际测定出的两根手指的中心坐标。实际上是对将仿真了手指的两根模拟手指配置在静电输入部110上的位置进行测定而得到的坐标。
[0134]
如图12的(b)、图13的(b)、图14的(b)所示那样,通过坐标算出部255计算为两根手指的中心坐标的、从中心离开了对第一距离乘以常数而得到的第二距离的2点(

)与实际测定得到的两根手指的中心坐标(

)非常接近,大致一致。
[0135]
坐标算出部255计算表示两根手指的中心坐标的2点(

)的中心作为两根手指的中心坐标的中心位置。两根手指的中心坐标的中心位置是用黑色的涂黑的圆(

)表示的位置,是表示两根手指的中心坐标的2点(

)的中心。
[0136]
图15以及图16是表示测定出的两根手指的中心坐标彼此之间的距离lm、和通过坐标算出部255计算为两根手指的中心坐标的2个点彼此之间的距离lc1、lc2的关系的图。图16放大表示相当于图15的横轴以及纵轴的一部分区间的部分。
[0137]
在图15的(a)以及图16的(a)中示出了坐标算出部255使用式(16)以及常数(0.7)计算出的2个点彼此之间的距离lc1,在图15的(b)以及图16的(b)中示出了坐标算出部255使用式(16)以及式(17)的常数计算出的2个点彼此之间的距离lc2。
[0138]
在图15的(a)、(b)以及图16的(a)、(b)中,横轴为测定值,纵轴为计算值,因此坐标算出部255的计算精度越高,则得到实线所示的斜率越接近1的直线的距离。若将图15的(a)以及图16的(a)与图15的(b)及图16的(b)进行比较,则使用图15的(b)以及图16的(b)所示的式(17)的常数计算出的距离lc2比使用图15的(a)及图16的(a)所示的常数(0.7)计算出的距离lc1更接近直线,因此能够确认与通过使用式(17)的常数而使用常数(0.7)的情况相比,坐标算出部255的算出精度提高。
[0139]
图17是表示实施方式2的输入判定方法的处理的流程图。图17所示的流程图将图8
所示的实施方式1的步骤s9替换为步骤s29a以及s29b。在此,对不同点进行说明。
[0140]
在步骤s8中,若操作判定部154判定为由两根手指进行了操作输入,则近似处理部254进行近似处理来求出椭圆和椭圆的焦点的坐标(步骤s29a)。在此,在步骤s29b中使用式(17)的常数c的情况下,近似处理部254在步骤s29a中除了椭圆和椭圆的焦点的坐标之外还求出离心率e即可。另外,求出椭圆是在静电输入部110的xy坐标上求得表示椭圆的式子。焦点的坐标和离心率e只要基于表示椭圆的式子求出即可。
[0141]
接下来,坐标算出部255在连结通过近似处理部254的近似处理求出的椭圆的2个焦点和椭圆的中心的直线上,使用式(16)计算从中心离开了对焦点与中心之间的第一距离乘以常数(0.7)或式(17)的常数c得到的第二距离的2点的坐标(步骤s29b)。以上,一系列的处理结束。
[0142]
如上所述,通过判定在沿着测定圆的1周中是否能够得到2个周期的周期性,能够判定由两根手指进行了操作输入,还是由一根手指进行了操作输入。然后,通过近似处理求出表示两根手指与静电输入部110接触而产生的静电电容的差分值的分布的椭圆,进而能够使用式(16)常数来计算两根手指的中心坐标。式(16)中使用的常数使用式(16)的常数或常数(0.7)。
[0143]
因此,能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和两根以上的手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置200以及输入判定方法。此外,能够提供能够高精度地计算两根手指的中心坐标的静电输入装置200以及输入判定方法。
[0144]
《实施方式3》
[0145]
图18是表示实施方式3的输入判定方法的处理的流程图。图18所示的流程图以图8所示的实施方式1的流程图为基础,能够实施实施方式1的静电输入装置100。在此,作为实施方式3的输入判定方法,对实施方式1的输入判定方法的第一变形例的输入判定方法进行说明。在图18中,对与图8所示的步骤相同的处理标注相同的编号。
[0146]
在实施方式3中,操作判定部154以由变换部151变换的、与各交叉点113处的静电坐标输入部110和手指之间的距离对应的静电电容的差分值的最大值或最小值的坐标为基准,根据以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值来计算进行了傅立叶解析的实数部,若在沿着圆的1周中成为2个周期的傅立叶解析的实数部的大小大于阈值(给定的阈值),则判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0147]
在此,在傅立叶解析有傅立叶级数展开、复数傅立叶级数展开、傅立叶变换,可以使用任意方法。傅立叶解析的实部是指复数傅立叶级数的实部、或者傅立叶变换的实部、以及傅立叶级数的余弦。
[0148]
当处理开始时,重心坐标算出部152基于变换部151的输出,计算进行了操作输入的坐标(步骤s1)。在步骤s1中计算出的坐标是变换部151的输出成为给定的阈值以上的手指区域fa的重心坐标(xmid,ymid)。
[0149]
操作判定部154判定在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)是否处于静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(步骤s5)。这是因为,在重心坐标(xmid,ymid)不在静电坐标输入部110的中央部的给定范围内的情况下,测定圆从能够由静电坐标输入部110测定的范围超出,无法取得测定圆的采样点的差分值。
[0150]
操作判定部154在判定为重心坐标(xmid,ymid)处于静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(s5:是)时,判定在静电坐标输入部110的整体中检测出的差分值中给定的阈值(关于差分值的阈值)以上的差分值的数是否为给定数以下(步骤s6)。在给定的阈值以上的差分值的数量大于给定数的情况下,不用两根手指进行操作。例如,存在用3根以上的手指进行操作的情况、用手掌进行操作的情况。
[0151]
若操作判定部154判定为给定的阈值(针对差分值的阈值)以上的差分值的数为给定数以下(s6:是),则周期判定部153从测定圆的0[rad]的点计算出每个π/18[rad]的采样点处的差分值(步骤s31)。各采样点是从重心坐标离开9mm的点。各采样点是从重心起将x轴方向设为0[rad],从0[rad]每次旋转了π/18[rad]的位置。各采样点的坐标由下式(18)表示。
[0152]
[数式18]
[0153][0154]
步骤s31的处理与实施方式1的步骤s2的处理相同。若在采样点存在电极111和电极112的交点113,则采样点处的差分值是交点113处的差分值。在采样点不存在交点113的情况下,周期判定部153使用根据采样点周围的多个交点113处的差分值进行线性近似而得到的值。
[0155]
操作判定部154确定测定圆的圆周上的采样点处的差分值的最大值的坐标(步骤s32)。
[0156]
操作判定部154根据重心坐标和采样点处的差分值的最大值的坐标(xmax,ymax),计算θf(步骤s33)。θf由下式(19)计算。
[0157]
[数式19]
[0158][0159]
操作判定部154以在步骤s33中确定的θf进行校正后,进行傅立叶解析,计算傅立叶级数的第二项的实部的系数a2。例如,在测定圆的圆周上的值是图6的(c)所示的值的情况下,从0到π/4[rad]的范围,将角度校正为加上了7π/4[rad]的角度,从π/4到2π[rad]的范围,将角度校正为减去了π/4[rad]得到的值。其结果,校正为图x(图4的(c)的复制)所示的值。使用校正后的值,根据以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的采样点处的差分值,计算进行了傅立叶解析的实数部的系数a2(步骤s34)。另外,由于0[rad]为最大值,因此只要是在1周(2π)具有2个周期的周期性的数据,则傅立叶级数的第二项的虚部的系数b2大致为0。因此,通过将静电电容的差分值的最大值的坐标的角度校正为成为0[rad]之后进行傅立叶解析,从而能够仅通过实数部的系数a2来判定周期性。另外,即使进行校正以使得最小值的坐标的角度成为0,傅立叶解析的实部的系数a2也大致计算出相同的值。
[0160]
操作判定部154判定在沿着圆的1周中成为2个周期的傅立叶解析的实数部的系数a2是否大于阈值(给定的阈值)(步骤s35)。
[0161]
当通过操作判定部154判定为实数部的系数a2大于阈值(给定的阈值)时,进入计算两根手指的坐标的步骤s36。
[0162]
坐标算出部155计算以重心的坐标(xmid,ymid)、实数部的系数a2以及角度θf求出的2个坐标作为手指f、f’的中心坐标(步骤s36)。另外,也可以使用最小值的坐标来代替使用最大值的坐标。两根手指位于从重心坐标(xmid,ymid)与静电电容的差分值的最小值的坐标开始由角度θf+π/2、以及角度θf-π/2表示的角度(与θf相差π/2的角度)的方向上。因此,只要使用差分值的最大值或最小值中的任意一方来计算即可。
[0163]
另外,在步骤s5中,在由操作判定部154判定为重心坐标(xmid,ymid)不在静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(s5:否)的情况下,视为由一根手指进行了操作输入,坐标算出部155计算在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)作为一根手指f的中心坐标(步骤s11)。此外,在步骤s6中判定成为给定的阈值以上的差分值的数为给定数以上(s6:否)的情况下,视为不是两根手指的操作输入,坐标算出部155计算在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)作为一根手指f的中心坐标(步骤s11)。此外,在步骤s35中判定为系数
a2的大小不大于阈值(步骤s35:否)的情况下,视为由一根手指进行了操作输入,坐标算出部155计算在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)作为一根手指f的中心坐标(步骤s11)。以上,一系列的处理结束。
[0164]
如上所述,以静电电容的差分值的最大值或最小值的坐标为基准,根据以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值来计算进行了傅立叶解析的实数部,若在沿着圆的1周中成为2个周期的傅立叶解析的所述实数部的大小大于阈值(给定的阈值),则能够判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0165]
因此,能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和两根以上的手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置以及输入判定方法。此外,能够提供能够高精度地计算两根手指的中心坐标的静电输入装置以及输入判定方法。
[0166]
《实施方式4》
[0167]
图19是表示实施方式4的输入判定方法的处理的流程图。图19所示的流程图以图8所示的实施方式1的流程图为基础,实施方式1的静电输入装置100能够实施。在此,作为实施方式4的输入判定方法,对实施方式1的输入判定方法的第二变形例的输入判定方法进行说明。在图19中,对与图8以及图18所示的步骤相同的处理标注相同的编号。
[0168]
在实施方式4中,操作判定部154计算以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值的最大值与最小值的比率,若比率比第二给定比率大,则判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0169]
图19所示的处理中的步骤s1、s5、s6、s31、s11与图18所示的步骤s1、s5、s6、s31、s11相同。
[0170]
操作判定部154确定以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值的最大值和最小值(步骤s41)。
[0171]
操作判定部154判定所确定的差分值的最大值与最小值的比率(最大值/最小值)是否大于给定比率(第二给定比率)(步骤s42)。
[0172]
若差分值的最大值与最小值的比率(最大值/最小值)比第二给定比率大,则操作判定部154确定测定圆中的采样点处的差分值的最大值(或最小值)的坐标(步骤s43)。步骤s43的处理与图18中的步骤s32的处理相同。
[0173]
周期判定部153根据重心坐标(xmid,ymid)和采样点处的差分值的最大值的坐标,计算角度θf(步骤s44)。步骤s44的处理与图18中的步骤s33的处理相同。在此,根据重心坐标(xmid,ymid)与静电电容的差分值的最大值的坐标来求出角度θf。另外,也可以使用最小值的坐标来代替使用最大值的坐标。两根手指位于从重心坐标(xmid,ymid)与静电电容的差分值的最小值的坐标开始由角度θf+π/2、以及角度θf-π/2表示的角度(与θf为π/2不同的角度)的方向上。因此,只要使用差分值的最大值或最小值中的任意一方来计算即可。
[0174]
操作判定部154根据采样点处的差分值的最大值和最小值来计算手指间隔d(步骤s45)。通过在差分值的最大值与最小值的比率(最大值/最小值)上加上给定的常数来求出手指间隔d。若椭圆的长径与短径的比率大,则手指间隔d变大,若比率小,则手指间隔d变小。
[0175]
坐标算出部155计算由重心的坐标(xmid,ymid)、手指间隔d以及角度θf求出的2个坐标作为手指f的中心坐标(步骤s46)。
[0176]
另外,在步骤s5中,在由操作判定部154判定为重心坐标(xmid,ymid)不在静电坐标输入部110的中央部的给定范围内(s5:否)的情况下,由于是由一根手指进行了操作输入的情况,因此坐标算出部155计算在步骤s1中计算出的重心坐标(xmid,ymid)作为一根手指f的中心坐标(步骤s11)。以上,一系列的处理结束。
[0177]
如上所述,计算以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值的最大值与最小值的比率,若比率大于第二给定比率,则能够判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0178]
因此,能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和两根以上的手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置以及输入判定方法。此外,能够提供能够高精度地计算两根手指的中心坐标的静电输入装置以及输入判定方法。
[0179]
《实施方式5》
[0180]
图20是表示实施方式5的输入判定方法的处理的流程图。图21是说明由两根手指f、f’的位置关系的差异引起的差分值的平面分布、以及差分值的角度特性的差异的图。图20所示的流程图以图8所示的实施方式1的流程图为基础,实施方式1的静电输入装置100能够实施。在此,作为实施方式5的输入判定方法,对实施方式1的输入判定方法的第三变形例的输入判定方法进行说明。在图20中,对与图8、图18以及图19所示的步骤相同的处理标注相同的编号。
[0181]
在实施方式4中,操作判定部154计算以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值的最大值与最小值的比率,若比率比第三给定比率大,且将重心坐标与差分值的最大值的坐标连结的第一线段与连结重心坐标与差分值的最小值的坐标的第二线段的角度比π/4[rad]大且比3π/4[rad]小,或者比5π/4[rad]大且比7π/4[rad]小,则判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0182]
图20所示的处理中的步骤s1、s5、s6、s31、s41、s42、s43、s44、s45、s46、s11与图19所示的s1、s5、s6、s31、s41、s42、s43、s44、s45、s46、s11相同。
[0183]
在步骤s42中,操作判定部154判定所确定的差分值的最大值与最小值的比率(最大值/最小值)是否大于给定比率(第三给定比率)(步骤s42)。图20中的步骤s42中使用的给定比率(第三给定比率)与图19中的步骤s42中使用的给定比率(第二给定比率)的值不同。在图19所示的处理中,若差分值的最大值与最小值的比率(最大值/最小值)比给定比率(第二给定比率)大,则判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。因此,如图3所示,需要判别是倾斜的一根手指f还是两根手指f,因此将给定比率(第二给定比率)设定为比较大的值,设定为比图20的步骤s42中的给定比率(第三给定比率)大的值。与此相对,在图20所示的处理中,除了步骤s42的判定处理之外,还存在后述的步骤s52的处理,因此给定比率(第三给定比率)可以是比图19的步骤s42中的给定比率(第二给定比率)小的值。
[0184]
操作判定部154在步骤s43中,当确定测定圆中的采样点处的差分值的最大值(或最小值)的坐标时,计算将重心坐标与差分值的最大值的坐标连结的线与将重心坐标与差分值的最小值的坐标连结的线的角度(步骤s51)。如图21的(a)所示,在表示最大值的采样点处于π/4[rad]方向,表示最小值的采样点处于3π/4[rad]方向的情况下,由于其差如图21的(a)、(b)所示那样为π/2[rad],因此能够判定为有两根手指。
[0185]
操作判定部154判定将重心坐标与差分值的最大值的坐标连结的第一线段和将重
心坐标与差分值的最小值的坐标连结的第二线段所成的角度是否比π/4[rad]大且比3π/4[rad]小,或者比5π/4[rad]大且比7π/4[rad]小(步骤s52)。
[0186]
操作判定部154在步骤s52中判定为“是”时,使流程前进至步骤s44。之后,与图19所示的处理同样地,进行步骤s45以及s46的处理。
[0187]
如上所述,计算以重心坐标(xmid,ymid)为中心的给定的半径的圆的圆周上的坐标中的差分值的最大值与最小值的比率,若比率比第三给定比率大,且将重心坐标与差分值的最大值的坐标连结的第一线段与将重心坐标与差分值的最小值的坐标连结的第二线段的角度比π/4[rad]大且比3π/4[rad]小,或者比5π/4[rad]大且比7π/4[rad]小,则能够判定为进行了两根以上的手指所进行的输入操作。
[0188]
因此,能够提供能够区分相对于静电坐标输入部倾斜地延伸的一根手指接触的状态和两根以上的手指与静电坐标输入部接触的状态的静电输入装置以及输入判定方法。此外,能够提供能够高精度地计算两根手指的中心坐标的静电输入装置以及输入判定方法。
[0189]
以上,对本发明的例示性的实施方式的静电输入装置以及输入判定方法进行了说明,但本发明并不限定于具体公开的实施方式,能够在不脱离权利要求书的范围内进行各种变形、变更。
[0190]
另外,本国际申请主张基于2020年8月24日申请的日本专利申请2020-140845的优先权,其全部内容通过本国际申请中的参照而引用于此。
[0191]-附图标记说明-[0192]
100、200 静电输入装置
[0193]
110 静电坐标输入部
[0194]
111、112 电极
[0195]
113 交点
[0196]
120 多工器
[0197]
130 驱动电路
[0198]
140 测定部
[0199]
150、250 控制部
[0200]
151 变换部
[0201]
152 重心坐标算出部
[0202]
153 周期判定部
[0203]
154 操作判定部
[0204]
155、255 坐标算出部
[0205]
254 近似处理部。
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