iPhoneに搭載されているような現代のタッチスクリーンは、髪の毛ほどの細さの電極を格子状に並べたグリッド間の電荷と電圧の変化、いわゆる静電容量を測定することで動作します。「指で画面に触れると、画面から電荷が少し流れ出ます」と、モバイル技術コンサルタントで元インテルのタッチテクノロジストであるジェフ・ウィルソン氏は言います。これは、人間の体の大部分が水でできており、非常に導電性が高いためです。タッチスクリーンは、交差する2つの電極間の電荷の降下量を測定することで、グリッド上の指の位置を特定します。このプロセスは「相互静電容量」と呼ばれます。
問題は、汗や雨滴が電極間に新たな導管を形成し、電荷を減少させてしまうことです。幸いなことに、タッチスクリーンのエンジニアたちはここ数年で、「自己容量」と呼ばれる別のタッチセンサー方式を採用することで、この水分の問題を解決しました。
タッチスクリーンは、電極間の電荷を測定するのではなく、画面上の個々の電極とユーザーが立っている地面との間の電荷の増加を測定します。水滴は地面に接地されていないため、携帯電話のファームウェアは水滴を無視する能力が向上します。
しかし、この方法だけではほとんどのスマートフォンでは機能しません。ピンチやズームといったマルチタッチジェスチャーに対応していないためです。信号は電極グリッドの行または列に対応しており、個々の点に対応しているわけではありません。複数のタッチがある場合、スマートフォンは実際の点に加えてゴーストポイントも認識してしまう可能性があります。
解決策は？ 2つの方法を1つのタッチスクリーンに統合することです。デバイスが両方の信号をチェックすれば、汗、雨、その他の水分をコントロールしながらマルチタッチジェスチャーを検知できます。「電極もコントローラーも同じです」とウィルソン氏は言います。「唯一の違いはファームウェアで、測定値を組み合わせるのに十分な性能が必要です。」
一部の携帯電話にはすでにこのコンボ機能が搭載されていますが、広告ではあまり宣伝されていません。広告で「相互容量と自己容量」を魅力的に見せるのは難しいのです。
この記事は、2015年11月号のポピュラーサイエンスに掲載されました。
