水滴がタッチスクリーンに影響を及ぼすのはなぜですか?

iPhone のような最新のタッチスクリーンは、髪の毛ほどの細い電極のグリッド全体にわたる電荷と電圧の変化、つまり静電容量を測定することで機能します。「指をスクリーンにタッチすると、電荷の一部が吸い取られます」と、モバイル技術コンサルタントでインテルの元タッチテクノロジストのジェフ・ウィルソンは言います。これは、人間の体の大部分が水でできており、水は極めて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減少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別の導管を形成し、電荷を減少させる可能性があることです。ありがたいことに、過去数年にわたって、タッチスクリーンのエンジニアは「自己容量」と呼ばれるタッチセンシングの別のモードを利用して、水の問題を解決しました。

タッチスクリーンは、一対の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方がよいでしょう。

しかし、この方法だけでは、ピンチやズームなどのマルチタッチジェスチャを処理できないため、ほとんどのスマートフォンでは機能しません。信号は、個々のポイントではなく、電極グリッドの行または列に対応します。複数のタッチがあると、スマートフォンは実際のポイントに加えてゴーストポイントも記録する可能性があります。

解決策は？ 2 つの方法を 1 つのタッチスクリーンに組み合わせることです。デバイスが両方の信号をチェックすれば、汗、雨、その他の湿気を制御しながらマルチタッチ ジェスチャを認識できます。「電極も同じで、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す。ファームウェアは、測定値を組み合わせるのに十分なほどスマートでなければなりません。」

一部の携帯電話にはすでにこのコンボが搭載されていますが、宣伝されることはほとんどありません。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たものです。