位置検出装置
【課題】最小限の回路構成で、入力面上の複数の指の存在を確実且つ高速に検出する、位置検出装置を提供する。
【解決手段】受信側電極を差動増幅部の正極入力端子と負極入力端子のいずれかに必ず接続する切替スイッチを設ける。この切替スイッチに対し、正極入力端子に接続される電極子が複数並ぶ正極領域と、負極入力端子に接続される電極子が複数並ぶ負極領域と、電極子が正極入力端子と負極入力端子に交互に接続される不感領域とを形成するべく制御する。
【解決手段】受信側電極を差動増幅部の正極入力端子と負極入力端子のいずれかに必ず接続する切替スイッチを設ける。この切替スイッチに対し、正極入力端子に接続される電極子が複数並ぶ正極領域と、負極入力端子に接続される電極子が複数並ぶ負極領域と、電極子が正極入力端子と負極入力端子に交互に接続される不感領域とを形成するべく制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、静電式の位置検出装置の、位置検出平面における走査速度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータに位置情報を与える入力装置には、様々なものがある。その中で、タッチパネルと呼ばれる、位置情報入力装置がある。
このタッチパネルは、指や専用のペン等の指示体で検出平面に触れることで、コンピュータ等の操作を行う入力装置である。
そして、タッチパネルは、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や銀行のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、駅の券売機等で広く利用されている。
【０００３】
タッチパネルに採用される位置情報検出技術には、様々なものがある。例えば、圧力の変化で位置検出を行う抵抗膜方式や位置検出平面の表面の膜の静電容量の変化で位置検出を行う静電容量方式等がある。
【０００４】
本発明の従来技術として、静電容量方式による位置検出装置を説明する。
図１５は、従来の静電容量方式の位置検出装置を示すブロック図である。
駆動部１５０２は、例えば人体に最も吸収され易いとされる周波数である、２００ｋＨｚの交流電圧を生成する。
駆動部１５０２によって生成された２００ｋＨｚの交流電圧は、送信選択スイッチ１５０３を通じて、センサ基板２０３のＸ軸方向の電極（以下、「Ｘ軸電極」という）１０９に、選択的に印加される。
このセンサ基板２０３は、細長い導体の電極を縦横に並べ、縦に並べた電極と、横に並べた電極との間には、図示しない略板状の絶縁シートが介在してコンデンサを形成する。２００ｋＨｚの交流電圧はこれらコンデンサに印加される。
受信選択スイッチ１５０４は、コンデンサを形成する交点を定めるためのスイッチである。
受信選択スイッチ１５０４の出力はプリアンプ１５０５に供給され、Ａ／Ｄ変換器２０６でデジタルデータに変換された後、位置算出部２０７ａに入力される。
【０００５】
マイコンよりなる位置算出部２０７ａは、同期クロック生成部１５０６から得られるアドレス情報と、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られる僅かな信号変化のデータを受けて、センサ基板２０３上の指の存在の有無と、その位置の情報とを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られたデータを積算処理した後、そのピーク値を検出する。そして、この算出したピーク値とその前後の値を基に重心演算を行う。そして、この得られた重心の時間軸上における位置を基に指の位置を演算する。
なお、説明の便宜のため、センサ基板２０３のうち、送信選択スイッチ１５０３に接続されている側の複数の電極をまとめてＸ軸電極２０９と呼び、受信選択スイッチ１５０４に接続されている側の複数の電極をまとめてＹ軸電極２１０と呼ぶ。
【０００６】
これより駆動部１５０２の内部を説明する。
クロック生成器１５０７はクロックを生成する発振器である。クロック生成器１５０７が生成したクロックは読み出し部１５０８に供給される。
サイン波ＲＯＭ１５０９は、例えば８ビット×２５６サンプルの疑似サイン波が記憶されたＲＯＭである。読み出し部１５０８は、クロック生成器１５０７から供給されるクロックに基づいて、サイン波ＲＯＭ１５０９のアドレスを指定して、データを読み出す。
読み出し部１５０８がサイン波ＲＯＭ１５０９から読み出したデータは、Ｄ／Ａ変換器１５１０においてＤ／Ａ変換された後、ＬＰＦ１５１１に入力され、このＬＰＦ１５１１において平滑化されることにより、アナログのサイン波信号に変換される。その後、このアナログサイン波信号は、ドライバ１５１２において電圧増幅され、Ｘ軸電極２０９に印加される交流電圧となる。
【０００７】
なお、本出願人の発明に係る従来技術を、特許文献１及び特許文献２に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５８６１８７５号明細書
【特許文献２】特開平１０−２０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、新たなユーザインターフェースの手法として、入力面上の複数の指を同時に検出したい、という要望がある。かかる検出を実現する手法として、例えば、入力面上に存在する複数の指を時分割で順次検出する方法がある。
【００１０】
特許文献１は、受信側のＹ軸電極を大きく二つ以上の領域に分割し、その分割した領域に属する電極を全て差動増幅器のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に接続させ、その領域の境界を移動させる技術内容が開示されている。しかし、この方法では、複数の指の存在をうまく検出することができない。
【００１１】
特許文献２には、受信側のＹ軸電極を構成する全ての電極に、二つのアナログ電子スイッチを接続し、このスイッチに差動増幅器のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に接続させている。二つのアナログ電子スイッチを両方共切断すれば、指の存在を検出できない「不感領域」を、位置平面上に設けることが可能になるので、特許文献１と比べると、複数の指の存在を検出することが可能になる。しかし、この方法では、Ｙ軸電極の電極は、差動増幅器のプラス側入力端子に接続されている状態、差動増幅器のマイナス側入力端子に接続されている状態に加えて、差動増幅器のいずれの端子にも接続されていない状態を設けなければならず、制御がより複雑になると共に、部品点数が増加する。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、最小限の回路構成で、入力面上の複数の指の存在を確実且つ高速に検出する、位置検出装置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】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る位置検出装置は、略平行に配置された複数の導体からなる第一の電極と、該第一の電極と直交して配置された複数の導体からなる第二の電極と、第一の電極に所定の信号を供給するための信号供給部と、第一及び第二の入力端子を有し、該第一及び第二の入力端子から入力された信号を差動増幅して出力する差動増幅部と、信号供給部に第一の電極のうちから所定の順番で少なくとも一の電極を選択して接続する第一のスイッチ部と、第二の電極を差動増幅部の第一の入力端子又は第二の入力端子のいずれか一方に接続する第二のスイッチ部と、第二のスイッチ部を制御して、第二の電極のうちの隣接する複数の電極を選択してなる第一の選択電極を差動増幅部の第一の入力端子に接続すると共に、第一の選択電極以外の第二の電極のうちから隣接する複数の電極からなる第二の選択電極を差動増幅部の第二の入力端子に接続する制御部と、差動増幅部からの出力信号から指示位置を算出する位置算出部とを具備する。
【００１４】
第二の電極を差動増幅部の第一及び第二の入力端子のいずれかに必ず接続する第二のスイッチ部を設ける。この第二のスイッチ部に対し、第一の入力端子に接続される電極が複数並ぶ第一の選択電極と、第二の入力端子に接続される電極が複数並ぶ第二の選択電極と、第一の選択電極及び第二の選択電極以外の電極とを形成するべく制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、最小限の回路構成で、入力面上の複数の指の存在を確実且つ高速に検出可能な、位置検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の例である、位置検出装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の例である、位置検出装置の全体ブロック図である。
【図３】矩形波生成部の内部ブロック図である。
【図４】位置算出部の内部ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る位置検出装置の等価回路である。
【図６】本実施形態に係る位置検出装置の、波形図である。
【図７】マトリクス電極の一部断面図と、Ｘ軸電極に電圧を印加する状態と、発生する電流波形及び電流積分波形を示す図である。
【図８】受信選択スイッチ部のブロック図である。
【図９】スイッチデータ生成部の機能ブロック図である。
【図１０】粗探索データ及び微探索データの内容を説明する模式図である。
【図１１】スイッチデータ生成部が生成し出力するスイッチデータを示す図である。
【図１２】Ｘ軸電極とＹ軸電極の状態の変化を示すタイムチャートである。
【図１３】粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【図１４】粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【図１５】従来技術の静電容量方式の位置検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図１４を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態の例である位置検出装置の外観斜視図である。本発明の位置検出装置１０１は、平板状の形状を有する。この位置検出装置１０１の上面には、長方形の位置検出平面１０２が設けられている。位置検出平面１０２の直下には、図２にて後述するセンサ基板が設けられている。この位置検出装置１０１は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の図示しない外部装置にケーブル１０３を介して接続することによって、これら外部装置の入力装置として用いられる。
そして、位置検出装置１０１は、位置検出平面１０２上に指１０４が触れると、位置検出平面１０２上の指１０４の位置の情報をケーブル１０３を通じて、外部装置に出力する。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明の実施形態の例である、位置検出装置の全体ブロック図である。
位置検出装置１０１は、矩形波生成部２０２と、矩形波生成部２０２に接続されるセンサ基板２０３と、センサ基板２０３に接続される信号検出回路２０１から構成される。信号検出回路２０１は、センサ基板２０３に接続される受信選択スイッチ部２０４と、受信選択スイッチ部２０４に接続される差動増幅部２０５と、差動増幅部２０５に接続されるＡ／Ｄ変換器２０６と、Ａ／Ｄ変換器２０６に接続される制御部２０７とから構成される。
【００２０】
矩形波生成部２０２は、後述するセンサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９に供給する矩形波形状のワンショットパルスの電圧と、クロックパルスと、リセットパルスとを生成する信号供給部である。この矩形波生成部２０２によって生成されたクロックパルスは、後述する制御部２０７内の位置算出部２０７ａに、リセットパルスは、後述するＡ／Ｄ変換器２０６、位置算出部２０７ａ及び制御部２０７内のスイッチデータ生成部２０７ｂに、それぞれ供給される。なお、この矩形波生成部２０２が生成するワンショットパルスのパルス幅は、例えば、人体に最も吸収され易いとされる２００ｋＨｚの矩形波から半周期分の信号を取り出したものに等しい、２．５μｓｅｃに設定されている。
【００２１】
図２（ｂ）は、センサ基板２０３の一部断面図である。
センサ基板２０３は、指示体である人体の指１０４が位置検出装置１０１の位置検出平面１０２上のどの位置に近接したかを検出するためのセンサである。このセンサ基板２０３は、ｍ本の細長い電極を平行に並べて構成したＸ軸電極２０９と、ｎ本の細長い電極を平行に並べて構成したＹ軸電極２１０と、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０とを絶縁する絶縁シート２１１と、Ｘ軸電極２０９を保護する絶縁シート２１２とから構成される。
【００２２】
センサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０は、絶縁シート２１１を介して互いに絶縁状態を維持しつつ縦横に並べて構成されている。このため、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０との各交点にはコンデンサが形成される。そして、Ｘ軸電極２０９は矩形波生成部２０２に接続されており、この矩形波生成部２０２からワンショットパルスが印加される。
【００２３】
センサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の各々の電極は、指の存在を検出するために適切な間隔を空けて並べられている。本実施形態では、例えば一般的な成人の小指が位置検出平面に接触した際の直径を７〜８ｍｍと想定し、その半分以下の間隔として３．２ｍｍの間隔を以って並べられている。
【００２４】
受信選択スイッチ部２０４は、Ｙ軸電極２１０を構成する各電極を、後続の差動増幅部２０５のプラス側入力端子及びマイナス側入力端子のいずれかに選択的に接続するスイッチである。この受信選択スイッチ部２０４は、矩形波生成部２０２と、差動増幅部２０５とに接続されている。そして、この受信選択スイッチ部２０４には、矩形波生成部２０２から出力されたリセットパルスと、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力された読み出しクロックと、スイッチデータとが供給される。そして、この受信選択スイッチ部２０４は、センサ基板２０３から出力された電流を差動増幅部２０５に出力する。
【００２５】
差動増幅部２０５は、受信選択スイッチ部２０４を介してセンサ基板２０３から出力される微弱な電流を電圧に変換し、これを増幅してＡ／Ｄ変換器２０６に出力する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器２０６は、差動増幅部２０５から入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換して位置算出部２０７ａに出力する。
【００２７】
制御部２０７は、矩形波生成部２０２から入力されたアドレス情報を元に、受信選択スイッチ部２０４を制御して、入力面上の触れた位置を算出して位置情報を出力するマイコンである。この制御部２０７は、位置算出部２０７ａとスイッチデータ生成部２０７ｂとから構成される。
位置算出部２０７ａは、マイコンの一機能部分で、アドレス情報とデジタルデータに所定の演算処理を行い、位置情報を算出する。この位置算出部２０７ａには、Ａ／Ｄ変換器２０６から出力されたデジタルデータ、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルス及びリセットパルス、及びスイッチデータ生成部２０７ｂから出力されたアドレス情報が入力される。そして、位置算出部２０７ａは、これらの入力信号及びデータを基に演算処理を行い、指の存在の有無とその位置情報とを出力する。
【００２８】
スイッチデータ生成部２０７ｂは、受信選択スイッチ部２０４に設定情報であるスイッチデータを供給する。このスイッチデータ生成部２０７ｂには、矩形波生成部２０２から出力されるリセットパルスと、位置算出部２０７ａから出力される検出Ｙ軸アドレス及び切替信号とが入力される。そして、スイッチデータ生成部２０７ｂはこれら入力信号を基にデータ処理を行い、受信選択スイッチ部２０４にスイッチデータと読み出しクロックとを、位置算出部２０７ａに第一Ｙ軸アドレス及び第二Ｙ軸アドレスを出力する。
ここで、第一Ｙ軸アドレスとは、位置検出平面１０２全体を早く（粗く）検索するためのアドレスであり、第二Ｙ軸アドレスとは、位置検出平面１０２の特定箇所を緻密に（微細に）検索するためのアドレスである。
【００２９】
［矩形波生成部］
次に、矩形波生成部２０２の構成及び動作について、図３に従って詳述する。
矩形波生成部２０２は、クロック生成器３０２と、分周器３０３と、ＡＮＤゲート３０４と、カウンタ３０６と、デジタルコンパレータ３０５と、定数ｎ３０７と、シフトレジスタ３０８と、モノステーブルマルチバイブレータ３１１とから構成される。
【００３０】
クロック生成器３０２は、一定の周波数の矩形波のクロックを生成する発振器である。本実施形態では、クロック生成器３０２は、例えば１２ＭＨｚ（一周期８．３３ｎｓ）の矩形波を生成する。クロック生成器３０２が生成した１２ＭＨｚのクロックは分周器３０３に供給される。
分周器３０３は周知のプログラマブル・カウンタである。そして、この分周器３０３は、クロック生成器３０２から入力されるクロックを一定の数だけ計数することで、クロックの周波数を１／Ｎに変換する。本実施形態では、分周器３０３の分周比は１／１０に設定されており、このクロックは１２００ｋＨｚ（一周期０．８３３μｓ）に分周される。
【００３１】
この分周器３０３から出力された１２００ｋＨｚの矩形波信号（以下、単に矩形波と略す）は、クロックパルスとして、ＡＮＤゲート３０４に供給されると共に、シフトレジスタ３０８及び後述する位置算出部２０７ａにも供給される。
【００３２】
ＡＮＤゲート３０４は入力デジタル値の論理積を出力する、周知のゲートである。そして、このＡＮＤゲート３０４は、デジタルコンパレータ３０５から供給される信号が論理値の「真」を示す高電位、すなわち「１」の値が入力されたときにのみ、分周器３０３から入力されるクロックパルスをカウンタ３０６に供給する。
【００３３】
カウンタ３０６は、入力信号のアップエッジで出力数値をインクリメントさせる周知のカウンタである。カウンタ３０６の出力数値は、リセット端子に論理値の「真」を示す高電位を与えられるとリセットされる。なお、このカウンタ３０６は、初期値が「０」に設定されている。このカウンタ３０６の入力端子はＡＮＤゲート３０４の出力端子に、リセット端子は後述するモノステーブルマルチバイブレータ３１１にそれぞれ接続されている。
【００３４】
そしてカウンタ３０６は、ＡＮＤゲート３０４からクロックパルスが入力されると、クロックパルスのアップエッジが入力される度に１を加算した計数値（０，１，２，・・・）を出力する。また、カウンタ３０６は、後述するモノステーブルマルチバイブレータ３１１から出力されたパルス信号がリセット端子に入力されると、計数値がリセットされ、「０」を出力する。
【００３５】
デジタルコンパレータ３０５は、二つの入力数値の大小を比較する比較器である。このデジタルコンパレータ３０５は、正入力から入力される数値と負入力から入力される数値とを比較し、正入力から入力された数値の方が大きいときに論理の「真」（＝１）を示す高電位を出力する。
【００３６】
そして、デジタルコンパレータ３０５の正入力には定数ｎ３０７が、負入力にはカウンタ３０６がそれぞれ接続されている。したがって、デジタルコンパレータ３０５は、負入力から入力されるカウンタ３０６の計数値と、正入力から入力される定数ｎ３０７の数値とを比較して、定数ｎ３０７の数値がカウンタ３０６の出力値より大きいときには、値「１」を出力し、計数値が定数ｎ３０７の数値と同一又は小さいときには、「０」を出力する。デジタルコンパレータ３０５による比較結果を示す論理値出力は、ＡＮＤゲート３０４及びシフトレジスタ３０８に入力される。
【００３７】
定数ｎ３０７は、レジスタ等で設けられる。この定数ｎ３０７は、２００ｋＨｚの自然数倍が与えられる。本実施形態の場合、ｎは「３」である。この定数ｎ３０７はデジタルコンパレータ３０５の正入力へ入力される。
【００３８】
シフトレジスタ３０８は、周知の直列入力・並列出力型のシフトレジスタであり、例えば周知のＤフリップフロップをカスケード接続したものである。このシフトレジスタ３０８は、複数個（ｍ個）の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍと、その終端に３個の無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃとを有する。有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、それぞれがＸ軸電極２０９を構成する各電極に接続されている。無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃにはＸ軸電極２０９は接続されない。
無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃのうちの最後の無効ビットセル３１０ｃは、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に接続される。
モノステーブルマルチバイブレータ３１１の論理値出力は、カウンタ３０６のリセット端子、受信選択スイッチ部２０４、位置算出部２０７ａ及びスイッチデータ生成部２０７ｂに供給される。
【００３９】
シフトレジスタ３０８は、分周器３０３から出力されるクロックパルスのアップエッジに従い、デジタルコンパレータ３０５の出力値を記憶すると共に、各セルの記憶値を隣接する隣のセル（例えば、有効ビットセル３０９ａであれば、有効ビットセル３０９ｂ）へずらす。
【００４０】
シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、デジタルコンパレータ３０５あるいは直前の隣接するセルから論理値「１」が入力され、クロックパルスのアップエッジが入力されると、その論理値「１」が入力された有効ビットセルに接続されているＸ軸電極２０９の電極に高電位を出力する。
同様に、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、デジタルコンパレータ３０５あるいは直前の隣接するセルから論理値「０」が入力され、クロックパルスのアップエッジが入力されると、接続されているＸ軸電極２０９の電極に低電位を出力する。
【００４１】
各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに論理値「０」が入っているところへ論理値「１」が入力されると、Ｘ軸電極２０９の電位は低電位から高電位に遷移する。
逆に、各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに論理値「１」が入っているところへ論理値「０」が入力されると、Ｘ軸電極２０９の電位は高電位から低電位に遷移する。
つまり、各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに入力される論理値を「０」→「１」→「０」と経時的に変化させることにより、シフトレジスタ３０８はＸ軸電極２０９の各電極にワンショットパルスを供給する。
【００４２】
モノステーブルマルチバイブレータ３１１は、入力信号（無効ビットセル３１０ｃからの信号）の立ち上がりエッジをトリガとして一定幅のパルス信号を出力する。本実施形態では、この一定幅のパルス信号の幅は、上述した矩形波信号のクロックの１クロック以内に設定されている。つまり、モノステーブルマルチバイブレータ３１１は、無効ビットセル３１０ｃが出力する信号の立ち上がりからカウンタ３０６のリセットパルスを生成するために設けられている。
【００４３】
以下、矩形波生成部２０２の動作を詳述する。
カウンタ３０６の初期値は０であるので、その出力端子から数値「０」を出力する。デジタルコンパレータ３０５は、定数ｎ３０７から与えられる数値（ｎ＝３）と、カウンタ３０６から入力される数値「０」とを比較する。この時点では、定数ｎ３０７の数値の方がカウンタ３０６から入力される値よりも大きいので、デジタルコンパレータ３０５は論理値「１」を出力する。ＡＮＤゲート３０４には、上述のデジタルコンパレータ３０５からの論理値「１」が入力されるので、このＡＮＤゲート３０４は、分周器３０３から出力されるクロックパルスをカウンタ３０６に供給する。カウンタ３０６は、ＡＮＤゲート３０４からクロックパルスが入力されるので、値「１」を出力する。
以降、この値「１」がデジタルコンパレータ３０５へ入力され、ＡＮＤゲート３０４、カウンタ３０６及びデジタルコンパレータ３０５は、カウンタ３０６からデジタルコンパレータ３０５へ入力された値が「３」になるまで上記の動作を繰り返す。
【００４４】
カウンタ３０６からデジタルコンパレータ３０５へ入力される値が３に達すると、負入力から入力される値（「３」）と、正入力から入力される定数ｎ３０７の数値「３」とが同じになる。したがって、デジタルコンパレータ３０５は「偽」、すなわち値「０」を出力する。その結果、ＡＮＤゲート２０６はカウンタ３０６にクロックパルスを供給しなくなる。したがって、カウンタ３０６における計数はＡＮＤゲート３０４によって阻止される。これ以降、カウンタ３０６はＡＮＤゲート３０４によってクロックの供給が止められ、その結果として計数が止まる。すなわち、上記動作を行うと、デジタルコンパレータ３０５からは、クロックパルスのタイミング毎に「１１１０００・・・」の順で論理値が出力される。
【００４５】
次に、シフトレジスタ３０８の動作について説明する。
デジタルコンパレータ３０５から出力される論理値は、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａに供給される。シフトレジスタ３０８は、分周器３０３から供給されるクロックパルスのアップエッジに応じて、有効ビットセル３０９ａに保持されている値「１」を隣の有効ビットセル３０９ｂへシフトさせると共に、新たにデジタルコンパレータ３０５から出力された値「１」を有効ビットセル３０９ａに保存する。以降、クロックパルスが入力される毎に、シフトレジスタ３０８は、特定の有効ビットセル３０９ｘの値を隣接する隣の有効ビットセル３０９（ｘ＋１）へ順にシフトさせる。そして、最後の有効ビットセル３０９ｍに保持されている値は、最初の無効ビットセル３１０ａに供給される。同様に、最初の無効ビットセル３１０ａに保持されている値は隣接する隣の無効ビットセル３１０ｂに、無効ビットセル３１０ｂに保持されている値は最後の無効ビットセル３１０ｃにそれぞれ供給される。
【００４６】
そして、最後の無効ビットセル３１０ｃに保持された値は、シフトレジスタ３０８にクロックパルスが入力されると、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に供給される。
このように、シフトレジスタ３０８がデータを移動させ続けると、最初の段階で入力された「１１１」という値は、無効ビットセル３１０ａ〜３１０ｃへ到達する。
【００４７】
無効ビットセルの最後のセル３１０ｃに論理値「１」が渡ると、セル３１０ｃの出力端子は低電位から高電位に推移する。モノステーブルマルチバイブレータ３１１はこの電圧の推移、つまりアップエッジを受けて、リセットパルスを生成する。リセットパルスはカウンタ３０６のリセット端子に入力されるので、カウンタ３０６がリセットされる。
【００４８】
その後、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に次の値「１」が入力されると、このモノステーブルマルチバイブレータ３１１はカウンタ３０６のリセット入力へのパルス信号の供給をしなくなるので、この時点からカウンタ３０６は計数が再開する。
このようにして、矩形波生成部２０２は、Ｘ軸電極２０９にワンショットパルスを供給する。
【００４９】
次に、位置算出部２０７ａの構成及び位置検出動作について図４に従って詳述する。
【００５０】
位置算出部２０７ａは、積算部４０２と、バッファメモリ４０３と、ピーク検出部４０４と、重心演算部４０５と、Ｘ軸アドレスカウンタ４０６とから構成される。
【００５１】
積算部４０２は、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られるデジタル値を積算する積分器である。この積算部４０２は、例えば図示しないメモリと加算器とから構成されている。この積算部４０２は、矩形波生成部２０２と、Ａ／Ｄ変換器２０６と、バッファメモリ４０３とに接続されている。そして、この積算部４０２は、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルスが入力される毎に、Ａ／Ｄ変換器２０６から入力されたデジタル値とメモリに記憶されている値とを加算して記憶するとともに、この加算値を出力する。
【００５２】
バッファメモリ４０３は、積算部４０２の出力値を一時的に記憶するためのＲＡＭである。このバッファメモリ４０３は、矩形波生成部２０２と、積算部４０２と、ピーク検出部４０４と、重心演算部４０５とに接続されており、積算部４０２から出力された加算値を検出データとして記憶する。そして、このバッファメモリ４０３には、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルスと、後述するＸ軸アドレスカウンタ４０６から出力されたＸ軸アドレス情報とが入力される。そして、このバッファメモリ４０３は、クロックパルスが入力されたタイミングに応じて検出データをＸ軸アドレス情報と共に記憶する。
【００５３】
ピーク検出部４０４は、バッファメモリ４０３に記憶されている検出データを比較して、この検出データのうち最も値の大きい検出データをピーク値として検出するためのものである。このピーク検出部４０４は、バッファメモリ４０３と、重心演算部４０５とに接続されている。そして、このピーク検出部４０４において検出されたピーク値は、後段の重心演算部４０５及び領域判定部４０７に出力される。
【００５４】
重心演算部４０５は、取得したデータから重心の座標を演算するためのもので、バッファメモリ４０３と、ピーク検出部４０４と、カウンタ３０６と、後述する領域判定部４０７と、スイッチデータ生成部２０７ｂとに接続されている。この重心演算部４０５には、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力される第二Ｙ軸アドレスと、矩形波生成部２０２から出力されるクロックパルスと、後述するＸ軸アドレスカウンタ４０６から出力されるＸ軸アドレスとが入力される。
【００５５】
そして、この重心演算部４０５は、ピーク検出部４０４から入力されたピーク値を示すバッファメモリ４０３上のアドレスと、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力された第二Ｙ軸アドレスとを基にして、少なくともこのピーク値を示したバッファメモリ４０３上のアドレス及びこのアドレスの前後のアドレスに記憶されたデータをバッファメモリ４０３から取得して、これら三つのデータの重心を演算する。
【００５６】
この重心演算部４０５の演算結果である重心の位置は、センサ基板２０３上の指の位置、すなわち位置データとなる。
【００５７】
Ｘ軸アドレスカウンタ４０６は、矩形波生成部２０２から出力されるクロックパルスを計数するためのもので、その計数値は矩形波生成部２０２から出力されるリセットパルスでリセットされる。このＸ軸アドレスカウンタ４０６の出力値（計数結果）は、Ｘ軸電極２０９を構成する電極のうちの一を選択した値となる。
そして、このＸ軸アドレスカウンタ４０６の出力値は、Ｘ軸アドレスとして、バッファメモリ４０３及び重心演算部４０５に供給される。
【００５８】
領域判定部４０７は、取得したデータから、人体の指が位置検出装置１０１の位置検出平面１０２上に存在するか否か、存在するならどの箇所（領域）に存在するのかを判定する。この領域判定部４０７は、ピーク演算部３０４とスイッチデータ生成部とに接続されている。そして、この領域判定部４０７には、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力される第一Ｙ軸アドレスが入力される。
領域判定部４０７は、指の存在を検出すると、切替信号と、その指のＹ座標である第一Ｙ軸アドレスを、検出Ｙ軸アドレスとしてスイッチデータ生成部２０７ｂへ出力する。
【００５９】
本実施形態の位置検出装置１０１は、センサ基板２０３上に存在する指の位置を、二つのモードで探索する。
一つは、センサ基板２０３を大まかな領域で分割して指の存在を検出する粗探索モードであり、もう一つは、センサ基板２０３の、指の存在が判明した領域の中で精緻に指の位置を検出する微探索モードである。
領域判定部４０７は、位置検出装置１０１が粗探索モードの時に動作し、指の存在の有無と、指の存在する領域を判定する。指の存在とその領域が判明した時は、その旨を示す切替信号をスイッチデータ生成部２０７ｂに出力する。
重心演算部４０５は、位置検出装置１０１が微探索モードの時に動作し、領域判定部４０７が検出した指の存在する領域の範囲内で、指の存在する位置を重心演算にて算出する。
位置検出装置１０１の位置検出平面から指が離れると、重心演算部４０５は領域判定部４０７に指が位置検出平面上に存在しない旨の信号を出力する。領域判定部４０７はこれを受けて、切替信号を再度反転させ、粗探索モードを実行する。
【００６０】
次に、矩形波生成部の動作原理を図５及び図６に従って説明する。なお、説明を簡単にするために、Ｘ軸電極２０９を構成する任意の電極である第一のＸ軸電極５０２及び第二のＸ軸電極５０３に矩形波を供給した時に、Ｙ軸電極２１０の任意の一の電極である第一のＹ軸電極５０６ａから出力される信号を例示する。
第一のＸ軸電極５０２、第二のＸ軸電極５０３及び第一のＹ軸電極５０６ａに着目すると、図４に示す矩形波生成部２０２、Ｘ軸電極２０９、Ｙ軸電極２１０及び差動増幅部２０５は、図５に示す等価回路で表すことができる。すなわち、この第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３に矩形波を供給する矩形波生成部２０２は、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３のそれぞれに矩形波を供給するので、第一矩形波電圧源５０４及び第二矩形波電圧源５０５とみなすことができる。
なお、この図５中では、指５０７の存在を点線で示している。
【００６１】
また、図４に示す差動増幅部２０５は、第一のＹ軸電極５０６ａに接続されるオペアンプ５１２ａと抵抗Ｒ５１３ａとからなる電流電圧変換回路５１４ａと、第二のＹ軸電極５０６ｂに接続されるオペアンプ５１２ｂと抵抗Ｒ５１３ｂとからなる電流電圧変換回路５１４ｂと、電流電圧変換回路５１４ａに接続される抵抗Ｒ５１５ａ、電流電圧変換回路５１４ｂに接続される抵抗Ｒ５１５ｂ及び抵抗Ｒ５１６とオペアンプ５１７とからなる差動増幅器５１８とから構成される。
そして、電流電圧変換回路５１４ａを構成するオペアンプ５１２ａの入力端子は、周知のイマジナルショート現象によって、仮想的にショートした状態が維持される。したがって、第一のＹ軸電極５０６ａから見ると、接地されたのと等しい状態になる。なお、電流電圧変換回路５１４ｂも電流電圧変換回路５１４ａと同様である。
【００６２】
電流電圧変換回路５１４ａ及び５１４ｂは、微弱な電流を電圧に変換して、増幅する。そして、この増幅された電圧信号は差動増幅器５１８に入力され、後段の回路にとってより扱い易い信号レベルまで増幅される。なお、差動増幅器５１８は第一のＹ軸電極５０６ａ及び第二のＹ軸電極５０６ｂに同相にて混入するノイズを打ち消す効果がある。
【００６３】
次に、指５０７が電極の交点に近接した場合と近接していない場合とにおける、第一のＹ軸電極５０６ａに現れる電流波形の違いについて説明する。
【００６４】
コンデンサに矩形波の電圧を印加すると、その立ち上がりと立ち下がりの時にのみ、コンデンサに電流が流れる。第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点にはコンデンサが形成されているので、この交点に形成されたコンデンサにも同様の現象が生じる。
【００６５】
したがって、時点ｔ０に立ち上がる矩形波信号をＸ軸電極に印加すると、指５０７が電極の交点に近接していない場合、すなわち、第二矩形波電圧源５０５が第二のＸ軸電極５０３に図６（ａ）に示す矩形波を印加した場合は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａとの間に構成されるコンデンサには、その印加した矩形波信号の立ち上がり時にのみ電流が流れる。その結果、このコンデンサに流れる電流は図６（ｂ）に示す波形となる。
【００６６】
これに対し、指５０７が電極の交点に近接している場合、すなわち、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に図６（ａ）に示す矩形波信号を印加した場合は、第一のＸ軸電極５０２から発される電気力線の一部が指５０７に吸収される。その結果、電極の交点に指５０７が近接していない場合（図６（ｂ））に比べて、その交点に指５０７が近接する場合（図６（ｃ））の電極の交点に形成されるコンデンサの静電容量は減少するので、図６（ｃ）は図６（ｂ）と比べて電流波形の総面積が小さくなっている。なお、周知の通り、電流波形の総面積は、コンデンサに蓄電された電荷に相当する。
【００６７】
また、時点ｔ０に立ち下がる矩形波信号をＸ軸電極に印加すると、指５０７が電極の交点に近接していない場合、すなわち、第二矩形波電圧源５０５が第二のＸ軸電極５０３に図６（ｄ）に示す矩形波を印加した場合は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａとの間に構成されるコンデンサには、その印加した矩形波信号の立ち下がり時にのみ電流が流れる。その結果、このコンデンサに流れる電流は図６（ｅ）に示す波形となる。
【００６８】
次に、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３の双方に、時刻ｔ０の時点で同時に矩形波信号を印加した場合について説明する。
【００６９】
指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｂ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係になる。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第二のＹ軸電極５０６ｂには図６（ｂ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源４０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量と、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量が等しくなるので、それぞれの交点に発生する電流が打ち消し合う。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには、電流波形は発生しない(図６（ｆ）)。
【００７０】
これに対し、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｃ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係にならない。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第二のＹ軸電極５０６ｂには図６（ｃ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源４０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサよりも静電容量が減少している。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには負方向に電流波形が発生する(図６（ｇ）)。
【００７１】
以上に説明したように、Ｘ軸電極とＹ軸電極との交点に指５０７が近接すると、その交点に形成されたコンデンサの静電容量が減少する。静電容量が減少した交点に立ち上がりあるいは立ち下がりの電圧変化を加え、他の交点に現れる電圧変化によって生じる電流との合成電流波形が、Ｙ軸電極に現れる。
【００７２】
一方、第二のＹ軸電極５０６ｂには、図５に示すように、指５０７は近接していない。したがって、第二のＹ軸電極５０６ｂには電流は生じないこととなる。
差動増幅器５１８には、第一のＹ軸電極５０６ａの電流波形を電圧変換した信号と、第二のＹ軸電極５０６ｂの電流波形を電圧変換した信号とが逆位相で入力され、差動増幅される。したがって、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している時には、差動増幅器５１８からは、第一のＹ軸電極５０６ａに生じた電流波形と同じ波形の電圧信号が出力される。
【００７３】
次に、指の検出動作について、図４及び図７に従って説明する。なお、図７では説明の便宜上、図５の電流電圧変換回路５１４ａから得られる信号の波形について注目する。
【００７４】
図７（ａ）は、センサ基板２０３の、図２のＡ−Ａ‘における一部断面図である。
【００７５】
図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、図７（ａ）に示すＸ軸電極２０９のうちの任意のＸ軸電極７０２ａ〜７０２ｇに印加する電圧をタイミングを示す波形図である。ここで、図７（ｂ）〜（ｈ）中の時点ｔ１〜ｔ７は、各Ｘ軸電極７０２ａ〜７０２ｇにワンショットパルスが印加された時点を示しており、時点ｔ２は時点ｔ１から１クロック後を示し、同様に、各時点ｔｎはｔ（ｎ−１）から１クロック後の時点を示している。
【００７６】
ところで、矩形波生成部２０２は、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａに値「１」が入力されたときに、この有効ビットセル３０９ａに接続されているＸ軸電極７０２ａに電圧を印加する。そして、矩形波生成部２０２は、この有効ビットセル３０９ａに値「１」が入力されている間、Ｘ軸電極７０２ａに電圧を印加し続ける。その後、矩形波生成部２０２は、有効ビットセル３０９ａに値「０」が入力されたときに、Ｘ軸電極７０２ａへの電圧の印加を終了する。ここで、シフトレジスタ３０８がＸ軸電極７０２ａに電圧を印加する時間は、分周器３０３において分周されて出力されたクロックを使用しているから、値「１」は連続して３回、シフトレジスタ３０８に入力されるので、シフトレジスタ３０８に入力されたクロックの３回分に相当する時間となる。その結果、例えば、Ｘ軸電極７０２ａにワンショットパルスが印加された時点ｔ１を基準とすると、Ｘ軸電極７０２ａに印加されたワンショットパルスの立ち下がりは、時点ｔ４に到達することになる。
【００７７】
以上のように、矩形波生成部２０２は、この矩形波生成部２０２のシフトレジスタ３０８に接続されているＸ軸電極７０２ａ〜７０２ｇにワンショットパルスを順次印加する。そして、各Ｘ軸電極７０２ａ〜７０２ｇのうち、立ち上がり時点と立ち下がり時点とが同時となるワンショットパルスの組み合わせで発生する電流は相殺されるので、Ｙ軸電極６０３には電流波形が発生しない。例えば、Ｘ軸電極６０２ｃに印加されるワンショットパルスの立ち下がり時点でＹ軸電極６０３に発生する電流と、Ｘ軸電極６０２ｆに印加されるワンショットパルスの立ち上がり時点でＹ軸電極６０３に発生する電流とが合成される場合がこれに該当する。
同様に、同一の時点（例えば、時点ｔ６）に立ち上がるワンショットパルスと、立ち下がるワンショットパルスとが存在する場合には、Ｙ軸電極６０３には電流が発生せず、Ｘ軸電極７０３の各Ｘ軸電極の全てにワンショットパルスを印加した場合にも、同様に電流波形は発生しないことになる。
【００７８】
ところが、図７（ａ）に示すように、Ｘ軸電極６０２ｄとＹ軸電極６０３との交点には指５０７が近接しているので、Ｘ軸電極６０２ｄと、７０２ａ及び７０２ｇとのそれぞれに印加したワンショットパルスによりＹ軸電極６０３に発生するそれぞれの電流同士を合成しても０にならない。その結果、Ｙ軸電極６０３には、図７（ｉ）に示すように、ｔ４時点とｔ７時点とに、それぞれ電流波形が現れる。このｔ４時点には、指５０７が近接しているＸ軸電極６０２ｄに対し、Ｘ軸電極６０２ｄに印加されたワンショットパルスの立ち上がりと同時にＸ軸電極７０２ａに印加されたワンショットパルスの立ち下がりが現れる。また、ｔ７時点には、Ｘ軸電極６０２ｄに印加されたワンショットパルスの立ち下がりと同時にＸ軸電極７０２ｇに印加されたワンショットパルスの立ち上がりが現れる。
【００７９】
図７（ｊ）は、Ｙ軸電極６０３に現れる電流波形を積分した波形である。位置算出部２０７ａ内の積算部４０２の出力データを仮想的にアナログ表現にしたものである。
図７（ｉ）に示すように、Ｙ軸電極６０３に現れる電流波形は、ゼロ電位を中心にほぼ対称な正弦波交流波形となる。そこで、この電流波形をそのまま積分をすれば、図７（ｊ）に示すように、負方向にピークを持つ波形が得られる。ピーク検出部４０４は、この波形のピークに最も近いサンプルクロックの値を捉える。そして、重心演算部４０５はこのピーク検出部４０４が得た値と、その前後の値の、三つの値を基に重心演算を行う。
【００８０】
重心演算部４０５は、センサ基板２０３のＸ軸方向とＹ軸方向のピークを示す位置を特定するために、Ｘ軸アドレスカウンタ４０６からＸ軸方向のアドレスデータを、スイッチデータ生成部２０７ｂからＹ軸方向のアドレスデータを受け取る。そして、これらのアドレスデータと重心演算の結果とを基に、真のピーク値とその時間軸上の位置を算出する。重心演算部４０５は、算出した結果をセンサ基板２０３に近接した指の位置を示す位置データとして出力する。
【００８１】
次に、受信選択スイッチ部２０４の構成及び動作について、図８を参照して説明する。この受信選択スイッチ２０４は、シフトレジスタ８０２と、レジスタ８０３と、ＮＯＴゲート８０４と、切替スイッチ８０５とから構成されている。
シフトレジスタ８０２は、直列入力・並列出力型のシフトレジスタであり、複数のセル８０２ａ〜８０２ｎを有している。このシフトレジスタ８０２には、後述するスイッチデータ生成部２０７ｂから出力された読み出しクロックと、スイッチデータとが入力されるようになっている。そして、このシフトレジスタ８０２は、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力された読み出しクロックのタイミングに従って、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力されたスイッチデータを順次、この複数のセル８０２ａ〜８０２ｎに入力する。この複数のセル８０２ａ〜８０２ｎは、それぞれの出力端子がレジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎに接続されている。
レジスタ８０３は、シフトレジスタ８０２を構成する複数のセルと同数の複数のセル８０３ａ〜８０３ｎから構成されている。これらのセル８０３ａ〜８０３ｎは、例えば、周知のラッチＲ−Ｓ型フリップフロップである。そして、このレジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎには、シフトレジスタ８０２の各セル８０２ａ〜８０２ｎから出力された値が入力される。
【００８２】
ＮＯＴゲート８０４は、レジスタ８０３に供給するストローブ信号を生成するためのもので、矩形波生成部２０２から入力されたリセットパルスを反転することで、ストローブ信号を生成する。このストローブ信号が入力されることにより、レジスタ８０３は、シフトレジスタ８０２にリセットパルスが入力されるタイミング、すなわちストローブ信号が入力されるタイミングで、各セル８０３ａ〜８０３ｎに保持されている論理値を、この各セル８０３ａ〜８０３ｎのそれぞれに接続されているシフトレジスタ８０２の各セル８０２ａ〜８０２ｎの値に更新する。さらに、レジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎは、切替スイッチ８０５の各スイッチ８０５ａ〜８０５ｎにそれぞれ接続されている。
切替スイッチ８０５は、シフトレジスタ８０２及びレジスタ８０３と同数の、例えば、複数のアナログ電子スイッチ８０５ａ〜８０５ｎから構成されており、レジスタ８０３が保持する値に基づいて、Ｙ軸電極２１０の各電極を選択的に差動増幅部２０５のプラス側入力端子又はマイナス側入力端子のいずれかに接続する。
【００８３】
図９は、スイッチデータ生成部２０７ｂの機能ブロック図である。
マイコンのプログラムにより実現されるスイッチデータ生成部２０７ｂは、粗探索データ９０２と微探索データ９０３の二種類のデータと、粗探索データ９０２を読み出す第一読み出し制御部９０４と、微探索データ９０３を読み出す第二読み出し制御部９０５と、第一読み出し制御部９０４及び第二読み出し制御部９０５にクロックを供給するための読み出しクロック生成部９０６と、第一読み出し制御部９０４及び第二読み出し制御部９０５が出力するスイッチデータを選択的に出力する切替スイッチ９０７とよりなる。
なお、図９以降の説明では、Ｙ軸電極２１０の電極が２０本あるものと仮定して説明する。
【００８４】
第一読み出し制御部９０４は、図示しないＲＯＭ或はＲＡＭに格納されている粗探索データ９０２を、領域判定部４０７が出力する切替信号と、矩形波生成部２０２が出力するリセットパルスに基づき、読み出しクロック生成部９０６が生成する読み出しクロックのタイミングに従って読み出す。
粗探索データ９０２は、Ｙ軸電極２１０の各電極が差動増幅部２０５のどちらの入力端子に接続されるのかを制御するためのスイッチデータである。粗探索データ９０２の各ビットはシフトレジスタ８０２に入力されるデータである。つまり、粗探索データ９０２のビット数は、Ｙ軸電極２１０の電極の本数に等しい。図９では、粗探索データ９０２は２０ビットで構成されている。
【００８５】
第二読み出し制御部９０５は、図示しないＲＯＭに格納されている微探索データ９０３を、領域判定部４０７が出力する検出Ｙ軸アドレスと、矩形波生成部２０２が出力するリセットパルスに基づき、読み出しクロック生成部９０６が生成する読み出しクロックのタイミングに従って読み出す。
微探索データ９０３も粗探索データ９０２と同様に、Ｙ軸電極２１０の各電極が差動増幅部２０５のどちらの入力端子に接続されるのかを制御するためのスイッチデータである。つまり、微探索データ９０３のビット数も、Ｙ軸電極２１０の電極の本数に等しい。図９では、微探索データ９０３も２０ビットで構成されている。
【００８６】
読み出しクロック生成部９０６は、第一読み出し制御部９０４に対して、粗探索データ９０２を読み出すタイミングのクロックを供給する。この読み出しクロックは、第二読み出し制御部９０５に対して、微探索データ９０３を読み出すタイミングのクロックにもなる。
更に、この読み出しクロックは、図８の受信選択スイッチ部２０４内のシフトレジスタ８０２にスイッチデータを書き込む際のクロックにもなる。
【００８７】
前述の通り、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３は、Ｙ軸電極２１０の電極の数と等しい数のビット数を備える。本実施形態の場合、Ｙ軸電極２１０の電極が２０本あるので、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３は、それぞれ２０ビットである。
【００８８】
第一読み出し制御部９０４は、粗探索データ９０２の読み出し開始位置を一定の規則で変換した値を第一Ｙ軸アドレスとして領域判定部４０７へ出力する。
第二読み出し制御部９０５は、微探索データ９０３のの読み出し開始位置を一定の規則で変換した値を第二Ｙ軸アドレスとして重心演算部４０５へ出力する。
また、第一読み出し制御部９０４が出力するスイッチデータと第二読み出し制御部９０５が出力するスイッチデータは、切替スイッチ９０７によって選択的に受信選択スイッチ部２０４へ出力される。
更に、読み出しクロックも受信選択スイッチ部２０４へ出力される。
【００８９】
図１０は、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３の内容を説明する模式図である。
図１０では、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３を構成するビットをそれぞれ並べて、各ビットに符号を付している。
【００９０】
粗探索データ９０２は、以下のように構成される。
先ず、ビット位置Ｐ１からＰ４までの、４個のビットの値は「０」である。次に、ビット位置Ｐ５からＰ８までの、４個のビットの値は「１」である。そして、ビット位置Ｐ９からＰ２０までの、残りの１２個のビットの値は、「０」と「１」が交互に連続して繰り返されるパターンである。
微探索データ９０３は、以下のように構成される。
先ず、ビット位置Ｐ１からＰ３までの、３個のビットの値は「０」である。次に、ビット位置Ｐ４からＰ６までの、３個のビットの値は「１」である。そして、ビット位置Ｐ７からＰ２０までの、残りの１４個のビットの値は、「０」と「１」が交互に連続して繰り返されるパターンである。
【００９１】
粗探索データ９０２及び微探索データ９０３のいずれも、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続し、その後は値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続する。
粗探索データ９０２の、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンは、「００００１１１１」と並んでいる。
微探索データ９０３の、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンは、「０００１１１」と並んでいる。
これに対し、粗探索データ９０２の、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、「０１０１０１０１０１０１」と並んでいる。
同様に、微探索データ９０３の、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、「０１０１０１０１０１０１０１」と並んでいる。
【００９２】
この、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、Ｙ軸電極２１０の該当する電極を、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に、交互に接続する。このため、この領域に指を近づけると、指の存在によって減少した静電容量によって得られる電流の変化が、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子との両方に、逆位相で現れる。したがって、電流変化は相殺され、指の存在が検出できなくなる。
つまり、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンのスイッチデータは、指の存在を検出しない「不感領域」を形成する。
逆に、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンのスイッチデータは、指の存在を検出する「有効領域」を形成する。
【００９３】
特許文献１では、指の存在を検出しない不感領域がなかった。不感領域がない場合、位置検出平面に近接する指が一本だけ存在する場合には、この検出方式が有効である。しかし、指の存在が複数あり得る場合は、位置検出平面をスキャンする際、指の存在を検出する箇所と、指の存在を検出しない箇所とで分割しないと、精緻な検出ができなくなってしまう。
【００９４】
Ｙ軸電極２１０に不感領域を設ける方法としては、特許文献２に示すように、電極を差動増幅部２０５に接続しない、という手法が考えられる。しかし、この場合、図８の切替スイッチ８０５を、スリーステート型にしなければならなくなる。また、そのためにシフトレジスタ８０２及びレジスタ８０３も、非接続状態を作るための、もう一つ分のビットを必要とする。これは回路規模が大きくなってしまう。
【００９５】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）及び（ｓ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが生成し出力するスイッチデータを示す図である。
【００９６】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが粗探索モードの時に出力されるスイッチデータの遷移を示す。スイッチデータの「−（マイナス）」は、粗探索データ９０２の値が「０」のビットに相当し、Ｙ軸電極２１０の当該電極を差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続すべく、切替スイッチ８０５を制御することを意味する。スイッチデータの「＋（プラス）」は、粗探索データ９０２の値が「１」のビットに相当し、Ｙ軸電極２１０の当該電極を差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続すべく、切替スイッチ８０５を制御することを意味する。
【００９７】
図１１（ａ）のスイッチデータの「−（マイナス）」を「０」と、「＋（プラス）」を「１」と読み替えると、図９の粗探索データ９０２のスイッチデータ８０２ａと同じである。つまり、図１１（ａ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ａ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【００９８】
図１１（ｂ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｂ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ａ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１７まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
同様に、図１１（ｃ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｃ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｂ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ１６から順番にＰ１３まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
同様に、図１１（ｄ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｄ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｃ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ１２から順番にＰ９まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【００９９】
図１１（ｄ）の状態から図１１（ａ）の状態に移行するには、シフトレジスタ８０２が図１１（ｄ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ８から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１００】
つまり、シフトレジスタ８０２が初期状態のときには、一度だけ粗探索データ９０２の全てのビットをシフトレジスタ８０２に書き込む（図１１（ａ））。その後は、粗探索データ９０２の下位ビットから順番に、４ビット（図１１（ｂ））、４ビット（図１１（ｃ））、４ビット（図１１（ｄ））、そして８ビット（図１１（ａ））の順に上位ビットまで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
以上に述べたように、第一読み出し制御部９０４は、読み出し位置を変えながら、図９の下から上方向に粗探索データ９０２を読み出す。つまり、第一読み出し制御部９０４は、粗探索データ９０２をループ状に図９の下から上方向へ読み出す。
【０１０１】
図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）及び（ｓ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが微探索モードの時に出力されるスイッチデータの遷移を示す。
図１１（ｅ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｅ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【０１０２】
図１１（ｆ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｆ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｅ）の状態から、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ２０のビットだけを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
図１１（ｇ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｇ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｆ）の状態から、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１９のビットだけを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
以下同様に、図１１（ｈ）から図１１（ｓ）まで、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１８、Ｐ１７、Ｐ１６…Ｐ７まで、１ビットずつ読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
そして、図１１（ｓ）の状態から図１１（ｅ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ６からＰ１までの、６ビット分のデータを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１０３】
但し、微探索モードでは、図１１（ｅ）から図１１（ｓ）の状態に至るまで、Ｙ軸電極２１０を遷移させることは行わない。微探索モードは、予め粗探索モードで指の存在する領域を確認した後、その領域内に存在する指の位置を精緻に検出するためのモードである。したがって、微探索モードは、粗探索モードで確認した領域の範囲内だけで探索する。
例えば、粗探索モードの図１１（ａ）で指の存在を認識した場合、微探索モードは図１１（ｅ）から図１１（ｊ）までの状態を繰り返す。図１１（ｊ）から再度図１１（ｅ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１５からＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
同様に、粗探索モードの図１１（ｂ）で指の存在を認識した場合、微探索モードは図１１（ｉ）から図１１（ｎ）までの状態を繰り返す。図１１（ｎ）から再度図１１（ｉ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１１からＰ１まで読み出し、更に読み出し位置Ｐ２０からＰ１７まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１０４】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）、（ｓ）、（ｔ）、（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）、（ｘ）、（ｙ）及び（ｚ）は、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートである。この図１２で示すタイムチャートは、図１１（ａ）及び（ｂ）のスイッチデータを用いた時のタイムチャートを示すものである。
図１１（ａ）のスイッチデータは、図１２の時刻ｔ０からｔ１までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。同様に、図１２（ｂ）は、図１１の時刻ｔ２からｔ３までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。
つまり、図１２は、粗探索モードにおけるＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートであり、Ｙ軸電極２１０が図１１（ａ）と図１１（ｂ）の状態を抜粋して示す図である。
【０１０５】
図１２（ａ）〜（ｆ）は、Ｘ軸電極２０９に印加される電圧のタイミングを示す。矩形波生成部２０２は、図７（ｂ）〜（ｈ）に示す電圧をＸ軸電極２０９に印加する。この間、Ｙ軸電極２１０は一定の状態を維持する。これが、図１２のｔ０からｔ１までの期間であり、ｔ２からｔ３までの期間でもある。つまり、図１０に示す各パターンは、Ｙ軸電極２１０の各電極が、矩形波生成部２０２によるＸ軸電極２０９の一周期分のスキャンを実行する時のスイッチデータ（接続パターン）である。
【０１０６】
したがって、粗探索モードでは、最初に図１２（ａ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｂ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｃ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｄ）の接続パターンを実行する。このために、第一読み出し制御部９０４はリセットパルスと切替信号に基づき、粗探索データ９０２の読み出し開始位置を周期的に変更する。
【０１０７】
第一読み出し制御部９０４によって読み出されたスイッチデータは、切替スイッチ９０７を介して図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれる。そして、Ｙ軸電極２１０の各電極がレジスタ８０３に読み込まれた接続パターンにて差動増幅部２０５に接続される。
【０１０８】
粗探索モードとは、位置検出平面１０２上に指が存在するか、存在するとしたらどの領域に存在するのかを大まかに把握するための高速探索モードである。
図１３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）、図１４（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【０１０９】
今、使用者が図１３（ａ）に示すように、両手の人差し指で位置検出装置１０１の位置検出平面１３０２に触れたとする。
図１３（ｂ）は、粗探索モードの最初の段階であり、図１３（ａ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１２（ａ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
右手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０３であり、左手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０４である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５に属する電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の他の領域の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の左手の人差し指（位置Ｐ１３０４）が位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１０】
図１３（ｃ）は、粗探索モードの次の段階であり、図１３（ｂ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｂ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の他の領域の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の両手の人差し指（位置Ｐ１３０３及びＰ１３０４）が位置検出平面１３０２上の不感領域に存在するので、この時点では指の存在を検出できない。
【０１１１】
図１４（ｄ）は、粗探索モードの次の段階であり、図１３（ｃ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｃ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５及び第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第四粗領域Ｒ１３０８の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第五粗領域Ｒ１３０９の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の右手の人差し指（位置Ｐ１３０３）が位置検出平面１３０２上の第四粗領域Ｒ１３０８に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１２】
図１４（ｅ）は、粗探索モードの最後の段階であり、図１３（ｄ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｄ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５、第二粗領域Ｒ１３０６及び第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第四粗領域Ｒ１３０８の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第五粗領域Ｒ１３０９の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
使用者の右手の人差し指（位置Ｐ１３０３）が位置検出平面１３０２上の第四粗領域Ｒ１３０８に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１３】
以上の検出結果を基に判断することで、位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５と第四粗領域Ｒ１３０８にそれぞれ指が存在する可能性が認められる。そこで、次に微探索モードに移行する。
微探索モードは、図１２（ｅ）〜（ｓ）のうち、指の存在を特定した領域に該当する接続パターンのみを用いる。この時、領域の範囲よりやや広めに探索範囲を設定する。これを示すのが図１４（ｆ）である。
【０１１４】
図１４（ｆ）で示す第一粗領域Ｒ１３０５を探索するために、図１２（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）のパターンを用いる。第一粗領域Ｒ１３０５の範囲を探索するだけなら図１３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１３（ｉ）のパターンも用いる。この時、第一粗領域Ｒ１３０５よりも少し広い、境界線Ｌ１３１０だけ広い範囲で探索を行う。
【０１１５】
図１４（ｆ）で示す第四粗領域Ｒ１３０８を探索するために、図１２（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）及び（ｐ）を用いる。第四粗領域Ｒ１３０８の範囲を探索するだけなら図１３（ｍ）、（ｎ）及び（ｏ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１３（ｌ）及び（ｐ）のパターンも用いる。この時、第四粗領域Ｒ１３０８よりも少し広い、境界線Ｌ１３１１及びＬ１３１２だけ広い範囲で探索を行う。
【０１１６】
図４の領域判定部４０７は、粗探索モードの時に、上述のように位置検出平面１３０２上の指の存在と大まかな領域の判定を行う。領域が判定できたら、領域判定部４０７は切替信号を反転させ、微探索モードに移行すると共に、指の存在を確認した領域の情報を検出Ｙ軸アドレスとして図９の第二読み出し制御部９０５に出力する。
第二読み出し制御部９０５は、領域判定部４０７から与えられた検出Ｙ軸アドレスに基づき、微探索データ９０３の読み出し位置を変更してスイッチデータとして出力する。
【０１１７】
前述の通り、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３の読み出し位置は、Ｙ軸電極２１０の状態を変更する際に、図１１の下から上方向へ変化する。この読み出し位置を一定の規則で変換することで、Ｙ軸電極２１０の位置、すなわちＹ軸アドレスに変換することができる。
【０１１８】
図１３及び図１４にて説明したように、不感領域が存在することによって、どの領域に指が存在するのかを確実に特定することが可能になる。
【０１１９】
本実施形態は、以下のような応用例が考えられる。
（１）上述の実施形態では、指の位置を検出するために、粗探索モードと微探索モードの、二つのモードを設けていた。この技術思想を進めて、領域の大きさの違う粗探索モードを複数設け、広大でスキャンが高速な粗探索モードから徐々に領域の大きさを小さくした粗探索モードに移行することが考えられる。丁度、地図の縮尺を拡大するイメージである。
【０１２０】
（２）図１０では、不感領域は「０」と「１」のビットが交互に繰り返されるパターンで形成されていたが、指の存在が検出できなくなる、一定の繰り返しパターンを形成するものであれば、この限りでない。例えば、「０１１００１」という繰り返しパターン等がこれに該当する。この場合、Ｙ軸電極２１０の電極の太さ及び間隔が指の太さに対して十分細かいことが条件となる。
不感領域は、指を検出できる領域（ここでは「有感領域」とする）を構成する、隣接する導体が差動増幅部の同一の端子に接続される本数よりも少ない本数の導体が、差動増幅部の同一の端子に接続されることによって成り立つ。例えば、有感領域が四本の導体の組で成り立つ場合、不感領域は三本以下の導体の組の繰り返しであればよい。
なお、差動増幅部２０５で信号を打ち消す効果を確実にするため、不感領域を形成する際、「０」のビットの総数と「１」のビットの総数が同一であることが好ましい。
【０１２１】
本実施形態においては、位置検出装置を開示した。
静電式位置検出装置の受信側の電極を、差動増幅器で検出すると共に、マイナス側入力端子に接続される電極が複数本存在する領域と、プラス側入力端子に接続される電極が複数本存在する領域と、マイナス側入力端子に接続される電極とプラス側入力端子に接続される電極とが交互に存在する領域（不感領域）とを設けた。
この構成を採ることにより、全ての受信側電極は差動増幅器のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子のいずれかの端子に必ず接続される構成となる。このため、受信電極と差動増幅器とを接続するスイッチの端子数を少なく、単純な構成にすることができる。また、受信電極が電気的に浮遊した状態がなくなるので、従来技術と比べてノイズの混入が少なくなる。
この結果、従来技術と比べて低コストでありながら複数の指の存在を確実に検出することが可能になる静電式位置検出装置を提供できる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１…位置検出装置、１０２…位置検出平面、１０３…ケーブル、１０４…指、２０２…矩形波生成部、２０３…センサ基板、２０４…受信選択スイッチ部、２０５…差動増幅部、２０６…Ａ／Ｄ変換器、２０７ａ…位置算出部、２０７ｂ…スイッチデータ生成部、２０９…Ｘ軸電極、２１０…Ｙ軸電極、３０２…クロック生成部、３０３…分周器、３０４…ＡＮＤゲート、３０５…デジタルコンパレータ、３０６…カウンタ、３０７…定数ｎ、３０８…シフトレジスタ、３１１…モノステーブルマルチバイブレータ、４０２…積算部、４０３…バッファメモリ、４０４…ピーク算出部、４０５…重心演算部、４０６…Ｘ軸アドレスカウンタ、４０７…領域判定部、５０２…第一のＸ軸電極、５０３…第二のＸ軸電極、５０４…第一矩形波電圧源、５０５…第二矩形波電圧源、５０６ａ…第一のＹ軸電極、５０６ｂ…第二のＹ軸電極、５１２ａ、５１２ｂ…オペアンプ、５１４ａ、５１４ｂ…電流電圧変換回路、Ｒ５１３ａ、Ｒ５１３ｂ、Ｒ５１５ａ、Ｒ５１５ｂ、Ｒ５１６ａ、Ｒ５１６ｂ…抵抗、５１７…オペアンプ、５１８…差動増幅器、５０７…指、７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ、７０２ｅ、７０２ｆ、７０２ｇ…Ｘ軸電極、７０３…Ｙ軸電極、８０２…シフトレジスタ、８０３…レジスタ、８０４…ＮＯＴゲート、８０５…切替スイッチ、９０２…粗探索データ、９０３…微探索データ、９０４…第一読み出し制御部、９０５…第二読み出し制御部、９０６…読み出しクロック生成部、９０７…切替スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、静電式の位置検出装置の、位置検出平面における走査速度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータに位置情報を与える入力装置には、様々なものがある。その中で、タッチパネルと呼ばれる、位置情報入力装置がある。
このタッチパネルは、指や専用のペン等の指示体で検出平面に触れることで、コンピュータ等の操作を行う入力装置である。
そして、タッチパネルは、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や銀行のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、駅の券売機等で広く利用されている。
【０００３】
タッチパネルに採用される位置情報検出技術には、様々なものがある。例えば、圧力の変化で位置検出を行う抵抗膜方式や位置検出平面の表面の膜の静電容量の変化で位置検出を行う静電容量方式等がある。
【０００４】
本発明の従来技術として、静電容量方式による位置検出装置を説明する。
図１５は、従来の静電容量方式の位置検出装置を示すブロック図である。
駆動部１５０２は、例えば人体に最も吸収され易いとされる周波数である、２００ｋＨｚの交流電圧を生成する。
駆動部１５０２によって生成された２００ｋＨｚの交流電圧は、送信選択スイッチ１５０３を通じて、センサ基板２０３のＸ軸方向の電極（以下、「Ｘ軸電極」という）１０９に、選択的に印加される。
このセンサ基板２０３は、細長い導体の電極を縦横に並べ、縦に並べた電極と、横に並べた電極との間には、図示しない略板状の絶縁シートが介在してコンデンサを形成する。２００ｋＨｚの交流電圧はこれらコンデンサに印加される。
受信選択スイッチ１５０４は、コンデンサを形成する交点を定めるためのスイッチである。
受信選択スイッチ１５０４の出力はプリアンプ１５０５に供給され、Ａ／Ｄ変換器２０６でデジタルデータに変換された後、位置算出部２０７ａに入力される。
【０００５】
マイコンよりなる位置算出部２０７ａは、同期クロック生成部１５０６から得られるアドレス情報と、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られる僅かな信号変化のデータを受けて、センサ基板２０３上の指の存在の有無と、その位置の情報とを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られたデータを積算処理した後、そのピーク値を検出する。そして、この算出したピーク値とその前後の値を基に重心演算を行う。そして、この得られた重心の時間軸上における位置を基に指の位置を演算する。
なお、説明の便宜のため、センサ基板２０３のうち、送信選択スイッチ１５０３に接続されている側の複数の電極をまとめてＸ軸電極２０９と呼び、受信選択スイッチ１５０４に接続されている側の複数の電極をまとめてＹ軸電極２１０と呼ぶ。
【０００６】
これより駆動部１５０２の内部を説明する。
クロック生成器１５０７はクロックを生成する発振器である。クロック生成器１５０７が生成したクロックは読み出し部１５０８に供給される。
サイン波ＲＯＭ１５０９は、例えば８ビット×２５６サンプルの疑似サイン波が記憶されたＲＯＭである。読み出し部１５０８は、クロック生成器１５０７から供給されるクロックに基づいて、サイン波ＲＯＭ１５０９のアドレスを指定して、データを読み出す。
読み出し部１５０８がサイン波ＲＯＭ１５０９から読み出したデータは、Ｄ／Ａ変換器１５１０においてＤ／Ａ変換された後、ＬＰＦ１５１１に入力され、このＬＰＦ１５１１において平滑化されることにより、アナログのサイン波信号に変換される。その後、このアナログサイン波信号は、ドライバ１５１２において電圧増幅され、Ｘ軸電極２０９に印加される交流電圧となる。
【０００７】
なお、本出願人の発明に係る従来技術を、特許文献１及び特許文献２に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５８６１８７５号明細書
【特許文献２】特開平１０−２０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、新たなユーザインターフェースの手法として、入力面上の複数の指を同時に検出したい、という要望がある。かかる検出を実現する手法として、例えば、入力面上に存在する複数の指を時分割で順次検出する方法がある。
【００１０】
特許文献１は、受信側のＹ軸電極を大きく二つ以上の領域に分割し、その分割した領域に属する電極を全て差動増幅器のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に接続させ、その領域の境界を移動させる技術内容が開示されている。しかし、この方法では、複数の指の存在をうまく検出することができない。
【００１１】
特許文献２には、受信側のＹ軸電極を構成する全ての電極に、二つのアナログ電子スイッチを接続し、このスイッチに差動増幅器のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に接続させている。二つのアナログ電子スイッチを両方共切断すれば、指の存在を検出できない「不感領域」を、位置平面上に設けることが可能になるので、特許文献１と比べると、複数の指の存在を検出することが可能になる。しかし、この方法では、Ｙ軸電極の電極は、差動増幅器のプラス側入力端子に接続されている状態、差動増幅器のマイナス側入力端子に接続されている状態に加えて、差動増幅器のいずれの端子にも接続されていない状態を設けなければならず、制御がより複雑になると共に、部品点数が増加する。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、最小限の回路構成で、入力面上の複数の指の存在を確実且つ高速に検出する、位置検出装置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】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る位置検出装置は、略平行に配置された複数の導体からなる第一の電極と、該第一の電極と直交して配置された複数の導体からなる第二の電極と、第一の電極に所定の信号を供給するための信号供給部と、第一及び第二の入力端子を有し、該第一及び第二の入力端子から入力された信号を差動増幅して出力する差動増幅部と、信号供給部に第一の電極のうちから所定の順番で少なくとも一の電極を選択して接続する第一のスイッチ部と、第二の電極を差動増幅部の第一の入力端子又は第二の入力端子のいずれか一方に接続する第二のスイッチ部と、第二のスイッチ部を制御して、第二の電極のうちの隣接する複数の電極を選択してなる第一の選択電極を差動増幅部の第一の入力端子に接続すると共に、第一の選択電極以外の第二の電極のうちから隣接する複数の電極からなる第二の選択電極を差動増幅部の第二の入力端子に接続する制御部と、差動増幅部からの出力信号から指示位置を算出する位置算出部とを具備する。
【００１４】
第二の電極を差動増幅部の第一及び第二の入力端子のいずれかに必ず接続する第二のスイッチ部を設ける。この第二のスイッチ部に対し、第一の入力端子に接続される電極が複数並ぶ第一の選択電極と、第二の入力端子に接続される電極が複数並ぶ第二の選択電極と、第一の選択電極及び第二の選択電極以外の電極とを形成するべく制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、最小限の回路構成で、入力面上の複数の指の存在を確実且つ高速に検出可能な、位置検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の例である、位置検出装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の例である、位置検出装置の全体ブロック図である。
【図３】矩形波生成部の内部ブロック図である。
【図４】位置算出部の内部ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る位置検出装置の等価回路である。
【図６】本実施形態に係る位置検出装置の、波形図である。
【図７】マトリクス電極の一部断面図と、Ｘ軸電極に電圧を印加する状態と、発生する電流波形及び電流積分波形を示す図である。
【図８】受信選択スイッチ部のブロック図である。
【図９】スイッチデータ生成部の機能ブロック図である。
【図１０】粗探索データ及び微探索データの内容を説明する模式図である。
【図１１】スイッチデータ生成部が生成し出力するスイッチデータを示す図である。
【図１２】Ｘ軸電極とＹ軸電極の状態の変化を示すタイムチャートである。
【図１３】粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【図１４】粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【図１５】従来技術の静電容量方式の位置検出装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図１４を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態の例である位置検出装置の外観斜視図である。本発明の位置検出装置１０１は、平板状の形状を有する。この位置検出装置１０１の上面には、長方形の位置検出平面１０２が設けられている。位置検出平面１０２の直下には、図２にて後述するセンサ基板が設けられている。この位置検出装置１０１は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の図示しない外部装置にケーブル１０３を介して接続することによって、これら外部装置の入力装置として用いられる。
そして、位置検出装置１０１は、位置検出平面１０２上に指１０４が触れると、位置検出平面１０２上の指１０４の位置の情報をケーブル１０３を通じて、外部装置に出力する。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明の実施形態の例である、位置検出装置の全体ブロック図である。
位置検出装置１０１は、矩形波生成部２０２と、矩形波生成部２０２に接続されるセンサ基板２０３と、センサ基板２０３に接続される信号検出回路２０１から構成される。信号検出回路２０１は、センサ基板２０３に接続される受信選択スイッチ部２０４と、受信選択スイッチ部２０４に接続される差動増幅部２０５と、差動増幅部２０５に接続されるＡ／Ｄ変換器２０６と、Ａ／Ｄ変換器２０６に接続される制御部２０７とから構成される。
【００２０】
矩形波生成部２０２は、後述するセンサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９に供給する矩形波形状のワンショットパルスの電圧と、クロックパルスと、リセットパルスとを生成する信号供給部である。この矩形波生成部２０２によって生成されたクロックパルスは、後述する制御部２０７内の位置算出部２０７ａに、リセットパルスは、後述するＡ／Ｄ変換器２０６、位置算出部２０７ａ及び制御部２０７内のスイッチデータ生成部２０７ｂに、それぞれ供給される。なお、この矩形波生成部２０２が生成するワンショットパルスのパルス幅は、例えば、人体に最も吸収され易いとされる２００ｋＨｚの矩形波から半周期分の信号を取り出したものに等しい、２．５μｓｅｃに設定されている。
【００２１】
図２（ｂ）は、センサ基板２０３の一部断面図である。
センサ基板２０３は、指示体である人体の指１０４が位置検出装置１０１の位置検出平面１０２上のどの位置に近接したかを検出するためのセンサである。このセンサ基板２０３は、ｍ本の細長い電極を平行に並べて構成したＸ軸電極２０９と、ｎ本の細長い電極を平行に並べて構成したＹ軸電極２１０と、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０とを絶縁する絶縁シート２１１と、Ｘ軸電極２０９を保護する絶縁シート２１２とから構成される。
【００２２】
センサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０は、絶縁シート２１１を介して互いに絶縁状態を維持しつつ縦横に並べて構成されている。このため、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０との各交点にはコンデンサが形成される。そして、Ｘ軸電極２０９は矩形波生成部２０２に接続されており、この矩形波生成部２０２からワンショットパルスが印加される。
【００２３】
センサ基板２０３を構成するＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の各々の電極は、指の存在を検出するために適切な間隔を空けて並べられている。本実施形態では、例えば一般的な成人の小指が位置検出平面に接触した際の直径を７〜８ｍｍと想定し、その半分以下の間隔として３．２ｍｍの間隔を以って並べられている。
【００２４】
受信選択スイッチ部２０４は、Ｙ軸電極２１０を構成する各電極を、後続の差動増幅部２０５のプラス側入力端子及びマイナス側入力端子のいずれかに選択的に接続するスイッチである。この受信選択スイッチ部２０４は、矩形波生成部２０２と、差動増幅部２０５とに接続されている。そして、この受信選択スイッチ部２０４には、矩形波生成部２０２から出力されたリセットパルスと、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力された読み出しクロックと、スイッチデータとが供給される。そして、この受信選択スイッチ部２０４は、センサ基板２０３から出力された電流を差動増幅部２０５に出力する。
【００２５】
差動増幅部２０５は、受信選択スイッチ部２０４を介してセンサ基板２０３から出力される微弱な電流を電圧に変換し、これを増幅してＡ／Ｄ変換器２０６に出力する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器２０６は、差動増幅部２０５から入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換して位置算出部２０７ａに出力する。
【００２７】
制御部２０７は、矩形波生成部２０２から入力されたアドレス情報を元に、受信選択スイッチ部２０４を制御して、入力面上の触れた位置を算出して位置情報を出力するマイコンである。この制御部２０７は、位置算出部２０７ａとスイッチデータ生成部２０７ｂとから構成される。
位置算出部２０７ａは、マイコンの一機能部分で、アドレス情報とデジタルデータに所定の演算処理を行い、位置情報を算出する。この位置算出部２０７ａには、Ａ／Ｄ変換器２０６から出力されたデジタルデータ、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルス及びリセットパルス、及びスイッチデータ生成部２０７ｂから出力されたアドレス情報が入力される。そして、位置算出部２０７ａは、これらの入力信号及びデータを基に演算処理を行い、指の存在の有無とその位置情報とを出力する。
【００２８】
スイッチデータ生成部２０７ｂは、受信選択スイッチ部２０４に設定情報であるスイッチデータを供給する。このスイッチデータ生成部２０７ｂには、矩形波生成部２０２から出力されるリセットパルスと、位置算出部２０７ａから出力される検出Ｙ軸アドレス及び切替信号とが入力される。そして、スイッチデータ生成部２０７ｂはこれら入力信号を基にデータ処理を行い、受信選択スイッチ部２０４にスイッチデータと読み出しクロックとを、位置算出部２０７ａに第一Ｙ軸アドレス及び第二Ｙ軸アドレスを出力する。
ここで、第一Ｙ軸アドレスとは、位置検出平面１０２全体を早く（粗く）検索するためのアドレスであり、第二Ｙ軸アドレスとは、位置検出平面１０２の特定箇所を緻密に（微細に）検索するためのアドレスである。
【００２９】
［矩形波生成部］
次に、矩形波生成部２０２の構成及び動作について、図３に従って詳述する。
矩形波生成部２０２は、クロック生成器３０２と、分周器３０３と、ＡＮＤゲート３０４と、カウンタ３０６と、デジタルコンパレータ３０５と、定数ｎ３０７と、シフトレジスタ３０８と、モノステーブルマルチバイブレータ３１１とから構成される。
【００３０】
クロック生成器３０２は、一定の周波数の矩形波のクロックを生成する発振器である。本実施形態では、クロック生成器３０２は、例えば１２ＭＨｚ（一周期８．３３ｎｓ）の矩形波を生成する。クロック生成器３０２が生成した１２ＭＨｚのクロックは分周器３０３に供給される。
分周器３０３は周知のプログラマブル・カウンタである。そして、この分周器３０３は、クロック生成器３０２から入力されるクロックを一定の数だけ計数することで、クロックの周波数を１／Ｎに変換する。本実施形態では、分周器３０３の分周比は１／１０に設定されており、このクロックは１２００ｋＨｚ（一周期０．８３３μｓ）に分周される。
【００３１】
この分周器３０３から出力された１２００ｋＨｚの矩形波信号（以下、単に矩形波と略す）は、クロックパルスとして、ＡＮＤゲート３０４に供給されると共に、シフトレジスタ３０８及び後述する位置算出部２０７ａにも供給される。
【００３２】
ＡＮＤゲート３０４は入力デジタル値の論理積を出力する、周知のゲートである。そして、このＡＮＤゲート３０４は、デジタルコンパレータ３０５から供給される信号が論理値の「真」を示す高電位、すなわち「１」の値が入力されたときにのみ、分周器３０３から入力されるクロックパルスをカウンタ３０６に供給する。
【００３３】
カウンタ３０６は、入力信号のアップエッジで出力数値をインクリメントさせる周知のカウンタである。カウンタ３０６の出力数値は、リセット端子に論理値の「真」を示す高電位を与えられるとリセットされる。なお、このカウンタ３０６は、初期値が「０」に設定されている。このカウンタ３０６の入力端子はＡＮＤゲート３０４の出力端子に、リセット端子は後述するモノステーブルマルチバイブレータ３１１にそれぞれ接続されている。
【００３４】
そしてカウンタ３０６は、ＡＮＤゲート３０４からクロックパルスが入力されると、クロックパルスのアップエッジが入力される度に１を加算した計数値（０，１，２，・・・）を出力する。また、カウンタ３０６は、後述するモノステーブルマルチバイブレータ３１１から出力されたパルス信号がリセット端子に入力されると、計数値がリセットされ、「０」を出力する。
【００３５】
デジタルコンパレータ３０５は、二つの入力数値の大小を比較する比較器である。このデジタルコンパレータ３０５は、正入力から入力される数値と負入力から入力される数値とを比較し、正入力から入力された数値の方が大きいときに論理の「真」（＝１）を示す高電位を出力する。
【００３６】
そして、デジタルコンパレータ３０５の正入力には定数ｎ３０７が、負入力にはカウンタ３０６がそれぞれ接続されている。したがって、デジタルコンパレータ３０５は、負入力から入力されるカウンタ３０６の計数値と、正入力から入力される定数ｎ３０７の数値とを比較して、定数ｎ３０７の数値がカウンタ３０６の出力値より大きいときには、値「１」を出力し、計数値が定数ｎ３０７の数値と同一又は小さいときには、「０」を出力する。デジタルコンパレータ３０５による比較結果を示す論理値出力は、ＡＮＤゲート３０４及びシフトレジスタ３０８に入力される。
【００３７】
定数ｎ３０７は、レジスタ等で設けられる。この定数ｎ３０７は、２００ｋＨｚの自然数倍が与えられる。本実施形態の場合、ｎは「３」である。この定数ｎ３０７はデジタルコンパレータ３０５の正入力へ入力される。
【００３８】
シフトレジスタ３０８は、周知の直列入力・並列出力型のシフトレジスタであり、例えば周知のＤフリップフロップをカスケード接続したものである。このシフトレジスタ３０８は、複数個（ｍ個）の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍと、その終端に３個の無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃとを有する。有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、それぞれがＸ軸電極２０９を構成する各電極に接続されている。無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃにはＸ軸電極２０９は接続されない。
無効ビットセル３１０ａ、３１０ｂ及び３１０ｃのうちの最後の無効ビットセル３１０ｃは、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に接続される。
モノステーブルマルチバイブレータ３１１の論理値出力は、カウンタ３０６のリセット端子、受信選択スイッチ部２０４、位置算出部２０７ａ及びスイッチデータ生成部２０７ｂに供給される。
【００３９】
シフトレジスタ３０８は、分周器３０３から出力されるクロックパルスのアップエッジに従い、デジタルコンパレータ３０５の出力値を記憶すると共に、各セルの記憶値を隣接する隣のセル（例えば、有効ビットセル３０９ａであれば、有効ビットセル３０９ｂ）へずらす。
【００４０】
シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、デジタルコンパレータ３０５あるいは直前の隣接するセルから論理値「１」が入力され、クロックパルスのアップエッジが入力されると、その論理値「１」が入力された有効ビットセルに接続されているＸ軸電極２０９の電極に高電位を出力する。
同様に、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍは、デジタルコンパレータ３０５あるいは直前の隣接するセルから論理値「０」が入力され、クロックパルスのアップエッジが入力されると、接続されているＸ軸電極２０９の電極に低電位を出力する。
【００４１】
各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに論理値「０」が入っているところへ論理値「１」が入力されると、Ｘ軸電極２０９の電位は低電位から高電位に遷移する。
逆に、各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに論理値「１」が入っているところへ論理値「０」が入力されると、Ｘ軸電極２０９の電位は高電位から低電位に遷移する。
つまり、各有効ビットセル３０９ａ〜３０９ｍに入力される論理値を「０」→「１」→「０」と経時的に変化させることにより、シフトレジスタ３０８はＸ軸電極２０９の各電極にワンショットパルスを供給する。
【００４２】
モノステーブルマルチバイブレータ３１１は、入力信号（無効ビットセル３１０ｃからの信号）の立ち上がりエッジをトリガとして一定幅のパルス信号を出力する。本実施形態では、この一定幅のパルス信号の幅は、上述した矩形波信号のクロックの１クロック以内に設定されている。つまり、モノステーブルマルチバイブレータ３１１は、無効ビットセル３１０ｃが出力する信号の立ち上がりからカウンタ３０６のリセットパルスを生成するために設けられている。
【００４３】
以下、矩形波生成部２０２の動作を詳述する。
カウンタ３０６の初期値は０であるので、その出力端子から数値「０」を出力する。デジタルコンパレータ３０５は、定数ｎ３０７から与えられる数値（ｎ＝３）と、カウンタ３０６から入力される数値「０」とを比較する。この時点では、定数ｎ３０７の数値の方がカウンタ３０６から入力される値よりも大きいので、デジタルコンパレータ３０５は論理値「１」を出力する。ＡＮＤゲート３０４には、上述のデジタルコンパレータ３０５からの論理値「１」が入力されるので、このＡＮＤゲート３０４は、分周器３０３から出力されるクロックパルスをカウンタ３０６に供給する。カウンタ３０６は、ＡＮＤゲート３０４からクロックパルスが入力されるので、値「１」を出力する。
以降、この値「１」がデジタルコンパレータ３０５へ入力され、ＡＮＤゲート３０４、カウンタ３０６及びデジタルコンパレータ３０５は、カウンタ３０６からデジタルコンパレータ３０５へ入力された値が「３」になるまで上記の動作を繰り返す。
【００４４】
カウンタ３０６からデジタルコンパレータ３０５へ入力される値が３に達すると、負入力から入力される値（「３」）と、正入力から入力される定数ｎ３０７の数値「３」とが同じになる。したがって、デジタルコンパレータ３０５は「偽」、すなわち値「０」を出力する。その結果、ＡＮＤゲート２０６はカウンタ３０６にクロックパルスを供給しなくなる。したがって、カウンタ３０６における計数はＡＮＤゲート３０４によって阻止される。これ以降、カウンタ３０６はＡＮＤゲート３０４によってクロックの供給が止められ、その結果として計数が止まる。すなわち、上記動作を行うと、デジタルコンパレータ３０５からは、クロックパルスのタイミング毎に「１１１０００・・・」の順で論理値が出力される。
【００４５】
次に、シフトレジスタ３０８の動作について説明する。
デジタルコンパレータ３０５から出力される論理値は、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａに供給される。シフトレジスタ３０８は、分周器３０３から供給されるクロックパルスのアップエッジに応じて、有効ビットセル３０９ａに保持されている値「１」を隣の有効ビットセル３０９ｂへシフトさせると共に、新たにデジタルコンパレータ３０５から出力された値「１」を有効ビットセル３０９ａに保存する。以降、クロックパルスが入力される毎に、シフトレジスタ３０８は、特定の有効ビットセル３０９ｘの値を隣接する隣の有効ビットセル３０９（ｘ＋１）へ順にシフトさせる。そして、最後の有効ビットセル３０９ｍに保持されている値は、最初の無効ビットセル３１０ａに供給される。同様に、最初の無効ビットセル３１０ａに保持されている値は隣接する隣の無効ビットセル３１０ｂに、無効ビットセル３１０ｂに保持されている値は最後の無効ビットセル３１０ｃにそれぞれ供給される。
【００４６】
そして、最後の無効ビットセル３１０ｃに保持された値は、シフトレジスタ３０８にクロックパルスが入力されると、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に供給される。
このように、シフトレジスタ３０８がデータを移動させ続けると、最初の段階で入力された「１１１」という値は、無効ビットセル３１０ａ〜３１０ｃへ到達する。
【００４７】
無効ビットセルの最後のセル３１０ｃに論理値「１」が渡ると、セル３１０ｃの出力端子は低電位から高電位に推移する。モノステーブルマルチバイブレータ３１１はこの電圧の推移、つまりアップエッジを受けて、リセットパルスを生成する。リセットパルスはカウンタ３０６のリセット端子に入力されるので、カウンタ３０６がリセットされる。
【００４８】
その後、モノステーブルマルチバイブレータ３１１に次の値「１」が入力されると、このモノステーブルマルチバイブレータ３１１はカウンタ３０６のリセット入力へのパルス信号の供給をしなくなるので、この時点からカウンタ３０６は計数が再開する。
このようにして、矩形波生成部２０２は、Ｘ軸電極２０９にワンショットパルスを供給する。
【００４９】
次に、位置算出部２０７ａの構成及び位置検出動作について図４に従って詳述する。
【００５０】
位置算出部２０７ａは、積算部４０２と、バッファメモリ４０３と、ピーク検出部４０４と、重心演算部４０５と、Ｘ軸アドレスカウンタ４０６とから構成される。
【００５１】
積算部４０２は、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られるデジタル値を積算する積分器である。この積算部４０２は、例えば図示しないメモリと加算器とから構成されている。この積算部４０２は、矩形波生成部２０２と、Ａ／Ｄ変換器２０６と、バッファメモリ４０３とに接続されている。そして、この積算部４０２は、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルスが入力される毎に、Ａ／Ｄ変換器２０６から入力されたデジタル値とメモリに記憶されている値とを加算して記憶するとともに、この加算値を出力する。
【００５２】
バッファメモリ４０３は、積算部４０２の出力値を一時的に記憶するためのＲＡＭである。このバッファメモリ４０３は、矩形波生成部２０２と、積算部４０２と、ピーク検出部４０４と、重心演算部４０５とに接続されており、積算部４０２から出力された加算値を検出データとして記憶する。そして、このバッファメモリ４０３には、矩形波生成部２０２から出力されたクロックパルスと、後述するＸ軸アドレスカウンタ４０６から出力されたＸ軸アドレス情報とが入力される。そして、このバッファメモリ４０３は、クロックパルスが入力されたタイミングに応じて検出データをＸ軸アドレス情報と共に記憶する。
【００５３】
ピーク検出部４０４は、バッファメモリ４０３に記憶されている検出データを比較して、この検出データのうち最も値の大きい検出データをピーク値として検出するためのものである。このピーク検出部４０４は、バッファメモリ４０３と、重心演算部４０５とに接続されている。そして、このピーク検出部４０４において検出されたピーク値は、後段の重心演算部４０５及び領域判定部４０７に出力される。
【００５４】
重心演算部４０５は、取得したデータから重心の座標を演算するためのもので、バッファメモリ４０３と、ピーク検出部４０４と、カウンタ３０６と、後述する領域判定部４０７と、スイッチデータ生成部２０７ｂとに接続されている。この重心演算部４０５には、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力される第二Ｙ軸アドレスと、矩形波生成部２０２から出力されるクロックパルスと、後述するＸ軸アドレスカウンタ４０６から出力されるＸ軸アドレスとが入力される。
【００５５】
そして、この重心演算部４０５は、ピーク検出部４０４から入力されたピーク値を示すバッファメモリ４０３上のアドレスと、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力された第二Ｙ軸アドレスとを基にして、少なくともこのピーク値を示したバッファメモリ４０３上のアドレス及びこのアドレスの前後のアドレスに記憶されたデータをバッファメモリ４０３から取得して、これら三つのデータの重心を演算する。
【００５６】
この重心演算部４０５の演算結果である重心の位置は、センサ基板２０３上の指の位置、すなわち位置データとなる。
【００５７】
Ｘ軸アドレスカウンタ４０６は、矩形波生成部２０２から出力されるクロックパルスを計数するためのもので、その計数値は矩形波生成部２０２から出力されるリセットパルスでリセットされる。このＸ軸アドレスカウンタ４０６の出力値（計数結果）は、Ｘ軸電極２０９を構成する電極のうちの一を選択した値となる。
そして、このＸ軸アドレスカウンタ４０６の出力値は、Ｘ軸アドレスとして、バッファメモリ４０３及び重心演算部４０５に供給される。
【００５８】
領域判定部４０７は、取得したデータから、人体の指が位置検出装置１０１の位置検出平面１０２上に存在するか否か、存在するならどの箇所（領域）に存在するのかを判定する。この領域判定部４０７は、ピーク演算部３０４とスイッチデータ生成部とに接続されている。そして、この領域判定部４０７には、スイッチデータ生成部２０７ｂから出力される第一Ｙ軸アドレスが入力される。
領域判定部４０７は、指の存在を検出すると、切替信号と、その指のＹ座標である第一Ｙ軸アドレスを、検出Ｙ軸アドレスとしてスイッチデータ生成部２０７ｂへ出力する。
【００５９】
本実施形態の位置検出装置１０１は、センサ基板２０３上に存在する指の位置を、二つのモードで探索する。
一つは、センサ基板２０３を大まかな領域で分割して指の存在を検出する粗探索モードであり、もう一つは、センサ基板２０３の、指の存在が判明した領域の中で精緻に指の位置を検出する微探索モードである。
領域判定部４０７は、位置検出装置１０１が粗探索モードの時に動作し、指の存在の有無と、指の存在する領域を判定する。指の存在とその領域が判明した時は、その旨を示す切替信号をスイッチデータ生成部２０７ｂに出力する。
重心演算部４０５は、位置検出装置１０１が微探索モードの時に動作し、領域判定部４０７が検出した指の存在する領域の範囲内で、指の存在する位置を重心演算にて算出する。
位置検出装置１０１の位置検出平面から指が離れると、重心演算部４０５は領域判定部４０７に指が位置検出平面上に存在しない旨の信号を出力する。領域判定部４０７はこれを受けて、切替信号を再度反転させ、粗探索モードを実行する。
【００６０】
次に、矩形波生成部の動作原理を図５及び図６に従って説明する。なお、説明を簡単にするために、Ｘ軸電極２０９を構成する任意の電極である第一のＸ軸電極５０２及び第二のＸ軸電極５０３に矩形波を供給した時に、Ｙ軸電極２１０の任意の一の電極である第一のＹ軸電極５０６ａから出力される信号を例示する。
第一のＸ軸電極５０２、第二のＸ軸電極５０３及び第一のＹ軸電極５０６ａに着目すると、図４に示す矩形波生成部２０２、Ｘ軸電極２０９、Ｙ軸電極２１０及び差動増幅部２０５は、図５に示す等価回路で表すことができる。すなわち、この第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３に矩形波を供給する矩形波生成部２０２は、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３のそれぞれに矩形波を供給するので、第一矩形波電圧源５０４及び第二矩形波電圧源５０５とみなすことができる。
なお、この図５中では、指５０７の存在を点線で示している。
【００６１】
また、図４に示す差動増幅部２０５は、第一のＹ軸電極５０６ａに接続されるオペアンプ５１２ａと抵抗Ｒ５１３ａとからなる電流電圧変換回路５１４ａと、第二のＹ軸電極５０６ｂに接続されるオペアンプ５１２ｂと抵抗Ｒ５１３ｂとからなる電流電圧変換回路５１４ｂと、電流電圧変換回路５１４ａに接続される抵抗Ｒ５１５ａ、電流電圧変換回路５１４ｂに接続される抵抗Ｒ５１５ｂ及び抵抗Ｒ５１６とオペアンプ５１７とからなる差動増幅器５１８とから構成される。
そして、電流電圧変換回路５１４ａを構成するオペアンプ５１２ａの入力端子は、周知のイマジナルショート現象によって、仮想的にショートした状態が維持される。したがって、第一のＹ軸電極５０６ａから見ると、接地されたのと等しい状態になる。なお、電流電圧変換回路５１４ｂも電流電圧変換回路５１４ａと同様である。
【００６２】
電流電圧変換回路５１４ａ及び５１４ｂは、微弱な電流を電圧に変換して、増幅する。そして、この増幅された電圧信号は差動増幅器５１８に入力され、後段の回路にとってより扱い易い信号レベルまで増幅される。なお、差動増幅器５１８は第一のＹ軸電極５０６ａ及び第二のＹ軸電極５０６ｂに同相にて混入するノイズを打ち消す効果がある。
【００６３】
次に、指５０７が電極の交点に近接した場合と近接していない場合とにおける、第一のＹ軸電極５０６ａに現れる電流波形の違いについて説明する。
【００６４】
コンデンサに矩形波の電圧を印加すると、その立ち上がりと立ち下がりの時にのみ、コンデンサに電流が流れる。第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点にはコンデンサが形成されているので、この交点に形成されたコンデンサにも同様の現象が生じる。
【００６５】
したがって、時点ｔ０に立ち上がる矩形波信号をＸ軸電極に印加すると、指５０７が電極の交点に近接していない場合、すなわち、第二矩形波電圧源５０５が第二のＸ軸電極５０３に図６（ａ）に示す矩形波を印加した場合は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａとの間に構成されるコンデンサには、その印加した矩形波信号の立ち上がり時にのみ電流が流れる。その結果、このコンデンサに流れる電流は図６（ｂ）に示す波形となる。
【００６６】
これに対し、指５０７が電極の交点に近接している場合、すなわち、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に図６（ａ）に示す矩形波信号を印加した場合は、第一のＸ軸電極５０２から発される電気力線の一部が指５０７に吸収される。その結果、電極の交点に指５０７が近接していない場合（図６（ｂ））に比べて、その交点に指５０７が近接する場合（図６（ｃ））の電極の交点に形成されるコンデンサの静電容量は減少するので、図６（ｃ）は図６（ｂ）と比べて電流波形の総面積が小さくなっている。なお、周知の通り、電流波形の総面積は、コンデンサに蓄電された電荷に相当する。
【００６７】
また、時点ｔ０に立ち下がる矩形波信号をＸ軸電極に印加すると、指５０７が電極の交点に近接していない場合、すなわち、第二矩形波電圧源５０５が第二のＸ軸電極５０３に図６（ｄ）に示す矩形波を印加した場合は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａとの間に構成されるコンデンサには、その印加した矩形波信号の立ち下がり時にのみ電流が流れる。その結果、このコンデンサに流れる電流は図６（ｅ）に示す波形となる。
【００６８】
次に、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３の双方に、時刻ｔ０の時点で同時に矩形波信号を印加した場合について説明する。
【００６９】
指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｂ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係になる。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第二のＹ軸電極５０６ｂには図６（ｂ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源４０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量と、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量が等しくなるので、それぞれの交点に発生する電流が打ち消し合う。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには、電流波形は発生しない(図６（ｆ）)。
【００７０】
これに対し、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｃ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係にならない。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第二のＹ軸電極５０６ｂには図６（ｃ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源４０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサよりも静電容量が減少している。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには負方向に電流波形が発生する(図６（ｇ）)。
【００７１】
以上に説明したように、Ｘ軸電極とＹ軸電極との交点に指５０７が近接すると、その交点に形成されたコンデンサの静電容量が減少する。静電容量が減少した交点に立ち上がりあるいは立ち下がりの電圧変化を加え、他の交点に現れる電圧変化によって生じる電流との合成電流波形が、Ｙ軸電極に現れる。
【００７２】
一方、第二のＹ軸電極５０６ｂには、図５に示すように、指５０７は近接していない。したがって、第二のＹ軸電極５０６ｂには電流は生じないこととなる。
差動増幅器５１８には、第一のＹ軸電極５０６ａの電流波形を電圧変換した信号と、第二のＹ軸電極５０６ｂの電流波形を電圧変換した信号とが逆位相で入力され、差動増幅される。したがって、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している時には、差動増幅器５１８からは、第一のＹ軸電極５０６ａに生じた電流波形と同じ波形の電圧信号が出力される。
【００７３】
次に、指の検出動作について、図４及び図７に従って説明する。なお、図７では説明の便宜上、図５の電流電圧変換回路５１４ａから得られる信号の波形について注目する。
【００７４】
図７（ａ）は、センサ基板２０３の、図２のＡ−Ａ‘における一部断面図である。
【００７５】
図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、図７（ａ）に示すＸ軸電極２０９のうちの任意のＸ軸電極７０２ａ〜７０２ｇに印加する電圧をタイミングを示す波形図である。ここで、図７（ｂ）〜（ｈ）中の時点ｔ１〜ｔ７は、各Ｘ軸電極７０２ａ〜７０２ｇにワンショットパルスが印加された時点を示しており、時点ｔ２は時点ｔ１から１クロック後を示し、同様に、各時点ｔｎはｔ（ｎ−１）から１クロック後の時点を示している。
【００７６】
ところで、矩形波生成部２０２は、シフトレジスタ３０８の有効ビットセル３０９ａに値「１」が入力されたときに、この有効ビットセル３０９ａに接続されているＸ軸電極７０２ａに電圧を印加する。そして、矩形波生成部２０２は、この有効ビットセル３０９ａに値「１」が入力されている間、Ｘ軸電極７０２ａに電圧を印加し続ける。その後、矩形波生成部２０２は、有効ビットセル３０９ａに値「０」が入力されたときに、Ｘ軸電極７０２ａへの電圧の印加を終了する。ここで、シフトレジスタ３０８がＸ軸電極７０２ａに電圧を印加する時間は、分周器３０３において分周されて出力されたクロックを使用しているから、値「１」は連続して３回、シフトレジスタ３０８に入力されるので、シフトレジスタ３０８に入力されたクロックの３回分に相当する時間となる。その結果、例えば、Ｘ軸電極７０２ａにワンショットパルスが印加された時点ｔ１を基準とすると、Ｘ軸電極７０２ａに印加されたワンショットパルスの立ち下がりは、時点ｔ４に到達することになる。
【００７７】
以上のように、矩形波生成部２０２は、この矩形波生成部２０２のシフトレジスタ３０８に接続されているＸ軸電極７０２ａ〜７０２ｇにワンショットパルスを順次印加する。そして、各Ｘ軸電極７０２ａ〜７０２ｇのうち、立ち上がり時点と立ち下がり時点とが同時となるワンショットパルスの組み合わせで発生する電流は相殺されるので、Ｙ軸電極６０３には電流波形が発生しない。例えば、Ｘ軸電極６０２ｃに印加されるワンショットパルスの立ち下がり時点でＹ軸電極６０３に発生する電流と、Ｘ軸電極６０２ｆに印加されるワンショットパルスの立ち上がり時点でＹ軸電極６０３に発生する電流とが合成される場合がこれに該当する。
同様に、同一の時点（例えば、時点ｔ６）に立ち上がるワンショットパルスと、立ち下がるワンショットパルスとが存在する場合には、Ｙ軸電極６０３には電流が発生せず、Ｘ軸電極７０３の各Ｘ軸電極の全てにワンショットパルスを印加した場合にも、同様に電流波形は発生しないことになる。
【００７８】
ところが、図７（ａ）に示すように、Ｘ軸電極６０２ｄとＹ軸電極６０３との交点には指５０７が近接しているので、Ｘ軸電極６０２ｄと、７０２ａ及び７０２ｇとのそれぞれに印加したワンショットパルスによりＹ軸電極６０３に発生するそれぞれの電流同士を合成しても０にならない。その結果、Ｙ軸電極６０３には、図７（ｉ）に示すように、ｔ４時点とｔ７時点とに、それぞれ電流波形が現れる。このｔ４時点には、指５０７が近接しているＸ軸電極６０２ｄに対し、Ｘ軸電極６０２ｄに印加されたワンショットパルスの立ち上がりと同時にＸ軸電極７０２ａに印加されたワンショットパルスの立ち下がりが現れる。また、ｔ７時点には、Ｘ軸電極６０２ｄに印加されたワンショットパルスの立ち下がりと同時にＸ軸電極７０２ｇに印加されたワンショットパルスの立ち上がりが現れる。
【００７９】
図７（ｊ）は、Ｙ軸電極６０３に現れる電流波形を積分した波形である。位置算出部２０７ａ内の積算部４０２の出力データを仮想的にアナログ表現にしたものである。
図７（ｉ）に示すように、Ｙ軸電極６０３に現れる電流波形は、ゼロ電位を中心にほぼ対称な正弦波交流波形となる。そこで、この電流波形をそのまま積分をすれば、図７（ｊ）に示すように、負方向にピークを持つ波形が得られる。ピーク検出部４０４は、この波形のピークに最も近いサンプルクロックの値を捉える。そして、重心演算部４０５はこのピーク検出部４０４が得た値と、その前後の値の、三つの値を基に重心演算を行う。
【００８０】
重心演算部４０５は、センサ基板２０３のＸ軸方向とＹ軸方向のピークを示す位置を特定するために、Ｘ軸アドレスカウンタ４０６からＸ軸方向のアドレスデータを、スイッチデータ生成部２０７ｂからＹ軸方向のアドレスデータを受け取る。そして、これらのアドレスデータと重心演算の結果とを基に、真のピーク値とその時間軸上の位置を算出する。重心演算部４０５は、算出した結果をセンサ基板２０３に近接した指の位置を示す位置データとして出力する。
【００８１】
次に、受信選択スイッチ部２０４の構成及び動作について、図８を参照して説明する。この受信選択スイッチ２０４は、シフトレジスタ８０２と、レジスタ８０３と、ＮＯＴゲート８０４と、切替スイッチ８０５とから構成されている。
シフトレジスタ８０２は、直列入力・並列出力型のシフトレジスタであり、複数のセル８０２ａ〜８０２ｎを有している。このシフトレジスタ８０２には、後述するスイッチデータ生成部２０７ｂから出力された読み出しクロックと、スイッチデータとが入力されるようになっている。そして、このシフトレジスタ８０２は、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力された読み出しクロックのタイミングに従って、スイッチデータ生成部２０７ｂから入力されたスイッチデータを順次、この複数のセル８０２ａ〜８０２ｎに入力する。この複数のセル８０２ａ〜８０２ｎは、それぞれの出力端子がレジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎに接続されている。
レジスタ８０３は、シフトレジスタ８０２を構成する複数のセルと同数の複数のセル８０３ａ〜８０３ｎから構成されている。これらのセル８０３ａ〜８０３ｎは、例えば、周知のラッチＲ−Ｓ型フリップフロップである。そして、このレジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎには、シフトレジスタ８０２の各セル８０２ａ〜８０２ｎから出力された値が入力される。
【００８２】
ＮＯＴゲート８０４は、レジスタ８０３に供給するストローブ信号を生成するためのもので、矩形波生成部２０２から入力されたリセットパルスを反転することで、ストローブ信号を生成する。このストローブ信号が入力されることにより、レジスタ８０３は、シフトレジスタ８０２にリセットパルスが入力されるタイミング、すなわちストローブ信号が入力されるタイミングで、各セル８０３ａ〜８０３ｎに保持されている論理値を、この各セル８０３ａ〜８０３ｎのそれぞれに接続されているシフトレジスタ８０２の各セル８０２ａ〜８０２ｎの値に更新する。さらに、レジスタ８０３の各セル８０３ａ〜８０３ｎは、切替スイッチ８０５の各スイッチ８０５ａ〜８０５ｎにそれぞれ接続されている。
切替スイッチ８０５は、シフトレジスタ８０２及びレジスタ８０３と同数の、例えば、複数のアナログ電子スイッチ８０５ａ〜８０５ｎから構成されており、レジスタ８０３が保持する値に基づいて、Ｙ軸電極２１０の各電極を選択的に差動増幅部２０５のプラス側入力端子又はマイナス側入力端子のいずれかに接続する。
【００８３】
図９は、スイッチデータ生成部２０７ｂの機能ブロック図である。
マイコンのプログラムにより実現されるスイッチデータ生成部２０７ｂは、粗探索データ９０２と微探索データ９０３の二種類のデータと、粗探索データ９０２を読み出す第一読み出し制御部９０４と、微探索データ９０３を読み出す第二読み出し制御部９０５と、第一読み出し制御部９０４及び第二読み出し制御部９０５にクロックを供給するための読み出しクロック生成部９０６と、第一読み出し制御部９０４及び第二読み出し制御部９０５が出力するスイッチデータを選択的に出力する切替スイッチ９０７とよりなる。
なお、図９以降の説明では、Ｙ軸電極２１０の電極が２０本あるものと仮定して説明する。
【００８４】
第一読み出し制御部９０４は、図示しないＲＯＭ或はＲＡＭに格納されている粗探索データ９０２を、領域判定部４０７が出力する切替信号と、矩形波生成部２０２が出力するリセットパルスに基づき、読み出しクロック生成部９０６が生成する読み出しクロックのタイミングに従って読み出す。
粗探索データ９０２は、Ｙ軸電極２１０の各電極が差動増幅部２０５のどちらの入力端子に接続されるのかを制御するためのスイッチデータである。粗探索データ９０２の各ビットはシフトレジスタ８０２に入力されるデータである。つまり、粗探索データ９０２のビット数は、Ｙ軸電極２１０の電極の本数に等しい。図９では、粗探索データ９０２は２０ビットで構成されている。
【００８５】
第二読み出し制御部９０５は、図示しないＲＯＭに格納されている微探索データ９０３を、領域判定部４０７が出力する検出Ｙ軸アドレスと、矩形波生成部２０２が出力するリセットパルスに基づき、読み出しクロック生成部９０６が生成する読み出しクロックのタイミングに従って読み出す。
微探索データ９０３も粗探索データ９０２と同様に、Ｙ軸電極２１０の各電極が差動増幅部２０５のどちらの入力端子に接続されるのかを制御するためのスイッチデータである。つまり、微探索データ９０３のビット数も、Ｙ軸電極２１０の電極の本数に等しい。図９では、微探索データ９０３も２０ビットで構成されている。
【００８６】
読み出しクロック生成部９０６は、第一読み出し制御部９０４に対して、粗探索データ９０２を読み出すタイミングのクロックを供給する。この読み出しクロックは、第二読み出し制御部９０５に対して、微探索データ９０３を読み出すタイミングのクロックにもなる。
更に、この読み出しクロックは、図８の受信選択スイッチ部２０４内のシフトレジスタ８０２にスイッチデータを書き込む際のクロックにもなる。
【００８７】
前述の通り、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３は、Ｙ軸電極２１０の電極の数と等しい数のビット数を備える。本実施形態の場合、Ｙ軸電極２１０の電極が２０本あるので、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３は、それぞれ２０ビットである。
【００８８】
第一読み出し制御部９０４は、粗探索データ９０２の読み出し開始位置を一定の規則で変換した値を第一Ｙ軸アドレスとして領域判定部４０７へ出力する。
第二読み出し制御部９０５は、微探索データ９０３のの読み出し開始位置を一定の規則で変換した値を第二Ｙ軸アドレスとして重心演算部４０５へ出力する。
また、第一読み出し制御部９０４が出力するスイッチデータと第二読み出し制御部９０５が出力するスイッチデータは、切替スイッチ９０７によって選択的に受信選択スイッチ部２０４へ出力される。
更に、読み出しクロックも受信選択スイッチ部２０４へ出力される。
【００８９】
図１０は、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３の内容を説明する模式図である。
図１０では、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３を構成するビットをそれぞれ並べて、各ビットに符号を付している。
【００９０】
粗探索データ９０２は、以下のように構成される。
先ず、ビット位置Ｐ１からＰ４までの、４個のビットの値は「０」である。次に、ビット位置Ｐ５からＰ８までの、４個のビットの値は「１」である。そして、ビット位置Ｐ９からＰ２０までの、残りの１２個のビットの値は、「０」と「１」が交互に連続して繰り返されるパターンである。
微探索データ９０３は、以下のように構成される。
先ず、ビット位置Ｐ１からＰ３までの、３個のビットの値は「０」である。次に、ビット位置Ｐ４からＰ６までの、３個のビットの値は「１」である。そして、ビット位置Ｐ７からＰ２０までの、残りの１４個のビットの値は、「０」と「１」が交互に連続して繰り返されるパターンである。
【００９１】
粗探索データ９０２及び微探索データ９０３のいずれも、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続し、その後は値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続する。
粗探索データ９０２の、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンは、「００００１１１１」と並んでいる。
微探索データ９０３の、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンは、「０００１１１」と並んでいる。
これに対し、粗探索データ９０２の、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、「０１０１０１０１０１０１」と並んでいる。
同様に、微探索データ９０３の、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、「０１０１０１０１０１０１０１」と並んでいる。
【００９２】
この、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンは、Ｙ軸電極２１０の該当する電極を、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に、交互に接続する。このため、この領域に指を近づけると、指の存在によって減少した静電容量によって得られる電流の変化が、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子との両方に、逆位相で現れる。したがって、電流変化は相殺され、指の存在が検出できなくなる。
つまり、値が「０」と「１」のビットの組み合わせが複数連続して繰り返されるパターンのスイッチデータは、指の存在を検出しない「不感領域」を形成する。
逆に、値が「０」のビットが複数連続し、その後に値が「１」のビットが複数連続しているパターンのスイッチデータは、指の存在を検出する「有効領域」を形成する。
【００９３】
特許文献１では、指の存在を検出しない不感領域がなかった。不感領域がない場合、位置検出平面に近接する指が一本だけ存在する場合には、この検出方式が有効である。しかし、指の存在が複数あり得る場合は、位置検出平面をスキャンする際、指の存在を検出する箇所と、指の存在を検出しない箇所とで分割しないと、精緻な検出ができなくなってしまう。
【００９４】
Ｙ軸電極２１０に不感領域を設ける方法としては、特許文献２に示すように、電極を差動増幅部２０５に接続しない、という手法が考えられる。しかし、この場合、図８の切替スイッチ８０５を、スリーステート型にしなければならなくなる。また、そのためにシフトレジスタ８０２及びレジスタ８０３も、非接続状態を作るための、もう一つ分のビットを必要とする。これは回路規模が大きくなってしまう。
【００９５】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）及び（ｓ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが生成し出力するスイッチデータを示す図である。
【００９６】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが粗探索モードの時に出力されるスイッチデータの遷移を示す。スイッチデータの「−（マイナス）」は、粗探索データ９０２の値が「０」のビットに相当し、Ｙ軸電極２１０の当該電極を差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続すべく、切替スイッチ８０５を制御することを意味する。スイッチデータの「＋（プラス）」は、粗探索データ９０２の値が「１」のビットに相当し、Ｙ軸電極２１０の当該電極を差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続すべく、切替スイッチ８０５を制御することを意味する。
【００９７】
図１１（ａ）のスイッチデータの「−（マイナス）」を「０」と、「＋（プラス）」を「１」と読み替えると、図９の粗探索データ９０２のスイッチデータ８０２ａと同じである。つまり、図１１（ａ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ａ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【００９８】
図１１（ｂ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｂ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ａ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１７まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
同様に、図１１（ｃ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｃ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｂ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ１６から順番にＰ１３まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
同様に、図１１（ｄ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｄ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｃ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ１２から順番にＰ９まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【００９９】
図１１（ｄ）の状態から図１１（ａ）の状態に移行するには、シフトレジスタ８０２が図１１（ｄ）の状態から、図９の粗探索データ９０２を、第一読み出し制御部９０４が読み出し位置Ｐ８から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１００】
つまり、シフトレジスタ８０２が初期状態のときには、一度だけ粗探索データ９０２の全てのビットをシフトレジスタ８０２に書き込む（図１１（ａ））。その後は、粗探索データ９０２の下位ビットから順番に、４ビット（図１１（ｂ））、４ビット（図１１（ｃ））、４ビット（図１１（ｄ））、そして８ビット（図１１（ａ））の順に上位ビットまで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
以上に述べたように、第一読み出し制御部９０４は、読み出し位置を変えながら、図９の下から上方向に粗探索データ９０２を読み出す。つまり、第一読み出し制御部９０４は、粗探索データ９０２をループ状に図９の下から上方向へ読み出す。
【０１０１】
図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）及び（ｓ）は、スイッチデータ生成部２０７ｂが微探索モードの時に出力されるスイッチデータの遷移を示す。
図１１（ｅ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｅ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ２０から順番にＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
【０１０２】
図１１（ｆ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｆ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｅ）の状態から、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ２０のビットだけを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
図１１（ｇ）は、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ｇ）の状態で差動増幅部２０５のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子に接続されていることを示すと共に、シフトレジスタ８０２が図１１（ｆ）の状態から、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１９のビットだけを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込んだ結果である。
以下同様に、図１１（ｈ）から図１１（ｓ）まで、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１８、Ｐ１７、Ｐ１６…Ｐ７まで、１ビットずつ読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
そして、図１１（ｓ）の状態から図１１（ｅ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ６からＰ１までの、６ビット分のデータを読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１０３】
但し、微探索モードでは、図１１（ｅ）から図１１（ｓ）の状態に至るまで、Ｙ軸電極２１０を遷移させることは行わない。微探索モードは、予め粗探索モードで指の存在する領域を確認した後、その領域内に存在する指の位置を精緻に検出するためのモードである。したがって、微探索モードは、粗探索モードで確認した領域の範囲内だけで探索する。
例えば、粗探索モードの図１１（ａ）で指の存在を認識した場合、微探索モードは図１１（ｅ）から図１１（ｊ）までの状態を繰り返す。図１１（ｊ）から再度図１１（ｅ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１５からＰ１まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
同様に、粗探索モードの図１１（ｂ）で指の存在を認識した場合、微探索モードは図１１（ｉ）から図１１（ｎ）までの状態を繰り返す。図１１（ｎ）から再度図１１（ｉ）の状態に移行するには、図９の微探索データ９０３を、第二読み出し制御部９０５が読み出し位置Ｐ１１からＰ１まで読み出し、更に読み出し位置Ｐ２０からＰ１７まで読み出して、シフトレジスタ８０２に書き込む。
【０１０４】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）、（ｓ）、（ｔ）、（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）、（ｘ）、（ｙ）及び（ｚ）は、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートである。この図１２で示すタイムチャートは、図１１（ａ）及び（ｂ）のスイッチデータを用いた時のタイムチャートを示すものである。
図１１（ａ）のスイッチデータは、図１２の時刻ｔ０からｔ１までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。同様に、図１２（ｂ）は、図１１の時刻ｔ２からｔ３までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。
つまり、図１２は、粗探索モードにおけるＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートであり、Ｙ軸電極２１０が図１１（ａ）と図１１（ｂ）の状態を抜粋して示す図である。
【０１０５】
図１２（ａ）〜（ｆ）は、Ｘ軸電極２０９に印加される電圧のタイミングを示す。矩形波生成部２０２は、図７（ｂ）〜（ｈ）に示す電圧をＸ軸電極２０９に印加する。この間、Ｙ軸電極２１０は一定の状態を維持する。これが、図１２のｔ０からｔ１までの期間であり、ｔ２からｔ３までの期間でもある。つまり、図１０に示す各パターンは、Ｙ軸電極２１０の各電極が、矩形波生成部２０２によるＸ軸電極２０９の一周期分のスキャンを実行する時のスイッチデータ（接続パターン）である。
【０１０６】
したがって、粗探索モードでは、最初に図１２（ａ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｂ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｃ）の接続パターンを実行し、その次に図１２（ｄ）の接続パターンを実行する。このために、第一読み出し制御部９０４はリセットパルスと切替信号に基づき、粗探索データ９０２の読み出し開始位置を周期的に変更する。
【０１０７】
第一読み出し制御部９０４によって読み出されたスイッチデータは、切替スイッチ９０７を介して図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれる。そして、Ｙ軸電極２１０の各電極がレジスタ８０３に読み込まれた接続パターンにて差動増幅部２０５に接続される。
【０１０８】
粗探索モードとは、位置検出平面１０２上に指が存在するか、存在するとしたらどの領域に存在するのかを大まかに把握するための高速探索モードである。
図１３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）、図１４（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、粗探索モードの動作を模式的に説明する図である。
【０１０９】
今、使用者が図１３（ａ）に示すように、両手の人差し指で位置検出装置１０１の位置検出平面１３０２に触れたとする。
図１３（ｂ）は、粗探索モードの最初の段階であり、図１３（ａ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１２（ａ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
右手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０３であり、左手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０４である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５に属する電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の他の領域の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の左手の人差し指（位置Ｐ１３０４）が位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１０】
図１３（ｃ）は、粗探索モードの次の段階であり、図１３（ｂ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｂ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の他の領域の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の両手の人差し指（位置Ｐ１３０３及びＰ１３０４）が位置検出平面１３０２上の不感領域に存在するので、この時点では指の存在を検出できない。
【０１１１】
図１４（ｄ）は、粗探索モードの次の段階であり、図１３（ｃ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｃ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５及び第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第四粗領域Ｒ１３０８の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第五粗領域Ｒ１３０９の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の右手の人差し指（位置Ｐ１３０３）が位置検出平面１３０２上の第四粗領域Ｒ１３０８に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１２】
図１４（ｅ）は、粗探索モードの最後の段階であり、図１３（ｄ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１３（ｄ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５、第二粗領域Ｒ１３０６及び第三粗領域Ｒ１３０７の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第四粗領域Ｒ１３０８の電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第五粗領域Ｒ１３０９の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
使用者の右手の人差し指（位置Ｐ１３０３）が位置検出平面１３０２上の第四粗領域Ｒ１３０８に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。
【０１１３】
以上の検出結果を基に判断することで、位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５と第四粗領域Ｒ１３０８にそれぞれ指が存在する可能性が認められる。そこで、次に微探索モードに移行する。
微探索モードは、図１２（ｅ）〜（ｓ）のうち、指の存在を特定した領域に該当する接続パターンのみを用いる。この時、領域の範囲よりやや広めに探索範囲を設定する。これを示すのが図１４（ｆ）である。
【０１１４】
図１４（ｆ）で示す第一粗領域Ｒ１３０５を探索するために、図１２（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）のパターンを用いる。第一粗領域Ｒ１３０５の範囲を探索するだけなら図１３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１３（ｉ）のパターンも用いる。この時、第一粗領域Ｒ１３０５よりも少し広い、境界線Ｌ１３１０だけ広い範囲で探索を行う。
【０１１５】
図１４（ｆ）で示す第四粗領域Ｒ１３０８を探索するために、図１２（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）及び（ｐ）を用いる。第四粗領域Ｒ１３０８の範囲を探索するだけなら図１３（ｍ）、（ｎ）及び（ｏ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１３（ｌ）及び（ｐ）のパターンも用いる。この時、第四粗領域Ｒ１３０８よりも少し広い、境界線Ｌ１３１１及びＬ１３１２だけ広い範囲で探索を行う。
【０１１６】
図４の領域判定部４０７は、粗探索モードの時に、上述のように位置検出平面１３０２上の指の存在と大まかな領域の判定を行う。領域が判定できたら、領域判定部４０７は切替信号を反転させ、微探索モードに移行すると共に、指の存在を確認した領域の情報を検出Ｙ軸アドレスとして図９の第二読み出し制御部９０５に出力する。
第二読み出し制御部９０５は、領域判定部４０７から与えられた検出Ｙ軸アドレスに基づき、微探索データ９０３の読み出し位置を変更してスイッチデータとして出力する。
【０１１７】
前述の通り、粗探索データ９０２及び微探索データ９０３の読み出し位置は、Ｙ軸電極２１０の状態を変更する際に、図１１の下から上方向へ変化する。この読み出し位置を一定の規則で変換することで、Ｙ軸電極２１０の位置、すなわちＹ軸アドレスに変換することができる。
【０１１８】
図１３及び図１４にて説明したように、不感領域が存在することによって、どの領域に指が存在するのかを確実に特定することが可能になる。
【０１１９】
本実施形態は、以下のような応用例が考えられる。
（１）上述の実施形態では、指の位置を検出するために、粗探索モードと微探索モードの、二つのモードを設けていた。この技術思想を進めて、領域の大きさの違う粗探索モードを複数設け、広大でスキャンが高速な粗探索モードから徐々に領域の大きさを小さくした粗探索モードに移行することが考えられる。丁度、地図の縮尺を拡大するイメージである。
【０１２０】
（２）図１０では、不感領域は「０」と「１」のビットが交互に繰り返されるパターンで形成されていたが、指の存在が検出できなくなる、一定の繰り返しパターンを形成するものであれば、この限りでない。例えば、「０１１００１」という繰り返しパターン等がこれに該当する。この場合、Ｙ軸電極２１０の電極の太さ及び間隔が指の太さに対して十分細かいことが条件となる。
不感領域は、指を検出できる領域（ここでは「有感領域」とする）を構成する、隣接する導体が差動増幅部の同一の端子に接続される本数よりも少ない本数の導体が、差動増幅部の同一の端子に接続されることによって成り立つ。例えば、有感領域が四本の導体の組で成り立つ場合、不感領域は三本以下の導体の組の繰り返しであればよい。
なお、差動増幅部２０５で信号を打ち消す効果を確実にするため、不感領域を形成する際、「０」のビットの総数と「１」のビットの総数が同一であることが好ましい。
【０１２１】
本実施形態においては、位置検出装置を開示した。
静電式位置検出装置の受信側の電極を、差動増幅器で検出すると共に、マイナス側入力端子に接続される電極が複数本存在する領域と、プラス側入力端子に接続される電極が複数本存在する領域と、マイナス側入力端子に接続される電極とプラス側入力端子に接続される電極とが交互に存在する領域（不感領域）とを設けた。
この構成を採ることにより、全ての受信側電極は差動増幅器のプラス側入力端子或はマイナス側入力端子のいずれかの端子に必ず接続される構成となる。このため、受信電極と差動増幅器とを接続するスイッチの端子数を少なく、単純な構成にすることができる。また、受信電極が電気的に浮遊した状態がなくなるので、従来技術と比べてノイズの混入が少なくなる。
この結果、従来技術と比べて低コストでありながら複数の指の存在を確実に検出することが可能になる静電式位置検出装置を提供できる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１…位置検出装置、１０２…位置検出平面、１０３…ケーブル、１０４…指、２０２…矩形波生成部、２０３…センサ基板、２０４…受信選択スイッチ部、２０５…差動増幅部、２０６…Ａ／Ｄ変換器、２０７ａ…位置算出部、２０７ｂ…スイッチデータ生成部、２０９…Ｘ軸電極、２１０…Ｙ軸電極、３０２…クロック生成部、３０３…分周器、３０４…ＡＮＤゲート、３０５…デジタルコンパレータ、３０６…カウンタ、３０７…定数ｎ、３０８…シフトレジスタ、３１１…モノステーブルマルチバイブレータ、４０２…積算部、４０３…バッファメモリ、４０４…ピーク算出部、４０５…重心演算部、４０６…Ｘ軸アドレスカウンタ、４０７…領域判定部、５０２…第一のＸ軸電極、５０３…第二のＸ軸電極、５０４…第一矩形波電圧源、５０５…第二矩形波電圧源、５０６ａ…第一のＹ軸電極、５０６ｂ…第二のＹ軸電極、５１２ａ、５１２ｂ…オペアンプ、５１４ａ、５１４ｂ…電流電圧変換回路、Ｒ５１３ａ、Ｒ５１３ｂ、Ｒ５１５ａ、Ｒ５１５ｂ、Ｒ５１６ａ、Ｒ５１６ｂ…抵抗、５１７…オペアンプ、５１８…差動増幅器、５０７…指、７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ、７０２ｅ、７０２ｆ、７０２ｇ…Ｘ軸電極、７０３…Ｙ軸電極、８０２…シフトレジスタ、８０３…レジスタ、８０４…ＮＯＴゲート、８０５…切替スイッチ、９０２…粗探索データ、９０３…微探索データ、９０４…第一読み出し制御部、９０５…第二読み出し制御部、９０６…読み出しクロック生成部、９０７…切替スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の信号が供給される、第一の方向に互いが並列に配置された複数の導体と、
該第一の方向に対して直交する第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体と、
第一及び第二の入力端子を備え、該第一及び第二の入力端子を介して入力された信号を差動増幅する差動増幅回路を備えた信号検出回路と、
前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体を前記差動増幅回路の第一及び第二の入力端子に選択的に供給するための導体選択回路を備えることで、指示体により指示される位置を前記信号検出回路からの出力信号に基づいて検出する位置検出装置であって、
前記選択回路は更に、前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体のうち、前記差動増幅回路の前記第一の入力端子には互いに隣接したＭ本（Ｍ＞＝２）の導体が接続されるように、前記差動増幅回路の前記第二の入力端子には前記互いに隣接したＭ本の導体に近接して互いに隣接したＮ（Ｎ＞＝２）本の導体が接続されるように、前記Ｍ本及びＮ本を除く導体については互いに隣接した導体の数が前記Ｎよりも少なく設定されて前記差動増幅回路のいずれかの入力端子に接続されるように、前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体を経時的に選択するようにした、
位置検出装置。
【請求項２】
前記選択回路は、
前記Ｍ本及びＮ本を除く導体のそれぞれを、互いに隣接する導体同士が前記差動増幅回路の異なる入力端子に接続する、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記選択回路は、
前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される導体の総数と、前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される総数とが同数となるように前記複数の導体を前記差動増幅回路の入力端子に接続する、
請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記所定の信号を供給する信号供給回路を更に備え、
該信号供給回路は、前記第一の方向に互いが並列に配置された複数の導体に一定時間間隔で前記信号を順次供給する、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記信号は、所定の幅を有するパルス波であり、
前記信号供給回路は、前記一定時間間隔は、前記信号のパルス幅の整数倍となるように制御する、
請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記信号は、その立ち上がり時のレベルと立ち下がり時のレベルとが略同じとなるように供給される、
請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項１】
所定の信号が供給される、第一の方向に互いが並列に配置された複数の導体と、
該第一の方向に対して直交する第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体と、
第一及び第二の入力端子を備え、該第一及び第二の入力端子を介して入力された信号を差動増幅する差動増幅回路を備えた信号検出回路と、
前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体を前記差動増幅回路の第一及び第二の入力端子に選択的に供給するための導体選択回路を備えることで、指示体により指示される位置を前記信号検出回路からの出力信号に基づいて検出する位置検出装置であって、
前記選択回路は更に、前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体のうち、前記差動増幅回路の前記第一の入力端子には互いに隣接したＭ本（Ｍ＞＝２）の導体が接続されるように、前記差動増幅回路の前記第二の入力端子には前記互いに隣接したＭ本の導体に近接して互いに隣接したＮ（Ｎ＞＝２）本の導体が接続されるように、前記Ｍ本及びＮ本を除く導体については互いに隣接した導体の数が前記Ｎよりも少なく設定されて前記差動増幅回路のいずれかの入力端子に接続されるように、前記第二の方向に互いが並列に配置された複数の導体を経時的に選択するようにした、
位置検出装置。
【請求項２】
前記選択回路は、
前記Ｍ本及びＮ本を除く導体のそれぞれを、互いに隣接する導体同士が前記差動増幅回路の異なる入力端子に接続する、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記選択回路は、
前記差動増幅回路の第一の入力端子に接続される導体の総数と、前記差動増幅回路の第二の入力端子に接続される総数とが同数となるように前記複数の導体を前記差動増幅回路の入力端子に接続する、
請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記所定の信号を供給する信号供給回路を更に備え、
該信号供給回路は、前記第一の方向に互いが並列に配置された複数の導体に一定時間間隔で前記信号を順次供給する、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記信号は、所定の幅を有するパルス波であり、
前記信号供給回路は、前記一定時間間隔は、前記信号のパルス幅の整数倍となるように制御する、
請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記信号は、その立ち上がり時のレベルと立ち下がり時のレベルとが略同じとなるように供給される、
請求項５に記載の位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−７７５３（Ｐ２０１１−７７５３Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５４２０３（Ｐ２００９−１５４２０３）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００１３９４０３）株式会社ワコム (118)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]