(57)【要約】【課題】スキャン速度の高速化技術を提案する。【解決手段】静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路として、（１）静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に入力する電極駆動部、（２）第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路、（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源、（４）容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータ、（５）容量素子の保持電位が基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部を有するものを提案する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に入力する電極駆動部と、
前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と
を有する静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項２】
前記基準タイミング情報は、前記第１及び第２の電極パターンの交点位置に対応する測定点毎に設定されている
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項３】
前記タイミング情報は、前記入力パルス信号のエッジ検出タイミングから前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するまでの経過時間であり、
前記基準タイミング情報は、無操作時における前記経過時間である
請求項２に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項４】
前記電流源による放電動作の開始タイミングは、
前記検出信号について想定されるピークレベルの出現タイミング以降に定められる
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項５】
前記第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記入力パルス信号のパルス周波数を設定する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項６】
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定する
請求項５に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項７】
前記第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記電流源の電流量を設定する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項８】
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、前記電流量を第１の電流量Ｉ１に設定し、
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、前記電流量を第２の電流量Ｉ２（＜Ｉ１）に設定する
請求項７に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項９】
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第３の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第４の操作領域については、前記入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定する
請求項８に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１０】
前記第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、前記コンパレータの基準値を設定する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１１】
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第１の操作領域については、前記基準値を第１の基準値Ｒ１に設定し、
前記組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第２の操作領域については、前記基準値を第２の基準値Ｒ２（＞Ｒ１）に設定する
請求項１０に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１２】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の正極周期のピークレベルを保持する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１３】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の負極周期のピークレベルを保持する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１４】
前記ピークホールド回路は、前記検出信号の正極周期のピークレベルと負極周期のピークレベルの絶対値を保持するように動作し、
前記電流源は、前記入力パルス信号の半周期以内に、前記容量素子の電位を初期化するように動作する
請求項１に記載の静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路。
【請求項１５】
所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と
を有する静電容量型センサーモジュール。
【請求項１６】
静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に入力する処理と、
前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存する処理と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する処理と、
前記容量素子の保持電位と基準値を比較する処理と、
前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する処理と
を有する静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法。
【請求項１７】
表示デバイスと、
前記表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
を有する電子機器。
【請求項１８】
透過性の材料で形成される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイスと、
前記複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路と、
前記入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源と、
前記容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータと、
前記容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と、前記入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部と、
システム全体の動作を制御するシステム制御部と
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書で説明する発明は、静電容量型センサーデバイスに対する操作入力又は位置入力の検出技術に関する。なお、この明細書で提案する発明は、静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路、静電容量型センサーモジュール、静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法及び電子機器としての側面を有する。
【背景技術】
【０００２】
今日、様々な種類の位置入力装置が存在する。その一つに、指や指と同等の電気特性を有する専用のポインティングデバイスを用いるセンサーデバイスがある。この種のセンサーデバイスは用途に応じて様々な方式が存在する。以下では、静電容量型センサーデバイスとその駆動回路（容量変化測定回路）で構成される静電容量型センサーモジュールについて検討する。
【０００３】
図１及び図２に、静電容量型センサーモジュールの概略構成例を示す。静電容量型センサーモジュールは、静電容量型センサーデバイス１とその容量変化を検出する回路（以下、「容量変化測定回路」という。）１１とで構成される。センサーデバイス１は、平板状の基材３の片面に複数本の電極パターン５を配線し、基材３の他面に複数本の電極パターン７を配線した構造を有している。
【０００４】
例えば上面側の電極パターン５はＹ軸方向に延びるように配線され、下面側の電極パターン７はＸ軸方向に延びるように配線される。なお、上面側の電極パターン５の表面は不図示の保護膜で覆われている。また、電極パターン５及び７の交点部分には微小な容量が形成され、当該容量を通じて上面側の電極パターン５と下面側の電極パターンとが電気的に接続されている。
【０００５】
なお、表示デバイスの表面に配置してタッチパネルとして使用される静電容量型センサーデバイス１の場合には、基材３及び電極パターン５、７のそれぞれが、表示画面を視認できるように透過性の高い材質で構成される。例えば基材３には、ガラス基板やプラスチックフィルムが用いられる。また例えば、電極パターン５及び７には、ＩＴＯ電極が用いられる。
【０００６】
一方、容量変化測定回路１１は、静電容量型センサーデバイス１との間に閉回路を形成し、閉回路に発生する電気特性の変化の検出を通じて操作の有無と操作位置を検出できるように構成されている。因みに、閉回路は、引き出し配線パターン、電極パターン５、電極パターンの交点に形成される容量、電極パターン７、引き出し配線パターン及び容量変化測定回路１１によって構成される。等価回路の詳細については後述する。
【０００７】
図３に、静電容量型センサーモジュールの従来回路例を示す。なお、この従来回路例は、特許文献１に開示された発明に対応するものである。また、図３に示す静電容量型センサーデバイス１の構成は、各処理タイミングにおいて測定対象となる閉回路の容量成分を表している。因みに、Ｃtpは、電源パターン５及び７の交点部分に静的に形成される容量成分である。
【０００８】
また、Ｃbulkは、電極パターン５及び７の容量成分と、電極パターン５及び７と静電容量変化測定回路１１とを接続する引き出し配線の容量成分と、基材３の容量成分と、ＩＣピンの容量成分との総和で与えられる静的な容量成分である。また、Ｃｆは、指又は指と同等の電気特性を有するデバイスと電極パターン５及び７との間に発生する動的な容量成分である。図３では、測定経路（閉回路）上に存在する全ての容量成分をＣｘで表している。
【０００９】
また、図３に示す容量変化測定回路１１は、電圧源Ｖｒと、容量Ｃref と、３つのアナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３と、コンパレータ１３と、回数カウンタ１５とで構成される。この回路構成において、容量変化測定回路１１は、以下の動作を順に実行し、操作入力の有無を判定する。
【００１０】
（１）まず、全てのアナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオン状態に制御する。この動作により、容量Ｃref とＣｘの電荷を放電する。
（２）容量Ｃref とＣｘの電荷が全て放電されると、全てのアナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフ状態に制御する。
（３）この後、アナログスイッチＳ１のみをオン制御する。このとき、キルヒホフの法則により、Ｃref とＣｘに等しい大きさの電荷Ｑがチャージされる。
【００１１】
（４）次に、全てのアナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３をオフ状態に制御する。その後、アナログスイッチＳ２だけをオン制御する。これにより、測定経路上の容量Ｃｘだけが放電される。
（５）前述した（２）〜（４）の動作を繰り返し実行する。すると、図４に示すように、容量Ｃref の電圧が徐々に上昇する。やがて、図３のＡ点電圧が基準電位Ｖref を越えると、この時点でコンパレータ１３の判定出力が変化する。また、この判定出力の変化を通じて、繰り返し動作が停止制御される。
【００１２】
（６）前述したように、コンパレータ１３の判定出力が変化するまでの間、計数された回数カウンタ１５のカウント値が出力される。なお、このカウント値が、測定経路上の容量Ｃｘの測定値となる。なお、測定経路上に指がある場合と指がない場合とでは、測定経路上の容量Ｃｘの大きさが異なる。すなわち、Ｃｆ分だけ異なる。従って、測定されたカウント値と、指が存在しない場合のカウント値とを比較することで指の有無を判定することができる。
【特許文献１】特表２００２−５３０６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、特許文献１に示す発明は、アナログスイッチＳ１のオン期間が一瞬であるのに加え、オン期間中の動作モードは電流モードである。このため、特許文献１に示す容量変化測定回路１１は、ノイズ耐性が高いと言われている。
【００１４】
その一方で、アナログスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の切替制御は、約５００ｋＨｚの周期で実行される。このため、Ａ点電圧が基準電位Ｖref に達するまでには、約１０００回の切り替え動作が必要とされる。すなわち、特許文献１に示す容量変化測定回路１１は、検出精度が高いが検出動作に時間がかかり、高速入力には適しないという問題がある。
【００１５】
例えば５００ｋＨｚで駆動する場合、１パルス周期は２μｓである。従って、１ラインの測定経路について必要な測定時間は、２ｍｓ（＝２μｓ×１０００回）である。従って、電極パターン５が１０本ある場合、全ラインに入力パルス信号が走査入力されるのに必要な時間は、２０ｍｓにもなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、発明者は、高速入力に対応可能な技術を提案する。
（Ａ）静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路
例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化測定回路として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に入力する電極駆動部
（２）第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
【００１７】
なお、基準タイミング情報は、第１及び第２の電極パターンの交点位置に対応する測定点毎に設定されていることが望ましい。
また、タイミング情報は、入力パルス信号のエッジ検出タイミングから容量素子の保持電位が基準値を交差するまでの経過時間であり、基準タイミング情報は、無操作時における経過時間であることが望ましい。
【００１８】
また、電流源による放電動作の開始タイミングは、検出信号について想定されるピークレベルの出現タイミング以降に定められることが望ましい。この場合、ピークレベルの出現タイミングのバラツキの影響を受けずに、ピークレベルの変化のみを正確に測定することができる。
【００１９】
また、第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、入力パルス信号のパルス周波数を設定することが望ましい。この際、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定することが望ましい。
【００２０】
一般的に、第１の操作領域から得られる検出信号のピークレベルは高く、第２の操作領域から得られる検出信号のピークレベルは低くなる。このため、操作入力の有無の検出に要する時間は、第２の操作領域の方が相対的に短く済む。従って、第２の操作領域に入力するパルス周波数を高くすることにより、検出速度を速めることができる。
【００２１】
その一方で、前述した（１）〜（５）に示すデバイスを有する容量変化測定回路では、第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、電流源の電流量を設定することが望ましい。
【００２２】
この際、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第１の操作領域については、電流量を第１の電流量Ｉ１に設定し、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第２の操作領域については、電流量を第２の電流量Ｉ２（＜Ｉ１）に設定することが望ましい。すなわち、ピークレベルが高い操作領域の電流量を高くすることが望ましい。結果的に、操作入力の有無の検出に要する時間を短縮することが可能になる。
【００２３】
従って、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第３の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第１のパルス周波数Ｆ１に設定し、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第４の操作領域については、入力パルス信号のパルス周波数を第２のパルス周波数Ｆ２（＞Ｆ１）に設定することができる。
すなわち、電流量の制御を組み合わせることにより、操作入力の有無の検出に要する時間を更に短縮できる。
【００２４】
また、前述した（１）〜（５）に示すデバイスを有する容量変化測定回路では、第１及び第２の電極パターン上での伝搬経路長と、各電極パターンまでの伝搬経路長との組み合わせで規定される伝搬経路長に基づいて、操作領域別に、コンパレータの基準値を設定することが望ましい。この場合、コンパレータの基準値を固定する場合に比して、各操作領域に入力するパルス周波数を高速化できる。
【００２５】
この際、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より長い第１の操作領域については、基準値を第１の基準値Ｒ１に設定し、組み合わせで規定される伝搬経路長が規定値より短い第２の操作領域については、前記基準値を第２の基準値Ｒ２（＞Ｒ１）に設定することが望ましい。
【００２６】
また、前述した（１）〜（５）に示すデバイスを有する容量変化測定回路におけるピークホールド回路は、正極周期のピークレベルだけを保持しても良いし、反対に負極周期のピークレベルだけを保持しても良い。
【００２７】
また、正極周期と負極周期の両方についてピークレベルの絶対値を検出する場合には、電流源の電流駆動能力が、入力パルス信号の半周期以内に、容量素子の電位を初期化できるように設定することにより、入力パルス信号のパルス周波数を高速化しなくても判定動作の高速化を実現できる。
【００２８】
（Ｂ）静電容量型センサーモジュール
また、発明者は、例えば静電容量型センサーモジュールとして、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（２）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
【００２９】
（Ｃ）静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法
また、発明者は、例えば静電容量型センサーデバイスの容量変化測定方法として、以下の処理を有するものを提案する。
（１）静電容量型センサーデバイスを構成する複数列の第１の電極パターンに、所定周期で入力パルス信号を線順次に入力する処理
（２）第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンを通じて取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存する処理
（３）入力パルス信号の１周期以内に、容量素子の電位を初期化する処理
（４）容量素子の保持電位と基準値を比較する処理
（５）容量素子の保持電位が前記基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する処理
【００３０】
（Ｄ）電子機器
また、発明者は、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）表示デバイス
（２）表示デバイスの表面に配置される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（３）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（４）入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源
（５）容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータ
（６）容量素子の保持電位が基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
（７）システム全体の動作を制御するシステム制御部
【００３１】
（Ｅ）電子機器
また、発明者は、例えば電子機器として、以下のデバイスを有するものを提案する。
（１）透過性の材料で形成される静電容量型のセンサーデバイスであって、所定周期の入力パルス信号が線順次に入力される複数列の第１の電極パターンと、第１の電極パターンと他層にて交差する複数列の第２の電極パターンとを有する静電容量型のセンサーデバイス
（２）複数列の第２の電極パターンから取り出される検出信号のピークレベルを、それぞれ対応する電位として容量素子に保存するピークホールド回路
（３）入力パルス信号の１周期以内に、前記容量素子の電位を初期化する電流源
（４）容量素子の保持電位と基準値を比較するコンパレータ
（５）容量素子の保持電位が基準値を交差するタイミング情報と、入力パルス信号の伝搬経路毎に設定された基準タイミング情報とに基づいて、人体又は同等の電気特性を有する物体による操作入力の有無を判定する複数の判定部
（６）システム全体の動作を制御するシステム制御部
【発明の効果】
【００３２】
発明者の提案する発明の場合、電流モードで動作するのでノード耐性が高い。加えて、ピークホールド回路によるピークレベルの保持及び操作入力の判定動作が入力パルス信号の１周期以内に完了する。このため、従来技術に比して格段に高速なスキャン動作が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、発明の最良の形態を説明する。なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。
【００３４】
（Ａ）静電容量型センサーモジュールの外観構成
図５に、静電容量型センサーモジュールの外観構成例を示す。静電容量型センサーモジュール２１は、静電容量型センサーデバイス２３と、その引出し配線であるＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）２５と、容量変化測定回路２７で構成される。
【００３５】
静電容量型センサーデバイス２３は、前述したように基材の両面に電極パターンを格子状に形成した構造を有している。また、容量変化測定回路２７は、前述したように線順次に閉回路を選択して入力パルス信号を印加し、その検出信号に基づいて静電容量の変化の有無を測定する回路機能を有している。
【００３６】
なお、容量変化測定回路２７は、半導体集積回路として形成される場合だけでなく、ＦＰＣ上に回路パターンとして形成される場合も含まれる。また、容量変化測定回路２７の一部処理は、コンピュータによるアプリケーション処理を通じて実現されるようにしても良い。
【００３７】
（Ｂ）形態例１
（Ｂ−１）検出原理
この形態例では、入力パルス信号の立ち上がりタイミングで発生する検出パルスの正極波形のピークレベルに着目する。図６に、ある測定点（閉回路）に着目した検出パルスの波形変化を示す。図中横軸は、入力パルス信号の立ち上がりタイミングからの経過時間であり、図中縦軸は検出信号に対応する電流量である。
【００３８】
図６に示すように、操作面に指が触れていない場合のピークレベルが最も高く、指と操作面との間に形成される容量成分が大きいほどピークレベルが小さくなる。すなわち、指と操作面との接触面積が増えるほどピークレベルが低下する。なお、このピークレベルの振幅と変化幅の大きさは、後述するように操作面上の位置に応じて異なる。ただし、いずれの位置においても図６に示すようなピークレベルの変化が認められる。
【００３９】
そこで、発明者は、このピークレベルの変化に着目し、測定対象である各閉回路のピークレベルの変化を検出することにより、指の接触の有無と接触位置を検出する技術を提案する。また、発明者は、ピークレベルの変化を、ピークホールド回路を構成する容量Ｃの電位が所定レベルまで低下するのに要する時間長の変化として検出する技術を提案する。この際、低下速度を決定する電流源の速度を入力パルス信号の１周期以内に設定することで、１つの閉経路に対する操作入力の判定動作を１周期以内に完了できるようにする。
以下、この検出原理を採用した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【００４０】
（Ｂ−２）システム構成
図７に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール３１のシステム構成例を示す。なお、静電容量型センサーモジュール３１では、静電容量型センサーデバイス２３を簡略化して表している。
静電容量型センサーモジュール３１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路３３とで構成される。
【００４１】
容量変化測定回路３３は、発振器３５、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、シーケンサ４１、電流入力電圧出力型アンプ４３、ピークホールド回路４５、電流源４７、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３で構成される。
発振器３５は、予め設定された固定周波数の矩形形状の入力パルス信号を発生する回路である。もっとも、入力パルス信号の波形は矩形波に限らず、正弦波や三角波その他の形状でも良い。この形態例の場合、発振器３５は、５００ｋＨｚの周波数で入力パルス信号を発生する。
【００４２】
デマルチプレクサ３７は、シーケンサ４１が指示する順番に入力パルス信号の供給先を切り替える回路である。入力パルス信号の供給先は、複数本の電極パターン５のうちいずれか１つである。
マルチプレクサ３９は、シーケンサ４１が指示する順番に検出信号が取り出される電極パターン７を切り替える回路である。
【００４３】
シーケンサ４１は、入力パルス信号を供給する電極パターン５への接続順序と検出信号の取り出し元となる電極パターン７への接続順序を、入力パルス信号に同期して出力する回路である。なお、シーケンサ４１は、入力パルス信号の立ち上がりエッジに基づいて、制御タイミングを管理する。
【００４４】
電流入力電圧出力型アンプ４３は、検出信号に当たる検出信号を増幅する回路である。この電流入力電圧出力型アンプ４３において、検出信号が電流形式から電圧形式に変換される。
ピークホールド回路４５は、検出信号の正極側のピークレベルを検出する回路である。図７に示すように、ピークホールド回路４５は、ダイオードＤと容量Ｃとで構成される。ダイオードＤは、整流機能により検出信号の正極部分だけを取り出すのに用いられる。また、容量Ｃは、検出信号のピークレベルに対応する電位を格納するのに用いられる。
【００４５】
電流源４７は定電流回路であり、容量Ｃの電荷を放電するのに用いられる。なお、電流源４７の電流値の大きさは、容量Ｃに現れる最大電圧を入力パルス信号の印加開始から１周期以内に判定動作を終了できるように設定する。具体的には、次の入力パルス信号が供給されるまでの間に、測定対象である容量Ｃの電位が基準電位Ｖref 以下に放電されるように設定する。この明細書では、この放電動作を「初期化動作」と呼ぶことにする。
【００４６】
コンパレータ４９は、容量Ｃの電位と基準電位Ｖref とを比較する回路である。従って、コンパレータ４９の出力レベルは、容量Ｃの電位が基準電位Ｖref を交差するタイミングで変化する。なお、基準電位Ｖref は、図８に示すように、想定されるピークレベルの最小値よりも小さい値に設定する。以下では、容量Ｃの電位が基準電位Ｖref 以下に低下したタイミングを、「放電完了タイミング」という。
【００４７】
測定部５１は、入力パルス信号の立ち上がりタイミングｔａから放電完了タイミングｔｃまでの経過時間Ｔ（＝ｔｃ−ｔａ）を測定する回路である。なお、タイミングｔａは、シーケンサ４１から与えられる。また、タイミングｔｃは、コンパレータ４９の出力レベルの変化から与えられる。
【００４８】
図９に、測定部５１が測定対象とする経過時間Ｔと各タイミングとの関係を示す。図９（Ａ）は、検出信号と容量Ｃの電位変化の関係を説明する図である。また、図９（Ｂ）は、入力パルス信号の位相関係を示す図である。
【００４９】
判定部５３は、測定された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定されている。）とを比較し、両時間の間に測定誤差以上の違いが存在する場合に、測定点に指が触れていると判定する回路である。なお、図８に示したように、操作面と指との接触面積が増えるほど（容量が増えるほど）、経過時間Ｔは基準経過時間Ｔ０よりも短くなる。ここで、基準経過時間Ｔ０は、操作面に指が触れていない状態で事前に測定された値が使用される。
【００５０】
なお、ここでは経過時間同士を比較しているが、容量Ｃの電位が基準電位Ｖref を交差したタイミングと、基準タイミング同士を比較しても良い。勿論、基準タイミングは、操作面に指が触れていない場合の経過時間のことである。
因みに、測定部５１と判定部５３は、ＣＰＵ上で実行されるプログラム処理としても実現できるし、ロジック回路としても実現できる。
【００５１】
（Ｂ−３）処理動作の内容
以下では、シーケンサ４１の動作フロー（図１０）に従って、静電容量型センサーモジュール３１の処理動作を説明する。なお、図１０は、上面側の電極パターン５と下面側の電極パターン７が共に４本の場合について表している。
【００５２】
まず、シーケンサ４１は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ１）。ここで、シーケンサ４１は、入力パルス信号の１周期毎に、上面側の電極パターン５の座標値Ｘを“１”だけ増加させる。因みに、図１０の場合、増加後の座標値Ｘが“５”に達すると座標値Ｘを“１”に戻すと共に、下面側の電極パターンの座標値Ｙを“１”だけ増加させる。なお、増加後の座標値Ｙが“５”に達すると座標値Ｙを“１”に戻す。
【００５３】
このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３に与えられる。なお、入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚの場合（１周期は２μｓ）、４本の電極パターン５と４本の電極パターン７とで規定される１６箇所の座標点の判定動作は、３２μｓの間に実行することができる。
【００５４】
次に、シーケンサ４１は、入力パルス信号の立ち上がりエッジの検出を待つ（Ｓ２）。エッジが検出されると、シーケンサ４１は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
この後、シーケンサ４１は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ４）。
【００５５】
ここで、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ４１は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ５）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【００５６】
この後、シーケンサ４１は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ６）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定される。）との比較結果に基づいて、シーケンサ４１から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。なお、比較処理には、シーケンサ４１から与えられる測定点のＸＹ座標値に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。
【００５７】
この後、シーケンサ４１は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ７）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ４１は、動作を終了する。
【００５８】
（Ｂ−４）まとめ
以上説明したように、形態例１に係る容量変化測定回路３３の採用により、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作が可能になる。例えば１０地点についての判定処理を実行する場合、従来技術では２０ｍｓもの時間が必要とされたが、形態例の場合には２０μｓあれば済む。このため、従来技術では応用が難しかった高速入力への対応が可能になる。
【００５９】
勿論、形態例に係る容量変化測定回路３３は、多地点検出にも利用できる。
また、電流入力電圧出力型アンプ４３の入力段までは電流モードで動作するため、高いノイズ耐性が期待できる。すなわち、形態例に係る容量変化測定回路３３は、検出精度についても実用上十分な精度が期待できる。
【００６０】
（Ｃ）形態例２
（Ｃ−１）検出原理
この形態例では、操作面と指との接触状態に応じてピークレベルの出現位置がずれる場合にも、経過時間Ｔの測定精度を高めることができる手法について説明する。
図１１に、形態例１で採用した検出波形と容量Ｃの電位変化との関係を示す。前述したように、形態例１に係る容量変化測定回路３３は、従来技術に比して高速での判定動作が可能である。
【００６１】
ただし、図１１に示すように、ピークレベルの出現位置は、操作面と指との接触状態により時間軸方向にずれる特性がある。勿論、このずれ量が小さければ、測定精度に問題は生じない。しかし図１１のように、容量Ｃｆが０ｐＦの場合と２０ｐＦの場合とでピーク位置の時間差が１０ｎｓ以上もある場合には、経過時間Ｔの測定上、無視できない大きさになる。
【００６２】
また、容量Ｃの放電速度には、最も緩やかに変化する検出信号の減衰曲線が基準電位Ｖref
を交差する時刻よりも前に、コンパレータ４７の出力レベルが反転しないように定めることが要求される。ここで、最も緩やかに変化する検出信号の減衰曲線とは、操作面と指との間に発生する容量が２０ｐＦの場合に相当する。従って、形態例１の場合には、電流源４７の電流量を大きくすることができず、経過時間Ｔがどうしても長くなる。
【００６３】
図１２に、この形態例で採用するピークホールド回路の放電動作を示す。図１２に示すように、この形態例の場合には、想定される全てのピークレベルの出現タイミングを待って電流源４７による放電動作を開始する。図１２においては、この放電開始のタイミングをｔｂで示している。図１２の場合、放電開始後の時間は、ピークレベルにのみ依存することが分かる。このため、経過時間Ｔの測定精度を上げることができる。
【００６４】
また、放電開始時点は、想定される全てのピークレベルの出現タイミング以降であるので、電流源４７の電流量を大きくして放電速度を上げることが可能になる。図１２に示すように、放電速度が上がれば、全てのピークレベルについて経過時間Ｔの測定時間を短縮することが可能になる。
以下、この検出原理を採用した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【００６５】
（Ｃ−２）システム構成
図１３に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール６１のシステム構成例を示す。なお、図１３には、形態例１に係る図７との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール６１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路６３とで構成される。
【００６６】
容量変化測定回路６３は、発振器３５、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、電流入力電圧出力型アンプ４３、ピークホールド回路４５、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、シーケンサ６５、電流源６７で構成される。
【００６７】
以下では、変更点を含むシーケンサ６５と電流源６７について説明する。このシーケンサ６５も、入力パルス信号を供給する電極パターン５への接続順序と検出信号の取り出し元となる電極パターン７への接続順序を、入力パルス信号に同期して出力する機能を備えている。なお、このシーケンサ６５は、電流源６７による放電動作の実行開始タイミングも管理する機能も備える。このタイミングの管理は、入力パルス信号の立ち上がりタイミングの検出に基づいて実行される。
【００６８】
電流源６７は定電流回路であり、容量Ｃの電荷を放電するのに用いられる。この形態例の場合、コンデンサＣから電流を引き出す経路上にはスイッチ素子（例えばトランジスタ）が配置されており、当該スイッチの開閉により放電動作の実行と停止を切り替えられるように構成されている。なお、同機能は、電流源６７に対する駆動電源の供給と停止を切り替えるスイッチ素子によっても実現することができる。
【００６９】
この形態例の場合も、電流源６７の電流値の大きさは、入力パルス信号の立ち上がりエッジから１周期以内に判定動作が終了するように設定する。ただし、前述したように、その電流値は、形態例１よりも大きな値に設定される。これにより、放電開始後は、容量Ｃの電位をピークレベルから基準電位Ｖref 以下に速やかに電位を下げることができるように構成されている。
【００７０】
（Ｃ−３）処理動作の内容
以下では、シーケンサ６５の動作フロー（図１４）に従って、静電容量型センサーモジュール６１の処理動作を説明する。なお、図１４も、上面側の電極パターン５と下面側の電極パターン７が共に４本の場合について表している。
【００７１】
まず、シーケンサ６５は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ１１）。ここでの動作は、形態例１で説明したシーケンサ４１の処理Ｓ１と同じである。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３に与えられる。
【００７２】
次に、シーケンサ６５は、入力パルス信号の立ち上がりエッジの検出を待つ（Ｓ１２）。エッジが検出されると、シーケンサ６５は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【００７３】
この後、シーケンサ６５は、電流源６７による放電を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ１４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ６５は、電流源６７を有効化し、容量Ｃの放電を開始させる（Ｓ１５）。
【００７４】
次に、シーケンサ６５は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ１６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから放電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【００７５】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ６５は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【００７６】
図１５に、測定部５１が測定対象とする経過時間Ｔと各タイミングとの関係を示す。図１５（Ａ）は、検出信号と容量Ｃの電位変化の関係を説明する図である。また、図１５（Ｂ）は、入力パルス信号の位相関係を示す図である。
【００７７】
この後、シーケンサ６５は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ１８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定されている。）との比較結果に基づいて、シーケンサ６５から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。なお、比較処理には、シーケンサ６５から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。
【００７８】
この後、シーケンサ６５は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ１９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ６５は、動作を終了する。
【００７９】
（Ｃ−４）まとめ
以上説明したように、形態例２に係る容量変化測定回路６３の採用により、形態例１の場合と同様、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作を実現できる。
更に、形態例２の場合には、操作面と指先との間に形成される容量の大きさによってピークレベルの出現タイミングが大きくずれるときでも、正確な経過時間Ｔの測定が可能となる。従って、操作入力の判定精度を高めることができる。
【００８０】
（Ｄ）形態例３
（Ｄ−１）検出原理
この形態例では、操作面における測定点の位置に応じて、経過時間Ｔの測定動作を最適化する方法について説明する。
ここでは、図１６に示す電極パターン構造を有する静電容量型センサーデバイス２３について、操作面上の測定位置の違いが検出信号に与える影響を説明する。
【００８１】
図１６は、基材３の上面側に４本の電極パターン５を形成すると共に、下面側に４本の電極パターン７を形成した静電容量型センサーデバイス２３の平面構造である。従って、操作面上には１６個の測定点が形成されることになる。
ところで、図１６に示すように、計８本の電極パターンには、それぞれフレキシブルプリント配線基板２５の導電線（例えばカーボン導電線）７１とが接続されている。
【００８２】
図１６に示すように、各測定点を通る伝搬経路は、これら導電線７１の長さと電極パターン５及び７の長さの組み合わせによって規定される。このことから、測定点毎に伝搬経路の長さが異なることが分かる。
以下では、操作面の４隅に位置する各測定点にＩからIVの数字を割り当てることにより、対応する伝搬経路の特性の違いを説明する。
【００８３】
図１７に、各測定点に対応する伝搬経路の等価回路を示す。図１７に示すように、伝搬経路が短い導電線７１の抵抗成分は約１００Ω、伝搬経路が長い導電線７１の抵抗成分は約１ｋΩである。また、伝搬経路が短い電極パターン５及び７は、約１００Ωの抵抗成分と約４．７ｐＦの容量成分とで構成される分布定数的なローパスフィルタと考えることができる。
【００８４】
なお、図中に実線で示す直列容量（約２ｐＦ）は、電極パターン５と電極パターン７の間に静的に形成される容量成分である。また、図中に破線で示す並列容量７３は、電極パターン５と指との間に形成される容量成分と電極パターン７と指との間に形成される容量成分をそれぞれ表している。図１７では、上面側の容量成分と下面側の容量成分の和が、０ｐＦから２０ｐＦの間で変化することを表している。
【００８５】
図１８に、これら４つの測定点Ｉ〜IVに対応する伝搬経路の電気的な特性の組み合わせ状態の概要を示す。
また、図１９に、これら４つの測定点Ｉ〜IVに対応する検出信号の波形を示す。なお、図１９に示す４つのグラフの縦軸は電流値μＡであり、横軸は時間[ｎｓ]である。図１９からも、操作面に指が接していない場合のピークレベルが最大であり、操作面と指との間に形成される容量成分が最大（２０ｐＦ）のときピークレベルが最小になる関係が分かる。
【００８６】
ところで、図１９の４つのグラフを比較すると、縦軸のスケールと横軸のスケールが大きく違うことが分かる。
そこで、この４つのグラフのスケールの違いが分かるように図２０を示す。図２０は、同じスケール上に４つの検出信号の波形をマッピングして表した図である。ただし、図２０においては、非接触の場合（０ｐＦ）に対応する４つの検出信号のみを表している。
【００８７】
図２０に示すように、操作面上の位置が異なると（伝搬経路長が異なると）、ピークレベルの振幅及び出現位置が大きく異なることが分かる。
もっとも、このような違いがあっても、形態例１や２で説明した測定技術は有効に機能し、従来技術に比して顕著な効果が期待できる。
【００８８】
ただし、このピークレベルの違いとピークレベルが出現するタイミングの違いから、判定動作に必要な時間にかなりの差があることが分かる。この形態例は、この時間差に着目する。
図２１に、前図の縦軸をピークホールド電圧[ｍＶ]に変更し、かつ、横軸の時間スケールを８倍にした図を示す。また、図２１は、コンパレータ４９が参照する基準電圧Ｖref が０（ゼロ）Ｖである場合を示す。
【００８９】
なお、図２１では、入力パルス信号の立ち上がりエッジから０．２μｓ後に、電流源６７による容量Ｃの放電動作を開始する。この場合、図中に破線で示すような放電時間の差が確認された。例えばピークレベルが最大となる測定点Ｉでは、入力パルス信号の立ち上がりエッジから約１．６μｓ後に放電動作が完了することが分かる。一方、ピークレベルが小さい測定点II、III 、IVでは、入力パルス信号の立ち上がりエッジから約０．３μｓから０．５μｓ後に放電動作が完了することが分かる。
【００９０】
このことは、全ての測定点に同じ駆動条件を適用する形態例１や形態例２の方法は、測定点Ｉに比して測定点II、III 、IVに時間の無駄が生じることを意味する。
以下、図２２を用いて説明する。図２２（Ａ）は、ピークレベルが最大となる測定点Ｉの検出波形と放電完了までの関係を表している。前述したように、放電完了までには、入力パルス信号の立ち上がりエッジから１．６μｓほどの時間が必要である。
【００９１】
従って、図２２（Ａ）に示すように、入力パルス信号の周波数を高速化しても５００ｋＨｚが上限であることが分かる。
これに対して、図２２（Ｂ）は、測定点II、III 、IVの検出波形と放電完了までの関係を表している。前述したように、放電完了までには、入力パルス信号の立ち上がりエッジから０．８μｓほどの時間が必要である。図２２（Ｂ）のように、入力パルス信号が５００ｋＨｚで入力される場合、時間的余裕がある。
【００９２】
そこで、図２２（Ｃ）に示すように、測定点II、III 、IVに対する入力パルス信号の周波数を１ＭＨｚに高めることを検討する。図２２（Ｃ）では、入力パルス信号が１ＭＨｚであっても、１周期以内に放電が完了することが分かる。
以下では、測定領域別に入力パルス信号の周波数を最適化した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【００９３】
（Ｄ−２）システム構成
図２３に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール８１のシステム構成例を示す。なお、図２３には、形態例２に係る図１３との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール８１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路８３とで構成される。
【００９４】
容量変化測定回路８３は、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、電流アンプ４３、ピークホールド回路４５、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、シーケンサ６５、電流源６７、周波数テーブル８５、可変型発振器８７で構成される。
【００９５】
以下では、変更点を含む周波数テーブル８５と可変型発振器８７について説明する。
前述したように、この形態例の場合には、操作面上の測定点（座標位置）毎に入力パルス信号の周波数を最適化する。この最適化された周波数と測定点（座標位置）との関係を格納するのが周波数テーブル８５である。
【００９６】
図２４に、周波数テーブル８５の構成例を示す。図２４に示すように、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせについて１つの周波数が割り当てられている。図２５に、周波数テーブル８５の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図２５に示すように、この形態例の場合、検出信号のピークレベルが大きくなる３つの測定点については５００ｋＨｚを対応づけている。
【００９７】
また、検出信号のピークレベルが中間レベルの１０個の測定点については１ＭＨｚを対応づけている。また、検出信号のピークレベルが小さい３つの測定点については１．５ＭＨｚを対応づけている。
周波数テーブル８５は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する周波数を読み出し、可変型発振器８７に与えるように動作する。
【００９８】
可変型発振器８７は、与えられた周波数の入力パルス信号を発生する回路である。なお、可変型発振器８７は、複数の発振周波数を生成できる単一回路でも良い。また、前述した３種類の発振周波数に対応するそれぞれ独立した３個の発振器と、そのいずれか一つを選択的に出力するスイッチとで構成しても良い。
【００９９】
（Ｄ−３）処理動作の内容
この形態例の場合、シーケンサ６５の構成は形態例２と同じである。従って、その動作フローは、図１４で説明したものと同じである。以下では、シーケンサ６５の動作フローに従って、静電容量型センサーモジュール８１の処理動作を説明する。
【０１００】
まず、シーケンサ６５は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ１１）。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３と、周波数テーブル８５とに与えられる。
【０１０１】
これにより、周波数テーブル８５から可変型発振器８７には、次の測定点に適した周波数が与えられる。そして、可変型発振器８７は、測定点に最適な周波数を有する入力パルス信号を出力する。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ３７とマルチプレクサ３９が切替制御される。
【０１０２】
一方、シーケンサ６５は、入力パルス信号の立ち上がりエッジの検出を待つ（Ｓ１２）。エッジが検出されると、シーケンサ６５は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【０１０３】
この後、シーケンサ６５は、電流源６７による放電動作を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ１４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ６５は、電流源６７を有効化し、容量Ｃの放電を開始させる（Ｓ１５）。
【０１０４】
次に、シーケンサ６５は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ１６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから放電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【０１０５】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ６５は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【０１０６】
この後、シーケンサ６５は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ１８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定される。）との比較結果に基づいて、シーケンサ６５から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。なお、比較処理には、シーケンサ６５から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。
【０１０７】
この後、シーケンサ６５は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ１９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ６５は、動作を終了する。
【０１０８】
（Ｄ−４）まとめ
以上説明したように、形態例３に係る容量変化測定回路８３の場合には、操作面上の各測定点に入力される入力パルス信号の周波数を最適化することができる。すなわち、各測定点における判定動作を最短化できる。これにより、操作面の全体から見たスキャン速度を高速化できる。
【０１０９】
（Ｅ）形態例４
（Ｅ−１）検出原理
この形態例も、操作面上の操作点の位置（より具体的には、伝搬経路長の長さ）に応じて、経過時間Ｔの測定動作を最適化する方法について説明する。
ただし、この形態例では、電流源の電流値を可変制御して更なるスキャン速度の高速化技術を提案する。
【０１１０】
ここでは、図２６を用いて電流源の電流値を可変制御することの効果を説明する。なお、図２６は、測定点Ｉに対応する入力パルス信号とピークレベルの放電に要する時間との関係を表している。
因みに、図２６（Ａ）は、形態例３における入力パルス信号とピークレベルの放電に要する時間との関係を表している。
【０１１１】
これに対し、図２６（Ｂ）は、電流源の電流値を図２６（Ａ）の２倍に設定する場合における入力パルス信号とピークレベルの放電に要する時間との関係を表している。
図２６の場合、電流源の電流値を２倍に上げることで、１．６μｓ必要であった放電時間が０．８μｓに短縮できることが分かる。
【０１１２】
そして、放電時間が０．８μｓであれば、入力パルス信号の周波数を１ＭＨｚに上げても、その１周期以内に操作入力の有無を判定することが可能になる。
以下では、測定領域別に入力パルス信号の周波数と電流源の電流値を最適化した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【０１１３】
（Ｅ−２）システム構成
図２７に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール９１のシステム構成例を示す。なお、図２７には、形態例３に係る図２３との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール９１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路９３とで構成される。
【０１１４】
容量変化測定回路９３は、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、シーケンサ６５、電流アンプ４３、ピークホールド回路４５、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、電流値テーブル９５、可変電流源９７、周波数テーブル９９、可変型発振器１０１で構成される。
【０１１５】
以下では、変更点を含む電流値テーブル９５、可変電流源９７、周波数テーブル９９、可変型発振器１０１について説明する。
前述したように、この形態例の場合には、操作面上の測定点（座標位置）毎に入力パルス信号の周波数と可変電流源９７の電流値を最適化する。
このうち、最適化された電流値と測定点（座標位置）との関係を格納するのが電流値テーブル９５である。
【０１１６】
図２８に、電流値テーブル９５の構成例を示す。図２８に示すように、電流値テーブル９５には、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせについて１つの電流値が割り当てられている。図２９に、電流値テーブル９５の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図２９に示すように、この形態例の場合、検出信号のピークレベルが大きい３つの測定点に２０μＡを対応づけ、残る１３個の測定点に１０μＡを対応づける。すなわち、この形態例の場合には、可変電流源９７の電流値を２段階に切り替える。
【０１１７】
この電流値テーブル９５は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する電流値を読み出し、可変電流源９７に与えるように動作する。
可変電流源９７は、与えられた電流値を選択的に発生する定電流回路である。なお、可変電流源９７は、複数の電流値を生成できる単一回路でも良い。また、前述した２種類の電流値に対応するそれぞれ独立した２個の電流源と、そのいずれか一つを容量Ｃに接続するスイッチとで構成しても良い。
【０１１８】
一方、周波数テーブル９９は、最適化された周波数と測定点（座標位置）との関係を格納する記憶領域である。
図３０に、周波数テーブル９９の構成例を示す。図３０に示すように、周波数テーブル９９には、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせについて１つの周波数が割り当てられている。図３１に、周波数テーブル９９の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図３１に示すように、この形態例の場合、検出信号のピークレベルが小さくなる３つの測定点については１．５ＭＨｚを対応づけ、残る１３個の測定点には１ＭＨｚを対応づけている。
【０１１９】
図３１（形態例４）と図２５（形態例３）との違いは、ピークレベルが大きい３つの点に対応づけられる入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚから１ＭＨｚに高速化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、可変型発振器１０１の周波数を２段階に切り替えることができるように設定されている。なお、周波数テーブル９９は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する周波数を読み出し、可変型発振器１０１に与えるように動作する。
【０１２０】
可変型発振器１０１は、与えられた周波数の入力パルス信号を発生する回路である。なお、可変型発振器１０１は、２種類の発振周波数を生成できる単一回路でも良い。また、前述した２種類の発振周波数に対応するそれぞれ独立した２個の発振器と、そのいずれか一つを選択的に出力するスイッチとで構成しても良い。
【０１２１】
（Ｅ−３）処理動作の内容
この形態例の場合も、シーケンサ６５の構成は形態例２と同じである。従って、その動作フローは、図１４で説明したものと同じである。以下では、シーケンサ６５の動作フローに従って、静電容量型センサーモジュール９１の処理動作を説明する。
【０１２２】
まず、シーケンサ６５は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ１１）。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３と、電流値テーブル９５と、周波数テーブル９９とに与えられる。
【０１２３】
これにより、電流値テーブル９５から可変電流源９７には、次の測定点に適した電流値が与えられる。同時に、周波数テーブル９９から可変型発振器１０１には、次の測定点に適した周波数が与えられる。
そして、可変電流源９７は、測定点に適した電流値が流れるように設定を変更する。また、可変型発振器１０１は、測定点に最適な周波数を有する入力パルス信号を出力する。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ３７とマルチプレクサ３９が切替制御される。
【０１２４】
一方、シーケンサ６５は、入力パルス信号の立ち上がりエッジの検出を待つ（Ｓ１２）。エッジが検出されると、シーケンサ６５は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【０１２５】
この後、シーケンサ６５は、電流源６７による放電動作を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ１４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ６５は、電流源６７を有効化し、容量Ｃの放電を開始させる（Ｓ１５）。
【０１２６】
次に、シーケンサ６５は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ１６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから放電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【０１２７】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ６５は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【０１２８】
この後、シーケンサ６５は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ１８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定される。）との比較結果に基づいて、シーケンサ６５から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。なお、比較処理には、シーケンサ６５から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。
【０１２９】
この後、シーケンサ６５は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ１９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ６５は、動作を終了する。
【０１３０】
（Ｅ−４）まとめ
以上説明したように、形態例４に係る容量変化測定回路９３の場合には、操作面上の各測定点に入力される入力パルス信号の周波数と電流源９７の電流値とを最適化することができる。
これにより、形態例３では、入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚであった測定領域についても、１ＭＨｚに高速化することができる。
このことは、入力パルス周波数の最低周波数が５００ｋＨｚから１ＭＨｚに上がったことを意味し、操作面の全体から見たスキャン速度の更なる高速化を実現できる。
【０１３１】
（Ｆ）形態例５
（Ｆ−１）検出原理
この形態例では、操作面上における測定点の位置（より具体的には、伝搬経路長の長さ）に応じて、経過時間Ｔの測定動作を最適化する方法について説明する。
ただし、この形態例では、コンパレータの基準電位Ｖref を可変制御して更なるスキャン速度の高速化技術を提案する。
【０１３２】
ここでは、図３２を用いてコンパレータの基準電位Ｖref を可変制御することの効果を説明する。なお、図３２は、測定点Ｉに対応する入力パルス信号と判定に要する時間との関係を表している。
因みに、図３２（Ａ）は、形態例３における入力パルス信号とピークレベルの放電に要する時間との関係を表している。この場合、操作入力の判定用には、０（ゼロ）Ｖに対応する基準電位Ｖref1が用いられる。
【０１３３】
これに対し、図３２（Ｂ）は、コンパレータの基準電位Ｖref2（＞Ｖref1）を用いる場合における入力パルス信号と判定に要する時間との関係を表している。
図３２の場合、基準電位Ｖref1をＶref2に切り替えることで、１．６μｓ必要であった放電時間が０．８μｓに短縮できることが分かる。
そして、放電時間が０．８μｓであれば、入力パルス信号の周波数を１ＭＨｚに上げても、その１周期以内に操作入力の有無を判定することが可能になる。
以下では、測定領域別に入力パルス信号の周波数とコンパレータの基準電位Ｖref を最適化した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【０１３４】
（Ｆ−２）システム構成
図３３に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール１１１のシステム構成例を示す。なお、図３３には、形態例３に係る図２３との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール１１１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路１１３とで構成される。
【０１３５】
容量変化測定回路１１３は、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、シーケンサ６５、電流アンプ４３、ピークホールド回路４５、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、基準電位テーブル１１５、ディジタル・アナログ変換器１１７、周波数テーブル１１９、可変型発振器１２１で構成される。
【０１３６】
以下では、変更点を含む基準電位テーブル１１５、ディジタル・アナログ変換器１１７、周波数テーブル１１９、可変型発振器１２１について説明する。
前述したように、この形態例の場合には、操作面上の測定点（座標位置）毎に入力パルス信号の周波数と基準電位Ｖref を最適化する。
このうち、最適化された基準電位Ｖref と測定点（座標位置）との関係を格納するのが基準電位テーブル１１５である。
【０１３７】
図３４に、基準電位テーブル１１５の構成例を示す。図３４に示すように、基準電位テーブル１１５には、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせについて１つのＶref が割り当てられている。図３５に、基準電位テーブル１１５の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図３５に示すように、この形態例の場合、検出信号のピークレベルが大きい３つの測定点に高位の基準電位Ｖref2（＞Ｖref1）を対応づけ、残る１３個の測定点に低位の基準電位Ｖref1を対応づける。すなわち、この形態例の場合には、コンパレータ４９に与える基準電位Ｖref
を２段階に切り替える。
【０１３８】
この基準電位テーブル１１５は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する基準電位を読み出し、ディジタル・アナログ変換器１１７に与えるように動作する。なお、基準電位の読み出しは、ディジタル値で行われる。
ディジタル・アナログ変換器１１７は、与えられたディジタル値をアナログ電位に変換する回路である。なお、ディジタル・アナログ変換器１１７に代えて、２種類の電圧源を用意し、そのいずれか一方をコンパレータ４９に与える構成を採用しても良い。この場合、基準電位テーブル１１５には、２種類の電圧源の選択情報を書き込めば良い。
【０１３９】
一方、周波数テーブル１１９は、最適化された周波数と測定点（座標位置）との関係を格納する記憶領域である。
図３６に、周波数テーブル１１９の構成例を示す。図３６に示すように、周波数テーブル１１９には、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせについて１つの周波数が割り当てられている。
【０１４０】
図３７に、周波数テーブル１１９の対応関係を操作面上に重ねて表示する。図３７に示すように、この形態例の場合、検出信号のピークレベルが小さくなる３つの測定点については１．５ＭＨｚを対応づけ、残る１３個の測定点には１ＭＨｚを対応づけている。
【０１４１】
図３７（形態例４）と図２５（形態例３）との違いは、ピークレベルが大きい３つの点に対応づけられる入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚから１ＭＨｚに高速化されている点である。すなわち、この形態例の場合には、可変型発振器１２１の周波数を２段階に切り替えることができるように設定されている。なお、周波数テーブル１１９は、シーケンサ６５から新たな座標値が与えられる毎に対応する周波数を読み出し、可変型発振器１２１に与えるように動作する。
【０１４２】
可変型発振器１２１は、与えられた周波数の入力パルス信号を発生する回路である。なお、可変型発振器１２１は、２種類の発振周波数を生成できる単一回路でも良い。また、前述した２種類の発振周波数に対応するそれぞれ独立した２個の発振器と、そのいずれか一つを選択的に出力するスイッチとで構成しても良い。
【０１４３】
（Ｆ−３）処理動作の内容
この形態例の場合、シーケンサ６５の構成は形態例２と同じである。従って、その動作フローは、図１４で説明したものと同じである。以下では、シーケンサ６５の動作フローに従って、静電容量型センサーモジュール１１１の処理動作を説明する。
【０１４４】
まず、シーケンサ６５は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ１１）。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３と、基準電位テーブル１１５と、周波数テーブル１１９とに与えられる。
【０１４５】
これにより、基準電位テーブル１１５からディジタル・アナログ変換器１１７には、次の測定点に適した基準電位のディジタル値が与えられる。同時に、周波数テーブル１１９から可変型発振器１２１には、次の測定点に適した周波数が与えられる。
【０１４６】
そして、コンパレータ４９には、測定点に最適な基準電位Ｖref がアナログ電位の形式で与えられる。また、可変型発振器１２１は、出力周波数を測定点に最適な周波数に設定する。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ３７とマルチプレクサ３９が切替制御される。
【０１４７】
一方、シーケンサ６５は、入力パルス信号の立ち上がりエッジの検出を待つ（Ｓ１２）。エッジが検出されると、シーケンサ６５は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【０１４８】
この後、シーケンサ６５は、電流源６７による放電動作を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ１４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ６５は、電流源６７を有効化し、容量Ｃの放電を開始させる（Ｓ１５）。
【０１４９】
次に、シーケンサ６５は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ１６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから放電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【０１５０】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ６５は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ１７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【０１５１】
この後、シーケンサ６５は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ１８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０との比較結果に基づいて、シーケンサ６５から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。
【０１５２】
なお、比較処理には、シーケンサ６５から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。勿論、基準経過時間Ｔ０には、適用する基準電位Ｖref の大きさを判定した値が用意されている。
この後、シーケンサ６５は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ１９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ６５は、動作を終了する。
【０１５３】
（Ｆ−４）まとめ
以上説明したように、形態例５に係る容量変化測定回路１１３の場合には、操作面上の各測定点に入力される入力パルス信号の周波数とコンパレータ４９の基準電位Ｖref とを最適化することができる。
これにより、形態例５では、入力パルス信号の周波数が５００ｋＨｚであった測定領域についても、１ＭＨｚに高速化することができる。
このことは、入力パルス周波数の最低周波数が５００ｋＨｚから１ＭＨｚに上がったことを意味し、操作面の全体から見たスキャン速度の更なる高速化を実現できる。
【０１５４】
（Ｇ）形態例６
（Ｇ−１）検出原理
前述した形態例の場合には、入力パルス信号に対応する検出信号の正極周期のピークレベルを検出する場合について説明した。すなわち、最大値を検出し、その放電に要する経過時間Ｔを測定する場合について説明した。
【０１５５】
もっとも、前述した検出手法は、入力パルス信号に対応する負極周期のピークレベルを検出する場合にも応用することができる。すなわち、最小値を検出し、その充電に要する経過時間Ｔを測定する場合にも応用できる。
図３８に、処理イメージを示す。図３８は、形態例２の変形例に対応する。図３８（Ａ）に実線で示す波形は検出信号であり、破線で示す波形は容量Ｃの保持電位である。また、図３８（Ｂ）は入力パルス信号の波形を示している。
【０１５６】
図３８の場合、検出信号は、入力パルス信号の立ち下がりエッジに同期して立ち下がる。一方、容量Ｃの保持電位は、形態例２の場合とは反対に最小値をピークホールドする。なお、図３８（Ａ）の場合、電流源からの充電電流の供給は、想定される全てのピークレベルが出現するタイミング以降に設定された時点ｔｂの後に開始される。従って、容量Ｃの保持電位も時点ｔｂの経過後に一定の速度で増加し、予め設定された基準電位Ｖref を越えるように増加する。
【０１５７】
勿論、充電電流の電流値は、操作面上の全ての測定点について、入力パルス信号の１周期以内に容量Ｃの電位を基準電位Ｖref 以上に遷移できる大きさに設定する。
以下、この検出原理を採用した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【０１５８】
（Ｇ−２）システム構成
図３９に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール１３１のシステム構成例を示す。なお、図３９には、形態例２に係る図１３との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール１３１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路１３３とで構成される。
【０１５９】
容量変化測定回路１３３は、発振器３５、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、電流アンプ４３、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、ピークホールド回路１３５、電流源１３７、シーケンサ１３９で構成される。
【０１６０】
以下では、変更点を含むピークホールド回路１３５、電流源１３７、シーケンサ１３９について説明する。
この形態例の場合、ピークホールド回路１３５を構成するダイオードＤの接続方向は、形態例２の場合と逆向きになる。
【０１６１】
電流源１３７は、充電型の定電流回路であり、容量Ｃの電荷を充電するのに用いられる。この電流源１３７の場合も、コンデンサＣに電流を流し込む経路上にはスイッチ素子（例えばトランジスタ）が配置されており、当該スイッチの開閉により放電動作の実行と停止を切り替えられるように構成されている。なお、同機能は、電流源１３７に対する駆動電源の供給と停止を切り替えるスイッチ素子によって実現することもできる。
【０１６２】
この形態例の場合も、電流源１３７の電流値の大きさは、入力パルス信号の印加開始から１周期以内に判定動作を終了できるように設定する。ただし、前述したように、その電流値は、形態例１よりも大きな値に設定される。これにより、充電開始後は、容量Ｃの電位をピークレベルから基準電位Ｖref 以上に速やかに上昇できるように構成されている。
【０１６３】
シーケンサ１３９は、入力パルス信号を供給する電極パターン５への接続順序と検出信号の取り出し元となる電極パターン７への接続順序を、入力パルス信号に同期して出力する機能を備えている。なお、このシーケンサ１３９は、電流源１３７による充電動作の実行を切りタイミングも管理する機能も備える。このタイミングの管理は、入力パルス信号の立ち下がりタイミングの検出に基づいて実行される。
【０１６４】
（Ｇ−３）処理動作の内容
以下では、シーケンサ１３９の動作フロー（図４０）に従って、静電容量型センサーモジュール１３１の処理動作を説明する。なお、図４０も、上面側の電極パターン５と下面側の電極パターン７が共に４本の場合について表している。
【０１６５】
まず、シーケンサ１３９は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ２１）。ここでの動作は、形態例１で説明したシーケンサ３７の処理Ｓ１と同じである。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３に与えられる。
【０１６６】
次に、シーケンサ１３９は、入力パルス信号の立ち下がりエッジの検出を待つ（Ｓ４２）。エッジが検出されると、シーケンサ１３９は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ２３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち下がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【０１６７】
この後、シーケンサ１３９は、電流源１３７による充電を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ２４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ１３９は、電流源１３７を有効化し、容量Ｃの充電を開始させる（Ｓ２５）。
【０１６８】
次に、シーケンサ１３９は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ２６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから充電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【０１６９】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ１３９は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ２７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【０１７０】
この後、シーケンサ１３９は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ２８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０（測定点毎に設定されている。）との比較結果に基づいて、シーケンサ１３９から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。なお、比較処理には、シーケンサ１３９から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。
【０１７１】
この後、シーケンサ１３９は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ２９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ１３９は、動作を終了する。
【０１７２】
（Ｇ−４）まとめ
以上説明したように、形態例６に係る容量変化測定回路１３３の採用により、従来技術に比して圧倒的に高速の判定動作を実現できる。
勿論、形態例６の場合には、操作面と指先との間に形成される容量の大きさによってピークレベルの出現タイミングが大きくずれるときでも、正確な経過時間Ｔの測定が可能となる。従って、操作入力の判定精度を高めることができる。
【０１７３】
（Ｈ）形態例７
（Ｈ−１）検出原理
前述した形態例の場合には、検出信号の正極周期のピークレベル又は負極周期のピークレベルを検出する場合について説明した。
しかし、図４１に示すように、ピークホールド回路のダイオードを両波整流回路に変更することで、正極周期のピークレベルと負極周期のピークレベルの両方を検出しても良い。
【０１７４】
図４１（Ａ）に実線で示す波形は検出信号であり、破線で示す波形は容量Ｃの保持電位である。また、図４１（Ｂ）は入力パルス信号の波形を示している。
図４１（Ａ）に示すように、入力パルス信号の周波数は５００ｋＨｚであるが、判定動作はその２倍の速度で実行することができる。勿論、入力パルス信号の立ち上がりエッジから判定終了までの時間が、入力パルス信号の半周期以内に完結することが適用できる前提である。
【０１７５】
従って、前述した形態例４の場合のように、電流源の電流値を増加して、判定に要する時間を短縮化できることが望ましい。
以下、この検出原理を採用した静電容量型センサーモジュールの形態例を説明する。
【０１７６】
（Ｈ−２）システム構成
図４２に、この形態例に係る静電容量型センサーモジュール１４１のシステム構成例を示す。なお、図４２には、形態例４に係る図２７との対応部分に同一符号を付して示す。
静電容量型センサーモジュール１４１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路１４３とで構成される。
【０１７７】
容量変化測定回路１４３は、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、電流アンプ４３、コンパレータ４９、測定部５１、判定部５３、電流値テーブル９５、可変電流源９７、周波数テーブル９９、可変型発振器１０１、ピークホールド回路１４５、シーケンサ１４７で構成される。
以下では、変更点を含むピークホールド回路１４５とシーケンサ１４７について説明する。
【０１７８】
ピークホールド回路１４５は、両波整流回路１４９と容量Ｃとで構成される。両波整流回路１４９は、絶対値回路とも呼ばれる既知の回路である。
シーケンサ１４７は、入力パルス信号を供給する電極パターン５への接続順序と検出信号の取り出し元となる電極パターン７への接続順序を、入力パルス信号に同期して出力する回路である。シーケンサ１４７は、入力パルス信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジに基づいて、制御タイミングを管理する。
【０１７９】
（Ｈ−３）処理動作の内容
以下では、シーケンサ１４７の動作フロー（図４３）に従って、静電容量型センサーモジュール１４１の処理動作を説明する。なお、図４３も、上面側の電極パターン５と下面側の電極パターン７が共に４本の場合について表している。
【０１８０】
まず、シーケンサ１４７は、測定対象とする操作面上の位置を指定する座標を発生する（Ｓ３１）。このように発生された座標値ＸとＹが、デマルチプレクサ３７と、マルチプレクサ３９と、判定部５３と、電流値テーブル９５と、周波数テーブル９７に与えられる。
【０１８１】
これにより、電流値テーブル９５からから可変電流源９７には、次の測定点に適した電流値が与えられる。同時に、周波数テーブル９９から可変型発振器１０１には、次の測定点に適した周波数が与えられる。
【０１８２】
そして、可変電流源９７は、測定点に適した電流値が流れるように設定を変更する。また、可変型発振器１０１は、測定点に最適な周波数を有する入力パルス信号を出力する。また、入力パルス信号の入力に備えてデマルチプレクサ３７とマルチプレクサ３９が切替制御される。
【０１８３】
一方、シーケンサ１４７は、入力パルス信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの検出を待つ（Ｓ３２）。いずれかのエッジが検出されると、シーケンサ１４７は、イネーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ３３）。このイネーブル信号の出力タイミングが、前述した立ち上がりタイミングｔａに対応する。このイネーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能が有効化される。すなわち、経過時間Ｔの測定が開始される。
【０１８４】
この後、シーケンサ１４７は、可変電流源９７による放電動作を開始する時刻ｔｂの到来を待つ（Ｓ３４）。
時刻ｔｂの到来が検出されると、シーケンサ１４７は、可変電流源９７を有効化し、容量Ｃの放電を開始させる（Ｓ３５）。
【０１８５】
次に、シーケンサ１４７は、基準経過時間Ｔ０に対応する時刻ｔｃ(max) の経過を待つ（Ｓ３６）。なお、時刻ｔｃ(max) は、操作面と指先との間に形成される容量が０（ゼロ）の場合の検出信号について検出されたピークレベルを、時刻ｔｂのタイミングから放電したときに基準電位Ｖref を交差するタイミングとして与えられる。
【０１８６】
この形態例の場合も、時刻ｔｃ(max) の経過が検出されると、シーケンサ１４７は、ディゼーブル信号を測定部５１に出力する（Ｓ３７）。このディゼーブル信号の入力により、測定部５１の測定機能は無効化される。経過時間Ｔが採り得る最大値を超えてまで測定動作を継続する必要がないためである。勿論、測定機能の無効化後も、測定機能が有効な間に測定された経過時間Ｔは保持される。
【０１８７】
この後、シーケンサ１４７は、判定部５３に割り込み要求を出力する（Ｓ３８）。この割り込み要求が入力された判定部５３は、検出された経過時間Ｔと基準経過時間Ｔ０との比較結果に基づいて、シーケンサ１４７から与えられる座標位置に指が触れているか否かを判定する。
【０１８８】
なお、比較処理には、シーケンサ１４７から与えられる測定点に対応する基準経過時間Ｔ０が使用される。勿論、基準経過時間Ｔ０には、適用する基準電位Ｖref の大きさを判定した値が用意されている。
この後、シーケンサ１４７は、停止要求が存在するか否かを判定する（Ｓ３９）。そして、停止要求が確認されない場合は、再びＸＹ座標の発生動作に戻って、以上の動作を繰り返す。なお、停止要求が確認された場合、シーケンサ１４７は、動作を終了する。
【０１８９】
（Ｈ−４）まとめ
以上説明したように、形態例７に係る容量変化測定回路１４３の場合には、入力パルス信号の周波数の２倍の速度で操作入力の有無を判定することができる。これにより、操作面の全体から見たスキャン速度の更なる高速化を実現できる。
【０１９０】
（Ｉ）他の形態例
【０１９１】
（Ｉ−１）他の形態例１
前述の形態例においては、ピークレベルの検出にダイオードを用いる構成のピークホールド回路を説明した。
しかし、アナログスイッチをピークレベルの出現タイミングの近傍でオン制御する構成のピークホールド回路を用いても良い。
【０１９２】
図４４に、変形例に係る静電容量型センサーモジュール１５１のシステム構成例を示す。なお、図４４には、図７との対応部分に同一符号を付して表している。
静電容量型センサーモジュール１５１は、静電容量型センサーデバイス２３と、容量変化測定回路１５３とで構成される。
【０１９３】
容量変化測定回路１５３は、デマルチプレクサ３７、マルチプレクサ３９、電流アンプ４３、電流源４７、測定部５１、判定部５３、ピークホールド回路１５５、シーケンサ１５７で構成される。
ピークホールド回路１５５は、アナログスイッチ１５９と容量Ｃとで構成される。アナログスイッチ１５９の開閉は、シーケンサ１５７が制御する。
【０１９４】
（Ｉ−２）他の形態例２
前述した形態例の場合には、ピークホールド回路の前段に電流アンプを配置して検出電流を電圧に変換する回路構成について説明した。
しかし、電流アンプは用いなくても良い。
【０１９５】
（Ｉ−３）製品例
（ａ）システム構成
前述の説明では、静電容量型センサーモジュールの構造と動作内容について説明した。しかし、前述した静電容量型センサーモジュールは、各種の電子機器に実装した商品形態でも流通される。以下、電子機器への実装例を示す。
【０１９６】
図４５及び図４６に、電子機器の機能構成例を示す。
図４５に示す電子機器１６１は、表示デバイス１６３の表面に静電容量型センサーモジュール１６５を積層するタイプの電子機器を想定した機能構成である。なお、電子機器１６１には、システム全体を制御するシステム制御部１６７が搭載さる。また、表示デバイス１６３には、例えば液晶パネル、有機ＥＬディスプレイパネル、ＦＥＤパネル、プラズマパネルその他を使用する。
【０１９７】
図４６に示す電子機器１７１は、表示デバイスを用いない電位機器を想定した機能構成である。例えば取り込み範囲を、静電容量型センサーモジュール１７３を透過して視認しながら指定するスキャナ等を想定した機能構成である。勿論、電子機器１７１には、システム全体を制御するシステム制御部１７５が搭載される。
【０１９８】
（ｂ）具体例
以下では、電子機器の具体的な外観例を示す。
図４７に、テレビジョン受像機１８１の外観例を示す。テレビジョン受像機１８１は、筐体１８３の正面に表示画面１８５と、静電容量型センサーモジュール１８７を配置した構造を有している。ここでの静電容量型センサーモジュール１８７に、前述した各種の形態例を応用する。
【０１９９】
図４８に、デジタルカメラ１９１の外観例を示す。図４８（Ａ）が正面側（被写体側）の外観例であり、図４８（Ｂ）が背面側（撮影者側）の外観例である。
デジタルカメラ１９１は、保護カバー１９３、撮像レンズ部１９５、表示画面１９７、静電容量型センサーモジュール１９９、コントロールスイッチ２０１及びシャッターボタン２０３で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール１９９に、前述した各種の形態例を応用する。
【０２００】
図４９に、ビデオカメラ２１１の外観例を示す。ビデオカメラ２１１は、本体２１３の前方に被写体を撮像する撮像レンズ２１５、撮影のスタート／ストップスイッチ２１７及び表示画面２１９、静電容量型センサーモジュール２２１で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール２２１に、前述した各種の形態例を応用する。
【０２０１】
図５０に、携帯端末装置としての携帯電話機２３１の外観例を示す。図５０に示す携帯電話機２３１は折りたたみ式であり、図５０（Ａ）が筐体を開いた状態の外観例であり、図５０（Ｂ）が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。
【０２０２】
携帯電話機２３１は、上側筐体２３３、下側筐体２３５、連結部（この例ではヒンジ部）２３７、主表示画面２３９、静電容量型センサーモジュール２４１、補助表示画面２４３、静電容量型センサーモジュール２４５、ピクチャーライト２４７及び撮像レンズ２４９で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール２４１と２４５に、前述した各種の形態例を応用する。
【０２０３】
図５１に、ノート型コンピュータ２５１の外観例を示す。図５１に示すノート型コンピュータ２５１は、下側筐体２５３、上側筐体２５５、キーボード２５７及び表示画面２５９、静電容量型センサーモジュール２６１で構成される。ここでの静電容量型センサーモジュール２６１に、前述した各種の形態例を応用する。
この他、この明細書における「電子機器」には、携帯型のオーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書、据え置き型家電機器、産業機械、事務機器等が含まれる。
【０２０４】
（Ｉ−４）その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】静電容量型センサーモジュールの概略平面構成を示す図である。
【図２】静電容量型センサーモジュールの概略断面構成を示す図である。
【図３】静電容量変化測定回路の従来構成を示す図である。
【図４】従来回路の動作を説明する図である。
【図５】静電容量型センサーモジュールの外観構成例を示す図である。
【図６】検出パルスの波形変化を説明する図である
【図７】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図８】放電による電位変化と基準電位との関係を説明する図である。
【図９】放電による電位変化と判定に要する経過時間との関係を説明する図である。
【図１０】シーケンサの動作例を説明する図である。
【図１１】放電による電位変化と基準電位との関係を説明する図である。
【図１２】放電による電位変化と基準電位との関係を説明する図である。
【図１３】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図１４】シーケンサの動作例を説明する図である。
【図１５】放電による電位変化と判定に要する経過時間との関係を説明する図である。
【図１６】伝搬経路長の長短を説明する図である。
【図１７】伝搬経路の等価回路を示す図である。
【図１８】伝搬経路の概略特性を示す図である。
【図１９】操作面上の位置に応じた検出信号の出現例を示す図である。
【図２０】操作面上の位置に応じた検出信号の振幅の違いを説明する図である。
【図２１】放電による電位変化と判定に要する経過時間との関係を説明する図である。
【図２２】入力パルス信号の高速化技術を説明する図である。
【図２３】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図２４】周波数テーブル例を示す図である。
【図２５】周波数と測定点との対応関係を示す図である。
【図２６】入力パルス信号の高速化技術を説明する図である。
【図２７】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図２８】電流値テーブル例を示す図である。
【図２９】電流値と測定点との対応関係を示す図である。
【図３０】周波数テーブル例を示す図である。
【図３１】周波数と測定点との対応関係を示す図である。
【図３２】入力パルス信号の高速化技術を説明する図である。
【図３３】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図３４】基準電位テーブルと測定点との対応関係を示す図である。
【図３５】基準電位と測定点との対応関係を示す図である。
【図３６】周波数テーブル例を示す図である。
【図３７】周波数と測定点との対応関係を示す図である。
【図３８】ピークレベルの他の検出動作例を説明する図である。
【図３９】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図４０】シーケンサの動作例を説明する図である。
【図４１】ピークレベルの他の検出動作例を示す図である。
【図４２】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図４３】シーケンサの動作例を説明する図である。
【図４４】静電容量型センサーモジュールのシステム例を説明する図である。
【図４５】電子機器の概念構成例を示す図である。
【図４６】電子機器の概念構成例を示す図である。
【図４７】電子機器の商品例を示す図である。
【図４８】電子機器の商品例を示す図である。
【図４９】電子機器の商品例を示す図である。
【図５０】電子機器の商品例を示す図である。
【図５１】電子機器の商品例を示す図である。
【符号の説明】
【０２０６】
１          静電容量型センサーデバイス
３          容量変化測定回路
２１        静電容量型センサーモジュール
２３        静電容量型センサーデバイス
２７        容量変化測定回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３０】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図６】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２５】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３５】
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【図３７】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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