(57)【要約】【課題】温度変化などによるタッチ位置検出の誤判断を抑制する。【解決手段】駆動回路１０４から送信された駆動信号を、タッチパネル１０１の静電容量を通じて検出回路１０６が受信しこれを静電容量として検出し、検出電圧をベースライン推定回路１０７に出力する。ベースライン推定回路１０７は、検出回路１０６からの検出電圧に基づき、タッチパネル１０１へのタッチが行われていない状態における検出回路１０６の出力値をベースライン電圧として推定し、検出電圧を、推定したベースライン電圧で補正し、温度変化などの環境変動に起因する検出回路１０６の出力のベースラインの変動分を除去してから逆変換回路１０８に出力し、逆変換回路１０８で逆変換処理を行って、タッチパネル１０１における各Ｘ電極およびＹ電極間の相互静電容量を検出し、これに基づきタッチ位置検出回路１０９で、タッチ位置を検出する。【選択図】          図１
2013246557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１のラインと、前記複数の第１のラインと絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のラインと、を備えるタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路であって、
予め定めてある変換行列に応じて定められた検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインと前記複数の第２ラインとの交差部に形成される容量マトリクスの線形結合を形成する線形結合回路と、
前記線形結合回路により形成された前記容量マトリクスの線形結合を所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、
前記検出パターンに対応する前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記容量マトリクスを構成するそれぞれの静電容量の変化を演算する容量算出部と、
を備え、
前記タッチパネルに対してタッチが行われていないときの前記容量算出部により算出された前記容量マトリクスを構成するそれぞれの静電容量が予め設定した基準値になるように、前記タッチパネルに対してタッチが行われていないときの前記容量測定回路の出力信号に基づき補正を行うベースライン補正回路を、さらに備えることを特徴とするタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２】
前記予め設定した基準値は零であることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項３】
前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行う前に、前記出力信号を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項４】
前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行った後に、この演算結果を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項５】
前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行う前に前記出力信号を補正し、さらに、前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行った後に、この演算結果を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路を備えることを特徴とするタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型のタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のタッチパネルを含むタッチセンサに関する発明としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載される発明が知られている。
まず、特許文献１の発明は、第１の方向に延びる複数の第１電極と、第１の方向とは異なる第２の方向に延びる複数の第２電極と、駆動回路と、検出回路と、座標位置演算回路とを有している。
【０００３】
駆動回路は、複数の第１電極の中から２つの第１電極を順次選択し、当該選択された２つの第１電極の一方に基準電圧よりも高電位の電圧を、他方に基準電圧を供給する。また、検出回路は、選択した第２電極と高電位の電圧が供給された第１電極との間の静電容量Ａと、選択した第２電極と基準電圧が供給された第１電極との間の静電容量Ｂとの間の容量差（Ａ−Ｂ）を検出する。さらに、座標位置演算回路は、選択された第１電極および第２電極の位置と、容量差（Ａ−Ｂ）に基づき観察者のタッチパネルへのタッチ位置を演算する。
【０００４】
次に、特許文献２の発明は、タッチパネル上のタッチ位置を検出するタッチセンサ用の信号処理回路であって、駆動回路と、マルチプレクサと、２つの基準容量と、電荷増幅器と、を備えている。
駆動回路は、基板上の一方向に延びた複数の駆動ラインの中から２本の駆動ラインを選択し、選択された駆動ラインに交流駆動電圧を供給する。また、マルチプレクサは、複数の駆動ラインと交差するように延びた基板上の複数のセンスラインの中から、２本のセンスラインを選択する。
【０００５】
さらに、電荷増幅器は、差動増幅器が使用され、マルチプレクサによって選択された２つのセンスラインと駆動回路により選択された２つの駆動ラインとの間の容量値Ａ１、Ａ２と、２つの基準容量の容量値Ｂ１、Ｂ２との差に応じた出力電圧を出力する。
そして、特許文献２の発明の信号処理回路では、電荷増幅器から出力された出力電圧に基づいてタッチ位置を検出する。
【０００６】
特許文献３の発明は、検出領域における２つの次元のうち一方の次元に対応する複数の送信電極と、他方の次元に対応する受信電極と、送信電極の少なくとも二つ以上の電極に周期的な交流電圧を同時に印加するマルチライン駆動手段と、電流測定手段と、演算手段と、制御手段とにより構成される。
演算手段は、電流測定手段で測定した電流値あるいは蓄積された電荷量を線形演算し、送信電極と受信電極の各交点の静電容量に対応した値に変換する線形演算手段と、線形演算手段の出力から検出領域への物体の接近判定或いは接近位置を求める近接演算手段とにより構成される。線形演算手段は、計算の途中結果を記憶する記憶手段を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５４８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８２５３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−０４７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１、特許文献２に記載の方法はいずれもタッチパネル内の異なる場所にある２つの静電容量の容量値の差を検出する方式であるが、これら方法は、タッチパネルがタッチされていないときは２つの静電容量の容量値が同じであるという前提を置いている。
しかしながら現実的には、温度環境などの影響をうけることから、タッチパネル内の異なる場所にある複数の静電容量の容量値を同一とすることは困難であり、容量値にはばらつきがある。さらに、タッチパネル電極への配線には寄生容量がついているため、その影響も受ける。
【０００９】
したがって、タッチパネルに対してタッチが行われていない場合であっても、２つの静電容量の容量値の差が零ということはなく、オフセットが存在する。
また、特許文献３に記載の方法は、タッチパネル内に形成される複数の静電容量を線形結合したものを測定する構成であるが、この場合も、やはり特許文献１、特許文献２に記載の方法と同様の考え方であって、タッチパネルに対してタッチが行われていないときの線形結合の出力は零である、という暗黙の仮定を置いている。
【００１０】
前述のように、異なる場所にある複数の静電容量の容量値を同一とすることは困難であるため、この場合も、線形結合の出力を零とすることは困難である。
そのため、２つの静電容量値の差が零という前提、或いは、線形結合の出力が零という仮定のもとで成り立っている特許文献１〜特許文献３記載の発明においては、２つの静電容量や線形結合の出力のオフセット分は、タッチ位置検出の際の誤差の要因となり、タッチ位置の誤検出につながる可能性がある。
【００１１】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の点に着目してなされたものであり、タッチ位置の検出精度を向上させることの可能なタッチセンサの信号処理回路、およびタッチセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決して本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のように構成される。
第１の発明は、複数の第１のラインと、前記複数の第１のラインと絶縁層を介して交差するように配置される複数の第２のラインと、を備えるタッチパネルを含むタッチセンサの信号処理回路であって、予め定めてある変換行列に応じて定められた検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインと前記複数の第２ラインとの交差部に形成される容量マトリクスの線形結合を形成する線形結合回路と、前記線形結合回路により形成された前記容量マトリクスの線形結合を所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、前記検出パターンに対応する前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記容量マトリクスを構成するそれぞれの静電容量の変化を演算する容量算出部と、を備え、前記タッチパネルに対してタッチが行われていないときの前記容量算出部により算出された前記容量マトリクスを構成するそれぞれの静電容量が予め設定した基準値になるように、前記タッチパネルに対してタッチが行われていないときの前記容量測定回路の出力信号に基づき補正を行うベースライン補正回路を、さらに備える。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記予め設定した基準値は零である。
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行う前に、前記出力信号を補正する。
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行った後に、この演算結果を補正する。
【００１４】
第５の発明は、第１または第２の発明において、前記ベースライン補正回路は、前記容量算出部で前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行う前に前記出力信号を補正し、さらに、前記容量測定回路の出力信号と前記変換行列とを基に前記演算を行った後に、この演算結果を補正する。
第６の発明は、タッチパネルは、第１の発明から第５の発明のいずれかに記載のタッチセンサの信号処理回路を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パネル内に形成される複数の静電容量を線形結合したものを測定し、その測定値に基づいてタッチ位置の検出を行う方法においてタッチによる静電容量の変化を検出する仕組みを提供する。
静電容量を線形結合したものを測定し、その測定値を前記線形結合の逆変換を行う前または行った後にベースライン推定を行いこの影響を除去することによって、タッチ位置の誤判定を抑制することができる。例えば、線形結合の逆変換を行う前にベースライン推定を行うことにより、逆変換されるデータのビット幅を大幅に小さくすることが可能になり、演算回路を削減することができる。逆に、静電容量を線形結合したものを測定し、その測定値を前記線形結合の逆変換を行った後にベースライン推定を行うことにより、タッチの誤判定を抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態における、本発明を適用したタッチセンサの概念を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のタッチセンサの具体例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の選択回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図４】第１実施形態の駆動回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】第１実施形態の電圧検出回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図６】駆動回路および電圧検出回路の状態１、２の動作のタイミングと、そのときのスイッチのオンオフ状態を示す図である。
【図７】駆動回路および電圧検出回路の状態１〜４の動作のタイミングと、そのときのスイッチのオンオフ状態を示す図である。
【図８】駆動回路および電圧検出回路の状態１〜４の動作と、これに対応するスイッチのオンオフ状態との関係をまとめた図である。
【図９】第１実施形態の駆動回路と電圧検出回路の動作を説明する説明図である。
【図１０】第１実施形態の検出パターン１〜４と、それに対応する駆動回路および電圧検出回路と各ラインの接続関係を示す図である。
【図１１】第１実施形態の検出パターン５〜８と、それに対応する駆動回路および電圧検出回路と各ラインの接続関係を示す図である。
【図１２】第２の実施形態における、本発明を適用したタッチセンサの概念を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態における、本発明を適用したタッチセンサの概念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、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態を説明する。
初めに、第１実施形態が適用されるタッチセンサの、概念化した構成を説明する。
図１は、本発明が適用されるタッチセンサの構成を概念化して示すブロック図である。
図１において、１０１はタッチパネル、１０２は駆動回路側の可変ゲイン回路、１０３は検出回路側の可変ゲイン回路、１０４は駆動回路、１０５は係数発生回路、１０６は検出回路、１０７はベースライン推定回路、１０８は逆変換回路、１０９はタッチ位置検出回路である。
【００１８】
タッチパネル１０１は、ガラスなどからなる基板（図示せず）で形成され、その基板上に、例えば８本のラインＸ１〜Ｘ８がＸ方向に所定の間隔で配置される。また、その基板上に、ＸラインＸ１〜Ｘ８と絶縁層を介して交差するように、例えば８本のＹラインＹ１〜Ｙ８がＹ方向に所定の間隔で配置される。このため、ＸラインＸ１〜Ｘ８とＹラインＹ１〜Ｙ８とは絶縁層を介して互いに絶縁され、且つ容量結合している。このＸラインとＹラインとの交差部に形成される容量により、容量マトリクスが形成される。なお、図１では、８×８の電極ラインを有するタッチパネルを例にとって説明するが、本願発明は、タッチパネルの特定の電極数に限定されない。
【００１９】
駆動回路側の可変ゲイン回路１０２は、係数発生回路１０５からの指令信号に基づき、タッチパネル１０１の電極ラインのうち指定された１つ以上のラインを駆動ラインとして選択し、選択した駆動ラインを駆動回路１０４と接続する。このとき各駆動ラインには、駆動回路１０４からの駆動信号に、それぞれ対応する係数ａ１ｍ〜ａ８ｍが乗じられて供給される。
【００２０】
検出回路側の可変ゲイン回路１０３は、係数発生回路１０５からの指令信号に基づき、タッチパネル１０１の電極ラインのうち指定された１つ以上のラインを検出ラインとして選択し、選択した検出ラインの検出信号を加算回路１０３ａで加算し、この加算結果を、検出回路１０６に出力する。このとき、各検出ラインの検出信号には、それぞれ対応する係数ｂ１ｎ〜ｂ８ｎが乗算されて加算回路１０３ａに供給される。
【００２１】
駆動回路１０４は、駆動ラインとして選択された２つの電極ラインに静電容量を検出するための駆動信号を供給する。
係数発生回路１０５は、駆動ラインとして選択する１つ以上の電極ラインを指定する指令信号を可変ゲイン回路１０２に出力する。また、検出ラインとして選択する１つ以上の電極ラインを指定する指令信号を可変ゲイン回路１０３に出力する。
【００２２】
検出回路１０６は、駆動回路１０４から送信された駆動信号をタッチパネル１０１の静電容量を通じて受信し、これを静電容量として検出する。この検出回路１０６は、その出力を、例えば電圧などの物理量、あるいは数値（例えばＡ／Ｄコンバータの出力）などとしてベースライン推定回路１０７に出力する。
ベースライン推定回路１０７は、検出回路１０６からの検出電圧に基づき、タッチパネル１０１へのタッチが行われていない状態における検出回路１０６の出力値をベースライン電圧として推定する。そして、検出電圧を、推定したベースライン電圧で補正し、検出信号として逆変換回路１０８に出力する。すなわち、温度変化などの環境変動に起因して検出回路１０６の出力のベースラインがドリフト（変動）した場合には、検出回路１０６からの検出信号が変動する。このため、この変動分、つまり推定したベースライン電圧相当のオフセット分だけ検出回路１０６の検出電圧から除去することにより、検出回路１０６の検出電圧からベースラインの変動分を除去するベースライン補正を行い、このベースライン補正後の検出回路１０６からの検出信号を、逆変換回路１０８に出力する。
【００２３】
逆変換回路１０８は、ベースライン推定回路１０７からの検出信号をもとに、逆変換処理を行って、タッチパネル１０１における各Ｘ電極およびＹ電極間の相互静電容量を検出する。
タッチ位置検出回路１０９は、逆変換回路１０８での演算結果に基づいて、どの位置がタッチされたかを検出する。
【００２４】
つまり、図１は、駆動ラインとして選択されたＸラインに印加された駆動信号が、タッチパネル１０１の静電容量を通じて検出ラインとして選択されたＹラインに伝わったものが線形結合された後、検出回路１０６によって検出されることを示している。線形結合の係数は、前述のように、ｂ１ｎ〜ｂ８ｎである。また、駆動信号の係数は、前述のように、ａ１ｍ〜ａ８ｍである。可変ゲイン回路１０２、可変ゲイン回路１０３、加算回路１０３ａは線形結合回路として機能する。
【００２５】
したがって、これらａ１ｍ〜ａ８ｍおよびｂ１ｎ〜ｂ８ｎにより、駆動回路１０４から供給された駆動信号が検出回路１０６で検出される際の検出信号は、次式（１）で表すことができる。
【００２６】
【数１】
2013246557.tif 000003
【００２７】
実際には係数ａ１ｍ〜ａ８ｍの係数の値を変えたものを少なくとも８種類（ｍ＝１〜８）、係数ｂ１ｎ〜ｂ８ｎの係数の値を変えたものを少なくとも８種類（ｎ＝１〜８）、それらの全ての組み合わせで少なくとも６４種類のパターンで駆動・検出を繰り返す。すると、上の（１）式は次式（２）のように行列の積で表すことができる。
【００２８】
【数２】
2013246557.tif 000004
【００２９】
（２）式を逆変換し、次式（３）の演算を行うことにより、ＸラインおよびＹラインの交点位置における、全ての静電容量Ｃｉｊ（ｉ＝１〜８、ｊ＝１〜８）を決定することができる。
【００３０】
【数３】
2013246557.tif 000005
【００３１】
なお、（３）式において、行列Ａと行列Ｂのどちらかは単位行列であってもよく、その場合はＸ軸側、Ｙ軸側どちらか一方だけが線形変換される構成となる。ＡとＢ両方とも単位行列の構成は公知の構成を適用することができる。なお、行列Ａ、行列Ｂに直交行列を利用すると、逆変換が転置行列となるので逆変換回路に使用する係数を係数発生回路１０５で生成したものと同一のものを使用できるので好ましい。また、行列Ａ、Ｂは正方行列である必要はなく、行列Ｄのサイズが行列Ｃのサイズ以上であればフルランクの非正方行列でも良い。その場合は一般化逆行列を用いて逆変換を行えば良い。
【００３２】
前述のように、タッチパネル１の静電容量を線形変換したものを観測し、それを逆変換することによって元の静電容量を得る手法をとる主な理由はＳ／Ｎ(signal-noise ratio)比の改善である。
検出回路１０６によって検出されるのはタッチパネル１０１の静電容量であるが、タッチ座標検出に必要なのはタッチによって静電容量が変化した場合のその変化分である。
【００３３】
ここで、静電容量Ｃｉｊの変化分をΔＣｉｊと表記すると、実際には変化分ΔＣｉｊは静電容量Ｃｉｊに比較して十分小さい（Ｃｉｊ≫ΔＣｉｊ）ため、ベースライン推定を行い、推定したベースライン電圧に基づいてオフセット調整を行わないと（ベースライン補正を行わないと）、タッチパネル１０１がタッチされたことによる静電容量の変化分が静電容量Ｃｉｊの値に埋もれてしまい検出することができない。
【００３４】
図１の例では検出回路１０６と逆変換回路１０８との間にベースライン推定回路１０７を設け、タッチパネル１０１へのタッチが行われていないときの検出回路１０６の出力値を推定し、検出回路１０６の出力からその推定値を減算することにより、タッチが行われていないときの、ベースライン推定回路１０７の出力が零となるように動作させる。
その結果、ベースライン推定回路１０７の出力の値を行列表記のＤ′で表すと、このベースライン推定回路１０７の出力Ｄ′は、次式（４）で表すことができる。
【００３５】
【数４】
2013246557.tif 000006
【００３６】
つまり、（４）式を逆変換することにより、タッチパネル１０１へのタッチが行われたときの変化分ΔＣを計算することができる。この構成では逆変換回路１０８の演算にΔＣしか現れないためΔＣに比べて非常に大きいＣ（タッチパネル１０１の静電容量）の値を扱わなくても済み、結果として逆変換回路１０８のダイナミックレンジを小さくでき、逆変換回路１０８の簡略化が可能である。
【００３７】
（第１実施形態の具体例）
（具体例の構成）
次に、図１に示すタッチセンサの具体例を、図２を伴って説明する。
本発明が適用されるタッチセンサは、例えば図２に示すように、タッチパネル１と、選択回路２と、駆動回路３と、電圧検出回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、ベースライン補正回路であるベースライン推定回路１３と、容量算出部としての容量算出回路６と、タッチ位置検出回路７と、制御回路８と、アドレス生成回路９と、メモリ１０と、ラッチ１１と、オフセット調整用の静電容量回路１２とを備えている。
【００３８】
タッチパネル１は、前記図１におけるタッチパネル１０１と同様であって、基板上に、例えば８本のＸラインＸ１〜Ｘ８がＸ方向に所定の間隔で配置される。また、その基板上に、ＸラインＸ１〜Ｘ８と絶縁層を介して交差するように、例えば８本のＹラインＹ１〜Ｙ８がＹ方向に所定の間隔で配置され、ＸラインＸ１〜Ｘ８とＹラインＹ１〜Ｙ８とは容量結合している。
【００３９】
選択回路２は、例えば、タッチパネル１のＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの２つを駆動ラインとして選択し、この選択した２つの駆動ラインを駆動回路３と接続する。また、選択回路２は、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの少なくとも２つを検出ラインとして選択し、その一部を電圧検出回路４の＋側入力端子(検出端子)４４と接続し、その残りを電圧検出回路４の−側入力端子(検出端子)４５と接続する。
【００４０】
駆動回路３は、後述のように電圧値（振幅）が変化する電圧を生成し、この生成した電圧を選択回路２で駆動ラインとして選択された２つのラインに駆動電圧として供給する。
電圧検出回路４は、選択回路２がＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの少なくとも２つを検出ラインとして選択し、この選択した検出ラインが２つの入力端子に接続されたときに、その接続に応じた電圧を出力電圧として出力する。また、後述のラッチ１１からの設定情報により出力が切り替えられるようになっている。
【００４１】
ここで、駆動回路３と電圧検出回路４で容量測定回路を構成し、より具体的には差動式の静電容量‐電圧変換回路を構成する。
Ａ／Ｄ変換回路５は、電圧検出回路４の出力電圧をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換した電圧を容量算出回路６に出力する。
ベースライン推定回路１３は、温度変化などの環境変動に起因して電圧検出回路４の出力のベースラインがドリフト（変動）する場合に、Ａ／Ｄ変換回路５の出力値が変動するので、これに対処するものである。
【００４２】
すなわち、ベースライン推定回路１３は、後述のように、電圧検出回路４の出力電圧と変換行列とを基に演算を行う前に、タッチパネル１に対してタッチが行われていないときの電圧検出回路４の出力電圧（ベースライン電圧）に対応するＡ／Ｄ変換回路５の出力値を推定し、Ａ／Ｄ変換回路５の出力値から前記推定したタッチパネル１に対してタッチが行われていないときの電圧検出回路４の出力電圧（ベースライン電圧）に対応するＡ／Ｄ変換回路５の出力値を減算して出力する。要するに、ベースライン推定回路１３は、タッチパネル１に対してタッチが行われていないときに出力が「０」となるように、Ａ／Ｄ変換回路５の出力値を補正（ベースライン補正）する。なお、ここでは、出力が「０」となるようにＡ／Ｄ変換回路５の出力値を補正しているが、ドリフト分を除去し得る値であればよい。
【００４３】
容量算出回路６は、後述のように、Ａ／Ｄ変換回路５でＡ／Ｄ変換されてベースライン推定回路１３でベースライン補正された後の電圧検出回路４の各出力電圧と、所定の変換行列とを基に演算を行い、選択回路２で選択された一方の駆動ラインと選択回路２で選択された各検出ラインとの各交差部における静電容量の変化分と、選択回路２で選択された他方の駆動ラインと選択回路２で選択された各検出ラインとの各交差部における静電容量の変化分との差の静電容量変化をそれぞれ算出する。
【００４４】
タッチ位置検出回路７は、容量算出回路６が算出した各静電容量に基づいて、タッチパネル１のタッチ位置を検出する。
制御回路８は、タッチパネル１に対するタッチ位置を検出するときに、駆動回路３、電圧検出回路４、アドレス生成回路９、およびラッチ１１を後述のようにそれぞれ制御する。また、静電容量回路１２をキャリブレーションするときは、前述の制御に加えて後述のようにＡ／Ｄ変換回路５の出力を監視し、アドレス生成回路９、メモリ１０、ラッチ１１を制御することにより静電容量回路１２を間接的に制御する。
【００４５】
アドレス生成回路９は、制御回路８からの指示に基づき、メモリ１０に格納される後述の設定データを読み出すためのアドレスを生成する。
メモリ１０には、タッチパネル１のタッチ位置を検出するときに、その検出手順に応じて選択回路２の後述のスイッチをオンオフ制御するデータ、静電容量回路１２のスイッチＳＷ７、ＳＷ８の切り替え制御データ、容量が可変であるコンデンサ（キャパシタ）ＣＲ１、ＣＲ２の容量設定データ、および電圧検出回路４の出力切り替え制御データが、予め格納されている。
【００４６】
ラッチ１１は、選択回路２の後述のスイッチのオンオフ制御、静電容量回路１２のスイッチＳＷ７、ＳＷ８の切り替え制御、容量が可変であるコンデンサＣＲ１，ＣＲ２の容量設定制御、および電圧検出回路４の出力切り替え制御を行う場合に、メモリ１０から読み出される設定データを一時的に格納する。
静電容量回路１２は、図２に示すように、静電容量値をそれぞれ可変できるオフセット調整用のコンデンサＣＲ１、ＣＲ２と、スイッチＳＷ７、ＳＷ８と、を備えている。
【００４７】
コンデンサＣＲ１の一端側は電圧検出回路４の入力端子４４に接続され、コンデンサＣＲ１の他端側はスイッチＳＷ７の共通端子（切り換え接点）に接続されている。スイッチＳＷ７は中立付きの単極双投型のスイッチであり、２つの接点（固定接点）のうち一方が駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、他方が駆動回路３の−側出力端子３４に接続されている。
【００４８】
コンデンサＣＲ２の一端側は電圧検出回路４の入力端子４５に接続され、コンデンサＣＲ２の他端側はスイッチＳＷ８の共通端子に接続されている。スイッチＳＷ８は中立付きの単極双投型のスイッチであり、２つの接点のうち一方が駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、他方が駆動回路３の−側出力端子３４に接続されている。
このような構成の静電容量回路１２では、ラッチ１１からの設定情報をもとに駆動パターンが切り替わる度に、オフセット調整用キャパシタＣＲ１、ＣＲ２の容量値およびスイッチＳＷ７、ＳＷ８を切り替える。スイッチＳＷ７、ＳＷ８は中立付きの単極双投型のスイッチであるので、切り換え接点を駆動回路３の＋側出力端子３３に接続、−側出力端子３４に接続、あるいはどちらにも接続されない設定が可能である。
【００４９】
オフセット調整用キャパシタＣＲ１、ＣＲ２の容量値およびスイッチＳＷ７、ＳＷ８の設定は、駆動パターン毎に後述のように予めキャリブレーション（校正）しておく。キャリブレーションで決定した値は、選択回路２の後述のスイッチのオンオフ制御データに対応付けてメモリ１０に格納する。
オフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２は制御入力によって容量が可変にできるよう構成されていれば良く、例えば大きさの異なる複数のコンデンサとスイッチで構成し、制御入力によってスイッチのオンオフを制御することで容量を可変にするよう構成しても良い。また、バリキャップのような電圧制御式の可変容量素子を使用しても良い。
【００５０】
次に、図２の選択回路２の具体的な構成について、図３を参照して説明する。
選択回路２は、スイッチ部２１−１〜２１−８と、スイッチ部２２−１〜２２−８と、デコーダ２３−１〜２３−８と、デコーダ２４−１〜２４−８と、接続ライン２５〜２９と、を備えている。
ただし、図３では、スイッチ部２１−５〜２１−８、スイッチ部２２−５〜２２−８、デコーダ２３−５〜２３−８、およびデコーダ２４−５〜２４−８、静電容量回路１２、ラッチ１１から静電容量回路１２への制御信号線、ラッチ１１から電圧検出回路４の出力切り替え制御線は省略されている。
【００５１】
スイッチ部２１−１〜２１−８は、ＸラインＸ１〜Ｘ８と、電圧検出回路４、駆動回路３、およびグランド電圧ＶＳＳのうちのいずれかとの接続を、接続ライン２５〜２９を介して行うものである。スイッチ部２２−１〜２２−８は、ＹラインＹ１〜Ｙ８と、電圧検出回路４、駆動回路３、およびグランド電圧ＶＳＳのうちのいずれかとの接続を、接続ライン２５〜２９を介して行うものである。
【００５２】
このため、スイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれは、５つのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を備えている。ただし、図３では、スイッチ部２２−４のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５のみが符号が付され、他のスイッチ部についてはそれらの符号は省略されている。
スイッチＳＷ１１は、電圧検出回路４の入力端子４４とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１２は、電圧検出回路４の入力端子４５とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。
【００５３】
スイッチＳＷ１３は、駆動回路３の出力端子３３とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１４は、駆動回路３の出力端子３４とＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインとの接続のために使用する。スイッチＳＷ１５は、ＸラインＸ１〜Ｘ８およびＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの１つのラインをグランド電圧ＶＳＳに接続するために使用する。
【００５４】
デコーダ２３−１〜２３−８は、ラッチ１１から出力データに応じて、スイッチ部２１−１〜２１−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５のオンオフ制御を行う。デコーダ２４−１〜２４−８は、ラッチ１１から出力データに応じて、スイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれが備えるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５のオンオフ制御を行う。
【００５５】
次に、図２の駆動回路３の具体的な構成について、図４を参照して説明する。
駆動回路３は、図４に示すように、第１駆動回路３１と、第２駆動回路３２と、２つの出力端子３３、３４とを備えている。
第１駆動回路３１は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２を直列に接続し、スイッチＳＷ１の一端に高電位の電源電圧ＶＤＤ（例えば３．３Ｖ）を印加し、スイッチＳＷ２の一端に低電位の電源電圧ＶＳＳ（例えば０Ｖ）を印加している。そして、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンオフ制御することにより、電源電圧ＶＤＤと電源電圧ＶＳＳとを出力端子３３から選択的に出力する。
【００５６】
第２駆動回路３２は、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４を直列に接続し、スイッチＳＷ３の一端に電源電圧ＶＤＤを印加し、スイッチＳＷ４の一端に電源電圧ＶＳＳを印加している。そして、スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンオフ制御することにより、電源電圧ＶＤＤと電源電圧ＶＳＳとを出力端子３４から選択的に出力する。
【００５７】
次に、図２の電圧検出回路４の具体的な構成について、図５を参照して説明する。
電圧検出回路４は、図５に示すように、後述の入力電圧を積分する積分回路４１と、後述の入力電圧を積分する積分回路４２と、積分回路４１の出力電圧と積分回路４２の出力電圧との差分を求める演算をする減算回路４３と、２つの入力端子４４、４５と、出力選択制御入力端子４６と、スイッチＳＷ９からなる出力選択回路４７を備えている。
積分回路４１は、図５に示すように、オペアンプＯＰ１と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ６と、を備えている。
【００５８】
オペアンプＯＰ１の反転入力端子（−）には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）には電圧ＶＣＯＭ（ＶＤＤ／２）が印加される。また、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣｆとスイッチＳＷ６との並列回路が接続されている。
積分回路４２は、図５に示すように、オペアンプＯＰ２と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ５と、を備えている。
【００５９】
オペアンプＯＰ２の反転入力端子には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には電圧ＶＣＯＭ（ＶＤＤ／２）が印加される。また、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間には、積分コンデンサＣｆとスイッチＳＷ５との並列回路が接続されている。
減算回路４３は、図５に示すように、オペアンプＯＰ３と、４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、を備えている。
【００６０】
オペアンプＯＰ３の反転入力端子には、積分回路４２の出力が抵抗Ｒ２を介して供給され、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子には、積分回路４１の出力が抵抗Ｒ１を介して供給される。また、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子は、抵抗Ｒ３を介して電圧ＶＣＯＭ（ＶＤＤ／２）に接続されている。そして、オペアンプＯＰ３の反転入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗として抵抗Ｒ４が接続されている。
【００６１】
出力選択回路４７は、出力選択制御入力端子４６に入力される制御信号の指示により積分回路４１の出力、積分回路４２出力、および減算回路４３の出力のいずれかを選択可能になっている。
このため、積分回路４１の出力を選択したときには、電圧検出回路４の＋入力端子４４に接続された静電容量のみ容量・電圧変換（Ｃ／Ｖ変換）されて出力端子Ｖｏｕｔに出力される。積分回路４２の出力を選択したときには、電圧検出回路４の−入力端子４５に接続された静電容量のみＣ／Ｖ変換されて出力端子Ｖｏｕｔに出力される。減算回路４３の出力を選択したときは、電圧検出回路４の＋入力端子４４に接続された静電容量がＣ／Ｖ変換されて出力された電圧から電圧検出回路４の−入力端子４５に接続された静電容量がＣ／Ｖ変換された電圧が減算されて出力される。
【００６２】
次に、駆動回路３および電圧検出回路４の動作について、図６および図７を参照して説明する。
駆動回路３および電圧検出回路４は、図６に示すように、「状態１」の動作（充電動作）と「状態２」の動作（電荷−電圧変換動作）を一つの動作とし、これを繰り返す。
「状態１」では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、ＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオンになる。「状態２」では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオフとなる。
【００６３】
また、駆動回路３および電圧検出回路４は、図７に示すように、「状態１」〜「状態４」の動作を一つの動作とし、これを繰り返すようにしても良い。
図７の場合は、「状態１」および「状態２」では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は第１の動作と同様にオンオフ動作する。そして、「状態３」では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオンになる。「状態４」では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、ＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオフになる。
【００６４】
このような「状態１」〜「状態４」の動作と、これに対応するスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオンオフ状態をまとめると、図８のようになる。
図７に示す動作の場合には、状態１、２と状態３、４では、駆動回路３が同一の駆動ラインに極性の異なる電圧を印加することができ、電圧検出回路４は２回の測定を行うことができる（図９参照）。前記２回の測定の差をとることにより、低周波ノイズを除去する効果がある。
【００６５】
次に図２の構成を図１の構成と対応付けて説明する。
図２の構成は変換行列としてアダマール変換を利用することを前提とした構成である。  アダマール変換行列は行列の成分が＋１または−１のどちらかしかない直交行列であるので、可変ゲイン回路１０２（ａｉｍ（ｉ＝１〜８））、可変ゲイン回路１０３（ｂｉｎ（ｉ＝１〜８））は簡略化されて選択回路２として実装されている。
【００６６】
図２の駆動回路３は図１の駆動回路１０４に相当する。タッチパネル１の電極が選択回路２によって駆動回路３の＋側出力端子３３に接続された場合、係数ａｉｍ＝＋１を選択したことと同様の効果を生ずる。またパネルの電極が選択回路２によって−側出力端子３４に接続された場合、係数ａｉｍ＝−１を選択したことと同様の効果を生ずる。またどちらにも接続されなかった場合は係数ａｉｍ＝０を選択したことと同様の効果を生ずる。
【００６７】
電圧検出回路４は図１の検出回路１０６に相当する。タッチパネル１の電極が選択回路２によって電圧検出回路４の＋側検出端子４４に接続された場合は係数ｂｉｎ＝＋１を選択したことと同様の効果を生じ、−側検出端子４５に接続された場合は係数ｂｉｎ＝−１を選択したことと同様の効果を生ずる。またどちらにも接続されなかった場合は係数ｂｉｎ＝０を選択したことと同様の効果を生ずる。
【００６８】
Ａ／Ｄ変換回路５は図１の検出回路１０６の一部であり、電圧検出回路４の出力電圧をＡ／Ｄ変換して数値化する。
ベースライン推定回路１３は図１のベースライン推定回路１０７と全く同一の動作をする。すなわち、タッチパネル１がタッチされていないときのＡ／Ｄ変換回路５の出力を推定し、Ａ／Ｄ変換回路５の出力から前記推定値を減算することによりベースライン補正を行った後、出力する。その結果、ベースライン推定回路１３の出力は、タッチパネル１に対してタッチが行われていないときには零となる。
【００６９】
容量算出回路６は図１の逆変換回路１０８に相当し、アダマール逆変換を行うことによってパネル電極間容量をそれぞれ算出する。
タッチ位置検出回路７は図１のタッチ位置検出回路１０９と同様の動作である。
制御回路８、アドレス生成回路９、メモリ１０、ラッチ１１は図１の係数発生回路１０５に相当する。静電容量回路１２はベースライン推定回路１３の機能の一部を担っている。
【００７０】
（第１実施形態の動作）
次に、図２に示すタッチセンサの具体例の動作について、図面を参照して説明する。
まず、駆動回路３および電圧検出回路４の動作について、図９を参照して説明する。
図９は、タッチパネル１のＹラインＹ１、Ｙ２が駆動回路３に接続され、タッチパネル１のＸラインＸ１、Ｘ２が電圧検出回路４に接続された場合であり、ＸラインＸ１、Ｘ２とＹラインＹ１、Ｙ２の各交差部に形成される静電容量をＣ１〜Ｃ４とする。なお、出力選択回路４７は減算回路４３の出力が選択されているものとして省略されている。
【００７１】
そして、駆動回路３および電圧検出回路４は、図６に示すような「状態１」と「状態２」の動作を行う。
「状態１」の動作では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、ＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオンになり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオンオフ状態は図９に示すようになる。
【００７２】
このため、駆動回路３により、ＹラインＹ２には高電位の電源電圧ＶＤＤ（例えば３．３Ｖ）が印加され、ＹラインＹ１には低電位の電源電圧ＶＳＳ（例えば０Ｖ）が印加される。またスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオンになることにより、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２はボルテージフォロワとなり、ＸラインＸ１、Ｘ２は電圧ＶＣＯＭに駆動される。これにより、静電容量Ｃ１、Ｃ２が充電されるとともに静電容量Ｃ３、Ｃ４が充電される。
【００７３】
その後、「状態２」の動作では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４のスイッチＳＷ５、ＳＷ６がオフとなる。このため、静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に充電された電荷の一部が積分回路４１、４２の積分コンデンサＣｆに移動し、オペアンプＯＰ１の出力端子には、以下の（５Ａ）式のような出力電圧Ｖｏｕｔ１が現れ、オペアンプＯＰ２の出力端子には、以下の（５Ｂ）式のような出力電圧Ｖｏｕｔ２が現れる。
【００７４】
Ｖｏｕｔ１＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ    ……（５Ａ）
Ｖｏｕｔ２＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ３−Ｃ４）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ    ……（５Ｂ）
オペアンプＯＰ３では、オペアンプＯＰ１の出力電圧とオペアンプＯＰ２の出力電圧の差を求める演算が行われる。この結果、電圧検出回路４の出力電圧Ｖｏｕｔは、以下の（５Ｃ）式のようになる。
【００７５】
Ｖｏｕｔ＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３＋Ｃ４）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ
……（５Ｃ）
電圧検出回路４の出力電圧Ｖｏｕｔは、図６に示すように、「状態２」の期間内の所定のタイミングでＡ／Ｄ変換される。
【００７６】
次に、第１実施形態において、タッチパネル１のタッチ位置を検出する場合の動作について、図２、図３などを参照して説明する。
まず、選択回路２は、予め定めてある駆動パターンに応じて、タッチパネル１のＹラインＹ１〜Ｙ８のうち、予め定めてある１つ以上のラインを駆動ラインとして選択する。この例では、駆動ラインとしてＹラインＹ１、Ｙ２を選択し、この選択したＹラインＹ１、Ｙ２を駆動回路３と接続する。
また、選択回路２は、所定の変換行列に応じて予め定めてある８つの検出パターンのうちの１つが選択されたときに、その選択された検出パターンに応じて、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの一部を電圧検出回路４の＋側入力端子４４と接続し、ＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの残りを電圧検出回路４の−側入力端子４５と接続する。
【００７７】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）および図１１（Ｅ）〜（Ｈ）は、アダマール変換行列に応じて定めた８つの検出パターン１〜８と、これらの検出パターンに応じたＸラインＸ１〜Ｘ８と電圧検出回路４との接続状態を示している。
例えば、図１０（Ａ）に示す検出パターン１の場合には、ＸラインＸ１〜Ｘ８が電圧検出回路４の＋側入力端子４４に接続され、電圧検出回路４の−側入力端子４５には何も接続されず、出力選択回路４７は積分回路４１の出力を選択する。オフセット調整コンデンサＣＲ１の容量とスイッチＳＷ７の接続状態はキャリブレーション（校正）で決定され、スイッチＳＷ８はどちらにも接続されない中立状態にされる。
【００７８】
なお、出力選択回路４７が積分回路４１の出力を選択するのは図１０（Ａ）の場合のみであり、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）と図１１（Ｅ）〜（Ｈ）の場合は減算回路４３の出力が選択される。
同様に、スイッチＳＷ８が中立状態に設定されるのは図１０（Ａ）の場合のみであり、図１０（Ａ）の場合のスイッチＳＷ７の接続状態およびオフセット調整コンデンサＣＲ１の容量値、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）と図１１（Ｅ）〜（Ｈ）の場合のスイッチＳＷ７、ＳＷ８の接続状態およびオフセット調整コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の容量値はキャリブレーションで決定される。
【００７９】
また、図１０（Ｂ）に示す検出パターン２の場合には、ＸラインＸ１、Ｘ３、Ｘ５、Ｘ７が電圧検出回路４の＋側入力端子４４に接続され、ＸラインＸ２、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ８が電圧検出回路４の−側入力端子４５に接続される。
なお、図１０および図１１における符号Ｃ１〜Ｃ８は、ＹラインＹ２と、ＸラインＸ１〜Ｘ８との各交差部に形成される静電容量であり、符号Ｃ９〜Ｃ１６は、ＹラインＹ１と、ＸラインＸ１〜Ｘ８との各交差部に形成される静電容量である。また、ΔＣｊはタッチパネル１に対してタッチが行われたときの静電容量Ｃｊの変化分である。
【００８０】
図１０（Ａ）に示す検出パターン１の場合には、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ１は次式（５Ｄ）、（５Ｄ′）のようになる。
【００８１】
【数５】
2013246557.tif 000007
【００８２】
オフセット調整用コンデンサＣＲ１の符号が＋の場合、スイッチＳＷ７は駆動回路３の＋側出力端子に接続されており、−の場合、スイッチＳＷ７は駆動回路３の−側出力端子に接続される。タッチパネルにタッチされていないときはＤ１＝ＶＣＯＭとなるよう、オフセット調整用コンデンサＣＲ１１の符号と容量を予めキャリブレーション（校正）する。
【００８３】
静電容量Ｃｊが温度変化など環境変動により変化した場合は、ベースライン推定回路１３がタッチパネルにタッチしていないときのＡ／Ｄ変換回路５の出力値を推定し、タッチが行われたことによる静電容量Ｃｊの変化分ΔＣｊが出力されるように動作してベースライン補正を行う。ベースライン推定回路１３でのベースライン補正が正しく行われると、（５Ｄ）式のＶＣＯＭ、ＣＲ１１、Ｃｊの項がキャンセルされ、（５Ｄ′）式のような出力となる。
【００８４】
図１０（Ａ）を除く図１０、図１１で示した検出パターンによる出力電圧Ｄｉは、次の（５Ｅ）式で表すことができる。
【００８５】
【数６】
2013246557.tif 000008
【００８６】
但し、ｉ＝２、…、８である。また、ＣＲ１ｉとＣＲ２ｉは検出パターンｉにおけるオフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の設定値であり、符号が＋のときは駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、−のときは駆動回路３の−側出力端子３４に接続されていることを示す。オフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の設定値は、一般には検出パターンｉごとに異なる値を持つ。
【００８７】
ＣＲ１ｉの符号と大きさはタッチされていないときの積分回路４１の出力がＶＣＯＭとなるようキャリブレーションし、ＣＲ２ｉの符号と大きさはタッチされていないときの積分回路４２の出力がＶＣＯＭとなるよう予めキャリブレーションする。
静電容量Ｃｊが温度変化など環境変動により変化した場合はベースライン推定回路１３がタッチパネル１に対してタッチが行われていないときのＡ／Ｄ変換回路５の出力値を推定し、タッチが行われたことによる静電容量Ｃｊの変化分ΔＣｊが出力されるように動作してベースライン補正を行う。ベースライン推定回路１３でのベースライン補正が正しく行われると、（５Ｅ）式のＶＣＯＭ、ＣＲ１ｉ、ＣＲ２ｉ、Ｃｊの項がキャンセルされ、（５Ｅ′）式のような出力となる。
【００８８】
（５Ｅ）式において、Ｄｉ（ｉ＝１、２、…、８）は、８つの検出パターン１〜８に応じて得られる電圧検出回路４の出力電圧（検出電圧）である。Ｃｊ（ｊ＝１、２、…、８）は、ＹラインＹ２とＸラインＸｊとの間の静電容量であり、ΔＣｊはタッチされた時のその変化分である。Ｃｊ＋８（ｊ＝１、２、…、８）は、ＹラインＹ１とＸラインＸｊとの間の静電容量であり、ΔＣｊはタッチされた時の静電容量の変化分である。
【００８９】
ｓｉｊは次式（６）で表される８行×８列のアダマール変換行列の（ｉ，ｊ）成分である。検出パターンｉにおいてｓｉｊ＝＋１のときＸラインＸｊは電圧検出回路４の＋側入力端子４４に接続され、ｓｉｊ＝−１のときＸラインＸｊは電圧検出回路４の−側入力端子４５に接続される。
また、図１０および図１１におけるＸ軸とＹ軸の各交点にある符号「＋」と「−」は、「＋」が（５Ｅ）式においてΔＣｊ（ｊ＝１…１６）の係数が＋１であることを意味し、「−」が（５Ｅ′）式においてΔＣｊ（ｊ＝１…１６）の係数が−１であることを意味する。
【００９０】
【数７】
2013246557.tif 000009
【００９１】
次に、上記の検出パターン１〜８ごとに、駆動回路３および電圧検出回路４は、図６に示す「状態１」と「状態２」の動作を行い、電圧検出回路４はその検出パターンに応じた電位差を検出し、この検出電圧を出力電圧として出力する。
【００９２】
電圧検出回路４の出力電圧Ｄ１〜Ｄ８は、図６の「状態２」の動作の所定のタイミングにおいて、Ａ／Ｄ変換回路５でそれぞれＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換された各出力電圧Ｄ１〜Ｄ８は、容量算出回路６に順次記憶される。そして、出力電圧Ｄ１〜Ｄ８の記憶が完了すると、容量算出回路６は、記憶した出力電圧Ｄ１〜Ｄ８と変換行列であるアダマール変換行列とに基づき、静電容量差（ΔＣ１−ΔＣ９）、（ΔＣ２−ΔＣ１０）、……、（ΔＣ８−ΔＣ１６）をそれぞれ算出する演算を行う。
【００９３】
この容量算出回路６が行う演算処理は、次の（７）式で表すことができる。
【００９４】
【数８】
2013246557.tif 000010
【００９５】
タッチ位置検出回路７は、容量算出回路６が算出した静電容量値の変化分（ΔＣ１−ΔＣ９）、（ΔＣ２−ΔＣ１０）、…、（ΔＣ８−ΔＣ１６）に基づいて、タッチパネル１の位置を検出する。
以上の動作は、タッチパネル１上のタッチ位置を１次元的な動作により検出する例であるが、タッチパネル１上のタッチ位置を２次元的な動作により検出する場合には、上記の動作を繰り返すことになる。
この場合には、駆動パターンに応じて選択回路２がＹラインＹ１〜Ｙ８と駆動回路３との接続を順次変更し、この変更ごとに、電圧検出回路４が、上記の検出パターン１〜８に応じて８つの電圧を検出する処理を行う。
【００９６】
次に、選択回路２の選択、接続の動作の具体例について、図２および図３を参照して説明する。
本実施形態では、選択回路２の選択、接続の動作に係るデータは、予め定めてある駆動パターンおよび検出パターンごとに、メモリ１０に予め格納されている。すなわち、メモリ１０には、予め定めてある駆動パターンおよび検出パターン１〜８ごとに、選択回路２のスイッチ部２１−１〜２１−８およびスイッチ部２２−１〜２２−８のそれぞれのスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５をオンオフ制御するためのデータ等が格納されている。
【００９７】
そして、制御回路８は、予め定めてある駆動パターンおよび検出パターン１〜８ごとに、そのデータを読み出すためのアドレスの生成をアドレス生成回路９に指示し、その生成アドレスにより必要なデータをラッチ１１に読み出す。
ラッチ１１に読み出されたデータは、デコーダ２３−１〜２３−８およびデコーダ２４−１〜２４−８に転送される。これにより、デコーダ２３−１〜２３−８は、スイッチ部２１−１〜２１−８のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５をオンオフ制御する。また、デコーダ２４−１〜２４−８は、スイッチ部２２−１〜２２−８のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５をオンオフ制御する。
【００９８】
例えば、駆動パターンに応じて、ＹラインＹ１、Ｙ２を駆動ラインとして選択し、この選択したＹラインＹ１、Ｙ２を駆動回路３と接続する場合には、デコーダ２４−１がスイッチ部２２−１のスイッチＳＷ１３をオンとし、デコーダ２４−２がスイッチ部２２−２のスイッチＳＷ１４をオンとする。
また、検出パターンに応じて、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうち、ＸラインＸ１〜Ｘ４を第１の検出ライン、ＸラインＸ５〜Ｘ８を第２の検出ラインとしてそれぞれ選択し、その選択したＸラインＸ１〜Ｘ４とＸラインＸ５〜Ｘ８とを電圧検出回路４にそれぞれ接続する場合には、以下のようになる。
【００９９】
すなわち、デコーダ２３−１〜２３−４のそれぞれが、スイッチ部２１−１〜２１−４のスイッチＳＷ１１をオンとする。また、デコーダ２３−５〜２３−８のそれぞれが、スイッチ部２１−５〜２１−８のスイッチＳＷ１２をオンとする。
以上のように、第１実施形態では、電圧検出回路４が、第１〜第８の検出パターンに応じた演算処理を行なって出力電圧Ｄ１〜Ｄ８をそれぞれ得るようにし、その各出力電圧Ｄ１〜Ｄ８を得るときに差動増幅を行うようにした。このため、その出力電圧Ｄ１〜Ｄ８を得るときにノイズを軽減できる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。
【０１００】
また、本実施形態では、電圧検出回路４が出力電圧Ｄ１〜Ｄ８を得るために、タッチパネル１のライン間に形成される静電容量をオフセット調整用のコンデンサとして使用するようにしたので、かかるコンデンサを特に設ける必要がないか、あるいは設ける必要があっても非常に小容量のもので済む。
なお、第１実施形態では、（６）式に示すように、８行×８列のアダマール変換行列を使用するようにした。しかし、４行×４列、１２行×１２列、１６行×１６列などのアダマール変換行列を使用することもできる。また（６）式以外の形式のアダマール変換行列を使用することもできる。
【０１０１】
このため、ｎ行×ｎ列（ｎ＝２、４の倍数）のアダマール変換行列を使用する場合には、上記の検出パターンはｎ個となり、この各検出パターンに応じて電圧検出回路４に使用される検出用ラインはｎ個となる。上記の例では、検出パターンは図１０および図１１に示すように８つとなり、この８つの検出パターンに応じて電圧検出回路４に使用される検出用ラインは８つとなる。
【０１０２】
また、ベースライン推定回路１３は、電圧検出回路４からの検出電圧に基づき、タッチパネル１へのタッチが行われていない状態における電圧検出回路４の出力値をベースライン電圧として推定し、検出電圧を推定したベースライン電圧で補正することによりベースライン補正を行い、補正後の検出電圧を、検出信号として容量算出回路６（逆変換回路１０８）に出力する構成としている。
【０１０３】
ここで、温度変化などの環境変動に起因して電圧検出回路４（検出回路１０６）の出力のベースラインがドリフト（変動）する場合には、これに伴い電圧検出回路４からの検出信号も変動するが、上述のように、この変動分をベースライン補正により除去した検出信号を容量算出回路６（逆変換回路１０８）に出力するようにしている。したがって、容量算出回路６（逆変換回路１０８）に出力される検出信号は、温度変化などによる変動分すなわち誤差成分が除去された検出電圧となり、このように誤差成分を含まない検出電圧に基づいて静電容量の変化分ΔＣを演算することによって、高精度な静電容量の変化分ΔＣを得ることができる。したがって、このように高精度な変化分ΔＣに基づいて、タッチ位置検出を行うことによって、タッチ位置の誤判断を抑制することができる。また、容量算出回路６（逆変換回路１０８）の演算に変化分ΔＣしか現れないため変化分ΔＣに比べて非常に大きいＣ（タッチパネル１の静電容量）の値を扱わなくても済み、結果として容量算出回路６（逆変換回路１０８）のダイナミックレンジを小さくでき、容量算出回路６（逆変換回路１０８）を簡略化することができる。
【０１０４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図１２は、本発明が適用されるタッチセンサの第２実施形態における構成を概念化して示すブロック図である。
図１２は、図１のタッチセンサにおいて、ベースライン推定回路１０７に替えて、ベースライン推定回路１１０を設けている。このベースライン推定回路１１０は、逆変換回路１０８とタッチ位置検出回路１０９との間に設けられる。なお、図１２のタッチセンサにおいて、ベースライン推定回路１１０を除く各構成要素の機能構成は図１のタッチセンサと同等の機能構成を有する。すなわち、第２の実施形態におけるタッチセンサは、図２に示す第１の実施形態の具体的構成の一例において、ベースライン推定回路１３の接続位置が異なり、ベースライン推定回路１３の機能構成が異なること以外は同等の機能構成を有する。
【０１０５】
つまり、図１２では、タッチパネル１０１へのタッチが行われていないときの逆変換回路１０８の出力、すなわち、タッチパネル１０１の変化分ΔＣを推定した後、逆変換回路１０８の出力から、そのベースライン推定回路１１０で推定したベースラインの変動分（オフセット分）を減算することによりベースラインの変動分を除去するベースライン補正を行い、タッチされていないときの、ベースライン推定回路１１０の出力、つまり、タッチパネル１０１の変化分ΔＣが零となるように動作させる。
【０１０６】
第２の実施形態の具体的構成は、例えば、図２に示す第１実施形態において、ベースライン推定回路１３に替えて、ベースライン推定回路１１０としてのベースライン推定回路が、容量算出回路６の出力側に設けられる。そして、タッチパネル１へのタッチが行われていないときの容量算出回路６の出力、すなわち静電容量の変化分ΔＣが零となるように容量算出回路６の出力に対してベースライン補正を行う。
【０１０７】
これによって、ベースラインの変動分が除去された変化分ΔＣが得られるため、この場合も上記第１の実施形態と同様に、温度環境などによる誤差分の影響を除去した変化分ΔＣを得ることができ、この変化分ΔＣに基づいてタッチ位置検出を行うことによって、より高精度にタッチ位置検出を行うことができる。また、第２実施形態においてはＳ／Ｎが大幅に改善した信号でベースライン電圧の推定を行うため、推定の信頼性を上げることができる。
【０１０８】
また、図１に示す第１実施形態におけるタッチセンサは、タッチパネル１０１の静電容量はＸ電極とＹ電極の間の相互静電容量を検出する方式である。この場合タッチされると静電容量は減少する。しかし検出回路１０６の出力は静電容量を線形結合したものであるので、タッチされることよって値が増加することも減少することもある。それに対して逆変換回路１０８の出力はタッチパネル１のＸラインおよびＹラインが交差する位置における各静電容量の値であるのでタッチされることによって値は減少する。このため、ベースライン推定回路１１０の出力が正の値になったときはベースラインの推定値、つまり推定したベースライン電圧が正しくないと判断することができる。したがって、ベースライン推定回路１１０の出力、すなわち、変化分ΔＣを監視することによって、より高精度にタッチ位置検出を行うことができる。
【０１０９】
また、ベースライン推定回路１１０の出力が正の値となり、ベースライン推定回路１１０でのベースライン電圧の推定値が正しくないと判断したときには、ベースライン電圧の推定をやり直す構成とすることによって、より信頼性の高いベースライン推定を行うことができる。
【０１１０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図１３は、本発明が適用されるタッチセンサの第３実施形態における構成を概念化して示すブロック図である。
図１３は、図１のタッチセンサにおいて、ベースライン推定回路１０７に加えて、逆変換回路１０８とタッチ位置検出回路１０９との間に、さらにベースライン推定回路１１１を備える。なお、図１３のタッチセンサにおいて、ベースライン推定回路１１１を除く各構成要素の機能構成は図１のタッチセンサと同等の機能構成を有する。
【０１１１】
つまり、図１３に示す第３実施形態におけるタッチセンサでは、上記第１の実施形態と同様に、タッチパネル１０１へのタッチが行われていないときの検出回路１０６からの検出電圧（ベースライン電圧）を推定し、このタッチパネル１０１へのタッチが行われていない状態における検出回路１０６の出力値（ベースライン電圧）が零となるようにベースライン推定回路１０７を動作させる。さらに、ベースライン推定回路１１１では、逆変換回路１０８の出力を監視し、その出力が正の値となったときには、ベースライン推定回路１０７で推定したベースライン電圧値が正しくないと判断して、ベースライン推定回路１０７に対して、推定のやり直しを指示する。これによって、より信頼性の高いベースライン推定を行うことができる。
【０１１２】
なお、この第３の実施形態の具体的構成は、例えば、図４に示す第１実施形態において、第１のベースライン推定回路１０７としてベースライン推定回路１３がＡ／Ｄ変換回路５の出力側に設けられるとともに、第２のベースライン推定回路１１１としてベースライン推定回路が容量算出６とタッチ位置検出回路７との間に設けられる。
したがって、この第３実施形態においても、ベースライン電圧の変動分が除去された変化分ΔＣが得られるため、上記第１の実施形態と同様に、温度環境などによる誤差分の影響を除去した変化分ΔＣを得ることができ、この変化分ΔＣに基づいてタッチ位置検出を行うことによって、より高精度にタッチ位置検出を行うことができるとともに、この第３の実施形態においても、逆変換回路１０８の演算にΔＣしか現れないためΔＣに比べて非常に大きいＣ（タッチパネル１の静電容量）の値を扱わなくても済み、結果として逆変換回路１０８のダイナミックレンジを小さくでき、逆変換回路１０８を簡略化することができる。
【０１１３】
さらに、第１のベースライン推定回路１０７だけでなく、第２のベースライン推定回路１１１も設け、第２のベースライン推定回路１１１により第１のベースライン推定回路１０７でのベースライン電圧の推定が適切か否かを判定するようにしたため、より高精度に静電容量ΔＣの変動分を演算することができ、すなわち、より高精度にタッチ位置検出を行うことができる。
【０１１４】
なお、上記実施形態においては、図２において、Ａ／Ｄ変換回路５の出力、あるいは容量算出回路６の出力に対して、ベースライン電圧による補正を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、電圧検出回路４の出力に対してベースライン電圧による補正を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  タッチパネル
２  選択回路
３  駆動回路
４  電圧検出回路
５  Ａ／Ｄ変換回路
６  容量算出回路
７  タッチ位置検出回路
８  制御回路
９  アドレス生成回路
１０  メモリ
１１  ラッチ
１２  静電容量回路
１３  ベースライン推定回路
１０１  タッチパネル
１０２  可変ゲイン回路
１０３  可変ゲイン回路
１０４  駆動回路
１０５  係数発生回路
１０６  検出回路
１０７  ベースライン推定回路
１０８  逆変換回路
１０９  タッチ位置検出回路
１１０  ベースライン推定回路
１１１  ベースライン推定回路
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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