(57)【要約】【課題】タッチパネルの信号処理に関し、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ること。【解決手段】選択回路２は、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの２つを検出ラインとして選択し、かつ、変換行列に応じて定めた複数の検出パターンのうちの１つの選択に応じて、ＸラインＸ１〜Ｘ８の中から少なくとも２つのラインを検出ラインとして選択する。駆動回路３は、その選択された各駆動ラインに電圧を供給する。電圧検出回路４は、その選択された検出ライン上に生ずる一方の電位と他方の電位との差を検出する。容量算出回路６は、上記の各検出電位差と上記の変換行列とを基に演算を行い、選択された一の駆動ラインと選択された検出ラインとの各交差部の静電容量と、選択された他の駆動ラインと選択された各検出ラインとの各交差部の静電容量との差の静電容量をそれぞれ算出する。【選択図】  図１
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【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、
第１の駆動端子および第２の駆動端子と、第１の検出端子および第２の検出端子と、を有し、前記第１の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続される第１の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続される第２の静電容量との差を第１の容量差として求め、前記第１の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続される第３の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続される第４の静電容量との差を第２の容量差として求め、前記第１の容量差と第２の容量差との差を第３の容量差として求め、前記第１の容量差、前記第２の容量差、および前記第３の容量差のうちのいずれか１つを選択して所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、
前記複数の第１のラインと第２のラインのそれぞれを、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子、前記第１の検出端子、前記第２の検出端子、所定の電位に接続可能である選択回路と、
を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】
容量が可変であって一方の端子が前記第１の検出端子に接続される第１のコンデンサと、第１のスイッチと、を備える第１のオフセット調整回路と、
容量が可変であって一方の端子が前記第２の検出端子に接続される第２のコンデンサと、第２のスイッチとを備える第２のオフセット調整回路と、をさらに備え、
前記第１のスイッチは、前記第１のコンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能であり、
前記第２のスイッチは、前記第２のコンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能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】
前記選択回路は、
予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンが選択されるたびに、当該選択される検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から０本以上のラインを前記第２の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の検出端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から０本以上のラインを前記第２の検出端子に接続することを特徴とする請求項２に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項４】
前記第１オフセット調整回路は、前記複数の検出パターンのそれぞれに対してタッチパネルにタッチしていないときの前記第１の容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておき、
前記第２のオフセット調整回路は、前記タッチしていないときの前記第２の容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておくことを特徴とする請求項３記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項５】
前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記第１の駆動端子に接続されたラインと前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に接続された各ラインとの各交差部における静電容量と、これに対応する、前記選択された第２の駆動端子に接続されたラインと前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に接続された各ラインとの各交差部における静電容量との差の静電容量をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備えることを特徴とする請求項４記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項６】
前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとの各交差部における静電容量をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備えることを特徴とする請求項４記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項７】
前記容量算出部は、前記容量測定回路の出力信号をタッチパネルにタッチしたときの静電容量の変化分に応じた信号に変換した後、変換後の信号と前記変換行列とを基に演算を行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項８】
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う前に、タッチパネルにタッチしていないときの前記容量測定回路の出力が０になるように前記出力信号を補正するオフセット補正回路を、さらに備えることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項９】
前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、
前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、
前記容量算出部は、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用することを特徴とする請求項５乃至請求項８のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１０】
前記変換行列は、第１の変換行列と第２の変換行列とを使用し且つ、前記第１の変換行列および第２の変換行列のいずれか一方は、前記複数の第１のラインの個数以上のサイズの第１の変換行列であるかまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの第２の変換行列であって、
前記複数の検出パターンは、前記第１の変換行列と前記第２の変換行列とを基に予め定め、且つ前記第１の変換行列のサイズが前記複数の第１のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第１の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第３の変換行列を前記第１の変換行列として用い、前記第２の変換行列のサイズが前記複数の第２のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第２の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第４の変換行列を前記第２の変換行列として用いて予め定め、
前記容量算出部は、前記第１の変換行列および前記第２の変換行列の各転置行列またはそれらの各一般化逆行列を使用することを特徴とする請求項５乃至請求項８のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１１】
前記変換行列は、アダマール変換行列であることを特徴とする請求項３乃至請求項１０のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１２】
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、
第１の駆動端子および第２の駆動端子と、検出端子とを有し、前記第１の駆動端子と前記検出端子の間に接続される第１の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記検出端子の間に接続される第２の静電容量との差の容量差を求め、当該求めた容量差を所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、
前記複数の第１のラインと第２のラインのそれぞれを、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子、前記検出端子、所定の電位に接続可能である選択回路と、
を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１３】
容量が可変であって一方の端子が前記第１の検出端子に接続されるコンデンサと、スイッチと、を備えるオフセット調整回路をさらに備え、
前記スイッチは、前記コンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能であることを特徴とする請求項１２記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１４】
前記選択回路は、
予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンが選択されるたびに、当該選択される検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインの中から０本以上のラインを前記第２の駆動端子に接続し、前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記の検出端子に接続することを特徴とする請求項１３に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１５】
前記オフセット調整回路は、前記複数の検出パターンのそれぞれに対してタッチパネルにタッチしていないときの前記容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておくことを特徴とする請求項１４記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１６】
前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記選択された駆動ラインと前記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をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備えることを特徴とする請求項１５に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１７】
前記容量算出部は、前記容量測定回路の出力信号をタッチパネルにタッチしたときの静電容量の変化分に応じた信号に変換した後、変換後の信号と前記変換行列とを基に演算を行うことを特徴とする請求項１６に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１８】
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う前に、タッチパネルにタッチしていないときの前記容量測定回路の出力が０になるように前記出力信号を補正するオフセット補正回路を、さらに備えることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項１９】
前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、
前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、
前記容量算出部は、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用することを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２０】
前記変換行列は、アダマール変換行列であることを特徴とする請求項１４乃至請求項１９のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２１】
前記選択回路は、
前記複数の検出パターンごとに、前記第１の駆動端子に接続するラインおよび前記第２の駆動端子に接続するラインを変更し、
前記第１の駆動端子および第２の駆動端子に接続するラインの変更に応じて、前記第１の検出端子に接続するラインおよび前記第２の検出端子に接続するラインを変更することを特徴とする請求項３乃至請求項１１、および請求項１４乃至請求項２０のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２２】
前記選択回路は、
前記複数の検出パターンのうちの所定の検出パターンのときには、
前記第１の駆動端子に接続するラインとして選択したラインの前記第１の駆動端子への接続を前記第１の検出端子への接続に変更し、前記第２の駆動端子に接続するラインとして選択したラインの前記第２の駆動端子への接続を前記第２の検出端子への接続に変更し、
前記第１の検出端子に接続するラインとして選択したラインの前記第１の検出端子への接続を前記第１の駆動端子への接続に変更し、前記第２の検出端子に接続するラインとして選択したラインの前記第２の検出端子への接続を第２の駆動端子への接続に変更することを特徴とする請求項３乃至請求項１１、および請求項１４乃至請求項２１のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２３】
前記容量算出部は、
前記複数の検出パターンのうち所定の検出パターンのときには、前記容量測定回路の出力信号を０として処理することを特徴とする請求項５乃至請求項１０、および請求項１６乃至請求項１９のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理回路。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のうちのいずれか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。
【請求項２５】
複数の第１のライン及び前記複数の第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のラインを備えるタッチパネルと、
駆動電圧を出力する第１の出力端子及び第２の出力端子を有する駆動回路と、
第１の入力端子の入力電圧に応じた第１の電圧を出力する第１の動作と、前記第１の入力端子の入力電圧に応じた第１の電圧と第２の入力端子の入力電圧に応じた第２の電圧との差分電圧を検出して出力する第２の動作とを選択的に行う電圧検出回路と、
前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインと前記駆動回路の第１の出力端子または第２の出力端子との間で選択的な接続と、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインと前記電圧検出回路の第１の入力端子または第２の入力端子との間で選択的な接続を行う選択回路と、
容量が可変であって一方の端子が前記電圧検出回路の第１の入力端子に接続されるとともに他方の端子が前記駆動回路の第１の出力端子あるいは第２の出力端子に接続自在な第１のコンデンサと、容量が可変であって一方の端子が前記電圧検出回路の第２の入力端子に接続されるとともに他方の端子が前記駆動回路の第１の出力端子あるいは第２の出力端子に接続自在な第２のコンデンサとを有する静電容量回路と、
を含むタッチセンサの信号処理方法であって、
コンピュータが、
予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンを選択し、当該選択された検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、１つ以上のラインを第１の駆動ライン群として選択し、または前記第１の駆動ライン群に加えて前記第１の駆動ライン群とは異なる０本以上のラインを第２の駆動ライン群として選択し、前記第１の駆動ライン群を前記駆動回路の第１の出力端子に接続し、前記第２の駆動ライン群を前記駆動回路の第２の出力端子に接続するように、前記選択回路の動作を制御する第１ステップと、
前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、１つ以上のラインを第１の検出ライン群として選択し、前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、０本以上のラインを第２の検出ライン群として選択し、前記第１の検出ライン群を前記電圧検出回路の第１の入力端子に接続し、前記第２の検出ライン群を前記電圧検出回路の第２の入力端子に接続するように、前記選択回路の動作を制御する第２ステップと、
前記電圧検出回路が行う第１の動作または第２の動作のうちの一方を設定する第３ステップと、
前記第１および第２のコンデンサの各容量を設定し、前記第１のコンデンサの他端を無接続または前記駆動回路の第１の出力端子または前記駆動回路の第２の出力端子に接続し、前記第２のコンデンサの他端を無接続または前記駆動回路の第１の出力端子または前記駆動回路の第２の出力端子に接続するように、前記静電容量回路の動作を制御する第４ステップと、
前記駆動回路が所定の駆動電圧を出力するように前記駆動回路の動作を制御し、前記設定した第１の動作または第２の動作をするように前記電圧検出回路の動作を制御する第５ステップと、
前記電圧検出回路の出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインの各交差部の静電容量をそれぞれ算出する第６ステップと、
を実行することを特徴とするタッチセンサの信号処理方法。
【請求項２６】
前記第１ステップでは、前記複数の検出パターンごとに、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとを前記第１の駆動ライン群および前記第２の駆動ライン群として選択するのを変更し、
前記第２ステップでは、前記第１ステップでの変更に応じて、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとを前記第１の検出ライン群および前記第２の検出ライン群として選択するのを変更するようにしたことを特徴とする請求項２５に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項２７】
前記複数の検出パターンのうちの所定の検出パターンのときには、
前記第１ステップでは、前記選択した第１の駆動ライン群の前記駆動回路の第１の出力端子への接続を前記電圧検出回路の第１の入力端子への接続に変更し、前記選択した第２の駆動ライン群の前記駆動回路の第２の出力端子への接続を前記電圧検出回路の第２の入力端子への接続に変更し、
前記第２ステップでは、前記選択した第１の検出ライン群の前記電圧検出回路の第１の入力端子への接続を前記駆動回路の第１の出力端子への接続に変更し、前記選択した第２の検出ライン群の前記電圧検出回路の第２の入力端子への接続を前記駆動回路の第２の出力端子への接続に変更することを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項２８】
前記複数の検出パターンのうち所定の検出パターンのときには、
前記第１ステップから前記第５ステップまでの各処理を省略し、前記第６ステップにおいて前記電圧検出回路の出力信号を０として処理することを特徴とする請求項２５乃至請求項２７のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項２９】
前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、
前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、
前記第１ステップと前記第２ステップの各処理では、前記定められている複数の検出パターンを使用し、
前記第６ステップの処理では、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用することを特徴とする請求項２５乃至請求項２８のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項３０】
前記変換行列は、第１の変換行列と第２の変換行列とを使用し且つ、前記第１の変換行列および第２の変換行列のいずれか一方は、前記複数の第１のラインの個数以上のサイズの第１の変換行列であるかまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの第２の変換行列であって、
前記複数の検出パターンは、前記第１の変換行列と前記第２の変換行列とを基に予め定め、且つ前記第１の変換行列のサイズが前記複数の第１のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第１の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第３の変換行列を前記第１の変換行列として用い、前記第２の変換行列のサイズが前記複数の第２のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第２の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第４の変換行列を前記第２の変換行列として用いて予め定め、
前記第１ステップと前記第２ステップの各処理では、前記第１の変換行列および第２の変換行列によって定められている複数の検出パターンを使用し、
前記第６ステップの処理では、前記第１の変換行列および前記第２の変換行列の各転置行列またはそれらの各一般化逆行列を使用することを特徴とする請求項２５乃至請求項２８のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項３１】
前記変換行列は、アダマール変換行列であることを特徴とする請求項２５乃至請求項３０のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理方法。
【請求項３２】
請求項２５乃至請求項３１のうちのいずれか１項に記載のタッチセンサの信号処理方法における各ステップを、コンピュータに実行させることを特徴とするタッチセンサの信号処理プログラム。
【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】
特許文献１に記載の発明によれば、寄生容量をキャンセルして、小さな電極間容量が検出可能となり、電極数が多い高分解能のタッチセンサを実現することが可能となるが、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減（抑圧）することができない。
これに対して、特許文献２に記載の発明によれば、電荷増幅器で差動増幅を行うので、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができるが、寄生容量をキャンセルするために大きな静電容量を内蔵しなければならない。また、特許文献２記載の発明でもノイズ軽減は十分ではない。
【０００９】
特許文献３記載の発明によれば、周期的な交流信号を複数の駆動ラインに加え、受信後に線形演算しているが、駆動電極のみマルチライン駆動によるＳ／Ｎ改善を見込んでおり、効果は限定的である。また、タッチによる静電容量の変化の情報を取り出す仕組みがない。
このような背景の下において、タッチセンサの信号処理に関し、新たな信号処理を採用するようにしたタッチセンサの信号処理回路の新たな出現が望まれる。
【００１０】
さらに、タッチセンサの信号処理回路の新たな出現に際しては、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることが望まれる。
そこで、本発明の目的は、タッチセンサの信号処理に関し、新たな信号処理を採用するようにしたタッチセンサの信号処理回路を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、タッチセンサの信号処理に関し、タッチパネルに指を触れるときに発生するノイズを軽減することができる上に、Ｓ／Ｎの向上を図ることができるようにしたタッチセンサの信号処理回路を提供することにある。
【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、第１の駆動端子および第２の駆動端子と、第１の検出端子および第２の検出端子と、を有し、前記第１の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続される第１の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記第１の検出端子の間に接続される第２の静電容量との差を第１の容量差として求め、前記第１の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続される第３の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記第２の検出端子の間に接続される第４の静電容量との差を第２の容量差として求め、前記第１の容量差と第２の容量差との差を第３の容量差として求め、前記第１の容量差、前記第２の容量差、および前記第３の容量差のうちのいずれか１つを選択して所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、前記複数の第１のラインと第２のラインのそれぞれを、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子、前記第１の検出端子、前記第２の検出端子、所定の電位に接続可能である選択回路と、を備える。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、容量が可変であって一方の端子が前記第１の検出端子に接続される第１のコンデンサと、第１のスイッチと、を備える第１のオフセット調整回路と、容量が可変であって一方の端子が前記第２の検出端子に接続される第２のコンデンサと、第２のスイッチとを備える第２のオフセット調整回路と、をさらに備え、前記第１のスイッチは、前記第１のコンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能であり、前記第２のスイッチは、前記第２のコンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能である。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、前記選択回路は、予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンが選択されるたびに、当該選択される検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から０本以上のラインを前記第２の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の検出端子に接続し、前記複数の第１のラインおよび前記複数の第２のラインの中から０本以上のラインを前記第２の検出端子に接続する。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、前記第１オフセット調整回路は、前記複数の検出パターンのそれぞれに対してタッチパネルにタッチしていないときの前記第１の容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておき、前記第２のオフセット調整回路は、前記タッチしていないときの前記第２の容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておく。
第５の発明は、第４の発明において、前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記第１の駆動端子に接続されたラインと前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に接続された各ラインとの各交差部における静電容量と、これに対応する、前記選択された第２の駆動端子に接続されたラインと前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に接続された各ラインとの各交差部における静電容量との差の静電容量をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備える。
【００１６】
第６の発明は、第４の発明において、前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとの各交差部における静電容量をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備える。
第７の発明は、第５または第６の発明において、前記容量算出部は、前記容量測定回路の出力信号をタッチパネルにタッチしたときの静電容量の変化分に応じた信号に変換した後、変換後の信号と前記変換行列とを基に演算を行う。
【００１７】
第８の発明は、第５乃至第７の発明のうちのいずれかの発明において、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う前に、タッチパネルにタッチしていないときの前記容量測定回路の出力が０になるように前記出力信号を補正するオフセット補正回路を、さらに備える。
第９の発明は、第５乃至第８の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、前記容量算出部は、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用する。
【００１８】
第１０の発明は、第５乃至第８の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、第１の変換行列と第２の変換行列とを使用し且つ、前記第１の変換行列および第２の変換行列のいずれか一方は、前記複数の第１のラインの個数以上のサイズの第１の変換行列であるかまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの第２の変換行列であって、前記複数の検出パターンは、前記第１の変換行列と前記第２の変換行列とを基に予め定め、且つ前記第１の変換行列のサイズが前記複数の第１のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第１の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第３の変換行列を前記第１の変換行列として用い、前記第２の変換行列のサイズが前記複数の第２のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第２の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第４の変換行列を前記第２の変換行列として用いて予め定め、前記容量算出部は、前記第１の変換行列および前記第２の変換行列の各転置行列またはそれらの各一般化逆行列を使用する。
【００１９】
第１１の発明は、第３乃至第１０の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、アダマール変換行列である。
第１２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、第１の駆動端子および第２の駆動端子と、検出端子とを有し、前記第１の駆動端子と前記検出端子の間に接続される第１の静電容量と、前記第２の駆動端子と前記検出端子の間に接続される第２の静電容量との差の容量差を求め、当該求めた容量差を所定の信号に変換して出力する容量測定回路と、前記複数の第１のラインと第２のラインのそれぞれを、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子、前記検出端子、所定の電位に接続可能である選択回路と、を備える。
【００２０】
第１３の発明は、第１２の発明において、容量が可変であって一方の端子が前記第１の検出端子に接続されるコンデンサと、スイッチと、を備えるオフセット調整回路をさらに備え、前記スイッチは、前記コンデンサの他方の端子を、前記第１の駆動端子、前記第２の駆動端子のいずれかに接続し、あるいはどちらにも接続しない設定が可能である。
第１４の発明は、第１３の発明において、前記選択回路は、予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンが選択されるたびに、当該選択される検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインの中から少なくとも１つのラインを前記第１の駆動端子に接続し、前記複数の第１のラインの中から０本以上のラインを前記第２の駆動端子に接続し、前記複数の第２のラインの中から少なくとも１つのラインを前記の検出端子に接続する。
【００２１】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記オフセット調整回路は、前記複数の検出パターンのそれぞれに対してタッチパネルにタッチしていないときの前記容量差が最小になるようにあらかじめ校正しておく。
第１６の発明は、第１５の発明において、前記複数の検出パターンに対応する前記容量測定回路の各出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記選択された駆動ラインと前記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をそれぞれ算出する容量算出部を、さらに備える。
【００２２】
第１７の発明は、第１６の発明において、前記容量算出部は、前記容量測定回路の出力信号をタッチパネルにタッチしたときの静電容量の変化分に応じた信号に変換した後、変換後の信号と前記変換行列とを基に演算を行う。
第１８の発明は、第１６または第１７の発明において、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う前に、タッチパネルにタッチしていないときの前記容量測定回路の出力が０になるように前記出力信号を補正するオフセット補正回路を、さらに備える。
【００２３】
第１９の発明は、第１６乃至第１８の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、前記容量算出部は、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用する。
【００２４】
第２０の発明は、第１４乃至第１９の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、アダマール変換行列である。
第２１の発明は、第３乃至第１１の発明、および第１４乃至第２０の発明のうちのいずれかの発明において、前記選択回路は、前記複数の検出パターンごとに、前記第１の駆動端子に接続するラインおよび前記第２の駆動端子に接続するラインを変更し、前記第１の駆動端子および第２の駆動端子に接続するラインの変更に応じて、前記第１の検出端子に接続するラインおよび前記第２の検出端子に接続するラインを変更する。
【００２５】
第２２の発明は、第３乃至第１１の発明、および第１４乃至第２１の発明のうちのいずれかの発明において、前記選択回路は、前記複数の検出パターンのうちの所定の検出パターンのときには、前記第１の駆動端子に接続するラインとして選択したラインの前記第１の駆動端子への接続を前記第１の検出端子への接続に変更し、前記第２の駆動端子に接続するラインとして選択したラインの前記第２の駆動端子への接続を前記第２の検出端子への接続に変更し、前記第１の検出端子に接続するラインとして選択したラインの前記第１の検出端子への接続を前記第１の駆動端子への接続に変更し、前記第２の検出端子に接続するラインとして選択したラインの前記第２の検出端子への接続を第２の駆動端子への接続に変更する。
【００２６】
第２３の発明は、第５乃至第１０の発明、および第１６乃至第１９の発明のうちのいずれかの発明において、前記容量算出部は、前記複数の検出パターンのうち所定の検出パターンのときには、前記容量測定回路の出力信号を０として処理する。
第２４の発明は、タッチセンサにおいて、第１乃至第２３の発明のうちのいずれかの発明のタッチセンサの信号処理回路を備える。
【００２７】
第２５の発明は、複数の第１のライン及び前記複数の第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のラインを備えるタッチパネルと、駆動電圧を出力する第１の出力端子及び第２の出力端子を有する駆動回路と、第１の入力端子の入力電圧に応じた第１の電圧を出力する第１の動作と、前記第１の入力端子の入力電圧に応じた第１の電圧と第２の入力端子の入力電圧に応じた第２の電圧との差分電圧を検出して出力する第２の動作とを選択的に行う電圧検出回路と、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインと前記駆動回路の第１の出力端子または第２の出力端子との間で選択的な接続と、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインと前記電圧検出回路の第１の入力端子または第２の入力端子との間で選択的な接続を行う選択回路と、容量が可変であって一方の端子が前記電圧検出回路の第１の入力端子に接続されるとともに他方の端子が前記駆動回路の第１の出力端子あるいは第２の出力端子に接続自在な第１のコンデンサと、容量が可変であって一方の端子が前記電圧検出回路の第２の入力端子に接続されるとともに他方の端子が前記駆動回路の第１の出力端子あるいは第２の出力端子に接続自在な第２のコンデンサとを有する静電容量回路と、を含むタッチセンサの信号処理方法であって、コンピュータが、予め決めてある変換行列に応じて定められた複数の検出パターンのうちの１つの検出パターンを選択し、当該選択された検出パターンに応じて、前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、１つ以上のラインを第１の駆動ライン群として選択し、または前記第１の駆動ライン群に加えて前記第１の駆動ライン群とは異なる０本以上のラインを第２の駆動ライン群として選択し、前記第１の駆動ライン群を前記駆動回路の第１の出力端子に接続し、前記第２の駆動ライン群を前記駆動回路の第２の出力端子に接続するように、前記選択回路の動作を制御する第１ステップと、前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、１つ以上のラインを第１の検出ライン群として選択し、前記複数の第１のラインあるいは前記複数の第２のラインの中から、０本以上のラインを第２の検出ライン群として選択し、前記第１の検出ライン群を前記電圧検出回路の第１の入力端子に接続し、前記第２の検出ライン群を前記電圧検出回路の第２の入力端子に接続するように、前記選択回路の動作を制御する第２ステップと、前記電圧検出回路が行う第１の動作または第２の動作のうちの一方を設定する第３ステップと、前記第１および第２のコンデンサの各容量を設定し、前記第１のコンデンサの他端を無接続または前記駆動回路の第１の出力端子または前記駆動回路の第２の出力端子に接続し、前記第２のコンデンサの他端を無接続または前記駆動回路の第１の出力端子または前記駆動回路の第２の出力端子に接続するように、前記静電容量回路の動作を制御する第４ステップと、前記駆動回路が所定の駆動電圧を出力するように前記駆動回路の動作を制御し、前記設定した第１の動作または第２の動作をするように前記電圧検出回路の動作を制御する第５ステップと、前記電圧検出回路の出力信号と前記変換行列とを基に演算を行い、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインの各交差部の静電容量をそれぞれ算出する第６ステップと、を実行する。
【００２８】
第２６の発明は、第２５の発明において、前記第１ステップでは、前記複数の検出パターンごとに、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとを前記第１の駆動ライン群および前記第２の駆動ライン群として選択するのを変更し、前記第２ステップでは、前記第１ステップでの変更に応じて、前記複数の第１のラインと前記複数の第２のラインとを前記第１の検出ライン群および前記第２の検出ライン群として選択するのを変更する。
【００２９】
第２７の発明は、第２５または第２６の発明において、前記複数の検出パターンのうちの所定の検出パターンのときには、前記第１ステップでは、前記選択した第１の駆動ライン群の前記駆動回路の第１の出力端子への接続を前記電圧検出回路の第１の入力端子への接続に変更し、前記選択した第２の駆動ライン群の前記駆動回路の第２の出力端子への接続を前記電圧検出回路の第２の入力端子への接続に変更し、前記第２ステップでは、前記選択した第１の検出ライン群の前記電圧検出回路の第１の入力端子への接続を前記駆動回路の第１の出力端子への接続に変更し、前記選択した第２の検出ライン群の前記電圧検出回路の第２の入力端子への接続を前記駆動回路の第２の出力端子への接続に変更する。
【００３０】
第２８の発明は、第２５乃至第２７の発明のうちのいずれかの発明において、前記複数の検出パターンのうち所定の検出パターンのときには、前記第１ステップから前記第５ステップまでの各処理を省略し、前記第６ステップにおいて前記電圧検出回路の出力信号を０として処理する。
第２９の発明は、第２５乃至第２８の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの変換行列を使用し、前記複数の検出パターンは、前記変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いて行数または列数を前記複数の第１のラインまたは前記複数の第２のラインの個数に一致させた行列を基に予め定め、前記第１ステップと前記第２ステップの各処理では、前記定められている複数の検出パターンを使用し、前記第６ステップの処理では、前記行列の転置行列または一般化逆行列を使用する。
【００３１】
第３０の発明は、第２５乃至第２８の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、第１の変換行列と第２の変換行列とを使用し且つ、前記第１の変換行列および第２の変換行列のいずれか一方は、前記複数の第１のラインの個数以上のサイズの第１の変換行列であるかまたは前記複数の第２のラインの個数以上のサイズの第２の変換行列であって、前記複数の検出パターンは、前記第１の変換行列と前記第２の変換行列とを基に予め定め、且つ前記第１の変換行列のサイズが前記複数の第１のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第１の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第３の変換行列を前記第１の変換行列として用い、前記第２の変換行列のサイズが前記複数の第２のラインの個数以上のサイズである場合には、前記第２の変換行列の行ベクトルまたは列ベクトルの一部を除いた第４の変換行列を前記第２の変換行列として用いて予め定め、前記第１ステップと前記第２ステップの各処理では、前記第１の変換行列および第２の変換行列によって定められている複数の検出パターンを使用し、前記第６ステップの処理では、前記第１の変換行列および前記第２の変換行列の各転置行列またはそれらの各一般化逆行列を使用する。
【００３２】
第３１の発明は、第２５乃至第３０の発明のうちのいずれかの発明において、前記変換行列は、アダマール変換行列である。
第３２の発明は、タッチセンサの信号処理プログラムにおいて、第２５乃至第３１の発明のうちのいずれかの発明におけるタッチセンサの信号処理方法における各ステップを、コンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、タッチセンサの信号処理に関し、新たな信号処理を採用するようにしたタッチセンサの信号処理回路を提供することができる。
また、本発明によれば、タッチパネルの信号処理に関し、従来技術に比べてＳ／Ｎの大幅な向上を図ることができる。
また、アダマール変換の存在しないパネル電極数であっても、それより大きいアダマール変換を用いることにより従来の方法に比べてＳ／Ｎの高いタッチセンサの信号処理回路を提供できる。
【００３４】
また、電極を線形結合して測定を行った場合でも、温度変化など環境変動によるタッチセンサの寄生容量値の変動による誤動作を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
【図２】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３】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４】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５】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６】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７】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８】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９】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１０】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１１−１】第１実施形態の変形例１の要部の構成を示すブロック図である。
【図１１−２】第１実施形態の変形例２の要部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
【図１３】第２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１４】第２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１５】第２実施形態の変形例を説明する図である。
【図１６】本発明の第３実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
【図１７】第３実施形態の静電容量回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図１８】第３実施形態の駆動パターン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１９】第３実施形態の駆動パターン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２０】本発明の第４実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
【図２１】第４実施形態の１つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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２２】第４実施形態の１つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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２３】第４実施形態の２つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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２４】第４実施形態の２つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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２５】第４実施形態の３つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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２６】第４実施形態の３つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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２７】第４実施形態の４つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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２８】第４実施形態の４つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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２９】第４実施形態の５つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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３０】第４実施形態の５つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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３１】第４実施形態の６つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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３２】第４実施形態の６つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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３３】第４実施形態の７つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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３４】第４実施形態の７つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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３５】第４実施形態の８つ目の８つの変換パターンのうちの４つと、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３６】第４実施形態の８つ目の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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３７】第４実施形態の変形例１の８つの変換パターンのうちの４つと、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３８】第４実施形態の変形例１の８つの変換パターンのうちの残りの４つと、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３９】本発明の第５実施形態のコンピュータによる制御、演算の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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実施形態の構成）
図１は、本発明の第１実施形態が適用されるタッチセンサの構成を示すブロック図である。
第１実施形態が適用されるタッチセンサは、図１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、オフセット補正回路であるベースライン推定回路１３と、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を備えている。
【００３７】
タッチパネル１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、かつ容量結合している。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、ＡＤ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。
【００４１】
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にタッチしていないときの電圧検出回路４の出力電圧に対応するＡＤ変換回路５の出力値を推定し、ＡＤ変換回路５の出力値から前記推定したタッチパネル１にタッチしていないときの電圧検出回路４の出力電圧に対応するＡＤ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にタッチしていないときに出力がゼロとなるように、ＡＤ変換回路５の出力値を補正する。
【００４２】
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で補正された電圧検出回路４の各出力電圧と、所定の変換行列を基に演算を行い、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。
【００４３】
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の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。
【００４４】
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。
【００４５】
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１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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、オフセット調整用コンデンサ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。
【００４８】
オフセット調整用コンデンサ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。
【００４９】
次に、図１の選択回路２の具体的な構成について、図２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２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。
【００５０】
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。
【００５１】
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２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
次に、図１の駆動回路３の具体的な構成について、図３を参照して説明する。
【００５４】
駆動回路３は、図３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。
【００５５】
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。
次に、図１の電圧検出回路４の具体的な構成について、図４を参照して説明する。
【００５６】
電圧検出回路４は、図４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４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。
【００５７】
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４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。
【００５８】
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４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。
【００５９】
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ＯＰ２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。
【００６０】
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。
【００６１】
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５および図６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５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。
【００６２】
また、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」〜「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６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。
【００６３】
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７のようになる。
図６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８参照）。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。
【００６４】
（第１実施形態の動作）
次に、第１実施形態の動作について、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８を参照して説明する。
図８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。
【００６５】
そして、駆動回路３および電圧検出回路４は、図５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８に示すようになる。
【００６６】
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。
【００６７】
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（１Ａ）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（１Ｂ）式のような出力電圧Ｖｏｕｔ２が現れる。
Ｖｏｕｔ１＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（１Ａ）
Ｖｏｕｔ２＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ３−Ｃ４）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（１Ｂ）
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（１Ｃ）式のようになる。
【００６８】
Ｖｏｕｔ＝ＶＣＯＭ＋｛（Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３＋Ｃ４）／Ｃｆ｝×ＶＤＤ・・・（１Ｃ）
電圧検出回路４の出力電圧Ｖｏｕｔは、図５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。
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１、図２などを参照して説明する。
【００６９】
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２つ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。
【００７０】
図９（Ａ）〜（Ｄ）および図１０（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９（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。オフセット調整用コンデンサ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。
【００７１】
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９（Ａ）の場合のみであり、図９（Ｂ）〜（Ｄ）と図１０（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９（Ａ）の場合のみであり、図９（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用コンデンサＣＲ１の容量値、図９（Ｂ）〜（Ｄ）と図１０（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用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の容量値はキャリブレーションで決定される。
【００７２】
また、図９（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９および図１０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はタッチパネルにタッチされた時の静電容量Ｃｊの変化分である。
図９（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は次の（１Ｄ）式のようになる。
【００７３】
【数１】
2013246556.tif 000003
【００７４】
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。
【００７５】
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、タッチし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する。ベースライン推定回路１３が正しく動作すると、（１Ｄ）式のＶＣＯＭ、ＣＲ１１、Ｃｊの項がキャンセルされ、（１Ｄ’）式のような出力となる。
【００７６】
図９（Ａ）を除く図９、図１０で示した検出パターンによる出力電圧Ｄｉは、次の（１Ｅ）式で表すことができる。
【００７７】
【数２】
2013246556.tif 000004
【００７８】
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。
【００７９】
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。
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、タッチし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する。ベースライン推定回路１３が正しく動作すると、（１Ｅ）式のＶＣＯＭ、ＣＲ１ｉ、ＣＲ２ｉ、Ｃｊの項がキャンセルされ、（１Ｅ’）式のような出力となる。
【００８０】
（１Ｅ）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その変化分である。
【００８１】
ｓｉｊは（２）式で表される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９および図１０におけるＸ軸とＹ軸の各交点にある符号「＋」と「−」は、「＋」が（１Ｅ）式においてΔＣｊ（ｊ＝１…１６）の係数が＋１であることを意味し、「−」が（１Ｅ’）式においてΔＣｊ（ｊ＝１…１６）の係数が−１であることを意味する。
【００８２】
【数３】
2013246556.tif 000005
【００８３】
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５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。
【００８４】
電圧検出回路４の出力電圧Ｄ１〜Ｄ８は、図５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。
【００８５】
この容量算出回路６が行う演算処理は、次の（３）式で表すことができる。
【００８６】
【数４】
2013246556.tif 000006
【００８７】
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。
【００８８】
次に、選択回路２の選択、接続の動作の具体例について、図１および図２を参照して説明する。
この第１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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
また、第１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、（２）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（２）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。
【００９３】
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９および図１０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。
（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態は、図１に示すように、ＡＤ変換回路５の後段に電圧検出回路４の出力電圧を補正するベースライン推定回路１３を設けるようにしたが、この変形例１は、図１１−１に示すように、そのベースライン推定回路１３の機能を制御回路８に持たせるようにした。
【００９４】
すなわち、変形例１は、図１１−１に示すように、制御回路８に、駆動制御部８１の他にベースライン推定部８２を設けるようにした。そして、ベースライン推定部８２は、ＡＤ変換回路５の出力を入力（モニタ）し、この入力に応じてオフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の容量を可変するようにした。
これにより、環境変動による電圧検出回路４のベースラインのドリフトを、オフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２に常にフィードバックして、そのドリフトを打ち消すことができる。
なお、この変形例１については、後述の第２〜第４の各実施形態に適用することができる。
【００９５】
（第１実施形態の変形例２）
この変形例２は、図１１−２に示すように、図１に示す第１実施形態のベースライン推定回路１３の機能を制御回路８に持たせるようにしたものである。
すなわち、変形例２では、図１１−２に示すように、制御回路８に、駆動制御部８１の他にベースライン推定部８２Ａを設けるようにした。そして、ベースライン推定部８２Ａは、電圧検出回路４の出力電圧を入力（モニタ）し、この入力に応じてオフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２の容量を可変するようにした。
これにより、環境変動による電圧検出回路４のベースラインのドリフトを、オフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２に常にフィードバックして、そのドリフトを打ち消すことができる。
なお、この変形例２については、後述の第２〜第４の各実施形態に適用することができる。
【００９６】
（第１実施形態の変形例３）
第１実施形態は、図１に示すように、ＡＤ変換回路５の後段に電圧検出回路４の出力電圧を補正するベースライン推定回路１３を設けるようにしたが、ベースライン推定回路１３は必ずしも設ける必要はなく、省略するようにしても良い。
なお、このようなベースライン推定回路１３の省略は、後述の第２〜第４の各実施形態についても同様である。
【００９７】
（第１実施形態の変形例４）
この変形例４は、タッチパネルのライン数（電極数）が４の倍数でない場合であり、例えばＸ軸方向で７個の場合である。
この変形例４は、基本構成は図１と同一であり、タッチパネル１のサイズだけが異なっている。また、その動作も第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる部分だけを説明する。
アダマール変換行列の大きさを電極数以上の４の倍数で選ぶ。ここではＸ軸方向の電極数は７であるので７以上の最小の４の倍数として８、すなわち８行×８列のアダマール変換行列を使用する。
【００９８】
検出パターンは選択したサイズのアダマール変換行列に従い、８種類の検出パターンを使用する。すなわち、図９、図１０の電極Ｘ８を省略した形になっている。
電圧検出回路４から出力される８個の出力電圧は、図５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は、ベースライン推定回路１３によって、タッチしたことによる変化分に変換されて、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）・・・（ΔＣ７−ΔＣ１５）をそれぞれ算出する演算を行う。
この容量算出回路６が行う演算処理は、次の（３’）式で表すことができる。
【００９９】
【数５】
2013246556.tif 000007
【０１００】
但し、（３’）式に現れる係数行列は（２）式で表される８行×８列のアダマール変換行列の左側７行×８列を抜き出したもので、（１Ｅ）式のｓｉｊの転置行列かつムーア・ペンローズの一般化逆行列（のスカラー倍）になっている。
電圧検出回路４から出力される出力電圧は８個と電極数７個よりも多いが、（３’）式の係数行列は一般化逆行列であるため、得られた（ΔＣ１−ΔＣ９）、（ΔＣ２−ΔＣ１０）・・・（ΔＣ７−ΔＣ１５）は（１Ｅ）式を満たす最小二乗解になっている。そのため電圧検出回路４の出力電圧の個数が多ければ多いほどＳ／Ｎも改善される。
この変形例４は（３’）式に現れる係数行列がアダマール変換の一部の行を削除したもの以外にも直交変換および直交変換をスカラー倍したものの一部の行を削除したものでも適用可能である。
なお、この変形例４については、後述の第２、第３の各実施形態に適用することができる。
【０１０１】
（第１実施形態の変形例５）
第１実施形態は図９、図１０の（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、Ｙ１を駆動回路３の−端子３４、Ｙ２を駆動回路３の＋端子３３に接続し、Ｘ１〜Ｘ８は予め定められたパターンに従って電圧検出回路４の＋側端子４４、あるいは−側端子４５に接続するよう構成されているが、駆動回路３と電圧検出回路４は交換することができる。すなわち、Ｙ１を電圧検出回路４の−端子４５、Ｙ２を電圧検出回路４の＋端子に接続し、Ｘ１〜Ｘ８は予め定められたパターンに従って駆動回路３の＋側端子３３、あるいは−側端子３４に接続するよう構成することもできる。この構成でも電圧検出回路の出力は第１実施形態と全く同じであり、従って図１のメモリ１０に格納される駆動・検出パターンを変更するだけで図１と全く同一の構成を使用することができる。また、この場合は図９の（Ａ）のパターンを含め、全パターンが差動の構成で電圧検出されるため、コモンモードノイズへの耐性が改善する。
なお、この変形例５は第１実施例の変形例１〜４に適用することができる。
【０１０２】
（第２実施形態の構成）
図１２は、本発明の第２実施形態が適用されるタッチセンサの概略構成を示すブロック図である。
第２実施形態が適用されるタッチセンサは、図１２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、オフセット補正回路であるベースライン推定回路１３と、容量算出回路６Ａと、タッチ位置検出回路７Ａ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。なお、メモリ１０に格納される駆動パターンは第１実施形態のものとは異なるパターンが格納されている。
【０１０３】
このように、第２実施形態は、図１に示す第１実施形態の構成を基本とし、図１の容量算出回路６、およびタッチ位置検出回路７を、図１２に示すように、容量算出回路６Ａ、タッチ位置検出回路７Ａに置き換えたものである。
ここで、第２実施形態は、第１実施形態の構成要素と共通する部分があり、この共通の構成要素には同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
【０１０４】
（第２実施形態の動作）
次に、第２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について、図１２〜図１４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を選択し、この選択したＹラインＹ１を駆動回路３の出力端子３３と接続する（図１３および図１４参照）。
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。
【０１０５】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）および図１４（Ｅ）〜（Ｈ）は、アダマール変換行列に応じて定めた検出パターン１〜８と、これらの検出パターン１〜８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１３（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の入力端子４４に接続される。また、図１３（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の入力端子４５に接続される。なお、図１３、図１４の電圧検出回路４の出力選択回路４７は図１３（Ａ）の場合は積分回路４１に接続され、それ以外は全て減算回路４３に接続される。
【０１０６】
なお、図１３および図１４における符号Ｃ１〜Ｃ８は、ＹラインＹ１と、ＸラインＸ１〜Ｘ８との間で形成されるそれぞれ静電容量（キャパシタ）である。
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５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１〜８に応じた電位差を検出する。
【０１０７】
なお、図１３および図１４に示すように、検出パターン１の場合には、スイッチＳＷ７は駆動回路３の−出力端子３４に接続され、スイッチＳＷ８はどちらにも接続されない中立状態である。電圧検出回路４の出力選択回路４７は、積分回路４１に接続される。
また、検出パターン２〜８の場合には、スイッチＳＷ７、ＳＷ８はキャリブレーションによって駆動回路３の＋側出力端子３３か−側出力端子３４のどちらに接続されるか決定される。電圧検出回路４の出力選択回路４７は、減算回路４３に接続される。
ここで、電圧検出回路４が、上記の検出パターン１〜８に応じて８つの電位差を検出する演算処理は、次の（４）式で表すことができる。
【０１０８】
【数６】
2013246556.tif 000008
【０１０９】
但し、ｉ＝１，２，…，８である。また、ｉ＝１のときはオフセット調整用コンデンサＣＲ２の容量値が出力にＤｉ影響を与えないためＣＲ２ｉ＝０として扱う。ΔＣｊはタッチされた時のＣｊの変化分である。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。
【０１１０】
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となるようキャリブレーションする。
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、タッチし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する。ベースライン推定回路１３が正しく動作すると、（４）式のＣＲ１ｉ、ＣＲ２ｉ、Ｃｊ、ＶＣＯＭの項がキャンセルされ、タッチされたときの静電容量の変化分ΔＣｊだけが残り、（４’）式のような出力となる。
【０１１１】
（４）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Ｙ１とＸラインＸｊとの間の静電容量であり、ΔＣｊはタッチパネルにタッチされた時のその変化分である。ｓｉｊは（２）式で表される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。
【０１１２】
電圧検出回路４から出力される出力電圧Ｄ１〜Ｄ８は、図５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６Ａ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６Ａ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、タッチパネルにタッチされた時の静電容量の変化ΔＣ１〜ΔＣ８をそれぞれ算出する演算を行う。
【０１１３】
この容量算出回路６Ａが行う演算処理は、次の（５）式で表すことができる。
【０１１４】
【数７】
2013246556.tif 000009
【０１１５】
タッチ位置検出回路７Ａは、容量算出回路６Ａが算出した静電容量のタッチされたことによる変化分ΔＣ１〜ΔＣ８に基づいて、タッチパネル１のタッチ位置を検出する。
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演算処理を行う。
【０１１６】
以上のように、第２実施形態では、電圧検出回路４が、８つ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。
なお、第２実施形態では、（４）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。
【０１１７】
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１３および図１４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。
【０１１８】
（第２実施形態の変形例１）
次に、第２実施形態において、タッチパネル１に指が接触していないが、タッチパネル１上に接近した場合にその位置を特定する、ホバリングの検出例について、図１５を参照して説明する。
この例は、図１４（Ｅ）の検出パターン５と図１４（Ｇ）の検出パターン７を組み合わせることにより、ホバリング検出を行うものである。
図１５（Ａ）（Ｂ）は、いずれも検出パターン５での検出状態を示す。（Ａ）は指１００が静電容量Ｃ１〜Ｃ４の近傍にある場合であり、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ５は、Ｄ５＜０となる。（Ｂ）は指１００が静電容量Ｃ５〜Ｃ８の近傍にある場合であり、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ５は、Ｄ５＞０となる。
【０１１９】
また、図１５（Ｃ）（Ｄ）は、いずれも検出パターン７での検出状態を示す。（Ｃ）は指１００が静電容量Ｃ３〜Ｃ６の近傍にある場合であり、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ７は、Ｄ７＞０となる。（Ｄ）は指１００が静電容量Ｃ１、Ｃ２あるいは静電容量Ｃ７、Ｃ８の近傍にある場合であり、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ７は、Ｄ７＜０となる。
このため、電圧検出回路４の出力電圧Ｄ５、Ｄ７を基に、指の位置が静電容量Ｃ１、Ｃ２、静電容量Ｃ３、Ｃ４、静電容量Ｃ５、Ｃ６、あるいは静電容量Ｃ７、Ｃ８のいずれかの近傍にあるかを判定できる。
【０１２０】
（第２実施形態の変形例２）
多点タッチ検出が不要な場合、第２実施例の動作の代わりに次のような動作を行うことによりタッチ位置のＸ，Ｙ座標を検出することができる。
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つのラインを駆動ラインとして選択する代わりに全ラインを選択する。それ以外は全て第２実施形態の動作の説明と同様である。これによりタッチ位置のＸ座標が検出できる。次に前述の動作をＸラインとＹラインを交換して再度行う。これによりタッチ位置のＹ座標が検出できる。
【０１２１】
（第３実施形態の構成・BR>J
図１６は、本発明の第３実施形態が適用されるタッチセンサの概略構成を示すブロック図である。
第３実施形態が適用されるタッチセンサは、図１６に示すように、タッチパネル１と、選択回路２Ａと、駆動回路３と、電圧検出回路４Ａと、Ａ／Ｄ変換回路５と、オフセット補正回路であるベースライン推定回路１３と、容量算出回路６Ａと、タッチ位置検出回路７Ａと、制御回路８Ａと、アドレス生成回路９と、メモリ１０Ａと、ラッチ１１Ａと、静電容量回路１２Ａと、を備えている。
【０１２２】
このように、第３実施形態は、図１２に示す第２実施形態の構成を基本とし、図１２の選択回路２、差動増幅型の電圧検出回路４、制御回路８、メモリ１０、ラッチ１１、および静電容量回路１２を、図１６に示すように、選択回路２Ａ、シングル型の電圧検出回路４Ａ、制御回路８Ａ、メモリ１０Ａ，ラッチ１１Ａ，および静電容量回路１２Ａに置き換えたものである。
【０１２３】
ここで、第３実施形態は、第２実施形態の構成要素と共通する部分があり、この共通の構成要素には同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
選択回路２Ａは選択回路２から電圧検出回路４の−入力端子４５への接続線２６およびスイッチＳＷ１２を省略したものである。
電圧検出回路４Ａは、図１７に示すように、オペアンプＯＰ４と、積分コンデンサＣｆと、スイッチＳＷ１０と、を備えている。
【０１２４】
オペアンプＯＰ４の反転入力端子（−）には入力電圧が入力され、オペアンプＯＰ４の非反転入力端子（＋）はＶＣＯＭに接続されている。また、オペアンプＯＰ４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ＳＷ１０との並列回路が接続されている。これは図４の電圧検出回路４の出力選択回路４７のスイッチＳＷ９を常に積分回路４１の出力がＶｏｕｔに選択されるよう設定した場合と同一の機能であるので、電圧検出回路４Ａの代わりに入力端子４４のみを接続した電圧検出回路４を用いることもできる。
【０１２５】
メモリ１０Ａ，ラッチ１１Ａは選択回路２Ａで接続される信号線が１本減り、静電容量回路１２Ａが静電容量回路１２に比べてオフセット調整用コンデンサＣＲ２とスイッチＳＷ８が減るため、設定のための情報量が減った分、ビット幅が少なくなっている。
静電容量回路１２Ａは、図１７に示すように、容量可変な静電容量値を有するオフセット調整用のコンデンサＣＲ３と、スイッチＳＷ２０とを備えている。コンデンサＣＲ３の一端側は電圧検出回路４Ａの入力端子に接続され、コンデンサＣＲ３の他端側はスイッチＳＷ２０の共通端子に接続されている。スイッチＳＷ２０は中立付きの単極双投型のスイッチで、２つの接点のうち一方が駆動回路３の＋側出力端子３３、他方が駆動回路３の−側出力端子３４に接続されている。
【０１２６】
ラッチ１１Ａ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コンデンサＣＲ３の容量値およびスイッチＳＷ２０を切り替える。スイッチＳＷ２０は中立付きの単極双投型のスイッチであるので駆動回路３の＋側端子３３に接続、−側端子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。
オフセット調整用コンデンサＣＲ３の容量値およびスイッチＳＷ２０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しておく。キャリブレーションで決定した値は、選択回路２Ａ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１０Ａに格納する。オフセット調整用コンデンサＣＲ３の構成とキャリブレーション方法は、オフセット調整用コンデンサＣＲ１と全く同一である。
【０１２７】
制御回路８Ａは、タッチパネル１のタッチ位置を検出するときに、駆動回路３、電圧検出回路４Ａ、アドレス生成回路９、およびラッチ１１Ａをそれぞれ制御する。また、静電容量回路１２Ａをキャリブレーションするときは、前述の制御に加えて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１０Ａ、ラッチ１１Ａを制御することにより静電容量回路１２Ａを間接的に制御する。
【０１２８】
（第３実施形態の動作）
次に、第３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について、図１６〜図１９を参照して説明する。
まず、選択回路２Ａは、予め定めてある検出パターンに応じて、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つのラインを検出ラインとして選択する。この例では、検出ラインとしてＹラインＹ１を選択し、この選択したＹラインＹ１を電圧検出回路４の入力端子と接続する（図１８および図１９参照）。
【０１２９】
また、選択回路２Ａは、所定の変換行列に応じて予め定めてある８つの駆動パターンのうちの１つが選択されたときに、その選択された駆動パターンに応じて、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの一部を駆動回路３の＋側出力端子３３と接続し、ＸラインＸ１〜Ｘ８のうちの残りを駆動回路３の−側出力端子３４と接続する。
図１８（Ａ）〜（Ｄ）および図１９（Ｅ）〜（Ｈ）は、アダマール変換行列に応じて定めた駆動パターン１〜８と、これらの駆動パターン１〜８に応じたＸラインＸ１〜Ｘ８と駆動回路３との接続状態を示している。
例えば、図１８（Ａ）に示す駆動パターン１の場合には、ＸラインＸ１〜Ｘ８が駆動回路３の出力端子３３に接続される。また、図１８（Ｂ）に示す第２の駆動パターンの場合には、ＸラインＸ１、Ｘ３、Ｘ５、Ｘ７が駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、ＸラインＸ２、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ８が駆動回路３の−側出力端子３４に接続される。
【０１３０】
次に、上記の駆動パターン１〜８ごとに、駆動回路３および電圧検出回路４Ａは、図５に示す「状態１」と「状態２」に相当する動作として第１動作と第２動作と行い、電圧検出回路４Ａはその駆動パターン１〜８に応じた電圧を検出する。
第１動作では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオン、スイッチＳＷ２、ＳＷ３がオフとなり、電圧検出回路４ＡのスイッチＳＷ１０がオンになる。第２動作では、駆動回路３のスイッチＳＷ１、ＳＷ４がオフ、スイッチＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、電圧検出回路４ＡのスイッチＳＷ１０がオフとなる。
ここで、電圧検出回路４Ａが、上記の駆動パターン１〜８に応じて８つの電圧を検出する演算処理は、次の（４Ａ）式で表すことができる。
【０１３１】
【数８】
2013246556.tif 000010
【０１３２】
但し、ｉ＝１，２，…，８である。また、ＣＲ３ｉ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ＣＲ３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ＣＲ３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。
【０１３３】
ＣＲ３ｉの符号と大きさはタッチされていないときの電圧検出回路４Ａの出力がＶＣＯＭとなるようキャリブレーションする。
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、タッチし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する。ベースライン推定回路１３が正しく動作すると、（４Ａ）式のＣＲ３ｉ、Ｃｊ、ＶＣＯＭの項がキャンセルされ、タッチパネルにタッチされたときの静電容量の変化分ΔＣｊだけが残り、（４Ａ’）式のような出力となる。
【０１３４】
（４Ａ）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４Ａの出力電圧（検出電圧）である。Ｃｊ（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その変化分である。ｓｉｊは式（２）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は駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、ｓｉｊ＝−１のときＸラインＸｊは駆動回路３の−側出力端子３４に接続される。
【０１３５】
電圧検出回路４Ａから出力される出力電圧Ｄ１〜Ｄ８は、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６Ａ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６Ａ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Ｃ１〜Ｃ８をそれぞれ算出する演算を行う。この容量算出回路６Ａが行う演算処理は、上記の（５）式で表すことができる。
【０１３６】
タッチ位置検出回路７Ａは、容量算出回路６Ａが算出した静電容量の変化分ΔＣ１〜ΔＣ８に基づいて、タッチパネル１のタッチ位置を検出する。
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、ＹラインＹ１〜Ｙ８と電圧検出回路４Ａとの接続を順次変更し、この変更ごとに、電圧検出回路４Ａが、上記の駆動パターン１〜８に応じて８つの電圧を検出する演算処理を行う。
【０１３７】
以上のように、第３実施形態では、電圧検出回路４Ａを図１７に示すようにシングル型で構成するようにしたので、その構成が簡易となる。また、電圧検出回路４Ａ、Ａ／Ｄ変換回路５、静電容量回路１２Ａを複数設けて並列動作させることにより、スキャンレートを高速化することも可能である。
また、第３実施形態では、図１７に示すオフセット調整用コンデンサＣＲ３を小容量のものを使用するようにしても良い。この場合には、図１８（Ａ）の場合の検出を省略して測定値として例えば０などの固定値を使用する。
なお、第３実施形態では、（５）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。
【０１３８】
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、上記の駆動パターンはｎ個となり、この各駆動パターンに応じて駆動回路３に接続される駆動ラインはｎ個となる。上記の例では、駆動パターンは図１８および図１９に示すように８つとなり、この８つの駆動パターンに応じて駆動回路３に接続される駆動ラインは８つとなる。
【０１３９】
（第３実施形態の動作の変形例）
多点タッチ検出が不要な場合、第２実施形態の動作の代わりに次のような動作を行うことによりタッチ位置のＸ，Ｙ座標を検出することができる。
まず、選択回路２Ａは、予め定めてある検出パターンに応じて、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つのラインを検出ラインとして選択する代わりに全てのＹラインを選択する。それ以外は全て第３実施形態の動作の説明と同様である。これによりタッチ位置のＸ座標が検出できる。次に前述の動作をＸラインとＹラインを交換して再度行う。これによりタッチ位置のＹ座標が検出できる。
【０１４０】
（第４実施形態の構成）
図２０は、本発明の第４実施形態が適用されるタッチセンサの概略構成を示すブロック図である。
第４実施形態が適用されるタッチセンサは、図２０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、容量算出回路６Ｂと、タッチ位置検出回路７Ｂ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。
すなわち、第４実施形態は、図１２に示す第２実施形態の構成を基本とし、図２０に示すように、図１２の容量算出回路６Ａ、タッチ位置検出回路７Ａを、容量算出回路６Ｂ、タッチ位置検出回路７Ｂに置き換えたものである。
ここで、第４実施形態は、第２実施形態の構成要素と共通する部分があり、この共通の構成要素には同一符号を付してその説明はできるだけ省略する。
メモリ１０には，第１実施形態、第２実施形態とは異なるパターンが格納される。
【０１４１】
（第４実施形態の動作）
次に、第４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について、図２０〜図３６を参照して説明する。
まず、選択回路２は、所定の変換行列に応じて予め定めてある６４個の変換パターン（駆動パターンと検出パターンの組み合わせ）のうちの１つが選択されたときに、その選択された変換パターンに応じて、タッチパネル１のＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの一部を駆動回路３の出力端子３３と接続し、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうちの残りを駆動回路３の出力端子３４と接続する。
【０１４２】
また、選択回路２は、上記の変換パターンが選択されたときに、その選択された変換パターンに応じて、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の入力端子４５と接続する。
図２１〜図３６は、アダマール変換行列に応じて定めた６４個の変換パターンと、これら６４個の変換パターンに応じた、ＹラインＹ１〜Ｙ８と駆動回路３の接続状態、および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。
【０１４３】
ここで、図２１および図２２は、パターン１と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図２３および図２４は、パターン２と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図２５および図２６は、パターン３と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図２７および図２８は、パターン４と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。
【０１４４】
また、図２９および図３０は、パターン５と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図３１および図３２は、パターン６と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図３３および図３４は、パターン７と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。図３５および図３６は、パターン８と８つのパターン１〜８とを組み合わせた８つの変換パターンを示す。
【０１４５】
図２１〜図３６の例ではＹ軸を駆動回路、Ｘ軸を電圧検出回路に接続する構成をとっているが、逆にＸ軸を駆動回路、Ｙ軸を電圧検出回路に接続する構成にしてもよい。また、パターンごとに駆動回路、電圧検出回路をＸ軸に接続するかＹ軸に接続するか変えても良い。図２１、図２２の例では電圧検出回路４がシングルエンドの構成になっている。この場合、図２１（Ａ）の場合を除き、駆動回路の＋端子と電圧検出回路の＋端子を入れ替え、駆動回路の−端子と電圧検出回路の−端子を入れ替えることによって電圧検出回路を差動の構成に変形することにより、図２１（Ａ）のパターンを除く全てのパターンで差動の構成の電圧検出回路を利用することになり、Ｓ／Ｎをさらに向上させることができる。また、駆動回路の＋端子と電圧検出回路の＋端子、および駆動回路の−端子と電圧検出回路の−端子を入れ替えても容量算出回路６Ｂの動作は同一で良い。さらに図２１（Ａ）の測定を省略して測定値を０と扱うことにより、シングルエンド構成の電圧検出回路を全く用いないよう変換パターンを構成しても良く、さらにＳ／Ｎを向上させることができる。
【０１４６】
軸Ｘｉと軸Ｙｊの間に形成される静電容量をＣｉｊとすると、電圧検出回路４の出力Ｄｍｎに現れる値との関係は次の（５Ａ）式のようになる。
【０１４７】
【数９】
2013246556.tif 000011
【０１４８】
但し、ｍ＝１，２，…，８、ｎ＝１，２，…，８である。
なお、図２１〜図３６において、図中のＸ軸とＹ軸の各交点にある符号「＋」はｓｍｉｓｎｊ＝＋１であり、符号「−」はｓｍｉｓｎｊ＝−１である。ｓｍｉは（２）式で表される８行×８列のアダマール変換行列の（ｍ，ｉ）成分であり、ｓｎｊは（２）式で表される８行×８列のアダマール変換行列の（ｎ，ｊ）成分である。パターンｍ×パターンｎにおいてｓｍｉ＝＋１のとき、ＸラインＸｉは電圧検出回路４の＋側入力端子４４に接続され、ｓｍｉ＝−１のとき、ＸラインＸｉは電圧検出回路４の−側入力端子４５に接続され、ｓｎｊ＝＋１のときＹラインＹｊは駆動回路３の＋側出力端子３３に接続され、ｓｎｊ＝−１のときＹラインＹｊは駆動回路３の−側出力端子３４に接続される。
【０１４９】
ＣＲ１ｍｎ、ＣＲ２ｍｎは、Ｘ軸の検出パターンがｍ、Ｙ軸の駆動パターンがｎの場合のオフセット調整用コンデンサＣＲ１、ＣＲ２のそれぞれの設定値である。ＣＲ１ｍｎの符号と容量値はタッチパネルにタッチしていないときの積分回路４１の出力がＶＣＯＭになるようキャリブレーションによって決定され、ＣＲ２ｍｎの符号と容量値はタッチしていないときの積分回路４２の出力がＶＣＯＭになるようキャリブレーションによって決定される。
静電容量回路１２とベースライン推定回路１３が正しく機能すると、（５Ａ）式のＣＲ１ｍｎ、ＣＲ２ｍｎ、Ｃｉｊ、ＶＣＯＭの項がキャンセルされ、タッチされたときの静電容量の変化分ΔＣｊだけが残り、（５Ａ’）式のような出力となる。
【０１５０】
次に、上記の６４個の変換パターンごとに、駆動回路３および電圧検出回路４は、図５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６４個の変換パターンに応じた電位差を検出する。
（５Ａ）式において、Ｄｍｎは上記の６４個の変換パターンに応じて得られる電圧検出回路４の６４個の出力電圧（検出電圧）であり、８×８の行列である。
また、（５Ａ）式において、Ｃｉｊは、タッチパネル１のＸラインＸｉとＹラインＹｊとの各交差部における６４個の静電容量であり、８×８の行列である。ΔＣｉｊはタッチされた時のその変化分である。
【０１５１】
電圧検出回路４から出力される６４個の出力電圧は、図５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は、容量算出回路６Ｂに順次記憶される。そして、その出力電圧の記憶が完了すると、容量算出回路６Ｂは、記憶した出力電圧と変換行列であるアダマール変換行列とに基づき、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８とＹラインＹ１〜Ｙ８との各交差部における６４個の静電容量をそれぞれ算出する演算を行う。
この容量算出回路６Ｂが行う演算処理は、次の（６）式で表すことができる。
【０１５２】
【数１０】
2013246556.tif 000012
【０１５３】
タッチ位置検出回路７Ｂは、容量算出回路６Ｂが算出した６４個の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。
以上のように、第４実施形態では、選択回路２が全ての電極を結合し、電圧検出回路４が、６４個の変換パターンに応じた演算処理を行なって６４個の出力電圧をそれぞれ得るようにし、その各出力電圧を得るときに差動増幅を行うようにした。このため、その各出力電圧を得るときにノイズを軽減できる上に、さらに（６）式によりＤｍｎの全てを線形結合することによってΔＣｉｊを求めるためＳ／Ｎの大幅な向上を図ることができる。
【０１５４】
なお、第４実施形態では、（６）（７）式に示すように、Ｈ、Ｈ’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、２行×２列、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、ＨとＨ’で異なるサイズのアダマール変換行列を使用することもできる。さらに（７）式で表される形式とは別の形式のアダマール変換行列を使用することもできる。
【０１５５】
さらに、Ｘ軸方向にｍ行×ｍ列（ｍ＝２、４の倍数）、Ｙ軸方向に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、上記の変換パターンは（ｍ×ｎ）個となり、各変換パターンに応じて、駆動回路３に接続される駆動ラインはｍ個となるとともに、電圧検出回路４に接続される検出ラインはｎ個となる。
上記の例では、変換パターンは図２１〜図３６に示すように６４個となり、駆動回路３に接続される駆動ラインは８個、電圧検出回路４に接続される検出ラインは８個となる。
【０１５６】
（第４実施形態の変形例１）
第４実施形態の変形例１の構成、動作は、第４実施形態と基本的に同一である。以下、第４実施形態と異なる部分について説明する。
ＸラインＸ１〜Ｘ８のうち、Ｘ１、Ｘ２をＸライングループ１、Ｘ３，Ｘ４をＸライングループ２、Ｘ５，Ｘ６をＸライングループ３、Ｘ７，Ｘ８をＸライングループ４にグループ分けする。すなわち、ＸラインＸ１〜Ｘ８は４つのグループに分けられる。
一方、ＹラインＹ１〜Ｙ８のうち、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をＹライングループ１、Ｙ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８をＹライングループ２にグループ分けする。すなわち、ＹラインＹ１〜Ｙ８は２つのグループに分けられる。
【０１５７】
前述のグループ分けにより束ねられた電極を１本の電極とみなすと、Ｘラインは４本、Ｙラインは２本のパネルと見ることができる。後は第４実形態と同様、Ｘラインは４行×４列のアダマール変換、Ｙラインは２行×２列のアダマール変換を適用した駆動・検出パターンを作成することができる。パターンの全ての組み合わせを図３７、図３８に示す。ＸラインとＹラインのグループ分けを符号「｛  」で示す。
【０１５８】
図３８、図３９で示される駆動・検出パターンをメモリ１０に格納し、選択回路２、駆動回路３、電圧検出回路４、Ａ／Ｄ変換回路５を第４実施形態と同様に動作させてＡ／Ｄ変換した値を取得する。
その後は、容量算出回路６ＢにおいてＸラインは４グループであるので４行×４列のアダマール変換、Ｙラインは２グループであるので２行×２列のアダマール変換を使用して第４実施形態と同様の処理を行う。
【０１５９】
これにより、ＸラインＸ１，Ｘ２とＹラインＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ１，Ｘ２とＹラインＹ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ３，Ｘ４とＹラインＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ３，Ｘ４とＹラインＹ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分がそれぞれ求められる。さらに、ＸラインＸ５，Ｘ６とＹラインＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ５，Ｘ６とＹラインＹ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ７，Ｘ８とＹラインＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分、ＸラインＸ７，Ｘ８とＹラインＹ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８の交差部に形成される静電容量の合計のタッチしたことによる変化分がそれぞれ求められる。
以上のように、第４実施形態の変形例１は第４実施形態に比べて測定点数が少ないため、低消費電力モードでの動作に都合が良い。また、空間解像度が落ちた分、グループごとの容量変化が大きくとれるので特にホバリングの検出に都合が良い。
【０１６０】
（第４実施形態の変形例２）
この変形例２は、タッチパネルのライン数（電極数）が４の倍数でない場合であり、例えばＸ軸方向で７個、Ｙ軸方向で９個の場合である。
この変形例２は、基本構成は図２０と同一であり、タッチパネル１のサイズだけが異なっている。また、その動作も第４実施形態と同様である。以下、第４実施形態と異なる部分だけを説明する。
Ｘ軸、Ｙ軸それぞれの方向でアダマール変換行列の大きさを電極数以上の４の倍数で選ぶ。ここではＸ軸方向の電極数は７であるのでＸ軸方向には７以上の最小の４の倍数として８、すなわち８行×８列のアダマール変換行列を使用する。Ｙ軸方向の電極数は９であるのでＹ軸方向には９以上の最小の４の倍数として１２、すなわち１２行×１２列のアダマール変換行列を使用する。
【０１６１】
検出パターンは選択したサイズのアダマール変換行列に従い、Ｘ軸方向に８種類、Ｙ軸方向に１２種類、これらの全ての組み合わせである８×１２＝９６種類の検出パターンを使用する。
軸Ｘｉと軸Ｙｊの間に形成される静電容量をＣｉｊ、タッチされた時のその変化分をΔＣｉｊとすると、電圧検出回路４の出力Ｄｍｎに現れる値との関係は次の（５Ｂ）式のようになる。
【０１６２】
【数１１】
2013246556.tif 000013
【０１６３】
但し、ｍ＝１，２，…，８、ｎ＝１，２，…，１２である。
ｓｍｉは（２）式で表される８行×８列のアダマール変換行列の（ｍ，ｉ）成分であり、ｓｎｊ’は（８）式で表される１２行×１２列のアダマール変換行列の（ｎ，ｊ）成分である。ＣＲ１ｍｎ、ＣＲ２ｍｎの容量値と符号は第４実施形態と同様、キャリブレーションによって決定される。
静電容量回路１２とベースライン推定回路１３が正しく機能すると、（５Ｂ）式のＣＲ１ｍｎ、ＣＲ２ｍｎ、Ｃｉｊ、ＶＣＯＭの項がキャンセルされ、タッチされたときの静電容量の変化分ΔＣｉｊだけが残り、（５Ｂ’）式のような出力となる。
【０１６４】
【数１２】
2013246556.tif 000014
【０１６５】
電圧検出回路４から出力される９６個の出力電圧は、図５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は、ベースライン推定回路１３によって、タッチしたことによる変化分に変換されて、容量算出回路６Ｂに順次記憶される。そして、その出力電圧の記憶が完了すると、容量算出回路６Ｂは、記憶した出力電圧と変換行列であるアダマール変換行列とに基づき、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ７とＹラインＹ１〜Ｙ９との各交差部における６３個の静電容量をそれぞれ算出する演算を行う。
この容量算出回路６Ｂが行う演算処理は、次の（９）式で表すことができる。
【０１６６】
【数１３】
2013246556.tif 000015
【０１６７】
但し、ＨＴは（１０）式で表される８行×８列のアダマール変換行列の転置行列の左側８行×７列を抜き出したもので、（５Ｂ）式のｓｍｉの転置行列かつムーア・ペンローズの一般化逆行列（のスカラー倍）になっている。また、Ｈ’は（１１）式で表される１２行×１２列のアダマール変換行列の左側１２行×９列を抜き出したものであり、（５Ｂ）式のｓｎｊ’の転置行列かつムーア・ペンローズの一般化逆行列（のスカラー倍）になっている。またＨＴは行列Ｈを転置したものである。
【０１６８】
電圧検出回路４から出力される出力電圧は９６個と電極数６３個よりも多いが、（９）式のＨＴ、Ｈ’は一般化逆行列であるため、得られたＣｉｊは（５Ｂ）式を満たす最小二乗解になっている。そのため電圧検出回路４の出力電圧の個数が多ければ多いほどＳ／Ｎも改善される。
なお、変形例２ではＨ，Ｈ’はアダマール変換行列の一部の行あるいは列を削除したものであるが、アダマール変換行列のみならず、直交変換行列および直交変換行列のスカラー倍の一部の行、あるいは列を削除した行列にも適用可能である。
【０１６９】
【数１４】
2013246556.tif 000016
【０１７０】
【数１５】
2013246556.tif 000017
【０１７１】
タッチ位置検出回路７Ｂは、容量算出回路６Ｂが算出した６３個の静電容量のタッチされたことによる変化分に基づいて、タッチパネル１のタッチ位置を検出する。
【０１７２】
（第５実施形態）
第１実施形態は、図１に示すように、タッチパネル１、選択回路２、駆動回路３、電圧検出回路４、Ａ／Ｄ変換回路５、ベースライン推定回路１３、容量算出回路６、タッチ位置検出回路７、制御回路８、アドレス生成回路９、メモリ１０、ラッチ１１、および静電容量回路１２を備えている。しかし、ベースライン推定回路１３、容量算出回路６、タッチ位置検出回路７、制御回路８などは、コンピュータで置き換えることが可能である。
【０１７３】
そこで、この第５実施形態は、図１に示すベースライン推定回路１３、容量算出回路６、タッチ位置検出回路７、制御回路８などの機能をコンピュータ（図示せず）に置き換え、
コンピュータが、選択回路２、駆動回路３、電圧検出回路４、静電容量回路１２などの動作の制御を行うとともに、容量算出回路６やタッチ位置検出回路７の演算処理を行うようにした。
このため、この第５実施形態では、図３９に示すように、予め定めた各種の制御や演算などの各処理の手順（プログラム）が、例えば図１のメモリ１０に予め格納され、その手順にしたがってコンピュータが各種の制御や演算などの処理を行うようにした。
【０１７４】
次に、図１および図３９を参照して、第５実施形態のコンピュータによる各部の制御や演算の各処理について説明する。
ここで、図１のメモリ１０の複数の各アドレスには、予め定めてある駆動パターンおよび予め定めてある変換行列（例えばアダマール変換行列）に応じて定められた検出パターンごとに、選択回路２、駆動回路３、電圧検出回路４、および静電容量回路１２の動作を制御する制御データが予め格納されているものとする。
ステップＳ１では、メモリに１０に格納された駆動パターンおよび検出パターンに応じた制御データを読み出すために、メモリ１０のアドレスを開始アドレスにセットする。
【０１７５】
ステップＳ２では、そのセットされたメモリ１０の開始アドレスに格納される駆動および検出パターンに応じた制御データを読み出す。ステップＳ３では、その制御データを基に、選択回路２のスイッチ部２１−１〜２１−８のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５がオンオフ制御されて、その選択回路２のスイッチが設定される。
この結果、タッチパネル１のＹラインＹ１〜Ｙ８のうち、予め定めてあるラインが駆動ラインとして選択され、駆動回路３の出力端子と接続される。また、タッチパネル１のＸラインＸ１〜Ｘ８のうち、その一部が電圧検出回路４の一方の入力端子と接続され、その残りが電圧検出回路４の他方の入力端子と接続される。
【０１７６】
ステップＳ４では、上記の制御データを基に、電圧検出回路４のスイッチＳＷ９の設定を行う。この設定により、電圧検出回路４の出力として、積分回路４１または減算回路４３の出力が設定される。
ステップＳ５では、上記の制御データを基に、静電容量回路１２のスイッチＳＷ７，ＳＷ８がそれぞれ設定され、オフセット調整用のコンデンサＣＲ１，ＣＲ２の容量値がそれぞれ設定される。
【０１７７】
ステップＳ６では、上記の制御データを基に、駆動回路３と電圧検出回路４の動作を「状態１」になるように設定する（図５参照）。この設定は、駆動回路３のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４および電圧検出回路４のスイッチＳＷ５，ＳＷ６を制御することにより行う。
その設定後、ステップＳ７では一定時間待機し、この待機が終了すると次のステップＳ８に進む。
【０１７８】
ステップＳ８では、上記の制御データを基に、駆動回路３と電圧検出回路４の動作を「状態２」になるように設定する（図５参照）。この設定後、ステップＳ９では一定時間待機し、この待機が終了する。
ステップＳ６〜Ｓ９の一連の処理により、電圧検出回路４はステップＳ４の設定に応じた動作を行う。
【０１７９】
ステップＳ１０では、Ａ／Ｄ変換回路５から出力されるＡ／Ｄ変換値を取得する。
ステップＳ１１では、その取得したＡ／Ｄ変換値を基に、ベースラインの推定を行う。これは、図１のベースライン推定回路１３の機能に相当する。
ステップＳ１２では、ベースラインが補正されたＡ／Ｄ変換値を記憶する。
ステップＳ１３では、メモリ１０の現在のアドレスが終了アドレスか否かを判定する。この判定の結果、終了アドレスでない場合には（ＮＯ），アドレスをインクリメントしてステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ１３の一連の処理を行う。一方、終了アドレスの場合には（ＹＥＳ），ステップＳ１５に進む。
【０１８０】
ステップＳ１５では、ステップＳ１２で記憶されたベースラインが補正されたＡ／Ｄ変換値を基に、アダマール逆変換を行うことにより、静電容量差の算出を行う。この算出は、図１の容量算出回路６の機能に相当する。
ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出した静電容量差に基づいてタッチ位置の検出を行う。この検出は、図１のタッチ位置検出回路７の機能に相当する。
【０１８１】
ステップＳ１７では、ステップＳ１６で検出したタッチ位置の座標を出力する。
以上のように、第５実施形態は、図１に示すベースライン推定回路１３、容量算出回路６、タッチ位置検出回路７、制御回路８などの機能をコンピュータに置き換えたものである。
しかし、図１２の第２実施形態において、ベースライン推定回路１３、容量算出回路６Ａ、タッチ位置検出回路７Ａ、制御回路８などの機能をコンピュータに置き換えても良い。
【０１８２】
また、図１６の第３実施形態において、ベースライン推定回路１３、容量算出回路６Ａ、タッチ位置検出回路７Ａ、制御回路８Ａなどの機能をコンピュータに置き換えても良い。
さらに、図２０の第４実施形態において、ベースライン推定回路１３、容量算出回路６Ｂ、タッチ位置検出回路７Ｂ、制御回路８などの機能をコンピュータに置き換えても良い。
【０１８３】
このようにコンピュータに置き換えた場合に、第２の〜第４の各実施形態のコンピュータによる各部の制御や演算の各処理は、図３９に示すフローチャートと同様の手順で実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明のタッチセンサの信号処理回路は、タッチセンサに適用できる上に、そのタッチセンサを含む表示装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１８５】
１・・・タッチパネル
２・・・選択回路
３・・・駆動回路
４、４Ａ・・・電圧検出回路
５・・・Ａ／Ｄ変換回路
６、６Ａ、６Ｂ・・・容量算出回路
７、７Ａ、７Ｂ・・・タッチ位置検出回路
８、８Ａ・・・制御回路
９・・・アドレス生成回路
１０、１０Ａ・・・メモリ
１１、１１Ａ・・・ラッチ
１２、１２Ａ・・・静電容量回路
１３・・・ベースライン推定回路
２１−１〜２１−８、２２−１〜２２−８・・・スイッチ部
２３−１〜２３−８、２４−１〜２４−８・・・デコーダ
２５〜２９・・・接続ライン
ＳＷ１〜ＳＷ６・・・スイッチ
ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ２０・・・中立付き単極双投型スイッチ
ＳＷ１１〜ＳＷ１５・・・スイッチ
【図１】
2013246556.tif 000018
【図２】
2013246556.tif 000019
【図３】
2013246556.tif 000020
【図４】
2013246556.tif 000021
【図５】
2013246556.tif 000022
【図６】
2013246556.tif 000023
【図７】
2013246556.tif 000024
【図８】
2013246556.tif 000025
【図９】
2013246556.tif 000026
【図１０】
2013246556.tif 000027
【図１１−１】
2013246556.tif 000028
【図１１−２】
2013246556.tif 000029
【図１２】
2013246556.tif 000030
【図１３】
2013246556.tif 000031
【図１４】
2013246556.tif 000032
【図１５】
2013246556.tif 000033
【図１６】
2013246556.tif 000034
【図１７】
2013246556.tif 000035
【図１８】
2013246556.tif 000036
【図１９】
2013246556.tif 000037
【図２０】
2013246556.tif 000038
【図２１】
2013246556.tif 000039
【図２２】
2013246556.tif 000040
【図２３】
2013246556.tif 000041
【図２４】
2013246556.tif 000042
【図２５】
2013246556.tif 000043
【図２６】
2013246556.tif 000044
【図２７】
2013246556.tif 000045
【図２８】
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【図２９】
2013246556.tif 000047
【図３０】
2013246556.tif 000048
【図３１】
2013246556.tif 000049
【図３２】
2013246556.tif 000050
【図３３】
2013246556.tif 000051
【図３４】
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【図３５】
2013246556.tif 000053
【図３６】
2013246556.tif 000054
【図３７】
2013246556.tif 000055
【図３８】
2013246556.tif 000056
【図３９】
2013246556.tif 000057