(57)【要約】【課題】推定対象である対象係数が変動しても、対象係数の値を正確に推定する。【解決手段】Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルから選択されたＮ個（Ｎ＜Ｍ）のＭ次元ベクトルにより、Ｍ個の静電容量を並列駆動して静電容量のＮ個の線形和を得て、静電容量のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算によりＭ個の静電容量の値を推定する線形系係数推定方法であって、Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、第１のベクトル周波数を有し、Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの他の一つは、第２のベクトル周波数を有し、Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、Ｎ個のＭ次元ベクトルのうちの一つであり、Ｎ個のＭ次元ベクトルは、Ｍ個のＭ次元ベクトルから、第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの他の一つを除いて構成されている。【選択図】図１０
2013008316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルから選択されたＮ個（Ｎ＜Ｍ）のＭ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動して前記対象係数のＮ個の線形和を得て、前記対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の対象係数の値を推定する線形系係数推定方法であって、
各Ｍ次元ベクトルは、横方向に並ぶＭ個の要素を有しており、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルは、縦方向に並んでおり、
各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転ずる回数と、減少から増加に転ずる回数とを加算した値をベクトル周波数とするとき、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、第１のベクトル周波数を有し、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの他の一つは、前記第１のベクトル周波数と異なる第２のベクトル周波数を有し、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの前記一つは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルのうちの一つであり、
前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルから、前記第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの前記他の一つを除いて構成されていることを特徴とする線形系係数推定方法。
【請求項２】
前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、前記ベクトル周波数が前記縦方向に沿って単調に変化するように並んでいる請求項１記載の線形系係数推定方法。
【請求項３】
前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、アダマール・ウォルシュ（Hadamard-Walsh）変換行列を構成する請求項１記載の線形系係数推定方法。
【請求項４】
前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、離散コサイン変換（ＤＣＴ、Discrete Cosine Transform）を構成する請求項１記載の線形系係数推定方法。
【請求項５】
前記第２のベクトル周波数は、前記第１のベクトル周波数よりも高い請求項１記載の線形系係数推定方法。
【請求項６】
前記第２のベクトル周波数は、前記第１のベクトル周波数よりも低い請求項１記載の線形系係数推定方法。
【請求項７】
Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルから選択されたＮ個（Ｎ＜Ｍ）のＭ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動する駆動部と、前記駆動部により並列駆動された前記対象係数のＮ個の線形和を得て、前記対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の対象係数の値を推定する推定部とを備えた集積回路であって、
各Ｍ次元ベクトルは、横方向に並ぶＭ個の要素を有しており、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルは、縦方向に並んでおり、
各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転ずる回数と、減少から増加に転ずる回数とを加算した値をベクトル周波数とするとき、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、第１のベクトル周波数を有し、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの他の一つは、前記第１のベクトル周波数と異なる第２のベクトル周波数を有し、
前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの前記一つは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルのうちの一つであり、
前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルから、前記第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの前記他の一つを除いて構成されていることを特徴とする集積回路。
【請求項８】
請求項７記載の集積回路と、
前記集積回路により制御されるタッチパネルと、
前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルとを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動して対象係数のＮ個の線形和を得て、対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算によりＭ個の対象係数の値を推定する線形系係数推定方法、集積回路、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス状に分布した静電容量値を検出する装置、例えば、Ｍ本のドライブラインとＬ本のセンスラインとの間に形成される静電容量行列の静電容量値の分布を検出する容量検出装置が、特許文献１に開示されている。この容量検出装置は、指やペンでタッチパネルに触れると、触れられた静電容量の容量値が小さくなるので、容量値が小さくなった変化を検出して、指やペンのタッチを検出する。
【０００３】
図１９は、従来のタッチパネルシステム９１の構成を示す模式図である。図２０は、タッチパネルシステム９１の駆動方法を説明するための図である。タッチパネルシステム９１は、タッチパネル９２を備えている。タッチパネル９２は、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４と、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４と、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４とセンスラインＳＬ１〜ＳＬ４とが交差する位置に配置された静電容量Ｃ１１〜Ｃ４４とを有している。
【０００４】
タッチパネルシステム９１には、駆動部９４が設けられている。駆動部９４は、図２０の式３に示される４行４列の符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬ４を駆動する。符号系列の要素が「１」であれば、駆動部９４は電源電圧ＶＤＤを印加し、要素が「０」であれば、ゼロボルトを印加する。
【０００５】
タッチパネルシステム９１は、センスラインＳＬ１〜ＳＬ４にそれぞれ対応する位置に配置された４個の増幅器９８を有している。増幅器９８は、駆動部９４により駆動されたセンスラインに沿った静電容量の線形和Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を受け取って増幅する。
【０００６】
例えば、上記４行×４列の符号系列による４回の駆動のうちの最初の駆動では、駆動部９４はドライブラインＤＬ１に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインＤＬ２〜ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、例えばセンスラインＳＬ３からは、図２０の式１で示される静電容量Ｃ３１に対応する出力が測定値Ｙ１として増幅器９８に供給される。
【０００７】
そして、２回目の駆動では、ドライブラインＤＬ２に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインＤＬ１、ＤＬ３、ＤＬ４にゼロボルトを印加する。すると、センスラインＳＬ３からは、図２０の式２で示される静電容量Ｃ３２に対応する出力が測定値Ｙ２として増幅器９８に供給される。
【０００８】
次に、３回目の駆動では、ドライブラインＤＬ３に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。その後、４回目の駆動では、ドライブラインＤＬ４に電源電圧ＶＤＤを印加し、残りのドライブラインにゼロボルトを印加する。
【０００９】
そうすると、図２０の式３及び式４に示すように、測定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４そのものが、それぞれ静電容量値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と関連付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４３６４６０９号明細書（２００５年６月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した図１９及び図２０に示す構成では、１回の測定で１本のドライブラインと交差する容量データしか取得できず、ノイズ成分が小さくならず、静電容量の容量変化を正しく検出することが困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、静電容量の容量変化を正しく検出することができる線形系係数推定方法、集積回路、及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る線形系係数推定方法は、Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルから選択されたＮ個（Ｎ＜Ｍ）のＭ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動して前記対象係数のＮ個の線形和を得て、前記対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の対象係数の値を推定する線形系係数推定方法であって、各Ｍ次元ベクトルは、横方向に並ぶＭ個の要素を有しており、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルは、縦方向に並んでおり、各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転ずる回数と、減少から増加に転ずる回数とを加算した値をベクトル周波数とするとき、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、第１のベクトル周波数を有し、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの他の一つは、前記第１のベクトル周波数と異なる第２のベクトル周波数を有し、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの前記一つは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルのうちの一つであり、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルから、前記第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの前記他の一つを除いて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この特徴により、Ｎ個のＭ次元ベクトルは、Ｍ個のＭ次元ベクトルから、第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの他の一つを除いて構成されているので、特定のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルを除外して対象係数を駆動し、線形和を得て対象係数の値を推定することができる。特定のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルが除外されるので、必要な線形和の個数が減少する。このため、線形和を求める期間における推定対象（対象係数）の変動が少なくなる。この結果、対象係数の値を推定する期間において、推定対象である対象係数が変動しても、線形和を求める期間が短縮されるため、対象係数の値を正確に推定することができる。
【００１５】
本発明に係る線形系係数推定方法では、前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、前記ベクトル周波数が前記縦方向に沿って単調に変化するように並んでいることが好ましい。
【００１６】
上記構成により、推定対象分布の想定される周波数に応じて、検出不要な周波数に対応するベクトルの領域を除くことができ、誤検出の確率を減らすことができる。
【００１７】
本発明に係る線形系係数推定方法では、前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、アダマール・ウォルシュ（Hadamard-Walsh）変換行列を構成することが好ましい。
【００１８】
上記構成により、アダマール・ウォルシュ変換行列は、ベクトル周波数が縦方向に沿って単調に変化するように並んでいるので、連続する行を除去することにより、高域成分または低域成分を除去することができる。
【００１９】
本発明に係る線形系係数推定方法では、前記Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルは、離散コサイン変換を構成することが好ましい。
【００２０】
上記構成により、離散コサイン変換もベクトル周波数が縦方向に沿って単調に変化するように並んでいるので、連続する行を除去することにより、高域成分または低域成分を除去することができる。
【００２１】
本発明に係る線形系係数推定方法では、前記第２のベクトル周波数は、前記第１のベクトル周波数よりも高いことが好ましい。
【００２２】
上記構成により、高域成分を除去することができる。
【００２３】
本発明に係る線形系係数推定方法では、前記第２のベクトル周波数は、前記第１のベクトル周波数よりも低いことが好ましい。
【００２４】
上記構成により、低域成分を除去することができる。
【００２５】
本発明に係る集積回路は、Ｍ個の一次独立なＭ次元ベクトルから選択されたＮ個（Ｎ＜Ｍ）のＭ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動する駆動部と、前記駆動部により並列駆動された前記対象係数のＮ個の線形和を得て、前記対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算により前記Ｍ個の対象係数の値を推定する推定部とを備えた集積回路であって、各Ｍ次元ベクトルは、横方向に並ぶＭ個の要素を有しており、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルは、縦方向に並んでおり、各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転ずる回数と、減少から増加に転ずる回数とを加算した値をベクトル周波数とするとき、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの一つは、第１のベクトル周波数を有し、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの他の一つは、前記第１のベクトル周波数と異なる第２のベクトル周波数を有し、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルのうちの前記一つは、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルのうちの一つであり、前記Ｎ個のＭ次元ベクトルは、前記Ｍ個のＭ次元ベクトルから、前記第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの前記他の一つを除いて構成されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、本発明に係る集積回路と、前記集積回路により制御されるタッチパネルと、前記タッチパネルに重ねられているか、前記タッチパネルを内蔵した表示パネルとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る線形系係数推定方法では、Ｎ個のＭ次元ベクトルは、Ｍ個のＭ次元ベクトルから、第２のベクトル周波数を有するＭ次元ベクトルのうちの他の一つを除いて構成されているので、対象係数の値を推定する期間において、推定対象である対象係数が変動しても、線形和を求める期間が短縮されるため、対象係数の値を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は実施の形態の前提となるタッチパネルシステムの構成を示す模式図であり、（ｂ）は上記タッチパネルシステムを駆動するための符号系列の構成を示す図である。
【図２】（ａ）はＭ行×Ｎ列の行列Ｆの具体例を示す図であり、（ｂ）はＮ行×Ｍ列の行列Ｈの具体例を示す図であり、（ｃ）は行列Ｅｂの具体例を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、上記符号系列による駆動により静電容量の値を推定する方法を説明するための図である。
【図４】上記符号系列の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は上記タッチパネルシステムが推定しようとする静電容量の分布の変化を示すグラフであり、（ｂ）は上記タッチパネルシステムによる静電容量分布の推定結果を示すグラフであり、（ｃ）は上記タッチパネルシステムによる静電容量分布の他の推定結果を示すグラフである。
【図６】実施の形態１に係るタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、上記タッチパネルシステムにより、静電容量の値を推定するための符号系列を説明するための図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、上記タッチパネルシステムにより、静電容量の値を推定する方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態１に係るアダマール・ウォルシュ（Hadamard-Walsh）変換行列を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、上記アダマール・ウォルシュ変換行列から高域成分を除去した行列の構成を示す図である。
【図１１】上記アダマール・ウォルシュ変換行列、及び高域成分を除去した行列による駆動により推定された容量変化を示すグラフである。
【図１２】実施の形態１に係る符号系列の性質を説明するための図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、上記アダマール・ウォルシュ変換行列から低域成分を除去した行列の構成を示す図である。
【図１４】上記アダマール・ウォルシュ変換行列、及び低域成分を除去した行列による駆動により推定された容量変化を示すグラフである。
【図１５】（ａ）は高域成分を除去したアダマール・ウォルシュ変換行列を示す図であり、（ｂ）は上記高域成分を除去したアダマール・ウォルシュ変換行列による容量変化の推定結果を示すグラフである。
【図１６】（ａ）はＤＣＴ行列を示す図であり、（ｂ）は上記ＤＣＴ行列による容量変化の推定結果を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は高域成分を除去したＤＣＴ行列を示す図であり、（ｂ）は上記高域成分を除去したＤＣＴ行列による容量変化の推定結果を示すグラフである。
【図１８】実施の形態２に係る携帯電話機の構成を示す機能ブロック図である。
【図１９】従来のタッチパネルシステムの構成を示す模式図である。
【図２０】上記タッチパネルシステムの駆動方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明のタッチパネルシステムに関する実施の一形態について図１〜図１８に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３０】
本発明者らは、先願の特許出願（特願２０１１−０２２０２２号、出願日：平成２３年２月９日、優先日：平成２２年１１月１２日）において、直交符号系列に基づいてドライブラインを駆動して容量を推定するタッチパネルシステムを提案しており、本実施の形態は、この提案されたタッチパネルシステムを前提としている。よって、まず、本実施の形態の前提として上記先願で提案したタッチパネルシステムを中心に説明し、その後、本実施の形態に係る種々のタッチパネルシステムを説明することとする。
【００３１】
（本実施の形態の前提）
（複数の符号系列による駆動）
図１（ａ）は実施の形態の前提となるタッチパネルシステム５１の構成を示す模式図であり、（ｂ）はタッチパネルシステム５１を駆動するための符号系列Ｈの構成を示す図である。図２（ａ）はＭ行×Ｎ列の行列Ｆの具体例を示す図であり、（ｂ）はＮ行×Ｍ列の行列Ｈの具体例を示す図であり、（ｃ）は行列Ｅｂの具体例を示す図である。
【００３２】
タッチパネルシステム５１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ５３とを備えている。タッチパネル２は、Ｍ本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭと、複数のセンスラインとを有している。但し、説明の簡潔化のために、センスラインは１本のセンスラインＳＬのみが設けられているものとして説明する。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭとセンスラインＳＬとが交差する位置には、静電容量Ｃ１〜ＣＭが配置されている。
【００３３】
タッチパネルコントローラ５３には、駆動部５４が設けられている。駆動部５４は、図１（ｂ）の式８に示されるＮ行×Ｍ列（Ｍ≦Ｎ）の符号系列Ｈに基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列に駆動する。符号系列Ｈの要素が「１」であれば、駆動部５４は電圧Ｖを印加し、要素が「−１」であれば、電圧−Ｖを印加する。
【００３４】
図１（ｂ）の式７により表されるＭ行×Ｎ列の符号系列Ｆは、符号系列Ｈとの内積演算の結果、Ｍ行×Ｍ列の正方行列であって、対角成分の絶対値が、非対角成分の絶対値と比較して相対的に大きい行列Ｅｂが得られる符号系列とする。図２（ａ）〜（ｃ）は、符号系列Ｈ、符号系列Ｆ、行列Ｅｂの具体例であり、１５周期のＭ系列から１３個を切り出した場合（Ｍ＝１３≦Ｎ＝１５）の例である。図２（ｂ）は、１５行×１３列の符号系列Ｈの具体例であり、図２（ａ）は、１３行×１５列の符号系列Ｆの具体例を示し、図２（ｃ）は、１３行×１３列の正方行列Ｅｂの具体例を示す。
【００３５】
本実施の形態では、符号系列Ｈとして、直交符号系列を使用することができるが、直交符号系列でない符号系列を使用することもできる。
タッチパネルコントローラ５３は、センスラインＳＬに対応する位置に配置された増幅器６を有している。増幅器６は、駆動部５４により駆動された静電容量のセンスラインＳＬに沿った下記の式５により示される線形和Ｖｉ（ｉ＝１、２、…、Ｍ）を受け取って増幅する。
【００３６】
【数１】
2013008316.tif 000003
図３（ａ）（ｂ）は、上記符号系列による駆動により静電容量の値を推定する方法を説明するための図である。図３（ａ）の式９及び（ｂ）の式１０に示すように、測定値（線形和）Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭと行列Ｆとの行列演算を行うことにより、静電容量Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＭの近似値を推定することができる。
【００３７】
（符号系列による駆動における課題）
前述したように、センスラインＳＬに結合された複数個の静電容量Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＭを推定するためには、例えば図４に示すシルベスター法によるアダマール行列Ｍ１によりドライブラインを駆動して得られる複数個の線形和Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭが必要になる。この複数個の線形和Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭを求めている間に、推定対象の静電容量の値が変化してしまうという課題を本発明者らは見出した。
【００３８】
タッチパネルにタッチする指がタッチパネル上で移動すると、推定対象の静電容量の値が変化する。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭは、タッチパネル上での指の移動が無視できる程度に高速にドライブしようとしているが、それでも、指の移動速度が速い場合は、ドライブラインをドライブして複数個の線形和Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭを求めている間に、指の移動により静電容量が多少変化してしまう場合が生じる。そうすると、本来は、固定的な１つの静電容量の解が存在するという前提で、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを複数回ドライブしているが、解となるべき静電容量が少しずつ変化してゆく。このため、静電容量がそのように変化しているにもかかわらず、固定されているという前提で静電容量を推定すると、予期しない全く誤った解が得られるおそれがあるという課題を本発明者らは見出した。
【００３９】
この課題を解決するために、タッチパネル上での指の動きが無視できる程度により一層高速にドライブラインを駆動する方法が考えられる。しかしながら、より一層高速にドライブラインを駆動することは困難であり、ドライブラインの高速駆動の負担を軽減する方法が要望されている。本発明は、係る課題を解決するためになされたものである。
【００４０】
図４は、上記符号系列の一例を示す図である。図５（ａ）はタッチパネルシステム５１が推定しようとする静電容量の分布の変化を示すグラフであり、（ｂ）はタッチパネルシステム５１による静電容量分布の推定結果を示すグラフである。
【００４１】
図４は、符号系列の一例としてシルベスター法による３２行×３２列のアダマール行列Ｍ１を示している。黒抜きにより示す要素は「−１」を示しており、白抜きにより示す要素は「１」を示している。
【００４２】
図５（ａ）は、アダマール行列Ｍ１の１行目から３２行目までにより順番にドライブラインをドライブして線形和を求めていくが、この１行目から３２行目までで３２回ドライブしている間に、図５（ａ）のグラフに示すように、静電容量の分布が少しずつずれていく場合がある。図５（ａ）のグラフの横軸は静電容量のセンスラインに沿った３２個の位置を表しており、縦軸は静電容量の変化を表している。線Ｄ１は、アダマール行列Ｍ１の１行目から８行目までで駆動したときの静電容量変化の分布の平均値を示している。線Ｄ２は、９行目〜１６行目で駆動したときの静電容量変化の分布の平均値を示しており、線Ｄ３は、１７行目〜２４行目で駆動したときの分布の平均値を示している。線Ｄ４は、２５行目〜３２行目で駆動したときの分布の平均値を示している。３２行のアダマール行列Ｍ１を８行ずつ４つの組に分けて、それぞれの組でドライブしたときの容量分布の平均値を求めると、線Ｄ１〜Ｄ４に示すように、矢印Ａ１の方向にずれていった。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、ドライブラインをドライブして複数個の線形和Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭを求めている間に、指の移動により静電容量が変化してしまう場合に、線形和Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＭに行列Ｆを掛けて静電容量を推定すると、図５（ｂ）のグラフの線Ｄ５に示すように、線Ｄ１〜Ｄ４の４つの容量分布を平均した位置に大きなピークが現れるが、両端側にもいくつかの乱れ（偽のピーク）が現れるという問題がある。
【００４４】
もし、ドライブラインを３２回ドライブする間に静電容量分布がずれず、時間的に固定された静電容量分布であるとすると、３２回ドライブした後、線形和に行列Ｆを掛けると静電容量Ｃ１〜Ｃ３２の容量分布が正確に求められる。しかしながら、これは、ドライブラインを３２回ドライブする間に静電容量分布が変化しないことが前提であり、ドライブする間に静電容量分布が変化すると、相当大きな誤差が生じるという課題がある。
【００４５】
図５（ｃ）はタッチパネルシステムによる静電容量分布の他の推定結果を示すグラフである。また、図５（ｃ）の線Ｄ６に示すように、容量分布にノイズが入り、本来１点のピークが検出されるべき場合に、複数のピークが検出されてしまうという課題がある。
【００４６】
（実施の形態１）
図６は、実施の形態１に係るタッチパネルシステム１の構成を示す模式図である。
【００４７】
タッチパネルシステム１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ３とを備えている。タッチパネル２は、Ｍ本のドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭと、複数のセンスラインとを有している。説明の簡潔化のために、センスラインは１本のセンスラインＳＬのみを図６に示して説明する。ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭとセンスラインＳＬとが交差する位置には、静電容量Ｃ１〜ＣＭ（対象係数）が配置されている。
【００４８】
タッチパネルコントローラ３には、駆動部４が設けられている。駆動部４は、符号系列に基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを駆動する。符号系列の要素が「１」であれば、駆動部４は電圧Ｖを印加し、要素が「−１」であれば、電圧−Ｖを印加する。
【００４９】
タッチパネルコントローラ３は、センスラインＳＬに対応する位置に配置された増幅器６を有している。増幅器６は、その非反転入力端子と出力端子との間に設けられた積分容量Ｃｆを有しており、駆動部４により駆動された静電容量のセンスラインＳＬに沿った線形和Ｖｉ（ｉ＝１、２、…、Ｍ）を受け取って増幅する。
【００５０】
タッチパネルコントローラ３には、推定部５が設けられている。推定部５は、増幅器６により増幅された線形和Ｖｉ（ｉ＝１、２、…、Ｍ）と、符号系列との内積演算に基づいて静電容量Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＭを推定する。
【００５１】
図７（ａ）（ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネルシステム１により、静電容量の値を推定するための符号系列を説明するための図である。図８（ａ）（ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネルシステム１により、静電容量の値を推定する方法を説明するための図である。
【００５２】
Ｍ行×Ｎ列の符号系列Ｆは、符号系列Ｈとの内積演算の結果、Ｍ行×Ｍ列の正方行列であって、対角成分の絶対値が、非対角成分の絶対値と比較して相対的に大きい行列Ｅｂが得られる符号系列とする。図２（ａ）〜（ｃ）は、符号系列Ｈ、符号系列Ｆ、行列Ｅｂの具体例であり、１５周期のＭ系列から１３個を切り出した場合（Ｍ＝１３≦Ｎ＝１５）の例である。図２（ｂ）は、１５行×１３列の符号系列Ｈの具体例であり、図２（ａ）は、１３行×１５列の符号系列Ｆの具体例を示し、図２（ｃ）は、１３行×１３列の正方行列Ｅｂの具体例を示す。
【００５３】
本実施の形態では、符号系列Ｈとして、直交符号系列を使用することができるが、直交符号系列でない符号系列を使用することもできる。
【００５４】
そして、式１１に示すように、Ｈｕを、Ｈの１行目からｎ行目（ｎ＜Ｍ）までの部分行列とし、Ｈｂは、Ｈのｎ＋１行目からＭ行目までの部分行列とする。また、式１２に示すように、ＦｌをＦの１列目からｎ列目までの部分行列とし、Ｆｒは、Ｆのｎ＋１列目からＭ列目までの部分行列とする。
【００５５】
駆動部４は、Ｍ行Ｍ列の行列Ｈのうちの部分行列Ｈｕを構成するｎ個の行ベクトルに基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動する。増幅器６は、部分行列Ｈｕに基づいて駆動された静電容量のセンスラインＳＬに沿ったｎ個の線形和を増幅してｎ個の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…、Ｖｎを生成する。そして、推定部５は、図８（ａ）に示す式１３の両辺に部分行列Ｆｌを乗算し、図８（ｂ）の式１４に示すように容量近似値を計算する。
【００５６】
このように、部分行列Ｈｕに基づいてドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動すると、行列Ｈに基づいて駆動する場合に比べて、駆動回数をＭ回からｎ回に低減することができる。また、部分行列Ｈｕの選び方に応じて、（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣＭ）列に対するローパス成分またはハイパス成分を得ることができる。
【００５７】
図９は、実施の形態１に係るアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０を示す図である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０から高域成分を除去した行列Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の構成を示す図である。図１１は、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０、及び高域成分を除去した行列Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３による駆動により推定された容量変化を示すグラフである。
【００５８】
図４に示すシルベスター法による３２行×３２列のアダマール行列Ｍ１を、１行の中で横方向に沿って増加から減少に転じる回数及び減少から増加に転じる回数を加算した値が少ない順番に行を並べ変えた行列が、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０である。即ち、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０は、１行の中で要素が横方向に沿って増加から減少に転じる回数及び減少から増加に転じる回数を加算した値を数え、その値が一番少ない行を１行目に配置し、その加算した値が縦方向に向かって増えるように行を並べ替えた行列である。本明細書において、この加算した値を「ベクトル周波数」と呼ぶ。
【００５９】
図１２は、実施の形態１に係る符号系列の性質を説明するための図である。実施の形態１で使用する符号系列は、Ｎ個のＭ次元ベクトル（Ｎ≦Ｍ）を有しており、各Ｍ次元ベクトルは、横方向に並ぶＭ個の要素を有しており、Ｎ個のＭ次元ベクトルは、縦方向に並んでいる。
【００６０】
そして、これらのＮ個のＭ次元ベクトルは、各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転じる回数、及び減少から増加に転ずる回数を加算したベクトル周波数が、縦方向に沿って単調に変化するように並んでいる。
【００６１】
「各Ｍ次元ベクトルのＭ個の要素が前記横方向に沿って増加から減少に転じる回数、及び減少から増加に転ずる回数を加算したベクトル周波数」の意義を説明する。例えば、「０、１、１、０、１、１、０、１」という８次元ベクトルを考えると、図１２に示すように、この８次元ベクトルは、最初の「０」から２番目の「１」に増大し、３番目の「１」から４番目の「０」に減少しているので、この１番目から４番目の「０、１、１、０」において増大から減少に転じている。そして、３番目の「１」から４番目の「０」に減少し、４番目の「０」から５番目の「１」に増大しているので、この３番目から５番目の「１、０、１」において減少から増大に転じている。次に、４番目の「０」から５番目の「１」に増大し、６番目の「１」から７番目の「０」に減少しているので、４番目から７番目の「０、１、１、０」において増大から減少に転じている。そして、６番目の「１」から７番目の「０」に減少し、７番目の「０」から８番目の「１」に増大しているので、６番目から８番目の「１、０、１」において減少から増大に転じている。
【００６２】
従って、この「０、１、１、０、１、１、０、１」という８次元ベクトルのベクトル周波数は、４である。
【００６３】
図１０（ａ）に示す１６行×３２列の符号系列Ｈ１は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の１７行目から３２行目までを除いて高周波数（第２のベクトル周波数）成分を除去し、１行目から１６行目までの低周波数（第１のベクトル周波数）成分を抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ１に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動する。増幅器６は、符号系列Ｈ１に基づいて駆動された静電容量のセンスラインＳＬに沿った線形和を増幅して１６個の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…、Ｖ１６を生成する。そして、推定部５は、容量近似値を計算する。
【００６４】
図１０（ｂ）に示す８行×３２列の符号系列Ｈ２は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の９行目から３２行目までを除いてさらに高周波数成分を除去し、１行目から８行目までを抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ２に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動してもよい。
【００６５】
図１０（ｃ）に示す４行×３２列の符号系列Ｈ３は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の５行目から３２行目までを除いてさらに高周波数成分を除去し、１行目から４行目までを抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ３に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動してもよい。
【００６６】
図１１に示される線Ｃ０は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０に基づいて並列駆動したときに推定される容量変化を示している。線Ｃ１は、図１０（ａ）に示す符号系列Ｈ１に基づいて並列駆動したときに推定される容量変化を示しており、線Ｃ２は、図１０（ｂ）に示す符号系列Ｈ２に基づいて並列駆動したときの容量変化を示している。線Ｃ３は、図１０（ｃ）に示す符号系列Ｈ３に基づいて並列駆動したときの容量変化を示している。
【００６７】
符号系列Ｈ１による駆動では、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０による駆動よりも高周波成分が除去され、符号系列Ｈ２による駆動では、符号系列Ｈ１による駆動よりもさらに高周波成分が除去される。符号系列Ｈ３による駆動では、符号系列Ｈ２による駆動よりもさらに高周波成分が除去される。
【００６８】
例えば、ペン入力では、細い先端によりタッチパネルに入力されるので、高周波成分を有するアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０による駆動が好ましいが、手袋による入力では、細い先端を有するペンよりも比較的広い領域がタッチパネルにタッチされて入力されることが想定されるので、高周波成分が除去された符号系列Ｈ３による繰り返しを増やした駆動が好ましい。
【００６９】
このように、想定されるタッチによる領域の広さに応じて、適切な解像度を有する符号系列を選択することにより、ノイズが除去されて、タッチの検出が容易になる。
【００７０】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０から低域成分を除去した行列Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６の構成を示す図である。図１３（ａ）に示す。３１行×３２列の符号系列Ｈ４は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の１行目を除いて低周波数（第２のベクトル周波数）成分を除去し、２行目から３２行目までの高周波数（第１のベクトル周波数）成分を抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ４に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動する。増幅器６は、符号系列Ｈ４に基づいて駆動された静電容量のセンスラインＳＬに沿った線形和を増幅して３１個の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…、Ｖ３１を生成する。そして、推定部５は、容量近似値を計算する。
【００７１】
図１３（ｂ）に示す２８行×３２列の符号系列Ｈ５は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の１行目から４行目までを除いてさらに低周波数成分を除去し、５行目から３２行目までを抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ５に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動してもよい。
【００７２】
図１３（ｃ）に示す２４行×３２列の符号系列Ｈ６は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の１行目から８行目までを除いてさらに低周波数成分を除去し、９行目から３２行目までを抽出した行列である。駆動部４は、符号系列Ｈ６に基づいて、ドライブラインＤＬ１〜ＤＬＭを並列駆動してもよい。
【００７３】
図１４は、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０、及び低域成分を除去した行列Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６による駆動により推定された容量変化を示すグラフである。
【００７４】
図１４に示される線Ｃ０は、図９に示すアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０に基づいて並列駆動したときに推定される容量変化を示している。線Ｃ４は、図１３（ａ）に示す符号系列Ｈ４に基づいて並列駆動したときに推定される容量変化を示しており、線Ｃ５は、図１３（ｂ）に示す符号系列Ｈ５に基づいて並列駆動したときの容量変化を示している。線Ｃ６は、図１３（ｃ）に示す符号系列Ｈ６に基づいて並列駆動したときの容量変化を示している。
【００７５】
符号系列Ｈ４による駆動では、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０による駆動よりも低周波成分が除去され、符号系列Ｈ５による駆動では、符号系列Ｈ４による駆動よりもさらに低周波成分が除去される。符号系列Ｈ６による駆動では、符号系列Ｈ５による駆動よりもさらに低周波成分が除去される。
【００７６】
ペン入力等による容量変化のピーク位置を求める場合、低周波成分を除去して高周波数成分のみを抽出することにより、容量変化のピーク位置を求めるためのデータ処理量を低減することができる。また、符号系列Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６では、ＤＣ成分に相当するアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０の１行目を除去して抽出しないことにより、最大出力を抑制することができる。
【００７７】
図１５（ａ）は高域成分を除去したアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ１を示す図であり、（ｂ）は高域成分を除去したアダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ１による容量変化の推定結果を示すグラフである。
【００７８】
図５（ｃ）に示したように、容量分布にノイズが入り、本来１点のピークが検出されるべき場合に、複数のピークが検出されてしまうという問題があるが、高周波成分を除去した符号系列Ｈ１に基づいてドライブラインを駆動すると、図１５（ｂ）の線Ｃ７に示すように、推定値からノイズを除去することができる。
【００７９】
図１６（ａ）は離散コサイン変換（ＤＣＴ、Discrete Cosine Transform）行列Ｄ１を示す図であり、（ｂ）はＤＣＴ行列Ｄ１による容量変化の推定結果を示すグラフである。図１７（ａ）は高域成分を除去したＤＣＴ行列Ｄ２を示す図であり、（ｂ）は高域成分を除去したＤＣＴ行列Ｄ２による容量変化の推定結果を示すグラフである。
【００８０】
ＤＣＴ行列Ｄ１は、１６行×１６列の行列であるが、アダマール・ウォルシュ変換行列Ｈ０と同様に、ベクトル周波数が、縦方向に沿って単調に変化するように並んでいる。このＤＣＴ行列Ｄ１に基づいてドライブラインを駆動すると、図１６（ｂ）の線Ｃ８に示すように、容量分布にノイズが入り、本来１点のピークが検出されるべき場合に、複数のピークが検出されてしまうという問題がある。
【００８１】
このＤＣＴ行列Ｄ１の９行目から１６行目までを除去し、１行目から８行目までの低周波数側を抽出したＤＣＴ行列Ｄ２に基づいてドライブラインを駆動すると、図１７（ｂ）の線Ｃ９に示すように、推定値から高周波ノイズ成分を消すことができる。
【００８２】
なお、低周波成分を除去する例と高周波成分を除去する例とを示したが、本発明はこれに限定されない。低周波成分と高周波成分との双方を除去するように構成してもよい。低周波成分を除去することにより、ＤＣ成分に対応するベクトルを除いて最大出力を抑制し、高周波成分を除去することにより、ノイズの除去を図ることができる。
【００８３】
また、想定される被検出対象の大きさに適した周波数領域のみを残すようにベクトルを選択する構成が考えられる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態によれば、線形和を求めるベクトルから特定の周波数領域に対応するベクトルを除き、少ない数の線形和を求めるので、線形和を求める期間が短くなり、その間の静電容量の変化が少なくなり、静電容量の容量変化を正しく検出することができる。また、回路の動作スピードを緩和することができ、消費電力の低減につながる。さらに、静電容量をタッチする指等が高速に移動する場合でも、偽の推定値を回避することができる。さらに、推定対象である静電容量分布に基づいて想定される周波数に応じて、検出不要な周波数に対応するベクトルを除くことにより、誤検出の確率を低減することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
図１８は、実施の形態２に係る携帯電話機７の構成を示す機能ブロック図である。携帯電話機７は、ＣＰＵ１０と、ＲＡＭ１２と、ＲＯＭ１１と、カメラ１３と、マイクロフォン１４と、スピーカ１５と、操作キー１６と、表示パネル８と、表示制御回路９と、タッチパネルシステム１とを備えている。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。
【００８６】
ＣＰＵ１０は、携帯電話機７の動作を制御する。ＣＰＵ１０は、たとえばＲＯＭ１１に格納されたプログラムを実行する。操作キー１６は、携帯電話機７のユーザによる指示の入力を受ける。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー１６を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ１１は、データを不揮発的に格納する。
【００８７】
また、ＲＯＭ１１は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。なお、図１７には示していないが、携帯電話機７が、他の電子機器に有線により接続するためのインターフェイス（ＩＦ）を備える構成としてもよい。
【００８８】
カメラ１３は、ユーザの操作キー１６の操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ１２や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。マイクロフォン１４は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機７は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機７は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。スピーカ１５は、たとえば、ＲＡＭ１２に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
【００８９】
タッチパネルシステム１は、タッチパネル２とタッチパネルコントローラ３とを有している。ＣＰＵ１０は、タッチパネルシステム１の動作を制御する。ＣＰＵ１０は、例えばＲＯＭ１１に記憶されたプログラムを実行する。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０によるプログラムの実行により生成されたデータを揮発的に格納する。ＲＯＭ１１は、データを不揮発的に格納する。
【００９０】
表示パネル８は、表示制御回路９により、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２に格納されている画像を表示する。表示パネル８は、タッチパネル２に重ねられているか、タッチパネル２を内蔵している。
【００９１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、Ｍ次元ベクトルにより、Ｍ個の対象係数を並列駆動して対象係数のＮ個の線形和を得て、対象係数のＮ個の線形和とＮ個のＭ次元ベクトルとの内積演算によりＭ個の対象係数の値を推定する線形系係数推定方法、集積回路、及び電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  タッチパネルシステム
２  タッチパネル
３  タッチパネルコントローラ（集積回路）
４  駆動部
５  推定部
６  増幅器
７  携帯電話機
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣＭ  静電容量（対象係数）
【図１】
2013008316.tif 000004
【図２】
2013008316.tif 000005
【図３】
2013008316.tif 000006
【図４】
2013008316.tif 000007
【図５】
2013008316.tif 000008
【図６】
2013008316.tif 000009
【図７】
2013008316.tif 000010
【図８】
2013008316.tif 000011
【図９】
2013008316.tif 000012
【図１０】
2013008316.tif 000013
【図１１】
2013008316.tif 000014
【図１２】
2013008316.tif 000015
【図１３】
2013008316.tif 000016
【図１４】
2013008316.tif 000017
【図１５】
2013008316.tif 000018
【図１６】
2013008316.tif 000019
【図１７】
2013008316.tif 000020
【図１８】
2013008316.tif 000021
【図１９】
2013008316.tif 000022
【図２０】
2013008316.tif 000023