(57)【要約】【課題】  複数の駆動電極に与える駆動信号の符号の合計値が増大するのを防止し、さらに復号部の回路負担を軽減でき、Ｓ／Ｎ比を低減させることができる静電容量式検知装置を提供する。【解決手段】  アダマール行列において符号の合計値が大きくなる行とこれと転置関係となる列を除去した図５（Ａ）に示す駆動行列を使用して、複数の駆動電極に駆動信号を与える。図５（Ｂ）に示す前記駆動行列の逆行列を使用することで、検出電極と複数の駆動電極との交差部における静電容量の分布を求めることができる。また図５（Ｂ）において「０」を「−１」に置き換えた拡張行列を使用して復号を行うと、ノイズを平均化できＳ／Ｎ比を向上させることが可能になる。【選択図】図５
2016081486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列方向に形成された複数の駆動電極と、行方向に形成された少なくとも１個の検出電極を有し、前記駆動電極と前記検出電極との間に静電容量が形成されている静電容量式検知装置において、
Ｎ個の前記駆動電極に同時に駆動信号を与えるマルチ駆動部と、前記検出電極から検出値を得る検出部と、前記マルチ駆動部からＮ個の前記駆動電極に与える前記駆動信号の符号を設定するとともに前記検出値を復号する制御部とが設けられており、
前記符号はＮ×Ｎの駆動行列で表され、前記検出電極の検出値が前記駆動行列の逆行列である復号行列を用いて復号されて、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量の分布が求められ、
前記駆動行列は、行数と列数がＮを超えた数のアダマール行列から、行方向ならびに列方向の符号の合計値が最も大きくなる行および列を除いたＮ×Ｎの行列であり、前記復号行列は、「０」の符号を含む逆行列であることを特徴とする静電容量式検知装置。
【請求項２】
合計値が最も大きくなる前記行および前記列は、「１」または「−１」の同一の符号から成る請求項１記載の静電容量式検知装置。
【請求項３】
前記復号行列として、「０」の符号を含む逆行列を使用することに代えて、前記「０」の符号を「１」または「−１」に置き換えた拡張行列を使用する請求項１または２記載の静電容量式検知装置。
【請求項４】
前記アダマール行列はペイリー法に基づく請求項１ないし３のいずれかに記載の静電容量式検知装置。
【請求項５】
前記アダマール行列はシルベスター法に基づく請求項１ないし３のいずれかに記載の静電容量式検知装置。
【請求項６】
列方向に形成された複数の駆動電極と、行方向に形成された少なくとも１個の検出電極を有し、前記駆動電極と前記検出電極との間に静電容量が形成されている静電容量式検知装置において、
Ｎ個の前記駆動電極に同時に駆動信号を与えるマルチ駆動部と、前記検出電極から検出値を得る検出部と、前記マルチ駆動部からＮ個の前記駆動電極に与える前記駆動信号の符号を設定するとともに前記検出値を復号する制御部とが設けられており、
前記符号はＮ×Ｎの駆動行列で表され、前記検出電極の検出値が前記駆動行列の逆行列である復号行列を用いて復号されて、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量の分布が求められ、
前記復号行列は、前記駆動行列の逆行列である「０」の符号を含む行列において前記「０」の符号を「１」または「−１」に置き換えた拡張行列であることを特徴とする静電容量式検知装置。
【請求項７】
前記駆動行列は、行数と列数がＮを超えた数のアダマール行列から、行方向ならびに列方向の符号の合計値が最も大きくなる行および列を除いたＮ×Ｎの行列である請求項６記載の静電容量式検知装置。
【請求項８】
前記アダマール行列は、ペイリー法に基づく請求項７記載の静電容量式検知装置。
【請求項９】
前記アダマール行列は、シルベスター法に基づく請求項７記載の静電容量式検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の駆動電極と少なくとも１つの検出電極との間に静電容量が形成されている静電容量式検知装置に係り、特に複数の駆動電極に同時に駆動信号が与えられるマルチ駆動方式の静電容量式検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパッドを含む静電容量式検知装置は、相互容量式と自己容量式が知られている。
相互容量式は、列方向に形成された複数の駆動電極と、行方向に延びる複数の検出電極とを有し、駆動電極と検出電極は絶縁されて交差し、駆動電極と検出電極との間に静電容量が形成されている。
【０００３】
相互容量式における従来の駆動方式は１ｈｏｔ駆動方式と呼ばれており、複数の駆動電極に順番に駆動信号を与え、駆動信号が与えられたときにそれぞれの検出電極からの検出値から、駆動電極と検出電極との交点における静電容量の変化を求めるものがある。しかし、１ｈｏｔの駆動方式では、駆動電極に駆動信号が与えられたときに検出電極から１つの交点の静電容量に関する情報のみを得ているため、ノイズによる影響が大きくなり検出すべき静電容量のＳ／Ｎが大きくなる欠点がある。
【０００４】
これに対して、複数の駆動電極に対して同時に駆動信号を与えるマルチ駆動方式では、１つの検出電極から、その検出電極と複数の駆動電極との間の複数の交差部の数に応じた静電容量に基づく検出値が得られる。そのため個々の交差部の静電容量の変化を求める際に発生するランダムなノイズが平均化されて低減され、Ｓ／Ｎ比が改善されて相対的に高感度となる。
【０００５】
相互容量式におけるマルチ駆動では、複数の駆動電極との交点の静電容量値が、１つの検出電極に重畳して検出される。駆動方式としては、駆動信号の正位相（１）と逆位相（−１）の符号の組み合わせを複数パターン用意し、それぞれの駆動パターンに基づく駆動信号が複数の駆動電極に順番に与えられる。同時に駆動信号を与える駆動電極がｎ個である場合には、１つの検出電極において駆動電極との交点がｎ箇所であるため、正位相（１）または逆位相（−１）の符号をｎ個組み合わせた前記駆動パターンがｎパターン使用される。したがって、ｎ個の駆動電極に与えられる駆動信号の符号の組み合わせは、ｎ×ｎの正方行列となる。
【０００６】
マルチ駆動方式では、それぞれの検出電極から得られた検出値に、駆動パターンの行列の逆行列を掛けることで復号値を得ることができる。ここで、復号行列の符号が「１」「−１」あるいは「０」などであれば、１つの検出電極から得られたｎ個の検出値の復号演算を、加算と減算だけで行うことができる。
【０００７】
そこで、以下の特許文献１などでは、駆動パターンの行列としていわゆるアダマール行列を使用することが提案されている。アダマール行列は「１」と「−１」の符号で構成でき、その逆行列がアダマール行列の転置行列と等しくなり、符号演算を行うための復号行列も「１」と「−１」の符号で構成できる。また、駆動パターンの行列と別の復号演算用の逆行列を設定する必要がなく、駆動パターンの行列において行と列を入れ替えた逆行列を復号演算に使用できるので、メモリーの少ないシステムで使用するのに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１０７４１５  国際公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、複数の電極を同時に駆動するマルチ駆動方式においては、以下の課題が未解決のままである。
【００１０】
まず、ｎ×ｎの行列を使用して複数の駆動電極に同時に駆動信号を与える際に、複数の駆動信号の正位相（１）と逆位相（−１）の符号の合計値のバランスが大きく崩れると、１つの検出電極から得られる検出値が増大する。特許文献１の段落〔００６５〕に、駆動信号として使用されるアダマール行列の一例が記載されているが、この行列では、第１行のタイミングで複数の駆動電極に与えられる駆動信号は全てが正位相（１）である。ｎ個の駆動電極の全てを「１」の符号で駆動することになると、１本の駆動電極を駆動する場合に比べて、検出値がｎ倍になってしまう。
【００１１】
駆動電極と検出電極との交差部の静電容量（ベース容量）はかなり大きく、これに対して、指などが交差部に接近したときの静電容量の変化は非常に小さい。従来の１ｈｏｔ駆動方式では、個々の電極どうしの交差部のベース容量がほぼ一定であるため、検出回路においては、前記ベース容量を一律にキャンセルして変化量だけを増幅して読み取ることが可能である。一方、マルチ駆動方式では、１つの検出電極に与えられる各行（各時刻）の符号の合計値のバランスが大きく変化すると、前記ベース容量のキャンセルを１ｈｏｔ方式のように一律に行えなくなる。例えば、特許文献１の段落〔００６５〕に示す符号を用いた駆動方式では、第１行において、８本の駆動電極のすべてが同位相で駆動されるため、その行においてはベース容量が８倍の値となってしまい、大きなベース容量の上に載った静電容量の小さな変化量を検出することになる。この行の検出値は、第２行以下の検出値とバランスが大きくずれることになる。
【００１２】
検出電極がＡ／Ｄ変換する際に、アナログ値はある限られた分解能でデジタル値に変換される。例えば８ｂｉｔの場合の数は０〜２５５である。ここで、マルチ駆動方式において、各行（各時刻）の符号の合計値のバランスが大きく変化するものを同じＡ／Ｄ変換器の０〜２５５の範囲で検知しようとすると、ベース容量が最大のときも前記数値範囲内でデジタル値に変換するために、大きなベース容量の上に載った静電容量の小さな変化量に対応する数の範囲が狭くなりすぎて、検出分解能が低下することになる。よって、各行（各時刻）の符号の合計値のバランスが大きく変化する場合には、Ａ／Ｄ変換器のｂｉｔ数を大きくすることが必要になり、回路コストを高くせざるを得なくなる。
【００１３】
次に、複数の駆動電極に同時に与えられる駆動信号の正位相（１）と逆位相（−１）の符号の合計値のバランスが大きく崩れると、駆動電極から発せられる輻射ノイズが符号の合計値の増加に応じて増大することになる。特許文献１の段落〔００６５〕に記載されたアダマール行列の例では、第１行のタイミングで、全ての駆動電極に同時に「１」の駆動信号が与えられるため、輻射ノイズがきわめて大きくなる。
【００１４】
ノイズの輻射は、その周波数が規制の範囲を逃れて例えば１５０ｋＨｚ程度になれば、比較的低減させることが可能である。しかし、通常のＡＳＩＣでは、駆動電極に与えられる駆動信号が矩形波であるため、駆動周波数を１５０ｋＨｚ以下としても、逓倍周波数が高周波側に広く含まれているので、高周波帯域から回避できない。したがって、行の符号の合計値が大きくなる行列を使用すると、比較的低い周波数で駆動したとしても輻射ノイズが増大することになる。
【００１５】
次に、特許文献１の段落〔００７１〕には、駆動信号として使用される行列が「１」「−１」とさらに「０」の符号が組み合わされて構成されている。この行列では、各行の符号の合計値が最大でも「２」であり、前述の検出値の増大や輻射ノイズの問題は避けられている。しかし、この行列では、それぞれの行のタイミングにおいて駆動信号が与えられる駆動電極が２個に限られているため、マルチ駆動方式の本来の目的である、ノイズの平均化とＳ／Ｎ比の低減効果がやや低下することになる。
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、複数の電極に同時に駆動信号を与えるマルチ駆動方式を使用してノイズの平均化と低減を実現でき、さらに各行の符号の合計値を小さくして、回路構成を簡単にでき、輻射ノイズを低減できる静電容量式検知装置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】
【００１７】
本発明は、列方向に形成された複数の駆動電極と、行方向に形成された少なくとも１個の検出電極を有し、前記駆動電極と前記検出電極との間に静電容量が形成されている静電容量式検知装置において、
Ｎ個の前記駆動電極に同時に駆動信号を与えるマルチ駆動部と、前記検出電極から検出値を得る検出部と、前記マルチ駆動部からＮ個の前記駆動電極に与える前記駆動信号の符号を設定するとともに前記検出値を復号する制御部とが設けられており、
前記符号はＮ×Ｎの駆動行列で表され、前記検出電極の検出値が前記駆動行列の逆行列である復号行列を用いて復号されて、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量の分布が求められ、
前記駆動行列は、行数と列数がＮを超えた数のアダマール行列から、行方向ならびに列方向の符号の合計値が最も大きくなる行および列を除いたＮ×Ｎの行列であり、前記復号行列は、「０」の符号を含む逆行列であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明は、例えば、合計値が最も大きくなる前記行および前記列は、「１」または「−１」の同一の符号から成るものである。
【００１９】
本発明の静電容量式検知装置は、アダマール行列のうちの、符号の合計値が最も大きい行と列を除いた行列で駆動行列を構成しているため、検出電極で得られる検出値のベース容量の合計値の変動を小さくできる。そのため、ｂｉｔ数が比較的小さいＡ／Ｄ変換器を用いた場合でも、静電容量の変化分を高い分解能で検出できるようになる。また、複数の駆動電極に同時に与えられる駆動信号の符号の合計値を小さくすることができ、輻射ノイズが増大するのを防止できるようになる。
【００２０】
本発明の静電容量式検知装置は、前記復号行列として、「０」の符号を含む逆行列を使用することに代えて、前記「０」の符号を「１」または「−１」に置き換えた拡張行列を使用することが好ましい。
【００２１】
上記構成では、符号が「０」となる行がなくなるため、複数の駆動電極と検出電極との複数の交点で得られる静電容量に基づく検出値のノイズの低減効果を高めることが可能である。
【００２２】
本発明は、前記アダマール行列はペイリー法に基づくものである。あるいは、前記アダマール行列はシルベスター法に基づくものである。
【００２３】
次に、本発明の静電容量式検知装置は、列方向に形成された複数の駆動電極と、行方向に形成された少なくとも１個の検出電極を有し、前記駆動電極と前記検出電極との間に静電容量が形成されている静電容量式検知装置において、
Ｎ個の前記駆動電極に同時に駆動信号を与えるマルチ駆動部と、前記検出電極から検出値を得る検出部と、前記マルチ駆動部からＮ個の前記駆動電極に与える前記駆動信号の符号を設定するとともに前記検出値を復号する制御部とが設けられており、
前記符号はＮ×Ｎの駆動行列で表され、前記検出電極の検出値が前記駆動行列の逆行列である復号行列を用いて復号されて、前記駆動電極と前記検出電極との間の静電容量の分布が求められ、
前記復号行列は、前記駆動行列の逆行列である「０」の符号を含む行列において前記「０」の符号を「１」または「−１」に置き換えた拡張行列であることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の静電容量式検知装置では、前記駆動行列は、行数と列数がＮを超えた数のアダマール行列から、行方向ならびに列方向の符号の合計値が最も大きくなる行および列を除いたＮ×Ｎの行列であることが好ましい。
【００２５】
この場合に、前記アダマール行列は、ペイリー法に基づく。あるいは、前記アダマール行列は、シルベスター法に基づく。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の静電容量式検知装置は、アダマール行列などの基本行列から符号の合計値が最も大きくなる行と列を除いた行列を駆動行列として使用している。そのため、１つの検出電極から得られる検出値の変動を小さくして、静電容量の変化量を高い分解能で検出できるようになる。また、複数の駆動電極に同時に駆動信号が与えられたときの駆動信号の符号の合計値を小さくできるため、輻射ノイズの増大を抑制できる。
【００２７】
また、復号行列に含まれる符号「０」を「１」または「−１」に置き換えることにより、１つの検出電極から得られる検出値においてノイズを平均化する効果を高めることができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の静電容量式検知装置の構成を示すブロック図、
【図２】複数の駆動電極と検出電極との交差部を拡大して示す平面図、
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、ペイリー法によりアダマール行列を算出する過程を示す説明図、
【図４】（Ａ）はペイリー法によるアダマール行列を示し、（Ｂ）は前記（Ａ）に示すアダマール行列の逆行列を示す、
【図５】（Ａ）は、図４（Ａ）に示すアダマール行列の１つの行と１つの列を除いた駆動行列を示し、（Ｂ）は前記駆動行列の逆行列を示す、
【図６】図５（Ｂ）に示す逆行列の「０」を「１」に置き換えた拡張行列を示す、
【図７】（Ａ）は、模擬的に設定した元信号と図５（Ａ）に示す駆動行列とからセンシング値を算出した算出表を示し、（Ｂ）は、前記センシング値を図６に示す拡張行列で複合した算出表を示す、
【図８】前記元信号と、図７（Ｂ）の拡張行列で複合した複合値とを比較する線図、
【図９】シルベスター法によるアダマール行列を示す、
【図１０】（Ａ）は、図９に示すアダマール行列の１つの行と１つの列を除いた駆動行列を示し、（Ｂ）は、前記駆動行列の逆行列を示す、
【図１１】図１０（Ｂ）に示す逆行列の「０」を「１」に置き換えた拡張行列を示す、
【図１２】模擬的に設定した元信号と図１０（Ａ）に示す駆動行列とからセンシング値を算出した算出表を示す、
【図１３】（Ａ）は、図１２で算出されたセンシング値を図１０（Ｂ）の逆行列で復号した復号値を示し、（Ｂ）は、図１２で算出されたセンシング値を図１１に示す拡張行列で復号した復号値を示す、
【図１４】図１３（Ａ）で復号した復号値と、図１３（Ｂ）で復号した復号値とを比較する線図、
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜静電容量式検知装置の構成＞
図１は本発明の実施の形態の静電容量式検知装置１を示すブロック図である。
【００３０】
静電容量式検知装置１は、タッチパッド１０を含んでいる。タッチパッド１０は、絶縁基板１１を有している。絶縁基板１１は、樹脂フィルムや樹脂基板またはガラス基板などであり、背部に液晶パネルなどの表示パネルが配置されるときは、透明な材料で形成される。
【００３１】
絶縁基板１１に、列方向に形成された複数の駆動電極Ｄと、行方向に形成された複数の検出電極Ｓとが設けられている。駆動電極Ｄと検出電極Ｓは互いに絶縁されて、直交して形成されている。
【００３２】
図１と図２では、駆動電極Ｄと検出電極Ｓがストライプ形状であり、主に駆動電極Ｄと検出電極Ｓとの交差部に静電容量が形成されている。ただし、駆動電極Ｄと検出電極Ｓは、四角形状や菱形形状が繋がるパターンであって、駆動電極Ｄの前記パターンと検出電極Ｓの前記パターンとの間に静電容量が形成されてもよい。あるいは、駆動電極Ｄと検出電極Ｓの少なくとも一方が、複数の独立電極で構成され、それぞれの独立電極から配線層が延びており、列方向に並ぶ独立電極が配線層を介して接続され、または、行方向に並ぶ独立電極が配線層を介して接続されているものであってもよい。
【００３３】
図１に示すように、静電容量式検知装置１に、マルチ駆動部２と検出部３とが設けられている。マルチ駆動部２からは、それぞれの駆動電極Ｄに同時に駆動信号が与えられる。駆動信号は矩形波の駆動電圧であり、矩形波の立ち上がり時と立下り時にそれぞれの検出電極Ｓに電流が流れるが、その電流値は、駆動電極Ｄと検出電極Ｓとの交点の静電容量値に応じて変化する。それぞれの検出電極Ｓからは、その検出電極Ｓと複数の駆動電極Ｄとの交差部の静電容量の情報が累積された検出値が得られる。それぞれの検出電極Ｓで得られる検出値は検出部３で検出される。
【００３４】
静電容量式検知装置１は制御部５を有している。制御部５はＣＰＵとメモリーなどから構成されている。制御部５で、符号出力部６と復号部７の制御動作が行われる。
【００３５】
＜行列符号を用いたマルチ駆動＞
次に、符号を用いたマルチ駆動と、その検出動作について説明する。
【００３６】
図２では、駆動電極ＤがＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１の合計１１本の場合が例示されている。図５（Ａ）は、マルチ駆動部２から駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に同時に与えられる駆動信号の行列を示している。符号「１」は所定のプラス電圧の矩形波であり、「−１」は所定のマイナス電圧の矩形波である。「１」と「−１」とで電圧の絶対値は同じである。
【００３７】
図５（Ａ）の行列の最上段において横方向へ１，２，３，４，・・・１１と記載されている数値は、駆動信号を与えるべきそれぞれの駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に相当している。駆動信号の符号は、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，・・・ｔ１１で示すように１１パターンに設定されており、それぞれの駆動パターンの符号に基づいて、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，・・・ｔ１１の順で、駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に駆動信号が与えられる。
【００３８】
検出部３では、１つの検出電極Ｓ１から、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，・・・ｔ１１のそれぞれの時刻に合わせて１１パターンの検出値が読みだされる。復号部７では、１１パターンの検出値が、図５（Ｂ）に示す逆行列または図６に示す拡張行列を用いて復号されて、１つの検出電極Ｓ１と１１本の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部の静電容量の分布が求められる。この演算が全ての検出電極に関して行われ、結果としてＮ本の駆動電極ＤとＮ本の検出電極ＳとのＮ×Ｎの交差部における静電容量の変化を求めることができる。
【００３９】
このマルチ駆動方式では、Ｎ×Ｎの行列を用いることで、１本の検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄとの交差部における静電容量の分布を算出できる。よって、タッチパッド１０が少なくとも１本の検出電極ＳとＮ個の駆動電極Ｄを有していれば、マルチ駆動により静電容量の分布を求めることが可能である。
【００４０】
＜ペイリー法に基づく駆動行列と復号行列＞
図３ないし図８は、ペイリー法に基づく駆動行列と復号行列、さらには拡張行列を用いたマルチ駆動方式を示している。
【００４１】
ペイリー法によるアダマール行列は、列数と行数であるｎが、ｎ＝ｐ＋１（ｐは任意の素数）のときに存在する。ｎ＝６，１２，１４，１８，２０，２４，３０，・・・である。
【００４２】
素数ｐ＝１１として、ルジャンドル関数と呼ばれるｘ(ａ)を求めると、図３（Ａ）のようになる。ルジャンドル関数ｘ（ａ）は次のようにして求められる。
【００４３】
【表１】
2016081486.tif 000003
【００４４】
上記の表１に示すように、ｙ＝１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０の平方根ｙ２＝１，４，９，１６，２６，３６，４９，６４，８１，１００を求める。この平方根ｙ２を素数ｐ＝１１で除算した余りが、平方余剰mod（P）である。素数をｐ＝１１とし、図３（Ａ）に示すように、行の桁数であるａ＝１０としたときに、平方余剰mod（P）は、１，３，４，５，９のみが存在する。図３（Ａ）に示すｘ（ａ）は、平方余剰mod（P）にａが含まれていれば符号が「１」であり、含まれていなければ「−１」である。
【００４５】
図３（Ａ）に示すように、ａ＝１については、平方余剰mod（P）に「１」が存在するからｘ（１）の符号は「１」、ａ＝２については、平方余剰mod（P）に「２」が存在しないからｘ（２）の符号は「−１」、ａ＝３ついては、平方余剰mod（P）に「３」が存在するから、ｘ（３）の符号は「１」である。
【００４６】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示される関数ｘ（ａ）を、第１列（ｔ１）とし、第２行（ｔ２）以下では、前記関数ｘ（ａ）を１列ずつ右方向へずらした巡回行列Ｑを示している。
【００４７】
このとき、以下の数１のようにｐ＋１次の行列Ｈｐ+1を作ると，行列Ｈｐ+1はアダマール行列となる。
【００４８】
【数１】
2016081486.tif 000004
【００４９】
図４（Ａ）には、ｎ＝ｐ＋１＝１２のアダマール行列Ｈ１２が示されている。アダマール行列は全ての列と全ての行を構成する符号が「１」または「−１」である。図４（Ｂ）に前記アダマール行列Ｈ１２の逆行列が示されている。図４（Ｂ）に示す逆行列は、図４（Ａ）に示すアダマール行列の列と行を入れ替えた転置行列であり、逆行列も全ての列と全ての行の符号が「１」または「−１」で構成されている。
【００５０】
図４（Ａ）に示すアダマール行列Ｈ１２を、駆動符号として各駆動電極に与え、１つの検出電極から１２通りの検出値を得て、図４（Ｂ）で示す逆行列で復号すると、前記の１つの検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部での静電容量の分布に基づく情報を得ることができる。
【００５１】
図４（Ａ）に示すアダマール行列Ｈ１２では、第２行（ｔ１）以下での各行の符号の合計値が「２」となるが、第１行（ｔ０）では、合計値が「−１０」であり絶対値が「１０」である。したがって、各駆動電極Ｄに対して、第１行（ｔ０）の駆動信号が与えられると、そのときに各検出電極Ｓから得られる検出値が大きくなってＡ／Ｄ変換器などへの負担が大きくなる。さらに各駆動電極Ｄに同じ符号の電圧が印加されることになって輻射ノイズが増大する問題が生じる。
【００５２】
そこで、本発明の実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、前記アダマール行列Ｈ１２の第１行（ｔ０）、および前記第１行（ｔ０）と転置の関係となる第１列とを除去した行列を、駆動行列として使用している。図５（Ａ）の駆動行列は、列の数Ｎと行の数Ｎがそれぞれ「１１」である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す駆動行列の逆行列である。この逆行列は「０」と「１」の符号で構成されている。
【００５３】
図５（Ａ）に示す駆動行列を１１本の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に与え、それぞれの検出電極Ｓ１から得られた検出値を、図５（Ｂ）で示す逆行列を用いて復号することで、検出電極Ｓ１と１１本の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部における静電容量の分布に関する情報を得ることができる。
【００５４】
図５（Ａ）に示す駆動行列は、それぞれの行ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔ１１における符号の合計値が「１」であるため、それぞれの検出電極Ｓから得られる検出値を処理する制御部５に設けられるＡ／Ｄ変換部などの負荷を低減できる。また、複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に同時に駆動信号を与えたときの輻射ノイズも低減できる。さらに、図５（Ｂ）に示す復号行列を構成する符号が、「０」と「１」であるため、復号処理では、加算と減算の演算のみで検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１Ｄとの交差部における容量分布に応じた情報を得ることが可能である。
【００５５】
ただし、図５（Ｂ）に示す復号行列では、各行に符号「０」が含まれている。これは、復号の際に演算対象となる駆動電極の数が低下していることを意味している。マルチ駆動方式は、複数の駆動電極に同時に駆動信号を与え、検出電極とそれぞれの駆動電極との間の静電容量を符号を用いて復号することで、１つの検出電極において検出されるノイズを平均化でき、Ｓ／Ｎ比を改善できる利点を有している。しかし復号行列に多くの「０」が含まれていると、ノイズの平均化の度合いが低下することになる。
【００５６】
そこで、図６の実施の形態では、図５（Ｂ）に示す復号行列の符号「０」を「−１」で置き換えた拡張行列を生成し、拡張行列を復号行列として使用している。
【００５７】
図７（Ａ）は、１つの検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１のそれぞれの交差部において静電容量が相違していることを想定した演算例を示している。図７（Ａ）に示す元信号は、１つの検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部における静電容量の分布を示し、図８では、元信号の分布が折れ線グラフで示されている。図８において横軸の１，２，３，・・・，１１は、検出電極Ｓ１と駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交点を示している。
【００５８】
図７（Ａ）には、駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１に、図５（Ａ）に示す駆動行列に基づいて駆動信号を与えたときの演算値、すなわち、駆動行列と元信号との演算値が示されている。図７（Ａ）の右側には、各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔ１１における検出電極Ｓ１からの検出値（センシング値）が示されている。検出値は、時刻ｔ１で「１１」、時刻ｔ２で「２１」、時刻ｔ３で「１１」などである。
【００５９】
図７（Ｂ）では、図７（Ａ）において検出電極Ｓ１から得られた検出値（センシング値）を、図６に示した拡張行列を用いて復号した演算結果を示している。復号値は、電極の交点１，２，３，・・・１１の順に、「−２．３」「−１．２」「−２．３」・・・「−２．３」となり、元信号「１」「２」「１」・・・「１」と異なる値となっている。そこで、図８において、復号値「−２．３」「−１．２」「−２．３」・・・「−２．３」をプロットすると、復号値は元信号をマイナス側にシフトさせただけであり、復号値の大小の分布は、元信号と相似となっていることが解る。
【００６０】
すなわち、図５（Ａ）に示す駆動行列に基づいて駆動電極Ｄに駆動信号を与え、図６に示す拡張行列を使用して復号動作を行うと、検出電極Ｓと複数の駆動電極Ｄとの交差部における静電容量の分布をそのまま反映した検出値を得ることが可能になる。しかも、図６に示す拡張行列は、符号「０」を含んでいないため、それぞれの行の符号で復号を行ったときに、行方向での符号の数だけノイズを平均化でき、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能になる。
【００６１】
＜シルベスター法に基づく駆動行列と復号行列＞
図９ないし図１４は、シルベスター法による駆動行列を使用した例を示している。
【００６２】
図９には、シルベスター法で求めた列と行の数ｎ＝８であるアダマール行列が示されている。このアダマール行列は、第１行（ｔ０）での符号の合計値が「８」であり、他の行と比較するとベース容量の検出値の変動が大きくなるため、ベース容量のキャンセルが困難となる。また第１行に現れる大きな検出値をＡ／Ｄ変換するときに、ｂｉｔ数をかなり大きくしないと、指などの接近に伴う比較的小さな静電容量の変化を十分な分解能で検出することが難しくなる。またｔ０の時刻において駆動電極Ｄに与える符号が同じになるため、輻射ノイズが大きくなる。
【００６３】
そこで、図９のアダマール行列において、合計値が最も大きくなる行（ｔ０）と、この行（ｔ０）と転置関係となる第１の列の符号を除去して、列と行の数Ｎ＝７となる行列を形成し、これを駆動行列として使用する。この駆動行列は図１０（Ａ）に示されている。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の駆動行列の逆行列である。この逆行は、符号「０」と「−１」とから構成されている。
【００６４】
図１０（Ａ）に示す駆動行列は、各行の符号の合計値が「−１」と小さい値で均一になるため、復号部７でベース容量をキャンセルしやすくなり、また比較的ｂｉｔ数の少ないＡ／Ｄ変換器を使用しても、指などの接近に伴う比較的小さな静電容量の変化を十分な分解能で検出することができるようになる。またそれぞれの行において、複数の駆動電極に与えられる符号の合計値が小さくなるため、駆動電極を駆動するときの輻射ノイズも低減できる。また、図１０（Ｂ）に示す逆行列は、「０」と「−１」の符号で構成されているため、図１０（Ｂ）に示す逆行列を復号行列として使用すると、加算と減算の演算で復号することが可能になる。
【００６５】
図１１は、図１０（Ｂ）に示す逆行列の符号「０」を「−１」に置き換えた拡張行列を示している。図６に示した拡張行列は、その基礎となる図５（Ｂ）の逆行列の符号が「０」と「１」であるため、「０」を「１」とは逆符号である「−１」に置き換えたが、図１１に示す拡張行列は、その基礎となる図１０（Ｂ）に示す逆行列の符号が「０」と「−１」であるため、「０」を「−１」とは逆符号である「１」に置き換えている。
【００６６】
図１２は、図１０（Ａ）に示す駆動行列で元信号を変調した演算を表している。元信号は、１つの検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部での静電容量の分布を意味している。図１２では、元信号と図１０（Ａ）に示す駆動行列との演算結果として、１つの検出電極Ｓ１で得られた時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔ７に対応する検出値（センシング値）が示されている。
【００６７】
図１３（Ａ）は、図１２で得られた検出値（センシング値）を、図１０（Ｂ）に示す符号「０」を含んだ複合行列で復号した演算値を表しており、１つの検出電極Ｓ１で得られた７つの復号値が示されている。この復号値は、図１２に示した元信号と同じである。
【００６８】
図１３（Ｂ）は、図１２で得られた検出値（センシング値）を、図１１に示す拡張行列を用いて復号した演算値を表しており、１つの検出電極Ｓ１で得られた７つの復号値が示されている。このときの復号値は、「−２．７１４２９」「−１．５７１４３」・・・「−１．５７１４３」となり整数にならない。
【００６９】
図１４は、図１３（Ａ）で得られた逆行列による復号値と、図１３（Ｂ）で得られた拡張行列による復号値とをプロットしている。これによれば、図１１に示す拡張行列で復号した復号値は、図１０（Ｂ）に示す逆行列で復号した復号値すなわち元信号を、マイナス側に一定値でシフトさせただけであり、求めようとしている静電容量の分布に関しては、元信号と同じである。
【００７０】
複合行列として図１１に示す拡張行列を使用すると、図１０（Ｂ）に示す逆行列を使用したのと同様に、検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部の静電容量の分布を得ることができる。図１１に示す拡張行列は符号「０」を含まないため、検出電極Ｓ１と複数の駆動電極Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・Ｄ１１との交差部の静電容量の検出値のノイズを平均化でき、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００７１】
以上のように、本発明の実施の形態では、図４（Ａ）または図９に示すアダマール行列のうちの、符号の合計値が最も大きくなる少なくとも１つの行と、その行と転置関係となる少なくとも１つの列を除去して駆動行列を形成しているため、各行の符号の合計値のばらつきを小さくできるためベース容量をキャンセルしやすくなり、また比較的ｂｉｔ数の少ないＡ／Ｄ変換器を使用しても、指などの接近に伴う比較的小さな静電容量の変化を十分な分解能で検出することができるようになる。またそれぞれの行において、複数の駆動電極に与えられる符号の合計値が小さくなるため、駆動電極を駆動するときの輻射ノイズも低減できる。
【００７２】
また、符号の合計値が最も大きくなる少なくとも１つの列と行を除去した駆動行列の逆行列であって符号「０」を含む複合行列で、センシング値を復号することで、元信号を復号することができる。さらに、前記逆行列の「０」を「１」または「−１」に置き換えた拡張行列を使用して復号を行うことで、検出値のノイズを平均化することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能になる。
【００７３】
なお、本発明では、タッチパッド１０を構成する全ての駆動信号に同時に駆動信号を与えているものに限られず、例えば一部の複数の駆動電極を選択して、この駆動電極に同時に駆動信号を与えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  静電容量式検知装置
２  マルチ駆動部
３  検出部
５  制御部
７  復号部
１０  タッチパッド
１１  絶縁基板
Ｄ  駆動電極
Ｓ  検出電極
【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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【図１４】
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