JP2011210016A - 指示体位置検出装置及び指示体位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電結合方式により指示体の位置を検出する際に、ノイズの影響なく精度よく位置検出できるようにする。
【解決手段】複数の信号送信用の導体と複数の信号受信用の導体が交差した導体パターンに対し、送信側の複数の導体に互いに周波数の異なる信号を同時に供給して、受信側で当該複数の周波数の異なる信号に対応した周波数毎の信号を検出し、導体パターン上の指示体の位置を検出する。この場合、検出する周波数毎のノイズ量を検出し、適正に検出できない周波数については、別の周波数に切替えて検出を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、指示体位置検出装置及び指示体位置検出方法に関し、より詳細には、静電結合方式により指示体の位置を検出する指示体位置検出装置及び指示体位置検出方法に関する。

従来、タッチパネル等に用いられる指や専用のペン等の指示体の位置検出の方式には、例えば、抵抗膜方式、静電結合方式（静電容量方式）等の種々の方式が提案されている。そのなかで、近年、静電結合方式の指示体位置検出装置の開発が盛んに行われている。

静電結合方式には、大きく分けて表面型（Surface Capacitive Type）と投影型（Projected Capacitive Type）の２種類の方式がある。表面型は、例えばＡＴＭ（Automated Teller Machine：現金自動預入支払機）等に適用されており、投影型は、例えば携帯電話機等に適用されている。なお、両方式とも導電膜と指示体（例えば、指、静電ペン等）との間の静電結合状態の変化を検出して、指示体の位置を検出する。

投影型静電結合方式の指示体位置検出装置は、例えば透明基板や透明フィルム上に電極を所定のパターンで形成して構成され、指示体が接近した際の指示体と電極との静電結合状態の変化を検出する。従来、このような方式の指示体位置検出装置に関しては、その構成を最適化するための様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

ここで、投影型静電結合方式から発展したクロスポイント型静電結合方式の指示体位置検出装置の動作を、図面を参照しながら簡単に説明する。図２０に、クロスポイント型静電結合方式の指示体位置検出装置のセンサ部の概略構成及び位置検出原理を示す。

一般に、センサ部３００は、複数の送信導体３０４からなる送信導体群３０３と、複数の受信導体３０２からなる受信導体群３０１とを備える。なお、送信導体群３０３と、受信導体群３０１との間には絶縁層が配置される。送信導体３０４は、所定方向（図２０中のＸ方向）に延在した導体であり、複数の送信導体３０４は、互いに所定間隔離して並列配置される。また、受信導体３０２は、送信導体３０４の延在方向に交差する方向（図２０中のＹ方向）に延在した所定形状の導体であり、複数の受信導体３０２は、互いに所定間隔離して並列配置される。

このような構成のセンサ部３００では、所定の送信導体３０４に所定の信号を供給し、その所定の送信導体３０４と、受信導体３０２との交差点（以下、「クロスポイント」という）に流れる電流の変化を各クロスポイント毎に検出する。一般にこのような検出の方式をクロスポイント型静電結合方式と呼んでいる。指示体３１０（指等）が置かれている位置では、電流が指示体３１０を介して分流される。それゆえ、電流変化のあったクロスポイントを検出することにより、指示体３１０の位置を検出することができる。また、クロスポイント型静電結合方式の指示体位置検出装置では、センサ部３００上に複数のクロスポイントが設けられるので、多点検出が可能となる。

より具体的に、クロスポイント型静電結合方式の位置検出の原理を説明する。例えば、いま、図２０に示すように、送信導体Ｙ_６に所定の信号を供給し、送信導体Ｙ_６上での指示体３１０の指示位置を検出する例を考える。送信導体Ｙ_６に信号を供給した状態で、まず、受信導体Ｘ_１に流れる電流の変化を、増幅器３０５を介して検出する。次いで、所定時間後、受信導体をＸ_２に切替えて、受信導体Ｘ_２に流れる電流の変化を検出する。この動作を受信導体Ｘ_Ｍまで繰り返す。

次に、例えば送信導体Ｙ_７に切替えて信号を供給した状態で、上述のように受信導体を順次切替えて送信導体Ｙ_７上の各クロスポイントの位置における信号のレベル変化を増幅器３０５を介して求める。このようにして、全てのクロスポイントの位置における信号のレベル変化を求める。

図２０に示す例において、送信導体Ｙ_６上では受信導体Ｘ_５及びＸ_Ｍ−５とのクロスポイント付近に指示体３１０が置かれているので、このクロスポイント付近に流れる電流が変化する。それゆえ、送信導体Ｙ_６上の受信導体Ｘ_５及びＸ_Ｍ−５のクロスポイント付近に対応する位置で、増幅器３０５の出力信号が変化する。従って、この信号変化に基づいて、指示体３１０の位置を検出することができる。

特開平５−２２４８１８号公報 特開平８−８７３６９号公報 特開平８−１７９８７１号公報 特開平９−４５１８４号公報 特開２０００−１１２６４２号公報

上述のような従来のクロスポイント型静電結合方式の指示体位置検出装置では、受信導体群で検出した信号に含まれるノイズが問題となる場合がある。即ち、例えば図２０では、増幅器３０５の出力信号から指示体の位置を検出するが、出力信号に何らかのノイズが重畳した場合、指示体の位置を正確に検出できない場合が想定される。

また、この種の指示体位置検出装置では、所定時間毎に順次各クロスポイントの位置検出処理を行うので、全クロスポイントの検出時間が長くなるという問題がある。例えば、６４本の送信導体及び１２８本の受信導体を備えるセンサ部において、各クロスポイントでの検出処理時間を例えば２５６μｓｅｃとすると、全クロスポイント（８１９２個）で約２ｓｅｃの検出時間がかかり、実用的ではない。

上記問題に鑑み、本発明は、静電結合方式により指示体の位置を検出する際に、高速かつ確実に位置検出できるようにすることを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の指示体位置検出装置は、
第１の方向に配置された複数の導体と、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に配置された複数の導体から構成され、指示体による位置指示を検出するための導体パターンと、
前記第１の方向に配置された複数の導体に対して周波数の異なる複数の信号を供給するための多周波信号供給回路と、
前記第２の方向に配置された複数の導体からの信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示に基づいた信号を周波数分析するための周波数分析回路と、
前記周波数分析回路からの信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示を検出するための指示位置検出回路と、
前記導体パターンにて受信されたノイズ信号を周波数分析するためのノイズ分析回路と、
前記ノイズ分析回路によるノイズ信号の周波数分析に基づいて、前記多周波信号供給回路から前記第１の方向に配置された複数の導体に供給される多周波信号の周波数の割り当てを制御するための制御回路を備えた構成とし、
前記指示位置検出回路における前記指示体による位置指示の検出に対する前記ノイズ信号の影響を抑制するようにした。

また本発明の指示体位置検出方法は、次のような手順で行う。
即ち、第１の方向に配置された複数の導体と前記第１の方向に対して交差する方向に配置された複数の導体からなり、指示体による位置指示を検出するための導体パターンの前記第１の方向に配置された複数の導体に対して周波数の異なる複数の信号を供給するための多周波信号供給ステップと、
前記第２の方向に配置された複数の導体からの信号を周波数分析するための周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップで周波数分析された信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示を検出するための指示位置検出ステップと、
前記導体パターンにて受信されたノイズ信号を周波数分析するためのノイズ分析ステップと、
前記ノイズ分析ステップによるノイズ信号の周波数分析に基づいて、前記多周波信号供給ステップで前記第１の方向に配置された複数の導体に供給される多周波信号の周波数の割り当てを制御するための制御ステップを備えることで、
前記指示位置検出ステップにおける前記指示体による位置指示の検出に対する前記ノイズ信号の影響を抑制するようにした。

本発明では、送信側の複数の導体に周波数の異なる複数の信号を同時に供給して、受信側で当該周波数の異なる複数の信号に対応した周波数毎の信号を検出し、導体パターン上の指示体の位置を検出する。更には、各周波数の信号の受信状況に応じて、送信する周波数を切り替えることで、良好に検出できる周波数を使用する。

本発明では、送信側では複数の導体に周波数の異なる複数の信号を同時に供給し、受信側では各受信導体からの信号を周波数分析することで導体パターン上の指示体の位置を検出する。この構成によれば、各受信導体毎に複数のクロスポイントにおける位置検出処理を同時的に行うことができるため、静電結合方式の指示体位置検出装置において、より高速に位置検出が可能となる。
この場合、例えば特定の周波数の信号に対して妨害となるノイズが検出された場合には、ノイズとして検出された周波数以外の周波数の信号を使うように切り替えることで、ノイズを回避した指示体位置検出が可能となり、更に高速で安定した指示体位置検出が可能となる。

本発明の実施の形態に係る指示体位置検出装置の概略ブロック構成図である。 図２Ａは、センサ部上に指示体が存在しない場合の送信導体及び受信導体間の静電結合状態を示す説明図であり、図２Ｂは、センサ部上に指示体が存在する場合の送信導体及び受信導体間の静電結合状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る指示体位置検出装置の信号発生回路のブロック構成図である。 本発明の実施の形態に係る指示体位置検出装置の受信部のブロック構成図である。 本発明の実施の形態に係る指示体位置検出装置の同期検波回路部のブロック構成図である。 図６Ａは、第１の実施の形態に係る指示体位置検出装置に対するマルチタッチを示す説明図であり、図６Ｂは、送信導体Ｙ_６に対する受信導体の出力信号の波形を示す説明図である。図６Ｃは、送信導体Ｙ_３に対する受信導体からの出力信号の検出波形を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る指示体位置検出装置の多周波信号供給回路のブロック構成図である。 図８Ａ−図８Ｃは、第１の実施の形態に係る指示体位置検出装置のノイズ検出状態と送信周波数の切り替え例を示す概念図である。 第１の実施の形態に係る指示体位置検出装置における位置検出の手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る指示体位置検出装置における周波数切り替え手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る指示体位置検出装置の多周波信号供給回路のブロック構成図である。 第２の実施の形態に係る指示体位置検出装置における周波数切り替え手順を示すフローチャートである。 第３の実施の形態に係る指示体位置検出装置の多周波信号供給回路のブロック構成図である。 第３の実施の形態に係る指示体位置検出装置における周波数切り替え手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例１に係る指示体位置検出装置の概略ブロック構成図である。 本発明の実施の形態の変形例２に係る指示体位置検出装置の概略ブロック構成図である。 図１７Ａ−図１７Ｄは、変形例２の多周波信号の初期位相の分散例を示す説明図である。 変形例２に係る指示体位置検出装置の受信部のブロック構成図である。 変形例２の指示体位置検出装置の絶対値検波回路のブロック構成図である。 従来のクロスポイント型静電結合方式の指示体位置検出装置のセンサ部の概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記項目の順に行う。
１．各実施の形態で共通の基本構成
２．第１の実施の形態（各周波数を切り替えて周波数多重する例）
３．第２の実施の形態（各周波数を加算して周波数多重する例）
４．第３の実施の形態（切り替え用の別の周波数を用意する例）
５．変形例１：周波数多重をブロック構成で行う例
６．変形例２：生成信号の位相を制御する例

＜１．各実施の形態で共通の基本構成＞
まず、本発明の指示体位置検出装置及び指示体位置検出方法の基本構成例を説明する。
本実施の形態では、センサ部の送信導体群を構成するそれぞれの送信導体に送信信号を同時に供給する。また、受信導体群を構成するそれぞれの受信導体から同時に信号を受信する構成を備える。なお、送信導体群あるいは受信導体群を複数のグループに分割し、グループごとに複数の周波数の信号を同時供給（多重送信）する構成については後述する。以降において、本実施の形態の信号の供給形態を「周波数多重方式」、供給される複数の周波数を含む信号を総称して「多周波信号」という。なお、本発明で例示する位置検出方式は、センサ部の送信導体及び受信導体間の静電結合状態の変化に基づいて指示体の位置を検出する静電結合方式である。

［指示体位置検出装置の基本構成：図１〜図６Ａ−図６Ｃ］
図１に、本発明の各実施の形態の指示体位置検出装置の基本的概略構成を示す。
指示体位置検出装置１００は、主に、センサ部１０と、送信部２０と、受信部３０と、送信部２０及び受信部３０の動作を制御する制御回路４０などで構成される。以下、各部の構成について説明する。

まず、センサ部１０の構成を図１及び図２Ａ、図２Ｂを参照しながら説明する。なお、図２Ａ、図２Ｂは、センサ部１０の概略断面図であり、図１中のＸ方向から見た断面図である。この図２Ａ、図２Ｂに示すように、センサ部１０は、第１ガラス基板１５と、複数の受信導体１２からなる受信導体群１１と、スペーサ１６と、複数の送信導体１４からなる送信導体群１３と、第２ガラス基板１７とを備える。そして、送信導体群１３、スペーサ１６、受信導体群１１及び第２ガラス基板１７が、この順で、第１ガラス基板１５上に配置される。

そして、この第１の実施の形態では、指や静電ペン等の指示体は、第２ガラス基板１７側（当該第２ガラス基板１７の、第１ガラス基板１５と対向する面とは反対側の面）で使用される。また、この第１の実施の形態では、第１ガラス基板１５及び第２ガラス基板１７の代わりに、合成樹脂等からなるシート状（フィルム状）基材を用いてもよい。

送信導体１４及び受信導体１２は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明電極膜や銅箔等で形成される。送信導体１４の電極パターンは、例えば、次のように形成することができる。まず、上述した材料等で形成された電極膜を、例えば、スパッタ法、蒸着法、塗布法等により第１ガラス基板１５上に形成する。次いで、形成した電極膜をエッチングして、所定の電極パターンを形成する。受信導体１２の電極パターンも同様にして第２ガラス基板１７上に形成することができる。なお、送信導体１４及び受信導体１２を銅箔で形成する場合には、インクジェットプリンタを用いて、銅粒子を含むインクを所定の電極パターンでガラス板等上に吹き付けて作製することもできる。

スペーサ１６は透過性を有しており、例えば、ＰＶＢ（PolyVinyl Butyral）、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）、アクリル系樹脂等の合成樹脂で形成することができる。また、スペーサ１６は、高屈折率（高誘電体）のシリコンラバーで構成することもできる。

スペーサ１６を合成樹脂で形成する場合、例えば、次のようにして形成することができる。まず、合成樹脂シートを送信導体１４及び受信導体１２間に挟み込む。次いで、導体間を真空引きしながら加圧及び加熱してスペーサ１６を形成する。また、例えば、液体状の合成樹脂を送信導体１４及び受信導体１２間に流し込み、その後、合成樹脂を固化することでスペーサ１６を形成してもよい。

図１に示すように、送信導体群１３は、所定方向（図１中のＸ方向）に延在した複数の送信導体１４から構成され、複数の送信導体１４は、互いに所定間隔離して並列配置される。また、受信導体群１１は、送信導体１４の延在方向に交差する方向（図１中のＹ方向）に延在した複数の受信導体１２から構成され、複数の受信導体１２は、互いに所定間隔離して並列配置される。送信導体１４及び受信導体１２は、ともに直線状（板状）または所定形状の導体で形成することができる。この第１の実施の形態においては、直線状に形成した例を示している。なお、この図１においては、送信導体１４と受信導体１２は直交するように記載してあるが、直交以外の角度、例えば、送信導体１４と受信導体１２とを斜めに交差する構成としてもよい。また電気特性上、受信導体の幅を送信導体の幅より細くすると浮遊容量が減るために、受信導体に混入するノイズを低減させることができる。

なお、この第１の実施の形態では、例えば送信導体１４の本数を１６本とし、受信導体１２の本数を３２本とする。また、この第１の実施の形態では、送信導体１４及び受信導体１２の配置間隔（ピッチ）は、ともに５ｍｍとする。ただし、上記送信導体１４の本数および受信導体１２の本数などは例示に過ぎない。本発明はこれに限定されず、送信導体１４及び受信導体１２の本数及びピッチは、センサ部１０のサイズや必要とする検出精度等に応じて適宜設定される。

また、この第１の実施の形態では、送信導体群１３において、受信部３０に近い側の送信導体１４からそのインデックスｎを「１」〜「１６」とし、以下では、適宜、各インデックスｎに対応する送信導体１４を送信導体Ｙ_ｎとも記す。また、本実施の形態では、受信導体群１１において、送信部２０に遠い側の受信導体１２からそのインデックスｍを「１」〜「３２」とし、以下では、適宜、各インデックスｍに対応する受信導体１２を受信導体Ｘ_ｍとも記す。

送信部２０は、図１に示すように、多周波信号供給回路２１と、クロック発生回路２３とを備える。多周波信号供給回路２１は、クロック発生回路２３に接続されており、クロック発生回路２３から出力されるクロック信号により多周波信号の生成が制御される。

図３に、多周波信号供給回路２１が備える信号発生回路の概略構成の一例を示す。
この第１の実施の形態における多周波信号供給回路２１は、発生させる周波数信号の数に対応した数の信号発生回路を備える。例えば、ここでは１６個の信号発生回路２４_１〜２４_１６を備える。各信号発生回路２４_１〜２４_１６は、基本的に同一の構成であり、発生させる周波数が異なる。
なお、例えば１６本の送信導体のそれぞれに固有の周波数の信号を供給する場合には、１６本の信号発生回路を備える。また、後述するようにノイズなどで周波数を切り替えるために更なる信号発生回路を備える。或いは、後述するように送信導体選択回路あるいは受信導体選択回路を備えることで、複数の導体をブロック構成として取り扱う場合には、送信導体の数よりも少ない数の信号発生回路で対応することもできる。

図３に、それぞれの信号発生回路２４_１〜２４_１６の概略構成を示す。
信号発生回路２４_１〜２４_１６を構成する各々の回路は、主に、加算器２４１と、選択器２４２と、Ｄ型フリップフロップ（以下、「Ｄ−ＦＦ」という）２４３と、矩形波ＲＯＭ２４４と、Ｄ−ＦＦ２４５とで構成される。以下、各部の構成について説明する。

加算器２４１は、入力端子を２つ備え、演算結果を出力する出力端子を１つ備える。加算器２４１の一方の入力端子には、発生させる周波数を指示するデータが入力される。このデータは、例えば１００ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの間で一つの周波数を指示するデジタル信号であり、制御回路４０により各信号発生回路２４_１〜２４_１６ごとに設定される。この加算器２４１の出力端子から出力された演算結果は、選択器２４２を介してＤ−ＦＦ２４３へ入力される。Ｄ−ＦＦ２４３の出力は加算器２４１の他方の入力端子に入力される。

選択器２４２は、入力端子を二つ備え、演算結果を出力する出力端子を一つ備えるセレクタである。この選択器２４２の一方の入力端子には上記加算器２４１からの演算結果が入力され、他方の入力端子には発生させる周波数の信号の初期位相を設定するためのデータが入力される。そして、この選択器２４２は、入力された演算結果または初期位相データのいずれか一方を選択的に出力する。このデータは、例えば２２．５°、４５°、９０°などを指示するデジタル信号であり、制御回路４０により各信号発生回路２４_１〜２４_１６ごとに設定される。なお、本実施の形態では、初期位相は０°に設定される。

Ｄ−ＦＦ２４３は、選択器２４２から出力されるデータを一時保持するものである。また、このＤ−ＦＦ２４３には、クロック発生回路２３が発生するクロックが入力されるようになっている。そして、Ｄ−ＦＦ２４３は、クロック発生回路２３から供給されたクロックのエッジのタイミングで、選択器２４２から出力されたデータを記憶する。Ｄ−ＦＦ２４３の出力は、矩形波ＲＯＭ２４４に入力されるとともに、加算器２４１にも入力される。

矩形波ＲＯＭ２４４は、例えば８ビット×２５６サンプルの疑似矩形波を発生させるためのデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）である。各信号発生回路２４_１〜２４_１６は、クロック発生回路２３から供給されるクロックに基づき、制御回路４０から供給される制御信号に応じて、矩形波ＲＯＭ２４４のアドレスを指定してデータを読み出す。周波数を指示するデータ及び初期位相を指示するデータに対応して読み出されるアドレスが制御されることで、矩形波ＲＯＭ２４４から読み出される疑似矩形波の周波数、初期位相が変化するように構成される。

なお、この例の信号発生回路２４_１〜２４_１６では、矩形波ＲＯＭ２４４の読み出しアドレスを制御することで発生させる周波数を変更する。

Ｄ−ＦＦ２４５は、矩形波ＲＯＭ２４４から供給される矩形波データを一時保持するものである。このＤ−ＦＦ２４５は、クロック発生回路２３から供給されるクロックに基づいて、一時保持した矩形波データを出力する。

制御回路４０から出力されたリセット信号が選択器２４２に入力されると、選択器２４２で初期位相が選択される。続いて、選択器２４２で選択された初期位相を示すデータがＤ−ＦＦ２４３へ供給されて初期位相が設定される。

次に、Ｄ−ＦＦ２４３は、クロック発生回路２３が発生するクロックに基づいて、加算器２４１に初期位相を示すデータを入力する。加算器２４１は、Ｄ−ＦＦ２４３から入力された初期位相を示すデータに、発生させる周波数に対応したデータを加算する処理を行う。続いて、この加算器２４１は、その演算結果を選択器２４２を介してＤ−ＦＦ２４３へ出力する。Ｄ−ＦＦ２４３には、初期位相のデータと発生させる周波数に対応したデータとが加算された値（加算値）が設定される。この加算値はＤ−ＦＦ２４３から矩形波ＲＯＭ２４４へ供給される。そして、クロック発生回路２３が発生するクロックに基づき、加算値に対応する該当アドレスが指定される。このアドレスに応じて、矩形波ＲＯＭ２４４からデータが読み出される。矩形波ＲＯＭ２４４から読み出されたデータは、Ｄ−ＦＦ２４５を介して送信導体選択回路２２へ出力される。このような一連の動作を繰り返すことにより、所望の周波数、初期位相の矩形波データが得られる。

なお、信号発生回路２４_１〜２４_１６は、上記のＲＯＭを用いない構成で実現してもよいことは勿論である。また、ＲＯＭ２４４に保持されるデータに応じて、矩形波に限らず、サイン波など、所望の波形を生成することができる。

また、例えば発生させる周波数をｆ_１からｆ_１６とし、周波数がｆ_１からｆ_１６にかけて高くなる場合、受信部３０との距離が遠い方の送信導体に対し低い周波数（例えばｆ_１）を供給し、受信部３０との距離が近い方の送信導体に対し高い周波数（例えばｆ_１６）を供給すると、受信導体を伝播する送信信号の周波数特性を勘案した好適な受信感度を確保することができる。

受信部３０は、図１に示すように、増幅回路３２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路３３と、周波数分析回路３４と、指示体位置検出回路３５とから構成されている。増幅回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３３、周波数分析回路３４及び指示体位置検出回路３５は、この順で、センサ部１０側から配置される。

増幅回路３２は、受信導体１２から出力される電流信号を電圧信号に変換するとともに増幅する。この増幅回路３２は、図４に示すように、Ｉ／Ｖ変換回路３２ａで構成される。Ｉ／Ｖ変換回路３２ａは、１入力１出力の増幅器３２ｂ（オペアンプ：Operational Amplifier）と、それに接続されたキャパシタ３２ｃとで構成される。

Ａ／Ｄ変換回路３３は、増幅回路３２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

周波数分析回路３４は、Ａ／Ｄ変換回路３３からの出力信号から、多周波信号供給回路２１で生成された複数の周波数の信号から所望の周波数の信号を検出する。より具体的には、この周波数分析回路３４は、Ａ／Ｄ変換回路３３から供給される各受信導体からの信号を周波数分析することで、１本の受信導体と交差する各送信導体との間で形成される各クロスポイントにおける指示体１９による位置指示の有無を識別する。このような周波数分析を全受信導体に対して行うことで、指示体１９がタッチした少なくとも１つのクロスポイント［Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ］を特定し、その分析結果（分析値）を指示体位置検出回路３５へ出力することで指示体１９のタッチに対応したビットマップデータを生成する。

図４に示すように、この周波数分析回路３４は、多周波信号供給回路２１が同時に出力する信号の数（ここでは１６個）と同数の同期検波回路３７_１〜３７_１６で構成される。

図１の例では、この周波数分析回路３４の出力はノイズ分析回路４１にも供給されて、それぞれの周波数の信号の受信状態を分析する。なお、ノイズ分析回路４１については後述する。

図４に、増幅回路３２を構成するＩ／Ｖ変換回路３２ａ、Ａ／Ｄ変換回路３３及び周波数分析回路３４の接続関係、並びに周波数分析回路３４の内部構成を示す。Ｉ／Ｖ変換回路３２ａ、Ａ／Ｄ変換回路３３及び周波数分析回路３４は、この順で受信導体１２側から直列に接続される。
受信導体１２から出力された電流信号Ｘ_ｍは、Ｉ／Ｖ変換回路３２ａで電圧信号に変換されるとともに増幅された後Ａ／Ｄ変換回路３３に入力されてデジタル信号に変換される。その変換されたデジタル信号は周波数分析回路３４に入力され、多周波信号供給回路２１から出力される１６種類の周波数の信号と同一の周波数の信号の存在を検出して出力する。

周波数分析回路３４は、複数の同期検波回路３７_１〜３７_１６と、それぞれの同期検波回路３７_１〜３７_１６に接続された複数のレジスタ３８_１〜３８_１６とで構成される。１６本の送信導体（Ｙ_１〜Ｙ₁₆）に対応した各周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）の信号がそれぞれの送信導体１４に供給された場合、１本の受信導体Ｘ_ｍにおいて受信されたこれらの送信信号は周波数分析回路３４によって各周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）毎に周波数分析され、その分析結果が１６個のレジスタ３８_１〜３８_１６のそれぞれのデータ格納領域に格納される。

同期検波回路３７_１〜３７_１６は、入力された信号から所望の周波数の信号を検出するフィルタの機能を果たすものであり、多周波信号供給回路２１から出力される信号の数と同数（１６個）設けられており、各周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）の信号を弁別して出力する。なお、図４の例では、複数の同期検波回路３７_１〜３７_１６はＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）で構成されている。

図５に、各同期検波回路３７_１〜３７_１６を構成するＤＣＴの具体的構成例を示す。
それぞれの同期検波回路３７_１〜３７_１６は、入力端子３７０と、検出対象の周波数ｆ_ｋの信号を発生する信号源３７１と、乗算器３７３と、累積加算器３７４とで構成される。受信導体１２からＡ／Ｄ変換回路３３を介して各同期検波回路３７_１〜３７_１６へ供給された信号は入力端子３７０を介して乗算器３７３へ供給され信号源３７１からの周波数ｆ_ｋの信号と乗算されることで所望の周波数の信号が検出され、累積加算器３７４に供給されて時間積分されて出力される。

このように、信号源３７１で生成する信号の周波数ｆ_ｋを分析すべき周波数に対応して適切に設定することにより、所望の周波数の信号を抽出することができる。なお、ノイズ信号は一定時間の出力を累積すると周波数ｆ_ｋと異なる成分は著しく抑制されるという特性があるため、累積加算器３７４を用いることでノイズ成分を抑制する。
なお、π／２移相器を用いて、入力端子３７０に供給される信号の位相をπ／２ずらし、前記入力端子３７０に供給される信号と乗算することで所望の周波数の信号を抽出することもできる。

図４において、レジスタ３８_１〜３８_１６に格納されたデータは、制御回路４０からのタイミング信号に基づいて読み出されて、指示体位置検出回路３５に供給される。このようにして、図１に示した指示体位置検出回路３５は、各レジスタ３８_１〜３８_１６のデータ格納領域に格納されたデータに基づいて、信号レベルが変化（減少）したクロスポイントを識別でき、これによって、センサ部１０上における指示体１９によって指示された位置を認識することができる。

ノイズ検出回路４１は、周波数分析回路３４の出力端子に接続され、受信導体１２からの信号に含まれるノイズ成分を検出する。即ち、ノイズ検出回路４１は、多周波信号供給回路２１内の各信号発生回路２４_１〜２４_１６で生成される周波数ｆ_１〜ｆ_１６を対象として、ノイズの有無を検出し、その検出結果を制御回路４０に提供する。例えば、各信号発生回路２４_１〜２４_１６からの信号を禁止する期間を設け、その期間内に各周波数ｆ_１〜ｆ_１６についてのノイズの有無を検出する。

［位置検出の原理：図２Ａ、図２Ｂ及び図６Ａ−図６Ｃ］
次に、本実施の形態の指示体位置検出装置における指示体の位置検出の原理を図面を参照しながら説明する。上述のように、本実施の形態の検出方式はクロスポイント型の静電結合方式であり、センサ部の送信導体及び受信導体間の静電結合状態の変化に基づいて指示体の位置を検出する。

まず、図２Ａ及びＢを参照して、センサ部１０上に指示体１９が存在するかどうかに応じて送信導体１４及び受信導体１２で形成される各クロスポイントで静電結合状態が変化することを、説明する。なお、図２Ａは、センサ部１０上に指示体が存在しない場合を示す。図２Ｂは、センサ部１０上に指示体が存在する場合を示す。

図２Ａに示す、センサ部１０上に指示体が存在しない場合、送信導体１４及び受信導体１２の間はスペーサ１６を介して容量結合しており、送信導体１４から出た電界１８は受信導体１２に収束する。

次に、図２Ｂに示す、センサ部１０上に指示体１９として例えば指が存在する場合、受信導体１２は、指１９を介してアースされた状態となる。このような状態では、送信導体１４から出た電界１８の一部は、指１９でも収束することになる。その結果、受信導体１２に流入する電界が小さくなる。静電結合方式では、この電界１８（あるいは電荷）の変化を受信導体１２から出力される電流値の変化として受信部３０で検出することで指示体１９の位置を検出する。

次に、図６Ａ−図６Ｃを参照しながら、指１９がセンサ部１０の複数のクロスポイント上に同時に置かれている場合の位置検出について具体的に説明する。
図６Ａは、複数の指示体１９（指）がセンサ部１０の所定のクロスポイント上に置かれている場合を示す。図６Ａでは、送信導体Ｙ_６と受信導体Ｘ_５、及び、送信導体Ｙ_６と受信導体Ｘ_２７とのクロスポイントに２本の指１９が置かれている。また、送信導体Ｙ_３と受信導体Ｘ_８のクロスポイントにも１本の指１９が置かれている状況を示す。図６Ｂは、送信導体Ｙ_６に周波数ｆ_６の信号が供給されており、周波数分析回路３４による周波数分析によって、受信導体Ｘ_５及び受信導体Ｘ_２７からの信号に指１９の存在に対応して周波数ｆ_６の信号にレベル変化があったことを示す。同様にして、図６Ｃでは、送信導体Ｙ_３に周波数ｆ_３の信号が供給されており、周波数分析回路３４による周波数分析によって、受信導体Ｘ_８からの信号に指１９の存在に対応して周波数ｆ_３の信号にレベル変化があったことを示す。
なお、指１９がセンサ部１０上に存在しない場合には、受信導体１２からの出力信号には変化は生じないため、図６Ｂ−図６Ｃに示されるような検出信号の変化は生じない。

また、上述したように、各送信導体１４に割り当てられる送信信号の周波数は送信導体Ｙ_１６側の受信導体端部ではなく、送信導体Ｙ_１側の受信導体端部に受信部３０が接続される構成とされる場合には、送信導体Ｙ_１、Ｙ_２、・・・、Ｙ_１６の順に順次周波数が低くなるように、それぞれの送信信号（ｆ_１６〜ｆ_１）を割り当てることが好ましい。

図６Ｂ−図６Ｃに示すように、周波数分析回路３４を用いて、各受信導体において各周波数の信号のレベル変化の有無を検出することで、どのクロスポイントに指１９が存在するかどうかを識別することができる。これによって、センサ部１０における指などの指示体１９によって指示された位置を二次元的に検出することができる。

指１９が複数のクロスポイント上に置かれている場合も同様に検出することができる。次に、指が同一の受信導体１２に存在する複数のクロスポイント上に置かれている場合の検出動作について具体的に説明する。

上記のように構成されたクロスポイント型静電結合方式では、複数の周波数の信号を供給した送信導体１４のインデックスｎ（１〜１６）と、出力信号の変化が検出された受信導体１２のインデックスｍ（１〜３２）を検出することにより、指１９の位置を特定することができる。

＜２．第１の実施の形態＞
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の第１の実施の形態の例を説明する。なお、既に説明した図１などの構成の指示体位置検出装置１００と共通する部分には同じ符号を付与してその説明を省略する。本発明の第１の実施の形態の例では、送信部２０側で、多周波信号供給回路２１から送信導体１４に供給する信号と、受信部３０側で受信導体１２から受信する信号の周波数を切り替える構成及び処理に特徴を有する。

例えば送信導体に１６種類の周波数の信号を同時に供給する構成とした場合に、その２倍の数である３２種類の周波数の信号を生成可能として１６対の周波数の組み合わせを備える。ノイズが検出された場合には、一対の周波数の組み合わせを構成する２つの周波数のいずれか一方の、ノイズに耐性のある周波数の信号を選択して、送信導体１４に供給する。

この例では、それぞれの周波数の信号を発生するために、３２個の信号発生回路２４_１〜２４_３２を備えるとする。各信号発生回路２４_１〜２４_３２は、それぞれ個別の周波数の信号を生成させる。ここでは、各信号発生回路２４_１〜２４_３２が生成する信号の周波数をそれぞれｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，・・・，ｆ_３２とする。

使用に供する複数の周波数を周波数の値に基づいて前半の群と後半の群の２つに区分する。ここでは、周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，・・・ｆ_１６を第１の群の周波数とし、周波数ｆ_１７，ｆ_１８，ｆ_１９，・・・ｆ_３２を第２の群の周波数とする。各周波数（ｆ_１〜ｆ_３２）は、例えばこの順序で周波数が次第に高くなるように設定されており、また互いに所定の周波数間隔となるようにそれぞれの周波数が設定されている。

例えば、第１の群の周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）は、周波数ｆ_１＝１００ｋＨｚ、周波数ｆ_２＝１０２．５ｋＨｚ、周波数ｆ₃＝１０５ｋＨｚ、周波数ｆ_１６＝１３７．５ｋＨｚのように、２．５ＫＨｚ間隔で設定する。第２の群の周波数（ｆ_１７〜ｆ_３２）は、周波数ｆ₁₇＝１４０ｋＨｚ、周波数ｆ₁₈＝１４２．５ｋＨｚ、周波数ｆ_３２＝１７７．５ｋＨｚのように、２．５ｋＨｚ間隔で設定する。この周波数の値や周波数間隔の設定例は、１つの例であり、この例に限定されるものではない。例えば、それぞれの群で一定の周波数間隔である必要はない。

複数の信号発生回路２４_１〜２４_３２は、制御回路４０による制御に基づき、各々に設定された周波数の信号を生成する。但し、後述するように複数の信号発生回路２４_１〜２４_３２の中で、特定の周波数を有する送信信号の生成が不要な信号発生回路についてはその動作を停止させてもよい。

切替スイッチ（２７_１〜２７_１６）のそれぞれは、ノイズ分析回路４１によって検出されたノイズの周波数成分に応じて、ノイズの影響が抑制される周波数の信号を選択するように、制御回路４０からの制御信号によって切替制御される。例えば、切替スイッチ２７_１では、信号発生回路２４_１からの周波数ｆ_１の信号と、信号発生回路２４_１７からの周波数ｆ_１７の信号とのいずれか一方を、ノイズ分析に結果に応じて選択的に出力する。すなわち、１６個の切替スイッチ（２７_１〜２７_１６）は、ノイズ分析回路４１によって検出されたノイズの周波数成分に応じて、個別に制御されてノイズに対し耐性のある周波数の信号が選択される。１６個の切替スイッチ（２７_１〜２７_１６）で選択された１６周波数の信号は、図１に示した多周波信号供給回路２１から対応する送信導体１４に供給される。
次に、より好ましい態様として、図示せずも、図３に示す信号発生回路を用いた例を示す。図３に示す信号発生回路２４では、生成すべき周波数を指示するための情報を加算器２４１に供給することで所望の周波数の信号を生成することができる。従って、１６個の信号発生回路２４を用意し、制御回路４０からの切替信号に基づいて、１対の周波数の中の一方の周波数の信号を生成するように指示する。このような構成を備えることで、１６個の信号発生回路２４によって図７に示す機能と同様の機能を果たすことができ、更には図７に示す１６個の切替スイッチ（２７_１〜２７_１６）もまた不要となる。

なお、ノイズ分析回路４１によるノイズ分析結果に基づく周波数選択処理の詳細は、図１０のフローチャートで詳細に説明する。なお、図１の構成では、ノイズ分析回路４１は周波数分析回路３４の出力からノイズの受信状態を検出するようにしたが、その他の回路からの出力信号から検出してもよい。

［周波数の切り替え例：図８Ａ−図８Ｃ］
次に、図８Ａ−図８Ｃを参照して、ノイズの発生に対して新たな周波数の信号を割り当てる態様を説明する。図８Ａは、１６個の送信信号ｆ_１〜ｆ_１６を生成して、１６本の送信導体１４のそれぞれに同時に供給した状態を示す。なお、図８Ａ−図８Ｃの例では、送信信号ｆ_１〜ｆ_１６は、一定の周波数間隔を備える。

図８Ｂは、送信信号ｆ_１〜ｆ_１６が受信部３０にて受信された場合に、所定の周波数領域にノイズが混入した状態を示す。具体的には、図８Ｂに破線で示すように、例えば受信信号の周波数ｆ_３及びｆ_４の周波数領域に、ノイズが重畳されているとする。このとき、ノイズ分析回路４１はこの周波数ｆ_３及びｆ_４のノイズレベルが予め決められた閾値を越すとその周波数にノイズが存在することを示す信号を制御回路４０に出力する。制御回路４０は、図７に示した切替スイッチ２７_３及び２７_４を制御して、第２の群の周波数ｆ_１９及びｆ_２０が供給されるように切り替える。

従って、周波数が切り替えられた後は、図８Ｃに示すように、破線で示すノイズが混入した周波数帯域である周波数ｆ_３及びｆ_４は指示体位置検出には使用されず、それとは別の周波数ｆ_１９及びｆ_２０が代用される。なお、ノイズ分析回路４１のノイズ分析結果に基づき制御回路４０は送信側の多周波信号供給回路２１内の各切替スイッチ２７_１〜２７_１６の切り替えを行うとともに、受信部３０内の周波数分析回路３４で抽出する周波数を変更するための制御信号を供給する。この制御によって、使用される周波数が送信側と受信側で連動して制御される。

［指示体位置検出装置の動作：図９］
次に、図９に示すフローチャートを参照して、本実施の形態の指示体位置検出装置１００における指示体の検出手順を示す。ここでは全ての送信導体に同時に送信信号が供給され、全ての受信導体から同時に信号が受信できる構成を備えているものとする。なお、所望の送信導体あるいは受信導体を選択するための導体選択回路を備える構成については後述する。

まず、多周波信号供給回路２１は、制御回路４０により割り当てられた周波数の多周波信号を生成させる（ステップＳ１）。例えば第１の群の周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，・・・ｆ_１６とし、多周波信号供給回路２１から１６本の送信導体１４に１６種類の周波数の信号をそれぞれ同時に供給する（ステップＳ２）。

次に、受信部３０は、受信導体１２から信号を受信する（ステップＳ３）。具体的には、受信導体１２からの出力された電流信号が増幅回路３２にて電圧信号に変換され、Ａ／Ｄ変換回路３３にてデジタル信号に変換された後に、周波数分析回路３４に供給される。

周波数分析回路３４は、入力信号を周波数分析する（ステップＳ４）。具体的には、受信導体１２にて受信された信号に対し、送信導体１４に供給された周波数と同じ周波数を有する信号の信号レベルを検出する。そして、周波数分析回路３４は分析結果をレジスタ３８に格納する（ステップＳ５）。

指示体位置検出回路３５では、周波数分析回路３４から供給された信号から指示体１９のセンサ部１０における指示位置を検出する。具体的には、各受信導体から供給された信号を周波数分析回路３４によって周波数分析することによって、各送信周波数の信号の信号レベルの変化（減少）を検出する。各送信周波数は所定の送信導体１４と関連づけられているため、指示体１９によって位置指示された少なくとも１つのクロスポイントの位置が特定される。この発明の実施の形態の例では、指示体１９がセンサ部１０において指示した位置を、受信導体１２のインデックスｍ（１〜３２）と、該当する周期信号を供給した送信導体１４のインデックスｎ（１〜１６）で形成される各クロスポイントを特定することで検出算出する（ステップＳ６）。

［送信信号の周波数切替え動作：図１０］
次に、図１０のフローチャートを参照して、ノイズ周波数領域を回避するために、多周波信号供給回路２１が生成する信号の周波数を切り替える処理動作について説明する。なお、一例では、この処理はセンサ部１０に配置された３２本の受信導体からの一連の信号検出プロセスが終了した毎に実行される。具体的には、制御回路４０は、全ての受信導体（Ｘ_１〜Ｘ_３２）からの信号の周波数分析が終了する度に、ノイズの有無を検出するために、送信部２０から送信導体１４への多周波信号の供給を一時的に停止させる（ステップＳ１１）。多周波信号の供給を停止した状態で、周波数分析回路３４は各受信導体からの信号を周波数分析し、ノイズ分析回路４１でノイズの状態を検出する（ステップＳ１２）。なお、ノイズの状態を検出するに際し、多周波信号供給回路２１の動作を停止させることもできる。また、ノイズの状態を検出するに際し、所定の受信導体からの信号に限定して周波数分析することも可能である。

この状態で、割り当てられた各周波数において、所定閾値以上の信号が検出されたか否かが判定される（ステップＳ１３）。
割り当てられた各周波数で所定閾値以上の信号が検出されなかった場合には、一連の周波数切り替え動作を終了する。

ステップＳ１３で所定閾値以上の信号が検出された場合には、その周波数の信号をノイズとして認識する。

ステップＳ１４では、ステップ１３でノイズの存在が認識された周波数に対応した切替スイッチ２７が制御回路４０によって制御されることで、他方の周波数に切り替えられる。また、送信周波数の割り当て変更に対応して、周波数分析回路３４及びノイズ分析回路４１で使用する周波数もまた変更される。

このようにして、ノイズ検出を適宜行い、閾値以上のノイズ検出が行われた場合には、ノイズの影響を回避するために別の周波数に切り替える処理が実行される。

以上説明したように、指示体位置検出を行う際に、ノイズが検出された周波数を別の周波数に切り替えることで、指示体位置検出装置に外部からノイズが到来しても、ノイズの影響が回避できる新たな周波数が動的に割り当てられることで、良好な指示体の位置検出が行うことができる。

＜３．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の例を、図１１及び図１２を参照して説明する。指示体位置検出装置１００の基本的な構成は、図１〜図６Ａ−図６Ｃで説明した構成が適用される。本実施の形態においては、図１１に示す多周波信号供給回路２１１の構成及びその検出に特徴を有する。

図１１において、多周波信号供給回路２１は、センサ部１０を構成するそれぞれの送信導体１４に複数の周波数の信号を同時に供給する。ここで、図７の例では、それぞれの送信導体には、第１の群の周波数あるいは第２の群の周波数の信号が選択的に供給される構成であるが、図１１に示す多周波信号供給回路２１は、それぞれの送信導体に第１の群の周波数と第２の群の周波数を同時に供給する構成を備える。

図１１に示す多周波信号供給回路２１１は、送信導体１４に供給する信号の数（１６個）の２倍の数（３２個）の信号発生回路２４_１〜２４_３２を備える。各信号発生回路２４_１〜２４_３２は、それぞれ別個の周波数の信号を生成する。ここでは、各信号発生回路２４_１，２４_２，２４_３，・・・，２４_３２が生成する信号の周波数をｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，・・・，ｆ_３２と表記する。また、この順序で周波数が次第に高くなるように割り当てられている。

周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，・・・ｆ_１６を、第１の群の周波数（低域周波数群）とし、周波数ｆ_１７，ｆ_１８，ｆ_１９，・・・ｆ_３２を、第２の群の周波数（高域周波数群）とする。

第１の群の周波数ｆ_１，ｆ_２，・・・ｆ_１６を生成する信号発生回路２４_１，２４_２，・・・，２４_１６から出力される信号と、第２の群の周波数ｆ_１７，ｆ_１８，・・・ｆ_３２を生成する信号発生回路２４_１７，２４_１８，・・・，２４_３２から出力される信号のそれぞれは、加算器２９_１〜２９_１６に供給されて信号加算される。
具体的には、加算器２９_１では、第１の群の周波数ｆ_１の信号と、第２の群の周波数ｆ_１７の周期信号とが加算されることで、周波数ｆ_１と周波数ｆ_１７を含む信号が対応する送信導体１４に供給される。同様に、加算器２９_２では、第１の群の周波数ｆ_２の信号と、第２の群の周波数ｆ_１８の信号とが加算されることで、周波数ｆ_２と周波数ｆ_１８を含む信号が対応する送信導体１４に供給される。その他の周波数についても同様である。

［周期信号の周波数切替え動作：図１２］
次に、図１２のフローチャートを参照して、本実施の形態での信号受信時において検出周波数を切り替える処理動作について説明する。図１０で説明したように、制御回路４０は、全ての受信導体（Ｘ_１〜Ｘ_３２）からの信号の周波数分析が終了する度に、ノイズの有無を検出するために、送信部２０から送信導体１４への多周波信号の供給を一時的に停止させる（ステップＳ２１）。多周波信号の供給が停止した状態で、周波数分析回路３４で受信信号の周波数分析を行い、ノイズ分析回路４１でノイズの状態を検出する（ステップＳ２２）。

この状態で、割り当てられた各周波数において、所定閾値以上の信号、すなわちノイズ信号が検出されたか否かが判定される（ステップＳ２３）。割り当てられた各周波数で所定閾値以上の信号が検出されなかった場合には、一連の周波数切り替え動作を終了する。

ステップＳ２３で所定閾値以上の信号が検出された場合には、その周波数の信号をノイズとして認識する。

ステップＳ２４では、受信部３０で検出対象とする周波数を、２つの周波数の内の他方の周波数に切り替える。

このように、ノイズ検出動作を行った際に、割り当てられた各周波数において閾値以上の信号が検出された場合には、割り当てられた周波数を他方の周波数に切り替える処理を実行することで、ノイズの影響を抑制して受信信号を構成する各周波数の信号を良好に検出する。本実施の形態の場合には、多周波信号供給回路２１１では、送信周波数の切り替え処理が必要なく、受信部３０内の周波数分析回路３４で分析する周波数、及びノイズ分析回路４１で分析する周波数の切り替えを行うだけでよく、それだけ制御構成が簡単になる。

＜４．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態の例を、図１３及び図１４を参照して説明する。指示体位置検出装置１００の基本的な構成は、図１〜図６Ａ−図６Ｃで説明した構成が適用される。本実施の形態においては、図１３に示す多周波信号供給回路２２１の構成及びその検出に特徴を有する。

図１３に示す多周波信号供給回路２２１は、図１の例と同様に、送信導体１４に所定の周波数の信号を供給する。図７では第１の群の周波数と第２の群の周波数からノイズの状態に応じて所定の周波数の信号を選択し、対応する送信導体に供給する構成を示したが、図１３に示す多周波信号供給回路２２１では、ノイズの状態に応じて制御回路４０から指示される使用周波数の割り当て情報あるいは周波数の変更指示情報に対応して、予め設定された所定数の予備的周波数の信号を選択的に発生させる。この例では、ノイズが検出されない状況において使用される１６周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）の他に、ノイズが検出されたことに対応して代替して割り当て可能な予備的周波数（例えばｆ１７及びｆ１８）を生成できるように構成されており、周波数ｆ_１６の信号に影響を与えるノイズが検出されたことに対応して、制御回路４０からの周波数切替信号に基づいて信号発生回路２４_１６で発生する信号の周波数がｆ１６からｆ１８に切り替えられる。このように、ノイズの発生に対応した動的周波数割り当てを行うことでノイズによる悪影響を回避する。

すなわち、多周波信号供給回路２２１は、使用される送信導体１４の数よりも多い数の周波数の信号を生成できる構成を備える。具体的には、例えば、１６本の送信導体１４に対し、１６種類の周波数の信号がそれぞれ供給されていた場合に、上述したように、ノイズの影響を回避するために、所定の周波数の送信信号を別の周波数の信号に切り替える必要が生じたときには、多周波信号供給回路２２１に予備の周波数として設定された、上記１６種類の周波数とは異なる周波数の信号を割り当てる。なお、予備として備える周波数の数は複数設けることが好ましい。制御回路４０では、ノイズ分析回路４１によるノイズ分析結果に対応してノイズの影響を回避すべき周波数の信号を生成するように、信号発生回路を制御して周波数の変更を行う。図１３の例では、信号発生回路２４_１６にて当初は周波数ｆ_１６の信号を生成して、対応する送信導体に供給していたが、ノイズ分析回路４１によるノイズ分析結果によってノイズが周波数ｆ_１６の信号に影響を与えることが認識されたことに対応して、周波数ｆ_１６がノイズの影響を回避可能な、周波数ｆ_１６とは異なる周波数ｆ_１８の信号に変更されたことを示す。

［信号の周波数切替え動作：図１４］
次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施の形態での多周波信号供給回路２２１が生成する周波数の変更処理動作について説明する。図１０で説明したように、制御回路４０は、全ての受信導体（Ｘ_１〜Ｘ_３２）からの信号の周波数分析が終了する度に、ノイズの有無を検出するために、送信部２０から送信導体１４への多周波信号の供給を一時的に停止する（ステップＳ３１）。多周波信号の供給を停止した状態で、周波数分析回路３４で受信信号の周波数分析を行い、ノイズ分析回路４１でノイズ検出を行う（ステップＳ３２）。

この状態で、割り当てられた各周波数において、所定閾値以上の信号が検出されたか否かが判定される（ステップＳ３３）。ステップＳ３３で、割り当てられた各周波数で所定閾値以上の信号が検出されなかった場合には、一連の周波数切り替え動作を終了する。

ステップＳ３３では、所定閾値以上の信号が検出された場合には、その周波数の信号をノイズとして認識する。

ステップＳ３４では、制御回路４０はノイズの影響を受ける周波数ｆ_１６の信号を生成する信号発生回路２４_１６に対して生成する周波数をノイズの影響を回避できる、ノイズ回避用に予備的に設定された周波数ｆ_１８に変更するように指示する。

このように、ノイズ検出動作を行った際に、割り当てられた各周波数において閾値以上の信号が検出された場合には、割り当てられた周波数を予備の周波数に切り替える処理を実行することで、ノイズの影響を抑制して受信信号を構成する各周波数の信号を良好に検出する

＜５．変形例１の説明＞
次に、本発明の各実施の形態に適用される変形例（変形例１）を、図１５を参照して説明する。
図１などで説明した構成では、使用する送信導体１４の数に対応した数の周波数の信号を多周波信号供給回路２１にて生成し、各送信導体１４に供給する構成を備える。ここでは、送信導体１４を複数のブロックに分割し、それぞれのブロックを時分割切替することで送信導体１４の数を拡張させる。

図１５では、図１と比較して、送信導体選択回路２２と受信導体選択回路３１が新たに備えられている。その他の構成は、同一の符号を付与してその説明を省略する。

送信部２０に備えられた送信導体選択回路２２は、送信導体群１３を所定数のブロックに区分し、各ブロックを順次選択して、各ブロックを構成する送信導体１４に多周波信号供給回路にて生成された各周波数の信号を同時的に供給する。なお、この導体選択制御は制御回路４０からの制御信号に基づいて行われる。この例では、センサ部１０には、６４本の送信導体１４と１２８本の受信導体は配置されており、多周波信号供給回路２１では１６種類の周波数の信号が生成可能であるとする。送信導体選択回路２２は、６４本の送信導体１４を１ブロックが１６本の送信導体１４で構成される４ブロックに区分し、各ブロックを順次切り替えて各ブロックを構成する１６本の送信導体１４に１６種類の周波数の信号を同時に供給する。このような構成を採用することで、多周波信号供給回路で生成される周波数の数とブロック数の乗算値までの送信導体数まで対応可能となり、大きなセンササイズにも対応できる。

受信部３０にも受信導体選択回路３１が設けられ、送信導体選択回路２２の機能と同様に、受信導体１２を制御回路４０からの制御信号に基づき複数のブロックに区分する。各ブロックは所定数の受信導体１２から構成されており、各ブロックに受信導体１２からの信号が受信導体選択回路３１を介して増幅回路３２に接続される。なお、各ブロックは順次切り替えられる。この例では、センサ部１０は１２８本の受信導体１２で構成されており、受信部３０が１６種類の周波数の信号を同時検出可能であるとすると、受信導体選択回路３１は１２８本の受信導体１２を、１ブロックが１６本の受信導体１２からなる８ブロックに区分し、各ブロックを順次切り替えながら１６本の受信導体１２を増幅回路３２に同時に接続する。このような構成を採用することで、送信部２０の構成と同様に、受信部３０を時分割動作させることができる。従って、受信部３０で同時に検出可能な周波数の数とブロック数の乗算値までの受信導体数まで対応可能となり、大きなセンササイズにも対応できる。

＜６．変形例２の説明＞
次に、本発明の各実施の形態に適用される変形例（変形例２）を、図１６〜図１９を参照して説明する。変形例２では、多周波信号供給回路２１から同時に生成される信号の互いの位相を制御することに特徴を有するものである。このために、図１６に示すように、指示体位置検出装置４００を構成する送信部２０２において、多周波信号供給回路２１内の各信号発生回路２４_１〜２４_１６で生成させる各周波数の信号の位相を、位相制御回路２０３により制御する。なお、その他の構成については、既述の指示体位置検出装置２００と同様の構成であり、同一の符号を付してその説明を省略する。位相制御回路２０３によりそれぞれの信号の位相は制御回路４０からの指示に基づいて制御される。多周波信号供給回路で生成された各周波数の信号は、対応する送信導体１４に供給され、各受信導体１２は、複数の周波数の信号を同時に受信する。従って、各送信信号が合成されることでその信号レベルが想定した以上の値になると増幅回路３２の入力信号レベルの許容値（ダイナミックレンジ）を超すことが起こり得る。そこで、各受信導体１２において、複数の送信信号が合成されて受信された場合に、その合成された信号の信号レベルが所定以上とならないように送信信号の位相を制御する。

図１７Ａ−図１７Ｄは、送信信号の位相制御の一例を示す。制御回路４０からの指示により、多周波信号供給回路２１内の信号発生回路２４_１〜２４_１６でそれぞれの周波数の信号を生成させ、選択された１６本の送信導体の対応する送信導体１４それぞれ供給する。この例では周波数ｆ_１とｆ_２、ｆ_３とｆ_４、・・・、ｆ_１５とｆ_１６というように互いに周波数が近傍に位置する送信信号を順次対と成して、対となる一方の送信信号（ｆ_２、ｆ_４、・・・、ｆ_１６）の位相を反転させて対応する送信導体１４に供給する構成を備える。なお、複数の送信信号が合成された信号の最大信号レベルを適切に制御するためには、送信信号として使用する各周波数の値及び各送信信号の位相を主なパラメータとしてシミュレーションで算出することが望ましい。

さらに、図１６の構成において、制御回路４０は、センサ部１０から受信した信号の信号レベルに基づいて、受信信号の利得（以下、「受信ゲイン」という）を適切に制御するように動作する。

図１８及び図１９はその具体例を示す。図１８は、図１５及び図１６に示すように、送信導体選択回路２２あるいは受信導体選択回路３１が配置された指示体位置検出装置に適用するに好ましい回路構成を備える。すなわち、図１８に示す回路構成では、図４に示す周波数分析回路３４と比較した場合に、それぞれが送信ブロック数に対応した複数のデータ格納領域を備える複数のレジスタ１３８_１〜１３８_１６、絶対値検波回路３９Ａ、自動利得制御回路３９Ｂを新たに備えている。その他の同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。周波数分析回路１３４は、複数の同期検波回路３７_１〜３７_１６と、それぞれの同期検波回路３７_１〜３７_１６に接続された複数のレジスタ１３８_１〜１３８_１６とで構成される。それぞれのレジスタ１３８_１〜１３８_１６は、送信導体選択回路２２によって形成される送信ブロックの数に対応した、図１５及び図１６の例では４個の、領域１３８ａ〜１３８ｄを備える。すなわち、領域１３８ａ〜１３８ｄの各々は、各送信ブロックを形成する送信導体の数に対応している。具体的には、６４本の送信導体（Ｙ_１〜Ｙ_６４）が送信導体選択回路２２によって４ブロックに分割され、各ブロックが順次選択されることで、互いに異なる周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）を備えた１６種類の送信信号が各ブロックを構成する１６本の送信導体のそれぞれに同時に供給される場合を想定する。

送信導体選択回路２２によって１６本の送信導体（Ｙ_１〜Ｙ₁₆）を構成する第１の送信ブロックが選択されて各周波数の信号が送信導体に供給された場合、１本の受信導体Ｘ_ｍにおいて受信されたこれらの送信信号は周波数分析回路１３４によって各周波数（ｆ_１〜ｆ_１６）毎に周波数分析され、その分析結果が１６個のレジスタ１３８_１〜１３８_１６のそれぞれの領域１３８ａにデータとして格納される。次に、送信導体選択回路２２によって１６本の送信導体（Ｙ_１７〜Ｙ_３２）を構成する第２の送信ブロックが選択された場合には、その分析結果が１６個のレジスタ１３８_１〜１３８_１６のそれぞれの領域１３８bにデータとして格納される。同様にして、第３の送信ブロック、第４の送信ブロックが選択されると、その分析結果は、それぞれ領域１３８ｃ、領域１３８ｄに格納される。

また、受信導体１２からの信号はＡ／Ｄ変換回路３３を介して絶対値検波回路３９Ａに供給される。絶対値検波回路３９Ａは受信導体１２からの信号の、全周波数成分に対する信号レベルを検出し、自動利得制御回路３９Ｂを介して増幅回路３２を制御することで受信導体１２からの信号に対する自動ゲインコントロール（ＡＧＣ）を行う。

図１９は、絶対値検波回路３９Ａの構成例を示す。絶対値検波回路３９Ａは、入力端子３９０と、入力信号の信号レベルを２乗する演算を行う乗算器３９１と、この乗算器３９１の出力を積分（累積加算）する累積加算器３９２を備えている。受信導体１２からＡ／Ｄ変換回路３３を介して絶対値検波回路３９Ａへ信号が入力されると、この信号は入力端子３９０で分岐されて乗算器３９１へ供給される。乗算器３９１で２乗演算されて累積加算器３９２で累積加算される。累積加算結果は自動利得制御回路３９Ｂに供給される。

なお、図１８に示す絶対値検波回路３９Ａは、上記の構成に限るものではない。使用する周波数の領域（例えば、周波数ｆ_１〜ｆ_１６）において、供給された信号全体の信号レベルが検出できる方法であればよい。また、絶対値検波処理はデジタル信号処理手段とアナログ回路手段のいずれであってもよい。検出された全周波数成分の信号レベルが適切でない場合、すなわち過大、又は小さすぎる場合には、増幅回路３２の利得が制御されることで、信号レベルが適切な範囲に維持される。あるいは、各信号発生回路（例えば信号発生回路２４_１〜２４_１６）に対して送信信号レベルを制御する指示を行うことで、受信信号の信号レベルが適切となるように制御することもできる。

受信導体１２からの信号を絶対値検波した信号、すなわち使用する周波数領域全体における信号レベルに基づいて受信ゲインを制御する構成を備えているため、ノイズを含む受信した複数周波数の信号全体の信号レベルに基づいて受信ゲインを適切に制御することができる。

１０…センサ部、１１…受信導体群、１２…受信導体、１３…送信導体群、１４…送信導体、１５…第１ガラス基板、１６…スペーサ、１７…第２ガラス基板、１８…電界、１９…指示体、２０…送信部、２１、２１１、２２１…多周波信号供給回路、２２…送信導体選択回路、２２ａ…スイッチ、２３…クロック発生回路、２４_１〜２４_３２…信号発生回路、２７_１〜２７_１６…切替スイッチ、２９_１〜２９_１６…加算器、３０…受信部、３１…受信導体選択回路、３１ａ…スイッチ、３２…増幅回路、３２ａ…Ｉ／Ｖ変換回路、３２ｂ…増幅器、３２ｃ…キャパシタ、３３…Ａ／Ｄ変換回路、３４、１３４…周波数分析回路、３５…位置算出回路、３６…検出ブロック、３７_１〜３７_１６…同期検波回路部、３８_１〜３８_１６、１３８_１〜１３８_１６…レジスタ、３９Ａ…絶対値検波回路、３９Ｂ…自動利得制御回路、４０…制御回路、４１…ノイズ分析回路、１００…指示体位置検出装置、２４１…加算器、２４２…選択器、２４３…Ｄ−ＦＦ、２４４…矩形波ＲＯＭ、２４５…Ｄ−ＦＦ、３００…センサ部、３０１…受信導体群、３０２…受信導体、３０３…送信導体群、３０４…送信導体、３０５…増幅器、３７０…入力端子、３７１…信号源、３７３…乗算器、３７４、３９２…累積加算器、４００…指示体位置検出装置

Claims (11)

1. 第１の方向に配置された複数の導体と、前記第１の方向に対して交差する第２の方向に配置された複数の導体から構成され、指示体による位置指示を検出するための導体パターンと、
   前記第１の方向に配置された複数の導体に対して周波数の異なる複数の信号を供給するための多周波信号供給回路と、
   前記第２の方向に配置された複数の導体からの信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示に基づいた信号を周波数分析するための周波数分析回路と、
   前記周波数分析回路からの信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示を検出するための指示位置検出回路と、
   前記導体パターンにて受信されたノイズ信号を周波数分析するためのノイズ分析回路と、
   前記ノイズ分析回路によるノイズ信号の周波数分析に基づいて、前記多周波信号供給回路から前記第１の方向に配置された複数の導体に供給される多周波信号の周波数の割り当てを制御するための制御回路を備えることで、前記指示位置検出回路における前記指示体による位置指示の検出に対する前記ノイズ信号の影響を抑制するようにしたことを特徴とする指示体位置検出装置。
2. 前記第１の方向に配置された複数の導体から所定の導体を選択するための導体選択回路を備え、前記多周波信号供給回路によって生成された多周波信号が、前記導体選択回路を介して前記第１の方向に配置された複数の導体に選択的に供給されるように構成された請求項１記載の指示体位置検出装置。
3. 前記第２の方向に配置された複数の導体から所定の導体を選択するための導体選択回路を備え、前記第２の方向に配置された複数の導体からの信号が、前記導体選択回路を介して選択的に前記周波数分析回路に供給されるように構成された請求項１記載の指示体位置検出装置。
4. 前記導体パターンに混入したノイズ信号を周波数分析するためのノイズ分析回路は、前記多周波信号供給回路からの多周波信号が第１の方向に配置された複数の導体に供給されない期間に前記導体パターンに混入したノイズ信号の周波数を分析するようにしたことを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出装置。
5. 前記導体パターンに混入したノイズ信号を周波数分析するためのノイズ分析回路は、前記導体パターンに供給される多周波信号として割り当てられた周波数に対応して周波数分析するようにしたことを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出装置。
6. 前記第２の方向に配置された各導体からの信号の受信レベルに基づいて、前記多周波信号供給回路にて生成される多周波信号の信号レベルを制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出装置。
7. 前記多周波信号供給回路には各信号間の位相を制御するための位相制御回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出装置。
8. 前記多周波信号供給回路は、第１の群の複数の周波数の信号と第２の群の複数の周波数の信号を生成し、
   前記制御回路は、前記ノイズ分析回路のよるノイズ信号の周波数分析に基づいて前記多周波信号供給回路から第１の群の複数の周波数の信号あるいは第２の群の複数の周波数の信号を選択的に前記第１の方向に配置された複数の導体に供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出回路。
9. 前記多周波信号供給回路は予備の周波数の信号を発生可能であり、
   前記制御回路は、前記ノイズ分析回路によるノイズ信号の周波数分析に基づいて、前記第１の方向に配置された複数の導体に供給される多周波信号の周波数を、前記ノイズ信号に対応した周波数から前記予備の周波数に変更するように前記多周波信号供給回路を制御することを特徴とする請求項１記載の指示体位置検出装置。
10. 前記制御回路は、前記ノイズ信号に対応した周波数から前記予備への周波数の変更の情報を前記指示位置検出回路に供給し、前記予備への周波数の変更の情報に基づいて前記指示位置検出回路を制御するようにしたことを特徴とする請求項９記載の指示体位置検出装置。
11. 第１の方向に配置された複数の導体と、前記第１の方向に対して交差する方向に配置された複数の導体からなり、指示体による位置指示を検出するための導体パターンの、前記第１の方向に配置された複数の導体に対して周波数の異なる複数の信号を供給するための多周波信号供給ステップと、
    前記第２の方向に配置された複数の導体からの信号の供給を受けて、前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示に基づいた信号を周波数分析する周波数分析ステップと、
    前記周波数分析ステップで周波数分析された信号が供給され前記導体パターンに対する前記指示体による位置指示を検出するための指示位置検出ステップと、
    前記導体パターンにて受信されたノイズ信号を周波数分析するノイズ分析ステップと、
    前記ノイズ分析ステップによるノイズ信号の周波数分析に基づいて、前記多周波信号供給ステップで前記第１の方向に配置された複数の導体に供給される多周波信号の周波数の割り当てを制御するための制御ステップを備え、
    前記指示位置検出ステップにおける前記指示体による位置指示の検出に対する前記ノイズ信号の影響を抑制するようにしたことを特徴とする指示体位置検出方法。

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