JP4891948B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量の変化を検出して、人の指などの操作体の接近を検知する入力装置に係り、特に、複数箇所に操作体が同時に接近したのを検知することができる入力装置に関する。

パーソナルコンピュータなどの各種電子機器には、平板状の走査パッドを有する入力装置が設けられている。この種の入力装置は、走査パッドの表面に指が触れると、指の接触位置が走査パッドの表面の座標位置として検知される。指が接触した位置を検出することで、各種電子機器への入力操作が可能とされる。

従来のこの種の入力装置は、入力パッドの１箇所に指が触れたことのみを検知できる構造が一般的である。しかし、電子機器によっては、入力パッドの複数箇所に指が同時に触れたときに、それぞれの指の接触位置を個別に検知することが必要とされる場合がある。

そこで、以下の特許文献１と特許文献２には、入力パッドの複数箇所に触れた指の位置を検知できる入力装置が開示されている。

特許文献１に記載された入力パッドは、複数本のＸ方向電極と複数本のＹ方向電極とが設けられており、Ｘ方向電極とＹ方向電極とにＡＣ信号が印加される。いずれかのＸ方向電極といずれかのＹ方向電極との交点に指が近づくと、そのＸ方向電極とＹ方向電極との間の交差容量が減衰するために、Ｘ方向電極とＹ方向電極との間のＡＣ信号のレベルが低下する。前記Ｘ方向電極とＹ方向電極に対してＡＣ信号を順番に印加することで、複数箇所に指が接近していたときに、それぞれの指が接近した電極の交差部を個別に検知できるようにしている。

一方、特許文献２に記載された入力装置は、表面弾性波方式のタッチプレートや、２次元光センサアレイ方式のタッチプレートを使用することで、指が多点で接触したときに、その接触位置を個別に検知できるようにしている。
特開平７−２３０３５２号公報 特開平８−１６３０７号公報

前記特許文献１に記載された入力装置は、Ｘ方向電極とＹ方向電極との間の交差容量の変化を検知するものである。よって、複数箇所の指の接近位置を個別に検知するためには、全ての電極交点の交差容量を順番に見ていくことが必要である。そのためには、選択しているＸ方向電極と選択しているＹ方向電極との間の信号の変化を個別に検知し、これを全てのＸ方向電極とＹ方向電極に対して順番に切り替えて行なうことが必要である。このような検知方法では、検出回路の負荷が大きくなるのみならず、全ての交点の交差容量の変化を順番に検査することが必要であるため、入力パネル全体の交点を走査し終わるのに時間を要し、迅速な検知動作を行なうことができない。

また、特許文献２に記載された入力装置は、表面弾性波方式や２次元光センサアレイ方式であるため、タッチプレートの構造が複雑で高価なものとなり、また検知回路も複雑になって実用的ではない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電極間の静電容量の変化を検知する比較的簡単な構成の入力パッドを使用して、指などの操作体が複数箇所に同時に触れたときに、その接触位置を個別に検知できる入力装置を提供することを目的としている。

本発明の入力装置は、Ｙ方向に延び且つＹ方向と直交するＸ方向に間隔を開けて配置された複数のＸ走査電極と、Ｘ方向に延び且つＹ方向に間隔を開けて配置されてＸ走査電極と絶縁されている複数のＹ走査電極と、それぞれのＸ走査電極およびそれぞれのＹ走査電極との間で静電容量が形成される検出電極と、Ｘ走査電極にパルス状の駆動信号を与えるＸドライバーと、Ｙ走査電極にパルス状の駆動信号を与えるＹドライバーと、前記検出電極から得られる検出信号およびＸ走査電極とＹ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングから操作体がどの走査電極に接近しているかを認識する検出部とが設けられており、
前記ＸドライバーからＸ走査電極に対して与えられる駆動信号と、前記ＹドライバーからＹ走査電極に与えられる駆動信号は、パルスの立上がりと立下りのタイミングが互いに逆であり、同じ走査時間に、いずれかのＸ走査電極といずれかのＹ走査電極が同時に選択されて駆動信号が与えられ、
所定回数の走査時間が繰り返されるのを１サイクルとしたときに、第１のサイクルでは、全ての走査時間において同じＹ走査電極が選択されるとともに、走査時間ごとに異なるＸ走査電極が選択され、第２のサイクルでは、第１のサイクルのときと異なるＹ走査電極が全ての走査時間において選択されるとともに、走査時間ごとに異なるＸ走査電極が選択され、
異なるＹ走査電極を選択する前記サイクルが所定回数繰り返されることを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、Ｘ走査電極とＹ走査電極に駆動信号を順番に与えているときに、これら走査電極よりも数が少ない例えば１本の検出電極からの検出信号を検出することで、操作体がどの走査電極に接近しているかを知ることができる。従来のように複数の電極からの検知信号を切り替えて検出する方式ではないために、検出回路を簡単に構成できる。しかも、立上がりと立下りのタイミングが逆である２種の駆動信号をＸ走査電極とＹ走査電極とに与えることで、複数箇所で操作体が接近したときにその位置を個別に検知することが可能になる。

すなわち、本発明は、前記検出部では、前記検出電極から得られる検出信号およびＸ走査電極とＹ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングから、複数の操作体がそれぞれどの走査電極に接近しているかを個別に認識可能である。

本発明は、好ましくは、同じサイクル内では、走査時間ごとに、隣接するＸ走査電極が順番に選択されていくものであり、また異なるサイクルごとに、隣接するＹ走査電極が順番に選択されていくものである。

隣接するＸ走査電極を順番に選択することで、指などの操作体が、隣り合うＸ走査電極の中間位置に接近しているときに、双方のＸ走査電極を選択したときの検出信号の大きさを比較することで、隣り合うＸ走査電極の中間での操作体の接近位置を正確に知ることができる。また、隣接するＹ走査電極を順番に選択することにより、同様に、隣り合うＹ走査電極との間での操作体の接近位置を正確に知ることが可能である。

なお、本発明でのＸ方向とＹ方向は、互いに直交する方向を区別するための用語であり、Ｘ走査電極やＹ走査電極は、その電極の延びる方向を限定しているものではない。例えば、図１に示す電極Ｘ０ないしＸ３がＹ走査電極であって、電極Ｙ０ないしＹ３がＸ走査電極であってもよい。

本発明は、Ｘ走査電極およびＹ走査電極とは別に設けられた共通の検出電極で検出信号を検知しているために、検出回路で検出電極を切り替えるなどの複雑な処理が不要になり、比較的簡単な構成で迅速に操作体の接近位置を検知できる。しかも、操作体が複数箇所に接近したときに、それぞれの接近位置を個別に知ることが可能である。

図１は本発明の入力装置１の実施の形態を示すものであり、入力装置１の構造の概略説明図である。

この入力装置１は、入力パッドを有しており、この入力パッドは、ほぼ接地電位の操作体である指で操作することが可能な所定面積の検出領域２を有している。入力パッドには、複数本のＸ走査電極と複数のＹ走査電極および複数本の検出電極が設けられている。

検出領域２には、４本のＸ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が設けられている。それぞれのＸ走査電極は、Ｙ方向へ直線状に延びて互いに平行である。また、Ｘ走査電極は、Ｘ方向へ向けて一定のピッチで間隔を空けて配置されている。検出領域２には、４本のＹ走査電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が設けられている。それぞれのＹ走査電極は、Ｘ方向へ直線状に延びて互いに平行である。また、Ｙ走査電極は、Ｙ方向へ向けて一定のピッチで間隔を空けて配置されている。

４本のＸ走査電極と４本のＹ走査電極は、それぞれが検出領域２内で交差している。ただし、各交差点において、Ｘ走査電極とＹ走査電極は絶縁されている。例えば、Ｘ走査電極とＹ走査電極は、合成樹脂製のフィルム基板の一方の表面と他方の表面に個別にパターニングされている。または、Ｘ走査電極とＹ走査電極との間に、加熱処理で硬化された合成樹脂層が介在している。

検出領域２には、４本の検出電極Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が設けられている。それぞれの検出電極は、Ｘ方向に直線状に延び、Ｙ方向へ向けて一定のピッチで間隔を空けて配置されている。それぞれのＸ走査電極とそれぞれの検出電極はＹ方向へ一定の間隔を空けて平行に配置されている。

検出電極Ｓ０は、Ｙ走査電極Ｙ０とＹ走査電極Ｙ１との間に位置している。検出電極Ｓ１は、Ｙ走査電極Ｙ１とＹ走査電極Ｙ２との間に位置し、検出電極Ｓ２は、Ｙ走査電極Ｙ２とＹ走査電極Ｙ３との間に位置している。また、Ｙ走査電極Ｙ３は、検出電極Ｓ２と検出電極Ｓ３との間に位置している。

それぞれの検出電極は、それぞれのＸ走査電極と絶縁されており、且つそれぞれのＹ走査電極と絶縁されている。例えば、４本の検出電極は４本のＹ走査電極と同じ平面に形成されている。

検出領域２の表面は絶縁シートで覆われている。入力パッドは、前記絶縁シートの表面が平面状の入力面となっており、Ｘ走査電極とＹ走査電極および検出電極は、前記入力面に現れていない。

図１に示す入力装置１は、回路構成として、Ｘドライバー５とＹドライバー６および検出部７を有している。Ｘドライバー５は、４本のＸ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３のいずれかを選択して駆動信号を与え、Ｙドライバー６は、４本のＹ走査電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３のいずれかを選択して駆動信号を与える。４本の検出電極Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、単一の検出ラインＳａにまとめられて、この検出ラインＳａで得られる検出電流が検出部７に与えられる。

検出部７には、検出ラインＳａから得られる検出信号である検出電流を電圧値として検知する検知回路と、前記電圧値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、変換されたディジタル値が与えられる演算部とを有している。前記演算部では、一定の間隔で走査時間が設定される。それぞれの走査時間において、Ｘドライバー５からＸ走査電極に駆動信号が与えられ、且つＹドライバー６からＹ走査電極に駆動信号が与えられる。この実施の形態では、同じ走査時間に、いずれかのＸ走査電極といずれかのＹ走査電極に、同時に駆動信号が与えられる。

前記演算部では、それぞれの走査時間において、検出ラインＳａを介して検出部７に得られる検出信号の変化と、Ｘドライバー５からＸ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングおよびＹドライバー６からＹ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングとから、ほぼ接地電位の操作体である人の指が、検出領域２内において入力面のどの位置に触れているかを検出できる。

図２は、入力装置１の検出動作を示す駆動信号と検出信号の波形図である。
入力装置１は、検出電極Ｓ０とその両側に位置するＹ走査電極Ｙ０，Ｙ１との間に容量が形成され、検出電極Ｓ１とその両側に位置するＹ走査電極Ｙ１，Ｙ２との間に容量が形成されている。同様に、検出電極Ｓ２とその両側に位置するＹ走査電極Ｙ２，Ｙ３との間に容量が形成され、検出電極Ｓ３とＹ走査電極Ｙ３との間に容量が形成されている。

また、全ての検出電極Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、それぞれのＸ走査電極Ｘ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３との間にも容量が形成されている。

図２（Ａ）は、Ｘ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に順番に与えられる第１の駆動信号Ｐを示しており、図２（Ｃ）は、Ｙ走査電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に順番に与えられる第２の駆動信号Ｎを示している。

図２（Ａ）に示す第１の駆動信号Ｐは、基準電位（０）よりもプラス側で立上がりと立下りを繰り返すパルス信号である。時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｅ，ｔｇ，ｔｉ，ｔｋ，・・・で電圧が立上がり、時刻ｔｂ，ｔｄ，ｔｆ，ｔｈ，ｔｊ，・・・で電圧が立下がる。図２（Ｃ）に示す第２の駆動信号Ｎは、基準電位（０）よりもマイナス側で立下りと立上がりを繰り返すパルス信号である。第１の駆動信号Ｐと第２の駆動信号Ｎとでは、パルスの立上がりと立下がりのタイミングが互いに逆であり、第２の駆動信号Ｎは、時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｅ，ｔｇ，ｔｉ，ｔｋ，・・・で電圧が立下がり、時刻ｔｂ，ｔｄ，ｔｆ，ｔｈ，ｔｊ，・・・で電圧が立上がる。

ある走査時間に、Ｘドライバー５からいずれかのＸ走査電極に第１の駆動信号Ｐが与えられ、同じ走査時間に、Ｙドライバー６からいずれかのＹ走査電極に第２の駆動信号Ｎが同時に与えられる。

なお、図２に示す基準電位（０）は、０ボルトであってもよいし、または２．５ボルトなどの正の電位あるいは負の電位であってもよい。

また、本発明では、図２（Ａ）に示す第１の駆動信号ＰがＹ走査電極に与えられ、図２（Ｃ）に示す第２の駆動信号ＮがＸ走査電極に与えられてもよい。

図２（Ｂ）に示すように、いずれかのＸ走査電極が選択されてパルス状の第１の駆動信号Ｐが与えられると、そのＸ走査電極と容量を介して結合されている検出電極に、検出電流が流れようとする。図２（Ｂ）は、Ｘ走査電極に第１の駆動信号Ｐが与えられたときに、そのパルスの立上がりと立下がりのタイミングで検出電極に流れる電流の波形を示している。図２（Ｂ）は、時刻ｔａから時刻ｔｈまでの間に、第１の駆動信号Ｐが与えられているＸ走査電極から指が離れており、時刻ｔｉ以降に、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極に指が接近したときの電流波形を示している。Ｘ走査電極に第１の駆動信号Ｐが与えられると、そのＸ走査電極と容量を介して結合されている検出電極に検出電流±Ｓｐが流れようとする。時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｅ，ｔｇでは、第１の駆動信号Ｐが立上がるため、検出電極に、基準値（０）からプラス側に電流が流れ、時刻ｔｂ，ｔｄ，ｔｆ，ｔｈでは、第１の駆動信号Ｐが立下がるために、検出電極にマイナス側の電流が流れようとする。

すなわち、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極と容量を介して接合されている検出電極には、第１の駆動信号Ｐの電圧波形を微分した波形の電流が流れる。図２（Ｂ）では、プラス側の電流値を＋Ｓｐで示し、マイナス側の電流値を−Ｓｐで示している。

図２（Ｂ）の時刻ｔｉ以降に、第１の駆動信号Ｐが与えられているＸ走査電極に指が接近すると、Ｘ走査電極と指との対向面積が、Ｘ走査電極と検出電極との対向面積よりも十分に大きくなる。ほぼ接地電位である指とＸ走査電極との間に形成される容量が、Ｘ走査電極と検出電極との間の容量よりも十分に大きくなるために、Ｘ走査電極で第１の駆動信号Ｐの電圧が変化したときに、主に指に電流が流れる。そのために、時刻ｔｉ以降は、検出電極に流れる電流がわずかとなる。

図２（Ｃ）は第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極に指が接近していない場合を示している。このとき、Ｙ走査電極に第２の駆動信号Ｎが与えられると、このＹ走査電極と容量を介して結合されている検出電極に、図２（Ｄ）に示す検出電流が流れる。

第２の駆動信号Ｎは第１の駆動信号Ｐと信号の立上がりと立下りが逆である。そのため、図２（Ｄ）に示すように、時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｅ，ｔｇでは、第２の駆動信号Ｎが立下がるため、検出電極に、基準値（０）からマイナス側に電流が流れ、時刻ｔｂ，ｔｄ，ｔｆ，ｔｈでは、第２の駆動信号Ｎが立上がるために、検出電極にプラス側の電流が流れようとする。

図２（Ｄ）は、マイナス側の電流値を−Ｓｎで示し、プラス側の電流値を＋Ｓｎで示している。この電流波形は、Ｙ走査電極に与えられる第２の駆動信号Ｎの電圧波形を微分したものに相当している。

ここで、図２（Ｂ）に示す検出電流が流れようとする検出電極と、図２（Ｄ）に示す検出電流が流れようとする検出電極は、共通の検出ラインＳａにまとめられて検出部７に与えられる。そのため、時刻ｔａから時刻ｔｈまでの間は、検出電極に発生しようとする検出電流±Ｓｐと検出電流±Ｓｎとが互いに相殺され、検出ラインＳａから検出部７へ与えられる検出電流はほぼゼロとなる。ただし、時刻ｔｉ以降は、図２（Ｂ）に示す検出信号±Ｓｐが減衰するため、検出ラインＳａからは、図２（Ｄ）に示す検出電流、すなわち、第２の駆動信号Ｎの立上がりと立下りに基づいて流れる検出電流±Ｓｎが、検出部７に与えられる。

検出部７では、例えば、時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｅ，ｔｇ，ｔｉ，ｔｋ，・・・のタイミングで検出ラインＳａから与えられる検出信号が監視される。図２の時刻ｔｉ，ｔｋ，・・・のように、検出ラインＳａから第２の駆動信号Ｎに基づく電流値−Ｓｎが検出されると、第１の駆動信号Ｐが与えられているＸ走査電極上に指が接近していると判断できる。逆に、検出ラインＳａから第１の駆動信号Ｐに基づく電流値＋Ｓｐが検出されたら、第２の駆動信号Ｎが与えられているＹ走査電極上に指が接近していると判断できる。

次に、図３ないし図１０を参照して、指の接触位置と検出部７で検出される検出出力との関係を説明する。

図３は、検出領域２を便宜上１６個の区画に区分している。１６個の区画のそれぞれは、その図形の中心が、Ｘ走査電極とＹ走査電極との交点である。これは、図５、図７および図９においても同じである。

図４（Ａ）は、Ｘ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３への第１の駆動信号Ｐの印加タイミングを示し、図４（Ｂ）はＹ走査電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３への第２の駆動信号の印加タイミングを示している。図４（Ｃ）は検出ラインＳａから検出部７に与えられる検出電流を意味している。図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、走査時間をＴ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・で示している。

図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、第１の駆動信号Ｐと第２の駆動信号Ｎはパルスの立上りと立下りが互いに逆となるように同期した信号である。それぞれの走査時間では、Ｘ走査電極に与えられる第１の駆動信号Ｐが立上がるときに、同時にＹ走査電極に与えられる第２の駆動信号Ｎが立下がる。なお、実際は、１回の走査時間（例えばＴ１）に、第１の駆動信号Ｐと第２の駆動信号Ｎが複数パルス与えられる。

図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、入力装置１の駆動方式は、第１のサイクルＣ１の走査時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に、Ｘドライバー５から、Ｘ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に対して第１の駆動信号Ｐが順番に与えられる。このとき、第１の駆動信号Ｐは、隣のＸ走査電極に順々に与えられる。また、前記走査時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４において、Ｙドライバー６から同じＹ走査電極Ｙ０に第２の駆動信号Ｎが与えられる。

第２のサイクルＣ２の走査時間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は、Ｘドライバー５からＸ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に対して、第１の駆動信号Ｐが順番に与えられ、この間、第１の駆動信号Ｐと同期して、Ｙドライバー６から同じＹ走査電極Ｙ１に対して第２の駆動信号Ｎが与えられる。第３のサイクルＣ３の走査時間Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２では、Ｘ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に対して第１の駆動信号Ｐが順番に与えられ、この間、同じＹ走査電極Ｙ２に第２の駆動信号が与えられる。第４のサイクルＣ４の走査時間Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６では、Ｘ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に対して第１の駆動信号Ｐが順番に与えられ、この間、同じＹ走査電極Ｙ３に第２の駆動信号が与えられる。走査時間Ｔ１６の次は走査時間Ｔ１に戻り、その後同じように駆動信号が切り替えられる。

この駆動方法では、それぞれのサイクルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４内で、隣接するＸ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が順番に選択され、同じサイクル内では同じＹ走査電極が選択される。そしてサイクルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ごとに、隣り合うＹ走査電極が順番に選択される。

図３の例では、走査時間Ｔ１からＴ１６までの間、第１の指８ａがＸ走査電極Ｘ０とＹ走査電極Ｙ０との交点において検出領域２の表面に触れており、第２の指８ｂがＸ走査電極Ｘ２とＹ走査電極Ｙ２との交点において検出領域２の表面に触れている。図４（Ｃ）は、このときの検出出力を示している。

走査時間Ｔ１では、Ｘ走査電極Ｘ０に第１の駆動信号Ｐが与えられ、Ｙ走査電極Ｙ０に第２の駆動信号Ｎが与えられる。ただし、Ｘ走査電極Ｘ０上とＹ走査電極Ｙ０上のそれぞれに指８ａが接近しているため、パルス状の第１の駆動信号Ｐが与えられたときに、Ｘ走査電極Ｘ０と容量を介して結合されている検出電極に流れる電流が減衰し、同様に、パルス状の第２の駆動信号Ｎが与えられたときに、Ｙ走査電極Ｙ０と容量を介して結合されている検出電極に流れる電流が減衰する。よって、図４（Ｃ）に示すように、走査時間Ｔ１に得られる走査信号はほぼゼロである。

走査時間Ｔ２では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ１上に指が存在していないため、検出電極に、図２（Ｂ）に示す検出電流Ｓｐが流れる。一方、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ０上に指８ｓが存在しているため、Ｙ走査電極Ｙ０の電圧変化によって検出電極に流れる電流が減衰する。よって、図４（Ｃ）に示すように走査時間Ｔ２では、検出電流Ｓｐが検出される。

なお、図２（Ｂ）に示すように、第１の駆動信号Ｓのひとつのパルスによって検出電極に導かれる検出電流Ｓｐは微弱小であるため、実際は、一定の長さの走査時間Ｔ１において、Ｘ走査電極に複数のパルスが与えられ、このときに検出電極に流れる検出電流Ｓｐがパルスの数だけ累積されて、検出部７で検出される。これは、Ｙ走査電極に第２の駆動信号Ｎが与えられたときに検出電極に検出電流Ｓｎが流れるときも同じであり、検出部７では、図２（Ｄ）に示す検出電流Ｓｎの累積値が求められる。

走査時間Ｔ３では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ２の上に指８ｂが位置しているため、Ｘ走査電極Ｘ２の電圧変化によって検出電極に流れる電流が減衰する。同様に、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ０上に指８ａが存在しているため、Ｙ走査電極Ｙ０の電圧変化によって検出電極に流れる電流も減衰する。よって、図４（Ｃ）に示すように、走査時間Ｔ３において検出部７に得られる検出電流はほぼゼロである。

走査時間Ｔ４では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ３上に指が存在していないため、検出電極にはパルス状の第１の駆動信号Ｐに起因して検出電流Ｓｐが流れる。一方、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ０上には指８ａが存在しているため、第２の駆動信号Ｎによって検出電極に流れようとする検出電流は減衰する。よって、図４（Ｃ）に示すように、走査時間Ｔ４では、検出部７で第１の駆動信号Ｐに基づく検出電流Ｓｐが検出される。

走査時間Ｔ５では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ０上に指８ａが存在しているが、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ１上に指が存在していないため、検出部７には、第２の駆動信号Ｎに起因する検出電流Ｓｎが流れる。同様に、走査時間Ｔ７では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ２上に指８ｂが存在しているが、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ１上に指が存在していない。よって、検出部７には、第２の駆動信号Ｎに起因する検出電流Ｓｎが流れる。

走査時間Ｔ６では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ１上に指が存在せず、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ１上にも指が存在していない。したがって、第１の駆動信号Ｐによって検出電極に図２（Ａ）に示す電流±Ｓｐが流れようとし、第２の駆動信号Ｎによって検出電極に図２（Ｄ）に流れる電流±Ｓｎが流れようとする。ただし、電流±Ｓｐと電流±Ｓｎは極性が逆であるため、検出電極内で相殺され、図４（Ｃ）に示すように、走査時間Ｔ６において、検出部７で検出される検出電流がほぼゼロである。同様に、走査時間Ｔ８では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ３上に指が存在せず、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ１上にも指が存在していない。よって、図４（Ｃ）に示すように、走査時間Ｔ８において、検出部７で検出される検出電流はほぼゼロである。

このようにして、走査時間Ｔ１から走査時間Ｔ１６までの電極の選択動作を繰り返すことで、２つの指８ａと指８ｂが触れている位置を検出できる。

図４（Ｃ）の例では、第２のサイクルＣ２の一番目の走査時間Ｔ５と三番目の走査時間Ｔ７において、Ｘ走査電極に与えられる第１の駆動信号Ｐに基づく検出電流が得られることなく、Ｙ走査電極に与えられる第２の駆動信号Ｎに基づく検出電流Ｓｎが得られる。同様に、第４のサイクルＣ４においても、一番目の走査時間Ｔ１３と三番目の走査時間Ｔ１６で検出電流Ｓｎが得られる。これによって、一番目のＸ走査電極Ｘ０の上と三番目のＸ走査電極Ｘ２の上に指が位置していることを認識できる。

また、第１のサイクルＣ１と第３のサイクルＣ３では、Ｙ走査電極に与えられる第２の駆動信号Ｎに基づく検出電流が得られることなく、Ｘ走査電極に与えられる第１の駆動信号Ｐに基づく検出電流Ｓｎが検出される。よって、一番目のＹ走査電極Ｙ０の上と三番目の走査電極Ｙ２の上に指が位置していると認識できる。

図５は、Ｘ走査電極Ｘ１とＹ走査電極Ｙ０との交点上に指８ｃが位置し、Ｘ走査電極Ｘ２とＹ走査電極Ｙ３との交点に指８ｄが位置している。図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｘ走査電極とＹ走査電極の選択動作は、図４（Ａ）（Ｂ）の実施の形態と同じである。

この場合、図６（Ｃ）に示すように、Ｙ走査信号に与えられる第２の駆動信号Ｎに基づく検出電流Ｓｎが得られているのは、第２のサイクルＣ２の二番目の走査時間Ｔ６と三番目の走査時間Ｔ７、および第３のサイクルＣ３の二番目の走査時間Ｔ１０と三番目の走査時間Ｔ１１である。よって、二番目のＸ走査電極Ｘ１上に指が存在し、三番目のＸ走査電極Ｘ２上に指が存在していることを認識できる。また、第１の駆動信号Ｐによる検出電流Ｓｐが、第１のサイクルＣ１と第４のサイクルＣ４のみに現れているため、一番目のＹ走査電極Ｙ０上と四番目のＹ走査電極Ｙ３上に指が位置していることを認識できる。

図７は、Ｘ走査電極Ｘ３とＹ走査電極Ｙ０との交点上に指８ｅが位置し、同じＸ走査電極Ｘ３とＹ走査電極Ｙ３との交点上に指８ｆが位置している場合を示している。図８（Ａ）（Ｂ）に示す駆動方法は図４（Ａ）（Ｂ）と同じであり、このときの検出出力を図８（Ｃ）に示している。

この場合、Ｙ走査電極に与えられる第２の駆動信号Ｎに起因する検出電流Ｓｎが得られるのは、第２のサイクルＣ２の四番目の走査時間Ｔ８、および第３のサイクルの四番目の走査時間Ｔ１２だけである。よって、指が四番目のＸ走査電極Ｘ３上に位置していることを認識できる。また、Ｘ走査電極に与えられる第１の駆動信号Ｐに起因する検出電流Ｓｐは、第１のサイクルＣ１と第４のサイクルＣ４で検出される。これにより、一番目のＹ走査電極Ｙ０上と、四番目のＹ走査電極Ｙ３上に指が位置していることを認識できる。

図９は、Ｙ走査電極Ｙ０の上で且つＸ走査電極Ｘ０とＸ走査電極Ｘ１との中間点に指８ｇが位置しており、Ｘ走査電極Ｘ２上で且つＹ走査電極Ｙ２とＹ走査電極Ｙ３との中間点に指８ｈが位置している。図１０（Ａ）（Ｂ）に示す電極の選択動作は、図４（Ａ）（Ｂ）と同じであり、このときの検出出力が１０（Ｃ）に示されている。

走査時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４では、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ０上に指８ｇが位置しているため、第２の駆動信号Ｎに基づいて検出電極に流れようとする検出電流Ｓｎは減衰して検出されることがない。また、指８ｇが、Ｘ走査電極Ｘ０とＸ走査電極Ｘ１との中間点に位置しているため、走査時間Ｔ１と走査時間Ｔ２の双方で、第１の走査信号Ｐに起因して検出電極に生じる電流０．５Ｓｐが検出される。

走査時間Ｔ３では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ２上に指８ｈが存在しているので、第１の駆動信号Ｐによって検出電極に流れようとする検出電流Ｓｐは減衰する。よって、検出部７で検出される検出電流はほぼゼロである。走査時間Ｔ４では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ３上に指が存在していないため、検出部７で得られる検出電流はＳｐである。

同様にして走査時間Ｔ５以下の各走査時間での検出出力が得られる。例えば、走査時間Ｔ１３では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ０への指８ｇの影響が半分であり、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ３への指８ｈの影響が半分である。よって、第１の駆動信号Ｐによって検出電極に流れようとする検出電流０．５Ｓｐと第２の駆動信号Ｎによって検出電極に流れようとする検出電流０．５Ｓｎが相殺され、検出電流はほぼゼロになる。走査時間Ｔ６もこれと同様にして検出電流がほぼゼロとなる。

走査時間Ｔ１５では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ２上に指８ｈが位置しているため、第１の駆動信号Ｐによって検出電極に流れようとする検出電流はほぼゼロである。一方、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ３は、指８ｈによる影響を半分だけ受ける。よって、このときに検出部７で得られる検出電流は０．５Ｓｎである。走査時間Ｔ１６では、第１の駆動信号Ｐが与えられるＸ走査電極Ｘ３上に指が存在しないために、検出電極には、第１の駆動信号Ｐによって検出電流Ｓｐが流れようとする。ただし、第２の駆動信号Ｎが与えられるＹ走査電極Ｙ３が指８ｈの影響を半分だけ受けるため、検出電極には第２の駆動信号Ｎによって検出電流０．５Ｓｎが流れようとする。検出電流Ｓｐと検出電流０．５Ｓｎは極性が逆であるため、Ｔ１６で得られる検出電流は０．５Ｓｐである。

図１０（Ｃ）の検出出力では、第２の駆動信号Ｎに基づく検出信号０．５Ｓｎが、第２のサイクルＣ２の一番目の走査時間Ｔ５と二番目の走査時間Ｔ６の双方に現れているため、指が一番目のＸ走査電極Ｘ０と二番目のＸ走査電極Ｘ１との中間に位置することを認識できる。さらに、第３のサイクルＣ３の三番目の走査時間Ｔ１１と、第４のサイクルＣ４の三番目の走査時間Ｔ１５に、第２の駆動信号Ｎによる検出電流０．５Ｓｎが現れる。よって、三番目のＸ走査電極Ｘ２上にも指が存在していることを認識できる。

また、第１のサイクルＣ１では、第１の駆動信号Ｐによる検出電流０．５Ｓｐ，Ｓｐのみが検出されるために、一番目のＹ走査電極Ｙ０上に指が存在することを検出できる。また、第１の駆動信号Ｐに基づく検出電流が、第３のサイクルＣ３と第４のサイクルＣ４にそれぞれ０．５Ｓｐずつ検出されるため、三番目のＹ走査電極Ｙ２と四番目のＹ走査電極Ｙ３との中間に指が存在していることを検出できる。また、それぞれの走査時間に得られる検出電流Ｓｐ，Ｓｎの比率により、隣り合う電極の間に触れた指の詳しい接触位置を高い分解能で認識することも可能である。

これは、同じサイクル内において、隣り合うＸ走査電極Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に順番に第１の駆動信号Ｐが与えられ、連続するサイクルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４において、隣り合うＹ走査電極Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に順番に第２の駆動信号Ｎが与えられているからである。

例えば、図１０（Ｃ）の走査時間Ｔ１に検出される検出電流Ｓｐと走査時間Ｔ２に検出される検出電流Ｓｐの大きさの比率によって、指８ｇが、隣り合うＸ走査電極Ｘ０とＸ走査電極Ｘ１との間において、どちらへどれだけ接近しているかを高い分解能で検出できる。また、第３のサイクルＣ３で検出される検出電流Ｓｎと第４のサイクルＣ４で検出される検出電流Ｓｎの大きさの比率によって、指８ｈが、隣り合うＹ走査電極Ｙ２とＹ走査電極Ｙ３との間において、どちらへどれだけ接近しているかを高い分解能で検出できる。

なお、本発明では、Ｘ走査電極とＹ走査電極を２個ずつ順番に選択して駆動信号を与えることも可能である。例えば、走査時間Ｔ１において、Ｘ走査電極Ｘ０とＸ走査電極Ｘ１の双方に第１の駆動信号Ｐが与えられ、走査時間Ｔ２に、Ｘ走査電極Ｘ１とＸ走査電極Ｘ２の双方に第１の駆動信号Ｐが与えられる。同様に、走査時間Ｔ３にＸ走査電極Ｘ２とＸ走査電極Ｘ３の双方に第１の駆動信号Ｐが与えられ、走査時間Ｔ４にＸ走査電極Ｘ３とＸ走査電極Ｘ０の双方に第１の駆動信号Ｐが与えられる。走査時間Ｔ５以下はこれを繰り返す。

また、第１のサイクルＣ１では、Ｙ走査電極Ｙ０とＹ走査電極Ｙ１の双方に第２の駆動信号Ｎが与えられ、第２のサイクルＣ２では、Ｙ走査電極Ｙ１とＹ走査電極Ｙ２の双方に第２の駆動信号Ｎが与えられ。そして、第３のサイクルＣ３では、Ｙ走査電極Ｙ２とＹ走査電極Ｙ３の双方に第２の駆動信号Ｎが与えられ、第４のサイクルＣ４では、Ｙ走査電極Ｙ３とＹ走査電極Ｙ０の双方に第２の駆動信号Ｎが与えられる。

本発明の入力装置の実施の形態を示すものであり、走査電極と検出電極の配置例を示す説明図である。 （Ａ）は第１の駆動信号の波形図、（Ｂ）は第１の駆動信号に起因して検出信号に発生する検出信号の波形図、（Ｃ）は第２の駆動信号の波形図、（Ｄ）は第２の駆動信号に起因して検出信号に発生する検出信号の波形図である。 入力装置の２箇所に指が触れている第１のパターンの説明図である。 第１のパターンにおいて、（Ａ）はＸ走査電極に与えられる第１の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｂ）はＹ走査電極に与えられる第２の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｃ）は検出電極から得られる検出電流を示している。 入力装置の２箇所に指が触れている第２のパターンの説明図である。 第２のパターンにおいて、（Ａ）はＸ走査電極に与えられる第１の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｂ）はＹ走査電極に与えられる第２の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｃ）は検出電極から得られる検出電流を示している。 入力装置の２箇所に指が触れている第３のパターンの説明図である。 第３のパターンにおいて、（Ａ）はＸ走査電極に与えられる第１の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｂ）はＹ走査電極に与えられる第２の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｃ）は検出電極から得られる検出電流を示している。 入力装置の２箇所に指が触れている第４のパターンの説明図である。 第４のパターンにおいて、（Ａ）はＸ走査電極に与えられる第１の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｂ）はＹ走査電極に与えられる第２の駆動信号の切り替えタイミングを示し、（Ｃ）は検出電極から得られる検出電流を示している。

符号の説明

１ 入力装置
２ 検出領域
５ Ｘドライバー
６ Ｙドライバー
７ 検出部
Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ Ｘ走査電極
Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３ Ｙ走査電極
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 検出電極
Ｓａ 検出ライン
Ｐ 第１の駆動信号
Ｎ 第２の駆動信号
Ｓｐ 第１の駆動信号Ｐに起因する検出電流
Ｓｎ 第２の駆動信号Ｎに起因する検出電流

Claims (4)

1. Ｙ方向に延び且つＹ方向と直交するＸ方向に間隔を開けて配置された複数のＸ走査電極と、Ｘ方向に延び且つＹ方向に間隔を開けて配置されてＸ走査電極と絶縁されている複数のＹ走査電極と、それぞれのＸ走査電極およびそれぞれのＹ走査電極との間で静電容量が形成される検出電極と、Ｘ走査電極にパルス状の駆動信号を与えるＸドライバーと、Ｙ走査電極にパルス状の駆動信号を与えるＹドライバーと、前記検出電極から得られる検出信号およびＸ走査電極とＹ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングから操作体がどの走査電極に接近しているかを認識する検出部とが設けられており、
   前記ＸドライバーからＸ走査電極に対して与えられる駆動信号と、前記ＹドライバーからＹ走査電極に与えられる駆動信号は、パルスの立上がりと立下りのタイミングが互いに逆であり、同じ走査時間に、いずれかのＸ走査電極といずれかのＹ走査電極が同時に選択されて駆動信号が与えられ、
   所定回数の走査時間が繰り返されるのを１サイクルとしたときに、第１のサイクルでは、全ての走査時間において同じＹ走査電極が選択されるとともに、走査時間ごとに異なるＸ走査電極が選択され、第２のサイクルでは、第１のサイクルのときと異なるＹ走査電極が全ての走査時間において選択されるとともに、走査時間ごとに異なるＸ走査電極が選択され、
   異なるＹ走査電極を選択する前記サイクルが所定回数繰り返されることを特徴とする入力装置。
2. 前記検出部では、前記検出電極から得られる検出信号およびＸ走査電極とＹ走査電極に駆動信号が与えられるタイミングから、複数の操作体がそれぞれどの走査電極に接近しているかを個別に認識可能である請求項１記載の入力装置。
3. 同じサイクル内では、走査時間ごとに、隣接するＸ走査電極が順番に選択されていく請求項１または２記載の入力装置。
4. 異なるサイクルごとに、隣接するＹ走査電極が順番に選択されていく請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。

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