JP5714737B2 - 位置検出装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量方式により指示体の位置検出を行うようにした位置検出装置および方法に関する。

従来から、Ｘ軸方向に並べた複数のＸ軸電極とＹ軸方向に並べた複数のＹ軸電極とを交差させて配置し、Ｘ軸電極を順次切り替えて所定周波数の電圧を印加するとともに、Ｙ軸電極を順次切り替えて各Ｙ軸電極に現れる信号を処理する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。Ｘ軸電極とＹ軸電極とが交差する位置（クロスポイント）に人体の指等の指示体が接近すると、Ｘ軸電極とＹ軸電極との間の静電容量が変化し、このＹ軸電極に現れる信号が変化するため、Ｙ軸電極を順番に切り替えて（Ｙ軸電極を走査して）各Ｙ軸電極に現れる信号の変化の状態を観察することにより、指示体が接近したクロスポイントの位置を知ることができる。

特開２００９−１９２３０６号公報（第１−１２頁、図１−９） 特開平０７−３１９６１２号公報 特開平０７−１０４９１１号公報

特許文献１に開示された位置検出装置では、信号を検出する側のＹ軸電極を順次切り替えているため、位置検出対象となる範囲（面積）が大きくなってＹ軸電極の数が多くなると、１回の走査の時間、すなわち位置検出に時間がかかることになる。この位置検出に時間がかかる点については、走査領域を複数に分割し、各分割領域について同時に走査を行うことにより走査時間の短縮を図ることが考えられる。

図１５は、走査領域を複数に分割して各分割領域について同時に走査を行う場合の概略的な動作を示す図である。図１５に示す例では、走査領域全体がＮ分割されるものとし、各分割領域がブロック１、２、・・・、Ｎで示されている。各ブロックに含まれる縦線が電極（Ｙ軸電極あるいはＸ軸電極）を、各ブロックの上部に配置された矢印が走査順番をそれぞれ示している。このように各ブロックにおける走査を並行して行うことにより、走査領域全体の走査時間を１／Ｎに短縮することが可能になり、位置検出の高速化が可能となる。

図１６は、Ｘ軸電極をＮ分割する場合に用いる切替スイッチＳ₁〜Ｓ_Nの具体例を示す図である。図１６に示すように、各切替スイッチＳ₁〜Ｓ_NではＸ軸電極を同じ方向（下から上）に順番に選択する。

図１７は、Ｙ軸電極をＮ分割する場合に用いる切替スイッチＴ₁〜Ｔ_Nの具体例を示す図である。図１７に示すように、各切替スイッチＴ₁〜Ｔ_NではＹ軸電極を同じ方向（左から右）に順番に選択する。

ところで、走査領域を複数に分割して各分割領域毎に並行して走査を行う場合には、指示体が高速に移動すると、本来連続した領域として検出されるはずの検出範囲が不連続になってしまい、別々の指示体を検出したかのような誤検出のおそれがあるという問題があった。

図１８は、検出範囲の説明図である。図１８（Ａ）には走査領域と人体の指先（指示体）の位置との対応関係が示されている。また、図１８（Ｂ）には指先の検出結果が示されている。図１８において、Ａ、Ｂ、Ｃは指先の位置がブロックの境界に重ならない場合の例を、Ｄ、Ｅは指先の位置がブロックの境界（一点鎖線で示されている）に重なる場合の例が示されている。なお、電極の選択が左から右に向かった順番に行われるものとする。

指先の位置がブロックの境界に重ならない場合であって、指先の位置が静止している場合には、Ａで示すようにほぼ円形の領域が検出範囲として得られる。指先の位置が上方向に移動している場合には、Ｂに示すように、右上斜め方向に長軸が配置された楕円形状の領域が検出範囲として得られる。反対に、指先の位置が下方向に移動している場合には、Ｃに示すように、右下斜め方向に長軸が配置された楕円形状の領域が検出範囲として得られる。

一方、指先の位置がブロックの境界に重なる場合であって、例えば、指先の位置が上方向に移動している場合には、Ｄに示すように、右上斜め方向に長軸が配置された楕円形状の領域がブロックの境界で分断された検出範囲として得られる。この場合に、指先の移動速度が増すと、Ｅに示すように、楕円形状の分断された２つの領域が完全に分離してしまう。

これは、複数のブロック毎の同時検出を行うことによる現象である。ブロックの異なる隣り合う導体を検出する場合においては、１つのブロック分の走査時間の差が検出結果の遅れとして生じることとなる。例えば、図１７において、導体Ｘ₇と導体Ｘ₈が属するブロックに着目すると、最初に導体Ｘ₀、Ｘ₈、・・が選択されて信号が検出される。次に導体Ｘ₁、Ｘ₉、・・が選択されて信号が検出される。導体Ｘ₇が選択されるまでには、７回の切換えが行われる。したがって、導体Ｘ₇と導体Ｘ₈については、検出時間に７回分の選択・検出の差が出てくる。そのため、隣り合うブロックに跨るように指先が移動していると、検出結果が分離するような現象が起きる。

したがって、１走査時間に対応して得られた検出結果に基づいて指示体の位置を判定する場合には、完全に分離した２つの領域が別々の指示体に対応するものとして誤検出することになる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、指示体の位置の誤検出を防止することができる位置検出装置および方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、第１の方向に配置された複数の導体からなる第１の導体パターンと、第１の方向と交差する第２の方向に配置された複数の導体からなる第２の導体パターンと、第１の導体パターンに接続されて第１の導体パターンにスペクトラム拡散コードを供給する信号送信部と、指示体による位置指示に基づいて、第２の導体パターンに生起した信号を検出する信号検出部とを備えた位置検出装置であって、第２の導体パターンを構成する複数の導体を、互いが隣接する少なくとも第１の導体群と第２の導体群とに区分けし、第１の導体群を構成する各導体を選択する方向と第２の導体群を構成する各導体を選択する方向とが互いに異なるように複数の導体を選択するとともに、第１の導体群と第２の導体群の隣接する側に配置された導体の切替タイミングが一致するように複数の導体の選択を行う導体選択部を備えている。

導体パターンを構成する複数の導体を第１の導体群と第２の導体群に区分けし、それぞれの導体群毎に導体を選択するとともに所定方向にこの選択導体を切り替える場合に、隣接する２つの導体群のそれぞれにおいて導体を切り替える方向を互いに異ならせているため、これら２つの導体群の境界近傍における導体の選択タイミングをあわせることができ、指示体が移動した場合であっても、この指示体に対応して検出された領域が、導体を切り替えるタイミングがずれることにより分断されることがなく、指示体の位置を誤検出することを防止することができる。

また、信号を検出する側の第２の導体パターンについて区分けした場合に、隣接する導体群の境界近傍に配置された導体の信号を検出する時間的なずれを少なくすることができ、導体を切り替えるタイミングがずれることにより生じる指示体の位置の誤検出を防止することができる。

また、上述した第１の導体パターンについて、第１の導体群と第２の導体群の区分けがされるとともに、信号送信部は、第１の導体群と第２の導体群毎に異なるスペクトラム拡散コードを並行して供給することが望ましい。スペクトラム拡散コードを供給する側の第１の導体パターンについて区分けした場合に、隣接する導体群の境界近傍に配置された導体にスペクトラム拡散コードを供給する時間的なずれを少なくすることができ、導体を切り替えるタイミングがずれることにより生じる指示体の位置の誤検出を防止することができる。

また、上述した複数の第１の導体パターンの区分けと複数の第２の導体パターンの区分けは同時に行うようにしてもよい。この場合であっても、導体を切り替えるタイミングがずれることにより生じる指示体の位置の誤検出を防止することができる。

また、上述した導体選択部は、第１の導体群を構成する各導体を選択する方向と、第２の導体群を構成する各導体を選択する方向のそれぞれを、各導体の選択が１巡する毎に選択する順番を反転させることが望ましい。選択する順番を反転させた場合には、１巡する選択動作を何回か繰り返して得られた信号を平均化することにより、指示体が移動した際の検出範囲のゆがみを緩和することができ、さらに誤検出を防止することができる。

また、上述した導体選択部は、第１の導体群および第２の導体群の少なくとも一方における導体の選択を、隣接配置された複数本の導体を対象に行うことが望ましい。これにより、信号検出部で検出する信号のレベルを増大することができ、信号の受信感度の向上による検出精度の向上が可能となる。

一実施形態の位置検出装置の全体構成を示す図である。 センサ部の断面図である。 多周波信号供給回路の詳細構成を示す図である。 送信導体選択回路の詳細構成を示す図である。 受信導体選択回路および増幅回路の詳細構成を示す図である。 信号検出回路によって検出される信号レベルの説明図である。 送信導体群側に設けられた切替スイッチのそれぞれにおける切替順番を示す図である。 受信導体群側に設けられた切替スイッチのそれぞれにおける切替順番を示す図である。 ２つのブロックの境界を含むようにセンサ部上に置かれた指先が上方向に高速に移動した場合の検出結果を示す図である。 送信導体の切替タイミングを示す図である。 受信導体の切替タイミングを示す図である。 送信導体群側の導体の切替順番をフレーム毎に反転させた場合の具体例な切替順番を示す図である。 受信導体群側の導体の切替順番をフレーム毎に反転させた場合の具体例な切替順番を示す図である。 ２本の受信導体を同時に選択する場合の具体的な切替順番を示す図である。 走査領域を複数に分割して各分割領域について同時に走査を行う場合の概略的な動作を示す図である。 Ｘ軸電極をＮ分割する場合に用いる切替スイッチの具体例を示す図である。 Ｙ軸電極をＮ分割する場合に用いる切替スイッチの具体例を示す図である。 検出範囲の説明図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の位置検出装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の位置検出装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の位置検出装置１００は、人体の指等によって構成される指示体の位置を検出するためのものであり、センサ部１０、送信部２０、受信部３０、制御回路４０を備えている。なお、「指示体」には、先端部に導電体を備え、人体を通して対地接続される経路にて指検出と同じ原理で静電界を吸い上げることにより検出するペンや、ペン自体から信号を送信するペンも含まれる。

センサ部１０は、所定方向（第１の方向）に等間隔で配置された複数の送信導体１１からなる送信導体群１２（第１の導体パターン）と、複数の送信導体１１の配列方向と直交する向き（第２の方向）に等間隔で配置された複数の受信導体１３からなる受信導体群１４（第１の導体パターン）とからなる導体パターンを備える。

図２は、センサ部１０の断面図であり、１本の送信導体１１に沿った部分的な横断面が示されている。図２に示すように、第１ガラス基板１５、送信導体１１、スペーサ１６、受信導体１３、第２ガラス基板１７の順番で積層されており、第２ガラス基板１７の表面に指示体が接近したときにその位置が検出されるようになっている。

送信導体１１および受信導体１３は、平板形状を有しており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明電極膜や銅箔等を用いて形成される。本実施形態では、送信導体１１は、所定間隔（例えば３．２ｍｍ間隔）で６４本が垂直方向（Ｙ方向）に並んでいる。また、受信導体１３は、所定間隔（例えば３．２ｍｍ間隔）で１２８本が水平方向（Ｘ方向）に並んでいる。図１において、Ｙ₀〜Ｙ₆₃は６４本の送信導体１１のそれぞれに対応しており、Ｙ₀〜Ｙ₆₃の順番で送信導体１１が並んでいる。また、Ｘ₀〜Ｘ₁₂₇は１２８本の受信導体１３のそれぞれに対応しており、Ｘ₀〜Ｘ₁₂₇の順番で受信導体１３が並んでいる。

スペーサ１６は、絶縁体であって、例えばＰＶＢ（PolyVinyl Butyral）、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）やシリコンラバー等を用いて形成される。第１および第２ガラス基板１５、１７は、代わりに合成樹脂等からなるシート状（フィルム状）基材を用いるようにしてもよい。

図１に示す送信部２０は、クロック発生回路２１、多周波信号供給回路２２、送信導体選択回路２３を含んで構成されている。クロック発生回路２１は、所定周波数の基準信号を生成する。多周波信号供給回路２２は、クロック発生回路２１から出力される基準信号を用いて１６種類の周波数ｆ₀、ｆ₁、・・・、ｆ₁₅の信号を生成し、これらの信号を並行して出力する。

図３は、多周波信号供給回路２２の詳細構成を示す図である。多周波信号供給回路２２は、１６種類の周波数ｆ₀、ｆ₁、・・・、ｆ₁₅の信号を別々に発生する１６個の信号生成部２２−０、２２−１、・・・、２２−１５を備えている。各信号生成部２２−０〜２２−１５は、クロック発生回路２１から出力される基準信号に基づいて周波数ｆ₀〜ｆ₁₅の信号を生成する。例えば、各信号生成部２２−０〜２２−１５は、クロック発生回路２１から出力される基準信号を分周あるいは逓倍して所定周波数の信号を生成する。あるいは、各信号生成部２２−０〜２２−１５は、互いに周期が異なる正弦波の波形データを保持する波形データＲＯＭを有しており、クロック発生回路２１から出力される基準信号に同期してこの波形データを読み出すことにより、周波数ｆ₀〜ｆ₁₅の正弦波信号を生成する。

送信導体選択回路２３は、多周波信号供給回路２２から並行して出力される１６個の信号の供給先となる送信導体１１を選択するとともに、選択先となる送信導体１１を順番に切り替える。

図４は、送信導体選択回路２３の詳細構成を示す図である。送信導体選択回路２３は、１６種類の周波数ｆ₀、ｆ₁、・・・、ｆ₁₅の信号が別々に入力される１６個の切替スイッチ２３−０、２３−１、・・・、２３−１５を備えている。本実施形態では、６４本の送信導体１１は、１６のブロックＢ０〜Ｂ１５に分割されてグループ分け（区分け）が行われている。また、隣接する２つのブロックの一方が第１の導体群に、他方が第２の導体群にそれぞれ対応する。

ブロックＢ０にはＹ₀〜Ｙ₃で示される互いに隣接配置された４本の送信導体１１が含まれる。切替スイッチ２３−０は、信号生成部２２−０から出力される周波数ｆ₀の信号の供給先となる送信導体１１を、Ｙ₃、Ｙ₂、Ｙ₁、Ｙ₀の順番で所定の時間間隔で繰り返し切り替える。なお、図４では、切替スイッチ２３−０〜２３−１５内において図示された矢印によって送信導体１１の切替方向が示されている。

ブロックＢ１にはＹ₄〜Ｙ₇で示される互いに隣接配置された４本の送信導体１１が含まれる。切替スイッチ２３−１は、信号生成部２２−１から出力される周波数ｆ₁の信号の供給先となる送信導体１１を、Ｙ₄、Ｙ₅、Ｙ₆、Ｙ₇の順番で所定の時間間隔で繰り返し切り替える。

他のブロックＢ２〜Ｂ１５および切替スイッチ２３−２〜２３−１５についても同様であり、切替スイッチ２３−２〜２３−１５のそれぞれは、対応する信号生成部２２−２〜２２−１５から出力される信号の供給先となる送信導体１１を所定の順番および時間間隔で繰り返し切り替える。なお、切替スイッチ２３−０〜２３−１５における送信導体１１の切替順番の詳細については後述する。

図１に示す受信部３０は、受信導体選択回路３１、増幅回路３２、アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）３３、信号検出回路３４、位置算出回路３５を含んで構成されている。

図５は、受信導体選択回路３１および増幅回路３２の詳細構成を示す図である。受信導体選択回路３１は、対応する８本の受信導体１３を順番に切り替える１６個の切替スイッチ３１−０、３１−１、・・・、３１−１５を備えている。本実施形態では、１２８本の受信導体１３は、１６のブロックＤ０〜Ｄ１５に分割されてグループ分け（区分け）されている。また、隣接する２つのブロックの一方が第１の導体群に、他方が第２の導体群にそれぞれ対応する。

ブロックＤ０には、Ｘ₀〜Ｘ₇で示される互いに隣接配置された８本の受信導体１３が含まれる。切替スイッチ３１−０は、これら８本の受信導体１３の中から１本を選択するとともに、Ｘ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅、Ｘ₆、Ｘ₇の順番で所定の時間間隔で繰り返しこの選択状態を切り替える。なお、図５では、切替スイッチ３１−０〜３１−１５内において図示された矢印によって受信導体１３の切替方向が示されている。

ブロックＤ１には、Ｘ₈〜Ｘ₁₅で示される互いに隣接配置された８本の受信導体１３が含まれる。切替スイッチ３１−１は、これら８本の受信導体１３の中から１本を選択するとともに、Ｘ₁₅、Ｘ₁₄、Ｘ₁₃、Ｘ₁₂、Ｘ₁₁、Ｘ₁₀、Ｘ₉、Ｘ₈の順番で所定の時間間隔で繰り返しこの選択状態を切り替える。

他のブロックＤ２〜Ｄ１５および切替スイッチ３１−２〜３１−１５についても同様であり、切替スイッチ３１−２〜３１−１５のそれぞれは、対応するブロックＤ２〜Ｄ１５に含まれる互いに隣接配置された８本の受信導体１３の中から１本を選択するとともに、所定の順番および時間間隔で繰り返しこの選択状態を切り替える。なお、切替スイッチ３１−０〜３１−１５における受信導体１３の切替順番の詳細については後述する。

増幅回路３２は、１６個の電流−電圧変換回路（Ｉ／Ｖ）３２−０、３２−１、・・・、３２−１５と切替スイッチ３２Ａとを備えている。電流−電圧変換回路３２−０〜３２−１５のそれぞれは、切替スイッチ３１−０〜３１−１５のそれぞれと一対一に対応している。電流−電圧変換回路３２−０〜３２−１５のそれぞれは、対応する切替スイッチ３１−０等によって選択された受信導体１３から出力される電流Ｉを所定の利得で増幅するとともに電圧Ｖに変換する。切替スイッチ３２Ａは、１６個の電流−電圧変換回路３２−０〜３２−１５から出力される信号（電圧）を順番に選択してアナログ−デジタル変換回路３３に入力する。

アナログ−デジタル変換器３３は、切替スイッチ３２Ａによって順番に選択される１６個の電流−電圧変換回路３２−０〜３２−１５のそれぞれの出力電圧を所定ビット数のデータに変換する。

信号検出回路３８は、アナログ−デジタル変換器３３から出力されるデータに基づいて、多周波信号供給回路２２から出力される１６種類の周波数ｆ₀、ｆ₁、・・・、ｆ₁₅の各成分の信号レベルを検出する。

図６は、信号検出回路３８によって検出される信号レベルの説明図である。図６（Ａ）には送信導体１１と受信導体１３のクロスポイント（交差する位置）に指示体としての人体の指が接近していない状態が示されている。また、図６（Ｂ）にはクロスポイントに指が接近した状態が示されている。図６（Ａ）に示すように、クロスポイントに指が接近していない状態では、このクロスポイントにおいて送信導体１１と受信導体１３とがスペーサ１６を介して容量結合しており、送信導体１１から出た電界は受信導体１３に向かって収束する。したがって、送信導体１１に所定周波数（ｆ₀〜ｆ₁₅のいずれか）の信号が供給されると、送信導体１１と容量結合した受信導体１３から容量結合の程度に応じた電流を取り出すことができる。一方、図６（Ｂ）に示すように、クロスポイントに指が接近した状態では、受信導体１３から電流を取り出すことができる点は指が接近していない状態の場合と同じであるが、送信導体１１と受信導体１３の間の容量結合の程度が異なる。すなわち、送信導体１１から出た電界の一部は指に向かって収束するため、受信導体１３との間の容量結合の程度が弱くなり、受信導体１３から取り出される電流が減少する。

本実施形態では、１本の受信導体１３と交差する１６本の送信導体１１のそれぞれに、１６種類の周波数ｆ₀、ｆ₁、・・・、ｆ₁₅の信号が並行して供給されているため、この受信導体１３に対応するデータにはこれら１６種類の周波数成分が含まれる。信号検出回路３４では、これら１６種類の周波数成分を別々に抽出し（例えば、同期検波を行って抽出する）、それぞれの周波数成分に対応する信号レベルを検出する。

信号検出回路３４によって検出された信号レベルは、クロスポイントの位置に対応させて格納される。例えば、送信導体１１を特定するＹ₀〜Ｙ₆₃と受信導体１３を特定するＸ₀〜Ｘ₁₂₇の組合せをクロスポイントの位置を示すアドレスとし、このアドレスとこのクロスポイントに対応する信号レベルとの組合せが格納される。なお、一の受信導体１３から出力される信号に含まれる１６種類の周波数成分を考えた場合に、その時点で送信導体群１２の各ブロックＢ０〜Ｂ１５のそれぞれにおいていずれの送信導体１１に信号を供給しているかがわかっているため、各周波数毎に信号の供給先となる送信導体１１を特定することができる。

位置算出回路３５は、送信導体選択回路２３内の各切替スイッチ２３−０〜２３−１５による切替動作と、受信導体選択回路３１内の各切替スイッチ３１−０〜３１−１５による切替動作とが一巡したタイミング、すなわち、センサ部１０の送信導体群１２の全ての送信導体１１と受信導体群１３の全ての受信導体１４とが交差する全てのクロスポイントに対応する信号レベルの検出動作が終了したタイミングで、信号レベルが低下しているクロスポイントを指が接近している位置として算出する。

上述した送信導体選択回路２３、受信導体選択回路３１が導体選択部に、増幅回路３２、アナログ−デジタル変換回路３３、信号検出回路３４が信号検出部にそれぞれ対応する。また、クロック発生回路２１、多周波信号供給回路２２が信号送信部、多周波信号供給部に対応する。

次に、切替スイッチ２３−０〜２３−１５における送信導体１１の切替順番と、切替スイッチ３１−０〜３１−１５における受信導体１３の切替順番について説明する。本実施形態では、送信導体群１２のブロックＢ０−０〜Ｂ０−１５のそれぞれにおいて、送信導体１１の切替順番が、隣接するブロックについて互いに反対方向になるように設定されている。また、受信導体群１４のブロックＤ０−０〜Ｄ０−１５のそれぞれにおいて、受信導体１３の切替順番が、隣接するブロックについて互いに反対方向になるように設定されている。

図７は、送信導体群１２側に設けられた切替スイッチ２３−０〜２３−１５のそれぞれにおける切替順番を示す図である。ブロックＢ０に対応する切替スイッチ２３−０では、信号の供給先となる送信導体１１がＹ₃、Ｙ₂、Ｙ₁、Ｙ₀の順番で切り替えられる。ブロックＢ１に対応する切替スイッチ２３−１では、信号の供給先となる送信導体１１が、隣接するブロックＢ０の各送信導体１１の切替順番とは反対に、Ｙ₄、Ｙ₅、Ｙ₆、Ｙ₇の順番で切り替えられる。同様に、ブロックＢ２に対応する切替スイッチ２３−２では、信号の供給先となる送信導体１１が、隣接するブロックＢ１の各送信導体１１の切替順番とは反対に、Ｙ₁₁、Ｙ₁₀、Ｙ₉、Ｙ₈の順番で切り替えられる。ブロックＢ３に対応する切替スイッチ２３−３では、信号の供給先となる送信導体１１が、隣接するブロックＢ２の各送信導体１１の切替順番とは反対に、Ｙ₁₂、Ｙ₁₃、Ｙ₁₄、Ｙ₁₅の順番で切り替えられる。このようにして、ブロックＢ１５までの各ブロックに対応する切替スイッチでは、信号の供給先となる送信導体１１が、隣接するブロックの各送信導体１１の切替順番とは反対の順番で切り替えられる。

このようにして送信導体１１の切替動作を行うことにより、隣接する２つのブロックに着目すると、これら２つのブロックにおいて隣接する２つの送信導体１１（例えば、ブロックＢ０とブロックＢ１に着目した場合にはＹ₃、Ｙ₄で示された２本の送信導体１１）が選択されるタイミングを一致させることができるため、指が高速に移動している場合であっても隣接する２つのブロックにおける指の検出範囲が図１８（Ｂ）においてＥで示されるように２つの領域に分断されることを回避することができる。

図８は、受信導体群１４側に設けられた切替スイッチ３１−０〜３１−１５のそれぞれにおける切替順番を示す図である。ブロックＤ０に対応する切替スイッチ３１−０では、信号を取り出す受信導体１３がＸ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅、Ｘ₆、Ｘ₇の順番で切り替えられる。ブロックＤ１に対応する切替スイッチ３１−１では、信号を取り出す受信導体１３が、隣接するブロックＤ０の各受信導体１３の切替順番とは反対に、Ｘ₁₅、Ｘ₁₄、Ｘ₁₃、Ｘ₁₂、Ｘ₁₁、Ｘ₁₀、Ｘ₉、Ｘ₈の順番で切り替えられる。同様に、ブロックＤ２に対応する切替スイッチ３１−２では、信号を取り出す受信導体１３が、隣接するブロックＤ１の各受信導体１３の切替順番とは反対に、Ｘ₁₆、Ｘ₁₇、Ｘ₁₈、Ｘ₁₉、Ｘ₂₀、Ｘ₂₁、Ｘ₂₂、Ｘ₂₃の順番で切り替えられる。ブロックＤ３に対応する切替スイッチ３１−３では、信号を取り出す受信導体１３が、隣接するブロックＤ２の各受信導体１３の切替順番とは反対に、Ｘ₃₁、Ｘ₃₀、Ｘ₂₉、Ｘ₂₈、Ｘ₂₇、Ｘ₂₆、Ｘ₂₅、Ｘ₂₄の順番で切り替えられる。このようにして、ブロックＤ１５までの各ブロックに対応する切替スイッチでは、信号を取り出す受信導体１１が、隣接するブロックの各受信導体１１の切替順番とは反対の順番で切り替えられる。

このようにして受信導体１３の切替動作を行うことにより、隣接する２つのブロックに着目すると、これら２つのブロックにおいて隣接する２つの受信導体１３（例えば、ブロックＤ１とブロックＤ２に着目した場合にはＸ₁₅、Ｘ₁₆で示された２本の受信導体１３）が選択されるタイミングを一致させることができるため、指が高速に移動している場合であっても隣接する２つのブロックにおける指の検出範囲が図１８（Ｂ）においてＥで示されるように２つの領域に分断されることを回避することができる。

図９は、２つのブロックＤ０、Ｄ１の境界を含むように指先がセンサ部１０上に置かれた場合であって、指先の位置が上方向に高速に移動した場合の検出結果を示す図である。上述したように、これら２つのブロックＤ０、Ｄ１では、これらの境界に向かう向きに受信導体の切り替えが行われるため、図９(Ａ）に示すように、境界を含むように置かれた指先が上方向に高速移動した場合には、図９（Ｂ）に示すように、境界に近づくにつれて指先の検出位置が上方向にずれることになるが、２つのブロックＤ０、Ｄ１のそれぞれに対応する検出範囲ｄ１、ｄ２が分断されることはない。

図１０は、送信導体１１の切替タイミングを示す図である。図１０において、Ｔは送信導体１１の選択状態を切り替える時間間隔（周期）である。送信導体群１２の各ブロックには４本の送信導体１１が含まれるため、時間４Ｔでこれら４本の送信導体１１に対する切替動作が行われ、その後、時間４Ｔで同じ順番で切替動作が繰り返される。

また、図１１は受信導体１３の切替タイミングを示す図である。図１１において、ｔは受信導体１３の選択状態を切り替える時間間隔（周期）である。受信導体群１４の各ブロックには８本の受信導体１３が含まれるため、時間８ｔでこれら８本の受信導体１３に対する切替動作が行われ、その後、時間８ｔで同じ順番で切替動作が繰り返される。また、時間８ｔは送信導体１２の切替周期Ｔに対応しており、８本の受信導体１３に対する切替動作が一巡する毎に送信導体１１の切り替えが行われる。

このように、本実施形態の位置検出装置１００では、複数の送信導体１１と複数の受信導体１３のそれぞれを複数のブロック（グループ）に分けて、それぞれのブロック毎に送信導体１１あるいは受信導体１３を選択するとともに所定方向にこの選択導体を切り替える場合に、隣接する２つのブロックのそれぞれにおいて導体を切り替える方向を互いに反対としているため、これら２つのブロックの境界近傍における導体の選択タイミングをあわせることができ、指示体が移動した場合であっても、この指示体に対応して検出された領域が、導体を切り替えるタイミングがずれることにより分断されることがなく、指示体の位置を誤検出することを防止することができる。

また、電気特性を検出する側の受信導体１３側をグループ分けした場合に、隣接するブロックの境界近傍に配置された受信導体１３の電気特性を検出する時間的なずれを少なくすることができ、受信導体１３を切り替えるタイミングがずれることにより生じる指示体の位置の誤検出を防止することができる。

また、所定周波数の信号を供給する側の送信導体１１側をグループ分けした場合に、隣接するブロックの境界近傍に配置された送信導体１１に信号を供給する時間的なずれを少なくすることができ、送信導体１１を切り替えるタイミングがずれることにより生じる指示体の位置の誤検出を防止することができる。

（第２の実施形態）
ところで、第１の実施形態では、送信導体群１２側に設けられた切替スイッチ２３−０〜２３−１５のそれぞれにおける送信導体１１の切り替えや、受信導体群１４側に設けられた切替スイッチ３１−０〜３１−１５のそれぞれにおける受信導体１３の切り替えは、常に一定方向になるように行われていた。例えば、送信導体群１２側のブロックＢ０に対応する切替スイッチ２３−０に着目すると、信号の供給先となる送信導体１１が常にＹ₃、Ｙ₂、Ｙ₁、Ｙ₀の順番で切り替えられる。また、受信導体群１４側のブロックＤ０に対応する切替スイッチ３１−０に着目すると、信号を取り出す受信導体１３が常にＸ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅、Ｘ₆、Ｘ₇の順番で切り替えられる。この切替順番は、切替対象の導体が一巡する毎に反転させるようにしてもよい。

図１２は、送信導体群１２側に設けられた切替スイッチ２３−０〜２３−１５における導体の切替順番をフレーム毎に反転させた場合の具体例な切替順番を示す図である。なお、各ブロックに含まれる全ての送信導体１１の選択が終了する時間長が１フレームに対応している（図１３についても同様である）。例えば、ブロックＢ０に着目すると、フレーム１では送信導体１１がＹ₃、Ｙ₂、Ｙ₁、Ｙ₀の順番で切り替えられるが、フレーム２では切替順番が反転して送信導体１１がＹ₀、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃の順番で切り替えられる。以後、３番目以降の奇数フレームではフレーム１と同じ順番で送信導体１１が切り替えられ、４番目以降の偶数フレームではフレーム２と同じ順番で送信導体１１が切り替えられる。

図１３は、受信導体群１４側に設けられた切替スイッチ３１−０〜３１−１５における導体の切替順番をフレーム毎に反転させた場合の具体例な切替順番を示す図である。例えば、ブロックＤ０に着目すると、フレーム１では受信導体１３がＸ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅、Ｘ₆、Ｘ₇の順番で切り替えられるが、フレーム２では切替順番が反転して受信導体１３がＸ₇、Ｘ₆、Ｘ₅、Ｘ₄、Ｘ₃、Ｘ₂、Ｘ₁、Ｘ₀の順番で切り替えられる。以後、３番目以降の奇数フレームではフレーム１と同じ順番で受信導体１３が切り替えられ、４番目以降の偶数フレームではフレーム２と同じ順番で受信導体１３が切り替えられる。

このように、導体の切替方向をフレーム毎に反転させる場合には、フレーム間で平均化することによって検出物体がセンサ部１０の表面を移動した際の検出範囲のゆがみを緩和することができる。なお、図１２に示した送信導体群１２側の送信導体１１の切替順番をフレーム毎に反転させる手法と、図１３に示した受信導体群１４側の受信導体１３の切替順番をフレーム毎に反転させる手法は、同時に実施してもよいが、どちらか一方のみを実施するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
また、上述した各実施形態では、各ブロック内において１本の送信導体１１に選択的に信号を供給するようにしたが、同時に２本（あるいはそれ以上の本数）の送信導体１１に信号を供給するようにしてもよい。２本の送信導体１１に同時に信号を供給する場合には受信導体１３から出力される信号レベル（電流値）も大きくなるため、ＳＮ比を向上させることができる。

また、上述した各実施形態では、各ブロック内において１本の受信導体１３から出力される電流値を検出するようにしたが、隣接する２本（あるいはそれ以上の本数）の受信導体１３から出力される電流値を検出するようにしてもよい。この場合には、受信感度を向上させることができる。

なお、２本の送信導体１１に同時に信号を供給する場合には、検出データの縦横のアスペクトを合わせるためにも、２本の受信導体１３から出力される電流値を同時に検出することが望ましい。また、２本の送信導体１１に同時に信号を供給する場合には、１本の送信導体１１に信号を供給する場合に比べて検出物体に対応する検出信号のカーブ（包絡線）が緩慢（ぼやけた感じ）になり、検出クロスポイント間の検出信号のレベル変化がなだらかになってリニアリティが向上する。すなわち、センサ部１０の表面を軽く触って指先を動かした際に、接触座標を計算してみるとその変化が滑らかになるという効果がある。

図１４は、２本の受信導体１３を同時に選択する場合の具体的な切替順番を示す図である。図において、「１６〜３２」の数字は、Ｘ₁₆〜Ｘ₃₂で示される受信導体１３に対応している。図１４では、主に隣接する２つのブロックＤ２、Ｄ３に着目して各受信導体１３の切替順番が示されている。また、隣接する２つのブロックＤ２、Ｄ３の境界に存在する１本の受信導体１１（Ｘ₂₄）は、両方のブロックＤ２、Ｄ３に属しており、各ブロックにおいて所定のタイミングで選択されるようになっている。図１４に示す例では、ブロックＤ２では、送信導体１３がその並びの順に２本ずつ選択されて切り替えられる。一方、隣のブロックＤ３では、送信導体１３が２本ずつ選択される点は同じであるが、選択される順番は並びの順ではなく、並びの順に対して部分的に逆戻りするようにジグザグに切り替えるようにしている。これにより、２つのブロックＤ２、Ｄ３に共通に含まれる受信導体１３（Ｘ₂₄）を２つのブロックＤ２、Ｄ３において同時に選択することを回避することができる。

なお、図１４に示す例では、２つのブロックＤ２、Ｄ３の中のブロックＤ３のみについて受信導体１３をジグザグに切り替えるようにしたが、共通の受信導体１３（Ｘ₂₄）の選択タイミングをずらすようにして両方のブロックＤ２、Ｄ３において同様の切り替えを行ってもよい。また、図１４に示す例では、受信導体１３の切替手法の具体例について説明したが、同様に送信導体１１の切り替えを行うようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した各実施形態では、送信導体１１と受信導体１３とが直交する場合を説明したが、９０度以外の角度で交差する場合にも本発明を適用することができる。

また、上述した各実施形態では、送信導体１１を切り替える周期Ｔの間に、受信導体群１４の各ブロックに含まれる８本の受信導体１３の切り替えを行ったが、反対に、受信導体１３を切り替える周期ｔの間に、送信導体群１２の各ブロックに含まれる４本の送信導体１１の切り替えを行うようにしてもよい。

また、上述した各実施形態では、送信導体群１２および受信導体群１４のそれぞれをともに１５個のブロックにグループ分けしたが、ブロックの数は変更可能であり、送信導体群１２のブロック数と受信導体群１４のブロック数を異ならせるようにしてもよい。また、受信導体群１４に含まれる各受信導体１３毎に電流を検出する構成を設けて、受信導体１３側の切替動作を省略するようにしてもよい。

また、上述した各実施形態では、送信導体１１側に供給する信号として多周波信号を想定したが、供給信号は多周波信号以外の信号であってもよい。例えば、複数の拡散符号信号、具体的にはスペクトラム拡散コードを各ブロックに分けた送信導体１１に供給する位置検出装置においても、同様の効果を得ることができる。また、特定の拡散符号の位相をずらして各ブロックに分けた送信信号１１に供給する位置検出装置においても同様の効果を得ることができる。

また、上述した各実施形態では、送信導体１１側に信号を供給するとともに受信導体１３側から出力される電流を検出する静電容量方式の位置検出装置１００に本発明を適用したが、例えば、特開２００９−１６２５３８号公報に開示されているように、互いに交差する２種類の導体（電極）のそれぞれの静電容量値を検出して指示体の位置を検出する静電容量方式の位置検出装置についても本発明を適用することができる。また、導体を順番に切り替える位置検出装置であれば、静電容量方式以外の方式を採用したものであっても本発明を適用することができる。

本発明によれば、導体パターンを構成する複数の導体を複数のグループに分けて、それぞれのグループ毎に導体を選択するとともに所定方向にこの選択導体を切り替える場合に、隣接する２つのグループのそれぞれにおいて導体を切り替える方向を互いに反対としているため、これら２つのグループの境界近傍における導体の選択タイミングをあわせることができ、指示体が移動した場合であっても、この指示体に対応して検出された領域が、導体を切り替えるタイミングがずれることにより分断されることがなく、指示体の位置を誤検出することを防止することができる。

１００ 位置検出装置
１０ センサ部
２０ 送信部
３０ 受信部
４０ 制御回路
１１ 送信導体
１２ 送信導体群
１３ 受信導体
１４ 受信導体群
１５ 第１ガラス基板
１６ スペーサ
１７ 第２ガラス基板
２１ クロック発生回路
２２ 多周波信号供給回路
２３ 送信導体選択回路
２２−０、２２−１、・・・、２２−１５ 信号生成部
２３−０、２３−１、・・・、２３−１５ 切替スイッチ
３１ 受信導体選択回路
３１−０、３１−１、・・・、３１−１５ 切替スイッチ
３２ 増幅回路
３２−１、３２−１、・・・、３２−１５ 電流−電圧変換回路（Ｉ／Ｖ）
３２Ａ 切替スイッチ
３３ アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）
３４ 信号検出回路
３５ 位置算出回路

Claims (6)

1. 第１の方向に配置された複数の導体からなる第１の導体パターンと、
   前記第１の方向と交差する第２の方向に配置された複数の導体からなる第２の導体パターンと、
   前記第１の導体パターンに接続され、前記第１の導体パターンにスペクトラム拡散コードを供給する信号送信部と、
   指示体による位置指示に基づいて、前記第２の導体パターンに生起した信号を検出する信号検出部と、を備えた位置検出装置であって、
   前記第２の導体パターンを構成する複数の導体を、互いが隣接する少なくとも第１の導体群と第２の導体群とに区分けし、前記第１の導体群を構成する各導体を選択する方向と前記第２の導体群を構成する各導体を選択する方向とが互いに異なるように前記複数の導体を選択するとともに、前記第１の導体群と前記第２の導体群の隣接する側に配置された導体の切替タイミングが一致するように前記複数の導体の選択を行う導体選択部を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１において、
   前記第１の導体パターンを構成する複数の導体を、互いが隣接する少なくとも第１の導体群と第２の導体群とに区分けし、
   前記第１の導体パターンについて、前記第１の導体群と前記第２の導体群の区分けがされるとともに、前記信号送信部は、前記第１の導体群と前記第２の導体群毎に異なる前記スペクトラム拡散コードを並行して供給することを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１または２において、
   前記指示体による位置指示に基づいて前記第２の導体パターンに生起する信号は電流値であり、
   前記信号検出部は、前記電流値を電圧値に変換して検出することを特徴とする位置検出装置。
4. 請求項１において、
   前記導体選択部は、前記第１の導体群を構成する各導体を選択する方向と、前記第２の導体群を構成する各導体を選択する方向のそれぞれを、各導体の選択が１巡する毎に選択する順番を反転させることを特徴とする位置検出装置。
5. 請求項１において、
   前記導体選択部は、前記第１の導体群および前記第２の導体群の少なくとも一方における前記導体の選択を、隣接配置された複数本の前記導体を対象に行うことを特徴とする位置検出装置。
6. 第１の方向に配置された複数の導体からなる第１の導体パターンと、前記第１の方向と交差する第２の方向に配置された複数の導体からなる第２の導体パターンとを備えた位置検出装置における位置検出方法であって、
   信号送信部によって、前記第１の導体パターンにスペクトラム拡散コードを供給し、
   前記第２の導体パターンを構成する複数の導体を、互いが隣接する少なくとも第１の導体群と第２の導体群とに区分けし、導体選択部によって、前記第１の導体群を構成する各導体を選択する方向と前記第２の導体群を構成する各導体を選択する方向とが互いに異なるように前記複数の導体を選択するとともに、前記第１の導体群と前記第２の導体群の隣接する側に配置された導体の切替タイミングが一致するように前記複数の導体を選択し、
   指示体による位置指示に基づいて、前記第２の導体パターンに生起した信号を信号検出部によって検出することを特徴とする位置検出方法。

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