JP5740534B2 - 信号処理システム、タッチパネルコントローラ、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器 - Google Patents

信号処理システム、タッチパネルコントローラ、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に、加減算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値、もしくは、前記線形素子の入力を推定する信号処理システム、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラ、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に関する。
本発明者らは、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御して、マトリックス状に構成された静電容量の容量値を推定または検出するタッチパネルコントローラを提案している(特許文献1)。
このタッチパネルコントローラは、複数のドライブラインを符号系列に基づいて並列駆動して静電容量に蓄積された電荷に基づく線形和信号をセンスラインに沿って離散時間でサンプリングして読み出し、読み出した線形和信号と符号系列との内積演算により静電容量の容量値を推定または検出する。
日本国特許出願「特願2011−130604号(2011年6月10日出願)」
しかしながら、上述のような従来技術は、離散時間でサンプリングした線形和信号にノイズが混入し、静電容量の容量値の推定または検出が不正確になり、タッチパネルコントローラを良好に動作させることが困難になるという問題がある。
本発明の目的は、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、加減算に基づく信号処理を行って線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る信号処理システムは、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に、 加減算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値、もしくは、前記線形素子の入力を推定する信号処理システムであって、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記符号系列との内積演算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記線形素子に繋ぐ切換回路とを有する。
本発明に係るタッチパネルコントローラは、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、前記静電容量を前記ドライブラインに沿って駆動する駆動回路と、前記駆動回路により駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路と、前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有する。
本発明に係るタッチパネルシステムは、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを制御するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムであって、前記タッチパネルコントローラは、前記静電容量を前記ドライブラインに沿って駆動する駆動回路と、前記駆動回路により駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路と、前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有する。
本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチパネルシステムと、前記タッチパネルシステムに対応する表示手段とを備える。
本発明の一態様によれば、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、加減算に基づく信号処理を行って線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができるという効果を奏する。
実施の形態1に係る信号処理システムの構成を示すブロック図である。 上記信号処理システムにより処理される時系列信号のノイズ量及びサンプリング周波数と時系列信号の振幅変化量との間の周波数特性を示すグラフである。 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回路図である。 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回路図である。 上記タッチパネルシステムの駆動方法を示す数式を説明するための図である。 上記タッチパネルシステムにノイズが印加される状況を示す回路図である。 上記タッチパネルシステムの並列駆動方法を説明するための回路図である。 上記タッチパネルシステムの並列駆動方法を示す数式を説明するための図である。 上記タッチパネルシステムをM系列符号により並列駆動する方法を示す数式を説明するための図である。 実施の形態1に係る他のタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。 図11の(a)(b)(c)は、上記他のタッチパネルシステムにより静電容量を駆動する実施単位を説明するための図である。 図12の(a)(b)(c)は、上記他のタッチパネルシステムにより静電容量を反転駆動する方法を説明するための図である。 上記他のタッチパネルシステムにより1stベクタによる駆動の次に2ndベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図である。 図14の(a)は上記他のタッチパネルシステムにより連続して1stベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図14の(b)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図である。 図15の(a)は上記他のタッチパネルシステムにより連続して1stベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図15の(b)は偶数回目における1stベクタによる駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。 図16の(a)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図16の(b)は偶数回目における1stベクタのフェイズ0による駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。 図17の(a)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図17の(b)は1stベクタのフェイズ1による駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。 上記他のタッチパネルシステムにおける相関2重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによる8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによる他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによるさらに他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによる4重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによるさらに他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 上記他のタッチパネルシステムによる他の4重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。 図25の(a)(b)は上記他のタッチパネルシステムの駆動方法を比較するための図である。 実施の形態2に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。 実施の形態3に係る電子機器の構成を示すブロック図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(信号処理システム10の構成)
図1は、実施の形態1に係る信号処理システム10の構成を示すブロック図である。信号処理システム10は、線形素子CXを駆動する駆動回路4と、駆動回路4を制御する制御回路14とを備えている。
制御回路14は、互いに異なる入出力伝達特性を有するサブシステム5a・5bと、サブシステム5a・5bのいずれかを駆動回路4に接続する切換回路6とを有している。
線形素子CXは、サブシステム5aまたは5bにより制御される駆動回路4により駆動されて、連続的または離散的に観測できて時々刻々と変化する値を有する時系列信号をアナログインターフェース7a(例えば、増幅回路)に供給する。アナログインターフェース7aは、この時系列信号を増幅してAD変換回路13に出力する。AD変換回路13は、アナログインターフェース7aから供給された時系列信号をAD変換し、離散時間でサンプリングされた時々刻々と変化する複数個の時系列信号を線形素子推定部11に供給する。線形素子推定部11は、AD変換された線形素子CXに基づく複数個の時系列信号に、加減算に基づく信号処理を行って線形素子CXの値、もしくは、線形素子CXの入力を推定する。信号処理システム10には、線形素子推定部11による線形素子CXの推定値もしくは線形素子CXの入力の推定値から、時系列信号に混入するノイズ量を推定するノイズ量推定回路9が設けられている。
切換回路6は、時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、入出力伝達特性に基づいて、加減算に基づく信号処理を行って線形素子CXの値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減するようにサブシステム5a・5bを切り換えて駆動回路4に繋ぐ。
制御回路14は、アナログインターフェース回路7aを制御する。例えば、増幅回路への入力状態を切り換える偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動に対応する信号を制御回路14は制御する。また制御回路14は、AD変換回路13のサンプリング周波数、多重サンプリング数を制御する。さらに制御回路14は、線形素子推定部11の動作を制御する。
サブシステム5aに基づく線形素子CXからの時系列信号の多重サンプリング数と、サブシステム5bに基づく線形素子CXからの時系列信号の多重サンプリング数とは異なり得る。そして、サブシステム5aに基づく線形素子CXからの時系列信号のサンプリング周波数と、サブシステム5bに基づく線形素子CXからの時系列信号のサンプリング周波数とは異なり得る。
サブシステム5a・5bに基づく複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って反転し得る。また、サブシステム5a・5bに基づく複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って一定となり得る。
切換回路6は、ノイズ量推定回路9の推定結果に基づいてサブシステム5a・5bを切り換える。
線形素子CXは、例えば、静電容量であり得る。線形素子CXは、熱電対を備えた温度計であってもよい。この場合は、駆動回路4が無くても、信号処理システム10が成立する。熱電対を用いて観測できる微小電圧(微小電流)を増幅回路により増幅した後、AD変換回路13によりサンプリングし、多重サンプリングのサンプリング数、サンプリング周波数を変えて、ノイズを低減できる構成が実現できる。
(ノイズ量及びサンプリング周波数と振幅変化量との間の周波数特性)
図2は、信号処理システム10により処理される時系列信号のノイズ量及びサンプリング周波数と時系列信号の振幅変化量との間の周波数特性を示すグラフである。横軸は、信号周波数とサンプリング周波数との比である正規化係数を示している。縦軸は、信号の振幅変化量を示している。
特性C1は、2個の信号をサンプリングして単純移動平均を出力する2重サンプリングの周波数特性を示している。特性C2は4個の信号をサンプリングして単純移動平均を出力する4重サンプリングの周波数特性を示しており、特性C3は8個の信号をサンプリングして単純移動平均を出力する8重サンプリングの周波数特性を示している。そして、特性C4は16個の信号をサンプリングして単純移動平均を出力する16重サンプリングの周波数特性を示している。
この周波数特性のグラフから、2重サンプリングでは、特性C1に示すように、正規化係数が0.5のとき振幅変化量が−∞dBになる。従って、サンプリング周波数をノイズ周波数の2倍に設定するとノイズをなくすことができる。また、正規化周波数が0.5に近づくようにサンプリング周波数を変更してもノイズを低減することができる。
4重サンプリングでは、特性C2に示すように、正規化係数が0.5のとき、及び0.25のとき振幅変化量が−∞dBになる。従って、サンプリング周波数をノイズ周波数の2倍または4倍に設定するとノイズをなくすことができる。正規化周波数が0.5または0.25に近づくようにサンプリング周波数を変更してもノイズを低減することができる。
8重サンプリングでは、特性C3に示すように、正規化係数が0.5、0.375、0.25、及び0.125のとき振幅変化量が−∞dBになる。従って、サンプリング周波数をノイズ周波数の2倍、2.67倍、4倍、または8倍に設定するとノイズをなくすことができる。正規化周波数が0.5、0.375、0.25、または0.125に近づくようにサンプリング周波数を変更してもノイズを低減することができる。
16重サンプリングでも、特性C4に示すように、サンプリング周波数を設定、または変更することにより、ノイズを無くし、または低減することができる。
このように、ノイズ周波数に対するサンプリング周波数を設定、または変更することにより、ノイズを無くし、または低減することができる。
例えば、正規化周波数が0.25のとき、2重サンプリングでは振幅変化量は−3dBであるが、4重サンプリング、8重サンプリング、及び16重サンプリングでは振幅変化量は−∞dBである。従って、多重サンプリングの多重度を2重から4重、8重、及び16重のいずれかに変更すると、ノイズを無くすことができる。このように、多重サンプリングの多重度を変更することによっても、ノイズを無くし、または低減することができる。
従って、図1に示す複数のサブシステムのサンプリング周波数を異なるように設定し、または、多重サンプリングの多重度を異なるように設定しておき、ノイズの周波数に基づいて、図2に示す振幅変化量が低減するように多重度、サンプリング周波数が設定されたサブシステムに切換回路6で切り換えることにより、ノイズを無くし、または低減することができる。
(タッチパネルシステム1の構成)
図3は、実施の形態1に係るタッチパネルシステム1の構成を示す回路図である。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、ドライブラインDL1〜DL4とセンスラインSL1〜SL4との交点にそれぞれ形成された静電容量C11〜C44を有する。
タッチパネルコントローラ3は、静電容量C11〜C44をドライブラインDL1〜DL4に沿って駆動する駆動回路4を有している。
タッチパネルコントローラ3には、センスラインSL1〜SL4にそれぞれ接続された増幅回路7が設けられている。各増幅回路7は、駆動回路4により駆動された静電容量C11〜C44に基づく複数個の線形和信号をセンスラインSL1〜SL4に沿って読み出して増幅する。増幅回路7は、増幅器18と、増幅器18に並列に接続された積分容量Cint及びリセットスイッチを有している。
タッチパネルコントローラ3は、増幅回路7の出力をアナログ・デジタル変換するAD変換回路13と、アナログ・デジタル変換された増幅回路7の出力に基づいて静電容量C11〜C44の値を推定する復号演算回路8とを有している。
タッチパネルコントローラ3は、駆動回路4を制御する制御回路14を有している。制御回路14は、異なる入出力伝達特性を有するサブシステム5a・5bと、線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、入出力伝達特性に基づいて、復号演算回路8により静電容量C11〜C44の値を推定した結果に混入するノイズを低減するようにサブシステム5a・5bを切り換えて駆動回路4に繋ぐ切換回路6とを有している。
制御回路14は、AD変換回路13のサンプリング周波数、多重サンプリング数を制御する。さらに制御回路14は、復号演算回路8の動作を制御する。
線形和信号の加減算に基づく信号処理による静電容量の推定値から、線形和信号に混入するノイズ量を推定するノイズ量推定回路9が設けられている。切換回路6は、ノイズ量推定回路9の推定結果に基づいてサブシステム5a・5bを切り換える。
(タッチパネルシステム1の動作)
図4はタッチパネルシステム1の駆動方法を説明するための回路図であり、図5はタッチパネルシステム1の駆動方法を示す数式を説明するための図である。
駆動回路4は、図5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。符号行列の要素が「1」であれば、駆動回路4は電圧Vdriveを印加し、要素が「0」であれば、ゼロボルトを印加する。
増幅回路7は、駆動回路4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。
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、駆動回路4はドライブラインDL1に電圧Vdrive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、図5の式1で示される静電容量C31に対応するセンスラインSL3からの測定値Y1が増幅回路7から出力される。
そして、2回目の駆動では、ドライブラインDL2に電圧Vdrive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、図5の式2で示される静電容量C32に対応するセンスラインSL3からの測定値Y2が増幅回路7から出力される。
次に、3回目の駆動では、ドライブラインDL3に電圧Vdrive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に電圧Vdrive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。
そうすると、図5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。なお、図5の式3〜式4においては、表記の簡単化のため、測定値Y1〜Y4について、係数(−Vdrive/Cint)を省略して記載している。
図6は、タッチパネルシステム1にノイズが印加される状況を示す回路図である。説明の簡潔化のためにセンスラインSL3を例に挙げて説明すると、センスラインSL3に結合された寄生容量Cpを介して、センスラインSL3に沿って読み出される線形和信号にノイズが印加されると、線形和信号が以下のようになる。
(−C×Vdrive/Cint)+(Cp×Vn/Cint)
従って、
Ey=Cp×Vn/Cint
により表されるノイズが線形和信号に混入する。
図7はタッチパネルシステム1の並列駆動方法を説明するための回路図であり、図8はタッチパネルシステム1の並列駆動方法を示す数式を説明するための図である。
駆動回路4は、図8の式5に示される4行4列の直交符号系列に基づいてドライブラインDL1〜DL4を駆動する。直交符号系列の要素は、「1」と「−1」とのいずれかであり。要素が「1」であれば、駆動部54は電圧Vdriveを印加し、要素が「−1」であれば、−Vdriveを印加する。ここで、電圧Vdriveは、電源電圧でもよいが、電源電圧以外の電圧であってもよい。
そして、図8の式6に示すように、測定値Y1、Y2、Y3、Y4と直交符号系列との内積をとることにより、式7に示すように、静電容量C1〜C4を推定することができる。
タッチパネルシステムでは、比較的ノイズが大きいため、上記動作を複数回行い、平均化した線形和信号データを真の値として取り扱うことがある。この複数回行う動作のタイミングを変えることによって、異なる入出力伝達特性を有するサブシステム5a・5b(図3参照)を実現することができる。
図9は、タッチパネルシステム1をM系列符号により並列駆動する方法を示す数式を説明するための図である。M系列符号により静電容量を並列駆動することによっても静電容量を推定することができる。式8〜式11に示すように、線形和信号Y1〜Y7の内積をとることにより、静電容量C1〜C7を推定することができる。「M系列」は、二進擬似乱数列の一種であり、1と−1(または1と0)の2値のみから構成される。M系列の1周期の長さは、2−1である。長さ=2−1=7のM系列の例としては、「1、−1、−1、1、1、1、−1」が挙げられる。
(タッチパネルシステム1aの構成)
図10は、実施の形態1に係る他のタッチパネルシステム1aの構成を示す回路図である。図3で前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
タッチパネルシステム1aは、タッチパネルコントローラ3aを有している。タッチパネルコントローラ3aは、切換回路12を有している。切換回路12は、各増幅回路7の入力状態を、2n番目のセンスラインと(2n+1)番目のセンスラインとが入力される偶数フェイズ状態(フェイズ0)と、(2n+1)番目のセンスラインと(2n+2)番目のセンスラインとが入力される奇数フェイズ状態(フェイズ1)との間で切り換える。ここでnはゼロ以上31以下の整数である。
制御回路14は、増幅回路7を制御する。例えば、増幅回路7への入力状態を切り換える偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動に対応する切換回路12に与える信号を制御回路14は制御する。また制御回路14は、AD変換回路13のサンプリング周波数、多重サンプリング数を制御する。さらに制御回路14は、復号演算回路8の動作を制御する。
図11の(a)(b)(c)は、他のタッチパネルシステム1aにより静電容量を駆動する実施単位を説明するための図である。
図11の(a)は、フレーム単位の駆動を説明するための図である。タッチパネルシステム1aは、(M+1)個のフレーム駆動Frame0〜FrameMをこの順番に繰り返す。各フレーム駆動Frame0〜FrameMは、それぞれ(N+1)個のベクタ駆動Vector0〜VectorNを含む。各ベクタ駆動Vector0〜VectorNは、それぞれ偶数フェイズ駆動Phase0及び奇数フェイズ駆動Phase1を含む。
図11の(a)に示す各フレーム駆動Frame0〜FrameMが含むベクタ駆動Vector0の偶数フェイズ駆動Phase0(図11の(a)で黒地に白抜きで「Phase0」と表記している)は、請求項に記載の「離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号」に相当する。
図11の(b)は、ベクタ単位の駆動を説明するための図である。まず、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector0、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector0の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector0のみで連続して駆動する。
そして、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector1、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector1、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector1、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector1の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector1のみで連続して駆動する。次に、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector2、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector2、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector2、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector2の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector2のみで連続して駆動する。以下同様にして、ベクタ駆動VectorNまで駆動する。
図11の(c)は、フェイズ単位の駆動を説明するための図である。まず、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector0のフェイズ駆動Phase0のみで連続して駆動する。
そして、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase1、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase1、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase1、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase1の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector0のフェイズ駆動Phase1のみで連続して駆動する。
次に、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector1に含まれるフェイズ駆動Phase0、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector1に含まれるフェイズ駆動Phase0、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector1に含まれるフェイズ駆動Phase0、…、フレーム駆動FrameMのベクタ駆動Vector1に含まれるフェイズ駆動Phase0の順番で、各フレーム駆動Frame1〜FrameMに含まれるベクタ駆動Vector1のフェイズ駆動Phase0のみで連続して駆動する。以下、同様にして、ベクタ駆動VectorNまで駆動する。
図12の(a)(b)(c)は、タッチパネルシステム1aにより静電容量を反転駆動する方法を説明するための図である。
図12の(a)は、ベクタ単位の駆動を続けて、偶数回目の駆動を反転する駆動方法を示している(反転する偶数回目の駆動箇所は黒地に白抜きで表記している)。まず、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0で駆動する。そして、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0で反転駆動する。次に、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector0で駆動する。その後、フレーム駆動Frame3のベクタ駆動Vector0で反転駆動する。反転は、2個のフェイズ駆動単位で行われることになる。そして、同一データの周期は2個のフェイズ駆動に対応する期間となる。この同一データの偶数回目の時系列データは反転駆動により極性が反転する。
図12の(b)は、フェイズ駆動Phase1の駆動を反転する例を示している(反転する駆動箇所は黒地に白抜きで表記している)。まず、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズPhase0で駆動する。そして、このベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズPhase1で反転駆動する。次に、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズPhase0で駆動する。そして、このベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズPhase1で反転駆動する。反転は、1個のフェイズ駆動単位で行われることになる。そして、同一データの周期は2個のフェイズ駆動に対応する期間となる。この同一データの極性は一定である。
図12の(c)は、フェイズ駆動を連続して、偶数回目の駆動を反転する例である(反転する駆動箇所は黒地に白抜きで表記している)。まず、フレーム駆動Frame0のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0で駆動する。そして、フレーム駆動Frame1のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0で反転駆動する。
次に、フレーム駆動Frame2のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0で駆動する。その後、フレーム駆動Frame3のベクタ駆動Vector0に含まれるフェイズ駆動Phase0反転駆動する。
反転は、1個のフェイズ駆動単位で行われることになる。そして、同一データの周期は1個のフェイズ駆動に対応する期間となる。この同一データの極性は偶数回目で反転する。
図13は、タッチパネルシステム1aにより1stベクタによる駆動の次に2ndベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図である。図11の(a)に示すベクタ駆動Vector0及びベクタ駆動Vector1のフェイズ駆動Phase0に対応する波形図が示されている。信号Phase0がオンのときは、偶数フェイズ駆動Phase0による駆動が行われ、信号Phase0がオフのときは、奇数フェイズ駆動Phase1による駆動が行われる。リセット信号reset_cdsがオンのときは増幅回路7がリセットされる。駆動信号Driveがオンになると静電容量C11〜C44が駆動される。クロック信号clk_shがオンのときに線形和信号がセンスラインに沿って読み出される。ベクタ駆動Vector0の偶数フェイズ駆動Phase0に基づく線形和信号は、1フレーム間隔(期間T1)で取得される。
図14の(a)はタッチパネルシステム1aにより連続して1stベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図14の(b)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図である。
図11の(b)に示すようにベクタ駆動Vector0(1stベクタ)を連続して実施するときは、図14の(a)に示すように、ベクタ駆動Vector0による線形和信号は、2フェイズ間隔(期間T2)で取得される。
図11の(c)に示すようにベクタ駆動Vector0(1stベクタ)に含まれるフェイズ駆動Phase0を連続して実施するときは、図14の(b)に示すように、フェイズ駆動Phase0による線形和信号は、1フェイズ間隔(期間T3)で取得される。
図15の(a)はタッチパネルシステム1aにより連続して1stベクタによる駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図15の(b)は偶数回目における1stベクタによる駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。
図15の(a)に示すように、リセット信号reset_cdsが立ち上がると駆動信号Driveは立下り、リセット信号reset_cdsが時刻t3において立ち下がった後、駆動信号Driveが立ち上がる。
図15の(b)に示すように、駆動の反転は、駆動信号Driveをハイからローに立ち下げることにより行われる。このため、リセット信号が立ち上がったときに駆動信号Driveを図15の(a)に示すように立ち下げる必要がない。このため、反転駆動前のリセット信号の立ち下げを、図15の(a)におけるリセット信号の立ち下げ時刻t3よりもΔTだけ早い時刻t2にすることができ、リセット信号reset_cdsがオンであるリセット時間をΔTだけ短縮することができる。このため、ベクタ駆動Vector0による線形和信号は、図15の(a)では2フェイズ間隔(時刻t1から時刻t5までの期間T2)で取得されていたが、図15の(b)では(2フェイズ−ΔT)の間隔(時刻t1から時刻t4までの期間T5)で取得することができる。
図16の(a)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図16の(b)は偶数回目における1stベクタのフェイズ0による駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。
図16の(b)を参照すると、反転駆動前のリセット信号の立ち下げを、図16の(a)におけるリセット信号の立ち下げ時刻t8よりもΔTだけ早い時刻t7にすることができ、リセット信号reset_cdsがオンであるリセット時間をΔTだけ短縮することができる。そして、次のリセット信号の立ち下げを、図16の(a)におけるリセット信号の立ち下げ時刻t12よりも合計でΔ2Tだけ早い時刻t11にすることができる。
このため、ベクタ駆動Vector0のフェイズ駆動Phase0による線形和信号は、図16の(a)の例では1フェイズ間隔(時刻t6から時刻t10までの期間T3)で取得されていたが、図16の(b)では(1フェイズ−ΔT)の間隔(時刻t6から時刻t9までの期間T7)で取得することができる。
図17の(a)は連続して1stベクタのフェイズ0による駆動を実施するときの駆動信号等の波形図であり、図17の(b)は1stベクタのフェイズ1による駆動を反転する場合の駆動信号等の波形図である。
図11の(b)に示すように、それぞれが偶数フェイズ駆動Phase0及び奇数フェイズ駆動Phase1を含むベクタ駆動Vector0を連続して駆動するときに、奇数フェイズ駆動Phase1を反転して駆動すると、反転駆動前のリセット信号の立ち下げを、図17の(a)におけるリセット信号の立ち下げ時刻t17よりもΔTだけ早い時刻t16にすることができ、リセット信号reset_cdsがオンであるリセット時間をΔTだけ短縮することができる。そして、次のリセット信号の立ち下げを、図17の(a)におけるリセット信号の立ち下げ時刻t21よりも合計でΔ2Tだけ早い時刻t20にすることができる。
このため、ベクタ駆動Vector0のフェイズ駆動Phase0による線形和信号は、図17の(a)の例では1フェイズ間隔(時刻t15から時刻t19までの期間T3)で取得されていたが、図17の(b)では(2フェイズ−2ΔT)の間隔(時刻t15から時刻t22までの期間)で取得することになる。
図18は、タッチパネルシステム1aにおける相関2重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。センスラインに沿って読み出された静電容量の線形和信号は、図18に示される周波数特性を有する相関2重サンプリング(CDS:correlated double sampling)によりサンプリングされる。
図19は、タッチパネルシステム1aによる8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。横軸は周波数を示しており、縦軸は信号変化量を示している。1フェイズの時間は2.5μsecであり、リセット信号の短縮時間ΔT=0.5μsecである。
このグラフは、信号変化量が0dB程度となる周波数帯域のノイズに弱いことを示している。図19に示す例では、どのような条件でも0dBとなる周波数帯域はないので、ノイズ周波数が一つであれば、サンプリング動作を変更することによってノイズを抑圧することを期待することができる。なお、このサンプリングの条件では、動作速度(レポートレート)は落ちない。
また、CDS周波数を(ノイズ周波数×(1/整数))にすると、CDS処理によってノイズが除去できるはずである。基本的にCDS周波数を落とす方向なので、動作速度(レポートレート)は落ちる。
図20はタッチパネルシステム1aによる他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。1フェイズの時間は2.5μsecであり、リセット信号の短縮時間ΔT=0.0μsecである。ベクタ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、ベクタ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性とを示している。
図21は、タッチパネルシステム1aによるさらに他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。1フェイズの時間は2.5μsecであり、リセット信号の短縮時間ΔT=0.0μsecである。CDS周波数は500kHz(=2.0μsec)である。ベクタ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、ベクタ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性とを示している。CDSの効果により、0kHz、500kHz、1000kHzにおける信号変化量が図20に示す例よりも抑圧されている。
図22は、タッチパネルシステム1aによる4重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。1フェイズの時間は2.5μsecであり、リセット信号の短縮時間ΔT=0.0μsecである。CDS周波数は500kHz(=2.0μsec)である。ベクタ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、ベクタ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性とを示している。
図23は、タッチパネルシステム1aによるさらに他の8重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。ベクタ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続して実施したときの周波数特性と、ベクタ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性と、フェイズ駆動を連続し偶数回目を反転駆動したときの周波数特性とにおけるそれぞれの周波数に対応する信号変化量の最小値をプロットしたグラフである。1フェイズの時間は2.5μsecであり、リセット信号の短縮時間ΔT=0.0μsecである。CDS周波数は500kHz(=2.0μsec)である。
図24は、タッチパネルシステム1aによる他の4重サンプリングの周波数特性を示すグラフである。図23に示す例を4重サンプリングについてプロットしたグラフである。
図25の(a)(b)はタッチパネルシステム1aの駆動方法を比較するための図である。図11の(a)で説明したフレーム単位で駆動する動作モードは((0)phase/vectorを続けない場合)、平均処理のための線形和信号データの取得時間間隔は1フレームであり、取得する線形和時系列信号の極性は全部同じである。減衰特性が悪い周波数は1/frame*Nである。
図11の(b)で説明したベクタ駆動を連続して実施する動作モードは((1)vectorを続けて駆動する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は2フレームであり、取得する線形和時系列信号の極性は全部同じである。減衰特性が悪い周波数は1/2phase*Nである。
図11の(c)で説明したフェイズ駆動を連続して実施する動作モードは((2)phaseも続けて駆動する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は1フレームであり、取得する線形和時系列信号の極性は全部同じである。減衰特性が悪い周波数は1/phase*Nである。
図12の(a)、図15の(a)で説明したベクタ駆動を連続して偶数回目の駆動を反転する動作モードは((3)vectorを続けて、偶数回目の駆動を反転する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は(2phase−ΔT)であり、取得する線形和時系列信号の極性は偶数回目で反転する。減衰特性が悪い周波数は1/(2phase−ΔT)*(N+0.5)である。
図12の(c)、図16の(b)で説明したフェイズ駆動を連続して偶数回目の駆動を反転する動作モードは((4)phaseを続けて、偶数回目の駆動を反転する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は(1phase−ΔT)であり、取得する線形和時系列信号の極性は偶数回目で反転する。減衰特性が悪い周波数は1/(phase−ΔT)*(N+0.5)である。
図17の(b)で説明した奇数フェイズ駆動を反転する動作モードは((5)phase1の駆動を反転する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は(2phase−2ΔT)であり、取得する線形和時系列信号の極性は、偶数フェイズ駆動Phase0では全部同じ正極性であり、奇数フェイズ駆動Phase1では全部同じ負極性である。減衰特性が悪い周波数は1/(2phase−2ΔT)*Nである。
フレーム単位で駆動しながら偶数回目の駆動を反転する動作モードは((6)phase/vectorを続けずに偶数回目を反転する場合)、線形和信号データの取得時間間隔は1フレームであり、取得する線形和時系列信号の極性は偶数回目で反転する。減衰特性が悪い周波数は1/frame*(N+0.5)である。
(ノイズ量推定回路9の動作)
ノイズ量推定回路9は、複数個の線形素子推定部の出力(加減算に基づく信号処理を行って線形素子CXの値、もしくは、線形素子CXの入力の複数個の推定結果)を用いて判断する。切換回路6は、ノイズ量推定回路9の推定結果に基づいてサブシステム5a・5bを切り換える。本来であれば、複数個の推定値は、同じ値になるはずであり、これが同じ値にならないとき、ノイズ量推定回路9は、推定結果に混入しているノイズ量の影響が増大したと推定する。
(サブシステムの構成)
制御回路14に設けられた複数のサブシステムは、外来ノイズを低減するために、前述した説明に基づいて種々のタイプに構成することができる。
例えば、同じベクタ駆動で同じフェイズ駆動に基づく複数個の線形和信号を加算平均する実施単位をフレーム単位としたサブシステム、加算平均する実施単位をベクタ単位としたサブシステム、加算平均する実施単位をフェイズ単位としたサブシステムを設け、これらのサブシステムを、正規化周波数と振幅変化率との間の周波数特性に基づいて外来ノイズを低減するように選択する構成としてもよい。
この加算平均の実施単位が、ベクタ単位、フェイズ単位の場合に、駆動信号の符号を反転させる機能を備えたサブシステムを設けてもよい。この場合、駆動反転周期を2フェイズ単位としたサブシステム、1フェイズ単位としたサブシステムを設け、これらのサブシステムを、上記周波数特性に基づいて外来ノイズを低減するように選択する構成としてもよい。
また、駆動信号の駆動反転機能を有する場合、増幅回路をリセットするリセット信号のリセット時間を短縮するサブシステムを設けてもよい。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図26に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図26は、実施の形態2に係るタッチパネルシステムの構成を示す回路図である。実施の形態2に係るタッチパネルシステムは、タッチパネルコントローラ3bを備えている。タッチパネルコントローラ3bには、増幅回路7aが設けられている。増幅回路7aは、差動増幅器18aを有している。差動増幅器18aは、互いに隣接するセンスラインに沿って読み出される線形和信号を受け取って増幅する。
このように、差動増幅器によって増幅回路を構成すると、タッチパネルコントローラのノイズ耐性をさらに強めることができる。
〔実施形態3〕
図27は、実施の形態3に係る携帯電話機90(電子機器)の構成を示すブロック図である。携帯電話機90は、CPU96と、RAM97と、ROM98と、カメラ95と、マイクロフォン94と、スピーカ93と、操作キー91と、表示パネル92b及び表示制御回路92aを含む表示部92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。
CPU96は、携帯電話機90の動作を制御する。CPU96は、たとえばROM98に格納されたプログラムを実行する。操作キー91は、携帯電話機90のユーザによる指示の入力を受ける。RAM97は、CPU96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91を介して入力されたデータを揮発的に格納する。ROM98は、データを不揮発的に格納する。
また、ROM98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27には示していないが、携帯電話機90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。
カメラ95は、ユーザの操作キー91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、RAM97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94は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機90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90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93は、たとえば、RAM97に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。
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。CPU96は、タッチパネルシステム1の動作を制御する。CPU96は、例えばROM98に記憶されたプログラムを実行する。RAM97は、CPU96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。ROM97は、データを不揮発的に格納する。
表示パネル92bは、表示制御回路92aにより、ROM98、RAM97に格納されている画像を表示する。表示パネル92b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。
本発明の一態様に係る信号処理システムは、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に、加減算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値、もしくは、前記線形素子の入力を推定する信号処理システムであって、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記符号系列との内積演算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減するように前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)を切り換えて前記線形素子に繋ぐ切換回路とを有する。
上記の構成によれば、前記時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記加減算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減するように前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)を切り換える。このため、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に対応する線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができる。
さらに、本発明の一態様に係る信号処理システムは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)に基づく前記線形素子からの時系列信号の多重サンプリング数と、前記第2サブシステム(サブシステム5b)に基づく前記線形素子からの時系列信号の多重サンプリング数とが異なっていてもよい。
上記の構成によれば、多重サンプリングの多重度が異なる第1及び第2サブシステムを切り換えることにより、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に対応する線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができる。
本発明の一態様に係る信号処理システムは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)に基づく前記線形素子からの時系列信号のサンプリング周波数と、前記第2サブシステム(サブシステム5b)に基づく前記線形素子からの時系列信号のサンプリング周波数とが異なっていてもよい。
上記の構成によれば、時系列信号のサンプリング周波数が異なる第1及び第2サブシステムを切り換えることにより、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に対応する線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができる。
本発明の一態様に係る信号処理システムは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)に基づく前記複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って反転し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)に基づく前記複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って一定となってもよい。
上記の構成によれば、反転駆動により一定駆動の場合と入出力伝達特性を異ならせることができるので、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に対応する線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができる。
本発明の一態様に係る信号処理システムは、前記時系列信号の加減算に基づく信号処理による前記線形素子の推定値もしくは前記線形素子の入力の推定値から、前記ノイズ量を推定するノイズ量推定手段(ノイズ量推定回路9)をさらに備え、前記切換手段(切換回路6)は、前記ノイズ量推定手段(ノイズ量推定回路9)の推定結果に基づいて前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)を切り換えてもよい。
上記の構成によれば、ノイズ量が増大したときに、推定結果に混入するノイズ量を低減するように第1及び第2サブシステムを切り換えることができる。
本発明の一態様に係る信号処理システムは、線形素子に基づく複数個の時系列信号をアナログ・デジタル変換して、前記離散時間でサンプリングされた複数個の時系列信号を生成するアナログ・デジタル変換回路(AD変換回路13)をさらに備えてもよい。
上記の構成によれば、デジタル処理により線形素子の値を推定することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、前記静電容量を前記ドライブラインに沿って駆動する駆動回路と、前記駆動回路により駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路と、前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有する。
上記の構成によれば、前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステムを切り換える。このため、駆動手段により駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号に対応する線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して実施してもよい。
上記の構成によれば、フレーム駆動とベクタ駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)は、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して実行してもよい。
上記の構成によれば、フレーム駆動とフェイズ駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記駆動回路は、前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)と異なる入出力伝達特性を有する第3サブシステム(サブシステム5b)をさらに有し、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)は、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して実施し、前記第3サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して実行してもよい。
上記の構成によれば、フレーム駆動とベクタ駆動とフェイズ駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)は、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各ベクタ駆動毎に反転するように実施してもよい。
上記の構成によれば、各フレーム駆動毎の反転駆動と各ベクタ駆動毎の反転駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)は、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各偶数フェイズ駆動毎に反転するように実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各奇数フェイズ駆動毎に反転するように実行してもよい。
上記の構成によれば、フレーム駆動毎の反転駆動とフェイズ駆動毎の反転駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記駆動回路は、前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)と異なる入出力伝達特性を有する第3サブシステムをさらに有し、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、前記第2サブシステム(サブシステム5b)は、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各ベクタ駆動毎に反転するように実施し、前記第3サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各偶数フェイズ駆動毎に反転するように実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各奇数フェイズ駆動毎に反転するように実行してもよい。
上記の構成によれば、フレーム駆動とベクタ駆動とフェイズ駆動とを、ノイズ量及びサンプリング周波数と線形和信号の振幅変化量との間の周波数特性に基づいて選択することができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記第1サブシステム(サブシステム5a)は、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って反転するように前記静電容量を駆動するときに、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って一定となるように駆動するときよりも、前記増幅回路をリセットするためのリセット信号のリセット時間を短縮してもよい。
上記の構成によれば、増幅回路をリセットするためのリセット信号のリセット時間を短縮するので、サンプリング周波数を変えることができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルコントローラは、前記増幅回路は、隣接するセンスラインに沿って出力される線形和信号を差動増幅する差動増幅器を含んでもよい。
上記の構成によれば、タッチパネルコントローラのノイズ耐性をさらに向上させることができる。
本発明の一態様に係るタッチパネルシステムは、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを制御するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムであって、前記タッチパネルコントローラは、前記静電容量を前記ドライブラインに沿って駆動する駆動回路と、前記駆動手段により駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路(AD変換回路13)と、前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように 前記第1及び第2サブシステム(サブシステム5a・5b)を切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有する。
本発明の一態様に係る電子機器は、本発明の一態様に係るタッチパネルシステムと、前記タッチパネルシステムに対応する表示手段(表示部92)とを備える。
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。
本発明は、離散時間でサンプリングされた線形素子に基づく複数個の時系列信号に、加減算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値を推定する信号処理システム、複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラ、並びに、これを用いたタッチパネルシステム及び電子機器に利用することができる。
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
4 駆動回路
5a、5b サブシステム(第1サブシステム、第2サブシステム)
6 切換回路
8 復号演算回路
9 ノイズ量推定回路
10 信号処理システム
11 線形素子推定部
12 切換回路
13 AD変換回路
14 制御回路
18、18a 増幅器
CX 線形素子

Claims (17)

  1. 符号系列に基づいて並列駆動された線形素子に基づく複数個の時系列信号であって、離散時間でサンプリングされた複数個の時系列信号に、前記符号系列との内積演算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値、もしくは、前記線形素子の入力を推定する信号処理システムであって、
    異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、
    前記時系列信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記符号系列との内積演算に基づく信号処理を行って前記線形素子の値もしくは入力を推定する結果に混入するノイズを低減するように前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記線形素子に繋ぐ切換回路とを有することを特徴とする信号処理システム。
  2. 前記第1サブシステムに基づく前記線形素子からの時系列信号の多重サンプリング数と、前記第2サブシステムに基づく前記線形素子からの時系列信号の多重サンプリング数とが異なる請求項1に記載の信号処理システム。
  3. 前記第1サブシステムに基づく前記線形素子からの時系列信号のサンプリング周波数と、前記第2サブシステムに基づく前記線形素子からの時系列信号のサンプリング周波数とが異なる請求項1に記載の信号処理システム。
  4. 前記第1サブシステムに基づく前記複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って反転し、前記第2サブシステムに基づく前記複数個の時系列信号の符号の正負は時系列に沿って一定となる請求項1に記載の信号処理システム。
  5. 前記時系列信号の加減算に基づく信号処理による前記線形素子の推定値もしくは前記線形素子の入力の推定値から、前記ノイズ量を推定するノイズ量推定手段をさらに備え、
    前記切換回路は、前記ノイズ量推定手段の推定結果に基づいて前記第1及び第2サブシステムを切り換える請求項1に記載の信号処理システム。
  6. 線形素子に基づく複数個の時系列信号をアナログ・デジタル変換して、前記離散時間でサンプリングされた複数個の時系列信号を生成するアナログ・デジタル変換回路をさらに備える請求項1に記載の信号処理システム。
  7. 複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルを制御するタッチパネルコントローラであって、
    符号系列に基づいて前記静電容量を前記ドライブラインに沿って並列駆動する駆動回路と、
    前記駆動回路により並列駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路と、
    前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力と前記符号系列との内積演算に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、
    異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、
    前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有することを特徴とするタッチパネルコントローラ。
  8. 前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して実施する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  9. 前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して実行する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  10. 前記駆動回路は、前記第1及び第2サブシステムと異なる入出力伝達特性を有する第3サブシステムをさらに有し、
    前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して実施し、
    前記第3サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して実行する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  11. 前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各ベクタ駆動毎に反転するように実施する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  12. 前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各偶数フェイズ駆動毎に反転するように実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各奇数フェイズ駆動毎に反転するように実行する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  13. 前記駆動回路は、前記第1及び第2サブシステムと異なる入出力伝達特性を有する第3サブシステムをさらに有し、
    前記第1サブシステムは、それぞれが偶数フェイズ駆動と奇数フェイズ駆動とを含む第1〜第(N+1)ベクタ駆動をこの順番で実行する第1〜第(M+1)フレーム駆動を、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各フレーム駆動毎に反転するように実施し、
    前記第2サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各ベクタ駆動毎に反転するように実施し、
    前記第3サブシステムは、各フレーム駆動の第kベクタ駆動(1≦k≦N+1)にそれぞれ含まれる偶数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各偶数フェイズ駆動毎に反転するように実行した後、前記第kベクタ駆動にそれぞれ含まれる奇数フェイズ駆動を連続して、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って各奇数フェイズ駆動毎に反転するように実行する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  14. 前記第1サブシステムは、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って反転するように前記静電容量を駆動するときに、前記複数個の線形和信号の符号の正負が時系列に沿って一定となるように駆動するときよりも、前記増幅回路をリセットするためのリセット信号のリセット時間を短縮する請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  15. 前記増幅回路は、隣接するセンスラインに沿って出力される線形和信号を差動増幅する差動増幅器を含む請求項7に記載のタッチパネルコントローラ。
  16. 複数本のドライブラインと複数本のセンスラインとの交点にそれぞれ形成された複数個の静電容量を有するタッチパネルと、
    前記タッチパネルを制御するタッチパネルコントローラとを備えたタッチパネルシステムであって、
    前記タッチパネルコントローラは、符号系列に基づいて前記静電容量を前記ドライブラインに沿って並列駆動する駆動回路と、
    前記駆動回路により並列駆動された静電容量に基づく複数個の線形和信号を前記センスラインに沿って読み出して増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路の出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換回路と、
    前記アナログ・デジタル変換された増幅回路の出力と前記符号系列との内積演算に基づいて前記静電容量の値を推定する復号演算回路と、
    異なる入出力伝達特性を有する第1及び第2サブシステムと、
    前記線形和信号に混入するノイズ周波数、ノイズ量、及び、前記入出力伝達特性に基づいて、前記復号演算回路により前記静電容量の値を推定する結果に混入するノイズを低減するように前記第1及び第2サブシステムを切り換えて前記駆動回路に繋ぐ切換回路とを有することを特徴とするタッチパネルシステム。
  17. 請求項16に記載のタッチパネルシステムと、
    前記タッチパネルシステムに対応する表示手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
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