JP6410699B2 - Input device, input device control method, and program for causing computer to execute input device control method - Google Patents
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Description
本発明は、入力装置、入力装置の制御方法、及びコンピュータに入力装置の制御方法を実行させるプログラムに関するものである。 The present invention relates to an input device, an input device control method, and a program that causes a computer to execute the input device control method.
検出領域内の複数の検出位置において静電容量などの物理量を計測することにより、指などの操作体の近接状態を検出する入力装置がある。一例としての入力装置は、ある層に配設された平行な複数の駆動電極と、別の層に配設された平行な複数の検出電極とを備え、駆動電極と検出電極との交差位置を検出位置とする。 There is an input device that detects a proximity state of an operating body such as a finger by measuring physical quantities such as capacitance at a plurality of detection positions in a detection region. An input device as an example includes a plurality of parallel drive electrodes arranged in one layer and a plurality of parallel detection electrodes arranged in another layer, and the intersection position of the drive electrode and the detection electrode is determined. The detection position.
複数の検出位置の静電容量を取得するための駆動方法として符号化駆動がある。符号化駆動では、例えば、複数の駆動電極へ同時に正と負とのいずれかの極性の駆動信号が印加される。検出電極を介して出力される信号は、各検出位置における静電容量の検出信号の和(合成検出信号)となる。この合成検出信号が、駆動信号の極性のパターンを変えながら、検出位置の数(駆動電極の数)だけ繰り返し測定される。そして、得られた複数の合成検出信号と駆動信号の極性のパターンとを元に、各検出位置における静電容量が計算される。 There is an encoding drive as a driving method for acquiring the capacitance at a plurality of detection positions. In the encoding drive, for example, a drive signal having a positive or negative polarity is simultaneously applied to a plurality of drive electrodes. The signal output via the detection electrode is the sum (composite detection signal) of the capacitance detection signals at the respective detection positions. This combined detection signal is repeatedly measured by the number of detection positions (the number of drive electrodes) while changing the polarity pattern of the drive signal. Then, the electrostatic capacitance at each detection position is calculated based on the obtained plurality of combined detection signals and the polarity pattern of the drive signal.
符号化駆動では、複数回の測定で得られた合成検出信号の行列と、駆動信号の極性のパターンを表す駆動行列から導かれる逆行列との積を演算することで、個々の検出位置における静電容量が計算される。行列の積の演算は非常に負荷が大きいことから、駆動行列はなるべく演算が簡易となるように選択することが望ましい。そのため、上記の特許文献1,2では、駆動行列としてアダマール行列やその変形の行列を用いる方法が検討されている。
In encoding driving, the product of a composite detection signal matrix obtained by a plurality of measurements and an inverse matrix derived from the driving matrix representing the polarity pattern of the driving signal is calculated to obtain a static signal at each detection position. The capacity is calculated. Since the calculation of the matrix product is very heavy, it is desirable to select the driving matrix so that the calculation is as simple as possible. Therefore, in
また、符号化駆動では、1回の検出信号の測定において複数の駆動電極へ同時に印加される正の駆動信号の数と負の駆動信号の数とをなるべく近づけることが望ましい。これにより、合成検出信号(検出信号の和)のレベルが小さくなることから、合成検出信号を処理する回路において検出感度を高め易くなる。また、正の駆動信号の数と負の駆動信号の数とがバランスすることで、駆動信号による電界が相殺されて小さくなり、トータルの放射ノイズが低減する。そのため、駆動行列の選択にあたっては、複数の駆動電極へ同時に印加される正の駆動信号と負の駆動信号がほぼ同数となることを考慮する必要がある。 In the encoding drive, it is desirable to make the number of positive drive signals and the number of negative drive signals applied simultaneously to a plurality of drive electrodes as close as possible to each other in the measurement of one detection signal. As a result, the level of the combined detection signal (the sum of the detection signals) is reduced, so that it is easy to increase the detection sensitivity in the circuit that processes the combined detection signal. In addition, by balancing the number of positive drive signals and the number of negative drive signals, the electric field due to the drive signals is canceled and reduced, and the total radiation noise is reduced. Therefore, when selecting a drive matrix, it is necessary to consider that the number of positive drive signals and negative drive signals applied simultaneously to a plurality of drive electrodes is approximately the same.
更に、アダマール行列の生成法にはシルベスター法やペイリー法などの幾つかの方法が知られているが、それぞれの生成法には行列の次数の制限がある。例えば、シルベスター法によるアダマール行列の次数は2のべき乗に限られている。従って、1回の測定で同時に駆動信号が印加される駆動電極の数、すなわち、合成検出信号(検出信号の和)の元となる検出信号が得られる検出位置の数は、駆動行列の次数によって制約を受ける。この検出位置の数が少なすぎると、所望の分解能を得難くなり、逆に検出位置の数が多すぎると、無駄な駆動信号の印加に伴う消費電力や放射ノイズの増大を生じ易くなる。従って、符号化駆動では、合成検出信号(検出信号の和)から各検出信号の計算が可能な検出位置の数のバリエーションを増やすことが求められている。 Furthermore, several methods such as the Sylvester method and the Paley method are known as Hadamard matrix generation methods, but each generation method has a limitation on the order of the matrix. For example, the order of the Hadamard matrix by the Sylvester method is limited to a power of 2. Therefore, the number of drive electrodes to which the drive signal is applied simultaneously in one measurement, that is, the number of detection positions from which the detection signal that is the source of the combined detection signal (the sum of the detection signals) is obtained depends on the order of the drive matrix. Limited. If the number of detection positions is too small, it becomes difficult to obtain a desired resolution. Conversely, if the number of detection positions is too large, power consumption and radiation noise increase due to use of a useless drive signal is likely to occur. Therefore, in encoding driving, it is required to increase variations in the number of detection positions where each detection signal can be calculated from the combined detection signal (the sum of detection signals).
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、物体の近接状態が検出される複数の検出位置における検出信号の和から元の検出信号を計算可能であり、検出信号の和の信号レベルを抑制できるとともに、検出信号の和から元の検出信号の計算が可能な検出位置の数のバリエーションを増やすことができる入力装置、入力装置の制御方法及びコンピュータに入力装置の制御方法を実行させるプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to calculate an original detection signal from the sum of detection signals at a plurality of detection positions where the proximity state of an object is detected. An input device, a method for controlling the input device, and a method for controlling the input device in a computer can be used to reduce the number of detection positions where the original detection signal can be calculated from the sum of the detection signals. It is to provide a program to be executed.
本発明の第1の観点は、複数の検出位置における物体の近接状態に応じた情報を入力する入力装置に関する。この入力装置は、センサ部と、制御部と、信号再生部とを具備する。センサ部は、一群の検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、一群の検出位置について検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、近接状態に応じた信号レベルを持つ検出信号の正負の極性を、個々の検出位置において制御可能である。制御部は、一群の検出信号に設定する一群の極性である極性パターンを互いに異ならせた合成検出信号からなる一群の合成検出信号であって、一群の検出信号と同数の合成検出信号からなる一群の合成検出信号を、検出部において生成するようにセンサ部を制御する。信号再生部は、検出部が生成した一群の合成検出信号に基づいて、合成検出信号の元となる一群の検出信号の信号レベルを再生する。1つの検出部における一群の検出位置がN個であり、検出信号に設定される正又は負の極性を「1」又は「−1」で表わし、合成検出信号に加算されない検出信号に対して設定される極性を「0」で表し、N個の検出信号からなる一群の検出信号に設定された極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の極性パターンからなる一群の極性パターンを、N個の部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、信号再生部は、N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した拡張逆行列と、1つの検出部が生成した一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列を生成する。N行N列の行列は、1行N列の第1部分行列と、(N−1)行N列の第2部分行列とを含む。第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」である。第2部分行列は、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列をもつ。主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である。 The 1st viewpoint of the present invention is related with the input device which inputs the information according to the proximity state of the object in a plurality of detection positions. The input device includes a sensor unit, a control unit, and a signal reproduction unit. The sensor unit detects at least one proximity state of the object at the group of detection positions, and generates at least one detection unit that generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. The polarity of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state can be controlled at each detection position. The control unit is a group of combined detection signals composed of combined detection signals in which the polarity patterns that are a group of polarities set to the group of detection signals are different from each other, and the group of the same number of combined detection signals as the group of detection signals The sensor unit is controlled so that the combined detection signal is generated in the detection unit. The signal reproducing unit reproduces the signal level of the group of detection signals that are the basis of the combined detection signal based on the group of combined detection signals generated by the detection unit. A group of detection positions in one detection unit is N, and positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1” and set for a detection signal that is not added to the combined detection signal. The polarity to be displayed is represented by “0”, and the polarity pattern set to a group of detection signals composed of N detection signals is one row having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. In the case where a group of polarity patterns consisting of N polar patterns and a group of N polar patterns are represented by a matrix of N rows and N columns consisting of N partial matrices, the signal reproducing unit An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than “0” in the inverse matrix for a column is replaced with “1” and the other is replaced with “−1”; Combining N rows and 1 column with a group of composite detection signals generated by one detector as elements The operation corresponding to the signal matrix output, the product, generates a reproduction signal level matrix of N rows and one column. The matrix of N rows and N columns includes a first partial matrix of 1 row and N columns and a second partial matrix of (N−1) rows and N columns. The first submatrix has one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”. The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (N-1) rows (N-1) columns. In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”.
この構成によれば、N行N列の行列における1行N列の第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつため、行の要素の和が「1」又は「−1」となる。また、N行N列の行列における(N−1)行N列の第2部分行列は、いずれの行の要素の和も「0」である。すなわち、N行N列の行列における各行の要素の和は、最大でも「1」又は「−1」である。従って、各極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近似し、合成検出信号の元となる正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さい。これにより、検出信号の数のバランスが一方の極性に偏る場合に比べて、合成検出信号の信号レベルが小さくなる。合成検出信号の信号レベルが小さくなると、合成検出信号を入力する信号再生部において、合成検出信号のダイナミックレンジを十分に確保することが可能になるため、各検出部において得られる微小な検出信号を高い感度で再生することが可能となる。また、正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さくなることにより、検出信号に起因して生じる放射ノイズが小さくなる。
更に、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列(例えばペイリー法によるアダマール行列やその変形の行列など)のみを用いて(N−1)個の検出信号の信号レベルが再生される場合に比べて、再生可能な検出信号の数が1つ増える。これにより、合成検出信号(検出信号の和)から元の検出信号の計算が可能な検出位置の数のバリエーションが増える。
According to this configuration, the first sub-matrix having 1 row and N columns in the matrix having N rows and N columns includes one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. Therefore, the sum of the elements in the row is “1” or “−1”. In the second submatrix of (N−1) rows and N columns in the N rows and N columns matrix, the sum of the elements in any row is “0”. That is, the sum of the elements in each row in the N × N matrix is “1” or “−1” at the maximum. Therefore, the number of positive polarity and the number of negative polarity included in each polarity pattern are approximated, and the difference between the number of positive polarity detection signals and the number of negative polarity detection signals that are the basis of the combined detection signal is small. Thereby, compared with the case where the balance of the number of detection signals is biased to one polarity, the signal level of the combined detection signal is reduced. When the signal level of the combined detection signal decreases, the signal reproduction unit that inputs the combined detection signal can sufficiently secure the dynamic range of the combined detection signal. Playback with high sensitivity becomes possible. Further, since the difference between the number of positive detection signals and the number of negative detection signals is reduced, radiation noise caused by the detection signals is reduced.
Further, only (N−1) detection signals are obtained by using only a main submatrix (for example, a Hadamard matrix by the Paley method or a modified matrix thereof) which is a submatrix of (N−1) rows (N−1) columns. Compared to the case where the signal level is reproduced, the number of reproducible detection signals is increased by one. This increases variations in the number of detection positions where the original detection signal can be calculated from the combined detection signal (the sum of the detection signals).
好適には、制御部が、再生信号レベル行列を所定の補正係数で除算して、補正後の補正信号レベル行列を生成してよい。 Preferably, the control unit may divide the reproduction signal level matrix by a predetermined correction coefficient to generate a corrected correction signal level matrix.
本発明の第2の観点は、複数の検出位置における物体の近接状態に応じた情報を入力する入力装置に関する。この入力装置は、センサ部と、制御部と、信号再生部とを具備する。センサ部は、一群の検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、一群の検出位置について検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、近接状態に応じた信号レベルを持つ検出信号の正負の極性を、個々の検出位置において制御可能である。制御部は、一群の検出信号に設定する一群の極性である極性パターンを互いに異ならせた合成検出信号からなる一群の合成検出信号であって、一群の検出信号と同数の合成検出信号からなる一群の合成検出信号を、検出部において生成するようにセンサ部を制御する。信号再生部は、検出部が生成した一群の合成検出信号に基づいて、合成検出信号の元となる一群の検出信号の信号レベルを再生する。1つの検出部における一群の検出位置がN個であり、検出信号に設定される正又は負の極性を「1」又は「−1」で表わし、合成検出信号に加算されない検出信号に対して設定される極性を「0」で表し、N個の検出信号からなる一群の検出信号に設定された極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の極性パターンからなる一群の極性パターンを、N個の部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、信号再生部は、N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した拡張逆行列と、1つの検出部が生成した一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列を生成する。N行N列の行列は、M行M列の中間部分行列を含む。中間部分行列は、1行M列の第1部分行列と、(M−1)行M列の第2部分行列とを含む。第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの参照要素と、「0」である(M−1)個の要素とをもつ。第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」である。第2部分行列は、(M−1)行(M−1)列の部分行列である主部分行列をもつ。主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である。N行N列の行列のうち、中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもち、中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。 A second aspect of the present invention relates to an input device that inputs information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions. The input device includes a sensor unit, a control unit, and a signal reproduction unit. The sensor unit detects at least one proximity state of the object at the group of detection positions, and generates at least one detection unit that generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. The polarity of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state can be controlled at each detection position. The control unit is a group of combined detection signals composed of combined detection signals in which the polarity patterns that are a group of polarities set to the group of detection signals are different from each other, and the group of the same number of combined detection signals as the group of detection signals The sensor unit is controlled so that the combined detection signal is generated in the detection unit. The signal reproducing unit reproduces the signal level of the group of detection signals that are the basis of the combined detection signal based on the group of combined detection signals generated by the detection unit. A group of detection positions in one detection unit is N, and positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1” and set for a detection signal that is not added to the combined detection signal. The polarity to be displayed is represented by “0”, and the polarity pattern set to a group of detection signals composed of N detection signals is one row having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. In the case where a group of polarity patterns consisting of N polar patterns and a group of N polar patterns are represented by a matrix of N rows and N columns consisting of N partial matrices, the signal reproducing unit An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than “0” in the inverse matrix for a column is replaced with “1” and the other is replaced with “−1”; Combining N rows and 1 column with a group of composite detection signals generated by one detector as elements The operation corresponding to the signal matrix output, the product, generates a reproduction signal level matrix of N rows and one column. The matrix of N rows and N columns includes an intermediate submatrix of M rows and M columns. The intermediate submatrix includes a first submatrix with 1 row and M columns, and a second submatrix with (M−1) rows and M columns. The first submatrix has one reference element that is “1” or “−1” and (M−1) elements that are “0”. In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”. The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (M−1) rows (M−1) columns. In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”. Of the N-row N-column matrix, each of the 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix is “1” or “−1” and “0” (N− 1) All N-by-1 sub-matrices that have one element and do not overlap the intermediate sub-matrix are each one element that is “1” or “−1” and “0” (N− 1) It has an element.
この構成によれば、N行N列の行列のうち、M行M列の中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。そのため、N行N列の行列において中間部分行列に重ならない各行の要素の和は、何れも「1」又は「−1」となる。
また、N行N列の行列のうち、M行M列の中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。そのため、全てのN行1列の部分行列において、中間部分行列と重なる行の要素は「0」である。更に、M行M列の中間部分行列における1行M列の第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(M−1)個の要素とをもつため、行の要素の和が「1」又は「−1」となる。また、M行M列の中間部分行列における(M−1)行M列の第2部分行列は、いずれの行の要素の和も「0」である。すなわち、M行M列の中間部分行列における各行の要素の和は、最大でも「1」又は「−1」である。従って、N行N列の行列において、M行M列の中間部分行列に重なる行の要素の和は、最大でも「1」又は「−1」である。
以上により、N行N列の行列における各行の要素の和は、最大でも「1」又は「−1」であるため、各極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近似し、合成検出信号の元となる正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さい。これにより、検出信号の数のバランスが一方の極性に偏る場合に比べて、合成検出信号の信号レベルが小さくなる。合成検出信号の信号レベルが小さくなると、合成検出信号を入力する信号再生部において、合成検出信号のダイナミックレンジを十分に確保することが可能になるため、各検出部において得られる微小な検出信号を高い感度で再生することが可能となる。また、正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さくなることにより、検出信号に起因して生じる放射ノイズが小さくなる。
更に、(M−1)行(M−1)列の部分行列である主部分行列(例えばペイリー法によるアダマール行列やその変形の行列など)のみを用いて(M−1)個の検出信号の信号レベルが再生される場合に比べて、再生可能な検出信号の数が(N−M+1)個だけ増える。これにより、合成検出信号(検出信号の和)から元の検出信号の計算が可能な検出位置の数のバリエーションが増える。
According to this configuration, among the N rows and N columns, all the 1 row and N column sub-matrices that do not overlap the M and M intermediate sub-matrices are each “1” or “−1”. And (N−1) elements that are “0”. Therefore, the sum of the elements in each row that does not overlap with the intermediate submatrix in the N-by-N matrix is “1” or “−1”.
In addition, among the N rows and N columns matrix, all the N rows and 1 column sub-matrices that do not overlap with the M rows and M columns of the intermediate sub-matrix each have one element that is “1” or “−1”, “ (N−1) elements that are “0”. Therefore, in all the N-row and 1-column sub-matrices, the element of the row overlapping the intermediate sub-matrix is “0”. Furthermore, the first submatrix with 1 row and M columns in the intermediate submatrix with M rows and M columns includes one element that is “1” or “−1” and (M−1) elements that are “0”. Therefore, the sum of the elements in the row is “1” or “−1”. In the second submatrix of (M−1) rows and M columns in the intermediate submatrix of M rows and M columns, the sum of the elements in any row is “0”. That is, the sum of the elements in each row in the M × M intermediate submatrix is “1” or “−1” at the maximum. Therefore, in the N-row N-column matrix, the sum of the elements of the rows overlapping the M-by-M intermediate submatrix is “1” or “−1” at the maximum.
As described above, since the sum of the elements of each row in the N-row N-column matrix is “1” or “−1” at the maximum, the number of positive polarity and the number of negative polarity included in each polarity pattern are approximated. The difference between the number of positive detection signals and the number of negative detection signals that are the basis of the combined detection signal is small. Thereby, compared with the case where the balance of the number of detection signals is biased to one polarity, the signal level of the combined detection signal is reduced. When the signal level of the combined detection signal decreases, the signal reproduction unit that inputs the combined detection signal can sufficiently secure the dynamic range of the combined detection signal. Playback with high sensitivity becomes possible. Further, since the difference between the number of positive detection signals and the number of negative detection signals is reduced, radiation noise caused by the detection signals is reduced.
Further, only (M−1) rows (M−1) columns of the main submatrix (for example, the Hadamard matrix by the Paley method or a modified matrix thereof) are used to generate (M−1) detection signals. Compared with the case where the signal level is reproduced, the number of detection signals that can be reproduced increases by (N−M + 1). This increases variations in the number of detection positions where the original detection signal can be calculated from the combined detection signal (the sum of the detection signals).
好適には、N行N列の行列において、中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列が、主部分行列に対して同じ側に位置してよい。 Preferably, in the N-row N-column matrix, all 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix may be located on the same side with respect to the main sub-matrix.
好適には、N行N列の行列において、中間部分行列に重ならない一部の1行N列の部分行列と他の1行N列の部分行列とが、主部分行列に対して異なる側に位置してよい。 Preferably, in the N-row and N-column matrix, some 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix and other 1-row N-column sub-matrices are on different sides of the main sub-matrix May be located.
好適には、N行N列の行列において、中間部分行列以外の要素のうち「0」でない要素が、すべて1つの対角線上に配置されてよい。 Preferably, in the N × N matrix, all elements other than the intermediate submatrix other than “0” may be arranged on one diagonal line.
好適には、N行N列の行列において、中間部分行列以外の要素のうち「0」でない要素が、すべて「1」であるか、又は、すべて「−1」であってよい。 Preferably, in an N × N matrix, elements other than the intermediate submatrix that are not “0” may be all “1” or all may be “−1”.
好適には、上記本発明の第2の観点に係る入力装置は、制御部が、再生信号レベル行列における前記中間部分行列に対応した要素を所定の補正係数で除算して、補正後の補正信号レベル行列を生成してよい。 Preferably, in the input device according to the second aspect of the present invention, the control unit divides an element corresponding to the intermediate submatrix in the reproduction signal level matrix by a predetermined correction coefficient, and corrects the corrected correction signal. A level matrix may be generated.
好適には、一群の検出位置が、参照位置を含み、参照位置が、N行N列の行列における参照要素の列に対応してよい。制御部が、N行N列の行列のうちの第1部分行列を含む1行N列の第3部分行列に対応した極性パターンによって得られる参照位置における検出信号の信号レベルと、補正信号レベル行列のうちの参照位置に対応した要素と、の差をオフセットとして算出するオフセット算出処理、及び、前記補正信号レベル行列のうちの、前記中間部分行列に対応した前記検出位置に対応した要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理、若しくは、前記補正信号レベル行列のうちの、前記中間部分行列に対応した前記検出位置に対応した要素以外の要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理を行ってよい。 Preferably, the group of detection positions may include a reference position, and the reference position may correspond to a column of reference elements in an N × N matrix. The signal level of the detection signal at the reference position obtained by the control unit using the polarity pattern corresponding to the third partial matrix of 1 row and N columns including the first partial matrix of the N rows and N columns of matrix, and the correction signal level matrix And an offset calculation process for calculating a difference between the element corresponding to the reference position as an offset and an element corresponding to the detection position corresponding to the intermediate submatrix in the correction signal level matrix. An offset correction process for correcting based on the offset, or an offset correction process for correcting an element other than the element corresponding to the detection position corresponding to the intermediate submatrix in the correction signal level matrix based on the offset. It's okay.
この構成によれば、N行N列の行列における第3部分行列に対応した極性パターンを適用したときの合成検出信号が、参照位置における検出信号の信号レベルを表す。従って、オフセット算出処理において、逆行列を使用して検出信号の信号レベルを計算する必要がないため、処理が簡単になる。 According to this configuration, the combined detection signal when the polarity pattern corresponding to the third partial matrix in the N rows and N columns matrix represents the signal level of the detection signal at the reference position. Therefore, in the offset calculation process, it is not necessary to calculate the signal level of the detection signal using an inverse matrix, so that the process is simplified.
好適には、制御部が、N行N列の行列の逆行列と合成検出信号行列との積に相当する演算により算出された行列と、前記補正信号レベル行列との差の行列におけるN個の要素の平均値をオフセットとして算出するオフセット算出処理、及び、補正信号レベル行列の各要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理を行ってよい。 Preferably, the control unit includes N matrices in a difference matrix between a matrix calculated by an operation corresponding to a product of an inverse matrix of a matrix of N rows and N columns and a composite detection signal matrix, and the correction signal level matrix. You may perform the offset calculation process which calculates the average value of an element as an offset, and the offset correction process which correct | amends each element of a correction signal level matrix based on the said offset.
この構成によれば、N行N列の行列の逆行列と合成検出信号行列との積に相当する演算により算出された行列と、前記再生信号レベル行列との差の行列におけるN個の要素を平均することによりオフセットが算出される。そのため、ノイズの影響が低減された適切なオフセットが算出される。 According to this configuration, N elements in the matrix of the difference between the matrix calculated by the operation corresponding to the product of the inverse matrix of the N × N matrix and the combined detection signal matrix and the reproduction signal level matrix are An offset is calculated by averaging. For this reason, an appropriate offset in which the influence of noise is reduced is calculated.
好適には、補正係数が、((N−1)/4)を小数第1位で四捨五入して4を乗じた値であってよい。 Preferably, the correction coefficient may be a value obtained by rounding off ((N−1) / 4) to the first decimal place and multiplying by 4.
好適には、制御部が、主部分行列として、行数と列数が主部分行列の行数を超えたペイリー法に基づくアダマール行列から、行方向並びに列方向の要素の合計値が最大となる行及び列を除くことにより生成される行列を用いてよい。 Preferably, the control unit maximizes the total value of the elements in the row direction and the column direction from the Hadamard matrix based on the Paley method in which the number of rows and the number of columns exceeds the number of rows of the main submatrix as the main submatrix. A matrix generated by excluding rows and columns may be used.
この構成によれば、ペイリー法に基づくアダマール行列から主部分行列が構成される。 According to this configuration, a main submatrix is configured from a Hadamard matrix based on the Paley method.
好適には、主部分行列がT行T列であるとき、主部分行列が、1行T列の基準となる行列を0からT−1までの異なる量だけ一定の方向に巡回シフトして得られるT個のシフト行列を行方向に組み合わせたものであってよい。整数Pと整数Qとが、P>Qと、任意の数xについて多項式xP+xQ+1が既約多項式であることと、を満たすように選択されてよい。T=2P−1であってよい。基準となる行列の要素を並びの順に0番目の要素から(T−1)番目の要素と呼ぶとき、基準となる行列において、0番目の要素から(P−1)番目の要素が、「1」と「−1」とのいずれかであってよい。0番目の要素から(P−1)番目の要素に、「1」と「−1」とがいずれも含まれてよい。(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが同じ場合には、W番目の要素が「−1」であり、(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが異なる場合には、W番目の要素が「1」であってよい。 Preferably, when the main submatrix is T rows and T columns, the main submatrix is obtained by cyclically shifting the reference matrix of 1 row and T columns by a different amount from 0 to T-1 in a certain direction. It may be a combination of T shift matrices obtained in the row direction. The integers P and Q may be selected to satisfy P> Q and that the polynomial x P + x Q +1 is an irreducible polynomial for any number x. T = 2 P −1. When the elements of the reference matrix are called the (T-1) th element from the 0th element in the order of arrangement, the (P-1) th element from the 0th element in the reference matrix is “1”. Or “−1”. Both “1” and “−1” may be included in the (P−1) th element from the 0 th element. When the (W−P) th element and the (W−Q) th element are the same, the Wth element is “−1”, the (W−P) th element and (W−Q) If the th element is different, the W th element may be “1”.
この構成によれば、M系列をなすT個の要素を持った1行T列のシフト行列の組み合わせから主部分行列が構成される。 According to this configuration, the main submatrix is configured from a combination of 1-row T-column shift matrices having T elements forming an M sequence.
好適には、T個のシフト行列が、シフトの量の大きさの順に並んでいてよい。 Preferably, the T shift matrices may be arranged in order of the amount of shift.
好適には、センサ部は、複数の検出位置に対応して設けられた複数の検出素子であって、物体の近接状態に応じた信号レベルを持ち、入力される駆動信号に応じて極性が正又は負に設定される検出信号をそれぞれ発生する複数の検出素子と、制御部の制御に従って、複数の検出素子にそれぞれ駆動信号を供給する駆動部とを有してよい。検出部は、一群の検出位置に対応した一群の検出素子を含んでよく、一群の検出素子が発生する一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成してよい。 Preferably, the sensor unit is a plurality of detection elements provided corresponding to a plurality of detection positions, has a signal level according to the proximity state of the object, and has a positive polarity according to the input drive signal. Alternatively, a plurality of detection elements that respectively generate detection signals that are set to be negative may be included, and a drive unit that supplies drive signals to the plurality of detection elements according to the control of the control unit. The detection unit may include a group of detection elements corresponding to the group of detection positions, and may generate a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals generated by the group of detection elements.
好適には、センサ部が、少なくとも1つの検出電極と、検出電極に交差する複数の駆動電極と、合成検出信号生成部とを有してよい。検出素子は、検出電極と駆動電極との交差部に形成されるキャパシタであってよい。駆動部は、複数の駆動電極にそれぞれ駆動信号を供給してよい。1つの検出電極と複数の駆動電極との間には、一群の検出素子としての一群のキャパシタが形成されてよい。合成検出信号生成部は、一群のキャパシタの静電容量を正と負とのいずれかの極性で表す一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を、複数の検出電極の各々について生成してよい。 Preferably, the sensor unit may include at least one detection electrode, a plurality of drive electrodes that intersect the detection electrode, and a combined detection signal generation unit. The detection element may be a capacitor formed at the intersection of the detection electrode and the drive electrode. The drive unit may supply a drive signal to each of the plurality of drive electrodes. A group of capacitors as a group of detection elements may be formed between one detection electrode and a plurality of drive electrodes. The combined detection signal generation unit generates a combined detection signal for each of the plurality of detection electrodes according to the sum of the group of detection signals that express the capacitance of the group of capacitors in either positive or negative polarity. Good.
好適には、前記センサ部における前記駆動電極の数が前記検出電極の数より少なくてよい。
駆動電極の数が少なくなることにより、信号再生部において各検出信号の再生に必要な合成検出信号の数が少なくなり、合成検出信号生成部における合成検出信号の生成回数が少なくなるため、検出信号の再生に要する時間が短くなる。
Preferably, the number of the drive electrodes in the sensor unit may be smaller than the number of the detection electrodes.
By reducing the number of drive electrodes, the number of combined detection signals required for reproduction of each detection signal in the signal reproduction unit is reduced, and the number of generations of the combined detection signal in the combined detection signal generation unit is reduced. The time required for playback is shortened.
本発明の第3の観点は、複数の検出位置における物体の近接状態に応じた情報を入力する入力装置の制御方法に関する。入力装置は、一群の検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、一群の検出位置について検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、近接状態に応じた信号レベルを持つ検出信号の正負の極性を、個々の検出位置において制御可能なセンサ部を備える。この第3の観点に係る入力装置の制御方法は、一群の検出信号に設定する一群の極性である極性パターンを互いに異ならせた合成検出信号からなる一群の合成検出信号であって、一群の検出信号と同数の合成検出信号からなる一群の合成検出信号を、検出部において生成するようにセンサ部を制御することと、検出部が生成した一群の合成検出信号に基づいて、合成検出信号の元となる一群の検出信号の信号レベルを再生することとを含む。1つの検出部における一群の検出位置がN個であり、検出信号に設定される正又は負の極性を「1」又は「−1」で表わし、合成検出信号に加算されない検出信号に対して設定される極性を「0」で表し、N個の検出信号からなる一群の検出信号に設定された極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の極性パターンからなる一群の極性パターンを、N個の部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した拡張逆行列と、1つの検出部が生成した一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列が生成される。N行N列の行列は、1行N列の第1部分行列と、(N−1)行N列の第2部分行列と、を含む。第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」である。第2部分行列は、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列をもつ。主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である。 A third aspect of the present invention relates to a method for controlling an input device that inputs information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions. The input device detects at least one proximity state of the object at the group of detection positions, and generates at least one detection unit that generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. And a sensor unit capable of controlling the positive and negative polarities of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state at each detection position. The control method of the input device according to the third aspect is a group of combined detection signals composed of combined detection signals in which polar patterns, which are a group of polarities set in the group of detection signals, are different from each other. Based on controlling the sensor unit to generate a group of combined detection signals composed of the same number of combined detection signals as the signal in the detection unit, and based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, Reproducing the signal level of the group of detection signals. A group of detection positions in one detection unit is N, and positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1” and set for a detection signal that is not added to the combined detection signal. The polarity to be displayed is represented by “0”, and the polarity pattern set to a group of detection signals composed of N detection signals is one row having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. When a group of polarity patterns consisting of N partial patterns and a group of N polar patterns is represented by an N-row N-column matrix consisting of N partial matrices, the inverse of the N-row N-column matrix is obtained. An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element below “0” in the matrix is replaced with “1” and the other is replaced with “−1”, and one detection unit A combined detection signal matrix of N rows and 1 column having the generated group of combined detection signals as elements; The operation corresponding to the product, the reproduction signal level matrix of N rows and one column is generated. The matrix of N rows and N columns includes a first submatrix with 1 row and N columns, and a second submatrix with (N−1) rows and N columns. The first submatrix has one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”. The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (N-1) rows (N-1) columns. In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”.
本発明の第4の観点は、複数の検出位置における物体の近接状態に応じた情報を入力する入力装置の制御方法に関する。入力装置は、一群の検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、一群の検出位置について検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、近接状態に応じた信号レベルを持つ検出信号の正負の極性を、個々の検出位置において制御可能なセンサ部を備える。この第4の観点に係る入力装置の制御方法は、一群の検出信号に設定する一群の極性である極性パターンを互いに異ならせた合成検出信号からなる一群の合成検出信号であって、一群の検出信号と同数の合成検出信号からなる一群の合成検出信号を、検出部において生成するようにセンサ部を制御することと、検出部が生成した一群の合成検出信号に基づいて、合成検出信号の元となる一群の検出信号の信号レベルを再生することとを含む。1つの検出部における一群の検出位置がN個であり、検出信号に設定される正又は負の極性を「1」又は「−1」で表わし、合成検出信号に加算されない検出信号に対して設定される極性を「0」で表し、N個の検出信号からなる一群の検出信号に設定された極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の極性パターンからなる一群の極性パターンを、N個の部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した拡張逆行列と、1つの検出部が生成した一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列が生成される。N行N列の行列は、M行M列の中間部分行列を含む。中間部分行列は、1行M列の第1部分行列と、(M−1)行M列の第2部分行列とを含む。第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの参照要素と、「0」である(M−1)個の要素とをもつ。第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」である。第2部分行列は、(M−1)行(M−1)列の部分行列である主部分行列をもつ。主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である。N行N列の行列のうち、中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもち、中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。 A fourth aspect of the present invention relates to a control method for an input device that inputs information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions. The input device detects at least one proximity state of the object at the group of detection positions, and generates at least one detection unit that generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. And a sensor unit capable of controlling the positive and negative polarities of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state at each detection position. The control method of the input device according to the fourth aspect is a group of combined detection signals composed of combined detection signals in which polar patterns, which are a group of polarities set in the group of detection signals, are different from each other. Based on controlling the sensor unit to generate a group of combined detection signals composed of the same number of combined detection signals as the signal in the detection unit, and based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, Reproducing the signal level of the group of detection signals. A group of detection positions in one detection unit is N, and positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1” and set for a detection signal that is not added to the combined detection signal. The polarity to be displayed is represented by “0”, and the polarity pattern set to a group of detection signals composed of N detection signals is one row having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. When a group of polarity patterns consisting of N partial patterns and a group of N polar patterns is represented by an N-row N-column matrix consisting of N partial matrices, the inverse of the N-row N-column matrix is obtained. An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element below “0” in the matrix is replaced with “1” and the other is replaced with “−1”, and one detection unit A combined detection signal matrix of N rows and 1 column having the generated group of combined detection signals as elements; The operation corresponding to the product, the reproduction signal level matrix of N rows and one column is generated. The matrix of N rows and N columns includes an intermediate submatrix of M rows and M columns. The intermediate submatrix includes a first submatrix with 1 row and M columns, and a second submatrix with (M−1) rows and M columns. The first submatrix has one reference element that is “1” or “−1” and (M−1) elements that are “0”. In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”. The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (M−1) rows (M−1) columns. In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”. Of the N-row N-column matrix, each of the 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix is “1” or “−1” and “0” (N− 1) All N-by-1 sub-matrices that have one element and do not overlap the intermediate sub-matrix are each one element that is “1” or “−1” and “0” (N− 1) It has an element.
本発明の第5の観点は、上記第3の観点又は上記第4の観点に係る入力装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。 A fifth aspect of the present invention is a program that causes a computer to execute the control method for an input device according to the third aspect or the fourth aspect.
本発明によれば、物体の近接状態が検出される複数の検出位置における検出信号の和から元の検出信号を計算可能であり、検出信号の和の信号レベルを抑制できるとともに、検出信号の和から元の検出信号の計算が可能な検出位置の数のバリエーションを増やすことができる。 According to the present invention, the original detection signal can be calculated from the sum of the detection signals at a plurality of detection positions at which the proximity state of the object is detected, the signal level of the sum of the detection signals can be suppressed, and the sum of the detection signals can be reduced. Thus, variations in the number of detection positions where the original detection signal can be calculated can be increased.
(構成)
以下、本発明の実施形態に係る、複数の検出位置における物体の近接状態に応じた情報を入力する入力装置について説明する。図1に示すように、本実施形態の入力装置100は、センサ部200と処理部300と記憶部330とを備える。
(Constitution)
Hereinafter, an input device for inputting information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the
センサ部200は、物体の近接状態を検出する装置であり、複数の検出部260を備える。1つの検出部260は、一群の検出位置235における物体の近接状態をそれぞれ検出する。検出部260は、検出結果として一群の検出信号が得られると、当該一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する。一群の検出位置235において得られる一群の検出信号は、それぞれ物体の近接状態に応じた信号レベルを持つとともに、正負の極性を持つ。センサ部200は、処理部300の後述する制御部310から与えられる極性パターンの情報に従って、個々の検出位置230において得られる検出信号の極性(正又は負)を制御することができる。
The
図1の例において、センサ部200は、第1駆動電極210a〜第11駆動電極210k(以下、区別せずに駆動電極210と呼ぶ場合もある)と、第1検出電極220a及び第2検出電極220b(以下、区別せずに検出電極220と呼ぶ場合もある)とを含む。駆動電極210は、すべて同一層において、互いに概ね平行に並んでいる。検出電極220は、すべて同一層において、互いに概ね平行に並んでいる。駆動電極210と検出電極220とは、互いに異なる層に配設されており、これらの層に直交する方向から見たときに図1のように互いに交差するように見える。本明細書で駆動電極210と検出電極220とが交差しているという場合、駆動電極210と検出電極220とは接触せず、近接していることを指す。
In the example of FIG. 1, the
1つの駆動電極210と1つの検出電極220とが交差する位置が、上述した検出位置230である。各検出位置230に、駆動電極210と検出電極220とを構成要素にもつキャパシタとしての検出素子240が形成されている。なお、図を簡潔にするため、図1では第1駆動電極210aと第1検出電極220aとが交差する位置にのみ、検出位置230及び検出素子240を示しているが、駆動電極210と検出電極220が交差する全ての位置が検出位置230となり、各検出位置230に検出素子240が形成される。各検出素子240は、検出位置230と指などの操作体との距離に応じて信号レベルが変化する検出信号を生成する。
The position where one drive electrode 210 and one detection electrode 220 intersect is the
この検出信号は、具体的には、検出素子240としてのキャパシタに蓄積される電荷である。1つの駆動電極210と1つの検出電極220との間には、後述する駆動部270によって所定の駆動電圧が与えられるため、検出素子240としてのキャパシタに蓄積される電荷の量(検出信号の信号レベル)は、1つの駆動電極210と1つの検出電極220との間の静電容量を表わす。また、検出素子240としてのキャパシタに蓄積される電荷の極性(検出信号の極性)は、駆動部270によって与えられる駆動電圧の極性に応じて制御される。
Specifically, this detection signal is a charge accumulated in a capacitor as the
第1検出電極220aは、第1駆動電極210a〜第11の駆動電極210kと交差する。第2検出電極220bは、第3駆動電極210c〜第9駆動電極210iと交差する。第1検出電極220aに属する11個の検出位置230を、まとめて第1の一群の検出位置235aと呼ぶ。第2検出電極220bに属する7個の検出位置230を、まとめて第2の一群の検出位置235bと呼ぶ。第1の一群の検出位置235aと第2の一群の検出位置235bが、それぞれ、上述した一群の検出位置235に相当する。
The
なお、本実施形態の駆動電極210及び検出電極220は、あくまで例示であり、駆動電極210及び検出電極220の数、形状及び配置は本実施形態に示すものに限らない。図1では2つの検出電極220が示されているが、検出電極220は、1つでも3つ以上でもよい。図1では11の駆動電極210が示されているが、駆動電極210は、10以下でも12以上でもよい。1つの検出電極220に属する検出位置230の数は、7個及び11個のいずれとも異なっていてもよい。複数の検出電極220の少なくとも2つ以上に、同数の検出位置230が属していてもよい。
The drive electrodes 210 and the detection electrodes 220 of the present embodiment are merely examples, and the number, shape, and arrangement of the drive electrodes 210 and the detection electrodes 220 are not limited to those shown in the present embodiment. Although two detection electrodes 220 are shown in FIG. 1, the number of detection electrodes 220 may be one or three or more. Although eleven drive electrodes 210 are shown in FIG. 1, the drive electrodes 210 may be 10 or less or 12 or more. The number of
センサ部200は、さらに、第1合成検出信号生成部250aと第2合成検出信号生成部250bと(以下、区別せずに合成検出信号生成部250と呼ぶ場合がある)を含む。第1合成検出信号生成部250aは、第1検出電極220aの一端に接続されており、第1検出電極220a上の検出信号を合成して合成検出信号を生成する。本実施形態で、合成とは、極性をもつ検出信号を加算することを指す。第2合成検出信号生成部250bは、第2検出電極220bの一端に接続されており、第2検出電極220b上の検出信号を合成して合成検出信号を生成する。
The
例えば合成検出信号生成部250は、検出電極220を通じて各検出素子240から転送される電荷(検出信号)の和に応じた合成検出信号を出力するチャージアンプと、チャージアンプから出力される合成検出信号をデジタル信号に変換して処理部300に出力するAD変換器を含む。この場合、AD変換器はチャージアンプ毎に設けてもよいし、複数のチャージアンプの出力信号を1つのAD変換器においてそれぞれデジタル信号に変換してもよい。
For example, the combined detection signal generation unit 250 includes a charge amplifier that outputs a combined detection signal corresponding to the sum of charges (detection signals) transferred from the
第1検出電極220aに属する複数の検出位置230に対応した複数の検出素子240と、第1合成検出信号生成部250aとを合わせて第1検出部260aと呼ぶ。第2検出電極220bに属する複数の検出位置230に対応した複数の検出素子240と、第2合成検出信号生成部250bとを合わせて第2検出部260bと呼ぶ。第1検出部260aと第2検出部260bは、それぞれ、上述した検出部260に相当する。なお、センサ部200は、3つ以上の検出部260を含んでいてもよい。1つの検出部260に含まれる検出位置230の数が、他の1つの検出部260に含まれる検出位置230の数と異なっていても、同じでもよい。本実施形態では、1つの検出電極220に1つの合成検出信号生成部250が含まれているが、1つの合成検出信号生成部250に複数の検出電極220を接続して、マルチプレクサで切り替えてもよい。
The plurality of
センサ部200は、さらに、駆動部270を備える。駆動部270は、処理部300の後述する制御部310から入力される極性パターンに基づいて、各駆動電極210にマルチ駆動方式により駆動信号を印加する。マルチ駆動方式では、複数の駆動電極210に同時に駆動信号が印加される。
The
極性パターンは、極性を表す複数の要素で構成される。1つの駆動電極210に対応した検出信号が正極性と負極性とのいずれの極性で生成されるかを、1つの要素で指定する。極性パターンにおいて、正極性が「1」で表され、負極性が「−1」で表され、検出信号を生成しない指定が「0」で表される。1つの極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近似するように、各極性パターンが作成されている。 The polarity pattern is composed of a plurality of elements representing polarity. One element specifies whether a detection signal corresponding to one drive electrode 210 is generated with a positive polarity or a negative polarity. In the polarity pattern, the positive polarity is represented by “1”, the negative polarity is represented by “−1”, and the designation not to generate the detection signal is represented by “0”. Each polarity pattern is created so that the number of positive polarity and the number of negative polarity included in one polarity pattern approximate.
「1」に指定された駆動電極210上の検出位置230では、検出信号が正極性で出力される。「−1」に指定された駆動電極210上の検出位置230では、検出信号が負極性で出力される。「0」に指定された駆動電極210上の検出位置230では、検出信号が生成されず、合成検出信号に加算されない。例えば、駆動電極210と検出電極220とのいずれを高電位にするかによって検出信号の極性を選択する。なお、検出信号の極性を設定できれば、他の設定方法を使用してもよい。
At the
処理部300は、コンピュータとしての中央演算装置であり、記憶部330に記憶されたプログラム及びデータを読み出して実行することにより、制御部310及び信号再生部320を含む様々な機能を実現する。処理部300は、ASIC(application specific integrated circuits)等の専用ロジック回路により実現されてもよい。
The
図1の例において、処理部300は、制御部310と信号再生部320を有する。
In the example of FIG. 1, the
制御部310は、複数の検出部260においてそれぞれ一群の合成検出信号を生成するように、センサ部200を制御する。個々の検出部260において生成する一群の合成検出信号は、極性パターン(合成検出信号の元となる一群の検出信号に設定する一群の極性)を互いに異ならせた複数の合成検出信号からなる。一群の合成検出信号を構成する合成検出信号の数は、合成検出信号の元となる一群の検出信号と同数である。
The control unit 310 controls the
制御部310は、N個の検出信号が得られるN個の検出位置230を持った検出部260においては、N個の異なる極性パターンによってN個の合成検出信号が生成されるようにセンサ部200を制御する。1つの検出部260において一群の合成検出信号の生成に用いる極性パターンの集合を、一群の極性パターンと呼ぶ。N個の検出位置230を持った検出部260に対して、N個の極性パターンを含む一群の極性パターンが選択される。例えば、第1検出部260aは11個の検出位置230を持つため、制御部310は、11個の極性パターンで構成された一群の極性パターンを選択する。第2検出部260bは7個の検出位置230を持つため、制御部310は、7個の極性パターンで構成された一群の極性パターンを選択する。
In the detection unit 260 having N detection positions 230 from which N detection signals can be obtained, the control unit 310 generates N combined detection signals based on N different polarity patterns. To control. A set of polarity patterns used to generate a group of combined detection signals in one detection unit 260 is referred to as a group of polarity patterns. A group of polarity patterns including N polarity patterns is selected for the detection unit 260 having N detection positions 230. For example, since the
信号再生部320は、検出部260が生成した一群の合成検出信号に基づいて、合成検出信号の元となる一群の検出信号の信号レベルを再生する。信号再生部320は、合成検出信号を生成するために使用した一群の極性パターンを直接使用した処理によって、検出信号の信号レベルを再生してもよく、一群の極性パターンを直接使用した処理から派生した別の処理によって、検出信号の信号レベルを再生してもよい。
Based on the group of combined detection signals generated by the detection unit 260, the
記憶部330は、処理部300における中央演算装置(コンピュータ)において実行されるプログラムの命令コードや、処理部300の処理過程において一時的に記憶される変数データ(各検出部260において生成される一群の合成検出信号など)、処理部300の処理に使用される定数データ(駆動部270に供給する極性パターン、検出信号の再生に使用する後述の逆行列及び拡張逆行列、補正係数など)を記憶する。記憶部330は、例えばROMやRAM、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリなどを含んで構成される。
The
(極性パターン)
次に、極性パターンについて詳細に説明する。一群の検出位置235を構成する検出位置230の数をNとする。
(Polarity pattern)
Next, the polarity pattern will be described in detail. Let N be the number of
N個の検出位置230に対応するN個の検出信号の信号レベルは、式1のようにN行1列の信号レベル行列Cで表される。信号レベル行列Cの要素の添え字は、各要素が、検出位置230を(1)〜(N)で識別したときのどの位置に対応するかを示す。
The signal levels of the N detection signals corresponding to the N detection positions 230 are expressed by a signal level matrix C of N rows and 1 column as shown in
N回の駆動で得られるN個の合成検出信号は、式2のようにN行1列の合成検出信号行列Aで表される。合成検出信号行列Aの要素の添え字は、各要素が何番目の駆動で得られた合成検出信号であるかを示す。合成検出信号行列Aの要素数は信号レベル行列Cの要素数に等しい。すなわち、検出位置230の数に等しい回数だけ駆動が行われる。
N composite detection signals obtained by N times of driving are represented by a composite detection signal matrix A of N rows and 1 column as shown in
式3に示すN行N列の駆動行列Dによって、各検出位置230の検出信号が正と負とのいずれの極性で生成されるかが指定され、さらに、検出信号が生成されない場合も指定される。
The drive matrix D of N rows and N columns shown in
駆動行列Dのj行目は、j回目の駆動における極性パターンを示す。駆動行列Dは、個々の行が1つの合成検出信号を生成するために使用される1つの極性パターンを表わし、全体として一群の極性パターンを構成する。駆動行列Dの列は、極性パターンを構成する各極性が、どの駆動電極210に適用されるかを示す。具体例は後述するが、駆動行列Dの要素は、「0」、「1」及び「−1」のいずれかである。各極性パターンにおいて、正極性に相当する「1」の要素の数と負極性に相当する「−1」の要素の数とが近い値となるように、駆動行列Dが作成される。 The j-th row of the drive matrix D shows the polarity pattern in the j-th drive. The drive matrix D represents one polarity pattern in which each row is used to generate one combined detection signal, and constitutes a group of polarity patterns as a whole. The column of the drive matrix D indicates to which drive electrode 210 each polarity constituting the polarity pattern is applied. Although a specific example will be described later, the element of the drive matrix D is any one of “0”, “1”, and “−1”. In each polarity pattern, the drive matrix D is created so that the number of “1” elements corresponding to positive polarity and the number of “−1” elements corresponding to negative polarity are close to each other.
駆動行列Dを用いて、信号レベル行列Cと合成検出信号行列Aとの関係が式4のように表記される。
Using the drive matrix D, the relationship between the signal level matrix C and the combined detection signal matrix A is expressed as in
式4を成分で表すと、式5のように表記される。
When
式5に示すように、式3に示す駆動行列Dのj行目の極性パターンを使用する場合、合成検出信号ajは、dj1c1+…+djNcNである。検出位置230のうちの検出位置(r)における検出信号は、極性djrと検出信号の信号レベルcrとの積djrcrである。すなわち、各合成検出信号は、極性パターンで示される正と負とのいずれかの極性を、一群の検出位置230の検出信号の信号レベルに設定して得られる一群の検出信号の和として表される。
As shown in
極性が「1」に設定される駆動電極上では、検出信号の絶対値が検出信号の信号レベルに等しくなり、極性が正となる。極性が「−1」に設定される駆動電極上では、検出信号の絶対値が検出信号の信号レベルに等しくなり、極性が負となる。極性が「0」に設定される駆動電極上では、検出信号の信号レベルがゼロとなるため、合成検出信号に加算されない。 On the drive electrode whose polarity is set to “1”, the absolute value of the detection signal is equal to the signal level of the detection signal, and the polarity is positive. On the drive electrode whose polarity is set to “−1”, the absolute value of the detection signal is equal to the signal level of the detection signal, and the polarity is negative. Since the signal level of the detection signal is zero on the drive electrode whose polarity is set to “0”, it is not added to the combined detection signal.
1つの極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近いことから、駆動部270から出力される駆動信号の極性(駆動電極210と検出電極220との間に与えられる電圧の極性)の偏りが小さくなる。そのため、駆動電極210及び検出電極220からの輻射ノイズが従来に比べて低減する。 Since the number of positive polarity included in one polarity pattern is close to the number of negative polarity, the polarity of the drive signal output from the drive unit 270 (the polarity of the voltage applied between the drive electrode 210 and the detection electrode 220) ) Is less biased. Therefore, radiation noise from the drive electrode 210 and the detection electrode 220 is reduced as compared with the conventional case.
1つの極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近いことから、合成検出信号の元となる一群の検出信号における極性の偏りが小さくなるため、一群の検出信号に正の検出信号ばかりが含まれる場合や負の検出信号ばかりが含まれる場合に比べて、合成検出信号の信号レベルが小さくなる。従って、処理部300において、合成検出信号の信号レベルの検出に対するダイナミックレンジを十分に確保できるため、各検出素子240において得られる微小な検出信号を高感度で再生できる。
Since the number of positive polarity and the number of negative polarity included in one polarity pattern are close, the polarity deviation in the group of detection signals that are the source of the combined detection signal is reduced, so that the group of detection signals is positively detected. The signal level of the combined detection signal is lower than when only the signal is included or when only the negative detection signal is included. Accordingly, since the
次に、駆動行列Dの逆行列D−1から信号レベル行列Cを算出する方法について説明する。 Next, a method for calculating the signal level matrix C from the inverse matrix D −1 of the drive matrix D will be described.
式6に示すように、駆動行列Dの逆行列D−1と、合成検出信号行列Aとの積によって、各検出位置230の静電容量に対応した信号レベル行列Cが算出される。
As shown in
逆行列D−1から算出される信号レベル行列Cの要素を、最終的な検出信号の信号レベルとして採用してもよい。ただし、逆行列D−1が「0」を多く含む場合、「0」を乗じた検出信号が計算に使用されないため、ノイズ低減効果が小さくなる。そのため、本実施形態では、以下のように、0の要素が少なく、正極性の数と負極性の数が近い拡張逆行列E−1が使用される。 The element of the signal level matrix C calculated from the inverse matrix D −1 may be adopted as the signal level of the final detection signal. However, when the inverse matrix D −1 includes many “0”, the detection signal multiplied by “0” is not used for the calculation, and thus the noise reduction effect is reduced. Therefore, in the present embodiment, as described below, an extended inverse matrix E −1 having a small number of zero elements and a close number of positive polarity and the number of negative polarity is used.
なお、逆行列D−1が、「0」と「1種類の数」のみから構成される場合、または、「0」と「1種類の数」と「その1種類の数の正負を入れ替えた数」とのみから構成される場合、その「1種類の数」の逆数を逆行列D−1に乗じた行列を逆行列D−1の代わりに使用してもよい。その場合、算出された行列にその「1種類の数」を乗じた行列が、信号レベル行列Cとなる。例えば、逆行列D−1が「0」と「1/6」とから構成される場合、逆行列D−1に6を乗じることで、すべての要素が、「0」と「1」とのいずれかで表されるため、計算が簡略化される。 In addition, when the inverse matrix D −1 is composed only of “0” and “one kind of number”, “0”, “one kind of number”, and “the sign of the one kind of number are exchanged” when composed of only a few ", may be used in place of the" one number "reciprocal inverse matrix D -1 to multiplying the matrix the inverse matrix D -1 of. In this case, a signal level matrix C is obtained by multiplying the calculated matrix by the “one kind of number”. For example, when the inverse matrix D −1 is composed of “0” and “1/6”, by multiplying the inverse matrix D −1 by 6, all the elements are “0” and “1”. Since it is expressed in either one, the calculation is simplified.
次に、拡張逆行列E−1から、検出信号の信号レベル行列Cに対応した、低ノイズ信号レベル行列Zを算出する方法ついて説明する。 Next, a method for calculating the low noise signal level matrix Z corresponding to the signal level matrix C of the detection signal from the extended inverse matrix E −1 will be described.
低ノイズ信号レベル行列Zは、逆行列D−1から導出されないため、信号レベル行列Cのように各検出位置230の検出信号の信号レベルを直接反映するものではない。しかし、本実施形態で説明するように、低ノイズ信号レベル行列Zの要素は、検出信号の信号レベルからノイズを低減した値を表すため、各検出位置230の静電容量の変化をより正確に表す。
Since the low noise signal level matrix Z is not derived from the inverse matrix D- 1 , it does not directly reflect the signal level of the detection signal at each
あらかじめ、式7に示すような、N行N列の拡張逆行列E−1を作成しておく。拡張逆行列E−1は、逆行列D−1から導出される行列である。拡張逆行列E−1を使用すると、逆行列D−1と類似した計算で低ノイズ信号レベル行列Zを算出することができる。拡張逆行列E−1の作成方法については後で説明する。
An N-by-N extended inverse matrix E −1 as shown in
式8のようなN行1列の行列を再生信号レベル行列Rとする。再生信号レベル行列Rは、拡張逆行列E−1と合成検出信号行列Aとの積によって算出される。再生信号レベル行列Rの要素は、再生信号レベルと呼ばれる。信号レベル行列Cの要素と再生信号レベル行列Rの要素とのうち、同じ添え字をもつ要素は、同じ検出位置230に対応する。
A matrix of N rows and 1 column as in
式9のようなN行1列の行列を補正信号レベル行列Bとする。補正信号レベル行列Bは、再生信号レベル行列Rの各要素を共通の補正係数kで除算することによって算出される。補正信号レベル行列Bの要素は、補正信号レベルと呼ばれる。信号レベル行列Cの要素と補正信号レベル行列Bの要素とのうち、同じ添え字をもつ要素は、同じ検出位置230に対応する。
A matrix of N rows and 1 column as shown in
式10のような、N行1列の行列を低ノイズ信号レベル行列Zとする。補正信号レベル行列BにN行1列のオフセット行列Fを加えると、低ノイズ信号レベル行列Zが求められる。低ノイズ信号レベル行列Zの要素は、低ノイズ信号レベルと呼ばれる。信号レベル行列Cの要素と低ノイズ信号レベル行列Zの要素とのうち、同じ添え字をもつ要素は、同じ検出位置230に対応する。オフセット行列Fの算出方法については後で説明する。
A matrix of N rows and 1 column as shown in
低ノイズ信号レベル行列Zの要素間の相対的関係は、信号レベル行列Cの要素間の相対的関係に似ている。しかし、低ノイズ信号レベル行列Zは、信号レベル行列Cよりもノイズの影響が少ないという点において、各検出位置230の静電容量の変化をより正確に表している。なお、値の相対的な関係が分かればよいのであれば、低ノイズ信号レベル行列Zを算出せずに、補正信号レベル行列Bがそのまま使用されてもよい。
The relative relationship between the elements of the low noise signal level matrix Z is similar to the relative relationship between the elements of the signal level matrix C. However, the low noise signal level matrix Z more accurately represents the change in capacitance at each
(駆動行列、拡張逆行列、補正係数及びオフセット行列の決定)
次に、駆動行列、拡張逆行列、補正係数及びオフセット行列をどのように決定するか説明する。
(Determination of driving matrix, extended inverse matrix, correction coefficient and offset matrix)
Next, how to determine a driving matrix, an extended inverse matrix, a correction coefficient, and an offset matrix will be described.
(ペイリー法)
ペイリー法に基づくN行N列の駆動行列Dは、一群の検出位置235を構成する検出位置230の数Nが素数である場合に作成可能である。ペイリー法に基づく駆動行列Dは、ペイリー法によって生成されるアダマール行列Hの部分行列である。アダマール行列Hは、要素が1と−1とのいずれかであり、各行が互いに直交である正方行列である。アダマール行列Hの任意の2つの行は、互いに垂直なベクトルを表し、n次のアダマール行列Hは、n×nの単位行列Inを用いると、式11の性質を満たす。
(Paley law)
A drive matrix D of N rows and N columns based on the Paley method can be created when the number N of
ペイリー法は、任意の素数qに対して(q+1)次のアダマール行列Hを生成する方法である。アダマール行列Hは、行数及び列数のいずれもNより大きく、Nに最も近いものが選ばれる。ペイリー法に基づく駆動行列Dは、アダマール行列Hから、行内の和の絶対値が最も大きい行と、列内の和の絶対値が最も大きい列とを除いた部分行列である。検出位置230の個数が素数である場合、ペイリー法によって生成されるアダマール行列Hから1つの行と1つの列とを除去することにより、駆動行列Dが作成される。
The Paley method is a method of generating a (q + 1) -order Hadamard matrix H for an arbitrary prime number q. The Hadamard matrix H is selected so that both the number of rows and the number of columns are larger than N and closest to N. The driving matrix D based on the Paley method is a partial matrix obtained by removing from the Hadamard matrix H the row having the largest absolute value of the sum in the row and the column having the largest absolute value of the sum in the column. When the number of
例えば、N=11の場合、式12に示す12次のアダマール行列Hが使用される。
For example, when N = 11, a 12th-order Hadamard matrix H shown in
行内の和の絶対値が最大となる1行目と、列内の和の絶対値が最大となる1列目とを除くと、式13に示す駆動行列Dが得られる。
Excluding the first row where the absolute value of the sum in the row is the maximum and the first column where the absolute value of the sum in the column is the maximum, the drive matrix D shown in
式14は、N=11の駆動行列Dの逆行列D−1に6を乗じた行列を示す。逆行列D−1自体が分数「1/6」を含むが、式14では、見やすくするため6を乗じている。
逆行列D−1において、「0」より大きい要素を「1」に置き換え、「0」以下の要素を「−1」に置き換えると、拡張逆行列E−1が得られる。式15は、N=11の場合の拡張逆行列E−1である。N=11の場合、補正係数kは6である。補正係数kは、例えば、逆行列D−1に含まれる分数の逆数が選択される。
In the inverse matrix D- 1 , when an element greater than "0" is replaced with "1" and an element equal to or less than "0" is replaced with "-1", an extended inverse matrix E- 1 is obtained.
図2のグラフ400は、式13で示される例示的なN=11の駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ401と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ402とを示す。横軸は、駆動行列Dの列の違いに相当し、検出位置230の違いを示す。検出位置(5)〜検出位置(7)付近の大きな山は、指が接触している位置を表す。
The
グラフ402を上下方向に移動させるとグラフ401に近い形状となることが経験的にわかっている。その移動量は、オフセット行列Fの各要素に対応し、検出位置230にかかわらず概ね一定である。従って、ペイリー法に基づく駆動行列Dを使用する場合、オフセット行列Fの各要素は、略一定のオフセットfで近似できる。オフセットfは、例えば、式16のように、各位置における検出信号の信号レベルと補正信号レベルとの差の平均である。この演算は、式6により算出された信号レベル行列Cと補正信号レベル行列Bとの差の行列におけるN個の要素の平均を求める演算に相当する。なお、オフセット行列Fの各要素は、検出位置230ごとに変更してもよく、他の方法により決定してもよい。オフセットfをすべて0として、補正信号レベル行列Bを操作体の検出に使用してもよい。
It has been empirically known that when the
(M系列)
M系列に基づくN行N列の駆動行列Dは、1行N列の基準となる行列を異なる量だけ巡回シフトして得られるN個の行列を、行方向に組み合わせたものである。基準となる行列の要素は、M系列と呼ばれる数列である。
(M series)
The driving matrix D of N rows and N columns based on the M series is a combination of N matrices obtained by cyclically shifting a matrix serving as a reference of 1 row and N columns by different amounts in the row direction. The matrix element used as a reference is a numerical sequence called an M series.
M系列の数列を決めるには、まず、次の第1条件及び第2条件を満たす整数P及び整数Qを選択する。第1条件は、P>Qであることである。第2条件は、任意の数xについて多項式xP+xQ+1が既約多項式となることである。既約多項式とは、それ以上因数分解ができない多項式である。 In order to determine the M-sequence, first, an integer P and an integer Q that satisfy the following first condition and second condition are selected. The first condition is that P> Q. The second condition is that the polynomial x P + x Q +1 is an irreducible polynomial for an arbitrary number x. An irreducible polynomial is a polynomial that cannot be factored any further.
M系列の数列は、「0」と「1」とのいずれかで構成される。M系列の数列の、W番目の値をxWと表す。Wは0から1ずつ増加する。x0からxP−1は、初期値として任意に定める。初期値には「0」と「1」とが両方含まれる。式17の線形漸化式に示すように、xWは、xW−PとxW−Qとの排他的論理和によって求まる。
The M-sequence sequence is composed of either “0” or “1”. Of the sequence of the M series, the W th value expressed as x W. W increases from 0 by 1. x P-1 from x 0 is arbitrarily defined as the initial value. The initial value includes both “0” and “1”. As shown in a linear recurrence formula of
M系列の数列は、(2P−1)個単位で循環する。基準となる行列は、1巡分の(2P−1)個の数列だけを利用する。従って、一群の検出位置235を構成する検出位置230の数Nとの関係において、N=2P−1を満たす必要がある。
The sequence of M series circulates in units of (2 P −1). As a reference matrix, only (2 P −1) number sequences for one cycle are used. Therefore, it is necessary to satisfy N = 2 P −1 in relation to the number N of
x0からxN−1を左から右に順に並べて得られる1行N列の行列において、「0」を「−1」に変換し、「1」を維持したものが、基準となる行列である。基準となる行列を0からN−1までの異なる量だけ巡回シフトして得られるN個のシフト行列を、行方向に連結すると、N行N列の駆動行列Dが得られる。右方向に1つ巡回シフトする場合、一番右の要素を一番左に追加して、全体を右に1つずらす。左方向に1つ巡回シフトする場合、一番左の要素を一番右に追加して、全体を左に1つずらす。 In a 1-row N-column matrix obtained by arranging x 0 to x N-1 in order from left to right, “0” is converted to “−1” and “1” is maintained as a reference matrix. is there. When N shift matrices obtained by cyclically shifting the reference matrix by different amounts from 0 to N−1 are connected in the row direction, a drive matrix D of N rows and N columns is obtained. When cyclically shifting by one in the right direction, the rightmost element is added to the left and the whole is shifted by one to the right. When cyclically shifting by one in the left direction, the leftmost element is added to the right and the whole is shifted by one to the left.
1つの駆動行列Dの全行が、基準となる行列を左方向に異なる量だけ巡回シフトして得られるシフト行列の集合であるか、基準となる行列を右方向に異なる量だけ巡回シフトして得られるシフト行列の集合である。1つの駆動行列Dにおいて、シフト行列は、シフトの量の大きさの順に並んでいることが好ましい。 All rows of one drive matrix D are a set of shift matrices obtained by cyclically shifting the reference matrix by a different amount in the left direction, or by cyclically shifting the reference matrix by a different amount in the right direction. This is the set of shift matrices obtained. In one drive matrix D, it is preferable that the shift matrices are arranged in order of the amount of shift.
作成された駆動行列Dを見たとき、次のようにも説明できる。駆動行列Dは、N行N列である。駆動行列Dは、1行N列の基準となる行列を0からN−1までの異なる量だけ巡回シフトして得られるN個のシフト行列を行方向に組み合わせたものである。整数Pと整数Qとが、P>Qと、任意の数xについて多項式xP+xQ+1が既約多項式であることと、を満たすように選択される。N=2P−1である。基準となる行列の要素を順に0番目の要素から(N−1)番目の要素と呼ぶとき、基準となる行列において、0番目の要素から(P−1)番目の要素が、「1」と「−1」とのいずれかであり、0番目の要素から(P−1)番目の要素に、「1」と「−1」とがいずれも含まれ、(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが同じ場合には、W番目の要素が「−1」であり、(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが異なる場合には、W番目の要素が「1」である。 When the created drive matrix D is viewed, it can be explained as follows. The driving matrix D has N rows and N columns. The driving matrix D is a combination of N shift matrices obtained by cyclically shifting a matrix serving as a reference of 1 row and N columns by different amounts from 0 to N−1 in the row direction. The integers P and Q are selected to satisfy P> Q and that the polynomial x P + x Q +1 is an irreducible polynomial for any number x. N = 2 P −1. When the elements of the reference matrix are referred to as the (N-1) th element from the 0th element in order, the (P-1) th element from the 0th element in the reference matrix is “1”. "-1", the (P-1) th element from the 0th element includes both "1" and "-1", and the (WP) th element When the (WQ) -th element is the same, the W-th element is “−1”, and when the (WP) -th element and the (W-Q) -th element are different. , The Wth element is “1”.
駆動行列Dの逆行列D−1において、「0」より大きい要素を「1」に置き換え、「0」以下の要素を「−1」に置き換えると、拡張逆行列E−1が得られる。オフセット行列Fは、ペイリー法に基づく駆動行列Dの場合と同様に算出される。 In the inverse matrix D −1 of the drive matrix D, when an element greater than “0” is replaced with “1” and an element equal to or less than “0” is replaced with “−1”, an extended inverse matrix E −1 is obtained. The offset matrix F is calculated in the same manner as the driving matrix D based on the Paley method.
式18は、N=15の場合の例示的な駆動行列Dである。一番上の1行N列の部分行列が、基準となる行列であり、シフト量が0のシフト行列でもある。各行は、1つ上の行列を左方向に1つシフトして得られるシフト行列である。
式19は、式18に対応した例示的な拡張逆行列E−1である。式19の場合、補正係数kは16である。補正係数kは、例えば、逆行列D−1に含まれる分数の逆数が選択される。
図3のグラフ410は、式18で示される例示的なN=15の駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ411と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ412とを示す。横軸は、駆動行列Dの列の違いに相当し、検出位置230の違いを示す。検出位置(5)〜検出位置(7)付近の大きな山は、指が接触している位置を表す。
The
グラフ412を上下方向に移動させるとグラフ411に近い形状となることが経験的にわかっている。その移動量は、オフセット行列Fの各要素に対応し、検出位置230にかかわらず概ね一定である。従って、M系列に基づく駆動行列Dを使用する場合、オフセット行列Fの各要素は、略一定のオフセットfで近似できる。オフセットfは、式16のように、各位置における検出信号の信号レベルと補正信号レベルとの差の平均である。なお、オフセット行列Fの各要素は、検出位置230ごとに変更してもよく、他の方法により決定してもよい。オフセットfをすべて0として、補正信号レベル行列Bを操作体の検出に使用してもよい。
It is empirically known that when the
(3値符号)
3値符号に基づくN行N列の駆動行列Dは、1行N列の第1部分行列と、(N−1)行N列の第2部分行列とを含む。第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。第2部分行列は、いずれの行の要素の和も「0」である。第2部分行列は、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列をもつ。主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である。主部分行列は、例えば、ペイリー法に基づく駆動行列D、M系列に基づく駆動行列Dと同じである。
(Ternary code)
The driving matrix D of N rows and N columns based on the ternary code includes a first partial matrix of 1 row and N columns and a second partial matrix of (N-1) rows and N columns. The first submatrix has one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”. The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (N-1) rows (N-1) columns. In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”. The main submatrix is, for example, the same as the driving matrix D based on the Paley method and the driving matrix D based on the M series.
言い換えると、まず、ペイリー法に基づく駆動行列DとM系列に基づく駆動行列Dとのいずれかを主部分行列とする。次に、主部分行列の左に(N−1)行1列の部分行列を付加して、(N−1)行N列の第2部分行列を作成する。次に、第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」となるように、主部分行列以外の要素を設定する。次に、第2部分行列の上に1行N列の第1部分行列を付加する。第1部分行列において、1つの要素を「1」又は「−1」に設定し、他の(N−1)の要素を「0」に設定する。 In other words, first, either the driving matrix D based on the Paley method or the driving matrix D based on the M series is set as a main submatrix. Next, a (N−1) × 1 submatrix is added to the left of the main submatrix to create a (N−1) × N second submatrix. Next, in the second submatrix, elements other than the main submatrix are set so that the sum of the elements in any row is “0”. Next, a first partial matrix of 1 row and N columns is added on the second partial matrix. In the first submatrix, one element is set to “1” or “−1”, and the other (N−1) elements are set to “0”.
第1部分行列において、「1」又は「−1」に設定される要素は、一番端の要素であることが好ましい。第1部分行列において、「1」又は「−1」に設定される要素の列は、第2部分行列において主部分行列に重ならない列と同じであることが好ましい。 In the first submatrix, the element set to “1” or “−1” is preferably the end element. In the first submatrix, the column of elements set to “1” or “−1” is preferably the same as the column that does not overlap the main submatrix in the second submatrix.
駆動行列Dの逆行列D−1において、「0」より大きい要素を「1」に置き換え、「0」以下の要素を「−1」に置き換えると、拡張逆行列E−1が得られる。このように設定することにより、再生信号レベル行列Rを計算する際に、拡張逆行列E−1と合成検出信号行列Aとの積を、合成検出信号行列Aの要素の和と差によって行えるため、他の数字が含まれる場合に比べて計算が簡略化される。 In the inverse matrix D −1 of the drive matrix D, when an element greater than “0” is replaced with “1” and an element equal to or less than “0” is replaced with “−1”, an extended inverse matrix E −1 is obtained. With this setting, when the reproduction signal level matrix R is calculated, the product of the extended inverse matrix E −1 and the combined detection signal matrix A can be obtained by the sum and difference of the elements of the combined detection signal matrix A. The calculation is simplified compared to the case where other numbers are included.
補正係数kは、4×round((N−1)/4)で算出される。round((N−1)/4)は、((N−1)/4)を小数第1位で四捨五入することを意味する。 The correction coefficient k is calculated by 4 × round ((N−1) / 4). round ((N-1) / 4) means that ((N-1) / 4) is rounded off to the first decimal place.
式20は、N=16の場合の例示的な駆動行列Dの例である。式20の例では、右下の15行15列の部分行列が主部分行列であり、N=15の場合のM系列に基づく駆動行列に等しい。
式20の例では、1行目の極性パターンにおける正極性「1」の数は0個、負極性「−1」の数は1個、いずれでもない「0」は15個であり、要素の和は「−1」である。2行目以降の極性パターンにおける正極性「1」の数は8個、負極性「−1」の数は8個、いずれでもない「0」は0個であり、要素の和は「0」である。すなわち、極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数が近い。
In the example of
式21は、式20の拡張逆行列E−1である。
式22は、N=20の場合の例示的な駆動行列Dである。式22の例では、右下の19行19列の部分行列が主部分行列であり、N=19の場合のペイリー法に基づく駆動行列に等しい。 Equation 22 is an exemplary drive matrix D for N = 20. In the example of Equation 22, the 19 × 19 submatrix at the lower right is the main submatrix, which is equal to the driving matrix based on the Paley method when N = 19.
式22の例では、1行目の極性パターンでは、正極性「1」の数は0個、負極性「−1」の数は1個、いずれでもない「0」は19個であり、要素の和は「−1」である。2行目以降の極性パターンでは、正極性「1」の数は10個、負極性「−1」の数は10個、いずれでもない「0」は0個であり、要素の和は「0」である。すなわち、極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数が近い。 In the example of Formula 22, in the polarity pattern in the first row, the number of positive polarity “1” is 0, the number of negative polarity “−1” is 1, and none of them is “0”, which is 19 elements. Is the sum of “−1”. In the polar patterns in the second and subsequent rows, the number of positive polarity “1” is 10, the number of negative polarity “−1” is 10, and none of them is “0”, and the sum of elements is “0”. It is. That is, the number of positive polarity and the number of negative polarity included in the polar pattern are close.
式23は、式22の拡張逆行列E−1である。 Equation 23 is the extended inverse matrix E −1 of Equation 22.
図4のグラフ420は、式20で示される例示的なN=16の駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ421と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ422とを示す。
The
図5のグラフ430は、式22で示される例示的なN=20の駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ431と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ432とを示す。
The
図4のグラフ420及び図5のグラフ430において、横軸は、駆動行列Dの列の違いに相当し、検出位置230の違いを示す。図4の検出位置(5)〜検出位置(7)付近の大きな山、並びに、図5の検出位置(5)〜検出位置(7)及び検出位置(18)〜検出位置(19)付近の大きな山は、指が接触している位置を表す。
In the
図4のグラフ422を上下方向に移動させるとグラフ421に近い形状となり、図5のグラフ432を上下方向に移動させるとグラフ431に近い形状となることが経験的にわかっている。その移動量は、オフセット行列Fの各要素に対応し、検出位置230にかかわらず概ね一定である。従って、3値符号に基づく駆動行列Dを使用する場合、オフセット行列Fの各要素は、略一定のオフセットfで近似できる。オフセットfは、式16のように、各位置における検出信号の信号レベルと補正信号レベルとの差の平均である。なお、オフセット行列Fの各要素は、検出位置230ごとに変更してもよく、他の方法により決定してもよい。オフセットfをすべて0として、補正信号レベル行列Bを操作体の検出に使用してもよい。
It has been empirically known that when the
ペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dを作成できるNの値は、限られている。しかし、数(N−1)においてペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dが作成できるのであれば、Nにおいて3値符号に基づく駆動行列Dが作成できる。すなわち、3値符号に基づく駆動行列Dを採用することより、駆動行列Dを作成できるNのバリエーションが広がる。 The value of N that can create the driving matrix D based on the Paley method and the driving matrix D based on the M series is limited. However, if the drive matrix D based on the Paley method and the drive matrix D based on the M sequence can be created in the number (N−1), the drive matrix D based on the ternary code can be created in N. That is, by adopting the drive matrix D based on the ternary code, N variations that can create the drive matrix D are expanded.
(1hot+3値符号)
1hot+3値符号に基づくN行N列の駆動行列Dは、M行M列の中間部分行列を含む。中間部分行列は、上述した3値符号に基づく駆動行列である。駆動行列Dのうち、中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。駆動行列Dのうち、中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とをもつ。NとMとの差は1に限らず、2以上であってもよい。
(1 hot + ternary code)
A drive matrix D of N rows and N columns based on a 1hot + ternary code includes an intermediate submatrix of M rows and M columns. The intermediate submatrix is a driving matrix based on the ternary code described above. Of the driving matrix D, each of the 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix each has one element that is “1” or “−1” and (N−1) that is “0”. With the elements of In the driving matrix D, all the N-row and 1-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix each have one element that is “1” or “−1” and (N−1) that are “0”. With the elements of The difference between N and M is not limited to 1, and may be 2 or more.
駆動行列Dは、3値符号に基づく駆動行列に等しい中間部分行列をもつ。前述のとおり、3値符号に基づく駆動行列は、第1部分行列を含むため、1hot+3値符号に基づく駆動行列Dの中間部分行列も、第1部分行列を含む。1hot+3値符号に基づく駆動行列Dにおいて、第1部分行列を含む1行N列の部分行列を第3部分行列と呼ぶ。前述のとおり、第1部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(M−1)個の要素とをもつ。第3部分行列のうち、第1部分行列ではない要素は「0」である。従って、第3部分行列は、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素とを含む。 The drive matrix D has an intermediate submatrix equal to the drive matrix based on the ternary code. As described above, since the driving matrix based on the ternary code includes the first submatrix, the intermediate submatrix of the driving matrix D based on the 1hot + ternary code also includes the first submatrix. In the driving matrix D based on the 1hot + ternary code, the 1 × N partial matrix including the first partial matrix is referred to as a third partial matrix. As described above, the first submatrix has one element that is “1” or “−1” and (M−1) elements that are “0”. Of the third submatrix, elements that are not the first submatrix are “0”. Accordingly, the third submatrix includes one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”.
第3部分行列のうち「1」又は「−1」である1つの要素に対応した検出位置230を参照位置と呼ぶ。第3部分行列が極性パターンとして適用されると、参照位置の検出信号のみが合成検出信号に加算される。すなわち、合成検出信号から極性を除けば、直接、参照位置の検出信号の信号レベルを取得できる。さらに、参照位置の検出信号は、中間部分行列を含む行列に対応した極性パターンが適用されるときにも、合成検出信号に加算される。この性質は、後述のオフセット値の算出で利用される。
A
中間部分行列に重ならない1行N列の部分行列を、1hot部分行列と呼ぶ。1hot部分行列の「1」又は「−1」の要素に対応した1つの検出位置230を、1hot検出位置と呼ぶ。各1hot部分行列が極性パターンとして適用されたとき、1hot検出位置の検出信号のみが合成検出信号に加算される。1hot検出位置の検出信号は、中間部分行列を含む行列に対応した極性パターンが適用されるときには、ゼロとなって合成検出信号に加算されない。
A 1 × N submatrix that does not overlap the intermediate submatrix is called a 1hot submatrix. One
本発明の一実施形態において、全ての1hot部分行列は、主部分行列に対して同じ側に位置する。なお、本発明の他の実施形態では、一部の1hot部分行列と他の1hot部分行列とが、主部分行列に対して異なる側に位置してもよい。
また、本発明の一実施形態では、駆動行列Dにおける中間部分行列以外の要素のうち「0」でない要素(「1」又は「−1」)は、すべて1つの対角線上に配置される要素、すなわち対角要素である。
更に、本発明の一実施形態では、駆動行列Dにおける中間部分行列以外の要素のうち「0」でない要素はすべて「1」であるか、又は、すべて「−1」である。
In one embodiment of the invention, all 1hot sub-matrices are on the same side with respect to the main sub-matrix. In another embodiment of the present invention, some 1-hot sub-matrices and other 1-hot sub-matrices may be located on different sides with respect to the main sub-matrix.
In one embodiment of the present invention, elements other than the intermediate submatrix in the driving matrix D that are not “0” (“1” or “−1”) are all elements arranged on one diagonal line, That is, it is a diagonal element.
Furthermore, in one embodiment of the present invention, all elements other than the intermediate submatrix in the driving matrix D that are not “0” are “1” or all are “−1”.
駆動行列Dの逆行列D−1において、「0」より大きい要素を「1」に置き換え、「0」以下の要素を「−1」に置き換えると、拡張逆行列E−1が得られる。このように設定することにより、再生信号レベル行列Rを計算する際に、拡張逆行列E−1と合成検出信号行列Aとの積を、合成検出信号行列Aの要素の和と差によって行えるため、他の数字が含まれる場合に比べて計算が簡略化される。 In the inverse matrix D −1 of the drive matrix D, when an element greater than “0” is replaced with “1” and an element equal to or less than “0” is replaced with “−1”, an extended inverse matrix E −1 is obtained. With this setting, when the reproduction signal level matrix R is calculated, the product of the extended inverse matrix E −1 and the combined detection signal matrix A can be obtained by the sum and difference of the elements of the combined detection signal matrix A. The calculation is simplified compared to the case where other numbers are included.
補正係数kは、4×round((N−1)/4)で算出される。round((N−1)/4)は、((N−1)/4)を小数第1位で四捨五入することを意味する。 The correction coefficient k is calculated by 4 × round ((N−1) / 4). round ((N-1) / 4) means that ((N-1) / 4) is rounded off to the first decimal place.
なお、1hot+3値符号に基づく駆動行列Dを用いる場合は、補正係数kの除算の方法が、これまで説明した3値符号等の駆動行列Dを用いる場合と異なる。すなわち、補正係数kの除算は、再生信号レベル行列Rに含まれるN個の要素のうち、M行M列の中間部分行列に対応したM個の要素に限定して行われる。 Note that when the driving matrix D based on the 1hot + ternary code is used, the method of dividing the correction coefficient k is different from the case of using the driving matrix D such as the ternary code described so far. That is, the division of the correction coefficient k is limited to M elements corresponding to the intermediate partial matrix of M rows and M columns among the N elements included in the reproduction signal level matrix R.
式24は、N=17の場合の例示的な駆動行列Dの例である。式24の例では、右下の16行16列の部分行列が、中間部分行列である。中間部分行列は、3値符号に基づく駆動行列に等しい。中間部分行列のうち、右下の15行15列の部分行列が、3値符号に基づく駆動行列の主部分行列である。主部分行列は、N=15の場合のM系列に基づく駆動行列に等しい。駆動行列Dの一番左の列から右に向かって、順に、検出位置(1)〜検出位置(17)と呼ぶ。一番上の行が、1hot部分行列に該当する。上から2番目の行が、第3部分行列に該当する。従って、検出位置(2)が参照位置となる。 Equation 24 is an example of an exemplary drive matrix D for N = 17. In the example of Expression 24, the lower right 16 × 16 submatrix is the intermediate submatrix. The intermediate submatrix is equal to a driving matrix based on a ternary code. Of the intermediate submatrix, the lower right 15 × 15 submatrix is the main submatrix of the driving matrix based on the ternary code. The main submatrix is equal to the driving matrix based on M-sequence when N = 15. Called detection position (1) to detection position (17) in order from the leftmost column of drive matrix D to the right. The top row corresponds to a 1hot submatrix. The second row from the top corresponds to the third submatrix. Therefore, the detection position (2) becomes the reference position.
式24の例では、1行目及び2行目の極性パターンにおいて正極性「1」の数は1個、負極性「−1」の数は0個、いずれでもない「0」は16個であり、要素の和は「1」である。3行目以降の極性パターンでは、正極性「1」の数は8個、負極性「−1」の数は8個、いずれでもない「0」は1個であり、要素の和は「0」である。すなわち、極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数が近い。 In the example of Expression 24, the number of positive polarity “1” is 1 in the polarity pattern of the first row and the second row, the number of negative polarity “−1” is 0, and the number of “0” which is neither is 16 Yes, the sum of the elements is “1”. In the polar patterns in the third and subsequent rows, the number of positive polarity “1” is 8, the number of negative polarity “−1” is 8, and none of them is “0”, and the sum of elements is “0”. It is. That is, the number of positive polarity and the number of negative polarity included in the polar pattern are close.
式25は、式24の拡張逆行列E−1である。 Equation 25 is the extended inverse matrix E −1 of Equation 24.
式26は、N=21の場合の例示的な駆動行列Dの例である。式26の例では、右下の20行20列の部分行列が、中間部分行列である。中間部分行列は、3値符号に基づく駆動行列に等しい。中間部分行列のうち、右下の19行19列の部分行列が、3値符号に基づく駆動行列の主部分行列である。主部分行列は、N=19の場合のペイリー法に基づく駆動行列に等しい。駆動行列Dの一番左の列から右に向かって、順に、検出位置(1)〜検出位置(21)と呼ぶ。一番上の行が、1hot部分行列に該当する。上から2番目の行が、第3部分行列に該当する。従って、検出位置(2)が参照位置となる。 Equation 26 is an example of an exemplary drive matrix D when N = 21. In the example of Expression 26, the lower right 20 × 20 submatrix is an intermediate submatrix. The intermediate submatrix is equal to a driving matrix based on a ternary code. Of the intermediate sub-matrix, the lower right 19-by-19 sub-matrix is the main sub-matrix of the driving matrix based on the ternary code. The main submatrix is equal to the driving matrix based on the Paley method for N = 19. Called detection position (1) to detection position (21) in order from the leftmost column of drive matrix D to the right. The top row corresponds to a 1hot submatrix. The second row from the top corresponds to the third submatrix. Therefore, the detection position (2) becomes the reference position.
式26の例では、1行目及び2行目の極性パターンでは、正極性「1」の数は1個、負極性「−1」の数は0個、いずれでもない「0」は20個であり、要素の和は「1」である。3行目以降の極性パターンでは、正極性「1」の数は10個、負極性「−1」の数は10個、いずれでもない「0」は0個であり、要素の和は「0」である。すなわち、極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数が近い。 In the example of Expression 26, in the polarity patterns in the first and second rows, the number of positive polarity “1” is 1, the number of negative polarity “−1” is 0, and none of the “0” is 20 And the sum of the elements is “1”. In the polar patterns in the third and subsequent rows, the number of positive polarity “1” is 10, the number of negative polarity “−1” is 10, and none of them is “0”, and the sum of elements is “0”. It is. That is, the number of positive polarity and the number of negative polarity included in the polar pattern are close.
式27は、式26の拡張逆行列E−1である。 Equation 27 is the extended inverse matrix E −1 of Equation 26.
図6のグラフ440は、N=17の場合の式24の例示的な駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ441と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ442と、グラフ442からグラフ441を引いた差のグラフ443とを示す。
The
図7のグラフ450は、N=21の場合の式26の例示的な駆動行列Dに対応しており、逆行列D−1を使用して算出された例示的な検出信号の信号レベルのグラフ451と、拡張逆行列E−1を使用して算出された例示的な補正信号レベルのグラフ452と、グラフ452からグラフ451を引いた差のグラフ453とを示す。
The
図6のグラフ440及び図7のグラフ450において、横軸は、駆動行列Dの列の違いに相当し、検出位置230を示す。図6の検出位置(5)〜検出位置(7)付近の大きな山、並びに、図7の検出位置(5)〜検出位置(7)及び検出位置(18)〜検出位置(20)付近の大きな山は、指が接触している位置を表す。
In the
図6の差のグラフ443及び図7の差のグラフ453に示すように、逆行列D−1を使用して算出された検出信号の信号レベルと、拡張逆行列E−1を使用して算出された補正信号レベルとの差は、検出位置(1)では略0であるが、他の検出位置では略一定のある大きさをもつ。
As shown in the
図6の検出位置(1)及び図7の検出位置(1)は、1hot検出位置に該当する。検出位置(1)の検出信号は、1hot部分行列に対応した極性パターンが適用されるときのみ合成検出信号に加算され、他の極性パターンが適用されるときには合成検出信号に加算されない。 The detection position (1) in FIG. 6 and the detection position (1) in FIG. 7 correspond to the 1hot detection position. The detection signal at the detection position (1) is added to the combined detection signal only when the polarity pattern corresponding to the 1hot submatrix is applied, and is not added to the combined detection signal when another polarity pattern is applied.
図6のグラフ442のうち検出位置(1)以外の検出位置に対応した部分を、共通のオフセット値だけ上方に移動させるとグラフ441に近い形状になる。図7では、グラフ452のうち検出位置(1)以外の検出位置に対応した部分を、共通のオフセット値だけ上方に移動させるとグラフ451に近い形状になる。
When a portion corresponding to the detection position other than the detection position (1) in the
この移動は、オフセット行列Fの要素のうち、検出位置(1)に対応した要素を0に設定し、他の検出位置に対応した要素を共通のオフセット値に設定することで実現される。検出位置(2)における、逆行列D−1を使用して算出された検出信号の信号レベルと、拡張逆行列E−1を使用して算出された補正信号レベルとの差は、簡単に計算できるため、この検出位置(2)における差を共通のオフセット値として使用することが好ましい。 This movement is realized by setting an element corresponding to the detection position (1) among the elements of the offset matrix F to 0 and setting elements corresponding to other detection positions to a common offset value. The difference between the signal level of the detection signal calculated using the inverse matrix D −1 and the correction signal level calculated using the extended inverse matrix E −1 at the detection position (2) is simply calculated. Therefore, it is preferable to use the difference at the detection position (2) as a common offset value.
検出位置(2)は、参照位置である。前述のとおり、駆動行列Dのうちの第3部分行列に対応した極性パターンが適用されると、合成検出信号として、参照位置における検出信号が得られる。この参照位置における検出信号の信号レベルを第1値と呼ぶ。第1値は、逆行列D−1を使用して算出された検出位置(2)における検出信号の信号レベルとして使用する。一方、拡張逆行列E−1を使用して算出された検出位置(2)における補正信号レベルを第2値とする。第1値から第2値を引いた値をオフセット値とする。 The detection position (2) is a reference position. As described above, when the polarity pattern corresponding to the third partial matrix of the drive matrix D is applied, a detection signal at the reference position is obtained as a combined detection signal. The signal level of the detection signal at this reference position is referred to as a first value. The first value is used as the signal level of the detection signal at the detection position (2) calculated using the inverse matrix D- 1 . On the other hand, the correction signal level at the detection position (2) calculated using the extended inverse matrix E −1 is set as the second value. A value obtained by subtracting the second value from the first value is set as an offset value.
図6の場合、1hot検出位置である検出位置(1)以外の、検出位置(2)〜検出位置(17)の補正信号レベルに、オフセット値が加算される。図7の場合、1hot検出位置である検出位置(1)以外の、検出位置(2)〜検出位置(17)の補正信号レベルに、オフセット値が加算される。この方法によれば、参照位置における検出信号の信号レベルを取得する際に、逆行列D−1を使用して計算する必要がないため、処理が簡単である。なお、本発明の他の実施形態では、1hot検出位置である検出位置(1)の補正信号レベルからオフセット値を減算してもよい。この方法でも、検出位置(1)の補正信号レベルと検出位置(2)〜検出位置(17)の補正信号レベルとの相対的なオフセット値の差を解消することができる。 In the case of FIG. 6, the offset value is added to the correction signal levels of the detection position (2) to the detection position (17) other than the detection position (1) which is the 1-hot detection position. In the case of FIG. 7, the offset value is added to the correction signal levels of the detection position (2) to the detection position (17) other than the detection position (1) that is the 1-hot detection position. According to this method, when the signal level of the detection signal at the reference position is acquired, it is not necessary to calculate using the inverse matrix D −1 , so that the process is simple. In another embodiment of the present invention, the offset value may be subtracted from the correction signal level at the detection position (1) that is the 1-hot detection position. This method can also eliminate the relative offset value difference between the correction signal level at the detection position (1) and the correction signal level at the detection position (2) to the detection position (17).
ペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dを作成できるNの値は、限られている。しかし、数(N−1)においてペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dが作成できるのであれば、Nにおいて3値符号に基づく駆動行列Dが作成できる。さらに、1hot+3値符号に基づく駆動行列Dは、3値符号に基づく駆動行列を元にして任意の数Nに対する駆動行列Dを作成できる。すなわち、駆動行列Dを作成できるNのバリエーションが広がる。 The value of N that can create the driving matrix D based on the Paley method and the driving matrix D based on the M series is limited. However, if the drive matrix D based on the Paley method and the drive matrix D based on the M sequence can be created in the number (N−1), the drive matrix D based on the ternary code can be created in N. Furthermore, the drive matrix D based on the 1hot + ternary code can create a drive matrix D for an arbitrary number N based on the drive matrix based on the ternary code. That is, N variations in which the drive matrix D can be created are expanded.
(駆動方法)
次に、図8のフロー500を参照して、制御部310の制御による合成検出信号の生成処理について説明する。制御部310は、記憶部330に記憶されたプログラムを実行することにより、センサ部200を制御しながら、本実施形態の合成検出信号の生成処理を実行する。
(Driving method)
Next, with reference to the
まず、制御部310は、ステップ501において、同数の検出位置230をもつ1以上の一群の検出位置235に対応した一群の合成検出信号を生成するように、センサ部200を制御する。
First, in
制御部310は、まず、図1の第1検出部260aにおいて、一群の合成検出信号を生成させる。第1検出部260aに属する検出位置230の数Nは11であるため、極性パターンは、N=11の場合の駆動行列Dに基づいて決定される。Nは、他の数であってもよい。
First, the control unit 310 causes the
前述の制約を満たす限り、駆動行列Dは、ペイリー法、M系列、3値符号及び1hot+3値符号のいずれに基づいたものであってもよい。ペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dを作成できる数Nは、限られている。しかし、数(N−1)においてペイリー法に基づく駆動行列D及びM系列に基づく駆動行列Dが作成できるのであれば、数Nにおいて3値符号に基づく駆動行列Dが作成できる。さらに、1hot+3値符号に基づく駆動行列Dは、3値符号に基づく駆動行列を元にして任意の数Nに対する駆動行列Dを作成できる。 As long as the above-described constraints are satisfied, the driving matrix D may be based on any of the Paley method, M series, ternary code, and 1hot + ternary code. The number N that can create the drive matrix D based on the Paley method and the drive matrix D based on the M series is limited. However, if the drive matrix D based on the Paley method and the drive matrix D based on the M sequence can be created in the number (N−1), the drive matrix D based on the ternary code can be created in the number N. Furthermore, the drive matrix D based on the 1hot + ternary code can create a drive matrix D for an arbitrary number N based on the drive matrix based on the ternary code.
制御部310は、駆動行列Dの、1行目により示される極性パターンから、N行目により示される極性パターンまでを、順に駆動部270に伝達する。駆動行列Dの列は、それぞれ、図1の第1駆動電極210aから第11の駆動電極210kに対応する。駆動部270は、1つの極性パターンごとに1回の駆動を行い、合計N回の駆動を行う。信号再生部320は、1回の駆動ごとに、1回分の合成検出信号を記憶部330に記憶させ、合計N個の合成検出信号を記憶部330に記憶させる。
The controller 310 sequentially transmits from the polarity pattern indicated by the first row of the drive matrix D to the polarity pattern indicated by the Nth row to the
次に、制御部310は、ステップ502において、一群の合成検出信号を生成していない一群の検出位置が残っていると判定した場合、ステップ501に戻って、残っている一群の検出位置のいずれかに対して、一群の合成検出信号を生成させる。制御部310は、ステップ502において、一群の合成検出信号を生成していない一群の検出位置が残っていないと判定した場合、処理を終える。
Next, when it is determined in
制御部310は、第1検出部260aにおいて一群の合成検出信号を生成させた後、第2検出部260bにおいて一群の合成検出信号を生成させる。第2検出部260bに属する検出位置230の数Nは7であるため、極性パターンは、N=7の場合の駆動行列Dに基づいて決定される。Nは、他の数であってもよい。前述の制約を満たす限り、駆動行列Dは、ペイリー法、M系列、3値符号及び1hot+3値符号のいずれに基づく駆動行列Dであってもよい。
The control unit 310 causes the
制御部310は、駆動行列Dの、1行目により示される極性パターンから、N行目により示される極性パターンまでを、順に駆動部270に伝達する。駆動行列Dの列は、それぞれ、図1の第3駆動電極210cから第9駆動電極210iに対応する。駆動部270は、1つの極性パターンごとに1回の駆動を行い、合計N回の駆動を行う。制御部310は、1回の駆動ごとに、1回分の合成検出信号を記憶部330に記憶させ、合計N個の合成検出信号を記憶部330に記憶させる。
The controller 310 sequentially transmits from the polarity pattern indicated by the first row of the drive matrix D to the polarity pattern indicated by the Nth row to the
図1では検出部260の数を2つとしているが、検出部260の数は、1つでも、3以上でもよい。複数の検出部260が同数の検出位置230をもっていてもよい。1つの検出部260に属する検出位置230は、本実施形態に示す数以外であってもよい。同数の検出位置230をもつ複数の一群の検出位置235に、同時に一群の合成検出信号を生成させてもよいし、別々に一群の合成検出信号を生成させてもよい。
Although the number of detection units 260 is two in FIG. 1, the number of detection units 260 may be one or three or more. The plurality of detection units 260 may have the same number of detection positions 230. The number of
次に、図9のフロー600を参照して、信号再生部320の信号再生処理について説明する。処理部300は、記憶部330に記憶されたプログラムを実行することにより、本実施形態の信号再生処理を実行する。
Next, the signal reproduction processing of the
信号再生処理は、一群の検出位置235ごとに行われる。信号再生処理により、1つの一群の検出位置235に含まれる各検出位置230の検出信号の信号レベルが算出される。図1に示す入力装置100では、第1合成検出信号生成部250aから出力される一群の合成検出信号に基づいて、第1の一群の検出位置235aに含まれる各検出位置230の検出信号の信号レベルが算出され、次に、第2合成検出信号生成部250bから出力される一群の合成検出信号に基づいて、第2の一群の検出位置235bに含まれる各検出位置230の検出信号の信号レベルが算出される。なお、複数の一群の合成検出信号に対してどのような順番で信号再生処理を適用してもよい。
The signal reproduction process is performed for each group of detection positions 235. The signal level of the detection signal at each
まず、信号再生部320は、ステップ601において、制御部310の制御によって生成された一群の合成検出信号を、記憶部330から取得する。
First, in
次に、信号再生部320は、ステップ602において、第1信号再生処理を行う。第1信号再生処理では、式6に示すように、駆動行列Dの逆行列D−1と、記憶された一群の合成検出信号で構成される合成検出信号行列Aとの積により、信号レベル行列Cが算出される。なお、計算を簡単に行うため、式6の両辺を何倍かして、逆行列D−1に含まれる分数を1に変換してもよい。信号レベル行列Cの各要素は、理論上、各検出位置230の検出信号の信号レベルを直接表すが、前述のとおりノイズが多く含まれる。なお、後のオフセット算出処理で信号レベル行列Cを利用しない場合、ステップ602で信号レベル行列Cを求める必要はない。
Next, in
次に、信号再生部320は、ステップ603において、第2信号再生処理を行う。第2信号再生処理では、まず、式8に示すように、記憶部330に記憶された拡張逆行列E−1と、合成検出信号行列Aとの積により、再生信号レベル行列Rが算出される。次に、信号再生部320は、式9に示すように、再生信号レベル行列Rを記憶部330に記憶された補正係数kで除算することにより補正信号レベル行列Bを算出する。
Next, the
次に、信号再生部320は、ステップ604において、オフセット算出処理を行う。
Next, the
駆動行列Dが、ペイリー法、M系列及び3値符号のいずれかに基づくものである場合、信号再生部320は、第1信号再生処理において再生された信号レベル行列Cと、第2信号再生処理において再生された補正信号レベル行列Bとの、対応する要素の差の平均を表すオフセットfを算出する。
When the driving matrix D is based on any one of the Paley method, the M-sequence, and the ternary code, the
駆動行列Dが、1hot+3値符号に基づくものである場合、信号再生部320は、まず駆動行列Dのうちの第3部分行列に対応した極性パターンを適用したときの合成検出信号から、参照位置における検出信号の信号レベルを第1値として取得する。次に信号再生部320は、第2信号再生処理において再生された補正信号レベル行列Bのうち、参照位置における補正信号レベルを第2値とし、第1値から第2値を引いた値をオフセット値として算出する。
When the driving matrix D is based on a 1hot + ternary code, the
次に、信号再生部320は、ステップ605において、オフセット補正処理を行う。
Next, in
駆動行列Dが、ペイリー法、M系列及び3値符号のいずれかに基づくものである場合、信号再生部320は、次のようにオフセット補正処理を行う。すなわち、信号再生部320は、第2信号再生処理において再生された補正信号レベル行列Bのすべての要素に、オフセット算出処理で算出したオフセットfを加算することで、低ノイズ信号レベル行列Zを算出する。
When the drive matrix D is based on any one of the Paley method, the M series, and the ternary code, the
駆動行列Dが、1hot+3値符号に基づくものである場合、信号再生部320は、次のようにオフセット補正処理を行う。すなわち、信号再生部320は、補正信号レベル行列Bの要素のうち、1hot検出位置に対応する要素以外に、オフセット算出処理で算出されたオフセット値を加算する。
When the drive matrix D is based on a 1hot + ternary code, the
本実施形態によれば、3値符号に基づく駆動行列や1hot+3値符号に基づく駆動行列を使用することにより、ノイズの影響を抑えて静電容量の変化を検出できる。逆行列ではなく拡張逆行列を使用することにより、合成検出信号の和という簡単な処理で再生信号レベルを取得できる。 According to the present embodiment, by using a driving matrix based on a ternary code or a driving matrix based on a 1hot + ternary code, a change in capacitance can be detected while suppressing the influence of noise. By using the extended inverse matrix instead of the inverse matrix, the reproduction signal level can be acquired by a simple process called the sum of the combined detection signals.
本実施形態によれば、1hot+3値符号に基づく駆動行列を使用する場合、駆動行列のうちの第3部分行列に対応した極性パターンを適用したときの合成検出信号が、参照位置における検出信号の信号レベルを表す。従って、オフセット算出処理において、逆行列を使用して検出信号の信号レベルを計算する必要がないため、処理が簡単になる。 According to the present embodiment, when a driving matrix based on a 1hot + ternary code is used, the combined detection signal when the polarity pattern corresponding to the third partial matrix of the driving matrix is applied is the signal of the detection signal at the reference position. Represents a level. Therefore, in the offset calculation process, it is not necessary to calculate the signal level of the detection signal using an inverse matrix, so that the process is simplified.
本実施形態によれば、各極性パターンに含まれる正極性の数と負極性の数とが近似するように選択されるため、合成検出信号の元となる正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さい。そのため、合成検出信号の元となる正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が大きい場合に比べると、本実施形態の合成検出信号の信号レベルは小さい。合成検出信号の信号レベルが小さいため、合成検出信号を受信する処理部300において、合成検出信号のダイナミックレンジを十分に確保できる。従って、各検出素子240において得られる微小な検出信号を高感度で再生できる。
According to this embodiment, since the number of positive polarity and the number of negative polarity included in each polarity pattern are selected to be approximate, the number of positive polarity detection signals and the negative polarity that are the basis of the combined detection signal The difference from the number of detected signals is small. For this reason, the signal level of the combined detection signal of the present embodiment is smaller than when the difference between the number of positive detection signals and the number of negative detection signals that are the basis of the combined detection signal is large. Since the signal level of the combined detection signal is small, the
合成検出信号の元となる正極性の検出信号の数と負極性の検出信号の数との差が小さいため、駆動部270から出力される駆動信号の極性の偏りが小さい。その結果、駆動電極210及び検出電極220からの輻射ノイズを低減できる。
Since the difference between the number of positive detection signals and the number of negative detection signals that are the basis of the combined detection signal is small, the polarity deviation of the drive signal output from the
3値符号に基づく駆動行列及び1hot+3値符号に基づく駆動行列は、ペイリー法に基づく2値の駆動行列及びM系列に基づく2値の駆動行列に比べて、極性パターンの極性の和が0となる部分が多い。従って、ペイリー法に基づく駆動行列及びM系列に基づく駆動行列を使用する場合に比べて、輻射ノイズによる影響を抑えて、より正確に静電容量の変化を検出することができる。 The driving matrix based on the ternary code and the driving matrix based on the 1hot + ternary code has a sum of polarities of the polarity patterns of 0 compared to the binary driving matrix based on the Paley method and the binary driving matrix based on the M-sequence. There are many parts. Therefore, compared to the case where the drive matrix based on the Paley method and the drive matrix based on the M series are used, the influence of the radiation noise can be suppressed and the change in the capacitance can be detected more accurately.
本実施形態の3値符号に基づく駆動行列及び1hot+3値符号に基づく駆動行列は、一群の検出位置235に含まれる検出位置230の数のバリエーションが、ペイリー法に基づく2値の駆動行列やM系列に基づく2値の駆動行列に比べて豊富であり、2値の駆動行列では対応できない検出位置230の数もカバーできる。従って、検出位置230の数や分布が異なる様々な入力装置において、ノイズの影響を抑えながら感度よく物体の近接状態を検出できる。
In the driving matrix based on the ternary code and the driving matrix based on the 1hot + ternary code according to the present embodiment, the variation in the number of
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof.
例えば、上述した実施形態では、センサ部200における駆動電極210の数が検出電極220の数より多い例を挙げているが、本発明の他の実施形態では、駆動電極の数が検出電極より少なくてもよい。駆動電極の数が少なくなることにより、信号再生部において各検出信号の再生に必要な合成検出信号の数が少なくなり、合成検出信号生成部における合成検出信号の生成回数が少なくなるため、検出信号の再生に要する時間を短くすることができる。
For example, in the above-described embodiment, an example is given in which the number of drive electrodes 210 in the
例えば、上述した実施形態では、物体の近接状態に応じて静電容量が変化する一群の検出素子240(キャパシタ)の電荷を合成し、合成検出信号として出力する静電容量方式のセンサ部が用いられているが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、本発明は、物体の近接状態に応じて物理量が変化する様々な方式の検出素子を備えた入力装置に適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, a capacitive sensor unit that synthesizes charges of a group of detection elements 240 (capacitors) whose capacitance changes according to the proximity state of an object and outputs the combined detection signal is used. However, the present invention is not limited to this example. In other words, the present invention can be applied to an input device including various types of detection elements whose physical quantities change according to the proximity state of an object.
本発明は、様々な入力装置に適用可能である。例えば、検出位置の配置される検出領域が矩形ではない入力装置に適用できる。 The present invention can be applied to various input devices. For example, the present invention can be applied to an input device in which the detection area where the detection position is arranged is not rectangular.
100…入力装置、200…センサ部、210a〜k…第1〜第11駆動電極、220a〜b…第1〜第2検出電極、230…検出位置、235a〜b…第1〜第2の一群の検出位置、240…検出素子、250a〜b…第1〜第2合成検出信号生成部、260a〜b…第1〜第2検出部、300…処理部、310…制御部、320…信号再生部、330…記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
一群の前記検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、前記一群の検出位置について前記検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、前記近接状態に応じた信号レベルを持つ前記検出信号の正負の極性を、個々の前記検出位置において制御可能なセンサ部と、
前記一群の検出信号に設定する一群の前記極性である極性パターンを互いに異ならせた前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号であって、前記一群の検出信号と同数の前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号を、前記検出部において生成するように前記センサ部を制御する制御部と、
前記検出部が生成した前記一群の合成検出信号に基づいて、当該合成検出信号の元となる前記一群の検出信号の信号レベルを再生する信号再生部とを具備し、
1つの前記検出部における前記一群の検出位置がN個であり、
前記検出信号に設定される正又は負の前記極性を「1」又は「−1」で表わし、
前記合成検出信号に加算されない前記検出信号に対して設定される前記極性を「0」で表し、
N個の前記検出信号からなる前記一群の検出信号に設定された前記極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、
N個の前記極性パターンからなる前記一群の極性パターンを、N個の前記部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、
前記信号再生部が、前記N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した前記拡張逆行列と、前記1つの検出部が生成した前記一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列を生成し、
前記N行N列の行列が、
1行N列の第1部分行列と、
(N−1)行N列の第2部分行列と、を含み、
前記第1部分行列が、
「1」又は「−1」である1つの要素と、
「0」である(N−1)個の要素と、をもち、
前記第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」であり、
前記第2部分行列が、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列をもち、
前記主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である、
入力装置。 An input device for inputting information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions,
It has at least one detection unit that detects proximity states of objects at the group of detection positions and generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection at the group of detection positions. A sensor unit capable of controlling positive and negative polarities of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state at each detection position;
A group of the combined detection signals composed of the combined detection signals in which the polarity patterns that are the polarities of the group set in the group of detection signals are different from each other, the same number of the combined detection signals as the group of detection signals A control unit that controls the sensor unit to generate a group of the combined detection signals in the detection unit;
Based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, a signal reproduction unit that reproduces the signal level of the group of detection signals that is the source of the combined detection signal;
The group of detection positions in one detection unit is N,
The positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1”,
The polarity set for the detection signal that is not added to the combined detection signal is represented by “0”,
The polarity pattern set in the group of detection signals including the N detection signals is represented by a 1 × N submatrix having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. ,And,
When the group of polarity patterns composed of N number of the polarity patterns is represented by a matrix of N rows and N columns composed of N number of the partial matrices,
The signal reproduction unit is an extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than or equal to “0” in the inverse matrix for the matrix of N rows and N columns is replaced with “1”, and the other is replaced with “− N rows by an operation corresponding to the product of the extended inverse matrix replaced by “1” and the N × 1 combined detection signal matrix having the group of combined detection signals generated by the one detection unit as elements. Generate a one-column playback signal level matrix,
The N-by-N matrix is
A first sub-matrix with 1 row and N columns;
(N-1) a second submatrix with rows and N columns,
The first submatrix is
One element that is “1” or “−1”;
(N-1) elements that are “0”,
In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”;
The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (N-1) rows (N-1) columns;
In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”.
Input device.
請求項1に記載の入力装置。 The controller divides the reproduction signal level matrix by a predetermined correction coefficient to generate a corrected correction signal level matrix;
The input device according to claim 1.
一群の前記検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、前記一群の検出位置について前記検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、前記近接状態に応じた信号レベルを持つ前記検出信号の正負の極性を、個々の前記検出位置において制御可能なセンサ部と、
前記一群の検出信号に設定する一群の前記極性である極性パターンを互いに異ならせた前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号であって、前記一群の検出信号と同数の前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号を、前記検出部において生成するように前記センサ部を制御する制御部と、
前記検出部が生成した前記一群の合成検出信号に基づいて、当該合成検出信号の元となる前記一群の検出信号の信号レベルを再生する信号再生部とを具備し、
1つの前記検出部における前記一群の検出位置がN個であり、
前記検出信号に設定される正又は負の前記極性を「1」又は「−1」で表わし、
前記合成検出信号に加算されない前記検出信号に対して設定される前記極性を「0」で表し、
N個の前記検出信号からなる前記一群の検出信号に設定された前記極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、
N個の前記極性パターンからなる前記一群の極性パターンを、N個の前記部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、
前記信号再生部が、前記N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した前記拡張逆行列と、前記1つの検出部が生成した前記一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列を生成し、
前記N行N列の行列が、M行M列の中間部分行列を含み、
前記中間部分行列が、
1行M列の第1部分行列と、
(M−1)行M列の第2部分行列と、を含み、
前記第1部分行列が、
「1」又は「−1」である1つの参照要素と、
「0」である(M−1)個の要素と、をもち、
前記第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」であり、
前記第2部分行列が、(M−1)行(M−1)列の部分行列である主部分行列をもち、
前記主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」であり、
前記N行N列の行列のうち、
前記中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素と、をもち、
前記中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素と、をもつ、
入力装置。 An input device for inputting information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions,
It has at least one detection unit that detects proximity states of objects at the group of detection positions and generates a combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection at the group of detection positions. A sensor unit capable of controlling positive and negative polarities of the detection signal having a signal level corresponding to the proximity state at each detection position;
A group of the combined detection signals composed of the combined detection signals in which the polarity patterns that are the polarities of the group set in the group of detection signals are different from each other, the same number of the combined detection signals as the group of detection signals A control unit that controls the sensor unit to generate a group of the combined detection signals in the detection unit;
Based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, a signal reproduction unit that reproduces the signal level of the group of detection signals that is the source of the combined detection signal;
The group of detection positions in one detection unit is N,
The positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1”,
The polarity set for the detection signal that is not added to the combined detection signal is represented by “0”,
The polarity pattern set in the group of detection signals including the N detection signals is represented by a 1 × N submatrix having one of the elements “1”, “−1”, and “0”. ,And,
When the group of polarity patterns composed of N number of the polarity patterns is represented by a matrix of N rows and N columns composed of N number of the partial matrices,
The signal reproduction unit is an extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than or equal to “0” in the inverse matrix for the matrix of N rows and N columns is replaced with “1”, and the other is replaced with “− N rows by an operation corresponding to the product of the extended inverse matrix replaced by “1” and the N × 1 combined detection signal matrix having the group of combined detection signals generated by the one detection unit as elements. Generate a one-column playback signal level matrix,
The matrix of N rows and N columns includes an intermediate submatrix of M rows and M columns;
The intermediate submatrix is
A first submatrix with 1 row and M columns;
(M-1) a second submatrix with rows and M columns,
The first submatrix is
One reference element that is “1” or “−1”;
(M-1) elements that are “0”,
In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”;
The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix of (M-1) rows (M-1) columns;
In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”;
Of the N rows and N columns matrix,
Each one-row N-column submatrix that does not overlap the intermediate submatrix includes one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. Mochi,
All the N rows and 1 column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix each have one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. Have
Input device.
請求項3に記載の入力装置。 In the N-row N-column matrix, all 1-row N-column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix are located on the same side with respect to the main sub-matrix,
The input device according to claim 3.
請求項3に記載の入力装置。 In the N-row N-column matrix, a part of 1-row N-column sub-matrix that does not overlap the intermediate sub-matrix and another 1-row N-column sub-matrix are located on different sides with respect to the main sub-matrix. To
The input device according to claim 3.
請求項3乃至5の何れか一項に記載の入力装置。 In the N-by-N matrix, all elements other than the intermediate submatrix that are not “0” are arranged on one diagonal line,
The input device according to any one of claims 3 to 5.
請求項3乃至6の何れか一項に記載の入力装置。 In the N-row N-column matrix, elements other than the intermediate submatrix are all “1” or all “−1”.
The input device according to any one of claims 3 to 6.
請求項3乃至7の何れか一項に記載の入力装置。 The control unit divides an element corresponding to the intermediate submatrix in the reproduction signal level matrix by a predetermined correction coefficient to generate a corrected correction signal level matrix;
The input device according to any one of claims 3 to 7.
前記参照位置が、前記N行N列の行列における前記参照要素の列に対応し、
前記制御部が、
前記N行N列の行列のうちの前記第1部分行列を含む1行N列の第3部分行列に対応した前記極性パターンによって得られる前記参照位置における前記検出信号の信号レベルと、前記補正信号レベル行列のうちの前記参照位置に対応した要素と、の差をオフセットとして算出するオフセット算出処理、及び、
前記補正信号レベル行列のうちの、前記中間部分行列に対応した前記検出位置に対応した要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理、若しくは、前記補正信号レベル行列のうちの、前記中間部分行列に対応した前記検出位置に対応した要素以外の要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理を行う、
請求項8に記載の入力装置。 The group of detection positions includes a reference position;
The reference position corresponds to a column of the reference element in the N-by-N matrix;
The control unit is
A signal level of the detection signal at the reference position obtained by the polarity pattern corresponding to a third partial matrix of 1 row and N columns including the first partial matrix of the N rows and N columns of matrix, and the correction signal An offset calculation process for calculating a difference between the level matrix and an element corresponding to the reference position as an offset; and
Offset correction processing for correcting an element corresponding to the detection position corresponding to the intermediate submatrix of the correction signal level matrix based on the offset, or the intermediate submatrix of the correction signal level matrix Performing an offset correction process for correcting an element other than the element corresponding to the detection position corresponding to
The input device according to claim 8.
前記N行N列の行列の逆行列と前記合成検出信号行列との積に相当する演算により算出された行列と、前記補正信号レベル行列との差の行列におけるN個の要素の平均値をオフセットとして算出するオフセット算出処理、及び、
前記補正信号レベル行列の各要素を前記オフセットに基づいて補正するオフセット補正処理を行う、
請求項2に記載の入力装置。 The control unit is
Offset the average value of N elements in the matrix of the difference between the matrix calculated by the product corresponding to the product of the inverse matrix of the N-row N-column matrix and the combined detection signal matrix and the correction signal level matrix Offset calculation processing to calculate as, and
Performing an offset correction process for correcting each element of the correction signal level matrix based on the offset;
The input device according to claim 2.
請求項2又は8に記載の入力装置。 The correction coefficient is a value obtained by rounding ((N−1) / 4) to the first decimal place and multiplying by 4.
The input device according to claim 2 or 8.
請求項1乃至11の何れか一項に記載の入力装置。 The control unit, as the main sub-matrix, from the Hadamard matrix based on the Paley method in which the number of rows and the number of columns exceeds the number of rows of the main sub-matrix, the row having the maximum total value of the elements in the row direction and the column direction The input device according to any one of claims 1 to 11, wherein a matrix generated by removing and columns is used.
前記主部分行列が、1行T列の基準となる行列を0からT−1までの異なる量だけ一定の方向に巡回シフトして得られるT個のシフト行列を行方向に組み合わせたものであり、
整数Pと整数Qとが、P>Qと、任意の数xについて多項式xP+xQ+1が既約多項式であることと、を満たすように選択され、
T=2P−1であり、
前記基準となる行列の要素を並びの順に0番目の要素から(T−1)番目の要素と呼ぶとき、前記基準となる行列において、
0番目の要素から(P−1)番目の要素が、「1」と「−1」とのいずれかであり、
0番目の要素から(P−1)番目の要素に、「1」と「−1」とがいずれも含まれ、
(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが同じ場合には、W番目の要素が「−1」であり、
(W−P)番目の要素と(W−Q)番目の要素とが異なる場合には、W番目の要素が「1」である、
請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の入力装置。 When the main submatrix is T rows and T columns,
The main sub-matrix is a combination of T shift matrices obtained by cyclically shifting a reference matrix of 1 row and T columns by a different amount from 0 to T-1 in a fixed direction in the row direction. ,
An integer P and an integer Q are selected to satisfy P> Q and that the polynomial x P + x Q +1 is an irreducible polynomial for any number x,
T = 2 P −1,
When the elements of the reference matrix are called from the 0th element to the (T-1) th element in the order of arrangement, in the reference matrix,
The (P-1) th element from the 0th element is either "1" or "-1",
From the 0th element to the (P-1) th element, both “1” and “−1” are included,
If the (W−P) th element and the (W−Q) th element are the same, the Wth element is “−1”,
If the (W−P) th element is different from the (W−Q) th element, the Wth element is “1”.
The input device according to any one of claims 1 to 11.
請求項13に記載の入力装置。 T shift matrices are arranged in the order of the amount of shift,
The input device according to claim 13.
前記複数の検出位置に対応して設けられた複数の検出素子であって、物体の近接状態に応じた信号レベルを持ち、入力される駆動信号に応じて前記極性が正又は負に設定される前記検出信号をそれぞれ発生する複数の検出素子と、
前記制御部の制御に従って、前記複数の検出素子にそれぞれ前記駆動信号を供給する駆動部とを有し、
前記検出部は、前記一群の検出位置に対応した一群の前記検出素子を含んでおり、当該一群の検出素子が発生する前記一群の検出信号の和に応じた前記合成検出信号を生成する
請求項1乃至14の何れか一項に記載の入力装置。 The sensor unit is
A plurality of detection elements provided corresponding to the plurality of detection positions, having a signal level according to the proximity state of the object, and the polarity being set to positive or negative according to an input drive signal A plurality of detection elements each generating the detection signal;
A drive unit that supplies the drive signal to each of the plurality of detection elements according to the control of the control unit;
The detection unit includes a group of the detection elements corresponding to the group of detection positions, and generates the combined detection signal corresponding to a sum of the group of detection signals generated by the group of detection elements. The input device according to any one of 1 to 14.
少なくとも1つの検出電極と、
前記検出電極に交差する複数の駆動電極と、
合成検出信号生成部とを有し、
前記検出素子は、前記検出電極と前記駆動電極との交差部に形成されるキャパシタであり、
前記駆動部は、前記複数の駆動電極にそれぞれ前記駆動信号を供給し、
1つの前記検出電極と前記複数の駆動電極との間には、前記一群の検出素子としての一群の前記キャパシタが形成されており、
前記合成検出信号生成部は、前記一群のキャパシタの静電容量を正と負とのいずれかの極性で表す前記一群の検出信号の和に応じた前記合成検出信号を、前記複数の検出電極の各々について生成する
請求項15に記載の入力装置。 The sensor unit is
At least one detection electrode;
A plurality of drive electrodes intersecting the detection electrodes;
A combined detection signal generation unit,
The detection element is a capacitor formed at an intersection of the detection electrode and the drive electrode,
The drive unit supplies the drive signal to the plurality of drive electrodes, respectively.
Between the one detection electrode and the plurality of drive electrodes, a group of the capacitors as the group of detection elements is formed,
The combined detection signal generation unit is configured to output the combined detection signal corresponding to a sum of the group of detection signals representing a capacitance of the group of capacitors in either positive or negative polarity of the plurality of detection electrodes. The input device according to claim 15, wherein the input device is generated for each.
請求項16に記載の入力装置。 The number of drive electrodes in the sensor unit is less than the number of detection electrodes,
The input device according to claim 16.
前記入力装置が、一群の前記検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、前記一群の検出位置について前記検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、前記近接状態に応じた信号レベルを持つ前記検出信号の正負の極性を、個々の前記検出位置において制御可能なセンサ部を備え、
前記制御方法が、
前記一群の検出信号に設定する一群の前記極性である極性パターンを互いに異ならせた前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号であって、前記一群の検出信号と同数の前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号を、前記検出部において生成するように前記センサ部を制御することと、
前記検出部が生成した前記一群の合成検出信号に基づいて、当該合成検出信号の元となる前記一群の検出信号の信号レベルを再生することと、を含み、
1つの前記検出部における前記一群の検出位置がN個であり、前記検出信号に設定される正又は負の前記極性を「1」又は「−1」で表わし、前記合成検出信号に加算されない前記検出信号に対して設定される前記極性を「0」で表し、N個の前記検出信号からなる前記一群の検出信号に設定された前記極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の前記極性パターンからなる前記一群の極性パターンを、N個の前記部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、
前記N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した前記拡張逆行列と、前記1つの検出部が生成した前記一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列が生成され、
前記N行N列の行列が、
1行N列の第1部分行列と、
(N−1)行N列の第2部分行列と、を含み、
前記第1部分行列が、
「1」又は「−1」である1つの要素と、
「0」である(N−1)個の要素と、をもち、
前記第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」であり、
前記第2部分行列が、(N−1)行(N−1)列の部分行列である主部分行列をもち、
前記主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」である、
入力装置の制御方法。 A method of controlling an input device that inputs information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions,
The input device detects at least one object proximity state at the group of detection positions, and generates at least one combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. A sensor unit having two detection units and capable of controlling the positive and negative polarities of the detection signal having a signal level according to the proximity state at each detection position;
The control method is
A group of the combined detection signals composed of the combined detection signals in which the polarity patterns that are the polarities of the group set in the group of detection signals are different from each other, the same number of the combined detection signals as the group of detection signals Controlling the sensor unit to generate a group of the combined detection signals in the detection unit;
Based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, reproducing the signal level of the group of detection signals that is the source of the combined detection signal,
The group of detection positions in one detection unit is N, the positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1”, and is not added to the combined detection signal The polarity set for the detection signal is represented by “0”, and the polarity pattern set for the group of detection signals composed of the N detection signals is represented by “1”, “−1”, and “0”. And the group of polarity patterns composed of the N polar patterns are represented in a matrix of N rows and N columns composed of the N partial matrices. When expressed,
An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than “0” in the inverse matrix for the N × N matrix is replaced with “1”, and the other is replaced with “−1”. A reproduction signal level of N rows and 1 column is obtained by an operation corresponding to a product of the extended inverse matrix and an N row and 1 column composite detection signal matrix including the group of combined detection signals generated by the one detection unit. A matrix is generated,
The N-by-N matrix is
A first sub-matrix with 1 row and N columns;
(N-1) a second submatrix with rows and N columns,
The first submatrix is
One element that is “1” or “−1”;
(N-1) elements that are “0”,
In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”;
The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix with (N-1) rows (N-1) columns;
In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”.
Control method of input device.
前記入力装置が、一群の前記検出位置における物体の近接状態をそれぞれ検出し、前記一群の検出位置について前記検出の結果として得られる一群の検出信号の和に応じた合成検出信号を生成する少なくとも1つの検出部を有し、前記近接状態に応じた信号レベルを持つ前記検出信号の正負の極性を、個々の前記検出位置において制御可能なセンサ部を備え、
前記制御方法が、
前記一群の検出信号に設定する一群の前記極性である極性パターンを互いに異ならせた前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号であって、前記一群の検出信号と同数の前記合成検出信号からなる一群の前記合成検出信号を、前記検出部において生成するように前記センサ部を制御することと、
前記検出部が生成した前記一群の合成検出信号に基づいて、当該合成検出信号の元となる前記一群の検出信号の信号レベルを再生することと、を含み、
1つの前記検出部における前記一群の検出位置がN個であり、前記検出信号に設定される正又は負の前記極性を「1」又は「−1」で表わし、前記合成検出信号に加算されない前記検出信号に対して設定される前記極性を「0」で表し、N個の前記検出信号からなる前記一群の検出信号に設定された前記極性パターンを「1」と「−1」と「0」とのいずれかの要素を持つ1行N列の部分行列で表わし、かつ、N個の前記極性パターンからなる前記一群の極性パターンを、N個の前記部分行列からなるN行N列の行列で表わした場合に、
前記N行N列の行列に対する逆行列における「0」より大きい要素と「0」以下の要素との一方を「1」に置換した拡張逆行列であって他方を「−1」に置換した前記拡張逆行列と、前記1つの検出部が生成した前記一群の合成検出信号を要素とするN行1列の合成検出信号行列と、の積に相当する演算により、N行1列の再生信号レベル行列が生成され、
前記N行N列の行列が、M行M列の中間部分行列を含み、
前記中間部分行列が、
1行M列の第1部分行列と、
(M−1)行M列の第2部分行列と、を含み、
前記第1部分行列が、
「1」又は「−1」である1つの参照要素と、
「0」である(M−1)個の要素と、をもち、
前記第2部分行列において、いずれの行の要素の和も「0」であり、
前記第2部分行列が、(M−1)行(M−1)列の部分行列である主部分行列をもち、
前記主部分行列において、いずれの行の要素の和も「1」又は「−1」であり、
前記N行N列の行列のうち、
前記中間部分行列に重ならない全ての1行N列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素と、をもち、
前記中間部分行列に重ならない全てのN行1列の部分行列それぞれが、「1」又は「−1」である1つの要素と、「0」である(N−1)個の要素と、をもつ、
入力装置の制御方法。 A method of controlling an input device that inputs information according to the proximity state of an object at a plurality of detection positions,
The input device detects at least one object proximity state at the group of detection positions, and generates at least one combined detection signal corresponding to the sum of the group of detection signals obtained as a result of the detection for the group of detection positions. A sensor unit having two detection units and capable of controlling the positive and negative polarities of the detection signal having a signal level according to the proximity state at each detection position;
The control method is
A group of the combined detection signals composed of the combined detection signals in which the polarity patterns that are the polarities of the group set in the group of detection signals are different from each other, the same number of the combined detection signals as the group of detection signals Controlling the sensor unit to generate a group of the combined detection signals in the detection unit;
Based on the group of combined detection signals generated by the detection unit, reproducing the signal level of the group of detection signals that is the source of the combined detection signal,
The group of detection positions in one detection unit is N, the positive or negative polarity set in the detection signal is represented by “1” or “−1”, and is not added to the combined detection signal The polarity set for the detection signal is represented by “0”, and the polarity pattern set for the group of detection signals composed of the N detection signals is represented by “1”, “−1”, and “0”. And the group of polarity patterns composed of the N polar patterns are represented in a matrix of N rows and N columns composed of the N partial matrices. When expressed,
An extended inverse matrix in which one of an element greater than “0” and an element less than “0” in the inverse matrix for the N × N matrix is replaced with “1”, and the other is replaced with “−1”. A reproduction signal level of N rows and 1 column is obtained by an operation corresponding to a product of the extended inverse matrix and an N row and 1 column composite detection signal matrix including the group of combined detection signals generated by the one detection unit. A matrix is generated,
The matrix of N rows and N columns includes an intermediate submatrix of M rows and M columns;
The intermediate submatrix is
A first submatrix with 1 row and M columns;
(M-1) a second submatrix with rows and M columns,
The first submatrix is
One reference element that is “1” or “−1”;
(M-1) elements that are “0”,
In the second submatrix, the sum of the elements in any row is “0”;
The second submatrix has a main submatrix that is a submatrix of (M-1) rows (M-1) columns;
In the main submatrix, the sum of the elements in any row is “1” or “−1”;
Of the N rows and N columns matrix,
Each one-row N-column submatrix that does not overlap the intermediate submatrix includes one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. Mochi,
All the N rows and 1 column sub-matrices that do not overlap the intermediate sub-matrix each have one element that is “1” or “−1” and (N−1) elements that are “0”. Have
Control method of input device.
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