JP6487567B2 - 入力装置、入力装置の制御方法及び入力装置制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、入力装置、入力装置の制御方法及び入力装置制御プログラムに関するものである。

物体の近接を静電容量の変化に基づいて検出することにより入力を行う入力装置がある。入力装置は、複数の駆動電極と複数の検出電極とにより静電容量を検出するための容量素子を形成する。容量素子の静電容量は、複数の駆動電極の駆動信号を変化させながら検出される。駆動信号に応じて、輻射ノイズが発生する。入力装置周辺における全体としての輻射ノイズを低減する方法として、特許文献１のように、駆動信号と逆位相の信号を印加する方法がある。

特開２０１４−１３２４１５号公報

指などの物体が容量素子に近接していない状態では、予め定められた信号によって効果的に輻射ノイズを低減できる。しかし、物体が容量素子に近接すると、駆動電極及び検出電極からの輻射ノイズが物体に吸収されることにより、入力装置周辺の輻射ノイズのバランスが崩れるという不利益がある。

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、物体が近接した場合でも入力装置周辺の輻射ノイズのバランスを保つことができる入力装置、入力装置の制御方法及び入力装置制御プログラムを提供することにある。

本発明の第１の観点は、物体の近接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、物体の近接に応じて静電容量が変化する複数の容量素子と、複数の容量素子にそれぞれ駆動信号を供給する駆動部と、複数の容量素子の各々における駆動信号に応じた電荷の変化を検出する電荷検出部と、電荷検出部の検出結果に基づいて、物体が近接した容量素子を特定する容量素子特定部と、駆動部が少なくとも１つの容量素子へ駆動信号を供給するとき、少なくとも１つの容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する電界発生部と、駆動部が駆動信号を供給する少なくとも１つの容量素子に容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、電界発生部が発生する電界を調節する調節部とを備える。

この構成によれば、駆動部が駆動信号を供給する少なくとも１つの容量素子に物体が近接した容量素子が含まれるか否かに応じて、電界発生部の発生する電界が調節される。そのため、容量素子に物体が近接した場合でも、入力装置周辺の輻射ノイズのバランスを保つことが可能となる。

好適に、本発明の第１の観点に係る入力装置は、駆動部が複数の容量素子へ駆動信号を供給するとき、複数の容量素子に容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるならば、複数の容量素子のうち容量素子特定部で特定された容量素子と異なる少なくとも１つの容量素子を、調節部によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する選択部を備えてよい。調節部は、容量素子特定部で特定された容量素子と異なる容量素子である物体未近接状態の容量素子において駆動信号の供給により変化する電荷量を、物体未近接状態の容量素子が選択部により選択されたか否かに応じて調節してよい。

この構成によれば、電界発生部として機能する容量素子の電界が調節されるため、電界発生部として専用の構成を設ける場合に比較して構成が簡略化される。

好適に、駆動部は、容量素子における電荷の変化の極性を駆動信号に応じて変更可能であってよい。選択部は、容量素子特定部で特定された容量素子とは逆の極性で電荷が変化する少なくとも１つの物体未近接状態の容量素子を、調節部によって電界が調節されるべき電界発生部として選択してよい。調節部は、物体未近接状態の容量素子において駆動信号の供給により変化する電荷量を、選択部により選択されない場合に比べて、選択部により選択された場合に小さくしてよい。

好適に、調節部は、物体未近接状態の容量素子の静電容量、及び、物体未近接状態の容量素子に供給される駆動信号のレベルの少なくとも一方を、物体未近接状態の容量素子が選択部により選択されたか否かに応じて調節してよい。

好適に、本発明の第１の観点に係る入力装置は、複数の検出電極と、複数の検出電極と交差する複数の駆動電極とを備えてよい。個々の容量素子は、１つの検出電極と１つの駆動電極との交差部に形成されてよい。駆動部は、個々の駆動電極に駆動信号を供給してよい。電荷検出部は、共通の検出電極に形成された複数の容量素子における電荷の変化の和に応じた検出信号を、複数の検出電極の各々について生成してよい。容量素子特定部は、電荷検出部において複数の検出電極について生成された複数の検出信号に基づいて、物体が近接した容量素子を特定してよい。電界発生部は、駆動部が少なくとも１つの駆動電極に駆動信号を供給するとき、少なくとも１つの駆動電極に形成された複数の容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生してよい。調節部は、駆動部が駆動信号を供給する少なくとも１つの駆動電極に形成された複数の容量素子に容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、電界発生部が発生する電界を調節してよい。

好適に、本発明の第１の観点に係る入力装置は、駆動部が複数の駆動電極へ駆動信号を供給するとき、複数の駆動電極に形成された複数の容量素子に容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるならば、複数の容量素子のうち容量素子特定部で特定された容量素子が形成された駆動電極と異なる駆動電極に形成され、かつ、容量素子特定部で特定された容量素子が形成された検出電極と異なる検出電極に形成された少なくとも１つの容量素子を、調節部によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する選択部を備えてよい。調節部は、容量素子特定部で特定された容量素子と異なる容量素子である物体未近接状態の容量素子において駆動信号の供給により変化する電荷量を、物体未近接状態の容量素子が選択部により選択されたか否かに応じて調節してよい。

好適に、個々の駆動電極は、複数の部分駆動電極に分割されてよい。駆動部は、個々の部分駆動電極に駆動信号を供給可能であってよい。調節部は、選択部により選択された容量素子が形成されていない駆動電極については、複数の部分駆動電極に共通の駆動信号を供給し、選択部により選択された容量素子が形成された駆動電極については、複数の部分駆動電極のうち選択された容量素子を形成する一部の部分駆動電極と他の一部の部分駆動電極とに異なる駆動信号を供給してよい。

好適に、駆動部は、容量素子における電荷の変化の極性を駆動信号に応じて変更可能であってよい。選択部は、容量素子特定部で特定された容量素子が形成された駆動電極と異なる駆動電極に形成され、かつ、容量素子特定部で特定された容量素子が形成された検出電極と異なる検出電極に形成され、かつ、容量素子特定部で特定された容量素子とは逆の極性で電荷が変化する少なくとも１つの物体未近接状態の容量素子を、調節部によって電界が調節されるべき電界発生部として選択してよい。調節部は、選択部により選択された容量素子が形成された駆動電極については、複数の部分駆動電極のうち選択された容量素子を形成する一部の部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、他の一部の部分駆動電極に供給する駆動信号に比べて低くしてよい。

好適に、本発明の第１の観点に係る入力装置は、１つ以上の容量素子の各々が、２つ以上の部分駆動電極によって形成されてよい。

好適に、調節部は、選択部により選択された容量素子の少なくとも１つが、２つ以上の部分駆動電極によって形成される容量素子である場合に、選択部に選択された容量素子を形成する１つ以上の部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、実質的にゼロにしてよい。

好適に、容量素子特定部は、１つの検出電極に属する複数の容量素子の電荷を検出する場合、一度に１つの容量素子の電荷が電荷検出部で検出されるように、駆動信号を制御してよい。

好適に、前記駆動部は、前記駆動信号の極性として、前記容量素子に正極性の電荷を蓄積させる所定の絶対値の信号レベルを前記駆動信号に持たせることと、前記容量素子に負極性の電荷を蓄積させる前記所定の絶対値の信号レベルを前記駆動信号に持たせることと、前記駆動信号のレベルをゼロにすることとを選択可能であってよい。前記電荷検出部は、前記検出電極に形成される複数の前記容量素子がそれぞれ前記駆動信号を供給されることによって生成する電荷信号の和に応じた前記検出信号を生成してよい。前記容量素子特定部は、複数の前記駆動電極へ同時に供給する複数の駆動信号における前記極性の組み合わせである極性パターンを複数通りに変更しながら、それぞれの前記極性パターンにおいて前記電荷検出部により生成される同一の前記検出電極の前記検出信号を取得し、複数通りの前記極性パターンと、１つの前記検出電極について前記極性パターンと同じ数だけ取得した前記検出信号とに基づいて、当該１つの検出電極に形成される複数の前記容量素子の静電容量検出値をそれぞれ算出してよい。

本発明の第２の観点は、物体の近接に応じた情報を入力する入力装置であって、物体の近接に応じて静電容量が変化する複数の容量素子と、複数の容量素子にそれぞれ駆動信号を供給する駆動部と、複数の容量素子の各々における駆動信号に応じた電荷の変化を検出する電荷検出部と、駆動部が少なくとも１つの容量素子へ駆動信号を供給するとき、少なくとも１つの容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する電界発生部とを備える入力装置の制御方法に関する。この入力装置の制御方法は、電荷検出部の検出結果に基づいて、物体が近接した容量素子を特定することと、駆動部が駆動信号を供給する少なくとも１つの容量素子に特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、電界発生部が発生する電界を調節することとを含む。

この構成によれば、駆動部が駆動信号を供給する少なくとも１つの容量素子に物体が近接した容量素子が含まれるか否かに応じて、電界発生部の発生する電界が調節される。そのため、容量素子に物体が近接した場合でも、入力装置周辺の輻射ノイズのバランスを保つことが可能となる。

本発明の第３の観点は、上記入力装置の制御方法をコンピューターに実行させる入力装置制御プログラムである。

本発明によれば、物体が近接した場合でも入力装置周辺の輻射ノイズのバランスを保つことができる。

本発明の第１実施形態に係る入力装置の構成図である。 図１に示す入力装置における第１例のセンサ本体の模式図である。 図１に示す入力装置の動作を説明するためのフロー図である。 図２に示す第１例のセンサ本体を用いた場合の選択部による容量素子の選択の例と、調節部による駆動信号の制御の例を示す図である。 第２例のセンサ本体の模式図である。 図５に示す第２例のセンサ本体を用いた場合の選択部による容量素子の選択の例と、調節部による駆動信号の制御の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る入力装置の構成図である。 図７に示す入力装置におけるセンサ本体の模式図である。 図７に示す入力装置の動作を説明するためのフロー図である。

（第１実施形態の全体構成）
以下、本発明の実施形態に係る入力装置について説明する。図１の構成図に示すように、入力装置１００は、制御部２００とセンサ３００とを備える。入力装置１００は、静電容量の変化に基づいて、物体の近接に応じた情報、例えば、操作面に対する指の動き及び位置を入力する。

制御部２００は、記憶装置２１０と中央処理装置２２０とを備える。記憶装置２１０は、後述の制御プログラム及び制御方法に必要な情報を記憶する。記憶装置２１０は、例えばＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリである。中央処理装置２２０は、記憶装置２１０に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、入力装置１００の制御方法を実行する。

（センサ）
センサ３００は、センサ本体３１０と駆動部３２０と電荷検出部３３０とを備える。センサ３００は、中央処理装置２２０からの指示によって制御されて、検出結果を中央処理装置２２０に返す。

（センサの第１例のセンサ本体）
図２は、第１例のセンサ本体３１０の模式図である。第１例のセンサ本体３１０は、６つの検出電極４００ａ〜４００ｆ（以下、区別せずに検出電極４００と呼ぶ場合がある）と７つの駆動電極５００ａ〜５００ｇ（以下、区別せずに駆動電極５００と呼ぶ場合がある）とを備える。検出電極４００の数は６より多くても少なくてもよく、駆動電極５００の数は７より多くても少なくてもよい。説明を簡潔にするため、図２では検出電極４００及び駆動電極５００が、一定幅の直線状の帯状体として描かれているが、他の形状の検出電極４００及び駆動電極５００が使用されてもよい。検出電極４００及び駆動電極５００は、必ずしも直交していなくてもよい。

複数の検出電極４００は、一定間隔で略平行に配設されている。検出電極４００ａ〜４００ｆは、アルファベット順に並んでいる。複数の検出電極４００は、第１検出電極群４１０と第２検出電極群４２０とのいずれかに区分される。第１検出電極群４１０は、隣接した３本の検出電極４００ａ〜４００ｃで構成される。第２検出電極群４２０は、他の隣接した３本の検出電極４００ｄ〜４００ｆで構成される。

各駆動電極５００は、第１部分駆動電極５１０と第２部分駆動電極５２０とに分割されている。第１部分駆動電極５１０と第２部分駆動電極５２０とは、電気的に分離されている。第１部分駆動電極５１０ａ〜５１０ｇ及び第２部分駆動電極５２０ａ〜５２０ｇの各々は、末尾のａ〜ｇが同じである駆動電極５００ａ〜５００ｇを構成している。第１部分駆動電極５１０は、第１検出電極群４１０と交差するように延在している。第２部分駆動電極５２０は、第１検出電極群４１０と交差するように延在している。１つの駆動電極５００を構成する第１部分駆動電極５１０と第２部分駆動電極５２０とは、一直線状に間隔を空けて配設されている。

なお、複数の検出電極４００は、３以上の検出電極群に区分されてもよい。１つの駆動電極５００が、３以上の部分駆動電極に分割されていてもよい。ある検出電極４００に交差する駆動電極５００の数は、別の検出電極４００に交差する駆動電極５００の数と異なっていてもよい。

１つの駆動電極５００と１つの検出電極４００との交差部に容量素子３５０が形成される。容量素子３５０に、指などの物体が近接すると、その近接度合いに応じて容量素子３５０の静電容量が変化する。容量素子３５０には、駆動電極５００と検出電極４００との間に印加される電圧に比例した電荷が蓄積される。駆動部３２０の駆動信号に応じて駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧が変化すると、この電圧の変化に応じて容量素子３５０に電荷量が蓄積される。駆動信号に応じて容量素子３５０に蓄積される電荷量を、以下の説明では電荷信号と呼ぶ場合がある。

駆動部３２０の駆動信号が駆動電極５００と検出電極４００のいずれの電位を上昇させるかにより、電荷信号の極性が設定される。一例として、本実施形態では、駆動電極５００が検出電極４００に対して上昇する電圧の変化が生じた場合、正極性の電荷信号が生成され、駆動電極５００が検出電極４００に対して低電位となる電圧の変化が生じた場合、負極性の電荷信号が生成される。駆動電極５００と検出電極４００との電圧が変化しない場合、容量素子３５０の電荷は変化しないため、電荷信号の信号レベルはゼロとなる。

（センサの他の構成）
駆動部３２０は、中央処理装置２２０からの指示に基づいて駆動電極５００に送る駆動信号を制御する。駆動部３２０は、個々の駆動電極５００に駆動信号を供給し、それにより、複数の容量素子３５０にそれぞれ駆動信号を供給する。駆動部３２０は、１つの駆動電極５００を構成する個々の第１部分駆動電極５１０及び第２部分駆動電極５２０に駆動信号を供給可能である。

駆動信号は、駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧を変化させる信号である。駆動信号の信号レベルは、駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧の変化幅を示す。駆動信号の極性は、電圧の変化の方向、すなわち、駆動電極５００と検出電極４００のいずれの電位が上昇するかを示す。一例として、本実施形態では、駆動電極５００が検出電極４００に対して上昇する電圧の変化が生じる場合、駆動信号の極性が正であり、駆動電極５００が検出電極４００に対して低下する電圧の変化が生じる場合、駆動信号の極性が負である。従って、容量素子３５０に供給する駆動信号の極性が正の場合、容量素子３５０において生成される電荷信号の極性も正となり、容量素子３５０に供給する駆動信号の極性が負の場合は、容量素子３５０において生成される電荷信号の極性も負となる。このように、駆動部３２０は、容量素子３５０における電荷の変化の極性（電荷信号の極性）を、駆動信号に応じて変更可能である。

駆動信号３２０は、例えば、検出電極４００の電位を一定に保った状態で、駆動電極５００の電圧を変化させてもよいし、駆動電極５００の電位と検出電極４００の電位を両方変化させてもよい。

駆動部３２０は、検出対象の容量素子３５０において電荷信号を生成させる場合、その検出対象の容量素子３５０が属する駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧を所定の変化幅だけ変化させる正極性又は負極性の駆動信号を生成する。検出対象の容量素子３５０において電荷信号を生成させない場合（電荷信号の信号レベルをゼロにする場合）、その検出対象の容量素子３５０が属する駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧変化をゼロにする（駆動信号のレベルをゼロにする）。

駆動部３２０は、中央処理装置２２０の制御に従って、各駆動電極５００に与える駆動信号を生成する。すなわち、駆動部３２０は、正極性で所定の信号レベルの駆動信号か、負極性で所定の信号レベルの駆動信号か、又は、信号レベルがゼロの駆動信号を、中央処理装置２２０の制御に従って各駆動電極５００に与える。正極性で所定の信号レベルの駆動信号が与えられた駆動電極５００では、この駆動電極５００に属する容量素子３５０において正の電荷信号が生成される。負極性で所定の信号レベルの駆動信号が与えられた駆動電極５００では、この駆動電極５００に属する容量素子３５０において負の電荷信号が生成される。信号レベルがゼロの駆動信号が与えられた駆動電極５００では、この駆動電極５００に属する容量素子３５０において電荷信号が生成されない（電荷信号の信号レベルがゼロになる）。

電荷検出部３３０は、複数の容量素子３５０の各々における駆動信号に応じた電荷の変化を検出する。電荷検出部３３０は、共通の検出電極４００に形成された複数の容量素子３５０（図２の例では７つの容量素子３５０）における電荷の変化の和に応じた検出信号を、複数の検出電極４００（図２の例では６本の検出電極４００）の各々について生成する。電荷検出部３３０が検出電極４００ごとに生成する検出信号は、１つの検出電極４００に属する複数の容量素子３５０において駆動信号に応じて生成される電荷信号の和に応じた信号である。電荷検出部３３０は、検出電極４００ごとに生成した検出信号を例えばＤＡ変換器によってデジタル信号に変換し、中央処理装置２２０に出力する。電荷検出部３３０は、各検出電極４００の検出信号を１つずつ順番に生成してもよいし、複数の検出電極４００の検出信号を一度に生成してもよい。

本実施形態に係る入力装置１００では、少なくとも１つの容量素子３５０が、センサ３００の周囲に電界を発生する電界発生部として機能する。電界発生部は、駆動部３２０が少なくとも１つの容量素子３５０へ駆動信号を供給するとき、少なくとも１つの容量素子３５０における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する機能を持つ。すなわち、電界発生部は、駆動部３２０が少なくとも１つの駆動電極５００に駆動信号を供給するとき、少なくとも１つの駆動電極５００に形成された複数の容量素子３５０における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する。なお、後述する符号化駆動法によって複数の駆動電極５００が同時に駆動される場合、その複数の駆動電極５００に形成される複数の容量素子３５０において発生した電界が互いに相殺することにより、センサ３００の周囲における電界が低減する。そのため、符号化駆動法では、同時に駆動される複数の容量素子３５０がそれぞれ電界発生部として機能することになる。

（中央処理装置）
中央処理装置２２０は、制御プログラムに基づいて、容量素子特定部２２１、位置検出部２２２、選択部２２３及び調節部２２４として動作する。

容量素子特定部２２１は、電荷検出部３３０の検出結果に基づいて、物体が近接した容量素子３５０を特定する。電荷検出部３３０の検出結果は、具体的には、電荷検出部３３０において複数の検出電極４００について生成された複数の検出信号である。

容量素子特定部２２１は、電荷検出部３３０の検出結果に基づいて、各容量素子３５０における静電容量の検出値を求める。この静電容量の検出値は、駆動信号に応じて容量素子３５０が生成する電荷信号に応じた値を持つ。本実施形態において、容量素子特定部２２１は、複数の駆動電極５００へ同時に駆動電極を供給する符号化駆動法により、各容量素子３５０の静電容量の検出値を算出する。符号化駆動法については後で詳細に説明する。

容量素子特定部２２１は、各容量素子３５０の静電容量検出値を求めると、この静電容量検出値とベース値（物体が未近接状態のときの静電容量検出値）との差を容量素子３５０ごとに算出する。容量素子特定部２２１は、算出した差が所定のしきい値を越えた容量素子３５０について物体が近接したと判定し、差が所定のしきい値以下の容量素子３５０については物体が近接していないと判定する。なお、容量素子特定部２２１は、しきい値による判定で物体が近接したと判定された容量素子３５０に対して、更にフィルタ処理を施してもよい。例えば、容量素子特定部２２１は、しきい値との比較により物体が近接したと判定された容量素子３５０の静電容量の検出値が周囲の容量素子３５０に比べて著しく大きい場合、ノイズによる誤判定とみなして、物体が近接したとの判定を取り消す。このようにして、容量素子特定部２２１は、個々の容量素子３５０について物体が近接しているか否かを判定し、１つの物体が近接した領域を示す一群の容量素子３５０を特定する。

位置検出部２２２は、容量素子特定部２２１で物体が近接したと判定された一群の容量素子３５０に基づいて、物体の近接位置の座標を計算する。例えば位置検出部２２２は、駆動電極５００が並ぶ方向の座標（Ｘ座標）と、検出電極４００が並ぶ方向の座標（Ｙ座標）を、一群の容量素子３５０の静電容量検出値がそれぞれの方向において生じるピークに基づいて算出する。具体的には、例えば位置検出部２２２は、それぞれの方向における静電容量検出値と座標との関係に適当な補完関数を当てはめて、補完関数のピーク値の座標を算出する。あるいは、位置検出部２２２は、容量素子特定部２２１で特定された一群の容量素子３５０が表す図形の形状に基づいて、例えばその重心などから座標を算出してもよい。

選択部２２３は、センサ本体３１０の複数の容量素子３５０から、少なくとも１つの容量素子３５０を、後述の調節部２２４によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する。すなわち、選択部２２３は、駆動部３２０が複数の容量素子３５０へ駆動信号を供給するとき、複数の容量素子３５０に容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０が含まれるならば、複数の容量素子３５０のうち容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０と異なる少なくとも１つの容量素子３５０（以下、物体未近接状態の容量素子３５０と呼ぶ場合がある。）を、調節部２２４によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する。

また、選択部２２３は、調節部２２４によって電界が調節されるべき電界発生部として容量素子３５０を選択する場合、容量素子３５０における電荷の変化の極性を加味する。すなわち、選択部２２３は、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０とは逆の極性で電荷が変化する少なくとも１つの物体未近接状態の容量素子３５０を、調節部２２４によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する。

例えば、選択部２２３は、駆動部３２０が複数の駆動電極５００へ駆動信号を供給するとき、複数の駆動電極５００に形成された複数の容量素子３５０に容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０が含まれるならば、複数の容量素子３５０のうち容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０が形成された駆動電極５００と異なる駆動電極５００に形成され、かつ、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０が形成された検出電極４００と異なる検出電極４００に形成された少なくとも１つの容量素子３５０を、調節部２２４によって電界が調節されるべき電界発生部として選択する。またこの場合、選択部２２３は、上記の条件に加えて、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０とは逆の極性で電荷が変化するとの条件を満たした少なくとも１つの物体未近接状態の容量素子３５０を選択する。

調節部２２４は、電界発生部としての容量素子３５０において発生する電界を、センサ本体３１０への物体の近接状態に応じて調節する。すなわち、調節部２２４は、駆動部３２０が駆動信号を供給する少なくとも１つの容量素子３５０に容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０（物体が近接した容量素子３５０）が含まれるか否かに応じて、電界発生部が発生する電界を調節する。例えば、調節部２２４は、駆動部３２０が駆動信号を供給する少なくとも１つの駆動電極５００に形成された複数の容量素子３５０に容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０が含まれるか否かに応じて、電界発生部が発生する電界を調節する。

調節部２２４は、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０と異なる容量素子３５０である物体未近接状態の容量素子３５０において駆動信号の供給により変化する電荷量を、物体未近接状態の容量素子３５０が選択部２２３により選択されたか否かに応じて調節する。具体的には、例えば調節部２２４は、物体未近接状態の容量素子３５０において駆動信号の供給により変化する電荷量を、選択部２２３により選択されない場合に比べて、選択部２２３により選択された場合に小さくする。

調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成されていない駆動電極５００については、複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）に共通の駆動信号を供給する。他方、調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成された駆動電極５００については、複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）のうち、選択部２２３により選択された容量素子３５０を形成する一部の部分駆動電極と、他の一部の部分駆動電極とに異なる駆動信号を供給する。具体的には、例えば調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成された駆動電極５００については、複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）のうち、選択部２２３で選択された容量素子３５０を形成する一部の部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、他の一部の部分駆動電極に供給する駆動信号に比べて低くする。

調節部２２４は、容量素子３５０において発生する電界の調節を、駆動信号に応じて容量素子３５０に蓄積される電荷量を調節することにより行う。調節部２２４は、容量素子３５０の静電容量や、容量素子３５０に供給する駆動信号のレベルを変更することにより、容量素子３５０において発生する電界を調節する。すなわち、調節部２２４は、物体未近接状態の容量素子３５０の静電容量、及び、物体未近接状態の容量素子３５０に供給される駆動信号のレベルの少なくとも一方を、物体未近接状態の容量素子３５０が電界発生部として選択されたか否かに応じて調節する。

（符号化駆動法）
本実施形態に係る入力装置１００において、容量素子特定部２２１は、複数の駆動電極５００へ同時に駆動信号を与える符号化駆動法により、各容量素子３５０の静電容量の検出値を求める。以下では、その符号化駆動法による静電容量検出値の算出方法を説明する。

符号化駆動法において、容量素子特定部２２１は、複数の駆動電極５００へ同時に供給する複数の駆動信号の極性の組み合わせ（極性パターン）を複数通りに変更しながら、それぞれの極性パターンにおいて、電荷検出部３３０により生成される同一の検出電極４００の検出信号を取得する。容量素子特定部２２１は、予め定められた複数通りの極性パターンと、１つの検出電極４００について極性パターンと同じ数だけ取得した検出信号とに基づいて、その１つの検出電極４００に形成される複数の容量素子３５０の静電容量検出値をそれぞれ算出する。

符号化駆動法において、駆動部３２０が生成する正極性の駆動信号と負極性の駆動信号は、その信号レベル（駆動電極５００と検出電極４００との間の電圧の変化幅）の絶対値がほぼ等しい。従って、静電容量が等しい容量素子３５０に正極性の駆動信号を与えた場合と負極性の駆動信号を与えた場合とでは、容量素子３５０において生成される電荷信号の信号レベルの絶対値が等しくなる。電荷信号の信号レベルの絶対値は、容量素子３５０の静電容量に比例する。容量素子特定部２２１は、電荷信号の信号レベルの絶対値に相当する値を、容量素子３５０の静電容量の検出値として算出する。

符号化駆動法においては、駆動信号の正負の極性に加えて、駆動信号の信号レベルをゼロにすることも、駆動信号の極性の１つに含めてよい。この場合、容量素子特定部２２１は、各駆動電極５００に供給する駆動信号を、正の極性で所定の絶対値の信号レベルを持つか、負の極性で所定の絶対値の信号レベルを持つか、又は、実質的にゼロの信号レベルを持つように、駆動部３２０を制御する。

複数の駆動電極５００へ同時に駆動信号が供給された場合、１つの検出電極４００に形成される複数の容量素子３５０では、同時に電荷信号が生成される。電荷検出部３３０は、１つの検出電極４００を通じて、その１つの検出電極４００に形成される複数の容量素子３５０の電荷信号の和を入力し、入力した電荷信号の和に応じた検出信号を生成する。符号化駆動法において、１つの検出電極４００から入力される電荷信号の和に応じた検出信号のことを、以下の説明では合成信号と呼ぶ場合がある。

容量素子特定部２２１は、複数の極性パターンに対応する複数の合成信号を電荷検出部３３０から取得すると、１つの検出電極４００に形成される複数の容量素子３５０の静電容量検出値をそれぞれ次のような計算により求める。

１つの検出電極４００に属する容量素子３５０の数をＮとする。すなわち、１つの検出電極４００にＮ本の駆動電極５００が交差するものとする。Ｎ個の容量素子３５０の静電容量検出値は、式１のようにＮ行１列の行列Ｃで表される。行列Ｃの要素の添え字は、Ｎ個の容量素子３５０をそれぞれ識別するための数字であり、１からＮの各数字が１つの容量素子３５０に対応する。

Ｎ通りの極性パターンによるＮ回の駆動で得られるＮ個の合成信号は、式２のようにＮ行１列の行列Ａで表される。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信号であるかを示す。行列Ａの要素数は行列Ｃの要素数に等しい。すなわち、容量素子３５０の数に等しい回数だけ駆動が行われる。

式３に示すＮ行Ｎ列の行列Ｄは、Ｎ通りの極性パターンを表す。行列Ｄの各要素は、１つの駆動信号の極性を示す数値である。この要素の値は、駆動信号が正の極性で所定の絶対値の信号レベルを持つ場合に「１」であり、負の極性で所定の絶対値の信号レベルを持つ場合に「−１」であり、信号レベルがゼロの場合に「０」である。

行列Ｄのｊ行目（１≦ｊ≦Ｎ）は、ｊ回目の駆動における極性パターンを示す。行列Ｄの各行は、１つの合成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す。行列Ｄの各列は、同時に駆動される複数の駆動電極５００の各々に対応する。

式３の行列Ｄを用いて、式１の行列Ｃと式２の行列Ａとの関係が式４のように表記される。

Ｎ回の駆動でＮ個の合成信号が得られると、容量素子特定部２２１は、式５に示すように、行列Ｄの逆行列Ｄ^−１と、行列Ａとの積によって、各容量素子３５０の静電容量検出値を算出する。なお、本発明は、逆行列Ｄ^−１から行列Ｃを直接算出する方法に限定されない。各容量素子３５０の静電容量の変化に応じて変化する値が得られるのであれば、逆行列Ｄ^−１を用いる式５の方法以外の算出方法が使用されてもよい。

図２のセンサ３１０に使用可能な７行７列の行列Ｄとしては、例えば式６の行列が用いられる。

行列Ｄは、１つの極性パターンに対応する各行の要素における正極性の要素の数と負極性の要素の数とが近くなるように（すなわち、各行の要素の和がゼロに近くなるように）選択されることが望ましい。式６の例では、各極性パターンの要素の和はすべて１である。１つの極性パターンに含まれる正極性の要素の数と負極性の要素の数とが近くなることにより、１回の駆動で複数の駆動電極５００に供給される駆動信号の極性の偏りが小さくなる。これにより、各容量素子３５０において電荷の充放電により生じる電界の変化が相殺され易くなり、センサ本体３１０から輻射されるノイズが全体的に低減する。

ところで、上述のように行列Ｄ（極性パターン群）を選択することによる輻射ノイズの低減効果は、センサ本体３１０に物体が近接していない状態で得られるものである。グランド電位に近い導電性の物体（人体など）がセンサ本体３１０に近接した場合、容量素子３５０（容量素子３５０を構成する駆動電極５００及び検出電極４００を含む）において発生する電界が物体によって局部的に遮蔽される。この場合、極性パターンに含まれる正極性の要素の数と負極性の要素の数とのバランスが崩れた状態と等価になり、センサ本体３１０から輻射されるノイズが増大する。そこで、本実施形態に係る入力装置１００では、物体の近接によって崩れた電界のバランスを補正するように、物体の近接していない状態（物体未近接状態）の容量素子３５０において発生する電界が、上述した調節部２２４によって調節される。

（制御方法）
次に、図３のフロー図を参照して、図１の入力装置１００の制御方法について説明する。図３のフロー図は、センサ本体３１０における全ての容量素子３５０の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて物体の位置を検出する１回の処理（以降、検出処理と呼ぶ場合がある。）を示す。制御部２００は、図３のフロー図に示す処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。

ステップ１００１：
まず、容量素子特定部２２１は、複数の検出電極４００から、電荷検出部３３０において検出信号を生成させる検出電極４００を選択する。このとき選択する検出電極４００は１つでもよいし、複数でもよい。選択する検出電極４００が複数の場合、例えば容量素子特定部２２１は、同一の検出電極群（図２の例では第１検出電極群４１０，第２検出電極群４２０）の中から複数の検出電極４００を選択する。

ステップ１００２：
次に容量素子特定部２２１は、複数の駆動電極５００へ供給する駆動信号の極性パターンの１つを選択する。

ステップ１００３：
容量素子特定部２２１において駆動信号の極性パターンが選択されると、選択部２２３は、調節部２２４により電界が調節されるべき電界発生部としての容量素子３５０を選択する。調節部２２４は、前回の検出処理において特定された物体近接中の容量素子３５０と、ステップ１００２で選択された極性パターンとに基づいて、調節部２２４の調節対象となる容量素子３５０を選択する。

選択部２２３は、前回の検出処理において物体近接中の容量素子３５０が特定された場合、その特定された容量素子３５０とは異なる物体未近接状態の容量素子３５０の中から、調節部２２４の調節対象となる容量素子３５０を選択する。前回の検出処理において物体近接中の容量素子３５０が特定されなかった場合、選択部２２３は、調節部２２４の調節対象となる容量素子３５０を選択しない。

具体的には、選択部２２３は、前回の検出処理において特定された物体近接中の容量素子３５０が形成される駆動電極５００と異なる駆動電極５００に形成された容量素子３５０であることを、選択する容量素子３５０の第１条件とする。

また、選択部２２３は、前回の検出処理において特定された物体近接中の容量素子３５０が形成される検出電極４００と異なる検出電極４００に形成された容量素子３５０であることを、選択する容量素子３５０の第２条件とする。
この第１条件と第２条件を満たすことにより、調節部２２４による電界の調節が、物体近接中の容量素子３５における静電容量検出値の算出結果に影響を与え難くすることができる。

更に、選択部２２３は、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０とは逆の極性で電荷が変化することを、選択する容量素子３５０の第３条件とする。第３条件は、前回の検出処理で特定された物体近接中の容量素子３５０に供給される駆動信号の極性に対して逆の極性の駆動信号が供給される容量素子３５０であることと等価である。この第３条件は、極性パターンに応じて変化するため、選択部２２３は、極性パターンごとに容量素子３５０の選択を行う。

なお、物体近接中の容量素子３５０に供給される駆動信号のレベルがゼロの場合、選択部２２３は、この容量素子３５０に対応する容量素子３５０を選択しない。これは、駆動信号のレベルがゼロの場合、容量素子３５０において電荷の充放電による電界が発生しないため、容量素子３５０に物体が近接中であるか否かに応じて電界のバランスが崩れることがないためである。

ステップ１００４：
上述したステップ１００３が実行されると、次に容量素子特定部２２１は、極性パターンに応じた極性を持つ駆動信号を各駆動電極５００へ供給するように、駆動部３２０を制御する。このとき、調節部２２４は、ステップ１００３において選択された容量素子３５０が発生する電界を調節するために、容量素子特定部２２１が制御する駆動信号を変更する。

例えば、調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成されていない駆動電極５００については、その駆動電極５００を構成する複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）に、極性パターンで定められた共通の駆動信号を供給する。すなわち、調節部２２４は、容量素子特定部２２１が制御する駆動信号を変更しない。

他方、調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成された駆動電極５００については、複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）のうち、選択部２２３により選択された容量素子３５０を形成する一部の部分駆動電極と、他の一部の部分駆動電極とに異なる駆動信号を供給する。すなわち、調節部２２４は、ステップ１００３において選択されていない容量素子３５０については、極性パターンで定められた駆動信号を変更せずに供給し、ステップ１００３において選択された容量素子３５０については、極性パターンで定められた駆動信号と異なる信号を供給する。

具体的には、調節部２２４は、選択部２２３により選択された容量素子３５０が形成された駆動電極５００については、複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）のうち、選択部２２３で選択された容量素子３５０を形成する一部の部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、他の一部の部分駆動電極に供給する駆動信号に比べて低くする。駆動信号のレベルを低くすることにより、駆動信号に応じて容量素子３５０に蓄積される電荷量が小さくなるため、発生する電界が小さくなる。従って、調節部２２４は、選択部２２３で選択された容量素子３５０の電界を小さくする。

指などの物体の遮蔽によって一方の極性の電界が低減した場合、他方の極性の電界が相対的に大きくなり、正の電界と負の電界とのバランスが崩れるため、センサ本体３１０から輻射されるノイズが大きくなる。本実施形態では、選択部２２３で選択された容量素子３５０の電界が調節部２２４の調節によって小さくなるため、物体の遮蔽によって一方の極性の電界が低減した場合に、他方の極性の電界も小さくなる。そのため、センサ本体３１０から発生する正の電界と負の電界とのバランスが、センサ本体３１０に物体が近接していない場合のバランスに戻るため、センサ本体３１０から輻射されるノイズの増大が抑制される。

なお、調節部２２４が電界の調節のために駆動信号のレベルを低くすることには、駆動信号のレベルを実質的にゼロにすることも含まれる。駆動信号のレベルをゼロにすると、駆動電極５００を構成する複数の部分駆動電極の一部が電荷の蓄積に寄与しなくなり、容量素子３５０の静電容量が実質的に小さくなる。このように、調節部２２４は、複数の部分駆動電極の一部に駆動信号を供給しないことによって、容量素子３５０の静電容量を調節してもよい。

ステップ１００５：
ステップ１００４において各駆動電極５００に駆動信号が供給されると、電荷検出部３３０は、ステップ１００１において選択された検出電極４００の各容量素子３５０において生成される電荷信号の和に応じた検出信号（合成信号）を生成する。容量素子特定部２２１は、電荷検出部３３０において生成された検出信号を取得し、記憶装置２１０に格納する。

ステップ１００６：
ステップ１００４において検出信号を取得すると、容量素子特定部２２１は、検出信号を取得していない他の極性パターンがあればステップ１００２に戻り、ステップ１００２以降の処理を繰り返す。

ステップ１００７：
全ての極性パターンについてステップ１００２〜１００５の処理を実行した場合、容量素子特定部２２１は、検出信号を未だ取得していない検出電極４００があればステップ１００１に戻り、ステップ１００１以降の処理を繰り返す。

ステップ１００８：
全ての検出電極４００についてステップ１００１〜１００６の処理を実行した場合、容量素子特定部２２１は、各検出電極４００において取得した検出信号に基づいて、各検出電極４００に形成される各容量素子３５０の静電容量検出値を式５などに基づいて算出する。

ステップ１００９：
各容量素子３５０の静電容量検出値を算出すると、容量素子特定部２２１は、静電容量検出値とベース値との差を容量素子３５０ごとに算出し、算出した差としきい値との比較により、物体が近接したか否かを容量素子３５ごとに判定する。容量素子特定部２２１は、しきい値による物体の近接状態の判定結果に所定のフィルタ処理を施し、物体が近接した領域（一群の容量素子３５０）を特定する。

ステップ１０１０：
位置検出部２２２は、容量素子特定部２２１で物体が近接したと判定された一群の容量素子３５０に基づいて、物体の近接位置の座標を計算する。例えば、位置検出部２２２は、駆動電極５００が並ぶ方向の座標と、検出電極４００が並ぶ方向の座標を、一群の容量素子３５０の静電容量検出値がそれぞれの方向において生じるピークに基づいて算出する。

次に、図２に示す第１例のセンサ本体３１０を用いた場合の選択部２２３による容量素子３５０の選択の例、及び、調節部２２４による駆動信号の制御の例について、図４を参照して説明する。

図４の例では、容量素子特定部２２１で特定された物体近接中の容量素子３５０が、図４に示す領域５３１内の６個の容量素子３５０である。この領域５３１内の容量素子３５０以外の他の容量素子３５０は、全て物体未近接状態であり、調節部２２４による電界調整対象の電界発生部として選択部２２３が選択する候補となり得る。

ここで、上述した第１条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０が形成される駆動電極５００と異なる駆動電極５００（図４の例では駆動電極５００ａ，５００ｄ，５００ｅ，５００ｆ，５００ｇ）に形成された容量素子３５０に絞られる。

また、上述した第２条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０が形成される検出電極４００と異なる検出電極４００（図４の例では第１検出電極群４１０）に形成された容量素子３５０に絞られる。

更に、上述した第３条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０とは逆の極性で電荷が変化する容量素子３５０、すなわち、物体近接中の容量素子３５０とは逆の極性の駆動信号が供給される容量素子３５０に絞られる。図４の例において、斜線で示す駆動電極には正極性の駆動信号が供給され、斜線のない駆動電極には負極性の駆動信号が供給される。物体近接中の領域５３１内の容量素子３５０には正極性の駆動信号が供給されるため、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、負極性の駆動信号が供給される容量素子３５０に絞られる。

従って、図４の例において選択部２２３は、上述した第１条件〜第３条件の全てを満たす領域５３２内の６個の容量素子３５０を、調節部２２４による電界調整対象の電界発生部として選択する。調節部２２４は、物体近接中の領域５３１の容量素子３５０において正極性の駆動信号により発生する電界の減少分とバランスが取れるように、領域５３２の容量素子３５０において負極性の駆動信号により発生する電界を低減させる。例えば調節部２２４は、領域５３２の容量素子３５０に第１部分駆動電極５１０ｆ及び第１部分駆動電極５１０ｇを通じて供給する駆動信号のレベルをゼロにする、あるいは、駆動信号のレベルを通常よりも低くする。

なお、容量素子特定部２２１で特定された物体近接中の容量素子３５０に、正極性の駆動信号が供給されるＰ個の容量素子３５０と負極性の駆動信号が供給されるＱ個の容量素子３５０とが含まれる場合、選択部２２３は、調節部２２４による電界調整対象の電界発生部として、負極性の駆動信号が供給されるＰ個の容量素子３５０と正極性の駆動信号が供給されるＱ個の容量素子３５０とを選択してもよい。あるいはこの場合、選択部２２３は、Ｐ＞Ｑであれば負極性の駆動信号が供給される（Ｐ−Ｑ）個の容量素子３５０を選択し、Ｑ＞Ｐであれば正極性の駆動信号が供給される（Ｑ−Ｐ）個の容量素子３５０を選択し、Ｐ＝Ｑであれば容量素子３５０の選択数をゼロにしてもよい。

調節部２２４は、容量素子特定部２２１で特定された物体近接中の容量素子３５０における電界の減少分と、電界発生部として選択される容量素子３５０における電界の減少分とが近くなるように、駆動信号のレベルを調節してもよい。例えば調節部２２４は、物体近接中の容量素子３５０の個数と、電界発生部として選択する容量素子３５０の個数との比に応じて、駆動信号のレベルを調節してもよい。

また、輻射ノイズの発生には第１部分駆動電極５１０及び第２部分駆動電極５２０の面積が影響することから、容量素子特定部２２１で特定された容量素子３５０を形成する第１部分駆動電極５１０及び第２部分駆動電極５２０の面積と、電界発生部として選択される容量素子３５０を形成する第１部分駆動電極５１０及び第２部分駆動電極５２０の面積とが近いことが好ましい。例えば、全ての部分駆動電極の面積をほぼ等しくしてもよい。

指などの物体が容量素子３５０に近接していない状態では、予め定められた極性パターンによって正極性の駆動信号が供給される容量素子３５０の数と負極性の駆動信号が供給される容量素子３５０の数とが近くなり、効果的に輻射ノイズが低減される。一方、物体が容量素子３５０に近接すると、駆動電極５００及び検出電極４００からの輻射ノイズが物体に吸収されるため、入力装置１００周辺の輻射ノイズのバランスが崩れる。本実施形態によれば、電界発生部として機能する容量素子３５０の電界を調節することにより、物体が近接した場合でも入力装置１００周辺の輻射ノイズのバランスを保つことができる。

また、本実施形態によれば、電界発生部として機能する容量素子３５０の電界を調節するため、電界発生部として専用の構成を設ける場合に比較して構成を簡略化できる。

また、本実施形態によれば、１つの駆動電極５００が複数の部分駆動電極（第１部分駆動電極５１０，第２部分駆動電極５２０）に分離されており、それぞれの部分駆動電極に異なる駆動信号を供給することが可能である。そのため、１つの駆動電極５００に形成される複数の容量素子３５０を複数の容量素子３５０のグループに分割し、各グループへ独立に駆動信号を供給することができる。これにより、一部のグループの容量素子３５０における電荷の検出に影響を与えずに、他のグループの容量素子３５０へ供給する駆動信号を制御し、発生する電界を調節することができる。

（第２例のセンサ本体）
次に、本実施形態に係る入力装置１００における第２例のセンサ本体３７０を説明する。図５は、第２例のセンサ本体３７０の模式図である。第２例のセンサ本体３７０は、第１例と同様の６つの検出電極４００ａ〜４００ｆと、第１例とは異なる７つの駆動電極６００ａ〜６００ｇ（以下、区別せずに駆動電極６００と呼ぶ場合がある）とを備える。検出電極４００の数は６より多くても少なくてもよく、駆動電極６００の数は７より多くても少なくてもよい。説明を簡潔にするため、図４では検出電極４００及び駆動電極６００が、一定幅の直線状の帯状体として描かれているが、他の形状の検出電極４００及び駆動電極６００が使用されてもよい。検出電極４００及び駆動電極６００は、必ずしも直交していなくてもよい。

各駆動電極６００は、第１部分駆動電極６１０と第２部分駆動電極６２０とに分割されている。第１部分駆動電極６１０と第２部分駆動電極６２０とは、電気的に分離されている。第１部分駆動電極６１０ａ〜６１０ｇ及び第２部分駆動電極６２０ａ〜６２０ｇの各々は、末尾のａ〜ｇが同じである駆動電極６００ａ〜６００ｇを構成している。

第１部分駆動電極６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｆ、６１０ｇは、第１検出電極群４１０と交差するように延在している２つの細い帯状部分、及び、第２検出電極群４２０と交差するように延在している太い帯状部分を有する。第１部分駆動電極６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｆ、６１０ｇのうちの第１検出電極群４１０と交差する２つの細い帯状部分の間において、第２部分駆動電極６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｆ、６２０ｇが第１検出電極群４１０と交差するように延在している。

第１部分駆動電極６１０ｃ、６１０ｄ、６１０ｅは、第１検出電極群４１０と交差するように延在している太い帯状部分、及び、第２検出電極群４２０と交差するように延在している２つの細い帯状部分を有する。第１部分駆動電極６１０ｃ、６１０ｄ、６１０ｅのうちの第２検出電極群４２０と交差する２つの細い帯状部分の間において、第２部分駆動電極６２０ｃ、６２０ｄ、６２０ｅが第２検出電極群４２０と交差するように延在している。

なお、複数の検出電極４００は、３以上の検出電極群に区分されてもよい。１つの駆動電極６００が、３以上の部分駆動電極に分割されていてもよい。ある検出電極４００に交差する駆動電極６００の数は、別の検出電極４００に交差する駆動電極６００の数と異なっていてもよい。

１つの駆動電極６００と１つの検出電極４００との交差部に容量素子３５０が形成される。

図５に示す第２例のセンサ本体３７０を用いた場合の選択部２２３による容量素子３５０の選択の例、及び、調節部２２４による駆動信号の制御の例について、図６を参照して説明する。

図６の例では、容量素子特定部２２１で特定された物体近接中の容量素子３５０が、図５に示す領域６３１内の６個の容量素子３５０である。この領域６３１内の容量素子３５０以外の他の容量素子３５０は、全て物体未近接状態であり、調節部２２４による電界調整対象の電界発生部として選択部２２３が選択する候補となり得る。

ここで、上述した第１条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０が形成される駆動電極５００と異なる駆動電極６００（図６の例では駆動電極６００ａ，６００ｄ，６００ｅ，６００ｆ，６００ｇ）に形成された容量素子３５０に絞られる。

また、上述した第２条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０が形成される検出電極４００と異なる検出電極４００（図６の例では第１検出電極群４１０）に形成された容量素子３５０に絞られる。

更に、上述した第３条件により、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、物体近接中の容量素子３５０とは逆の極性の駆動信号が供給される容量素子３５０に絞られる。図６の例において、斜線で示す駆動電極には正極性の駆動信号が供給され、斜線のない駆動電極には負極性の駆動信号が供給される。物体近接中の領域６３１内の容量素子３５０には正極性の駆動信号が供給されるため、選択部２２３が選択する容量素子３５０の候補は、負極性の駆動信号が供給される容量素子３５０に絞られる。

従って、図６の例において選択部２２３は、上述した第１条件〜第３条件の全てを満たす領域６３２内の６個の容量素子３５０を、調節部２２４による電界調整対象の電界発生部として選択する。調節部２２４は、物体近接中の領域６３１の容量素子３５０において正極性の駆動信号により発生する電界の減少分とバランスが取れるように、領域６３２の容量素子３５０において負極性の駆動信号により発生する電界を低減させる。例えば調節部２２４は、領域６３２の容量素子３５０に第２部分駆動電極６２０ｆ及び第２部分駆動電極６２０ｇを通じて供給する駆動信号のレベルをゼロにする、あるいは、駆動信号のレベルを通常よりも低くする。

領域６３２の容量素子３５０に第２部分駆動電極６２０ｆ及び第２部分駆動電極６２０ｇを通じて供給する駆動信号のレベルをゼロにした場合、容量素子３５０の面積が第２部分駆動電極６２０ｆ及び第２部分駆動電極６２０ｇの分だけ減少したとみなすことができる。ただし、駆動電極６００ｆ及び駆動電極６００ｃのうち、第１部分駆動電極６１０ｆ及び第１部分駆動電極６１０ｇの駆動信号のレベルは負極性「−１」のままである。従って、領域６３２の容量素子３５０では、生成される電荷信号のレベルが通常よりも小さくなるが、物体の近接を検知することは可能である。

上述した第２例のセンサ本体３７０を用いる場合でも、電界発生部として機能する容量素子３５０の電界を調節することにより、物体が近接した場合でも入力装置１００周辺の輻射ノイズのバランスを保つことができる。また、電界調整対象として選択された容量素子３５０を形成する一部の部分駆動電極の駆動信号を実質的にゼロにしても、当該容量素子３５０には他の部分駆動電極を通じて駆動信号が供給されるため、当該容量素子において物体の近接を検知できる。駆動部３２０において駆動信号のレベルをゼロにする場合、駆動信号のレベルを複数の段階に調節する場合に比べて、駆動部３２０の構成を簡略化できる。

（第２実施形態の全体構成）
次に、本発明の第２実施形態に係る入力装置７００について説明する。第２実施形態に係る入力装置７００は、図７の構成図に示すように、第１実施形態と同様の制御部２００を備える。ただし、後述するように、制御部２００の動作の一部は第１実施形態とは異なる。入力装置７００は、図１のセンサ３００に代えてセンサ８００を備える。以下、第２実施形態に係る入力装置７００について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

センサ８００は、第１実施形態のセンサ３００と同様の駆動部３２０及び電荷検出部３３０を含む。センサ８００は、第１実施形態のセンサ本体３１０に代えてセンサ本体８１０を含む。さらに、センサ８００は、制御部２００の制御に従って電界を発生する電界発生部８５０を含む。

図８は、センサ本体８１０の模式図である。センサ本体８１０は、第１実施形態と同様の７つの検出電極４００ａ〜４００ｆと、７つの駆動電極９００ａ〜９００ｇ（以下、区別せずに駆動電極９００と呼ぶ場合がある）とを備える。検出電極４００の数は６より多くても少なくてもよく、駆動電極９００の数は７より多くても少なくてもよい。説明を簡潔にするため、図６では検出電極４００及び駆動電極９００が、一定幅の直線状の帯状体として描かれているが、他の形状の検出電極４００及び駆動電極９００が使用されてもよい。検出電極４００及び駆動電極９００は、必ずしも直交していなくてもよい。

複数の検出電極４００は、一定間隔で略平行に配設されている。検出電極４００ａ〜４００ｆは、アルファベット順に並んでいる。各駆動電極９００は、一定間隔で略平行に配設されている。駆動電極９００ａ〜９００ｆは、アルファベット順に並んでいる。各駆動電極９００は、検出電極４００と交差するように延在している。ある検出電極４００に交差する駆動電極９００の数は、別の検出電極４００に交差する駆動電極９００の数と異なっていてもよい。

１つの駆動電極９００と１つの検出電極４００との交差部に容量素子３５０が形成される。

電界発生部８５０は、例えば駆動電極９００と同様な電極パターンであり、制御部２００の制御に従って駆動部３２０から駆動信号が供給される。

本実施形態に係る入力装置７００において、容量素子特定部２２１は、駆動電極９００を順番に１ずつ選択して駆動信号を与える１ｈｏｔ駆動法により、各容量素子３５０の静電容量の検出値を取得する。容量素子特定部２２１は、１つの検出電極４００に属する複数の容量素子３５０の電荷を検出する場合、一度に１つの容量素子３５０の電荷が電荷検出部３３０で検出されるように、駆動部３２０の駆動信号を制御する。すなわち、容量素子特定部２２１は、１回の駆動において、図８の駆動電極９００の１つに正極性の駆動信号を供給し、他の駆動電極９００に駆動信号を供給しない。正極性の駆動信号を供給された駆動電極９００に形成される容量素子３５０では正極性の電荷信号が生成され、他の駆動電極９００に形成される容量素子３５０では電荷信号が生成されない（電荷信号のレベルがゼロになる）。そのため、電荷検出部３３０において１つの検出電極４００について生成される検出信号は、その検出電極４００につながる１つの容量素子３５０において生成される電荷信号に応じたレベルを持つ。容量素子特定部２２１は、全ての駆動電極９００へ順番に駆動信号を供給することにより、１つの検出電極４００につながる全ての容量素子３５０について生成された検出信号を取得する。容量素子特定部２２１は、この検出信号を、容量素子３５０の静電容量の検出値として使用し、各容量素子３５０における物体の近接状態を判定する。

また、本実施形態に係る入力装置７００において、制御部２００は、駆動電極９００への駆動信号の供給するタイミングと同じタイミングで、駆動電極９００に形成された容量素子３５０が発生する電界を相殺する電界を発生するように、電界発生部８５０を制御する。

ただし、駆動信号を供給された駆動電極９００に指などの物体が近接している場合、駆動電極９００に形成された容量素子３５０が発生する電界が小さくなる。この場合、調節部２２４は、電界発生部８５０において発生する相殺用の電界を制御して小さくすることにより、物体の近接に伴う電界の減少分とのバランスを保つ。

本実施形態に係る入力装置７００では、物体の近接に伴う電界のバランスの変化を調整するために電界発生部８５０を制御すればよいため、選択部２２３は省略することができる。

（制御方法）
次に、図９のフロー図を参照して、図８に示す入力装置７００の制御方法について説明する。図９のフロー図は、センサ本体８１０における全ての容量素子３５０の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて物体の位置を検出する１回の検出処理を示す。制御部２００は、図９のフロー図に示す処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。

ステップ１１０１：
まず、容量素子特定部２２１は、複数の検出電極４００から、電荷検出部３３０において検出信号を生成させる検出電極４００を選択する。

ステップ１１０２：
次に容量素子特定部２２１は、駆動信号の供給対象として１つの駆動電極９００を選択する。

ステップ１１０３：
容量素子特定部２２１は、ステップ１１０２において選択した駆動電極９００に形成される容量素子３５０の中に、前回の検出処理において特定された物体近接中の容量素子３５０が含まれるか否かを判定し、含まれる場合はステップ１１０４へ、含まれない場合はステップ１１０５へ移行する。

ステップ１１０４：
容量素子特定部２２１は、ステップ１１０２において選択した駆動電極９００に正極性の駆動信号を供給する。また、制御部２００は、この駆動信号の供給と同じタイミングで、電界発生部８５０から相殺用の電界を発生する。ただし、制御部２００は、電界発生部８５０から発生する電界を、調節部２２４の制御によって通常時より低くする。例えば調節部２２４は、駆動部３２０から電界発生部８５０へ供給する駆動信号のレベルを低くする。あるいは、調節部２２４は、電界発生部８５０へ供給する駆動信号のレベルをゼロにすることで、電界発生部８５０が発生する電界をゼロにしてもよい。

ステップ１１０５：
容量素子特定部２２１は、ステップ１１０２において選択した駆動電極９００に正極性の駆動信号を供給する。また、制御部２００は、この駆動信号の供給と同じタイミングで、電界発生部８５０から相殺用の電界を発生する。この場合、調節部２２４は電界発生部８５０において発生する電界を調節しないため、電界発生部８５０からは通常の大きさの電界が発生する。

ステップ１１０６：
ステップ１１０４又は１１０５において１つの駆動電極９００に駆動信号が供給されると、電荷検出部３３０は、ステップ１１０１において選択された検出電極４００の１つの容量素子３５０において生成される電荷信号に応じた検出信号を生成する。容量素子特定部２２１は、電荷検出部３３０において生成された検出信号を取得し、記憶装置２１０に格納する。

ステップ１１０７：
ステップ１１０６において検出信号を取得すると、容量素子特定部２２１は、まだ駆動信号を供給していない他の駆動電極９００があればステップ１１０２に戻り、ステップ１１０２以降の処理を繰り返す。

ステップ１１０８：
全ての駆動電極９００についてステップ１１０２〜１００７の処理を実行した場合、容量素子特定部２２１は、検出信号を未だ取得していない検出電極４００があればステップ１１０１に戻り、ステップ１１０１以降の処理を繰り返す。

ステップ１１０９：
全ての検出電極４００についてステップ１１０１〜１１０８の処理を実行した場合、容量素子特定部２２１は、各検出電極４００において取得した各容量素子３５０の検出信号（静電容量検出値）に基づいて、各容量素子３５０における物体の近接状態を判定する。容量素子特定部２２１は、検出信号（静電容量検出値）とベース値との差を容量素子３５０ごとに算出し、算出した差としきい値との比較により、物体が近接したか否かを容量素子３５ごとに判定する。容量素子特定部２２１は、しきい値による物体の近接状態の判定結果に所定のフィルタ処理を施し、物体が近接した領域（一群の容量素子３５０）を特定する。

ステップ１１１０：
位置検出部２２２は、容量素子特定部２２１で物体が近接したと判定された一群の容量素子３５０に基づいて、物体の近接位置の座標を計算する。

本実施形態によれば、電界発生部８５０を使用して電界を調節することにより、物体が近接した場合でも入力装置１００周辺の輻射ノイズのバランスを保つことができる。さらに、電界発生部８５０が容量素子３５０とは別に設けられているので、輻射ノイズのバランスを保ちながら、すべての容量素子３５０で物体の近接を精度よく検知できる。

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。

本発明は、静電容量の変化を利用して物体の近接に応じて情報を入力する種々の入力装置に適用可能である。

１００…入力装置、２００…制御部、２１０…記憶装置、２２０…中央処理装置、２２１…容量素子特定部、２２２…位置検出部、２２３…選択部、２２４…調節部、３００…センサ、３１０…センサ本体、３２０…駆動部、３３０…電荷検出部、３５０…容量素子、３７０…センサ本体、４００…検出電極、４１０…第１検出電極群、４２０…第２検出電極群、５００…駆動電極、５１０…第１部分駆動電極、５２０…第２部分駆動電極、６００…駆動電極、６１０…第１部分駆動電極、６２０…第２部分駆動電極、６３１…領域、６３２…領域、７００…入力装置、８００…センサ、８１０…センサ本体、８５０…電界発生部、９００…駆動電極

Claims (14)

1. 物体の近接に応じた情報を入力する入力装置であって、
   物体の近接に応じて静電容量が変化する複数の容量素子と、
   前記複数の容量素子にそれぞれ駆動信号を供給する駆動部と、
   前記複数の容量素子の各々における前記駆動信号に応じた電荷の変化を検出する電荷検出部と、
   前記電荷検出部の検出結果に基づいて、物体が近接した前記容量素子を特定する容量素子特定部と、
   前記駆動部が少なくとも１つの前記容量素子へ前記駆動信号を供給するとき、当該少なくとも１つの容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する電界発生部と、
   前記駆動部が前記駆動信号を供給する前記少なくとも１つの容量素子に前記容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、前記電界発生部が発生する電界を調節する調節部と、
   を備える入力装置。
2. 前記駆動部が複数の前記容量素子へ前記駆動信号を供給するとき、当該複数の容量素子に前記容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるならば、当該複数の容量素子のうち前記容量素子特定部で特定された容量素子と異なる少なくとも１つの容量素子を、前記調節部によって電界が調節されるべき前記電界発生部として選択する選択部を備え、
   前記調節部は、前記容量素子特定部で特定された容量素子と異なる容量素子である物体未近接状態の容量素子において前記駆動信号の供給により変化する電荷量を、当該物体未近接状態の容量素子が前記選択部により選択されたか否かに応じて調節する、
   請求項１に記載の入力装置。
3. 前記駆動部は、前記容量素子における電荷の変化の極性を前記駆動信号に応じて変更可能であり、
   前記選択部は、前記容量素子特定部で特定された容量素子とは逆の極性で電荷が変化する少なくとも１つの前記物体未近接状態の容量素子を、前記調節部によって電界が調節されるべき前記電界発生部として選択し、
   前記調節部は、前記物体未近接状態の容量素子において前記駆動信号の供給により変化する電荷量を、前記選択部により選択されない場合に比べて、前記選択部により選択された場合に小さくする、
   請求項２に記載の入力装置。
4. 前記調節部は、前記物体未近接状態の容量素子の静電容量、及び、前記物体未近接状態の容量素子に供給される前記駆動信号のレベルの少なくとも一方を、当該物体未近接状態の容量素子が前記選択部により選択されたか否かに応じて調節する、
   請求項２又は３に記載の入力装置。
5. 複数の検出電極と、
   前記複数の検出電極と交差する複数の駆動電極とを備え、
   個々の前記容量素子は、１つの前記検出電極と１つの前記駆動電極との交差部に形成され、
   前記駆動部は、個々の前記駆動電極に前記駆動信号を供給し、
   前記電荷検出部は、共通の前記検出電極に形成された複数の前記容量素子における電荷の変化の和に応じた検出信号を、前記複数の検出電極の各々について生成し、
   前記容量素子特定部は、前記電荷検出部において前記複数の検出電極について生成された複数の前記検出信号に基づいて、物体が近接した前記容量素子を特定し、
   前記電界発生部は、前記駆動部が少なくとも１つの前記駆動電極に前記駆動信号を供給するとき、当該少なくとも１つの駆動電極に形成された複数の前記容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生し、
   前記調節部は、前記駆動部が前記駆動信号を供給する前記少なくとも１つの駆動電極に形成された複数の前記容量素子に前記容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、前記電界発生部が発生する電界を調節する、
   請求項１に記載の入力装置。
6. 前記駆動部が複数の前記駆動電極へ前記駆動信号を供給するとき、当該複数の駆動電極に形成された複数の容量素子に前記容量素子特定部で特定された容量素子が含まれるならば、当該複数の容量素子のうち前記容量素子特定部で特定された容量素子が形成された駆動電極と異なる駆動電極に形成され、かつ、前記容量素子特定部で特定された容量素子が形成された検出電極と異なる検出電極に形成された少なくとも１つの容量素子を、前記調節部によって電界が調節されるべき前記電界発生部として選択する選択部を備え、
   前記調節部は、前記容量素子特定部で特定された容量素子と異なる容量素子である物体未近接状態の容量素子において前記駆動信号の供給により変化する電荷量を、当該物体未近接状態の容量素子が前記選択部により選択されたか否かに応じて調節する、
   請求項５に記載の入力装置。
7. 個々の前記駆動電極は、複数の部分駆動電極に分割されており、
   前記駆動部は、個々の前記部分駆動電極に前記駆動信号を供給可能であり、
   前記調節部は、前記選択部により選択された容量素子が形成されていない駆動電極については、前記複数の部分駆動電極に共通の駆動信号を供給し、前記選択部により選択された容量素子が形成された駆動電極については、前記複数の部分駆動電極のうち前記選択された容量素子を形成する一部の部分駆動電極と他の一部の部分駆動電極とに異なる駆動信号を供給する、
   請求項６に記載の入力装置。
8. 前記駆動部は、前記容量素子における電荷の変化の極性を前記駆動信号に応じて変更可能であり、
   前記選択部は、前記容量素子特定部で特定された容量素子が形成された駆動電極と異なる駆動電極に形成され、かつ、前記容量素子特定部で特定された容量素子が形成された検出電極と異なる検出電極に形成され、かつ、前記容量素子特定部で特定された容量素子とは逆の極性で電荷が変化する少なくとも１つの前記物体未近接状態の容量素子を、前記調節部によって電界が調節されるべき前記電界発生部として選択し、
   前記調節部は、前記選択部により選択された容量素子が形成された駆動電極については、前記複数の部分駆動電極のうち前記選択された容量素子を形成する一部の部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、他の一部の部分駆動電極に供給する駆動信号に比べて低くする、
   請求項７に記載の入力装置。
9. １つ以上の前記容量素子の各々が、２つ以上の前記部分駆動電極によって形成される、
   請求項７又は請求項８に記載の入力装置。
10. 前記調節部は、前記選択部により選択された前記容量素子の少なくとも１つが、２つ以上の前記部分駆動電極によって形成される前記容量素子である場合、前記選択された容量素子を形成する１つ以上の前記部分駆動電極に供給する駆動信号のレベルを、実質的にゼロにする、
    請求項９に記載の入力装置。
11. 前記駆動部は、前記駆動信号の極性として、前記容量素子に正極性の電荷を蓄積させる所定の絶対値の信号レベルを前記駆動信号に持たせることと、前記容量素子に負極性の電荷を蓄積させる前記所定の絶対値の信号レベルを前記駆動信号に持たせることと、前記駆動信号のレベルをゼロにすることとを選択可能であり、
    前記電荷検出部は、前記検出電極に形成される複数の前記容量素子がそれぞれ前記駆動信号を供給されることによって生成する電荷信号の和に応じた前記検出信号を生成し、
    前記容量素子特定部は、
    複数の前記駆動電極へ同時に供給する複数の駆動信号における前記極性の組み合わせである極性パターンを複数通りに変更しながら、それぞれの前記極性パターンにおいて前記電荷検出部により生成される同一の前記検出電極の前記検出信号を取得し、
    複数通りの前記極性パターンと、１つの前記検出電極について前記極性パターンと同じ数だけ取得した前記検出信号とに基づいて、当該１つの検出電極に形成される複数の前記容量素子の静電容量検出値をそれぞれ算出する、
    請求項５乃至請求項１０のいずれか一項に記載の入力装置。
12. 前記容量素子特定部は、１つの検出電極に属する複数の前記容量素子の電荷を検出する場合、一度に１つの前記容量素子の電荷が前記電荷検出部で検出されるように、前記駆動信号を制御する、
    請求項５に記載の入力装置。
13. 物体の近接に応じた情報を入力する入力装置の制御方法であって、
    前記入力装置が、
    物体の近接に応じて静電容量が変化する複数の容量素子と、
    前記複数の容量素子にそれぞれ駆動信号を供給する駆動部と、
    前記複数の容量素子の各々における前記駆動信号に応じた電荷の変化を検出する電荷検出部と、
    前記駆動部が少なくとも１つの前記容量素子へ前記駆動信号を供給するとき、当該少なくとも１つの容量素子における電荷の変化に伴って生じた電界を低減させる電界を発生する電界発生部と、を備え、
    前記電荷検出部の検出結果に基づいて、物体が近接した前記容量素子を特定することと、
    前記駆動部が前記駆動信号を供給する前記少なくとも１つの容量素子に前記特定された容量素子が含まれるか否かに応じて、前記電界発生部が発生する電界を調節することと、を含む、
    入力装置の制御方法。
14. 請求項１３に記載の制御方法をコンピューターに実行させる入力装置制御プログラム。

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