JP7294896B2 - タッチ検出回路、入力装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量の検出回路に関する。

近年のコンピュータやスマートホン、タブレット端末、ポータブルオーディオ機器などの電子機器には、ユーザインタフェースとして、タッチ式の入力装置が搭載される。タッチ式の入力装置としては、タッチパッド、ポインティングデバイスなどが知られており、指やスタイラスを接触あるいは近接することにより様々な入力が可能となっている。

タッチ入力装置は大きく、抵抗膜方式と静電容量方式に分類される。静電容量方式は、ユーザ入力に応じて、複数のセンサ電極が形成する静電容量（以下、単に容量ともいう）の変化を電気信号に変換することにより、ユーザ入力の有無、座標を検出する。

静電容量検出方法は大きく、自己容量（Self Capacitance）方式と、相互容量(Mutual Capacitance)方式に分けられる。自己容量方式は非常に高感度であり、タッチのみでなく指の近接を検出可能であるが、水滴の付着をタッチと区別できず、また２点タッチを検出できないという問題がある。一方、相互容量方式は、２点タッチ（あるいはそれ以上のマルチタッチ）を検出可能であり、水滴の影響を受けにくいという利点がある一方、検出感度の点で自己容量方式に劣っている。したがって、用途によって、自己容量方式と相互容量方式が選択され、あるいは両方式が併用される。

特開２００１－３２５８５８号公報 特開２０１２－１８２７８１号公報

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、水を検出可能なタッチ検出回路の提供にある。

本発明のある態様は、タッチ検出回路に関する。タッチ検出回路は、第１電極が接続されるべき第１端子と、第１電極と近接する第２電極が接続されるべき第２端子と、（i）第１電極が第２電極を含む周囲との間に形成する第１静電容量をセンシングするとともに、（ii）第２端子の電圧を第１端子の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって第１電極が周囲との間に形成する第２静電容量をセンシングする容量センシング回路と、第１静電容量と第２静電容量の差分にもとづいて、第１電極および第２電極に付着する水を検出する信号処理部と、を備える。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、タッチ検出回路に、水を検出する機能を追加できる。

実施の形態１に係るタッチ検出回路を備えるタッチ入力装置のブロック図である。 容量センシング回路の構成例を示す図である。 図３（ａ）～（ｄ）は、パネルの状態と第１静電容量、第２静電容量およびそれらの差分の関係を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、水がないときの、タッチ検出を模式的に示す図であり、図４（ｃ）、（ｄ）は、水があるときの、タッチ検出を模式的に示す図である。 図５（ａ）～（ｃ）は、水が付着したパネルに、指が接近し、タッチするときの遷移を説明する図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、過去フレームを利用した補正処理を説明する図である。 容量センシング回路の第１実装例を示す回路図である。 図７の容量センサの動作波形図である。 容量センシング回路による第２静電容量のセンシングを説明する図である。 容量センシング回路の動作シーケンスの変形例を説明する図である。 容量センシング回路の第２実装例を示す回路図である。 図１１の容量センシング回路の動作波形図である。 容量センシング回路の第３実装例の回路図である。 容量センシング回路の第４実装例の回路図である。 図１４の容量センサの動作波形図である。 図１４の容量センシング回路の動作波形図である。 実施の形態２に係るタッチ検出回路を備えるタッチ入力装置のブロック図である。 図１８（ａ）～（ｃ）は、図１７のタッチ検出回路によるセンシングの一例を説明する図である。 図１９（ａ）、（ｂ）は、マルチタッチの誤検出を説明する図である。 マルチタッチの誤判定を防止するための、タッチ判定のフローチャートである。 図２１（ａ）～（ｄ）は、図１７のタッチ検出回路によるセンシングの別の一例を説明する図である。 容量センシング回路の変形例を示す回路図である。

（実施の形態の概要）
本明細書に開示される一実施の形態は、タッチ検出回路に関する。タッチ検出回路は、第１電極が接続されるべき第１端子と、第１電極と近接する第２電極が接続されるべき第２端子と、（i）第１電極が第２電極を含む周囲との間に形成する第１静電容量をセンシングするとともに、（ii）第２端子の電圧を第１端子の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって第１電極が周囲との間に形成する第２静電容量をセンシングする容量センシング回路と、第１静電容量と第２静電容量の差分にもとづいて、第１電極および第２電極に付着する水を検出する信号処理部と、を備える。

水が、第１電極と第２電極にまたがって存在する場合、その静電容量は、第１静電容量には含まれるが、第２静電容量には含まれない。そこで、第１静電容量と第２静電容量の差分をとることで、水の有無を判定できる。

容量センシング回路は、自己容量方式によって第１静電容量をセンシングしてもよい。容量センシング回路は、相互容量方式によって第１静電容量をセンシングしてもよい。

容量センシング回路は、第２電極の電圧が第１電極の電圧に追従するように第２端子を駆動するキャンセル回路を含んでもよい。キャンセル回路をイネーブルとした状態で、自己容量方式によって第２静電容量を測定してもよい。

容量センシング回路の構成や検出方式によっては、第１静電容量の検出感度と第２静電容量の検出感度が大きく異なる状況が生じうる。この場合、信号処理部は、容量センシング回路の第１静電容量に対する感度と、容量センシング回路の第２静電容量に対する感度と、の誤差を補正してもよい。

信号処理部は、第２静電容量にもとづいて、第１電極へのタッチの有無を判定してもよい。

信号処理部は、あるフレームにおいてタッチ判定をする際に、過去のフレームにおいて測定された第２静電容量にもとづいて補正値を生成し、当該補正値を用いて、現在のフレームの第２静電容量およびタッチ検出用のしきい値の少なくとも一方を補正し、補正後の前記第２静電容量と前記しきい値の比較結果にもとづいて、第１電極へのタッチの有無を判定してもよい。これにより、電極に付着する水の静電容量の影響をキャンセルすることができる。

第１電極へのタッチの有無の判定条件は、水の検出結果に応じて変化してもよい。

あるフレームにおける第１電極へのタッチの有無の判定条件は、それより前のフレームにおける水の検出結果に応じて変化してもよい。

容量センシング回路は、第１静電容量および第２静電容量に加えて、（iii）第２電極が、第１電極を含む周囲との間に形成する第３静電容量をセンシングするとともに、（iv）第１端子の電圧を第２端子の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって第２電極が周囲との間に形成する第４静電容量をセンシングする。これにより、第１電極に対するタッチ入力と、第２電極に対するタッチ入力を検出できる。

タッチ検出回路は、第１端子および第２端子と容量センシング回路との間に設けられ、第１端子および第２端子と容量センシング回路の接続関係を入れ替えるセレクタをさらに備えてもよい。

（実施の形態）
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るタッチ検出回路２００を備えるタッチ入力装置１００のブロック図である。タッチ入力装置１００は、ユーザの指２（あるいはスタイラス）によるタッチ操作（以下、近接も含む）を検出するユーザインタフェースである。

タッチ入力装置１００は、パネル１１０、ホストプロセッサ１２０およびタッチ検出回路２００を備える。パネル１１０は、タッチパネルあるいはスイッチパネルであり、第１電極Ｅ１（以下、センス電極Ｅ_ＳＮＳという）と第２電極Ｅ２（以下、補助電極Ｅ_ＡＵＸという）を有する。センス電極Ｅ_ＳＮＳと補助電極Ｅ_ＡＵＸは、パネル１１０の表面に水が付着したときに、それらの両方が同じ水滴あるいは水溜まりと接触する程度に近接していることが望ましい。本実施の形態では、センス電極Ｅ_ＳＮＳに対するタッチ（近接を含む）の有無のみが判定され、補助電極Ｅ_ＡＵＸに対するタッチは検出対象外である。

ホストプロセッサ１２０は、タッチ入力装置１００が搭載される機器、装置、システムを統合的に制御する上位コントローラである。タッチ検出回路２００は、パネル１１０の状態、より詳しくはパネル１１０に対する入力（近接）の有無および水の付着の有無をホストプロセッサ１２０に伝送可能に構成される。

タッチ検出回路２００は、第１端子Ｐ１（以下、センス端子Ｐ_ＳＮＳという）、第２端子Ｐ２（以下、補助端子Ｐ_ＡＵＸという）を有する。センス端子Ｐ_ＳＮＳには、タッチのセンシング対象となるセンス電極Ｅ_ＳＮＳと接続され、補助端子Ｐ_ＡＵＸには補助電極Ｅ_ＡＵＸが接続される。

タッチ検出回路２００は、容量センシング回路２１０、Ａ／Ｄコンバータ２３０、信号処理部２５０、コントローラ２７０、インタフェース回路２９０を備える。

容量センシング回路２１０は、（i）センス電極Ｅ_ＳＮＳが補助電極Ｅ_ＡＵＸを含む周囲との間に形成する第１静電容量Ｃａをセンシングし、第１静電容量Ｃａを示す第１検出信号ＶＣａを生成する。また容量センシング回路２１０は、（ii）補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙをセンス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘに追従させた状態で、自己容量方式によってセンス電極Ｅ_ＳＮＳが周囲との間に形成する第２静電容量Ｃｂをセンシングし、第２静電容量Ｃｂを示す第２検出信号ＶＣｂを生成する。第１静電容量Ｃａのセンシングと第２静電容量Ｃｂのセンシングは時分割で行われる。

Ａ／Ｄコンバータ２３０は、第１検出信号ＶＣａ、第２検出信号ＶＣｂそれぞれを第１デジタル信号ＤＣａ、第２デジタル信号ＤＣｂに変換する。信号処理部２５０は、第１デジタル信号ＤＣａ、第２デジタル信号ＤＣｂの少なくとも一方にもとづいて、センス電極Ｅ_ＳＮＳに対するタッチの有無を判定する。たとえば信号処理部２５０は、第２静電容量Ｃｂがタッチ検出用のしきい値ＴＨｔを超えたときに、タッチがあったものと判定してもよい。

また信号処理部２５０は、第１デジタル信号ＤＣａと第２デジタル信号ＤＣｂの差分、すなわち第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分にもとづいて、パネル１１０への水の付着の有無を判定する。具体的には信号処理部２５０は、第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分容量ΔＣが水検出用のしきい値ＴＨｗを超えたときに、水が付着しているものと判定してもよい。

なお、容量センシング回路２１０の構成や検出方式によっては、第１静電容量Ｃａの検出感度と第２静電容量Ｃｂの検出感度が大きく異なる状況が生じうる。この場合、信号処理部２５０は、第１デジタル信号ＤＣａと第２デジタル信号ＤＣｂの少なくとも一方を補正し、補正後の第１デジタル信号ＤＣａと第２デジタル信号ＤＣｂにもとづいて、水検出およびタッチ検出を行うとよい。

インタフェース回路２９０は、ホストプロセッサ１２０と接続されている。その限りでないが、たとえばインタフェース回路２９０は、Ｉ^２Ｃ（Inter IC）インタフェースや、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などであり、信号処理部２５０による検出結果をホストプロセッサ１２０に送信する。

図２は、容量センシング回路２１０の構成例を示す図である。容量センシング回路２１０は、自己容量方式の容量センサ２１１と、キャンセル回路２４０と、を備える。容量センサ２１１は、センス端子Ｐ_ＳＮＳを介してセンス電極Ｅ_ＳＮＳと接続されており、自己容量方式によってセンス電極Ｅ_ＳＮＳが周囲との間に形成する静電容量Ｃｓを検出する。

容量センサ２１１の回路形式は特に限定されず、公知技術を用いればよい。容量センサ２１１によるセンシングの間、センス端子Ｐ_ＳＮＳおよびセンス電極Ｅ_ＳＮＳは実質的に同電位であり、その電圧Ｖｘは変動する。

キャンセル回路２４０の出力は、補助端子Ｐ_ＡＵＸを介して補助電極Ｅ_ＡＵＸと接続される。キャンセル回路２４０は、コントローラ２７０による制御によって、イネーブル、ディセーブルが切り替え可能である。キャンセル回路２４０は、第１静電容量Ｃａを測定するときにディセーブル、第２静電容量Ｃｂを測定するときにイネーブルとなる。

キャンセル回路２４０は、ディセーブル状態において、出力がハイインピーダンスとなる。この状態において、容量センサ２１１が検出する静電容量Ｃｓ１には、センス電極Ｅ_ＳＮＳと指２の間の静電容量Ｃｆと、センス電極Ｅ_ＳＮＳと補助電極Ｅ_ＡＵＸの間の寄生容量Ｃｐが含まれる。また後述のように、センス電極Ｅ_ＳＮＳと補助電極Ｅ_ＡＵＸをまたいで水が付着している場合、水に起因する静電容量Ｃｗも含まれる。
Ｃｓ１＝Ｃｆ＋Ｃｐ＋Ｃｗ
この静電容量Ｃｓ１が、上述の第１静電容量Ｃａに相当する。

キャンセル回路２４０は、イネーブル状態において、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘに追従して、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙを変化させる。これにより、容量センサ２１１によるセンシングの間、センス電極Ｅ_ＳＮＳの電圧と補助電極Ｅ_ＡＵＸの電圧は等しくなる。したがって、センス電極Ｅ_ＳＮＳが、補助電極Ｅ_ＡＵＸとの間に形成する容量成分Ｃｐ，Ｃｗは容量センサ２１１から見えなくなり、容量センサ２１１が検出する静電容量Ｃｓ２は、それ以外の成分（たとえば指との間の成分Ｃｆ）のみを含むこととなる。
Ｃｓ２＝Ｃｆ
この静電容量Ｃｓ２が、上述の第２静電容量Ｃｂに相当する。

このように、図２の容量センシング回路２１０によれば、第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂを測定することができる。

続いてタッチ入力装置１００の動作を説明する。はじめに、理想状態での検出を説明する。図３（ａ）～（ｄ）は、パネルの状態と第１静電容量Ｃａ、第２静電容量Ｃｂおよび差分容量ΔＣ（＝Ｃａ－Ｃｂ）の関係を示す図である。バーの長さは容量値を示すが、理解の容易化のために、それらの相対的な大小関係は実際のそれとは異なっている。

図３（ａ）は、水がなく、指２の近接もない状態を示す。第１静電容量Ｃａは、電極Ｅ_ＳＮＳ－Ｅ_ＡＵＸ間の寄生容量Ｃｐを含み、第２静電容量Ｃｂはゼロである。第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分容量ΔＣは寄生容量Ｃｐである。この例では、差分容量ΔＣは水検出用のしきい値ＴＨｗより小さいから、水は存在しない状態と判定される。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態において、指２が近接した状態を示す。第１静電容量Ｃａは、寄生容量Ｃｐ、ならびに指との間の静電容量Ｃｆを含み、第２静電容量Ｃｂは指２との間の静電容量を含む。第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分容量ΔＣは寄生容量Ｃｐである。この例でも、差分容量ΔＣは水検出用のしきい値ＴＨｗより小さいから、水は存在しない状態と判定できる。また、第２静電容量Ｃｂはタッチ検出用のしきい値ＴＨｔを超えているため、タッチがあったものと判定できる。

図３（ｃ）は、センス電極Ｅ_ＳＮＳと補助電極Ｅ_ＡＵＸをまたいで水４が付着している場合を示す。第１静電容量Ｃａは、電極Ｅ_ＳＮＳ－Ｅ_ＡＵＸ間の寄生容量Ｃｐと水の静電容量Ｃｗを含む。第２静電容量Ｃｂはゼロである。第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分容量ΔＣは寄生容量Ｃｐ＋Ｃｗである。この例では、差分容量ΔＣは水検出用のしきい値ＴＨｗを超えるため、水４が付着した状態と判定できる。また第２静電容量Ｃｂは、タッチ検出用のしきい値ＴＨｔより小さいから、タッチはないものと判定できる。

図３（ｄ）は、図３（ｃ）の状態において、指２が近接した状態を示す。第１静電容量Ｃａは、Ｃｐ，Ｃｗ，Ｃｆを含む。第２静電容量ＣｂはＣｆを含む。差分容量ΔＣは寄生容量Ｃｐと水の静電容量Ｃｗを含む。この例では、差分容量ΔＣは水検出用のしきい値ＴＨｗを超えるため、水４が付着した状態と判定できる。また第２静電容量Ｃｂは、タッチ検出用のしきい値ＴＨｔを超えるから、タッチがあったものと判定できる。

以上がタッチ入力装置１００の基本的な動作である。このタッチ入力装置１００によれば、水４の付着の有無を判定することができ、またセンス電極Ｅ_ＳＮＳに対するタッチの有無を判定できる。

続いて、タッチ判定に関する変形例を説明する。

（変形例１）
水の有無によって指の検出の感度が変化する場合がある。図４（ａ）、（ｂ）は、水がないときの、タッチ検出を模式的に示す図であり、図４（ｃ）、（ｄ）は、水があるときの、タッチ検出を模式的に示す図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、乾いたセンス電極Ｅ_ＳＮＳに指が接近する場合、指とセンス電極Ｅ_ＳＮＳの間は空気であるから、それらの間の空間の静電容量Ｃ_ＡＩＲは非常に小さい。したがって、指２とセンス電極Ｅ_ＳＮＳの距離がかなり近くならないと、第２静電容量Ｃｂはタッチしきい値ＴＨｔを超えることはない。

図４（ｃ）、（ｄ）を参照する。水４の比誘電率は空気よりも大きい。したがって図４（ｃ）に示すように、センス電極Ｅ_ＳＮＳに水４が付着している場合、指２が水４に接触すると、指２がセンス電極Ｅ_ＳＮＳに接触していなくても、第２静電容量Ｃｂがタッチしきい値ＴＨｔを超え、タッチと判定される。図４（ｄ）に示すように、指２がセンス電極Ｅ_ＳＮＳに接触すると、第２静電容量Ｃｂはさらに増大する。このように、水が付着している場合は、付着していない場合に比べて、指の検出感度が高くなりすぎる場合がある。

このように水が付着しているときの検出感度は、センス電極Ｅ_ＳＮＳに付着している水の量と相関を有する。そこで変形例１においては、水の付着の有無に応じた補正処理を行い、タッチ判定の条件を変化させる。より好ましくは、水が付着されていると判定された場合（すなわちΔＣ＞ＴＨｗの場合）に、現在付着している水の静電容量を推定し、その推定値Ｃｗ＾にもとづいた補正処理を行う。すでに説明したように、第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの差分容量ΔＣは、水の量、言い換えれば水の静電容量Ｃｗと相関を有している。そこで、差分容量ΔＣに、所定の係数ｋを乗算することにより水の静電容量を推定してもよい。
Ｃｗ＾＝ｋ×（Ｃａ－Ｃｂ）

あるいはより複雑な任意の関数ｆ（Ｃａ－Ｃｂ）を用いて、水の静電容量の推定値Ｃｗ＾を計算してもよい。
Ｃｗ＾＝ｆ（Ｃａ－Ｃｂ）
あるいは差分容量ΔＣと推定値Ｃｗ＾の関係をテーブルに保持しておいてもよい。

水の静電容量の推定値にもとづく補正処理をいくつか説明する。
第１の補正処理では、推定値Ｃｗ＾にもとづいて、タッチ検出用のしきい値ＴＨｔを動的にシフトさせる。シフト後のしきい値ＴＨｔ’は以下のように表される。
ＴＨｔ’＝ＴＨｔ＋Ｃｗ＾

図４（ｃ）、（ｄ）には、第１の補正処理が示される。水付着時のしきい値をＴＨｔ’で示す。水が付着している場合に、しきい値ＴＨｔ’を大きくすることで、図４（ｃ）のケースを非タッチ状態と判定し、図４（ｄ）のケースをタッチ状態と判定することができ、水のある場合と無い場合とで、検出感度を揃えることができる。

第２の補正処理では、測定により得られた第２静電容量Ｃｂから、推定値Ｃｗ＾を減算することにより水４の影響を低減し、補正後の静電容量Ｃｂ’を、タッチ検出用の固定のしきい値ＴＨｔと比較する。
Ｃｂ’＝Ｃｂ－Ｃｗ＾

当業者によれば、第１補正処理と第２補正処理が等価なものであることが理解される。すなわち、水の静電容量の推定値Ｃｗ＾にもとづいて、静電容量Ｃｂとしきい値ＴＨｔの少なくとも一方を補正し、補正後の静電容量Ｃｂとしきい値ＴＨｔの比較結果にもとづいてタッチ判定が行われる。

（変形例２）
上述のように、本実施の形態に係るタッチ入力装置１００によれば、水の有無を判定することができる。ところが、この水の検知は、指２の非タッチ状態においては正確であるが、指２がある程度、パネル１１０（センス電極Ｅ_ＳＮＳ）に近接すると、水の検知が困難となる。図５（ａ）～（ｃ）を参照して、指が遠方から近づくときの遷移を説明する。図５（ａ）は、指２が非常に遠い状態、図５（ｂ）は指が接近した状態、図５（ｃ）は指がタッチした状態を示す図である。

図５（ａ）は、パネルに水４が付着した状態であり、図３（ｃ）に対応する。このとき差分容量ΔＣにもとづいて水を検出できる。

図５（ｂ）は、水４が付着したパネルに指２が接近する過程を示す。この状態では、第１静電容量Ｃａを測定するときと、第２静電容量Ｃｂを測定する場合とで、検出感度が異なる場合がある。この例では、指２の容量成分Ｃｆは、第２静電容量Ｃｂの測定時には相対的に大きく測定されるが、第１静電容量Ｃａの測定時には相対的に小さくなる。その結果、差分容量Ｃａ－Ｃｂが水検出のしきい値ＴＨｗを下回り、水４を検出できなくなる。ＣｂはＴＨｔより低いため、タッチは検出されない。

図５（ｃ）は指２がセンス電極Ｅ_ＳＮＳに接触した状態を示す。この状態においても、第１静電容量Ｃａの測定時には指２の成分Ｃｆが小さく、第２静電容量Ｃｂの測定時には指２の成分Ｃｆが大きく測定される。したがって、差分容量Ｃａ－Ｃｂはしきい値ＴＨｗを下回り、水４を検出できない。ＣｂはＴＨｔよりは大きいため、タッチは検出することができる。

このように、図５（ａ）の状態では、水４の存在を検出できているが、指２がパネルに近づくことにより、タッチ入力装置１００は水を見失う。変形例１や２で説明したように、水の有無を、タッチ検出の判定基準（しきい値ＴＨｔ’）に反映させる場合、水の有無が誤判定されると、タッチの検出精度が低下する。

変形例２では、この問題を以下のようにして回避する。水の付着と、指の近接が同時に発生することは希であり、多くの場合、まずはじめに、水がパネルに付着し、その後、指がパネルに接近し、やがて接触する。つまり図３（ｃ）の状態から図５（ｂ）の状態に直接遷移することは現実的には起こりえず、通常は、図５（ａ）の状態を経て、図５（ｂ）の状態に遷移する。この原則を、信号処理部２５０における水検出及びタッチ検出のアルゴリズムに組み込むとよい。

タッチ入力装置１００は、所定のフレームレートで、第１静電容量Ｃａと第２静電容量Ｃｂの検出を行うものとする。このとき、あるフレームにおいて、タッチの有無を判定するときの判定条件（たとえばタッチしきい値ＴＨｔ）は、それより前のフレーム（たとえば数フレーム前）に得られた水の有無の判定結果および水の量に応じて決めるとよい。

あるフレームにおいて、図５（ａ）の状態で水が正確に検出され、それに続くフレームでは、図５（ｂ）、（ｃ）の状態が判定される。図５（ｂ）、（ｃ）の状態をセンシングするフレームでは、図５（ａ）をセンシングしたときの過去のフレームの水の検出状態が参照されるため、水４が存在するものとして、処理を行うことができる。

図６（ａ）、（ｂ）は、過去フレームを利用した補正処理を説明する図である。ｉ番目（ｉ＝１，２…）のフレームにおいて得られた第１静電容量Ｃａ、第２静電容量Ｃｂを、Ｃａ_ｉ、Ｃｂ_ｉのように表記する。

図６（ａ）は、過去のｉ番目のフレームを示しており、Ｃａ_ｉ－Ｃｂ_ｉ＞ＴＨｗが成り立っているから、水４が検出される。このときの差分容量ΔＣ_ｉ＝Ｃａ_ｉ－Ｃｂ_ｉの値、もしくはそれから得られる水の静電容量の推定値Ｃｗ＾_ｉは、破棄せずに、数フレームの間、保持される。

図６（ｂ）は、図６（ａ）から数フレーム後のｊ番目のフレームを示している。指２が接近したことにより、差分容量ΔＣ_ｊの差分が水検出のしきい値ＴＨｗより小さくなっているが、過去のｉ番目のフレームの検出結果が参照され、水４は存在するものとして処理され、現フレームの差分容量ΔＣ_ｊ（もしくは推定値Ｃｗ＾_ｊ）はなく、保持しておいた過去フレームの差分容量ΔＣ_ｉ（もしくは推定値Ｃｗ＾_ｉ）にもとづいて計算される。

このように過去フレームの検出結果を参照することにより、実際の水４の量を考慮して、指２のタッチの有無を正確に判定することができる。

続いて容量センシング回路２１０の実装例を説明する。

図７は、容量センシング回路２１０の第１実装例（２１０Ａ）を示す回路図である。容量センシング回路２１０Ａは、容量センサ２１１Ａおよびキャンセル回路２４０Ａを含む。容量センサ２１１Ａは、複数のスイッチＳＷ２１～ＳＷ２６、オペアンプ２１２、基準容量Ｃｒｅｆ、帰還容量Ｃｆｂを含む。基準容量Ｃｒｅｆは一端が接地される。基準容量Ｃｒｅｆの他端は電荷転送スイッチＳＷ２５を介してセンス端子Ｐ_ＳＮＳと接続され、増幅用スイッチＳＷ２６を介してオペアンプ２１２の反転入力端子（－）と接続される。

スイッチＳＷ２５、ＳＷ２６、基準容量Ｃｒｅｆ、帰還容量Ｃｆｂおよびオペアンプ２１２は、スイッチドキャパシタを用いた積分器２１８を形成する。オペアンプ２１２の非反転入力端子（＋）には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、オペアンプ２１２の出力と反転入力端子の間には帰還容量Ｃｆｂが設けられる。

上側スイッチＳＷ２１と下側スイッチＳＷ２２のペアは、第１駆動部２１４を形成しており、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘを、電源電圧Ｖｄｄと接地電圧０Ｖの２値で変化させる。

上側スイッチＳＷ２３と下側スイッチＳＷ２４のペアは、第２駆動部２１６を形成しており、基準容量Ｃｒｅｆの電圧Ｖｉを、電源電圧Ｖｄｄと接地電圧０Ｖの２値で変化させる。

スイッチＳＷ２１～ＳＷ２６はコントローラ２７０によって制御される。コントローラ２７０は、信号処理部２５０の一部であってもよい。Ｖｒｅｆ＝Ｖｄｄ／２とすることが好ましい。帰還容量Ｃｆｂと並列に、図示しない初期化スイッチを設けてもよい。

容量センサ２１１は、（i）駆動期間において、電荷転送スイッチＳＷ２５をオフし、センス端子Ｐ_ＳＮＳと基準容量Ｃｒｅｆを切り離した状態で、センス端子Ｐ_ＳＮＳに電源電圧Ｖｄｄと接地電圧０Ｖの一方を印加し、基準容量Ｃｒｅｆに電源電圧Ｖｄｄと接地電圧０Ｖの他方を印加する。

容量センサ２１１は続くセンス期間において、電荷転送スイッチＳＷ２５のみがオンとなり、センス端子Ｐ_ＳＮＳと基準容量Ｃｒｅｆが接続される。その結果、静電容量Ｃｓと基準容量Ｃｒｅｆの間で電荷の移動が発生する。直前の駆動期間においてセンス端子Ｐ_ＳＮＳに電源電圧Ｖｄｄを、基準容量Ｃｒｅｆに接地電圧０Ｖを印加したとすると、電荷保存の法則から、以下の式が成り立つ。
Ｃｓ×Ｖｄｄ＝Ｖｉ×（Ｃｓ＋Ｃｒｅｆ） …（１）
Ｖｉ＝Ｖｄｄ×Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｒｅｆ） …（２）
Ｖｉは、電荷移動完了後の基準容量Ｃｒｅｆの電圧を表す。もしＣｓ＝Ｃｒｅｆであれば、Ｖｉ＝Ｖｄｄ／２となる。

続く増幅期間において、増幅用スイッチＳＷ２６がオンされる。その結果、オペアンプ２１２の反転入力端子の電圧がＶｒｅｆとなるように帰還容量Ｃｆｂが充電され、以下の検出電圧Ｖｓが得られる。
Ｖｓ＝Ｖｒｅｆ－Ｃｒｅｆ／Ｃｆｂ×（Ｖｉ－Ｖｒｅｆ） …（３）

式（２）および（３）から、検出電圧Ｖｓは、静電容量Ｃｓに依存することが分かる。

キャンセル回路２４０Ａの駆動補助回路２４４は、第１スイッチＳＷ１１および第２スイッチＳＷ１２を含む。第１スイッチＳＷ１１は、補助端子Ｐ_ＡＵＸと電源ラインの間に設けられ、第２スイッチＳＷ１２は、補助端子Ｐ_ＡＵＸと接地ラインの間に設けられる。第１スイッチＳＷ１１は第１駆動部２１４の上側スイッチＳＷ２１と連動してオンとなり、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙを、電源電圧Ｖｄｄにプルアップする。また第２スイッチＳＷ１２は第１駆動部２１４の下側スイッチＳＷ２２と連動してオンとなり、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙを接地電圧０Ｖにプルダウンする。

キャンセル回路２４０Ａは、ディセーブル状態において、スイッチＳＷ１１～ＳＷ３がオフに固定される。

図８は、図７の容量センサ２１１Ａの動作波形図である。駆動期間Ｔ１において、上側スイッチＳＷ２１，下側スイッチＳＷ２４がオンとなり、センス端子Ｐ_ＳＮＳに電源電圧Ｖｄｄが印加され、基準容量Ｃｒｅｆに接地電圧０Ｖが印加される。続く転送期間Ｔ２において、電荷転送スイッチＳＷ２５がオンとなり、静電容量Ｃｓと基準容量Ｃｒｅｆの電荷が平均化される。基準容量Ｃｒｅｆの電圧Ｖｉは、以下の式で表される。
Ｖｉ＝Ｖｄｄ×Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｒｅｆ）

続く増幅期間Ｔ３において、電荷転送スイッチＳＷ２５がオフとなり、電圧Ｖｉがホールドされる。増幅用スイッチＳＷ２６がオンとなることで、検出電圧Ｖｓが生成される。

続く駆動期間Ｔ４において、下側スイッチＳＷ２２，上側スイッチＳＷ２３がオンとなり、センス端子Ｐ_ＳＮＳに接地電圧０Ｖが印加され、基準容量Ｃｒｅｆに電源電圧Ｖｄｄが印加される。続く転送期間Ｔ５において、電荷転送スイッチＳＷ２５がオンとなり、静電容量Ｃｓと基準容量Ｃｒｅｆの電荷が平均化される。
Ｖｉ＝Ｖｄｄ×Ｃｒｅｆ／（Ｃｓ＋Ｃｒｅｆ）

続く増幅期間Ｔ６において、電荷転送スイッチＳＷ２５がオフとなり、電圧Ｖｉがホールドされる。増幅用スイッチＳＷ２６がオンとなることで、検出電圧Ｖｓが生成される。

図９は、容量センシング回路２１０Ａによる第２静電容量Ｃｂのセンシングを説明する図である。駆動期間Ｔ１において、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘは、電源電圧Ｖｄｄに上昇する。これにあわせて、第１スイッチＳＷ１１がオンすることで、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、電圧Ｖｘに追従して電源電圧Ｖｄｄに上昇する。

転送期間Ｔ２および増幅期間Ｔ３の間は、第３スイッチＳＷ１３がオンとなり、補助端子Ｐ_ＡＵＸはバッファ２４２の出力と接続される。その結果、バッファ２４２によって、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘと等しくされる。

駆動期間Ｔ４において、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘは、接地電圧０Ｖに低下する。これにあわせて、第２スイッチＳＷ１２がオンすることで、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、電圧Ｖｘに追従して接地電圧０Ｖに低下する。

転送期間Ｔ５および増幅期間Ｔ６の間は、第３スイッチＳＷ１３がオンとなり、補助端子Ｐ_ＡＵＸはバッファ２４２の出力と接続される。その結果、バッファ２４２によって、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘと等しくされる。

以上が容量センシング回路２１０Ａの動作である。この容量センシング回路２１０Ａによれば、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙを、高速にセンス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘに追従させることができ、センス電極Ｅ_ＳＮＳと補助電極Ｅ_ＡＵＸの間の寄生容量Ｃｐ、Ｃｗの影響をキャンセルでき、第２静電容量Ｃｂを測定できる。

駆動期間Ｔ１の開始タイミングにおいて、バッファ２４２の代わりに、駆動補助回路２４４によって、電圧Ｖｙを急峻に上昇させることができる。また駆動期間Ｔ４の開始タイミングにおいて、バッファ２４２の代わりに駆動補助回路２４４によって、電圧Ｖｙを急峻に低下させることができる。

図１０は、容量センシング回路２１０Ａの動作シーケンスの変形例を説明する図である。この変形例において、駆動期間Ｔ１から転送期間Ｔ２に遷移した直後、第１スイッチＳＷ１１と第２スイッチＳＷ１２の同時オン期間が設けられる。第１スイッチＳＷ１１と第２スイッチＳＷ１２のオン抵抗が等しいとき、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、駆動補助回路２４４によってＶｄｄと０Ｖの中点電圧（すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ）まで瞬時に低下する。そして第１スイッチＳＷ１１、第２スイッチＳＷ１２が両方オフとなると、バッファ２４２によって、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘと等しくされる。

同様に、駆動期間Ｔ４から転送期間Ｔ５に遷移した直後にも、第１スイッチＳＷ１１と第２スイッチＳＷ１２の同時オン期間が設けられる。これにより、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、駆動補助回路２４４によってＶｄｄと０Ｖの中点電圧（すなわち基準電圧Ｖｒｅｆ）まで瞬時に上昇する。そして第１スイッチＳＷ１１、第２スイッチＳＷ１２が両方オフとなると、バッファ２４２によって、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙは、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘと等しくされる。

この変形例によれば、駆動期間Ｔ１の終了タイミングにおいても、バッファ２４２ではなく駆動補助回路２４４によって、電圧Ｖｙを急峻に低下させることができる。また駆動期間Ｔ４の終了タイミングにおいても、バッファ２４２ではなく駆動補助回路２４４によって、電圧Ｖｙを急峻に上昇させることができる。これにより、バッファ２４２に要求される駆動能力をさらに低くすることができ、回路面積、消費電力を削減できる。

図１１は、容量センシング回路２１０の第２実装例（２１０Ｂ）を示す回路図である。キャンセル回路２４０Ｂは、図７のキャンセル回路２４０Ａに加えて、バイアス回路２４６を備える。バイアス回路２４６は、駆動補助回路２４４のオフ状態（非アクティブ状態、すなわちＳＷ１１，ＳＷ１２が両方オフ）であるときに、バッファ２４２の入力にバイアス電圧Ｖｂｉａｓを供給する。バイアス電圧Ｖｂｉａｓは、基準電圧Ｖｒｅｆと等しいか、またはその近傍に設定することが望ましい。

バイアス回路２４６は、第４スイッチＳＷ１４、第５スイッチＳＷ１５、電圧源２４８を含む。たとえばＶｂｉａｓ＝Ｖｄｄ／２とするとき、電圧源２４８は、電源電圧Ｖｄｄを分圧比１／２で分圧する抵抗分圧回路で構成してもよい。第４スイッチＳＷ１４は、バッファ２４２の入力とセンス端子Ｐ_ＳＮＳの間に設けられる。また第５スイッチＳＷ１５は、バッファ２４２の入力と電圧源２４８の間に設けられる。

図１２は、図１１の容量センシング回路２１０Ｂの動作波形図である。図１２には、バッファ２４２の出力電圧Ｖｚが示される。駆動期間Ｔ１、Ｔ４において、第４スイッチＳＷ１４がオフ、第５スイッチＳＷ１５がオンとなる。その結果、バッファ２４２の出力電圧Ｖｚは、バイアス電圧Ｖｂｉａｓに維持される。転送期間Ｔ２、Ｔ５、増幅期間Ｔ３、Ｔ６において、第４スイッチＳＷ１４がオン、第５スイッチＳＷ１５がオフとなり、バッファ２４２の出力電圧Ｖｚは、電圧Ｖｘと等しくなる。

このように、実装例２によれば、バッファ２４２の出力電圧Ｖｚの変動範囲を狭めることができる。これにより、バッファ２４２の駆動能力を下げることができ、回路面積、消費電力を一層削減できる。

図１３は、容量センシング回路２１０の第３実装例（２１０Ｃ）の回路図である。キャンセル回路２４０Ｃのバイアス回路２４６Ｃは、サンプルホールド回路２４７を含む。サンプルホールド回路２４７は、転送期間Ｔ２（Ｔ５）、増幅期間Ｔ３（Ｔ６）におけるセンス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘをサンプリングし、ホールドする。バイアス回路２４６Ｃは、駆動期間Ｔ１，Ｔ４の間、ホールドした電圧をバイアス電圧Ｖｂｉａｓとして出力し、転送期間Ｔ２（Ｔ５）、増幅期間Ｔ３（Ｔ６）の間、センス端子Ｐ_ＳＮＳの電圧Ｖｘを出力する。

図１４は、容量センシング回路２１０の第４実装例（２１０Ｅ）の回路図である。容量センサ２１１Ｅの回路形式が、図７の容量センサ２１１Ａと異なっている。容量センサ２１１Ｅは、リセットスイッチＳＷ４１、カレントミラー回路２７４、積分器２７６を備える。

リセットスイッチＳＷ４１は、センス端子Ｐ_ＳＮＳと接地ラインの間に設けられる。カレントミラー回路２７４は、入力側のトランジスタＭ４１がセンス端子Ｐ_ＳＮＳと接続される。カレントミラー回路２７４は、センススイッチＳＷ４２を含んでもよい。積分器２７６は、カレントミラー回路２７４の出力側のトランジスタＭ４２に流れる電流Ｉｓを積分した検出電圧Ｖｓを出力する。

図１５は、図１４の容量センサ２１１Ｅの動作波形図である。リセット区間Ｔ１１においてリセットスイッチＳＷ４１がオンし、センス端子Ｐ_ＳＮＳに０Ｖが印加され、静電容量Ｃｓが放電される。続いて、センス区間Ｔ１２においてセンススイッチＳＷ４２がオンすると、カレントミラー回路２７４の入力側のトランジスタに充電電流Ｉ_ＣＨＧが流れ始め、静電容量Ｃｓが充電電流Ｉ_ＣＨＧによって充電される。そして電圧Ｖｘが電源電圧Ｖｄｄ近傍まで上昇すると、カレントミラー回路２７４の入力側のトランジスタＭ４１がカットオフし、充電が停止する。電圧Ｖｘの変化幅ΔＶは、電源電圧Ｖｄｄとほぼ等しく、このときに静電容量Ｃｓに流れ込む総電荷Ｑは、
Ｑ＝Ｃｓ×ΔＶ＝Ｃｓ×Ｖｄｄ
となる。

充電電流Ｉ_ＣＨＧはカレントミラー回路２７４によってコピーされ、コピーされた電流Ｉｓが積分器２７６によって積算される。出力電圧Ｖｓには、電荷量Ｑに比例した、言い換えれば静電容量Ｃｓに比例した電圧変化が発生する。

図１４に戻る。キャンセル回路２４０Ｅは、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙを、図１５に示す電圧Ｖｘに追従して変化させる。リセットスイッチＳＷ４１がターンオンしたときに、電圧Ｖｘが急峻に変化する。この急峻な変化を、駆動補助回路２４４Ｅによって発生させ、センススイッチＳＷ４２がオンした後の電圧Ｖｘの緩やかな変化を、バッファ２４２によって発生させるとよい。この場合、駆動補助回路２４４Ｅは、補助端子Ｐ_ＡＵＸと接地の間に設けられた第２スイッチＳＷ１２を含むことができる。

図１６は、図１４の容量センシング回路２１０Ｅの動作波形図である。リセット区間Ｔ１１においてリセットスイッチＳＷ４１がオンとなり、補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙが０Ｖにプルダウンされる。センス区間Ｔ１２に移行すると、第３スイッチＳＷ１３がオンとなり、バッファ２４２により補助端子Ｐ_ＡＵＸの電圧Ｖｙが、電圧Ｖｘと等しくなるように駆動される。

図１４の容量センシング回路２１０Ｅにおいて、バッファ２４２の入力側に、バイアス回路２４６を追加することができる。

（実施の形態２）
図１７は、実施の形態２に係るタッチ検出回路２００Ｆを備えるタッチ入力装置１００のブロック図である。パネル１１０は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２を備える。タッチ検出回路２００Ｆは、第１電極Ｅ１と接続される第１端子Ｐ１、第２電極Ｅ２と接続される第２端子Ｐ２を有する。

タッチ検出回路２００Ｆは、図１のタッチ検出回路２００に加えて、セレクタ２８０をさらに備える。セレクタ２８０は、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２と容量センシング回路２１０との間に設けられる。セレクタ２８０は、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２と容量センシング回路２１０の接続関係を入れ替え可能である。つまり、容量センシング回路２１０は、第１電極Ｅ１へのタッチ入力を検出対象とする測定モードと、第２電極Ｅ２へのタッチ入力を検出対象とする測定モードと、が切り替え可能となっている。

以上がタッチ検出回路２００Ｆの構成である。続いてその動作を説明する。はじめに、容量センシング回路２１０は、第１電極Ｅ１をセンス電極Ｅ_ＳＮＳ、第２電極Ｅ２を補助電極Ｅ_ＡＵＸとして、第１静電容量Ｃａ_１および第２静電容量Ｃｂ_１を測定する。そして第１静電容量Ｃａ_１と第２静電容量Ｃｂ_１にもとづいて、水の有無およびタッチの有無を判定する。タッチ判定や補正に関する方法は第１の実施の形態と同様でよい。

同様にして容量センシング回路２１０は、第２電極Ｅ２をセンス電極Ｅ_ＳＮＳ、第１電極Ｅ１を補助電極Ｅ_ＡＵＸとして、第３静電容量Ｃａ_２および第４静電容量Ｃｂ_２を測定する。第３静電容量Ｃａ_２は、第２電極Ｅ２が、第１電極Ｅ１を含む周囲との間に形成する静電容量である。第４静電容量Ｃｂ_２は、第１端子Ｐ１の電圧を第２端子Ｐ２の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって第２電極Ｅ２が周囲との間に形成する静電容量であり、第１電極Ｅ１との間の静電容量が除外された静電容量である。

図１８（ａ）～（ｃ）は、図１７のタッチ検出回路２００Ｆのセンシングを説明する図である。ここでは水の静電容量を考慮した補正として、第１の補正方法を採用するものとする。

図１８（ａ）は、第１電極Ｅ１をタッチしている状態を示す。はじめに、第１電極Ｅ１をセンス電極Ｅ_ＳＮＳとして、第１静電容量Ｃａ_１、第２静電容量Ｃｂ_１が測定される。第２静電容量Ｃｂ_１は、タッチ検出のしきい値ＴＨｔ_１’を超えているため、第１電極Ｅ１へのタッチが検出できる。

続いて、第２電極Ｅ２をセンス電極Ｅ_ＳＮＳとして、第３静電容量Ｃａ_２、第４静電容量Ｃｂ_２が測定される。第２静電容量Ｃｂ_２は実質的にゼロであり、タッチ検出のしきい値ＴＨｔ_２’より小さいため、第２電極Ｅ２へのタッチは検出されない。

図１８（ｂ）は、第２電極Ｅ２をタッチしている状態を示す。はじめに、第１電極Ｅ１をセンス電極Ｅ_ＳＮＳとして、第１静電容量Ｃａ_１、第２静電容量Ｃｂ_１が測定される。第２静電容量Ｃｂ_１は実質的にゼロであり、タッチ検出のしきい値ＴＨｔ_１’より小さいため、第１電極Ｅ１へのタッチは検出されない。

続いて、第２電極Ｅ２をセンス電極Ｅ_ＳＮＳとして、第３静電容量Ｃａ_２、第４静電容量Ｃｂ_２が測定される。第２静電容量Ｃ２ｂは、タッチ検出のしきい値ＴＨｔ_２’を超えているため、第２電極Ｅ２へのタッチが検出される。

図１８（ｃ）は、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２を２本の指２＿１，２＿２で同時タッチ（マルチタッチともいう）している状態を示す。この場合、第２静電容量Ｃｂ_１、第４静電容量Ｃｂ_２はいずれもタッチしきい値ＴＨｔ’を超えることとなるから、マルチタッチを検出できる。

このように図１７のタッチ入力装置１００ｆによれば、第１電極Ｅ１へのタッチ入力と、第２電極Ｅ２へのタッチ入力を個別に検出することができる。なお、この例では、しきい値ＴＨｔ_１’とＴＨｔ_２’が等しく示されるが、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２とで、水の付着量が異なる場合、しきい値ＴＨｔ_１’とＴＨｔ_２’が異なる場合もあり得る。

なお、図１７のタッチ入力装置１００ｆにおいて、電極に付着する水の量によっては、シングルタッチが、マルチタッチと誤判定されるおそれがある。図１９（ａ）、（ｂ）は、マルチタッチの誤検出を説明する図である。図１９（ａ）は、水が付着した電極Ｅ１，Ｅ２の一例を示しており、第１電極Ｅ１側に多くの水４が付着している。また指２は第２電極Ｅ２側をタッチしている。

図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のような状況において測定される可能性のある静電容量Ｃｂ_１，Ｃｂ_２の組み合わせを示す。ここでは、水の静電容量の推定値Ｃｗ＾にもとづく補正として、第２の補正処理を採用するものとする。すなわち、第１電極Ｅ１側については、第２静電容量Ｃｂ_１から、水の推定値Ｃｗ＾_１を減算し、補正後の第２静電容量Ｃｂ_１’が固定のしきい値ＴＨｔと比較される。同様に第２電極Ｅ２側については、第４静電容量Ｃｂ_２から、水の推定値Ｃｗ＾_２を減算し、補正後の第４静電容量Ｃｂ_２’が固定のしきい値ＴＨｔと比較される。
Ｃｂ_１’＝Ｃｂ_１－Ｃｗ＾_１
Ｃｂ_２’＝Ｃｂ_２－Ｃｗ＾_２

図１９（ｂ）の場合、Ｃｂ_１’とＣｂ_２’の両方が、しきい値ＴＨｔを超えている。すなわち、シングルタッチがマルチタッチと誤判定される。図２０は、マルチタッチの誤判定を防止するための、タッチ判定のフローチャートである。

はじめに、電極Ｅ１，Ｅ２に付着している水の量が、所定量を超えているか否かが判定される（Ｓ１００）。処理Ｓ１００においては、いずれか一方の電極Ｅ１，Ｅ２における水の推定量Ｃｗ＾_１，Ｃｗ＾_２が、所定のしきい値ＴＨｗ２（水の有無の判定しきい値ＴＨｗより大きい）より大きいかどうかを判定してもよい。

そして、水の量が所定量より少ない場合（Ｓ１００のＮ）、マルチタッチを許容したタッチ判定に移行する（Ｓ１０２）。具体的には、
（i）Ｃｂ_１’＜ＴＨｔ、Ｃｂ_２’＜ＴＨｔの場合には、タッチ無し
（ii）Ｃｂ_１’＞ＴＨｔ、Ｃｂ_２’＜ＴＨｔの場合には、Ｅ１のみシングルタッチ、
（iii）Ｃｂ_１’＜ＴＨｔ、Ｃｂ_２’＞ＴＨｔの場合には、Ｅ２のみシングルタッチ、
（iv）Ｃｂ_１’＞ＴＨｔ、Ｃｂ_２’＞ＴＨｔの場合には、Ｅ１、Ｅ２へのマルチタッチ
と判定される。

処理Ｓ１００において、水の量が所定量より多い場合（Ｓ１００のＹ）、マルチタッチを許容しないタッチ判定に移行する（Ｓ１０４）。

Ｃｂ_１’およびＣｂ_２’がしきい値ＴＨｔと比較される（Ｓ１０６）。（i）～（iii）の場合、マルチタッチを許容する場合と同じ条件で、シングルタッチが判定される。

Ｃｂ_１’＞ＴＨｔかつＣｂ_２’＞ＴＨｔの場合（iv）には、以下の判定が行われる。
Ｃｂ_１’とＣｂ_２’の差分｜Ｃｂ_１’－Ｃｂ_２’｜が所定のしきい値Ｃ_ＴＨより大きいか否かが判定される（Ｓ１０８）。そして差分｜Ｃｂ_１’－Ｃｂ_２’｜がしきい値Ｃ_ＴＨより大きい場合には（Ｓ１０８のＹ）、Ｃｂ_１’とＣｂ_２’のうち、値が大きい電極がシングルタッチされたものと判定される（Ｓ１１０）。

反対に、差分が｜Ｃｂ_１’－Ｃｂ_２’｜が所定のしきい値Ｃ_ＴＨより小さい場合には（Ｓ１０６のＮ）、Ｃｂ_１’とＣｂ_２’のうち、いずれの電極Ｅ１，Ｅ２についてもタッチがないものと判定される（Ｓ１１２）。

図２１（ａ）～（ｃ）は、図２０のフローチャートにもとづく判定を説明する図である。図２１（ａ）の例では、Ｃｂ_１’＜ＣｔｈかつＣｂ_１’＜Ｃｔｈであり、水の付着量が所定量より少ないと判定され、マルチタッチと判定される。

図２１（ｂ）、（ｃ）の例では、Ｃｂ_１’＞Ｃｔｈであり、水の付着量が所定量より多いと判定される。図２１（ｂ）では、Ｃｂ_１’とＣｂ_２’の差分が大きく、Ｃｂ_２’＞Ｃｂ_１’であるため、第２電極Ｅ２へのシングルタッチと判定される。図２１（ｃ）では、Ｃｂ_１’とＣｂ_２’の差分が小さいため、タッチがないものと判定される。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

図２２は、容量センシング回路２１０の変形例（２１０Ｇ）を示す回路図である。容量センシング回路２１０Ｇは、相互容量方式の容量センサ２１３をさらに備える。この変形例では、相互容量方式の容量センサ２１３によって、第１静電容量Ｃａ（あるいは第３静電容量Ｃ２ａ）が測定される。また自己容量方式の容量センサ２１１とキャンセル回路２４０の組み合わせによって、第２静電容量Ｃｂ（または第４静電容量Ｃ２ｂ）が測定される。

２ 指
４ 水
１００ タッチ入力装置
１１０ パネル
１２０ ホストプロセッサ
Ｅ１ 第１電極
Ｅ２ 第２電極
Ｐ１ 第１端子c
Ｐ２ 第２端子
Ｅ_ＳＮＳ センス電極
Ｅ_ＡＵＸ 補助電極
２００ タッチ検出回路
Ｐ_ＳＮＳ センス端子
Ｐ_ＡＵＸ 補助端子
２１０ 容量センシング回路
２１１，２１３ 容量センサ
２３０ Ａ／Ｄコンバータ
２４０ キャンセル回路
２５０ 信号処理部
２７０ コントローラ
２８０ セレクタ
２９０ インタフェース回路
Ｃａ 第１静電容量
Ｃｂ 第２静電容量
Ｃ２ａ 第３静電容量
Ｃ２ｂ 第４静電容量
ＶＣａ 第１検出信号
ＶＣｂ 第２検出信号
ＤＣａ 第１デジタル信号
ＤＣｂ 第２デジタル信号

Claims (13)

1. 第１電極が接続されるべき第１端子と、
   前記第１電極と近接する第２電極が接続されるべき第２端子と、
   （i）前記第１電極が前記第２電極を含む周囲との間に形成する第１静電容量をセンシングするとともに、（ii）前記第２端子の電圧を前記第１端子の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって前記第１電極が周囲との間に形成する第２静電容量をセンシングする容量センシング回路と、
   前記第１静電容量と前記第２静電容量にもとづいてパネルへの水の付着の判定およびタッチの有無の判定を行う信号処理部と、
   を備え、
   前記信号処理部は、前記第１静電容量と前記第２静電容量の差分を、水検出用のしきい値と比較し、前記差分の方が大きいときに前記第１電極および前記第２電極に水が付着しているものと判定し、前記差分の方が小さいときに水が付着していないものと判定し、
   前記第２静電容量の方が、タッチ検出用のしきい値より大きいときに、タッチがあったものと判定し、前記第２静電容量の方が小さいときにタッチがないものと判定することを特徴とするタッチ検出回路。
2. 前記容量センシング回路は、自己容量方式によって前記第１静電容量をセンシングすることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出回路。
3. 前記容量センシング回路は、相互容量方式によって前記第１静電容量をセンシングすることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出回路。
4. 前記容量センシング回路は、前記第２電極の電圧が前記第１電極の電圧に追従するように前記第２端子を駆動するキャンセル回路を含み、
   前記キャンセル回路をイネーブルとした状態で、自己容量方式によって前記第２静電容量を測定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のタッチ検出回路。
5. 前記信号処理部は、前記容量センシング回路の前記第１静電容量に対する感度と、前記容量センシング回路の前記第２静電容量に対する感度と、の誤差を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のタッチ検出回路。
6. 前記信号処理部は、あるフレームにおいてタッチ判定をする際に、過去のフレームにおいて測定された前記第２静電容量にもとづいて補正値を生成し、当該補正値にもとづいて、タッチ検出用のしきい値と現在のフレームの前記第２静電容量の少なくとも一方を補正し、補正後の前記第２静電容量と前記しきい値の比較結果にもとづいて、前記第１電極へのタッチの有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出回路。
7. 前記第１電極へのタッチの有無の判定条件は、前記水の検出結果に応じて変化することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタッチ検出回路。
8. あるフレームにおける前記第１電極へのタッチの有無の判定条件は、それより前のフレームにおける前記水の検出結果に応じて変化することを特徴とする請求項７に記載のタッチ検出回路。
9. 前記容量センシング回路は、前記第１静電容量および前記第２静電容量に加えて、（iii）前記第２電極が、前記第１電極を含む周囲との間に形成する第３静電容量をセンシングするとともに、（iv）前記第１端子の電圧を前記第２端子の電圧に追従させた状態で、自己容量方式によって前記第２電極が周囲との間に形成する第４静電容量をセンシングすることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のタッチ検出回路。
10. 前記第１端子および前記第２端子と前記容量センシング回路との間に設けられ、前記第１端子および前記第２端子と前記容量センシング回路の接続関係を入れ替えるセレクタをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のタッチ検出回路。
11. ひとつの半導体集積回路上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のタッチ検出回路。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の前記タッチ検出回路を備えることを特徴とする入力装置。
13. 請求項１２に記載の入力装置を備えることを特徴とする電子機器。

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