WO2019044492A1 - 入力装置 - Google Patents

Abstract

静電容量検出部１２は、１つの電極ＥＲに蓄積される電荷を、当該１つの電極ＥＲに設けられた複数の端子Ｔから同時に入力し、この同時入力により、１つの区画Ａに重なる１つの電極ＥＲの重なり部分と物体との間に蓄積される部分電荷が、当該重なり部分から複数の端子Ｔの各々までのコンダクタンスに応じて、当該複数の端子Ｔの各々に分配電荷として分配される。静電容量検出部１２は、Ｎ個の端子Ｔの各々について、分配電荷に応じた検出データＳを生成する。要素データ構成部２２は、Ｍ個の区画Ａに対応するＭ個の要素データＰを、Ｎ個の検出データＳに基づいて構成する。

Description

入力装置

　本発明は、コンピュータやスマートフォン等の情報機器において情報の入力に用いられる入力装置に係り、例えば、指やペンなどの物体が操作面に近接した領域を特定し、その特定した領域に基づいて情報を入力する入力装置に関するものである。

　静電容量の変化により指の接触位置を特定して情報を入力するタッチパッドやタッチパネルなどの入力装置では、同時に複数の接触位置を検出可能なイメージセンシング方式が一般的となっている。

　また、静電容量の変化を検出する方式として、２つの電極間における静電容量の変化を検出する相互容量方式と、電極－グランド間の静電容量を検出する自己容量方式がある。操作面から離れた位置にある指の操作を検出するホバリング機能などを実現する場合には、静電容量の検出感度が高い自己容量方式のセンサが有利である。

　しかしながら、一般的な自己容量方式のセンサでは１つの電極で１つの場所の静電容量を検出するため、これをイメージセンシング方式に適用した場合、解像度が高くなるにつれて電極数が非常に多くなってしまう。この問題に対して、下記の特許文献１では、操作面上に設定された複数の区画の各々における静電容量のデータ（要素データ）を、この区画よりも少ない数の電極で検出される静電容量のデータ（検出データ）に基づいて構成する入力装置が開示されている。ｎ個の検出データからｍ個（ｍ＞ｎ）の要素データを構成するために、データ構成処理が繰り返し実行される。各データ構成処理では、仮の要素データから仮の検出データが算出され、仮の検出データと実際の検出データとの比較に基づいて仮の要素データが修正される。

国際公開ＷＯ２０１６／０２１３５６号

　上記の特許文献１に記載される入力装置では、ｍ個の区画の各々における電極の面積比に関する情報を用いて、上述したデータ構成処理が行われる。データ構成処理において電極の抵抗は考慮されていない（抵抗はゼロと見なされている）ため、電極の抵抗はできるだけ小さいことが望ましい。

　一方、上述したデータ構成処理において要素データの算出精度を高めるには、各区画から得られる静電容量の情報量を多くすることが望ましい。そのためには、個々の区画において重なり部分を持つ電極の数を多くする必要があり、基板上における電極の配線の密度が高くなる。

　プリント基板において高密度かつ低抵抗の配線を実現する場合、最も単純には、配線層の層数を増やして各層の配線をビヤで接続すればよい。しかしながら、配線層の層数が多くなると、プリント基板のコストが高くなる。また、ビヤによるスルーホールが多くなると、プリント基板の裏面に部品を配置させ難くなる。スルーホールを持たないＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　Ｖｉａ　Ｈｏｌｅ）などのビヤを用いると、プリント基板のコストが更に高くなる。

　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、静電容量の検出を行うための電極が比較的大きい抵抗を持つ場合において、操作面上の複数の区画における静電容量を示す要素データを、この区画数よりも少ない数の検出データから精度よく構成できる入力装置を提供することにある。

　本発明の一つの側面に係る入力装置は、操作面への物体の近接に応じた情報を入力する入力装置に関するものである。この入力装置は、それぞれ複数の端子を持ち、全体としてＮ個の前記端子を持つ複数の電極と、前記操作面に近接する物体と前記電極との間に蓄積される電荷を前記Ｎ個の端子からそれぞれ入力し、当該入力した電荷に基づいて、前記物体と前記電極との間の静電容量に応じた検出データを前記Ｎ個の端子の各々について生成する静電容量検出部と、前記操作面を仮想的に区分するＭ個（ＭはＮより大きい自然数を示す。）の区画の各々における前記物体の近接度合いを示すＭ個の要素データを、前記Ｎ個の検出データに基づいて構成する要素データ構成部とを有する。前記Ｍ個の区画の各々は、１以上の前記電極と重なっており、前記静電容量検出部は、１つの前記電極に蓄積される前記電荷を、当該１つの電極に設けられた複数の前記端子から同時に入力し、前記同時入力により、１つの前記区画に重なる１つの前記電極の重なり部分と前記物体との間に蓄積される部分電荷が、当該重なり部分から複数の前記端子の各々までのコンダクタンスに応じて、当該複数の端子の各々に分配電荷として分配される。前記静電容量検出部は、前記Ｎ個の端子の各々について、前記分配電荷に応じた前記検出データを生成する。

　上記入力装置では、１つの前記電極に複数の前記端子が設けられており、全体としてＮ個の前記端子が設けられている。また、前記操作面を仮想的に区分する前記Ｍ個の区画の各々が、１以上の前記電極と重なっている。前記静電容量検出部では、１つの前記電極に蓄積される前記電荷が、当該１つの電極に設けられた複数の前記端子から同時に入力される。この同時入力により、１つの前記区画に重なる１つの前記電極の重なり部分と前記物体との間に蓄積される部分電荷が、当該重なり部分から複数の前記端子の各々までのコンダクタンスに応じて、当該複数の端子の各々に分配電荷として分配される。前記静電容量検出部では、前記Ｎ個の端子の各々について、前記分配電荷に応じた前記検出データが生成される。前記要素データ構成部では、前記Ｍ個の区画の各々における前記物体の近接度合いを示す前記Ｍ個の要素データが、前記Ｎ個の検出データに基づいて構成される。従って、前記電極が比較的大きい抵抗を持つ場合でも、各区画についての前記要素データが精度よく構成される。

　また、上記入力装置では、前記電極の数が前記検出データの数より少なくなり、前記電極の配線の密度が抑制されるため、構成が簡易になる。

　更に、上記入力装置において、前記複数の電極における少なくとも一部の電極は、１つの前記区画の内側に設けられ、第１導電材料により形成された第１部分電極と、隣接する２つの前記区画に属した２つの前記第１部分電極の間に設けられ、前記第１導電材料より導電率が小さい第２導電材料により形成された第２部分電極とを含む。

　この構成によれば、導電率が大きい前記第１導電材料により形成された前記第１部分電極と、導電率が小さい前記第２導電材料により形成された前記第２部分電極とを組み合わせて前記電極が形成されるため、使用される前記第１導電材料及び前記第２導電材料の種類が限られている場合でも、所望の導電率を持った前記電極を形成し易くなる。

　また、１つの前記区画の内側に前記第１部分電極が設けられ、隣接する２つの前記区画に属した２つの前記第１部分電極の間に前記第２部分電極が設けられている。これにより、導電率の低い前記第２部分電極が前記区画の内側で孤立しておらず、前記区画の内側で電荷の流れを妨げるように前記電極を分断しない。そのため、前記区画内における前記物体の近接位置に応じた前記分配電荷のバラツキが抑制され易くなる。

　好適に、上記入力装置は、前記複数の電極が設けられた基板を有してよい。前記基板上には、２つの前記電極が交差した少なくとも１つの交差部が形成されてよい。前記交差部において、一方の前記電極より前記基板から近い場所に位置する他方の前記電極に前記第１部分電極が設けられていてよい。

　この構成によれば、前記交差部の他方の前記電極に設けられた前記第１部分電極は、銅箔などの導電率の高い金属箔で前記基板の表面に形成することが可能であり、前記交差部の厚みが抑制され易くなる。

　好適に、前記一方の電極は、前記第２導電材料により形成されてよい。これにより、前記一方の電極の構成が簡易になる。
　この場合、前記区画は矩形の形状を持ってよく、前記Ｍ個の区画が行列状に配列されてよい。前記複数の電極は、前記区画の行列状の配列に対して行方向へ渡る複数の行方向電極と、前記区画の行列状の配列に対して列方向へ渡る複数の列方向電極とを含んでよい。前記列方向電極は、前記第１部分電極及び前記第２部分電極を含んでよい。前記行方向電極は、前記交差部において前記一方の電極であってよい。

　好適に、前記一方の電極の前記交差部に前記第２部分電極が設けられてよい。これにより、前記一方の電極が前記第１部分電極と前記第２部分電極との組み合わせによって形成されるため、前記一方の電極に所望の導電率を持たせ易くなる。
　この場合、前記区画は矩形の形状を持ってよく、前記Ｍ個の区画が行列状に配列されてよい。前記複数の電極は、前記区画の行列状の配列に対して行方向へ渡る複数の行方向電極と、前記区画の行列状の配列に対して列方向へ渡る複数の列方向電極とを含んでよい。前記行方向電極及び前記列方向電極は、それぞれ前記第１部分電極及び前記第２部分電極を含んでよい。前記行方向電極は、前記交差部において前記一方の電極であってよい。前記列方向電極は、前記交差部において前記他方の電極であってよい。

　好適に、前記Ｍ個の要素データの各々が、前記Ｎ個の検出データの各々へ所定の割合で分配される部分要素データの和であってよい。前記Ｎ個の検出データの各々が、前記Ｍ個の要素データの各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和に近似してよい。前記要素データ構成部は、前記Ｍ個の要素データの仮定値の各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和として、前記Ｎ個の検出データの仮定値をそれぞれ算出し、当該算出したＮ個の検出データの仮定値が前記Ｎ個の検出データへ近づくように、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を修正するデータ構成処理を複数回繰り返してよい。１つの前記部分要素データが、前記同時入力により１つの前記端子へ分配される前記分配電荷に近似してよい。１つの前記要素データが、１つの前記区画における全ての前記電極の重なり部分に蓄積される全ての前記部分電荷を合成した合成電荷に近似してよい。

　この構成によれば、前記Ｍ個の要素データの各々が、前記Ｎ個の検出データの各々へ所定の割合で分配される部分要素データの和であり、前記Ｎ個の検出データの各々が、前記Ｍ個の要素データの各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和に近似する。すなわち、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合によって、前記Ｍ個の要素データから前記Ｎ個の検出データへの変換が規定される。
　前記データ構成処理では、前記Ｍ個の要素データの仮定値の各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和として、前記Ｎ個の検出データの仮定値がそれぞれ算出される。また、当該算出されたＮ個の検出データの仮定値が前記Ｎ個の検出データへ近づくように、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値が修正される。このデータ構成処理を繰り返すことにより、前記Ｎ個の検出データに適合した前記要素データの収束値が得られる。

　好適に、１つの前記所定の割合が、１つの前記区画に重なる１つの前記電極の重なり部分と、当該１つの区画に重なる全ての前記電極の重なり部分との面積比、及び、当該１つの電極における１つの前記端子から当該重なり部分までのコンダクタンスと、当該１つの電極における全ての前記端子から当該重なり部分までのコンダクタンスとの比に応じた値を持ってよい。

　好適に、前記データ構成処理は、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を前記Ｎ個の検出データの仮定値に変換する第１処理と、前記Ｎ個の検出データの仮定値が前記Ｎ個の検出データと等しくなるために前記Ｎ個の検出データの仮定値に乗じるべき倍率を示すＮ個の第１係数を算出する第２処理と、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｎ個の第１係数を、前記Ｍ個の要素データに乗じるべき倍率を示すＭ個の第２係数に変換する第３処理と、前記Ｍ個の要素データの仮定値を、前記Ｍ個の第２係数に基づいて修正する第４処理とを含んでよい。

　好適に、前記要素データ構成部は、前記第１処理において、１つの前記要素データから１つの前記検出データへ分配される１つの前記部分要素データに関する前記所定の割合を１つの成分とし、前記Ｍ個の要素データ及び前記Ｎ個の検出データに対応したＭ×Ｎ個の成分からなる第１変換行列に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を成分とする行列を、前記Ｎ個の検出データの仮定値を成分とする行列に変換してよい。

　好適に、前記要素データ構成部は、前記第３処理において、１つの前記要素データから１つの前記検出データへ分配される１つの前記部分要素データに関する前記所定の割合を１つの成分とし、前記Ｍ個の要素データ及び前記Ｎ個の検出データに対応したＭ×Ｎ個の成分からなる第２変換行列に基づいて、前記Ｎ個の第１係数を成分とする行列を、前記Ｍ個の第２係数を成分とする行列に変換してよい。

　本発明によれば、静電容量の検出を行うための電極が比較的大きい抵抗を持つ場合において、操作面上の複数の区画における静電容量を示す要素データを、この区画数よりも少ない数の検出データから精度よく構成できる。

図１は、第１の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す図である。 図２Ａ～図２Ｂは、操作面を仮想的に区分する複数の区画について図解した図である。図２Ａは複数の区画を示し、図２Ｂは区画と検出領域との重なりを示す。 図３は、１つの区画に重なる１つの電極の重なり部分と物体との間に電荷が蓄積された状態を示す図である。 図４は、１つの区画における１つの電極に蓄積された電荷が２つの端子に分配される状態を示す図である。 図５は、Ｎ個の検出データとＭ個の部分要素データとの関係を図解した図である。 図６は、Ｍ個の要素データからＮ個の検出データへの変換を説明するための図である。 図７は、Ｍ個の要素データの仮定値からＮ個の検出データの仮定値への変換を説明するための図である。 図８は、Ｎ個の第１係数からＭ個の第２係数への変換を説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る入力装置においてＮ個の検出データからＭ個の要素データを構成する方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図１０は、データ構成処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１１Ａ～図１１Ｂは、第１の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１１Ａは操作面の複数の区画を示し、図１１Ｂは各区画と重なる電極のパターンを示す。 図１２Ａ～図１２Ｂは、図１１に示す電極のパターンの詳細を示す図である。図１２Ａは交差部の上側を通る電極のパターンを示し、図１２Ｂは交差部の下側を通る電極のパターンを示す。 図１３Ａ～図１３Ｂは、図１１に示す電極パターンの交差部付近を拡大した図である。図１３Ａは平面図であり、図１３ＢはＡ－Ａ線断面図である。 図１４Ａ～図１４Ｂは、第１の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一変形例を示す図である。図１４Ａは操作面の複数の区画を示し、図１４Ｂは各区画と重なる電極のパターンを示す。 図１５Ａ～図１５Ｂは、図１４に示す電極のパターンの詳細を示す図である。図１５Ａは交差部の上側を通る電極のパターンを示し、図１５Ｂは交差部の下側を通る電極のパターンを示す。 図１６Ａ～図１６Ｂは、第２の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１６Ａは操作面の複数の区画を示し、図１６Ｂは各区画と重なる電極のパターンを示す。 図１７Ａ～図１７Ｂは、図１６に示す電極のパターンの詳細を示す図である。図１７Ａは交差部の上側を通る電極のパターンを示し、図１７Ｂは交差部の下側を通る電極のパターンを示す。 図１８Ａ～図１８Ｂは、図１６に示す電極パターンの交差部付近を拡大した図である。図１８Ａは平面図であり、図１８ＢはＢ－Ｂ線断面図である。 図１９Ａ～図１９Ｂは、第３の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１９Ａは操作面の複数の区画を示し、図１９Ｂは各区画と重なる電極のパターンを示す。 図２０Ａ～図２０Ｂは、図１９に示す電極のパターンの詳細を示す図である。図２０Ａは交差部の上側を通る電極のパターンを示し、図２０Ｂは交差部の下側を通る電極のパターンを示す。 図２１Ａ～図２１Ｂは、図１９に示す電極パターンの交差部付近を拡大した図である。図１９Ａは平面図であり、図１９ＢはＣ－Ｃ線断面図である。

＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す図である。
　図１に示す入力装置は、センサ部１０と、処理部２０と、記憶部３０と、インターフェース部４０を有する。本実施形態に係る入力装置は、センサが設けられた操作面に指やペンなどの物体を近接させることによって、その近接の位置に応じた情報を入力する装置である。なお、本明細書における「近接」は、近くにあることを意味しており、接触の有無を限定しない。

［センサ部１０］
　センサ部１０は、操作面１１上の複数の検出領域において物体（指やペンなど）の近接の度合いをそれぞれ検出し、全体としてＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎを生成する。センサ部１０は、検出領域ごとに１以上の検出データＳ_ｉを生成する。なお、「ｉ」は１からＮまでの整数を示す。以下の説明では、Ｎ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎの各々を区別せずに「検出データＳ」と記す場合がある。

　センサ部１０は、図１の例において、Ｊ個の検出領域に設けられたＪ個の電極ＥＲ_１～ＥＲ_Ｊを有する。以下の説明では、Ｊ個の電極ＥＲ_１～ＥＲ_Ｊの各々を区別せずに「電極ＥＲ」と記す場合がある。電極ＥＲはそれぞれ複数の端子Ｔを持ち、Ｊ個の電極ＥＲが全体としてＮ個の端子Ｔを持つ。図１の例において、各電極ＥＲは２つの端子Ｔを持つため、電極ＥＲの数Ｊは端子Ｔの数Ｎの半分である。なお、本発実施形態の他の例では、３以上の端子Ｔを持つ電極ＥＲがあってもよい。

　センサ部１０の操作面１１は、図２Ａにおいて示すように、複数の区画Ａによって仮想的に区分される。図２Ａの例では、複数の区画Ａが格子状に区切られている。また、複数の区画Ａの各々は、複数の電極ＥＲと重なっている。図２Ｂの例では、１つの区画Ａが４つの電極ＥＲと重なっている。従って、センサ部１０は、複数の区画Ａの各々について、物体の近接の度合いを示す複数の検出データＳを生成する。以下では、区画Ａの数をＮより多いＭ個（Ｍ＞Ｎ）とする。また、区画Ａの各々を区別して「区画Ａ_ｊ」と記す場合がある。「ｊ」は１からＭまでの整数を示す。

　本実施形態に係る入力装置は、センサ部１０において得られたＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎに基づいて、Ｍ個の区画Ａ₁～Ａ_Ｍの各々における物体の近接度合いを示すＭ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを構成する。

　センサ部１０は、図１の例において、静電容量検出部１２を含む。静電容量検出部１２は、操作面１１上の電極ＥＲ_１～ＥＲ_Ｊに物体（指やペンなど）が近接することによる静電容量の変化を検出する。静電容量検出部１２は、操作面１１に近接する物体と電極ＥＲとの間に蓄積される電荷をＮ個の端子Ｔからそれぞれ入力し、この入力した電荷に基づいて、物体と電極ＥＲとの間の静電容量に応じた検出データＳをＮ個の端子Ｔの各々について生成する。

　また、静電容量検出部１２は、１つの電極ＥＲに蓄積される電荷を入力する場合、この１つの電極ＥＲに設けられた複数の端子Ｔから同時に電荷を入力する。これにより、電極ＥＲ上に蓄積される電荷は、複数の端子Ｔへ分配されることになる。このとき、電荷の分配の比率は、電極ＥＲ上で電荷が蓄積される場所から端子Ｔまでのコンダクタンス（抵抗値の逆数）に比例することが予想される。すなわち、コンダクタンスが大きい端子Ｔへより多くの電荷が分配される。

　図３は、１つの区画Ａ_ｊに重なる１つの電極ＥＲ_ｋの重なり部分ＥＲ_ｋｊと物体１との間に部分電荷ＱＰ_ｋｊが蓄積された状態を示す図である。図４は、この部分電荷ＱＰ_ｋｊが電極ＥＲ_ｋの２つの端子Ｔ_ｋ（１）、Ｔ_ｋ（２）へ分配される状態を示す図である。なお、「ｋ」は１からＪまでの整数を示す。また「ｋ（１）」及び「ｋ（２）」は、それぞれ整数ｋに関連付けられた１からＮまでの整数を示す。

　図３及び図４において、「Ｇ_{ｋ（１）ｊ}」は、重なり部分ＥＲ_ｋｊから端子Ｔ_ｋ（１）までのコンダクタンスを示し、「Ｇ_{ｋ（２）ｊ}」は、重なり部分ＥＲ_ｋｊから端子Ｔ_ｋ（２）までのコンダクタンスを示す。また、「ＣＥＲ_ｋｊ」は、重なり部分ＥＲ_ｋｊと物体１との間の静電容量を示す。

　図４において、「ＱＤ_{ｋ（１）ｊ}」は、部分電荷ＱＰ_ｋｊのうち端子Ｔ_ｋ（１）へ分配される分配電荷を示す。また「ＱＤ_{ｋ（２）ｊ}」は、部分電荷ＱＰ_ｋｊのうち端子Ｔ_ｋ（２）へ分配される分配電荷を示す。

　静電容量検出部１２は、２つの端子Ｔ_ｋ（１）、Ｔ_ｋ（２）から同時に電荷を入力する２つのチャージアンプ１２－ｋ（１）、１２－ｋ（２）を有する。チャージアンプ１２－ｋ（１）、１２－ｋ（２）は、オペアンプＯＰとキャパシタＣｆとスイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ含む。キャパシタＣｆとスイッチＳＷ１は、オペアンプＯＰの出力と反転入力端子との間に並列に接続される。スイッチＳＷ２は、オペアンプの非反転入力端子にグランド電位又は駆動電圧Ｖを選択的に入力する。オペアンプＯＰの反転入力端子は、電極ＥＲ_ｋｊの対応する端子Ｔに接続される。

　図３の状態において、チャージアンプ１２－ｋ（１）、１２－ｋ（２）のスイッチＳＷ１がそれぞれオンし、スイッチＳＷ２がそれぞれ駆動電圧Ｖをオペアンプの非反転入力端子に入力する。これにより、２つの端子Ｔ_ｋ（１）、Ｔ_ｋ（２）には駆動電圧Ｖが印加され、重なり部分ＥＲ_ｋｊと物体１との間には部分電荷ＱＰ_ｋｊが蓄積される。

　図４の状態において、チャージアンプ１２－ｋ（１）、１２－ｋ（２）のスイッチＳＷ１がそれぞれ同時にオフし、スイッチＳＷ２がそれぞれ同時にグランド電位をオペアンプの非反転入力端子に入力する。これにより、２つの端子Ｔ_ｋ（１）、Ｔ_ｋ（２）がグランド電位となるように、チャージアンプ１２－ｋ（１）、１２－ｋ（２）へ電荷が転送される。この電荷の転送は、ほぼ同時に開始される。

　部分電荷ＱＰ_ｋｊは、端子Ｔ_ｋ（１）へ分配される分配電荷ＱＤ_{ｋ（１）ｊ}と、端子Ｔ_ｋ（２）へ分配される分配電荷ＱＤ_{ｋ（２）ｊ}との和であり、次の式が成立する。

　分配電荷ＱＤ_{ｋ（１）ｊ}及びＱＤ_{ｋ（２）ｊ}は、重なり部分ＥＲ_ｋｊから２つの端子Ｔ_ｋ（１），Ｔ_ｋ（２）までのコンダクタンスＧ_{ｋ（１）ｊ}，Ｇ_{ｋ（２）ｊ}に比例する。コンダクタンス比を示す係数を「ＫＧ_{ｋ（１）ｊ}」，「ＫＧ_{ｋ（２）ｊ}」とすると、分配電荷ＱＤ_{ｋ（１）ｊ}及びＱＤ_{ｋ（２）ｊ}はそれぞれ次の式で表される。

　係数ＫＧ_{ｋ（１）ｊ}，ＫＧ_{ｋ（１）ｊ}は、コンダクタンスＧ_{ｋ（１）ｊ}，Ｇ_{ｋ（２）ｊ}により次の式で表される。

　また、区画Ａ_ｊに重なる全ての電極ＥＲ_ｋの重なり部分ＥＲ_ｋｊに蓄積される全ての部分電荷ＱＰ_ｋｊを合成した合成電荷を「Ｑ_ｊ」とする。この合成電荷Ｑ_ｊは、次の式で表される。

　部分電荷ＱＰ_ｋｊは、区画Ａ_ｊにおける重なり部分ＥＲ_ｋｊと物体１との静電容量ＣＥＲ_ｋｊに比例し、静電容量ＣＥＲ_ｋｊは重なり部分ＥＲ_ｋｊの面積にほぼ比例する。従って、区画Ａ_ｊに重なる電極ＥＲ_ｋの重なり部分ＥＲ_ｋｊと全電極の重なり部分との面積比を「ＫＳ_ｋｊ」とすると、部分電荷ＱＰ_ｋｊは、次の式で表される。

　式（５）を式（２－１），（２－２）に代入すると、次の式が得られる。

　式（６－１），（６－２）において、合成電荷Ｑ_ｊに乗ぜられる係数を「Ｋ_{ｋ（１）ｊ}」，「Ｋ_{ｋ（２）ｊ}」に置き換えると、これらの係数はそれぞれ次の式で表される。

　「ｋ（１）」，「ｋ（２）」は１からＮまでの整数であるため、これを整数ｉに置き換えると、式（７－１），（７－２）は次の式で表される。

　式（８）を式（６－１），（６－２）に代入すると、分配電荷ＱＤ_ｉｊは次の式で表される。

　端子Ｔ_ｉから静電容量検出部１２に入力される検出電荷を「ＱＤ_ｉ」とすると、検出電荷ＱＤ_ｉは端子Ｔ_ｉに関わる全ての分配電荷ＱＤ_ｉｊを足し合わせたものであるため、次の式が得られる。

　式（１０）に式（９）を代入すると、次の式が得られる。

　式（１１）は、行列を用いて次のように表すことが可能である。

　また、区画Ａ_ｊの合成電荷Ｑ_ｊは、区画Ａ_ｊに関わる全ての分配電荷ＱＤ_ｉｊを足し合わせたものであるため、次の式で表される。

　ところで、本実施形態に係る入力装置は、Ｎ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎに基づいてＭ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを構成する（以下、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを区別せずに「要素データＰ」と記す場合がある）。区画Ａ_ｊの要素データＰ_ｊは、区画Ａ_ｊに重なる全ての電極ＥＲの重なり部分と物体との間の静電容量ＣＥＲ_ｊに相当する。この静電容量ＣＥＲ_ｊは、合成電荷Ｑ_ｊに比例するため、次の式が成立する。

　また、静電容量検出部１２が端子Ｔ_ｉについて生成する検出データＳ_ｉは、端子Ｔ_ｉから静電容量検出部１２に入力される検出電荷ＱＤ_ｉに比例するため、次の式が成立する。

　更に、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_ＭとＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎとの間には、一定の関係が成立する。すなわち、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍの各々は、Ｎ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎの各々へ所定の割合で分配される部分要素データＵの和で表される。要素データＰ_ｊから検出データＳ_ｉへ分配される部分要素データＵを「Ｕ_ｉｊ」とする。要素データＵ_ｉｊは、区画Ａ_ｊに重なる１つの電極ＥＲの重なり部分から端子Ｔ_ｉへ分配される分配電荷ＱＤ_ｉｊに比例するため、次の式が成立する。

　式（１４）及び式（１６）を式（１３）に当てはめることにより、次の式が得られる。

　式（１５）及び式（１６）を式（１０）に当てはめることにより、次の式が得られる。

　式（１４）及び式（１６）を式（９）に当てはめることにより、次の式が得られる。

　式（１４）及び式（１５）を式（１１）に当てはめることにより、次の式が成立する。

　図５は、Ｎ個の検出データＳ₁～Ｓ_ＮとＭ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍとの関係を図解した図であり、式（１７）及び（１８）の関係を図で表したものである。図３から分かるように、検出データＳ_ｉは、Ｎ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎからそれぞれ分配される部分要素データＵ_ｉ1～Ｕ_ｉMを足し合わせた値に近似する。そのため、要素データＰ₁～Ｐ_Ｍから部分要素データＵ_ｉ1～Ｕ_ｉMを算出できれば、式（１８）により、検出データＳ_ｉも算出可能である。

　図６は、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_ＭからＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎへの変換を説明するための図である。式（２０）で表される要素データＰ₁～Ｐ_Ｍから検出データＳ₁～Ｓ_Ｎへの変換は、Ｎ×Ｍ個の定数データＫ_ｉｊによって規定される。この変換は、図６からも分かるように、行列を用いて次式のように表される。

　式（２１）の左辺におけるＮ×Ｍの行列（第１変換行列Ｋ）は、センサ部１０の各区画Ａにおいて各電極ＥＲが重なる部分の面積の割合や、各区画Ａにおける各電極ＥＲの重なり部分から各端子Ｔまでのコンダクタンスなど、センサ部１０の構成によって定まる既知のデータである。

［処理部２０］
　処理部２０は、入力装置の全体的な動作を制御する回路であり、例えば、記憶部３０に格納されるプログラム３１の命令コードに従って処理を行うコンピュータや、特定の機能を実現する専用のハードウェア（ロジック回路など）を含んで構成される。処理部２０の処理は、全てをコンピュータにおいてプログラムに基づいて実現してもよいし、その一部若しくは全部を専用のハードウェアで実現してもよい。

　図１の例において、処理部２０は、制御部２１と、要素データ構成部２２と、座標計算部２３を有する。

　制御部２１は、センサ部１０における検出のタイミングを制御する。例えば、制御部２１は、検出を実行する電極ＥＲの選択や、検出結果として得られたアナログ信号のサンプリング、Ａ／Ｄ変換による検出データＳの生成などが適切なタイミングで行われるように、センサ部１０の内部の各回路を制御する。

　要素データ構成部２２は、センサ部１０において生成されたＮ個の検出データに基づいて、Ｍ個の区画Ａに対応したＭ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを構成する処理を行う。

　要素データ構成部２２は、次に述べるデータ構成処理を複数回繰り返すことにより、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを一定の値に収束させるために複数回のデータ構成処理を実行する。そして、要素データ構成部２２は、この複数回のデータ構成処理で得られたＭ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍの確定値として取得する。以下の説明では、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを区別せずに「仮定値ＰＡ」と記す場合がある。

　まず、データ構成処理について説明する。
　要素データ構成部２２は、１回のデータ構成処理において、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍの各々から所定の割合（定数データＫ_ｉｊ）で分配される部分要素データＵ_ｉｊの和として、Ｎ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎをそれぞれ算出する。そして、要素データ構成部２２は、当該算出したＮ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎが、センサ部１０の検出結果であるＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎへ近づくように、Ｎ×Ｍ個の定数データＫ_ｉｊに基づいて、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを修正する。

　このデータ構成処理は、具体的には、４つの処理（第１処理～第４処理）を含む。

（第１処理）
　第１処理において、要素データ構成部２２は、既知のデータであるＮ×Ｍ個の定数データＫ_ｉｊに基づいて、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_ＭをＮ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎに変換する。この変換は、式（２１）の関係から、第１変換行列Ｋを用いて次式のように表される

　図７は、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_ＭからＮ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎへの変換を説明するための図である。第１変換行列Ｋは既知のデータであるため、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍが与えられると、式（２２）によってＮ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎを算出することができる。

（第２処理）
　第２処理において、要素データ構成部２２は、Ｎ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_ＮがＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎと等しくなるためにＮ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎに乗じるべき倍率を示すＮ個の第１係数α₁～α_Ｎを算出する。第１係数α_ｉは、次の式で表される。

　第２処理における第１係数α₁～α_Ｎの計算は、行列を用いて次のように表される。

（第３処理）
　第３処理において、要素データ構成部２２は、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍに乗じるべき倍率を示すＭ個の第２係数β₁～β_Ｍを算出する。すなわち、要素データ構成部２２は、Ｎ×Ｍ個の定数データＫ_ｉｊに基づいて、Ｎ個の第１係数α₁～α_ＮをＭ個の第２係数β₁～β_Ｍに変換する。

　式（１９）において示すように、要素データＰ_ｊから検出データＳ_ｉへ分配される部分要素データＵ_ｉｊは、要素データＰ_ｊの全体に対して、定数データＫ_ｉｊに相当する割合を占める。定数データＫ_ｉｊが大きいほど、要素データＰ_ｊと検出データＳ_ｉとの相関性が高くなる。従って、定数データＫ_ｉｊが大きいほど、第１係数α_ｉと第２係数β_ｊとの相関性も高くなることが推定される。そこで、要素データ構成部２２は、第２係数β_ｊを算出する場合に、Ｎ個の第１係数α₁～α_Ｎを単純に平均するのではなく、第１係数α₁～α_Ｎの各々に定数データＫ_ｉｊの重み付けを与えて平均する。すなわち、第２係数β_ｊは、次の式で表される。

　図８は、Ｎ個の第１係数α₁～α_ＮからＭ個の第２係数β₁～β_Ｍへの変換を説明するための図である。この図からも分かるように、式（２５）の関係は、行列を用いて次式のように表される。

　式（２６）における左辺のＭ×Ｎの行列（第２変換行列Ｋ^Ｔ）は、第１変換行列Ｋの転置行列である。

（第４処理）
　第４処理において、要素データ構成部２２は、第３処理で得られたＭ個の第２係数β₁～β_Ｍに基づいて、現在の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを新しい仮定値ＰＡ’₁～ＰＡ’_Ｍに修正する。

　第４処理における要素データの仮定値ＰＡ’₁～ＰＡ’_Ｍの計算は、行列を用いて次式のように表される。

　要素データ構成部２２は、以上述べたデータ構成処理を繰り返すことで、要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍの修正を繰り返す。要素データ構成部２２は、例えばデータ構成処理を所定回数だけ繰り返し、その結果として得られた要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを、Ｍ個の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍの確定値として取得する。
　以上が、要素データ構成部２２の説明である。

　座標計算部２３は、要素データ構成部２２によって構成された要素データＰ₁～Ｐ_Ｍに基づいて、物体（指やペンなど）が近接した操作面１１上の座標を計算する。例えば、座標計算部２３は、要素データＰ₁～Ｐ_Ｍにより表される二次元データを２値化して、物体が近接していることを示すデータが集合した領域を、個々の物体の近接領域として特定する。そして、座標計算部２３は、特定した物体の近接領域の横方向と縦方向のそれぞれについてプロファイルデータを作成する。横方向のプロファイルデータは、操作面１１の縦方向における一群の要素データＰ_ｊの和を１列毎に算出し、その要素データＰ_ｊの和を操作面１１の横方向の順番に配列したものである。縦方向のプロファイルデータは、操作面１１の横方向における一群の要素データＰ_ｊの和を１行毎に算出し、その要素データＰ_ｊの和を操作面１１の縦方向の順番に配列したものである。座標計算部２３は、この横方向のプロファイルデータと縦方向のプロファイルデータのそれぞれについて、要素データＰ_ｊのピークの位置や重心の位置を演算する。この演算により求められた横方向の位置と縦方向の位置が、操作面１１上において物体が近接した座標を表す。座標計算部２３は、このような演算により求めた座標のデータを、記憶部３０の所定の記憶エリアに格納する。

［記憶部３０］
　記憶部３０は、処理部２０において処理に使用される定数データや変数データを記憶する。処理部２０がコンピュータを含む場合、記憶部３０は、そのコンピュータにおいて実行されるプログラム３１を記憶してもよい。記憶部３０は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、ハードディスクなどを含んで構成される。

［インターフェース部４０］
　インターフェース部４０は、入力装置と他の制御装置（入力装置を搭載する情報機器のコントロール用ＩＣなど）との間でデータをやり取りするための回路である。処理部２０は、記憶部３０に記憶される情報（物体の座標情報、物体数など）をインターフェース部４０から図示しない制御装置へ出力する。また、インターフェース部４０は、処理部２０のコンピュータにおいて実行されるプログラム３１を、光ディスクやＵＳＢメモリなどの非一時的記録媒体やネットワーク上のサーバなどから取得して、記憶部３０にロードしてもよい。

　ここで、本実施形態に係る入力装置における要素データＰの構成処理について、図９及び図１０のフローチャートを参照して説明する。

ＳＴ１００：
　処理部２０は、センサ部１０において生成されたＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎを取得する。

ＳＴ１０５：
　処理部２０は、後述するデータ構成処理（ＳＴ１１５）で使用する要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍの初期値を取得する。要素データ構成部２２は、例えば予め記憶部３０に格納された定数データを初期値として取得する。

　なお、要素データ構成部２２は、前回の構成結果（確定値）として得られた要素データＰ₁～Ｐ_Ｍを初期値として取得してもよい。あるいは、要素データ構成部２２は、直前までの複数回の構成結果（確定値）として得られた複数組の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍに基づいて、例えば各要素データの移動平均値を算出し、それを今回の初期値として取得してもよい。直前に構成された１組以上の要素データＰ₁～Ｐ_Ｍに基づく初期値を用いて１回目のデータ構成処理（ＳＴ１１５）を行うことにより、要素データとの誤差が大きい初期値を用いる場合に比べて、構成される要素データの精度が向上する。

ＳＴ１１０：
　処理部２０は、データ構成処理の繰り返し回数を計数するための変数ｔの値をゼロに初期化する。

ＳＴ１１５：
　処理部２０は、４つの処理（第１処理～第４処理）からなるデータ構成処理（図１０）を行う。

　まず処理部２０は、第１処理（ＳＴ２００）において、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍと第１変換行列Ｋとに基づいて、式(２２)の演算により、Ｎ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_Ｎを算出する。
　次に処理部２０は、第２処理（ＳＴ２０５）において、Ｎ個の検出データの仮定値ＳＡ₁～ＳＡ_ＮとＮ個の検出データＳ₁～Ｓ_Ｎとに基づいて、式（２４）の演算により、Ｎ個の第１係数α₁～α_Ｎを算出する。
　次に処理部２０は、第３処理（ＳＴ２１０）において、Ｎ個の第１係数α₁～α_Ｎと第２変換行列Ｋ^Ｔとに基づいて、式（２６）の演算により、Ｍ個の第２係数β₁～β_Ｍを算出する。
　次に処理部２０は、第４処理（ＳＴ２１５）において、第２係数β₁～β_Ｍを用いた式（２８）の演算により、Ｍ個の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍをそれぞれ修正する。

ＳＴ１２０，ＳＴ１２５：
　処理部２０は、変数ｔをインクリメントし（ＳＴ１２０）、インクリメント後の変数ｔが「Ｌ」に達していない場合は、修正後の要素データの仮定値ＰＡ₁～ＰＡ_Ｍを用いて、ステップＳＴ１１５のデータ構成処理を再び実行する。インクリメント後の変数ｔが「Ｌ」に達した場合は、ステップＳＴ１３０に移行する。

ＳＴ１３０：
　要素データ構成部２２は、Ｌ回のデータ構成処理で得られた要素データの仮定値ＰＡ_１～ＰＡ_Ｍを、要素データＰ_１～Ｐ_Ｍの確定値として取得する（ＳＴ１３０）。

　次に、本実施形態に係る入力装置における電極のパターンの例を説明する。
　図１１Ａ～図１１Ｂは、第１の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１１Ａは操作面１１の２０個の区画（Ａ_１～Ａ_２０）を示し、図１１Ｂは各区画Ａと重なる９個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）を示す。図１２Ａ～図１２Ｂは、図１１に示す電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）の詳細を示す図である。図１２Ａは交差部ＸＰの上側を通る４個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_４）を示し、図１２Ｂは交差部ＸＰの下側を通る５個の電極のパターン（ＥＲ_５～ＥＲ_９）を示す。図１３Ａ～図１３Ｂは、図１１Ｂに示す電極パターンの交差部ＸＰ付近を拡大した図である。図１３Ａは平面図であり、図１３ＢはＡ－Ａ線断面図である。

　この例において、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４及び電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、基板１５に設けられている。基板１５は、例えばプリント基板である。電極ＥＲ_１～ＥＲ_９における一部の電極は、プリント基板における銅箔などの導電率が大きい導体パターンを含む。

　図１１の例において、センサ部１０の操作面１１はほぼ矩形であり、それぞれ矩形の形状を持つ２０個の区画Ａ_１～Ａ_２０が４行５列の行列状に配列されている。区画Ａ_１～Ａ_５は、第１行目の第１列目から第５列目に向かって番号順に並び、区画Ａ_６～Ａ_１０は、第２行目の第１列目から第５列目に向かって番号順に並び、区画Ａ_１１～Ａ_１５は、第３行目の第１列目から第５列目に向かって番号順に並び、区画Ａ_１６～Ａ_２０は、第４行目の第１列目から第５列目に向かって番号順に並ぶ。

　図１２Ａの例において、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、区画Ａの行列状の配列における第１行目～第４行目にこの順番で位置しており、それぞれ第１列目から第５列目まで行方向（図の例では横方向）に渡って延びている。この例において、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は行方向電極とも呼ばれる。電極ＥＲ_１～ＥＲ_４が各区画において占める面積の割合は、全て１／２となっている。電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、第１列目側の端部に端子Ｔ_１～Ｔ_４を持ち、第５列目側の端部に端子Ｔ_５～Ｔ_８を持つ。

　１つの区画Ａの中において、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は蝶型の形状を持つ。すなわち、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、区画Ａのほぼ中央において列方向（図の例では縦方向）の幅が狭く、区画Ａの中央から行方向へ向かうにつれて列方向の幅が連続的に広がっている。

　図１２Ｂの例において、電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、区画Ａの行列状の配列における第１列目～第５列目にこの順番で位置しており、それぞれ第１行目から第４行目まで列方向に渡って延びている。この例において、電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は列方向電極とも呼ばれる。電極ＥＲ_５～ＥＲ_９が各区画において占める面積の割合は、全て１／２となっている。電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、第１行目側の端部に端子Ｔ_９～Ｔ_１３を持ち、第４行目側の端部に端子Ｔ_１４～Ｔ_１８を持つ。

　１つの区画Ａの中において、電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は蝶型の形状を持つ。すなわち、電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、区画Ａのほぼ中央において行方向の幅が狭く、区画Ａの中央から列方向へ向かうにつれて行方向の幅が連続的に広がっている。

　電極ＥＲ_１～ＥＲ_４と電極ＥＲ_５～ＥＲ_９とは、図１１Ｂ及び図１３Ａに示すように、それぞれ区画Ａのほぼ中央における幅狭の部分で交差している。

　電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、１つの区画Ａの内側に設けられた第１部分電極ＥＰＡ_１と、隣接する２つの区画Ａに属した２つの第１部分電極ＥＰＡ_１の間に設けられた第２部分電極ＥＰＡ_２とを含む。図１２Ｂに示すように、第１部分電極ＥＰＡ_１は、区画Ａの中央における幅狭の部分に設けられている。第２部分電極ＥＰＡ_２は、第１部分電極ＥＰＡ_１を列方向の両側から挟む２つの三角状の部分を含む。この三角状部分の底辺は、区画Ａの列方向の縁に位置している。

　第１部分電極ＥＰＡ_１は、比較的導電率が大きい材料（第１導電材料）によって形成されており、例えば銅などの金属箔である。第２部分電極ＥＰＡ_２は、比較的導電率が小さい材料（第２導電材料）によって形成されており、例えば、カーボンやＰＥＤＯＴ（導電性ポリマー）などの導電性物質が含まれた導電性インクを基板１５の表面に印刷して形成された膜である。

　電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、比較的導電率が小さい第２導電材料（カーボン印刷など）により全体が形成されている。

　電極ＥＲ_１～ＥＲ_４と電極ＥＲ_５～ＥＲ_９との交差部ＸＰでは、図１３Ｂに示すように、両者を電気的に絶縁するための絶縁層ＲＬが設けられている。

　例として、電極ＥＲ_１の端子Ｔ_１に着目する。区画Ａ_１と電極ＥＲ_１との重なり部分ＥＲ_１１には、端子Ｔ_１が直接接続されている。そのため、重なり部分ＥＲ_１１に蓄積される部分電荷ＱＰ_１１は、全て端子Ｔ_１に分配されるものと近似される。また、部分電荷ＱＰ_１１は、区画Ａ_１に占める重なり部分ＥＲ_１１の面積の割合から、合成電荷Ｑ_１の１／２である。従って、電極ＥＲ_１の区画Ａ_１に対する定数データＫ_１１は１／２となる。

　区画Ａ_２と電極ＥＲ_１との重なり部分ＥＲ_１２は、１区画隔てて端子Ｔ_１に接続され、３区画隔てて端子Ｔ_５に接続される。そのため、重なり部分ＥＲ_１２に蓄積される部分電荷ＱＰ_１２のうち、３／４が端子Ｔ_１に分配され、１／４が端子Ｔ_５に分配されるものと近似される。また、部分電荷ＱＰ_１２は、区画Ａ_２に占める重なり部分ＥＲ_１２の面積の割合から、合成電荷Ｑ_２の１／２である。従って、電極ＥＲ_１の区画Ａ_２に対する定数データＫ_１２は３／８となる。

　区画Ａ_３と電極ＥＲ_１との重なり部分ＥＲ_１３は、２区画隔てて端子Ｔ_１に接続され、２区画隔てて端子Ｔ_５に接続される。そのため、重なり部分ＥＲ_１３に蓄積される部分電荷ＱＰ_１３のうち、１／２が端子Ｔ_１に分配され、１／２が端子Ｔ_５に分配されるものと近似される。また、部分電荷ＱＰ_１３は、区画Ａ_３に占める重なり部分ＥＲ_１３の面積の割合から、合成電荷Ｑ_３の１／２である。従って、電極ＥＲ_１の区画Ａ_２に対する定数データＫ_１３は１／４となる。

　区画Ａ_４と電極ＥＲ_１との重なり部分ＥＲ_１４は、３区画隔てて端子Ｔ_１に接続され、１区画隔てて端子Ｔ_５に接続される。そのため、重なり部分ＥＲ_１４に蓄積される部分電荷ＱＰ_１４のうち、１／４が端子Ｔ_１に分配され、３／４が端子Ｔ_５に分配されるものと近似される。また、部分電荷ＱＰ_１４は、区画Ａ_４に占める重なり部分ＥＲ_１４の面積の割合から、合成電荷Ｑ_４の１／２である。従って、電極ＥＲ_１の区画Ａ_４に対する定数データＫ_１４は１／８となる。

　区画Ａ_５と電極ＥＲ_１との重なり部分ＥＲ_１５は、端子Ｔ_５に直接接続されている。そのため、重なり部分ＥＲ_１５に蓄積される部分電荷ＱＰ_１５は、全て端子Ｔ_５に分配されるものと近似される。従って、電極ＥＲ_１の区画Ａ_５に対する定数データＫ_１５はゼロとなる。

　以上をまとめると、定数データＫ_１１，Ｋ_１２，Ｋ_１３，Ｋ_１４，Ｋ_１５はそれぞれ１／２，３／８，１／４，１／８，０となる。同様な計算により、１８×２０個の定数データＫ_ｉｊからなる第１変換行列Ｋを求めることができる。第１変換行列Ｋは、次の式で表される。

　以上説明したように、本実施形態に係る入力装置によれば、１つの電極ＥＲに複数の端子Ｔが設けられており、全体としてＮ個の端子Ｔが設けられている。また、操作面１１を仮想的に区分するＭ個の区画Ａの各々が、１以上の電極ＥＲと重なっている。静電容量検出部１２では、１つの電極ＥＲに蓄積される電荷が、この１つの電極ＥＲに設けられた複数の端子Ｔから同時に入力される。この同時入力により、１つの区画Ａに重なる１つの電極ＥＲの重なり部分と物体との間に蓄積される部分電荷が、この重なり部分から複数の端子Ｔの各々までのコンダクタンスに応じて、当該複数の端子Ｔの各々に分配電荷として分配される。静電容量検出部１２では、Ｎ個の端子Ｔの各々について、分配電荷に応じた検出データＳが生成される。要素データ構成部２２では、Ｍ個の区画Ａの各々における物体の近接度合いを示すＭ個の要素データＰが、Ｎ個の検出データＳに基づいて構成される。従って、電極ＥＲが比較的大きい抵抗を持つ場合でも、各区画Ａについての要素データＰを精度よく構成することができる。

　本実施形態に係る入力装置によれば、１つの電極ＥＲに複数の端子Ｔが設けられており、Ｎ個の端子Ｔの各々について検出データＳが生成されるため、電極ＥＲの数が検出データＳの数より少なくなる。これにより、検出データＳと等しい数の電極ＥＲが必要になる方式に比べて、電極の配線の密度が抑制されるため、構成を簡易にすることができる。

　本実施形態に係る入力装置によれば、比較的導電率が大きい第１導電材料により形成された第１部分電極ＥＰＡ_１と、比較的導電率が小さい第２導電材料により形成された第２部分電極ＥＰＡ_２とを組み合わせて電極が形成されるため、使用される第１導電材料及び第２導電材料の種類が限られている場合でも、所望の導電率を持った電極ＥＲを形成し易くなる。

　本実施形態に係る入力装置によれば、１つの区画Ａの内側に第１部分電極ＥＰＡ_１が設けられ、隣接する２つの区画Ａに属した２つの第１部分電極ＥＰＡ_１の間に第２部分電極ＥＰＡ_２が設けられている。これにより、導電率の低い第２部分電極ＥＰＡ_２が区画Ａの内側で孤立しておらず、区画Ａの内側で電荷の流れを妨げるように電極ＥＲを分断しない。そのため、区画Ａ内における物体の近接位置に応じた分配電荷のバラツキが抑制され易くなる。

　本実施形態に係る入力装置によれば、交差部ＸＰにおいて基板１５から近い場所に位置する電極ＥＲ_５～ＥＲ_９に設けられた第１部分電極ＥＰＡ_１は、銅箔などの導電率の高い金属箔で基板１５の表面に形成することが可能であり、交差部ＸＰの厚みが抑制され易くなる。

　本実施形態に係る入力装置によれば、電極ＥＲ_１～ＥＲ_４の全体が導電率の小さい第２導電材料により形成されているため、構成が簡易になり、製造し易くなる。

　次に、図１４Ａ～図１４Ｂ及び図１５Ａ～図１５Ｂを参照して、本実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一変形例を説明する。図１４Ａ～図１４Ｂは、第１の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一変形例を示す図である。図１４Ａは操作面１１の２０個の区画（Ａ_１～Ａ_２０）を示し、図１４Ｂは各区画Ａと重なる電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）を示す。図１５Ａ～図１５Ｂは、図１４に示す電極のパターンの詳細を示す図である。図１５Ａは交差部ＸＰの上側を通る４個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_４）を示し、図１５Ｂは交差部ＸＰの下側を通る５個の電極のパターン（ＥＲ_５～ＥＲ_９）を示す。

　本変形例において、行方向の電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、既に説明した図１２Ａに示す同一符号の電極と同じである。他方、本変形例における列方向の電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、既に説明した図１２Ｂに示す同一符号の電極と同一の外形を持っているが、第１部分電極及び第２部分電極の形状に関して、図１２Ｂに示す電極と異なっている。

　本変形例における列方向の電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、図１５Ｂに示すように、導電率が大きい第１導電材料（銅箔など）によって形成された第１部分電極ＥＰＢ_１と、導電率が小さい第２導電材料（カーボン印刷など）によって形成された第２部分電極ＥＰＢ_２とを含む。第２部分電極ＥＰＢ_２は、隣接する２つの区画Ａの間において、行方向に細長く延びて形成されている。第１部分電極ＥＰＢ_１は、概ね区画Ａ内の全域に広がって形成されている。このように、第１部分電極ＥＰＢ_１が区画Ａ内に広く形成され、第２部分電極ＥＰＢ_２が区画Ａの縁の付近に局在して形成されることにより、区画Ａ内における物体の近接位置に応じた分配電荷のバラツキが更に抑制され易くなる。

＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る入力装置は、センサ部１０における電極ＥＲのパターンに関して、第１の実施形態に係る入力装置と異なっているが、他の構成は概ね第１の実施形態に係る入力装置と同じである。以下では、相違点を中心に説明する。

　図１６Ａ～図１６Ｂは、第２の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１６Ａは操作面１１の２０個の区画（Ａ_１～Ａ_２０）を示し、図１６Ｂは各区画Ａと重なる９個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）を示す。図１７Ａ～図１７Ｂは、図１６に示す電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）の詳細を示す図である。図１７Ａは交差部ＸＰの上側を通る４個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_４）を示し、図１７Ｂは交差部ＸＰの下側を通る５個の電極のパターン（ＥＲ_５～ＥＲ_９）を示す。図１８Ａ～図１８Ｂは、図１６Ｂに示す電極パターンの交差部ＸＰ付近を拡大した図である。図１８Ａは平面図であり、図１８ＢはＢ－Ｂ線断面図である。

　本実施形態における電極ＥＲ_１～ＥＲ_９の外形は、既に説明した図１５Ａ及び図１５Ｂに示す電極ＥＲ_１～ＥＲ_９と同一の外形を有する。特に、本実施形態における列方向の電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、図１５Ｂに示す電極ＥＲ_５～ＥＲ_９と同一である。本実施形態における行方向の電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、第１部分電極ＥＰＣ_１、第２部分電極ＥＰＣ_２及び第３部分電極ＥＰＣ_３を含む点で、図１５Ａに示す電極ＥＲ_１～ＥＲ_４と異なる。

　本実施形態における行方向の電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、図１７Ａに示すように、導電率が大きい第１導電材料（銅箔など）によって形成された第１部分電極ＥＰＣ_１と、導電率が小さい第２導電材料（カーボン印刷など）によって形成された第２部分電極ＥＰＣ_２と、第２導電材料に比べて導電率が高い第３導電材料によって形成された第３部分電極ＥＰＣ_３を含む。第３導電材料は、例えば第２導電材料と異なる種類の導電性インク等でもよいし、第１導電材料と同じでもよい。

　第３部分電極ＥＰＣ_３は、区画Ａの中央における幅狭の部分であって、列方向電極（ＥＲ_５～ＥＲ_９）との交差部ＸＰが形成される部分に設けられる。第１部分電極ＥＰＣ_１は、第３部分電極ＥＰＣ_３を行方向の両側から挟む２つの三角状の部分を含んでおり、この三角状部分の底辺が区画Ａの行方向の縁付近に位置している。第２部分電極ＥＰＢ_２は、隣接する２つの区画Ａの間において、行方向に細長く延びて形成されている。

　本実施形態に係る入力装置では、列方向電極と行方向電極の双方に第１部分電極及び第２部分電極が設けられているため、列方向電極と行方向電極の各々において所望の導電率を持った電極ＥＲを形成し易くなる。

　また、区画Ａの内側に形成される交差部ＸＰには、第２導電材料に比べて導電率が高い第３導電材料により形成された第３部分電極ＥＰＣ_３が設けられているため、区画Ａの内側において導電率の小さい部分電極により電極ＥＲが分断されることを回避できる。これにより、区画Ａ内における物体の近接位置に応じた分配電荷のバラツキが抑制され易くなる。

＜第３の実施形態＞
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る入力装置は、センサ部１０における電極ＥＲのパターンに関して、第１の実施形態に係る入力装置と異なっているが、他の構成は概ね第１の実施形態に係る入力装置と同じである。以下では、相違点を中心に説明する。

　図１９Ａ～図１９Ｂは、第３の実施形態に係る入力装置における電極のパターンの一例を示す図である。図１９Ａは操作面１１の２０個の区画（Ａ_１～Ａ_２０）を示し、図１９Ｂは各区画Ａと重なる９個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）を示す。図２０Ａ～図２０Ｂは、図１９に示す電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_９）の詳細を示す図である。図２０Ａは交差部ＸＰの上側を通る４個の電極のパターン（ＥＲ_１～ＥＲ_４）を示し、図２０Ｂは交差部ＸＰの下側を通る５個の電極のパターン（ＥＲ_５～ＥＲ_９）を示す。図２１Ａ～図２１Ｂは、図１９Ｂに示す電極パターンの交差部ＸＰ付近を拡大した図である。図２１Ａは平面図であり、図２１ＢはＣ－Ｃ線断面図である。

　本実施形態に係る入力装置における区画Ａの行列状の配列や、区画Ａの行列状の配列に対してＥＲ_１～ＥＲ_９が渡る方向などは、既に説明した図１１Ａ，図１１Ｂに示す電極のパターンと概ね同じである。本実施形態における電極のパターンは、区画Ａ内の電極の形状に関して、図１１Ａ，図１１Ｂに示す電極のパターンとは異なっている。

　行方向の電極ＥＲ_１～ＥＲ_４は、１つの区画Ａの中において、概ね三角形の形状を持つ第１部分電極ＥＰＤ_１と、隣接する区画Ａへ細く延びた第２部分電極ＥＰＤ_２とを含む。第１部分電極ＥＰＤ_１は、三角形状の底辺の部分が、行方向における区画Ａの一方の縁に位置し、この底辺に対向する三角形状の頂点が、行方向における区画Ａの他方の縁近くに位置する。第２部分電極ＥＰＤ_２は、第１部分電極ＥＰＤ_１の三角形状の頂点から、行方向における区画Ａの他方の縁へ延びている。

　列方向の電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、１つの区画Ａの中において、上述した第１部分電極ＥＰＤ_１と区画Ａとの隙間を埋めるように形成された第１部分電極ＥＰＥ_１を含む。また、電極ＥＲ_５～ＥＲ_９は、列方向において隣接する２つの区画Ａの間において、行方向に細長く延びて形成された第２部分電極ＥＰＢ_２を含む。

　行方向の電極ＥＲ_１～ＥＲ_４と列方向の電極ＥＲ_５～ＥＲ_９とは、第２部分電極ＥＰＤ_２が渡る区画Ａの境界付近において互いに交差する。

　本実施形態に係る入力装置においても、上述した第２の実施形態と同様に、列方向電極と行方向電極の双方に第１部分電極及び第２部分電極が設けられているため、列方向電極と行方向電極の各々において所望の導電率を持った電極ＥＲを形成し易くなる。

　また、本実施形態に係る入力装置によれば、区画Ａの境界付近に交差部ＸＰが位置しており、区画Ａの境界から離れた内側に交差部ＸＰが存在しない。これにより、図１８Ａの第３部分電極ＥＰＣ_３のように導電率の大きい部材を用いて電極を交差させなくてもよいため、構成が簡易になる。

　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。

　１０…センサ部、１１…操作面、１２…静電容量検出部、２０…処理部、２１…制御部、２２…要素データ構成部、２３…座標計算部、３０…記憶部、３１…プログラム、４０…インターフェース部、Ａ…区画、ＥＲ…電極、Ｔ…端子、ＸＰ…交差部
 

Claims (11)

1. 　操作面への物体の近接に応じた情報を入力する入力装置であって、
   　それぞれ複数の端子を持ち、全体としてＮ個の前記端子を持つ複数の電極と、
   　前記操作面に近接する物体と前記電極との間に蓄積される電荷を前記Ｎ個の端子からそれぞれ入力し、当該入力した電荷に基づいて、前記物体と前記電極との間の静電容量に応じた検出データを前記Ｎ個の端子の各々について生成する静電容量検出部と、
   　前記操作面を仮想的に区分するＭ個（ＭはＮより大きい自然数を示す。）の区画の各々における前記物体の近接度合いを示すＭ個の要素データを、前記Ｎ個の検出データに基づいて構成する要素データ構成部と
   　を有し、
   　前記Ｍ個の区画の各々は、１以上の前記電極と重なっており、
   　前記静電容量検出部は、１つの前記電極に蓄積される前記電荷を、当該１つの電極に設けられた複数の前記端子から同時に入力し、
   　前記同時入力により、１つの前記区画に重なる１つの前記電極の重なり部分と前記物体との間に蓄積される部分電荷が、当該重なり部分から複数の前記端子の各々までのコンダクタンスに応じて、当該複数の端子の各々に分配電荷として分配され、
   　前記複数の電極における少なくとも一部の電極は、
   　　１つの前記区画の内側に設けられ、第１導電材料により形成された第１部分電極と、
   　　隣接する２つの前記区画に属した２つの前記第１部分電極の間に設けられ、前記第１導電材料より導電率が小さい第２導電材料により形成された第２部分電極とを含む、
   　入力装置。
2. 　前記複数の電極が設けられた基板を有し、
   　前記基板上には、２つの前記電極が交差した少なくとも１つの交差部が形成され、
   　前記交差部において、一方の前記電極より前記基板から近い場所に位置する他方の前記電極に前記第１部分電極が設けられている、
   　請求項１に記載の入力装置。
3. 　前記一方の電極は、前記第２導電材料により形成されている、
   　請求項２に記載の入力装置。
4. 　前記区画は矩形の形状を持ち、
   　前記Ｍ個の区画が行列状に配列されており、
   　前記複数の電極は、
   　　前記区画の行列状の配列に対して行方向へ渡る複数の行方向電極と、
   　　前記区画の行列状の配列に対して列方向へ渡る複数の列方向電極と
   　を含み、
   　前記列方向電極は、前記第１部分電極及び前記第２部分電極を含み、
   　前記行方向電極は、前記交差部において前記一方の電極である、
   　請求項２又は３に記載の入力装置。
5. 　前記一方の電極の前記交差部に前記第２部分電極が設けられている、
   　請求項２に記載の入力装置。
6. 　前記区画は矩形の形状を持ち、
   　前記Ｍ個の区画が行列状に配列されており、
   　前記複数の電極が、
   　　前記区画の行列状の配列に対して行方向へ渡る複数の行方向電極と、
   　　前記区画の行列状の配列に対して列方向へ渡る複数の列方向電極とを含み、
   　前記行方向電極及び前記列方向電極は、それぞれ前記第１部分電極及び前記第２部分電極を含み、
   　前記行方向電極は、前記交差部において前記一方の電極であり、
   　前記列方向電極は、前記交差部において前記他方の電極である、
   　請求項５に記載の入力装置。
7. 　前記Ｍ個の要素データの各々が、前記Ｎ個の検出データの各々へ所定の割合で分配される部分要素データの和であり、
   　前記Ｎ個の検出データの各々が、前記Ｍ個の要素データの各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和に近似し、
   　前記要素データ構成部は、
   　　前記Ｍ個の要素データの仮定値の各々から前記所定の割合で分配される前記部分要素データの和として、前記Ｎ個の検出データの仮定値をそれぞれ算出し、当該算出したＮ個の検出データの仮定値が前記Ｎ個の検出データへ近づくように、前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を修正するデータ構成処理を複数回繰り返し、
   　１つの前記部分要素データが、前記同時入力により１つの前記端子へ分配される前記分配電荷に近似し、
   　１つの前記要素データが、１つの前記区画における全ての前記電極の重なり部分に蓄積される全ての前記部分電荷を合成した合成電荷に近似する、
   　請求項１乃至６の何れか一項に記載の入力装置。
8. 　１つの前記所定の割合が、
   　　１つの前記区画に重なる１つの前記電極の重なり部分と、当該１つの区画に重なる全ての前記電極の重なり部分との面積比、及び、
   　　当該１つの電極における１つの前記端子から当該重なり部分までのコンダクタンスと、当該１つの電極における全ての前記端子から当該重なり部分までのコンダクタンスとの比
   　に応じた値を持つ、
   　請求項７に記載の入力装置。
9. 　前記データ構成処理は、
   　　前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を前記Ｎ個の検出データの仮定値に変換する第１処理と、
   　　前記Ｎ個の検出データの仮定値が前記Ｎ個の検出データと等しくなるために前記Ｎ個の検出データの仮定値に乗じるべき倍率を示すＮ個の第１係数を算出する第２処理と、
   　　前記Ｍ個の要素データの各々に設定されたＮ個の前記所定の割合に基づいて、前記Ｎ個の第１係数を、前記Ｍ個の要素データに乗じるべき倍率を示すＭ個の第２係数に変換する第３処理と、
   　　前記Ｍ個の要素データの仮定値を、前記Ｍ個の第２係数に基づいて修正する第４処理とを含む、
   　請求項７又は８に記載の入力装置。
10. 　前記要素データ構成部は、前記第１処理において、１つの前記要素データから１つの前記検出データへ分配される１つの前記部分要素データに関する前記所定の割合を１つの成分とし、前記Ｍ個の要素データ及び前記Ｎ個の検出データに対応したＭ×Ｎ個の成分からなる第１変換行列に基づいて、前記Ｍ個の要素データの仮定値を成分とする行列を、前記Ｎ個の検出データの仮定値を成分とする行列に変換する、
    　請求項９に記載の入力装置。
11. 　前記要素データ構成部は、前記第３処理において、１つの前記要素データから１つの前記検出データへ分配される１つの前記部分要素データに関する前記所定の割合を１つの成分とし、前記Ｍ個の要素データ及び前記Ｎ個の検出データに対応したＭ×Ｎ個の成分からなる第２変換行列に基づいて、前記Ｎ個の第１係数を成分とする行列を、前記Ｍ個の第２係数を成分とする行列に変換する、
    　請求項９に記載の入力装置。
     

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