JP2017021540A - 検出回路およびタッチセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避する。【解決手段】タッチパネル５から読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和と所定の閾値との比較結果に基づき、タッチパネル５に接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、相互容量方式のタッチパネルにおける物体のタッチを検出するための検出回路およびタッチセンサシステムに関する。

従来、タッチセンサシステムには、応答速度、検出感度、および座標抽出精度を考慮した結果、静電容量方式のタッチパネルが良く採用されている。静電容量方式のタッチパネルは大きく二通りに分かれ、１つは自己容量方式のタッチパネルであり、もう１つは相互容量方式のタッチパネルである。自己容量方式のタッチパネルにはマルチタッチ検出が困難であるという欠点があるため、多くのタッチセンサシステムには相互容量方式のタッチパネルが用いられる。

しかし、相互容量方式のタッチパネルにも問題がある。この方式のタッチパネルはその内部に配置される電極間の静電容量を読み取るため、対地容量を検出する自己容量方式に比べて小さい寄生容量が電極に負荷された状態で容量信号を検出することが多い。そのため、相互容量方式のタッチパネルでは、金属および水滴のようなインピーダンスの小さいフローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合に、これに応じた容量信号の値が大きくなるという傾向がある。この結果、タッチパネルへのフローティング状態の物体の接触を、指またはパッシブペンによるタッチであると誤検出する問題が生じ得る。

タッチセンサシステムを使用する際のユーザの利便性を向上すべく、このような誤検出を防ぐことが課題の１つとなっている。この課題を解決することを目的とした技術の１つとして、自己容量方式および相互容量方式の両方を兼ね備えたタッチスクリーンデバイスが、特許文献１に開示されている。

米国特許公報第８，９８２，０９７号（２０１５年３月１７日発行）

しかしながら、特許文献１のタッチセンサシステムには、２種類の検知方法を実行するための構成を必要とするためにその実現コストが増加するという問題がある。さらには、相互容量方式の利点であるマルチタッチ検出の性能が劣化する欠点、および、タッチ検出の反応速度が落ちるといった欠点もある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することにある。

本発明に係る検出回路は、上記の課題を解決するために、相互容量方式のタッチパネルから読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和を計算する計算部と、上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部とを備えていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係るタッチセンサシステムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る相互容量方式のタッチパネルの詳細を示す模式図である。 本発明の実施形態１において、指などのグランド状態の物体が接触されたときのタッチパネルの様子を示す模式図である。 本発明の実施形態１において、水滴などのフローティング状態の物体が接触されたときのタッチパネルの様子を示す模式図である。 本発明の実施形態１における、グランド状態の物体（指）がタッチパネルに接触された状態の容量分布を示す図である。 本発明の実施形態１における、フローティング状態の物体（水滴）がタッチパネルに接触された状態の容量分布を示す図である。 本発明の実施形態１における、１次元の容量信号を示すグラフである。 本発明の実施形態３において、あるセンスラインにグランド状態の異なる物体（指およびパッシブペン）が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合のタッチパネルの様子を示す図である。 本発明の各実施形態に係るタッチセンサシステムにおける処理の流れを説明するフローチャートである。

〔実施形態１〕
本発明に係る第１実施形態について、図１〜図７に基づいて以下に説明する。

（タッチセンサシステム１の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係るタッチセンサシステム１の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、タッチセンサシステム１は、タッチパネル５および検出回路１０を備えている。タッチパネル５は、ユーザの指またはユーザが使用するパッシブペンによるタッチを受け付けるタッチ面を有しており、このタッチ面に対する指またはパッシブペンによるタッチを検出回路１０が検出する。

タッチパネル５は、タッチ面内の第１の方向（水平方向）に沿って互いに平行に配置された複数の導電性のドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_ｎ（ｎは２以上の整数）と、第１の方向と直交する第２の方向（垂直方向）に沿って互いに平行に配置された複数の導電性のセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_ｍ（ｍは２以上の整数）と、ドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_ｎとセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_ｍとの交点にそれぞれ形成される複数の静電容量（図１には不図示）とを備えている。本実施形態では、タッチパネル５においてマトリックス上に形成される各静電容量が、タッチセンサシステム１におけるタッチ検出用の各センサとして機能する。

図１に示すように、検出回路１０は、ドライバ１１、センスアンプ１２、タイミングジェネレータ１３、ＡＤ変換器１４、容量分布計算部１５、タッチ認識部１６（特定部）、総和値計算部１７（計算部）、および誤タッチ抑制部１８（判定部）を備えている。

ドライバ１１は、タッチパネル５内のドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_ｎに電圧を印加することによって、タッチパネル５内の各静電容量を駆動する。ドライバ１１は、各静電容量を逐次駆動または並列駆動することができる。逐次駆動時には各ドライブラインに駆動信号が順次供給され、一方、並列駆動時には符号系列に基づいて全ドライブラインに駆動信号が同時に供給される。

センスアンプ１２は、ドライバ１１によって駆動された各静電容量に対応する電圧を、センスラインＳＬ_１〜ＳＬ_ｍを通して読み出す。逐次駆動時、センスアンプ１２は、各センスラインにおける、駆動信号が供給されたドライブラインとの交点に形成される静電容量に対応する電圧を、各センスラインから読み取る。一方、並列駆動時には、各センスラインにおける全静電容量に対応する全電圧の線形和を、各センスラインから読み取る。各センスラインから読み取られた電圧は、いずれもＡＤ変換器１４に出力される。

タイミングジェネレータ１３は、ドライバ１１、センスアンプ１２、およびＡＤ変換器１４の動作のタイミングを制御する。本実施形態のタイミングジェネレータ１３は、ドライバ１１の動作を規定する信号を生成してドライバ１１に出力し、センスアンプ１２の動作を規定する信号を生成してセンスアンプ１２に出力し、かつ、ＡＤ変換器１４の動作を規定する信号を生成してＡＤ変換器１４に出力する。

ＡＤ変換器１４は、センスラインＳＬ_１〜ＳＬ_ｍを通して読み出された各静電容量に対応する電圧をＡＤ変換し、変換後のデジタルデータを静電容量信号として容量分布計算部１５に供給する。

容量分布計算部１５は、ＡＤ変換器１４から供給された静電容量信号に基づいて、タッチパネル５内の各静電容量の分布（容量分布）を計算する。

タッチ認識部１６は、タッチパネル５における物体によるタッチの有無を判定する。その際、タッチ認識部１６は、まず、容量分布計算部１５から供給される容量分布に対し、所定の検出領域を設定する。この領域は、たとえば４個×４個の交点に対応する広さを有する。タッチ認識部１６は、この検出領域に含まれる各交点に対応する各静電容量の値と、予め設定された強度閾値とを比較する。そして、所定数以上の交点の静電容量が強度閾値値よりも高いか否かを判定する。

さらに、タッチ認識部１６は、容量分布計算部１５から供給される容量分布に対し、上述した検出領域を含みかつそれよりも広い所定の周辺領域を設定する。この領域は、たとえば７個×７個の交点に対応する広さを有する。タッチ認識部１６は、この周辺領域に含まれる各交点に対応する各静電容量の値と、予め設定された周辺閾値とを比較する。そして、所定数以上の交点の静電容量が周辺閾値値よりも高いか否かを判定する。

タッチ認識部１６は、上述した２つの判定結果に基づき、設定された検出領域に対する物体のタッチがあるか否かを判定する。タッチがあると判定した場合、タッチ認識部１６は、その検出領域におけるタッチ座標を計算し、総和値計算部１７に出力する。

総和値計算部１７はタッチ認識部１６によってタッチと認識された領域から抽出された座標を基準とした所定範囲内の交点に対応する静電容量の総和を計算する。この総和値は、タッチパネル５にフローティング状態の物体が置かれることによって生じる、駆動信号に対する干渉の影響の度合を判定するために使用される。

誤タッチ抑制部１８は、干渉信号計算部１７によって計算された総和値と、予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づき、タッチと判定された座標に実際に触れた物体が、グランド状態の物体（ユーザの指またはパッシブペン等）とフローティング状態の物体（水滴または金属片等）とのいずれであるかを判定する。そして、検出領域に触れた物体がグランド状態の物体であると判定した場合、その物体のタッチ情報（タッチ座標等）を、タッチセンサシステム１に接続されるホスト装置２に出力する。

ホスト装置２は、誤タッチ抑制部１８から供給されたタッチ情報に基づいて、たとえばタッチ座標に応じた所定の処理を実行するように、ホスト装置２において現在アクティブなアプリケーションソフトを制御する。

（総和値計算の詳細）
総和値計算部１７による総和値の計算について、具体例を用いて以下に説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る相互容量方式のタッチパネル５の詳細を示す模式図である。説明を簡単するため、タッチパネル５が、４本のドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４および４本のセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_４を有する場合を対象にして説明する。

図２の例では、ドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４とセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_４との各交点に、静電容量Ｃ_１１〜Ｃ_４４が形成される。より詳細には、センスラインＳＬ_１におけるドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４との各交点に、静電容量Ｃ_１１〜Ｃ_１４が形成される。センスラインＳＬ_２におけるドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４との各交点に、静電容量Ｃ_２１〜Ｃ_２４が形成される。センスラインＳＬ_３におけるドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４との各交点に、静電容量Ｃ_３１〜Ｃ_３４が形成される。センスラインＳＬ_４におけるドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４との各交点に、静電容量Ｃ_４１〜Ｃ_４４が形成される。

ドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４にそれぞれ駆動信号が供給され、これらに対する容量がセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_４を通じて読み取られる。相互容量方式のタッチセンサシステム１は、この時の信号変化を、各静電容量Ｃ_１１〜_４４の値として読み取る。

（グランド状態の物体の接触）
図３は、本発明の実施形態１において、指などのグランド状態の物体が接触されたときのタッチパネル５の様子を示す模式図である。以下では、ドライブラインＤＬ_２に駆動信号が供給され、この駆動信号を静電容量Ｃ_２２を介してセンスラインＳＬ_２から容量信号として読み取る例を説明する。

図２のようにタッチパネル５上に何も接触されていない場合とは異なり、図３のようにグランド状態の物体がタッチパネル５上に接触されている場合では、タッチパネル５における接触範囲３１とグランド３２との間に一定の結合容量Ｃ_ｇｎｄが形成される。これにより、ドライブラインＤＬ_２に供給された駆動信号のうち一部がこの結合容量Ｃ_ｇｎｄを介してグランド３２側に流れるので、センスラインＳＬ_２を通じて読み取られる信号値がその分減少する。検出回路１０は、この信号値における変化（減少）を読み取ることによって、接触範囲３１に対する物体の接触を検出する。

（フローティング状態の物体の接触）
図４は、本発明の実施形態１において、水滴などのフローティング状態の物体が接触されたときのタッチパネル５の様子を示す模式図である。以下では、ドライブラインＤＬ_２およびＤＬ_３に逐次的に駆動信号が供給され、各駆動信号を静電容量Ｃ_２２およびＣ_２３を介してセンスラインＳＬ_２から逐次的に各容量信号として読み取る例を説明する。

図３では、タッチパネル５上にフローティング状態の物体が接触されている。フローティング状態の物体はグランド３２に接続されていないため、タッチパネル５におけるフローティング状態の物体の接触範囲４１には、静電容量Ｃ_２２を介した電流経路以外の他の電流経路が形成される。当該他の電流経路には、タッチパネル５とフローティング状態の物体との間にある一定の結合容量が形成される。ドライブラインＤＬ_２に供給される駆動信号のうちの一部の電荷が、この結合容量にチャージされる。これにより、静電容量Ｃ_２２に加わる駆動信号が減少するので、センスラインＳＬ_２を通じて読み取られる容量信号の値が、図２の場合に比べて減少する。

静電容量Ｃ_２２の値が読み取られた後、タッチパネル５における接触範囲４１とフローティング状態の物体との間に形成された結合容量にチャージされた電荷は残っている。この状態で、ドライブラインＤＬ_３に駆動信号を供給し、静電容量Ｃ_２３を介して、センスラインＳＬ_２から容量信号として読み取る場合を考える。この場合、ドライブラインＤＬ_３に供給される駆動信号に、接触範囲４１とフローティング状態の物体との間の結合容量にチャージされている電荷が合算されて、容量信号としてセンスラインＳＬ_２から読み取られる。この結果、静電容量Ｃ_２３の値は、図２の場合に比べて増加する。

以上のように、静電容量Ｃ_２２における信号値は、チャージ電荷分だけ減少し、一方、その隣にある静電容量Ｃ_２３における信号値は、チャージ電荷分だけ増加する。したがって、これらの信号値を合算すると、各信号値におけるチャージ電荷分の減少量と増加量とが相殺される。この結果、信号値の合算値は、図２のようにタッチパネル５上に何の物体も接触されない場合の静電容量Ｃ_２２と静電容量Ｃ_２３との合算値に等しくなる。

この原理は、本発明の発明者によって明らかにされたものである。本発明は、この原理を利用している。

以上では、タッチパネル５を逐次駆動する場合を例に挙げて説明したが、タッチパネル５を並列駆動する場合も、同様の原理が成立する。並列駆動方式の場合、ドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_４に同時に駆動信号が供給される。これにより、ドライブラインＤＬ_３に供給される駆動信号による影響が、静電容量Ｃ_２２の値に現れるようになる。しかし、逐次駆動方式と同様に、静電容量Ｃ_２２の信号値と静電容量Ｃ_２３の信号値との和は、図２のようにタッチパネル５に何の物体も接触されていない場合の静電容量Ｃ_２２の信号値と静電容量Ｃ_２３の信号値との和に等しくなる。

（容量分布）
次に、容量分布計算部１５によって作成される容量分布を参照することによって、本実施形態の具体例を説明する。

図５は、本発明の実施形態１における、グランド状態の物体（指）がタッチパネル５に接触された状態の容量分布を示す図である。図６は、本発明の実施形態１における、フローティング状態の物体（水滴）がタッチパネル５に接触された状態の容量分布を示す図である。図５および図６では、静電容量の分布（容量分布）を３次元の容量信号図として示す。図５のグラフ５１では、容量信号の値はいずれも正極性である。一方、図６のグラフ６１では、容量信号の値は正極性になったり負極性になったりしている。図５および図６に示す３次元容量分布に基づき、各センスラインにおけるそれぞれの交点の容量信号の総和を取り、センスライン番号を横軸として一次元の容量信号の総和値として図示すると、図７のようになる。

図７は、本発明の実施形態１における、１次元の容量信号を示すグラフである。図７において、点線７０は、図５に示すグランド状態の物体（指）の接触に基づく容量分布から計算される１次元の容量信号和を示す。一方、実線７１は、図６に示すフローティング状態の物体（水滴）の接触に基づく容量分布から計算される１次元の容量信号和を示す。

図７の実線７１に示すように、指などのグランド状態の物体の接触に基づく容量分布を対象に、接触範囲に含まれるセンスライン上の各交点の各静電容量の信号値を総和を取れば、当該総和は指の接触を反映する形で大きな値となる。

一方、図７の点線７０に示すように、水滴などのフローティング状態の物体に基づく容量分布を対象に、接触範囲に含まれるセンスライン上の各交点の各静電容量の信号値を総和を取れば、センスラインの延伸方向で隣り合う交点間の駆動信号の干渉を打ち消し合うように容量信号値が相殺される。この結果、フローティング状態の物体の接触に応じた総和が、グランド状態の物体の接触に応じた総和に比べて、はるかに小さな値となる。

この総和の差に基づき、タッチパネル５に接触された物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体のいずれであるかを見分けることができる。たとえば、計算された総和を、予め設定された閾値と比較することによって、総和が閾値以上であれば、グランド状態の物体がタッチパネル５に接触されたと判定し、一方、総和が閾値未満であればフローティング状態の物体がタッチパネル５に接触されたと判定する。

（精度の向上）
次に、グランド状態の物体とフローティング状態の物体との判定の精度を高める工夫の具体例を以下に説明する。

図３のように、タッチを検出させたい物体（指等）が複数のセンスラインにまたがる場合、これらの複数のセンスラインを対象に、静電容量の総和を個別に計算する。たとえば図３のように接触範囲３１がセンスラインＳＬ_２およびＳＬ_３に重なっている場合、センスラインＳＬ_２上の静電容量Ｃ_２１、Ｃ_２２、Ｃ_２３、およびＣ_２４の総和（第１の総和）を計算し、さらに、センスラインＳＬ_３上の静電容量Ｃ_３１、Ｃ_３２、Ｃ_３３、およびＣ_３４の総和（第２の総和）をそれぞれ計算する。

そして、たとえば、グランド状態の物体のタッチ検出精度をより高めたい場合、複数のセンスラインから計算した各総和の少なくともいずれかが、予め設定された基準値以上である場合に、グランド状態のタッチとすればよい。逆にフローティング状態の物体の誤検出回避制度を高めたい場合、複数の総和のすべてが予め設定された基準値以上である場合に、グランド状態の物体のタッチとすればよい。

グランド状態の物体の接触によって容量信号が検出される範囲が予め判明していれば、センスライン上の静電容量の総和を取る範囲を、グランド状態の物体の接触によって容量信号が検出される範囲に限定すればよい。たとえば図３では、センスラインＳＬ_２上の、接触範囲３１に含まれる静電容量Ｃ_２２と静電容量Ｃ_２３の２つを総和を取ればよい。これにより、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とを区別する際の判定精度をより高めることができる。

以上のように、本実施形態によれば、タッチセンサシステム１は、フローティング状態の物体を起因とする容量信号と、グランド状態の物体を起因とする容量信号とを正確に判別できる。これにより、タッチパネル５に対するフローティング状態の物体の接触を、グランド状態の物体によるタッチであると誤って検出することを未然に防止することができる。

〔実施形態２〕
本発明に係る実施形態２について、以下に説明する。上述した実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

タッチセンサシステム１は、グランド状態の物体として、指以外に先端径の小さいパッシブペンによるタッチを検出することもできる。一般に、径の小さいパッシブペンを読み取るためには、タッチセンサシステム１のＳＮＲ（シグナル−ノイズ比）をより高くする必要がある。本実施形態では、相互容量方式のタッチセンサシステム１において、ＳＮＲを高くするために、並列駆動を利用する。

並列駆動方式では、駆動信号を全ドライブラインに同時に供給し、それから、センスラインから読み取られる容量信号を、駆動信号に対応する信号を使用して復号する。これにより、タッチパネル５内の各交点における静電容量から得られる容量信号（相互静電信号）を生成する。

並列駆動方式では、全ドライブラインラインに同時に駆動信号を印加するため、復号される各交点の容量信号には、原理的に、対応するドライブラインする供給された駆動信号による信号のみならず、すべてのドライブラインに供給された各駆動信号による信号の成分が含まれる。通常、容量信号に対する、交点に対応するドライブラインの駆動信号以外のドライブラインの駆動信号による影響は小さい。しかし、パッシブペンによって生成される小さい容量信号を読み取るためには、この影響を無視できない。すなわち、センスライン上の所望の交点（静電容量）以外の箇所（他の交点）の静電容量に大きな変化が生じると、当該所望の交点において生じる小さい容量信号の判定が困難になる。

実施形態１において説明した、複数のセンスラインを対象とした各総和の計算に基づく判定方法は、パッシブペンによるタッチには適用しづらい。径が小さいためにパッシブペンがタッチパネル５において接触する範囲が非常に狭く、これによりパッシブペンの接触によって静電容量が変化する範囲（容量信号が検出される範囲）が非常に狭くなるからである。

径の小さいパッシブペンによる接触（タッチ）と、フローティング状態の物体による接触とを区別するためには、容量信号の総和を取る範囲を工夫する必要がある。上述したように、並列駆動方式では、各交点からの容量信号に、全ドライブラインの駆動信号の成分が含まれている。しかし、あるセンスライン上の交点からのすべての容量信号の総和は、対応するドライブラインの駆動信号による容量信号のみがセンスラインを通じて読み取られるという理想の状態での総和に等しくなる。これは、センスラインから読み取られる容量信号に影響を与える信号が、駆動信号以外に存在しないからである。

計算される総和が理想の状態での総和と等しくならない場合、駆動信号を供給する信号源以外の他の信号源が存在し、これがセンスラインに信号を供給しているか、あるいは、センスライン以外に電荷の逃げ道がある。センスライン以外に電荷の逃げ道がある場合とは、グランド状態の物体がタッチパネル５上に置かれる場合である。フローティング状態の物体には電荷の逃げ道がない。したがって、フローティング状態の物体がタッチパネル５上に置かれるとき、あるセンスラインから計算される容量信号の総和は、理想状態の総和に等しくなる。すなわち、センスライン上のすべて交点からの容量信号の総和を取る結果、総和がゼロに近づくことは、グランド状態の物体がそのセンスラインに対応する交点上に置かれていないことを意味する。

本実施形態のタッチセンサシステム１は、この原理を利用するによって、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とを区別する。すなわち、誤タッチ抑制部１８は、あるセンスライン上のすべての交点からの容量信号をすべて合算することによって、判定用の総和を計算する。そして、この総和が閾値を超えた場合に、グランド状態の物体がタッチパネル５にタッチされたと判定し、一方、総和が閾値未満ならフローティング状態の物体がタッチパネル５にタッチされたと判定する。これにより、径の小さいパッシブペンがタッチパネル５に接触した場合の、駆動信号の小さい干渉による小さい容量信号を考慮できるので、パッシブペンとフローティング状態の物体とを正確に判別できる。

〔実施形態３〕
本発明に係る実施形態３について、図８および図９に基づいて以下に説明する。上述した実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、あるセンスラインにそれぞれのグランド状態の異なる物体（指およびパッシブペン）が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合に、これらを区別する方法について説明する。この実現のためには、実施形態１および２に比べてさらに工夫が必要である。

図８は、本発明の実施形態３において、あるセンスラインにグランド状態の異なる物体（指およびパッシブペン）が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合のタッチパネル５の様子を示す図である。この図では、ドライブラインＤＬ_１〜ＤＬ_１６およびセンスラインＳＬ_１〜ＳＬ_１０を有するタッチパネル５を例に挙げて説明する。図中、煩雑さを避けるために、各交点に形成される各静電容量は図示していない。

図８において、センスラインＳＬ_３およびＳＬ_４に着目すると、これらの上には指８１およびペン８２の双方が置かれている。この状況では、指８１の接触範囲からより高い容量信号が読み取られ、一方、ペン８２の接触範囲からより低い容量信号が読み取られる。

ここで、センスラインＳＬ_３上の全交点の容量信号の総和を取ると、指８１の置かれた位置における交点からの高い容量信号が総和に反映されるので、総和の値が非常に大きくなってしまう。したがって、この総和に基づきペン８２のタッチを判定した場合、実際のペン８２によるタッチであれば正しく判定できるが、実は狭い範囲でのフローティング物体による接触であった場合も同様に総和が閾値よりも大きくなるので、これを誤ってペン８２のタッチであると判定してしまう。

これを避けるために、本実施形態では、センスラインＳＬ_３上の容量信号の総和を計算する際、指８１用の総和と、ペン８２用の総和とをそれぞれ計算する。その際、所定の基準値を設け、これよりも容量信号が大きくなる指８１の接触範囲を対象にして総和を計算する場合、指８１の接触範囲内の全交点（図８では３ライン分の交点）の容量信号を合算する。これにより、実施形態１と同様に、指８１のタッチを正確に判定することができる。

一方、ペン８２用の総和を計算する際には、センスラインＳＬ_２上の全交点の容量信号のうち、所定の基準値よりも大きい容量信号を除くようにする。図８の例では、指８１の接触範囲に含まれる３ライン分の交点の容量信号を総和に含めず、これら以外の各交点の容量信号の総和を取る。これにより、ペン８２用の総和に指８１に由来する大きい容量信号が反映されなくなるので、実施形態２と同様に、ペン８２のタッチを正確に判定することができる。また、ペン８２が置かれたセンスラインＳＬ_２上に、指８１では無く、ペン８２の接触によって発生する容量信号と同程度の容量信号を発生させる何らかのフローティング物体が置かれることもあり得る。そこで、これに対処すべく、所定の基準値よりも大きい容量信号を除くようにする範囲を、タッチ認識部１６によって計算された座標を基準とした所定数（たとえば３本）のセンスライン分の範囲にする。これにより、フローティング物体がペン８２と誤検出されることを防ぐことができる。

次に、図８において、センスラインＳＬ_８〜ＳＬ_１０に着目すると、これらの上にはフローティング物体８３および指８４の双方が置かれている。したがって、たとえばセンスラインＳＬ_８上の全交点の容量信号をすべて合算すると、これら両方の物体による容量信号が加算されるため、計算された総和の値が非常に大きくなる。また、こうして計算される総和を、フローティング物体８３および指８４のタッチ判定に使用する必要が生じる。

この結果、指８４の方は、計算した総和が閾値よりも大きいことからグランド状態の物体によるタッチであると正確に判定される。一方、フローティング物体８３の方も、総和が閾値よりも大きいために、指８４と同様に、グランド状態の物体によるタッチであると判定されてしまい、これにより誤検出が生じる。

そこでこれを防ぐために、フローティング物体８３用の総和と、指８４用の総和とを個別に計算する。たとえば、フローティング物体８３による容量信号が指８４による容量信号と同じ程度の大きさであれば、フローティング物体８３用の総和を、フローティング物体８３の接触範囲内の所定数（たとえば３本）のドライブライン分の容量信号の総和として計算する。同様に、指８４用の総和を、指８４の接触範囲内の所定数（たとえば３本）のドライブライン分の容量信号の総和として計算する。これにより、フローティング物体８３および指８４のタッチを正確に判定することができる。

もしタッチパネル５において、３本のドライブライン以内にフローティング物体８３と指８４との双方が置かれていれば、これらを明確に区別することはできない。しかし、通常、２本のドライブライン間の距離は５ｍｍ程度であるため、フローティング物体８３および指８４の大きさを考えると、３本分の範囲で十分に問題のない広さであると言える。すなわち、３本のドライブライン分の範囲で容量信号の総和を取れば、フローティング物体８３と指８４とを十分正確に判別することができる。

以上のように、本実施形態では、容量信号に対して所定の閾値を設け、閾値よりも容量信号が大きい交点についてはより狭い範囲で容量信号の総和を計算し、一方、閾値よりも容量信号が小さい交点については、より広い範囲で総和を計算する。すなわち、閾値よりも大きい各容量信号を、指とフローティング状態の物体との判別のための総和の計算に利用し、一方、閾値よりも小さい各容量信号を、パッシブペンとフローティング状態の物体との判別のための総和に計算に利用する。これにより、あるセンスラインにグランド状態の異なる物体（指およびパッシブペン）が同時に置かれる場合、および、あるセンスライン上にグランド状態の物体とフローティング状態の物体との双方が置かれる場合に、これらを正確に区別することができる。

（処理の流れ）
本実施形態におけるタッチセンサシステム１の処理フローについて、図９を参照して以下に説明する。図９は、本発明の各実施形態に係るタッチセンサシステム１における処理の流れを説明するフローチャートである。

この図に示すように、まず、容量分布計算部１５が、タッチパネル５における静電容量の分布を計算する（Ｓ１）。次に、タッチ認識部１６が、タッチパネルに接触した物体を、指またはパッシブペンのいずれかであると特定する。その際、タッチ認識部は、容量分布における各容量信号の大きさおよび容量分布の形状に基づき、タッチパネル５における物体のタッチ座標およびタッチタイプ（指またはパッシブペン）を計算する（Ｓ２）。

次に総和値計算部１７が、計算されたタッチタイプがペンタッチであるか否かを判定する（Ｓ３）。Ｓ３における判定の結果がＹＥＳであれば、総和値計算部１７は、ペンタッチ座標を基準とした、パッシブペンに応じた予め設定された範囲内の容量信号の総和を計算する（Ｓ４）。一方、ステップＳ３における判定の結果がＮｏであれば、総和値計算部１７は、指タッチ座標を含の予め設定された範囲内の容量信号を総和を計算する（Ｓ５）。

Ｓ４またはＳ５の後、誤タッチ抑制部１８が、計算された総和が、予め設定された閾値以上か否かを判定する（Ｓ６）。ステップＳ６における判定の結果がＹＥＳであれば、誤タッチ抑制部１８は、タッチ座標等を含むタッチ情報をホスト装置２に出力する（Ｓ７）。一方、ステップＳ６における判定の結果がＮｏであれば、誤タッチ抑制部１８は、タッチ情報をホスト装置２に出力しない（Ｓ８）。Ｓ７またはＳ８の後、図８に示す処理は終了する。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る検出回路は、相互容量方式のタッチパネルから読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和を計算する計算部（総和値計算部１７）と、上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部（誤タッチ抑制部１８）とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、フローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合、駆動信号による各静電容量への干渉の影響が、所定の範囲内の容量信号の総和を計算することによって、打ち消される。したがって、フローティング状態の物体がタッチパネルに接触した場合の容量信号の総和は、グランド状態の物体がタッチパネルに接触した場合の容量信号の総和に比べて著しく小さくなる。検出回路は、この原理に基づき、計算された総和が閾値以上であればグランド状態の物体がタッチパネルに接触し、一方、総和が閾値未満であればフローティング状態の物体がタッチパネルに接触したと、正確に判定することができる。

以上のように、本発明によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができる。

本発明の態様２に係る検出回路は、上記態様１において、上記計算部は、上記タッチパネルのセンスラインの延伸方向における所定数の各容量信号の総和を計算することを特徴としている。

上記の構成によれば、駆動信号の干渉の影響を効果的に打ち消すことができるので、判定の精度を高めることができる。

本発明の態様３に係る検出回路は、上記態様１または２において、上記タッチパネルに接触した上記物体を、指またはパッシブペンのいずれかであると特定する特定部（タッチ認識部１６）をさらに備え、上記計算部は、上記総和を計算する際、上記特定部による特定結果に応じた異なる上記所定の範囲内の各上記静電容量を合算することを特徴としている。

上記の構成によれば、タッチパネルへの接触範囲が広い指と狭いパッシブペンとで、容量信号を合算する範囲を異ならせることによって、指とフローティング状態の物体との判別、およびパッシブペンとフローティング状態の物体との判別をいずれも正確に行うことができる。

本発明の態様４に係る検出回路は、上記態様３において、上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記指であると特定された場合、上記センスライン上の上記指に対応する範囲内の静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴としている。

上記の構成によれば、指に対応する範囲内の、より高い容量信号を合算して総和を計算するので、タッチパネルに接触した物体が指なのかフローティング状態の物体なのかを正確に判定することができる。

本発明の態様５に係る検出回路は、上記態様４において、上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記パッシブペンであると特定された場合、上記センスライン上のすべての静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴としている。

上記の構成によれば、狭い範囲で小さい容量信号が生じるパッシブペンの接触を、フローティング状態の物体の接触であると誤検出することを回避することができる。

本発明の態様６に係るタッチセンサシステム は、相互容量方式のタッチパネルと請求項１〜５のいずれか１項に記載された検出回路とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、タッチパネルにおけるフローティング状態の物体の誤検出を、相互容量方式の利点を維持しつつ回避することができるタッチセンサシステムを実現することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものでは無く、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ タッチセンサシステム
２ ホスト装置
５ タッチパネル
１０ 検出回路
１１ ドライバ
１２ センスアンプ
１３ タイミングジェネレータ
１４ ＡＤ変換器
１５ 容量分布計算部
１６ タッチ認識部
１７ 総和値計算部
１８ 誤タッチ抑制部

Claims (6)

1. 相互容量方式のタッチパネルから読み取られた所定の範囲内の各静電容量の容量信号の総和を計算する計算部と、
   上記総和と所定の閾値との比較結果に基づき、上記タッチパネルに接触した物体が、グランド状態の物体とフローティング状態の物体とのいずれであるかを判定する判定部とを備えていることを特徴とする検出回路。
2. 上記計算部は、上記タッチパネルのセンスラインの延伸方向における所定数の各容量信号の総和を計算することを特徴とする請求項１に記載の検出回路。
3. 上記タッチパネルに接触した上記物体を、指またはパッシブペンのいずれかであると特定する特定部をさらに備え、
   上記計算部は、上記総和を計算する際、上記特定部による特定結果に応じた異なる上記所定の範囲内の各上記静電容量を合算することを特徴とする請求項１または２に記載の検出回路。
4. 上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記指であると特定された場合、上記センスライン上の上記指に対応する範囲内の静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴とする請求項３に記載の検出回路。
5. 上記計算部は、上記タッチパネルに接触した上記物体が上記パッシブペンであると特定された場合、上記センスライン上のすべての静電容量の容量信号を合算することによって、上記総和を計算することを特徴とする請求項３に記載の検出回路。
6. 相互容量方式のタッチパネルと
   請求項１〜５のいずれか１項に記載された検出回路とを備えていることを特徴とするタッチセンサシステム。

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