输入装置的制作方法

本发明涉及在计算机、智能手机等信息设备中用于信息的输入的输入装置，尤其涉及确定手指、笔等物体与操作面接近的区域并基于该确定的区域输入信息的输入装置。

背景技术：

具备根据静电电容的变化而检测手指的接触位置的传感器的输入装置被广泛用作智能手机、笔记本式计算机等电子设备的界面。电容式的传感器主要存在检测驱动电极与检测电极之间的静电电容的变化的互电容式传感器、和检测检测电极的相对于地(手指)的静电电容的变化的固有电容式的传感器。在实现对处于远离操作面的位置的手指的操作进行检测的悬停功能等的情况下，采用静电电容的检测灵敏度高的固有电容式的传感器是有利的。

固有电容式传感器存在图像传感(image sensing)和轮廓传感(profile sensing)这两种传感方式。在图像传感方式中检测手指的接触的二维分布，在轮廓传感方式中检测一个以上方向上的手指的接触的一维分布。下述的专利文献1记载了使用图像传感方式的触控屏。另外，下述的专利文献2记载了使用轮廓传感方式的触控屏。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-27889号公报

专利文献2：日本特开2013-534343号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

图18A是表示固有电容式传感器的图像传感方式的结构的图。如图18A所示，在图像传感方式中，通过检测在操作面上呈矩阵状排列的检测电极101的固有电容的变化，来得到表示操作面上的固有电容变化的二维分布的二维数据。因此，即使在多个物体接触于操作面上的情况下，也能够计算各自的正确的坐标。

然而，在图像传感方式中，需要将与矩阵的所有要素相同的数量(在图18A的例子中为12个)的电极连接于检测电路102，因此与轮廓传感方式相比电路规模变大。另外，若检测电极的数量变多，则扫描所有检测电极所需的时间变长，必须减少定期的传感处理的每一次的扫描时间、扫描的次数，因此难以进行高灵敏度的静电电容的检测。

另一方面，图18B是表示固有电容式传感器的轮廓传感方式的结构的图。在轮廓传感方式中，沿着一个以上的方向(在图18B的例中为纵横两个方向)延伸的检测电极103被用于固有电容的检测。因此，与图像传感方式相比检测电极数变少，电路规模变小。由于检测电极的数量变少，因此能够增加每一次的扫描时间、扫描的次数，从而容易提高静电电容的检测灵敏度。另外，检测电极的尺寸大的情况也有利高灵敏度的电容检测。

然而，在轮廓传感方式中，无法得到表示操作面上的固有电容变化的二维分布的二维数据。因此，在多个物体与操作面接触的情况下，存在将实际未接触的伪坐标(ghost：假目标)误识别为物体的接触位置的坐标这一问题。

本发明是鉴于该情况而做出的，其目的在于，提供能够在减少用于对与物体向操作面的接近相应的静电电容的变化进行检测的电极的数量的同时，取得表示操作面上的静电电容的二维分布的数据的输入装置。

用于解决课题的方案

本发明涉及输入与物体向操作面的接近相应的信息的输入装置，该输入装置具备：n个电极，该n个电极以其中的至少一个电极与划分所述操作面的m个分区中的各个分区具有重叠部分的方式配设于所述操作面上，其中，n表示比m小的自然数；静电电容检测部，其输出与第一静电电容相应的n个检测数据，所述第一静电电容是接近所述操作面的物体与所述n个电极所形成的电容；以及要素数据构成部，其针对所述m个分区分别构成与第三静电电容相应的要素数据，所述第三静电电容是将在位于一个所述分区内的一个以上的所述电极的所述重叠部分与所述物体之间分别形成的第二静电电容合成而得到的电容。对于所述n个电极中的各个电极，具有所述重叠部分的所述分区的组合以及包含于同一所述分区的所述重叠部分的面积中的至少一方与其他所述电极不同。所述要素数据构成部基于关于在所述m个分区的各个分区中的位于同一分区内的各个所述电极的所述重叠部分与该重叠部分的整体的面积比的规定信息、以及从所述静电电容检测部输出的所述n个检测数据，来构成与所述m个分区对应的m个所述要素数据。

根据上述结构，在位于一个所述分区内的一个所述电极的所述重叠部分与所述物体之间形成的所述第二静电电容与该重叠部分的面积大致成比例。所述第三静电电容是将所述第二静电电容合成而得到的电容，因此与位于一个所述分区内的所有所述重叠部分的面积大致成比例。因此，与所述规定信息所含的所述面积比相关的信息给出与一个所述分区中的一个所述电极的所述第二静电电容与所述第三静电电容的电容比相关的信息。

另外，一个所述电极与所述物体所形成的所述第一静电电容可被视作将属于该一个电极的所有的所述重叠部分与所述物体之间的第二静电电容合成而得到的电容，因此与所述第一静电电容相应的所述检测数据给出与一个或者多个所述分区中的该一个电极的所述第二静电电容相关的信息。

并且，对于所述n个电极中的各个电极，具有所述重叠部分的所述分区的组合与其他电极不同、或者包含于同一所述分区的所述重叠部分的面积与其他电极不同。因此，针对所述n个电极而得到的所述n个检测数据带来与所述m个分区中的各电极的所述第二静电电容相关的独立的信息。

在所述要素数据构成部中，基于所述n个检测数据所包含的与所述m个分区的各电极的所述第二静电电容相关的信息和所述规定信息所带来的与所述m个分区的各电极的所述电容比相关的信息，来构成与所述m个分区的所述第三静电电容相应的所述m个要素数据。

因此，能够使用比所述m个分区少的所述n个电极而得到表示所述m个分区中的与所述物体接近的状态的所述m个要素数据。

优选的是，所述要素数据构成部反复进行数据构成处理，该数据构成处理基于所述规定信息来修正所述m个要素数据的假定值，以使根据所述m个要素数据的假定值并基于所述规定信息算出的所述n个检测数据的假定值向所述n个检测数据接近。

通过反复进行所述数据构成处理，从而构成的所述m个要素数据的精度提高。

优选的是，在第一方案的上述输入装置的基础上，所述数据构成处理包括：第一处理，基于所述规定信息将所述m个要素数据的假定值转换为所述n个检测数据的假定值；第二处理，算出表示为了使所述n个检测数据的假定值与所述n个检测数据相等而应与所述n个检测数据的假定值相乘的倍率的n个第一系数；第三处理，基于所述规定信息将所述n个第一系数转换为表示应与所述m个要素数据相乘的倍率的m个第二系数；以及第四处理，基于所述m个第二系数来修正所述m个要素数据的假定值。

在该情况下，优选所述要素数据构成部在所述第一处理中，将与一个所述分区中的一个所述电极的所述重叠部分的所述面积比相应的常数数据作为一个分量，基于由与所述m个分区以及所述n个电极对应的m×n个分量构成的第一转换矩阵，来将以所述m个要素数据的假定值作为分量的矩阵转换为以所述n个检测数据的假定值作为分量的矩阵。

另外，在该情况下，所述要素数据构成部也可以在所述第三处理中，将与一个所述分区中的一个所述电极的所述重叠部分的所述面积比相应的常数数据作为一个分量，基于由与所述m个分区以及所述n个电极对应的m×n个分量构成的第二转换矩阵，来将以所述n个第一系数作为分量的矩阵转换为以所述m个第二系数作为分量的矩阵。

根据上述的结构，即使在多个物体接近所述操作面的情况下，也能够构成如实地表示与各个物体的接近状态对应的所述操作面上的所述第三静电电容的分布的所述m个要素数据。

在上述第一方案的输入装置中，所述要素数据构成部也可以在初次的所述数据构成处理中，省略所述第一处理，并使用规定的n个初始值作为所述n个检测数据的假定值来进行所述第二处理。

通过省略所述第一处理，从而处理速度提高。

另外，在上述第一方案的输入装置中，所述要素数据构成部也可以在初次的所述数据构成处理中，使用基于之前刚构成的至少一组的m个要素数据而得到的m个初始值作为所述m个要素数据的假定值来进行所述第一处理。

通过使用基于之前刚构成的要素数据而得到的初始值来进行所述第一处理，从而构成的所述m个要素数据的精度提高。

优选的是，在第二方案的上述输入装置中，所述n个电极被分类为多个电极组。所述要素数据构成部也可以在一个所述数据构成处理中，依次进行与所述多个电极组一对一地对应的多个部分数据构成处理。在与由k个(k表示比n小的自然数。)所述电极构成的一个所述电极组对应的一个所述部分数据构成处理中，所述要素数据构成部优选基于所述规定信息来修正所述m个要素数据的假定值，以使根据所述m个要素数据的假定值并基于所述规定信息算出的k个检测数据的假定值向与由所述k个电极与所述物体形成的第一静电电容相应的k个检测数据接近。

例如，与由所述k个电极构成的所述一个电极组对应的所述一个部分数据构成处理优选包括：第一处理，基于所述规定信息将所述m个要素数据的假定值转换为所述k个检测数据的假定值；第二处理，算出表示为了使所述k个检测数据的假定值与所述k个检测数据相等而应与所述k个检测数据的假定值相乘的倍率的k个第一系数；第三处理，基于所述规定信息将所述k个第一系数转换为表示应与所述m个要素数据相乘的倍率的m个第二系数；以及第四处理，基于所述m个第二系数来修正所述m个要素数据的假定值。

在该情况下，所述要素数据构成部优选在所述第一处理中，将与一个所述分区中的一个所述电极的所述重叠部分的所述面积比相应的常数数据作为一个分量，基于由与所述m个分区以及所述k个电极对应的m×k个分量构成的第一部分转换矩阵，来将以所述m个要素数据的假定值作为分量的矩阵转换为以所述k个检测数据的假定值作为分量的矩阵。

另外，在该情况下，所述要素数据构成部优选在所述第三处理中，将与一个所述分区中的一个所述电极的所述重叠部分的所述面积比相应的常数数据作为一个分量，基于由与所述m个分区以及所述k个电极对应的m×k个分量构成的第二部分转换矩阵，来将以所述k个第一系数作为分量的矩阵转换以所述m个第二系数作为分量的矩阵。

在上述的结构中，也能够构成如实地表示多个物体接近所述操作面的情况的所述第三静电电容的分布的所述m个要素数据。

在上述第二方案的输入装置中，所述要素数据构成部优选在初次的所述数据构成处理的最初的所述部分数据构成处理中，省略所述第一处理，使用规定的k个初始值作为所述k个检测数据的假定值来进行所述第二处理。

通过省略所述第一处理，从而处理速度提高。

在上述第二方案的输入装置中，所述要素数据构成部优选在初次的所述数据构成处理的最初的所述部分数据构成处理中，使用之前刚构成的至少一组的m个要素数据而得到的m个初始值来作为所述第一处理中的所述m个要素数据的假定值。

通过使用基于之前刚构成的要素数据而得到的初始值来进行所述第一处理，从而构成的所述m个要素数据的精度提高。

优选的是，位于同一所述分区内的多个所述电极的所述重叠部分分别包含彼此电连接的多个电极片。位于同一所述分区内的多个所述电极片中的各个电极片优选与不同的所述电极所包含的所述电极片相邻。

由此，包含于所述分区内的各电极的所述重叠部分的所述第二静电电容与所述第三静电电容的比不容易相应于所述分区内的所述物体的接近位置而产生偏差。

发明效果

根据本发明，能够在减少用于对与物体向操作面的接近相应的静电电容的变化进行检测的电极的数量的同时，取得表示操作面上的静电电容的二维分布的数据。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的输入装置的结构的一例的图。

图2是对一个分区中的一个电极的重叠部分以及在该重叠部分与手指之间形成的静电电容进行图解的图。

图3是用于说明图1所示的输入装置的动作的一例的流程图。

图4是用于说明图3所示的流程图中的要素数据的构成处理的流程图。

图5是表示传感部的操作面上的分区图案与电极图案的例子的图。图5A表示分区图案，图5B表示电极图案。

图6是对图5的例子所示的5个电极单独进行图解的图。

图7是表示通过反复进行数据构成处理来构成要素数据的例子的图。

图8是用于说明第一实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的变形例的流程图。

图9是用于说明第二实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的流程图。

图10是用于说明图9所示的流程图中的部分数据构成处理的流程图。

图11是用于说明第二实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的变形例的流程图。

图12是用于说明图11所示的变形例的部分数据构成处理的流程图。

图13是表示第三实施方式的输入装置中的一个分区部分的电极图案的一例的图。

图14是将沿着四个方向延伸的电极各选出一条而进行图解的图。图14A示出了沿着纵向延伸的电极，图14B示出了沿着横向延伸的电极，图14C示出了从左下向右上倾斜延伸的电极，图14D示出了从右下向左上倾斜延伸的电极。

图15是表示在一个分区中沿着四个方向延伸的电极相交的情况的图。

图16是表示构成要素数据的过程的一例的图。

图17是表示变更初始值而进行与图16同样的要素数据的构成的情况的图。

图18是用于说明固有电容式传感器的传感方式的图。图18A表示图像传感方式的结构，图18B表示轮廓传感方式的结构。

具体实施方式

＜第一实施方式＞

图1是表示本发明的实施方式的输入装置的结构的一例的图。

图1所示的输入装置具有传感部10、处理部20、存储部30以及界面部40。本实施方式的输入装置是通过使手指、笔等物体与设置有传感器的操作面接触或者接近来输入与该接触或接近的位置相应的信息的装置。需要说明的是，本说明书中的“接近”包括以接触的状态位于附近的情况、和以不接触的状态位于附近的情况这两者。

[传感部10]

传感部10具有：n个电极E1～En，其配设于操作面；和静电电容检测部12，其检测因手指、笔等物体与该电极E1～En接近而在物体与电极E1～En之间形成的静电电容(第一静电电容)。

配设有n个电极E1～En的操作面被划分为成为后述的要素数据(P1～Pm)的构成单位的m个(m＞n)分区A1～Am。以下，有时代表电极E1～En中的任意一个而记作“电极E”、“电极Ei”(1≤i≤n)。另外，有时代表分区A1～Am中的任意一个而记作“分区A”、“分区Aj”(1≤j≤m)。

电极E1～En比分区A1～Am少，但以一个以上的电极E在各分区A中具有重叠部分的方式配设。

另外，电极E1～En以具有重叠部分的分区A的组合各不相同的方式配设。例如配设为，在电极E1在分区A1以及分区A2具有重叠部分的情况下，其他电极E在除了(A1、A2)以外的组合的分区A具有重叠部分。需要说明的是，在具有重叠部分的分区A的组合相同的电极E存在多个的情况下，也可以针对这些电极E使至少一部分分区内的重叠部分的面积不同。

即，电极E1～En以与分区A1～Am重叠的重叠方式的图案各不相同的方式配设于操作面上。

静电电容检测部12依次驱动各电极E并对与在电极E与物体之间形成的静电电容(第一静电电容)相应的电荷进行抽样，输出与该抽样结果相应的检测数据。

静电电容检测部12具体而言包括驱动电路、静电电容-电压转换电路(CV转换电路)以及A/D转换电路。驱动电路按照处理部20的控制而依次选择电极E1～En，向该选择的电极E反复施加规定振幅的脉冲电压而使在电极E与物体之间形成的静电电容(第一静电电容)反复充电或放电。CV转换电路将与该充电或放电相伴地在电极E中传送的电荷(或者与之成比例的电荷)转送并蓄积于参照用的电容器，并输出与参照用的电容器中产生的电压相应的信号。A/D转换电路按照处理部20的控制将CV转换电路的输出信号以规定的周期转换成数字信号，并作为检测数据而输出。

在以后的说明中，将根据电极Ei与物体之间的静电电容(第一静电电容)而从静电电容检测部12输出的检测数据设为“Si”(1≤i≤n)。静电电容检测部12输出与n个电极E1～En对应的n个检测数据S1～Sn。

[处理部20]

处理部20是对输入装置的整体动作进行控制的电路，例如构成为包括按照保存于存储部30的程序的指令码进行处理的计算机、实现特定的功能的逻辑电路。可以通过在计算机中基于程序来实现处理部20的全部处理，也可以以专用的逻辑电路来实现处理部20的一部分处理或者全部处理。

在图1的例子中，处理部20具有定时控制部21、要素数据构成部22以及坐标计算部23。

定时控制部21控制传感部10中的检测的定时。具体而言，定时控制部21控制静电电容检测部12，以在适当的定时进行静电电容检测部12中的检测对象的电极E的选择和脉冲电压的产生、电荷的抽样、以及通过A/D转换实现的检测数据的生成。

要素数据构成部22基于从静电电容检测部12输出的n个检测数据S1～Sn，来构成与m个分区A1～Am中的各分区中的电极E与物体之间的静电电容相应的m个要素数据P1～Pm。

即，要素数据构成部22在m个分区A1～Am分别构成与第三静电电容CAj相应的要素数据Pj，所述第三静电电容CAj是将在位于一个分区Aj的一个以上的电极E的重叠部分与物体之间分别形成的第二静电电容CEij合成得到的电容。

关于m个分区A1～Am的各分区中的位于同一分区Aj内的各个电极Ei的重叠部分Eij与该重叠部分的整体的面积比的信息(常数数据Kij)是由n个电极E1～En的配设图案决定的已知信息。要素数据构成部22基于与该面积比相关的已知信息和从静电电容检测部12输出的n个检测数据S1～Sn，来构成与m个分区A1～Am对应的m个要素数据P1～Pm。

图2是对分区Aj中的电极Ei的重叠部分Eij以及在该重叠部分Eij与物体之间形成的静电电容CEij进行图解的图。图2中的“Eij”是电极Ei相对于分区Aj所具有的重叠部分。另外，“CEij”表示在电极Ei的重叠部分Eij与手指等物体1之间形成的静电电容(第二静电电容)。

在将在分区Aj所包含的电极E的重叠部分的整体与物体1之间形成的静电电容设为“第三静电电容CAj”的情况下，该第三静电电容CAj的变化ΔCAj与将分区Aj中的各电极的第二静电电容变化ΔCEij相加而得到的值大致相等，因此由以下的式子表示。

[数1]

在式(1)中，在分区Aj与电极Ei不具有重叠部分的情况下，将第二静电电容变化ΔCEij设为零。

在将在电极Ei与物体之间形成的静电电容设为“第一静电电容CEi”的情况下，该第一静电电容CEi的变化ΔCEi与将属于电极Ei的所有的重叠部分Eij的第二静电电容的变化ΔCEij相加而得到的值大致相等，因此由以下的式子表示。

[数2]

在一个重叠部分Eij与物体之间形成的第二静电电容CEij与该重叠部分Eij的面积大致成比例。另外，在分区Aj所包含的电极E的重叠部分的整体与物体1之间形成的第三静电电容CAj(式(1))与分区Aj所包含的所有电极E的重叠部分的面积大致成比例。因此，关于位于同一分区Aj内的一个电极Ei的重叠部分Eij与所有的重叠部分的面积比的已知的常数数据Kij如在下式所示那样，表示第二静电电容变化ΔCEij与第三静电电容变化ΔCAj之比。

[数3]

利用式(3)的关系，则式(2)表示为下式那样。

[数4]

式(4)利用矩阵而表示为下式那样。

[数5]

设检测数据S1～Sn与第一静电电容变化ΔCE1～ΔCEn成比例，要素数据P1～Pm与第三静电电容变化ΔCA1～ΔCAm成比例，则式(5)能够改写成下式那样。

[数6]

式(6)的左边的n×m矩阵(第一转换矩阵K)是由n个电极E1～En的配设图案决定的已知信息。

在此，将m个要素数据P1～Pm的假定值设为“假定要素数据PA1～PAm”，将n个检测数据S1～Sn的假定值设为“假定检测数据SA1～SAn”。假定检测数据SA1～SAn与式(6)同样地，利用第一转换矩阵K和假定要素数据PA1～PA而表示为下式那样。

[数7]

要素数据构成部22反复进行如下数据构成处理：基于已知信息(常数数据Kij)来修正m个假定要素数据PA1～PAm，以使根据m个假定要素数据PA1～PAm并基于已知信息(第一转换矩阵K)如式(7)那样算出的n个假定检测数据SA1～SAn接近在静电电容检测部12输出的n个检测数据S1～Sn。

为了修正m个假定要素数据PA1～PAm而反复执行的数据构成处理具体而言包括4个处理(第一处理～第四处理)。

首先，在第一处理中，要素数据构成部22基于已知信息(第一转换矩阵K)，将m个假定要素数据PA1～PAm转换为n个假定检测数据SA1～SAn(式(7))。

接着，在第二处理中，要素数据构成部22算出表示为了使假定检测数据SA1～SAn与检测数据S1～Sn相等而应与假定检测数据SA1～SAn相乘的倍率的第一系数α1～αn。第一系数αi由以下的式子表示。

[数8]

第二处理中的第一系数α1～αn的计算使用矩阵而表示为下式那样。

[数9]

接着，在第三处理中，要素数据构成部22算出表示应与m个假定要素数据PA1～PAm相乘的倍率的m个第二系数β1～βm。要素数据构成部22基于由分区图案和电极图案决定的已知信息(常数数据Kij)，来将n个第一系数α1～αn转换为m个第二系数β1～βm。

根据式(3)的关系，一个分区Aj中的电极Ei的重叠部分Eij的第二静电电容CEij相对于该分区Aj的整体的第三静电电容CAj具有与常数数据Kij相当的比例。因此，能够推定为与分区Aj的要素数据Pj(第三静电电容CAj)相乘的倍率给电极Ei的检测数据Si(第一静电电容CEi)带来与常数数据Kij成比例的贡献。由此，一个分区Aj中的第二系数βj能够近似为对各电极Ei的第一系数αi赋予常数数据Kij的加权并平均化后的值。第二系数βj通过该近似而表示为下式那样。

[数10]

式(10)利用矩阵而表示为下式那样。

[数11]

式(11)的左边的m×n矩阵(第二转换矩阵)是由n个电极E1～En的配设图案决定的已知信息，是第一转换矩阵K(式(5))的转置矩阵。

接着，在第四处理中，要素数据构成部22基于通过第三处理得到的m个第二系数β1～βm，来将当前的假定要素数据PA1～PAm修正为新的假定要素数据PA’1～PA’m。

[数12]

PA′j＝βjPAj…(12)

第四处理中的假定要素数据PA’1～PA’m的计算利用矩阵而表示为下式那样。

[数13]

以上是要素数据构成部22的说明。

坐标计算部23基于通过要素数据构成部22构成的要素数据P1～Pm来计算物体(手指)所接近的操作面上的坐标。例如，坐标计算部23将由要素数据P1～Pm表示的二维数据二值化，并将表示物体接近的情况的数据所集合的区域确定为各个物体的接近区域。然后，坐标计算部23针对所确定的区域的横向和纵向分别制作轮廓数据。横向的轮廓数据是按每列算出操作面的纵向上的一组要素数据Pj之和并将该要素数据Pj之和按操作面的横向的顺序排列的数据。纵向的轮廓数据是按每行算出操作面的横向上的一组要素数据Pj之和并将该要素数据Pj之和按操作面的纵向的顺序排列的数据。坐标计算部23针对该横向的轮廓数据和纵向的轮廓数据分别运算要素数据Pj的峰值的位置、重心的位置。通过该运算求出的横向的位置和纵向的位置表示在操作面上物体接近的坐标。坐标计算部23将通过这样的运算求出的坐标的数据保存于存储部30的规定的存储区域。

[存储部30]

存储部30存储在处理部20中处理所使用的常数数据、变量数据。在处理部20包括计算机的情况下，存储部30也可以存储在该计算机中被执行的程序。存储部30例如构成为包括DRAM、SRAM等易失性存储器、闪存器等非易失性存储器、硬盘等。

[界面部40]

界面部40是用于在输入装置与其他控制装置(搭载输入装置的信息设备的控制用IC等)之间交换数据的电路。处理部20将存储于存储部30的信息(物体的坐标信息、物体数等)从界面部40向未图示的控制装置输出。另外，界面部40也可以从未图示的盘驱动装置(读取记录于非暂时性记录介质的程序的装置)、服务器等取得在处理部20的计算机中被执行的程序并将该程序载入存储部30。

在此，参照图3的流程图来说明具有上述结构的图1所示的输入装置的动作。例如输入装置按一定周期反复进行图3的流程图所示的动作，取得操作面上的物体的接近位置的信息。

ST100：

处理部20从传感部10的静电电容检测部12取得表示操作面上的各电极E的第一静电电容变化ΔCEi的检测数据S1～Sn。

ST105：

处理部20判定通过步骤ST100取得的检测数据S1～Sn是否超过了表示物体接近操作面的情况的规定的阈值。在包括超过阈值的检测数据Si的情况下，处理部20移至下一步骤ST110，在不包括超过阈值的检测数据Si的情况下结束处理。

ST110：

处理部20的要素数据构成部22基于通过步骤ST100取得的n个检测数据S1～Sn来构成m个要素数据P1～Pm。

ST115：

处理部20的坐标计算部23基于在步骤ST110中构成的m个要素数据P1～Pm来计算与操作面接近的各物体的坐标。

图4是用于说明图3所示的流程图中的要素数据P1～Pm的构成处理(ST110)的流程图。

ST200：

要素数据构成部22取得在后述的循环处理中所使用的假定要素数据PA1～PAm的初始值。要素数据构成部22例如取得预先保存于存储部30的常数数据来作为初始值。

ST205：

要素数据构成部22使用通过步骤ST200取得的初始值，反复进行对假定要素数据PA1～PAm进行修正的处理(数据构成处理)，以使根据假定要素数据PA1～PAm算出的假定检测数据SA1～SAn接近检测数据S1～Sn。步骤ST205的数据构成处理包括4个步骤(ST220、ST225、ST230、ST235)。

首先，在步骤ST220中，要素数据构成部22基于已知信息(第一转换矩阵K)，将假定要素数据PA1～PAm转换为假定检测数据SA1～SAn(式(7))。

接着，在步骤ST225中，要素数据构成部22算出表示为了使假定检测数据SA1～SAn与检测数据S1～Sn相等而应与假定检测数据SA1～SAn相乘的倍率的第一系数α1～αn(式(8)、(9))。

进一步地，在步骤ST230中，要素数据构成部22基于已知信息(第二转换矩阵K^T)，将n个第一系数α1～αn转换为表示应与m个假定要素数据PA1～PAm要素数据相乘的倍率的m个第二系数β1～βm(式(10)、(11))。

然后，在步骤ST235中，要素数据构成部22基于通过步骤ST230得到的m个第二系数β1～βm，将当前的假定要素数据PA1～PAm转换为新的假定要素数据PA’1～PA’m(式(12)、(13))。

ST240：

在数据构成处理(ST205)完成时，要素数据构成部22确认目前为止的反复次数，在未达到规定次数的情况下，再次反复进行数据构成处理(ST205)。在反复次数达到规定次数的情况下，要素数据构成部22将通过最后的数据构成处理(ST205)修正后的假定要素数据PA1～PAm确定为正式的要素数据P1～Pm并保存于存储部30的规定的存储区域。

接着，参照图5～图7来说明在本实施方式的输入装置中根据检测数据S1～Sn来构成要素数据P1～Pm的处理的更具体的例子。

图5A是表示设定于传感部10的操作面上的分区图案的一例的图。

在图5A的例子中，矩阵状的图案设定有6个分区A1～A6。在该矩阵图案中，纵向为2行，横向为3列。在本例中，构成与该2×3个分区A1～A6对应的2×3个要素数据P1～P6。

图5B是表示配设于传感部10的操作面上的电极图案的一例的图。

在图5B的例子中，在2×3个矩阵状的分区图案中配设有5个电极E1～E5。电极E1跨横向的3个分区A1～A3，电极E2跨横向的3个分区A4～A6。电极E3跨纵向的2个分区A1、A4，电极E4跨纵向的2个分区A2、A5，电极E5跨纵向的2个分区A3、A6。

另外，在图5B的例子中，1个电极Ei(1≤i≤5)在1个分区Aj(1≤j≤6)中所占的面积是分区Aj的所有电极的面积的二分之一。即，2个电极E各占有各分区A的二分之一。

图6是对图5B所示的电极图案中的各个电极E1～E5进行图解的图。

如图6所示，在各电极E的重叠部分，呈梳子状设置有沿着纵向延伸的多个电极片EP。位于同一分区A的多个电极片EP分别与不同的电极E的电极片EP相邻。即，在分区A内，各电极E以均匀分布的方式配设。由此，分区A内所包含的各电极E的重叠部分的静电电容(第二静电电容)与所有电极的重叠部分的静电电容(第三静电电容)的比(式(3))不容易相应于分区A内的物体的接近位置而产生偏差，因此能够提高所构成的要素数据Pj的精度。

在图5、图6所示的例子中，分区Aj所包含的1个重叠部分Eij的面积为分区Aj的所有电极的面积的大致二分之一，因此该重叠部分Eij的第二静电电容变化ΔCEij成为分区Aj的所有电极的第三静电电容变化ΔCAj的大致二分之一。即，在存在电极Ei的重叠部分Eij的分区Aj中，式(3)所示的常数数据Kij的值成为“1/2”。

因此，电极E1的第一静电电容变化ΔCE1与将分区A1～A3中的第三静电电容变化ΔCA1～ΔCA3的各二分之一相加而得到的变化大致相等(图6A)。

另外，电极E2的第一静电电容变化ΔCE2与将分区A4～A6中的第三静电电容变化ΔCA4～ΔCA6的各二分之一相加而得到的变化大致相等(图6B)。

同样地，电极E3的第一静电电容变化ΔCE3与将分区A1、A4中的第三静电电容变化ΔCA1、ΔCA4的各二分之一相加而得到的变化大致相等(图6C)。

电极E4的第一静电电容变化ΔCE4与将分区A2、A5中的第三静电电容变化ΔCA2、ΔCA6的各二分之一相加而得到的变化大致相等(图6D)。

电极E5的第一静电电容变化ΔCE5与将分区A3、A6中的第三静电电容变化ΔCA2、ΔCA6的各二分之一相加而得到的变化大致相等(图6E)。

若对以上内容进行归纳，则成为下式那样。

[数14]

若将式(14-1)～(14-5)改写为矩阵，则成为如下那样。

[数15]

设检测数据S1～S5与第一静电电容变化ΔCE1～ΔCE5成比例，要素数据P1～P6与第三静电电容变化ΔCA1～ΔCA6成比例，则式(15)能够改写成下式那样。

[数16]

式(15)、(16)与之前说明的式(5)、(6)对应。式(15)、(16)中的左边的5×6矩阵(第一转换矩阵K)由图5所示的分区图案以及电极图案决定。在式(16)所示的联立方程式中，变量的个数比方程式多，因此无法通过逆矩阵来容易地求出解。

在此，作为具体处理的例子，说明在要素数据P1、P2、...、P6的值为“1”、“2”、..、“6”的情况下通过图4所示的流程而根据检测数据S1、S2、...、S5构成要素数据P1、P2、...、P6的处理。

在该情况下，检测数据S1、S2、...、S5的值如下式那样算出。

[数17]

要素数据构成部22基于该5个检测数据S1～S5和由图5所示的分区图案以及电极图案决定的已知信息(5×6第一转换矩阵K)，来构成6个要素数据P1～P6。

首先，要素数据构成部22将通过步骤ST200取得的假定要素数据PA1～PA6的初始值转换为假定检测数据SA1～SA5(ST220)。在将假定要素数据PA1～PA6的初始值全部设为“1”的情况下，循环处理的第一次的假定检测数据SA1～SA5如下式那样计算。

[数18]

接着，要素数据构成部22算出表示为了使假定检测数据SA1～SA5与实际的检测数据S1～S5相等而应与假定检测数据SA1～SA5相乘的倍率的第一系数α1～α5(ST225)。第一系数α1～α5如下式那样计算。

[数19]

进一步地，要素数据构成部22算出表示应与假定要素数据PA1～PA6相乘的倍率的第二系数β1～β6。即，要素数据构成部22基于由分区图案和电极图案决定的已知信息(常数数据Kij)，来将第一系数α1～α5转换为第二系数β1～β6。

分区A1的所有电极被电极E1和电极E3二等分。因此，认为在分区A1的所有电极的第三静电电容变化ΔCA1(要素数据P1)乘以第二系数β1的情况下，给电极E1的第一静电电容变化ΔCE1(检测数据S1)和电极E3的第一静电电容变化ΔCE3(检测数据S3)分别带来相同程度的变化。根据式(19-1)以及(19-3)，电极E1的第一系数α1被计算为“2”，电极E3的第一系数α3被计算为“2.5”，因此用于使第一系数α1、α3接近它们的计算值的第二系数β1的值能够近似为对第一系数α1的“2”和第一系数α3的“2.5”分别赋予相同的加权并平均化后的值。

同样地，第二系数β2能够近似为第一系数α1与第一系数α4的平均值，第二系数β3能够近似为第一系数α1与第一系数α5的平均值，第二系数β4能够近似为第一系数α2与第一系数α3的平均值，第二系数β5能够近似为第一系数α2与第一系数α4的平均值，第二系数β6能够近似为第一系数α2与第一系数α5的平均值。

若对以上内容进行归纳，则成为下式那样。

[数20]

若将式(20-1)～(20-6)改写成矩阵，则成为如下那样。

[数21]

式(21)与之前说明的式(11)对应。式(21)中的右边的6×5矩阵(第二转换矩阵)是使式(18)中的左边的5×6第一转换矩阵转置而成的矩阵。该第二转换矩阵也由图5所示的分区图案以及电极图案决定。

在得到第二系数β1～β6后，要素数据构成部22通过使当前的假定要素数据PA1～PA6分别与第二系数β1～β6相乘来算出修正后的假定要素数据PA’1～PA’m。假定要素数据PA’1～PA’m分别如下式那样计算。

[数22]

PA′1＝β1*PA1＝2.25…(22-1)

PA′2＝β2*PA2＝2.75…(22-2)

PA′3＝β3*PA3＝3.25…(22-3)

PA′4＝β4*PA4＝3.75…(22-4)

PA′5＝β5*PA5＝4.25…(22-5)

PA′6＝β6*PA6＝4.75…(22-6)

图7是表示在上述的例子中反复进行10次循环处理的情况下得到的假定要素数据PA1～PA6的计算值的图。根据该结果可知，通过反复执行图4所示的数据构成处理，从而假定要素数据PAj接近原始的数据。

如以上所说明的那样，根据本实施方式的输入装置，在位于一个分区Aj内的一个电极Ei的重叠部分Eij与物体之间形成的第二静电电容变化ΔCEij(图2)与重叠部分Eij的面积大致成比例。第三静电电容变化ΔCAj是将第二静电电容变化ΔCEij合成而得到的变化(式(1))，因此与位于一个分区Aj内的所有电极的重叠部分的面积大致成比例。因此，关于位于分区Aj内的一个电极Ei的重叠部分Eij与位于分区Aj内的所有电极的重叠部分的面积比的常数数据Kij给出与分区Aj中的一个电极Ei的第二静电电容变化ΔCEij与第三静电电容变化ΔCAj的电容比(ΔCEij/ΔCAj)相关的信息。

另外，一个电极Ei与物体所形成的第一静电电容变化ΔCEi能够被视为将属于一个电极Ei的所有重叠部分与物体之间的第二静电电容变化ΔCEij合成而得到的变化(式(2))，因此具有与第一静电电容变化ΔCEi相应的值的检测数据Si给出与一个或者多个分区A中的电极Ei的第二静电电容变化ΔCEij相关的信息。

并且，对于电极E1～En中的各电极，具有重叠部分的分区A的组合与其他电极E不同、或者包含于同一分区A的重叠部分的面积与其他电极E不同。因此，针对电极E1～En而得到的检测数据S1～Sn带来与分区A1～Am中的各电极Ei的第二静电电容变化ΔCEij相关的独立的信息。

在要素数据构成部22中，基于这些信息、即检测数据S1～Sn所包含的与各分区Aj以及各电极Ei的第二静电电容变化ΔCEij相关的信息、和由已知的常数数据Kij带来的与各分区Aj以及各电极Ei的电容比(ΔCEij/ΔCAj)相关的信息，来构成与分区A1～Am的第三静电电容变化ΔCA1～ΔCAm相应的要素数据P1～Pm。

因此，能够使用比m个分区A1～Am少的n个电极E1～En来得到表示m个分区中的与物体接近的状态的m个要素数据P1～Pm，因此与以往的图像传感方式相比，能够在减少电极数的同时取得表示操作面上的静电电容的二维分布的数据。

由于电极数变少，从而能够减小电路规模，并且能够增加一定的传感期间内的静电电容检测的扫描时间、扫描次数而提高静电电容的检测灵敏度。

另外，通过跨多个分区A地配设电极E，从而电极E的面积变大，能够提高静电电容的检测灵敏度。

而且，能够取得表示操作面上的静电电容的二维分布的数据，因此即使在多个物体接近操作面的情况下，也能够不产生以往的轮廓传感方式那样的假目标而能够正确检测各物体的位置。

接着，说明本实施方式的变形例。

图8是用于说明本实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的变形例的图。

在图4的例子中，要素数据构成部22在进行初次的数据构成处理(ST205)时，根据通过步骤ST200取得的假定要素数据PA1～PAm的初始值来计算假定检测数据SA1～SAn(ST220)。然而，该计算结果与检测数据S1～Sn无关而始终恒定，因此也可以不在每次构成要素数据P1～Pm时都进行计算。于是，在图8所示的流程图的例子中，在进行初次的数据构成处理(ST205)时，省略假定检测数据SA1～SAn的计算步骤(ST220)。

即，要素数据构成部22在进行初次的数据构成处理(ST205)时不进行假定检测数据SA1～SAn，的计算步骤(ST220)，而从存储部30等取得假定检测数据SA1～SAn的规定的初始值(ST210、ST215)。要素数据构成部22在进行第二次的数据构成处理(ST205)时，基于通过上次的数据构成处理(ST205)修正后的假定要素数据PA1～PAm来计算假定检测数据SA1～SAn(ST220)。

这样，通过在进行初次的数据构成处理(ST205)时省略假定检测数据SA1～SAn的计算步骤(ST220)，能够提高处理速度。

＜第二实施方式＞

接着，说明本发明的第二实施方式。

本实施方式的输入装置的结构除了步骤ST110中的要素数据P1～Pm的构成处理(图3)存在不同这点以外，其他部分与第一实施方式的输入装置相同。于是，以下以要素数据P1～Pm的构成处理的不同点为中心进行说明。

图9是用于说明第二实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的流程图。

ST300：

要素数据构成部22取得在后述的数据构成处理(ST305)中所使用的假定要素数据PA1～PAm的初始值。要素数据构成部22例如取得预先保存于存储部30的常数数据来作为初始值。

ST305：

要素数据构成部22使用通过步骤ST300取得的初始值，反复进行对假定要素数据PA1～PAm进行修正的数据构成处理，以使根据假定要素数据PA1～PAm算出的假定检测数据SA1～SAn接近检测数据S1～Sn。

本实施方式的输入装置的一个特征在于，该被反复执行的步骤ST305的数据构成处理进一步分为多个部分数据构成处理(ST310)。在本实施方式中，n个电极E1～En被分类为多个电极组(子集)。多个部分数据构成处理(ST310)与该多个电极组一对一地对应。各个部分数据构成处理(ST310)包括与图4中的四个步骤(ST220、ST225、ST230、ST235)类似的处理。

要素数据构成部22在一次数据构成处理(ST305)中，依次进行该多个部分数据构成处理(ST310)。在进行针对所有的电极组(子集)的部分数据构成处理(ST310)后，要素数据构成部22完成一次数据构成处理(ST305)(ST320)。在完成一次数据构成处理(ST305)后，要素数据构成部22确认目前为止的数据构成处理(ST310)的反复次数，在未达到规定次数的情况下，再次反复进行数据构成处理(ST305)。在反复次数达到规定次数的情况下，要素数据构成部22将通过最后的数据构成处理(ST305)修正后的假定要素数据PA1～PAm确定为正式的要素数据P1～Pm并保存于存储部30的规定的存储区域。

图10是表示图9所示的流程图中的一次部分数据构成处理(ST305)的一例的流程图。在该例子中，将与一个部分数据构成处理(ST305)对应的一个电极组设为k个电极Eq～Er的集合(1≤q≤r≤n、r-q＝k)。

ST405：

要素数据构成部22将n个假定要素数据PA1～PAm转换为与k个电极Eq～Er对应的k个检测数据Sq～Sr。该转换由如下的式子表示。

[数23]

式(23)中的左边的k×m矩阵(第一部分转换矩阵)是式(5)等中的n×m矩阵(第一转换矩阵K)的部分矩阵。

ST415：

要素数据构成部22算出表示为了使通过步骤ST405算出的假定检测数据SAq～SAr与检测数据Sq～Sr相等而应与假定检测数据SAq～SAr相乘的倍率的第一系数αq～αr。该计算由如下的式子表示。

[数24]

ST420：

要素数据构成部22算出表示应与m个假定要素数据PA1～PAm相乘的倍率的m个第二系数β1～βm。即，要素数据构成部22基于由分区图案和电极图案决定的已知信息(常数数据Kij)，将k个第一系数αq～αr转换为m个第二系数β1～βm。

一个分区Aj中的第二系数βj能够近似为对通过步骤ST415算出的k个第一系数αq～αr赋予常数数据Kqj～Krj的加权并平均化后的值。第二系数βj通过该近似而表示为下式那样。

[数25]

式(25)利用矩阵而表示为下式那样。

[数26]

式(26)的左边的m×k矩阵(第二部分转换矩阵)是由n个电极E1～En的配设图案决定的已知信息。在该m×k第二部分转换矩阵中，与第j行的各分量(Kqj～Krj)相乘的系数γj是用于调整以使一行的分量之和为“1”的系数。

在以上说明的本实施方式的输入装置中，也与第一实施方式同样地，能够使用比m个分区A1～Am少的n个电极E1～En来得到表示m个分区中的与物体接近的状态的m个要素数据P1～Pm。因此，与以往的图像传感方式相比，能够在减少电极数的同时取得表示操作面上的静电电容的二维分布的数据。

另外，在本实施方式的输入装置中，阶段性地进行仅基于与一部分电极(Eq～Er)对应的检测数据(Sq～Sr)而实现的假定要素数据PA1～PAm的修正。因此，与第一实施方式的输入装置相比，从第一系数αi向第二系数βj的转换(式(26))中的平均化的效果变弱，通过一次修正而实现的假定要素数据PA1～PAm的变化量变大。因此，假定要素数据PA1～PAm容易以比第一实施方式的输入装置少的反复次数收敛于最终值。

接着，说明本实施方式的变形例。

图11是用于说明第二实施方式的输入装置中的要素数据的构成处理的变形例的图。另外，图12是用于说明图11所示的变形例的部分数据构成处理(ST315)的流程图。

在图9、图10的例子中，要素数据构成部22在进行初次的数据构成处理(ST305)中的最初的部分数据构成处理(ST310)时，根据通过步骤ST300取得的假定要素数据PA1～PAm的初始值来计算假定检测数据SAq～SAr(ST405)。然而，该计算结果与检测数据Sq～Sr无关而始终恒定，因此也可以不在每次构成要素数据P1～Pm时都进行计算。于是，在图11、图12所示的流程图的例子中，在进行初次的数据构成处理(ST305)中的最初的部分数据构成处理(ST315)时，省略假定检测数据SAq～SAr的计算步骤(ST405)。

即，要素数据构成部22在进行初次的数据构成处理(ST305)中的最初的部分数据构成处理(ST315)时不进行假定检测数据SAq～SAr的计算步骤(ST405)，而从存储部30等取得假定检测数据SAq～SAr的规定的初始值(ST400、ST410)。要素数据构成部22在进行第二次以后的部分数据构成处理(ST315)时，基于通过上次的部分数据构成处理(ST315)修正后的假定要素数据PA1～PAm来计算假定检测数据SAq～SAr(ST405)。

这样，通过在进行初次的数据构成处理(ST305)中的最初的部分数据构成处理(ST315)时省略假定检测数据SAq～SAr的计算步骤(ST405)，能够提高处理速度。

＜第三实施方式＞

接着，说明本发明的第三实施方式。

本实施方式涉及传感部10的电极图案，其他结构与上述的实施方式的输入装置同样。

图13是表示第三实施方式的输入装置中的一个分区部分的电极图案的一例的图。本实施方式的电极图案在一个分区内集合有四个电极(Ea、Eb、Ec、Ed)的重叠部分。各电极在一个分区内分别具有螺旋状的相似的图案。四个螺旋状的图案彼此不重叠且密集地填充一个分区的内部。

电极的螺旋状图案从相邻的一个分区向一个分区呈直线状排列。其排列方向被分类为纵向、横向、从左下向右上延伸的方向、从右下向左上延伸的方向这四个方向。图14是将沿着该四个方向延伸的电极Ea、Eb、Ec、Ed各选出一条而进行图解的图。一条电极所跨的分区的数量在各方向上均为12个。在图示的例子中，形成呈12×12矩阵状排列的分区。属于同一电极的一个螺旋状图案与其他螺旋状图案例如经由过孔(via)而由基板的内层的配线连接。

图15是表示在一个分区中沿着四个方向延伸的电极相交的情况的图。如在图15中所示的那样，各分区位于沿着四个方向延伸的电极的交点上。在手指等接近一个分区时，该分区所包含的四个电极会大致均等地产生静电电容的变化。

图16是表示基于通过具有图13～图15所示那样的电极图案的传感部10得到的检测数据来构成要素数据的过程的一例的图。在图16的例子中，基于48个检测数据来构成以三个手指接触了操作面时的144个要素数据。若将144个假定要素数据的初始值全部设为“1”并反复进行数据构成处理，则能够知晓随着重复的次数的增加，三个手指所引起的峰值逐渐显现。在经过第10次的数据构成处理后，构成接近大致原始数据的假定要素数据。

如以上所说明的那样，根据本实施方式，沿着四个方向呈直线状延伸的四种电极在呈矩阵状排列的分区中分别交叉，在各分区中，具有螺旋状的相似的形状的四种电极密集地组合而无间隙地填充分区。

因此，在分区的行数与列数分别增加了的情况下，分区的数量与行数与列数之积相应地增大，与此相对，电极的数量仅与行数或者列数成比例地增大。因此，分区的行数以及列数越增加，整体的分区数与电极数之差越大。即，与以往的图像传感方式相比电极数大幅减少。由此，能够增加每一定时间的电极的扫描时间、扫描次数，因此能够提高静电电容的检测灵敏度。

另外，一个分区内的四个电极的分布均匀，因此即使分区内的物体的接近位置变化，四个电极的静电电容也不容易产生偏差，能够提高构成的要素数据的精度。

需要说明的是，本发明并不仅限定于上述的实施方式，包括各种变形。

在上述的实施方式中，例举了作为反复执行的数据构成处理的初始值而使用固定值的例子，但本发明不限定于此。在本发明的另一实施方式中，作为数据构成处理的初始值，也可以使用之前刚构成的至少一组要素数据组(P1～Pm)。

例如，在图4的步骤ST200、图9的步骤ST300中，作为假定要素数据PA1～PAm的初始值，也可以使用上次构成的要素数据P1～Pm、包含上次的部分在内的一系列要素数据组的平均值、利用一系列要素数据组推定的值等。

图17是表示将初始值变更为接近原始数据的值并进行与图16同样的要素数据的构成的情况的图。比较图16和图17，在图16的情况下，在第三次时未清晰地显现三根手指，但图17在第三次时能够得到与原始数据大致相同的假定要素数据。这样，若能够推测接近原始数据的初始值，则能够提高要素数据的构成精度和收敛速度。作为推测原始数据的方法，例如存在根据最近得到的要素数据并基于手指的移动方向、移动速度等进行推测的方法。也可以利用“当前的手指位于一瞬前的手指的附近的可能性高”、“若手指以固定速度向一方向移动，则当前的手指处于该方向上的特定的位置的可能性高”的情况，根据最近得到的要素数据来推测原始数据，并将其用作初始值。

附图标记说明

10...传感部、11...屏蔽电极、12...静电电容检测部、20...处理部、21...定时控制部、22...要素数据构成部、23...坐标计算部、30...存储部、40...界面部。