JP5774555B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、入力装置に関する。
従来の技術として、静電容量方式のタッチパネルに設けられた電極に電荷が充電される際の充電時間と放電される際の放電時間を計測して誤検知を防止する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
この入力装置は、接触検出領域に二次元的に配置された複数の電極の対と、複数の電極の対をそれぞれ順次選択する選択回路と、選択回路によって選択された電極の対を充電する充電回路と、充電回路が電極の対に充電を開始してから予め定めた上閾値になるまでの充電時間を計測する充電時間計測回路と、充電された電極の対を放電する放電回路と、放電回路が、予め定めた上閾値まで充電された電極の対の放電を開始してから予め定めた下閾値になるまでの放電時間を計測する放電時間計測回路とを有し、充電時間と放電時間の比に基づいてタッチ領域に対する接触体の接触を検知したのか誤検知であるのかを判別する。
特開２０１１−７６５１５号公報
しかし、特許文献１に示す入力装置は、誤検知であるか否かを判別できるが、選択回路や計測回路等の内部抵抗が充電時間及び放電時間に与える影響を考慮したものではなく、検出誤差の影響を抑制して接触を検知するものではでない。
従って、本発明の目的は、内部抵抗に基づく検出誤差の影響を抑制して接触を検知することができる入力装置を提供することにある。
本発明の一態様は、静電容量方式のタッチパネルに設けられた複数の電極が接続され、当該複数の電極を選択的に接続する選択回路と、
前記選択回路に接続された内部抵抗を測定するためのラインと、
前記複数の電極に定電流の電源を供給する定電流源と、
前記選択回路と接続されて前記複数の電極の電圧又は前記ラインが接続された場合の測定値をそれぞれ測定するＡ／Ｄ変換部と、
前記選択回路を制御して、前記複数の電極の一の電圧又は前記ラインが接続された場合の測定値を前記Ａ／Ｄ変換部に測定させ、当該複数の電極の一の電圧と、前記ラインが接続された場合の測定値に基づいて前記複数の電極の一の静電容量を算出する制御部とを有することを特徴とする入力装置を提供する。
上記入力装置は、前記選択回路に接続された補正用抵抗をさらに有し、上記入力装置のＡ／Ｄ変換部は、前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を測定し、上記入力装置の制御部は、前記ラインが接続された場合の測定値に基づいて、前記補正用抵抗が接続された場合の測定値から前記内部抵抗の影響による値を差し引き、前記複数の電極の一の電圧から前記内部抵抗の影響による値を差し引いて、前記複数の電極の一の静電容量を算出してもよい。
本発明によれば、内部抵抗に基づく検出誤差の影響を抑制して接触を検知することができる。
図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略図である。 図２は、入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。
（入力装置の構成）
図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略図である。
この入力装置１は、静電容量方式のタッチパネル３から操作者の入力操作に基づいた静電容量の変化を検出して接触座標を検出する信号処理部２と、接触検出領域の下にマトリクス状に設けられた電極３０１〜３０Ｎを有するタッチパネル３と、信号処理部２とタッチパネル３とを接続する電極コネクタ４とを有する。
また、入力装置１は、一例として、車両の空調やオーディオ等の操作部として、また、携帯型音楽プレイヤー、携帯電話等の電化製品の操作部として用いられる。
信号処理部２は、一例としてＩＣ等で構成され、選択回路としてのマルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」という。）２０と、定電流を発生する定電流源２１と、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２２と、補正用抵抗のＲＣＡＬと、グランドに接続されたラインＬｏｆｆｓｅｔと、電界効果トランジスタのＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、制御部２３とを有する。なお、ＲＩＣは信号処理部２の内部抵抗である。
ＭＵＸ２０は、スイッチ２０１−２０Ｎと、スイッチ２０ＣＡＬと、スイッチ２０ｏｆｆｓｅｔを有し、スイッチ２０１−２０Ｎ、スイッチ２０ＣＡＬ及びスイッチ２０ｏｆｆｓｅｔのオン／オフ状態を切り替えることで、タッチパネル３の電極３０１〜３０Ｎと、補正用抵抗ＲＣＡＬと、直接接地されたラインＬｏｆｆｓｅｔとを順次切り替えて接続する。なお、ＲＭＳはＭＵＸ２０の内部抵抗である。
定電流源２１は、定電流を発生する電源２１ａと、電源２１ａから出力される定電流の電源の外部に対する出力を制御するＦＥＴ２１ｂと、定電流源２１と外部との接続を切り替えるスイッチ２１ｃとを有する。
Ａ／Ｄ変換部２２は、Ａ／Ｄ変換部２２と外部との接続を切り替えるスイッチ２２ａと、ホールド用コンデンサのＣＨＯＬＤとを有する。なお、ＶＳＳは、グランド電圧を指す。
制御部２３は、ＭＵＸ２０のスイッチ２０１−２０Ｎ、スイッチ２０ＣＡＬ及びスイッチ２０ｏｆｆｓｅｔの切り替え制御と、定電流源２１のＦＥＴ２１ｂの制御及びスイッチ２１ｃの切り替え制御と、Ａ／Ｄ変換部２２の制御及びＡ／Ｄ変換部２２のスイッチ２２ａの切り替え制御と、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の切り替え制御とを行う。なお、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、サージ電流対策のために設けられる。
タッチパネル３は、接触検出領域がＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムやガラス等のカバーで覆われ、カバーの裏面に印刷やスパッタ等により導電ポリマーやＩＴＯ等の導電膜を被着して形成されてマトリクス状に配置された電極３０１−３０Ｎとを有する。なお、タッチパネル３は、表示部に重ねて設けられるものであってもよい。
（動作）
以下に、入力装置１の動作を図１、図２を参照しつつ、説明する。また、図２は、入力装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、スイッチ２０ｏｆｆｓｅｔをオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して内部抵抗ＲＩＣ及びＲＭＳ間のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔを測定する（Ｓ１）。
次に、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、スイッチ２０ＣＡＬをオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して、定電流源２１からＲＣＡＬに流れる電流値Ｉｃｈを以下の式（１）から算出する（Ｓ２）。なお、補正用抵抗ＲＣＡＬ及び内部抵抗ＲＩＣ、ＲＭＳ間の電圧、つまりＡ／Ｄ変換部２２で測定される電圧をＶＣＡＬとする。すると、補正用抵抗ＲＣＡＬに加わる電圧は、ＶＣＡＬ−Ｖｏｆｆｓｅｔであるので、電流値Ｉｃｈは、
Figure 0005774555
 と表される。
次に、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、電極３０１より順に（Ｓ３）、他の電極３０２〜３０Ｎのスイッチ２０２〜２０Ｎをオフにした状態とし、電極３０１のスイッチ２０１をオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電極３０１に加わる電圧を測定する（Ｓ４）。
次に、電極３０１の静電容量Ｃ１を以下に示す方法で、式（２）から算出する（Ｓ５）。
まず、制御部２３は、定電流源２１を制御して一定時間Ｔｃｈｇ、電極３０１及びホールドコンデンサＣＨＯＬＤを充電する。
次に、制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電圧Ｖ１を測定する。Ａ／Ｄ変換部２２で測定される電圧をＶ１とすると、電極３０１に加わる電圧は、Ｖ１−Ｖｏｆｆｓｅｔであるので、ｎ番目の電極の静電容量Ｃｎは、
Figure 0005774555
 となる。
なお、上記したステップＳ４、Ｓ５の処理は、一例として、１つの電極あたり５０μｓｅｃ毎に行われ、すべての電極に対して行われる（Ｓ６、Ｓ７）。
なお、利用者がタッチパネル３に触れることで接触体の一例としての指と電極３０１〜３０Ｎとの間に生じる静電容量をＣｆとすると、Ａ／Ｄ変換部２２で測定される電圧Ｖは、以下に示す式（３）で表される。
Figure 0005774555
次に、制御部２３は、式（３）において算出した値に基づいて、利用者の指等が接触したタッチパネル上の座標を判定する（Ｓ８）。
次に、制御部２３は、判定したタッチパネル上の座標を接触座標値として出力する（Ｓ９）。
なお、出力された接触座標値は、外部又は制御部２３において、予め用意された座標値と制御信号とを対応付けた図示しないテーブル等を参照することにより、制御信号へと変換し、例えば、車両の空調やオーディオ等を制御したり、携帯型音楽プレイヤー、携帯電話等の動作を制御する。
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、ＭＵＸ２０に補正用抵抗ＲＣＡＬ及びラインＬｏｆｆｓｅｔを接続し、ラインＬｏｆｆｓｅｔを接続した場合の測定値から内部抵抗ＲＩＣ及びＲＭＳの影響による電圧増加分Ｖｏｆｆｓｅｔを算出して、補正用抵抗ＲＣＡＬを接続した場合の測定値から内部抵抗ＲＩＣ及びＲＭＳの影響を受けない電流値Ｉｃｈを算出して、最終的に内部抵抗ＲＩＣ及びＲＭＳの影響を受けない電極３０１−３０Ｎの静電容量を算出したため、内部抵抗に基づく検出誤差の影響を抑制してタッチパネル３に対する接触体の接触を検知することができる。
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。
１ 入力装置
２ 信号処理部
３ タッチパネル
４ 電極コネクタ
２０ ＭＵＸ
２０１-２０Ｎ、２０ＣＡＬ スイッチ
２１ 定電流源
２１ａ 電源
２１ｂ ＦＥＴ
２１ｃ スイッチ
２２ Ａ／Ｄ変換部
２２ａ スイッチ
２３ 制御部
３０１-３０Ｎ 電極

Claims (2)

  1. 静電容量方式のタッチパネルに設けられた複数の電極が接続され、当該複数の電極を選択的に接続する選択回路と、
    前記選択回路に接続された内部抵抗を測定するためのラインと、
    前記複数の電極に定電流の電源を供給する定電流源と、
    前記選択回路と接続されて前記複数の電極の電圧又は前記ラインが接続された場合の測定値をそれぞれ測定するＡ／Ｄ変換部と、
    前記選択回路を制御して、前記複数の電極の一の電圧又は前記ラインが接続された場合の測定値を前記Ａ／Ｄ変換部に測定させ、当該複数の電極の一の電圧と、前記ラインが接続された場合の測定値に基づいて前記複数の電極の一の静電容量を算出する制御部とを有することを特徴とする入力装置。
  2. 前記選択回路に接続された補正用抵抗をさらに有し、
    前記Ａ／Ｄ変換部は、前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を測定し、
    前記制御部は、前記ラインが接続された場合の測定値に基づいて、前記補正用抵抗が接続された場合の測定値から前記内部抵抗の影響による値を差し引き、前記複数の電極の一の電圧から前記内部抵抗の影響による値を差し引いて、前記複数の電極の一の静電容量を算出することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
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