JPS5887725A - 座標検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 α）発明の技術分野 本発明はマトリックス状に電極を配設した多数の電極交
点の特定交点を指示し、指示の有無によって電極におけ
る容量変化をもたらし、該容量変化を検出して指示点の
位置を検出する座標検出装置に関するものである。

（２）発明の背景 情報入力装置の形成、方式は種々提案されているが、座
標を検出して所望の情報を入力する装置が近年提案され
ている。その−例としてはＣＲＴ表示装置等の表示面前
面に位置を指示する透明な検出バネｙを設け、表示面に
表示された所望とする情報に対応するバネｙ上の指示点
を指示することにより情報を入力するものがある。

（８）従来技術と問題点 このような検出バネ〜を有する座標検出装置の一例を第
１図に示す。検出バネ１ｖＰＮは薄板状のガマス板上に
Ｘ電極ＸＩ−Ｘｎ、Ｙ電極７ｌ−ｙｎを設は喪ものであ
る。Ｘ電極とＹ電極との各交差する領域は接触部ＴＣＨ
を構成している。各Ｘ電極ＸＩ−ＸｎＫはＸ方向ノタッ
チ検出部Ｘ−ＴＣＨ８−Ａ！各電極に対応して接続され
、同様に各Ｙ　［Ｗ　ｙｌ−５Ｑ’ＩＫもＹ方向のタッ
チ検出部Ｙ−ＴＣＨ８が接続されているうこのタッチ検
出部Ｘ−ＴＣＨＳ　、　Ｙ−ＴＣＨ８は各電極にお、け
る静電容量の変化を検出するものであり、例えば操作者
がＸ電極ｘ１とＹ［極ｙｌとの交点における接触部ＴＣ
ＨＫ触手することによって指示したものと仮定すると、
電Ｗｘｘ＋ｙｘは触手以前の静電容量とその値が異なる
ととＫなる。

タッチ検出部Ｘ−ＴＣＨ８、Ｙ−ＴＣＨＳは静電容量の
値に変化があったことを検出した場合にその出力が１０
′となるものとすると、この例の場合、電極ＸＩ、　ｙ
ｌに対応するタッチ検出部の出力のみが１０＃とがり、
他の検出部の出力は１１′となる。これによって指示さ
れた接触部の位置が検出されたこととなる、 ところで、導体である電極を互いに隣接交差するように
配設すると、第２図に示すようにｘＨ電極間ｙｔ電極間
は隣接容量０ｘ−ｘ、　ＣＶ−ｙが存在し、Ｘ電極とＹ
電極との間には対向容量０Ｘ−ｙが存在することとなる
。したがって、今、電［ＸＬと電極ｙ１との交点に設定
された接触部ＴＣＨＸｉ−ｙ１　に触手した場合に前記
対向容量、隣接容量によって、ｘｌ極ｘｉ−１、ｘｉ−
Ｈ、Ｙ電極ｙｉ−１゜ｙｉ＋１も電極ｘｉ、ｙｉの影響
を受けることになる、し九がって当然のことながらタッ
チ検出部Ｘ−ＴＣＨ８゜Ｙ−ＴＣＨＳも影響を受け、本
来触手していない電極に対応するタッチ検出部が、あた
かも指示されたごとく検出されるという欠点を有してい
る。この九め本発明者等は非検出状態にある電極が検出
状態にある電極に静電容量による悪影響を及ぼさないよ
うに制御するよう構成したものを先に提案し九、すなわ
ち、電極を選択的にアース接続するスイッチ手段を各電
極に対応して設け、タッチ検出部によって検出状態にあ
る電極を除く他の電極を前記スイッチ手段によってアー
ス接続するようにしたもので、これについて第８図を用
いて簡単に説明する、第８図はその原理を説明するブロ
ック図である。

Ｘ［ＦＭＸｉはｐツ＋検出部Ｘ−Ｔ（ＪＳ　Ｋ接Ｍすし
ており、かつ電極ｘｉとタッチ検出部Ｘ−ＴＣＨ３の中
間点とアース間にスイッチＳＷが接続されている。タッ
チ検出部Ｘ−ＴＣＨＳは電極ｘｉにおける静電容量の変
化を検出して、該電極ｘ１が指示されたかどう、かを検
出するために、共振回路、スフイア回路ＳＬ、モノステ
ープμ回路ＭＭを備えティる。コンデンサＣａとコイＮ
Ｌａとが並列接続されたＬＣ並列共振回路は発振器Ｏ３
Ｃの周期的信号によって共振状態にあるものと仮定する
と、そのインピーダンスは無限大であるためスライス回
路ＳＬには発振器Ｏ８Ｃの出力と略同等の値を有する信
号が入力する。スライス回路ＳＬは基準電圧ＶＲによっ
て入力信号をスライスするので、電圧ＶＲを共振時に入
力する信号よりわずかに小さく設定すれば、回路ＳＬは
バ〃ス状の信号をモノステープル回路ＭＭに出力する。

したがってモノステープル回路ＭＭはその出力が１１′
となる。

次に人体等が電極ｘ１に接触すると、共振回路の共振条
件が変化するので、そのインピーダンスは′減少し、も
ってスライス回路ＳＬに入力する信号の値は抵抗Ｒと共
振回路の分圧比によって定まる値となる。基準電圧ＶＲ
Ｏ値をこの電圧値よりも大きく設定すれば、回路ＳＬの
出力は’Ｏ’、したがって回路ＭＭの出力も５０′とな
り、電極ｘ１が指示されれば１０′、指示されなければ
１１′の出力によ、つて指示の有無が検出可能となる。

一方、電極Ｘｉ以外の電極がタッチ検出部によって検出
状態にあるときは、スイッチＳＷをオンにし、電極ｘ１
をアース接続する。これによって仮に電極ｘ１に触手し
ていた場合にも隣接電極間との静電容量Ｃｓによって生
ずる検出しようとしている電極には悪影響を与えること
がなく彦る。

上記構成の検出装置に用いるスイッチとして、リレース
イッチ等６機械スイッチが考えられる力；、このような
機械スイッチではスイッチ手段が遅いため、トランジス
タを用いた高速スイツチンク゛回路が考えられるが、第
８図に示したスイ゛ソチＳＷを単にトランジスタスイッ
チに置換えるだけでは、次に述べる第４図、第５図につ
いて説明するような問題が生ずる。

第１図扛）はトランジスタスイッチとしてｎチャンネＩ
ｖＭＯ８ＦＥＴを用いた例で、Ｇはゲート電極でスイッ
チ制御端子、Ｓはソース、Ｄはドレイン。

θはアース電位または基準電位とする。その他の記号は
拵、８図と同様とする。

上記ＭＯ３ＦＥＴの模式概要接続を第４図（至）に示す
。

このように接続し念場合の等価回路を第４図（ｃ）　Ｋ
示す。この図かられかるようＫ　ＭＯ３ＦＫＴがオフ状
態のとき基板ＰとドレインＤとの間にダイオードＤ１が
構成されているため、スイッチ制御端子Ｇからの制御電
位が負電位になった場合、すなわちＭＯＳＦＥＴ　ｙ、
イッチｓｗがオフ状態すなわちスイッチＳＷをオフにし
念場合、第４図（ａ）の発振器。ｓｃの出力■６が負電
圧レペμではドレインＤの端子−１ｆｆイオー）’　Ｄ
ｉ　ヲ通してアースレベ／Ｌ／＃ｃクランプされる念め
、Ｃａ、Ｌａから構成される並列共振回路に加わる波形
ＶＯｕｔ〜は第４１５！！１（ｅ）Ｋ示すような半波の
波形ＶＳＨになり、良好な正弦波Ｖｅが印加されず共振
状態が得られなくなり、共振回路のインピーダンスが低
下するため、スライス回路ＳＬに発振器の出力ｖｅの値
よりかなり小さ々値が゛印加されることになる、この丸
めスイッチｓｗのオン／オフ比がとれなくなシ、非指示
の座標の検出が国論となる欠点がある。

次に第５図（ａ）はトランジスタスイッチトシてパイボ
ーヲトランジスタを用いた例で、Ｂはベースでスイッチ
制御端子、Ｅはエミッタでアース電位ｅまたは基準電位
とする。その他の記号は第３図。

第４図と同様とする。

上記のような回路構成においてもコレクタＣの端子が負
電位になるとベースＢとコレクタＣ間に構成されるダイ
オードＤ１を通して１なる電流経路ｅ　−Ｂ　−Ｃが構
成され、トランジスタがオフの場合に発振器Ｏ８Ｃの出
力■８が正弦波であってもＶＯｕｔが正弦波とならず、
共振回路Ｒｅが非共振となりインピーダンスが低下する
ためＭＯＳＦＥＴをスイッチトランジスタとして用いた
場合と同様スフイヌ回路ＳＬに発振器の出力Ｖｓよりか
なり小さな値が印加されることになり、スイッチｓｗの
オン／オフ比がとれなくなり非指示座標点の検出が因業
となる欠点がある。

（４）発明の目的 本発明はかかる点Ｋｌｌみ力され念もので、検出電極の
み所定レベルの電圧を出力することができ他の電極社ア
ースレペ／Ｉ／にクフンプするよう構成した検出電極と
非検出電極とを順次切替えるスイッチに高速トランジス
タスイッチを用いた場合に前記のよう々誤検出をさける
トランジスタスイッチの回路を提供せんとするものであ
る。

（５）発明の構成 本発明は非検出状轢にある電極が検出状ａＫある！ｌ！
極に静電容量結合によって悪影響を及ぼさないように制
御することを基本とするもので、電極を選択的にアース
接続するトランジスタスイッチを各電極に対応して設け
、タッチ検出部によって検出状態にある電極を除く他の
電極を前記トランジスタスイッチによってアース接続す
るように構成し、しかもスイッチのオン・オフ切替工時
の信号出力の変化範囲を大きくなるよう構成したところ
を特徴とする。

（６）発明の実施例 第６図〜第１２図を用いて本発明による座標検出装置に
ついて詳細に説明する。なお第６図以下の図において第
１図〜第５図までと同等機能部については同一符号を付
して説明する。

第６図は本発明の詳細な説明する回路図である、す危わ
ちｘｔ極Ｘ１はタッチ検出部Ｘ−ＴＣＴ（Ｓに接続され
ており、トランジスタスイッチＳＷがＮｗＩｘ’ｌとタ
ッチ検出部Ｘ−’ｒｃＨ３の接続点に設けられたＣａ、
Ｌａからなる並列共振回路と並列にコンデンサＣを介し
てアースまたは基準電位に接続されたことが本発明の特
徴である。

なお本発明の座標検出装置においてコンデンサＣの容量
は、発振器Ｏ８Ｃと共振回路間に接続した抵抗Ｐに対し
てＲ＞＞１／　ｌ　ｊｗｃ　ｌの関係になるよう選ぶこ
とが必要で、これはトランジスタスイッチＳＷがオン、
すなわち電極ｘｉを接地する場合、発振器Ｏ８Ｃの出力
ＶＯｕｔをほぼ○レベルに設定することができるよう和
するためである。なおωは発振器Ｏ８Ｃの出力Ｖｓの角
周波数である。

上記のトランジスタスイッチＳＷがオンのときのスイッ
チＳＷ近傍の等価回路は第７図に示すようにな９コンデ
ンサＣの一方のＷ、極は電極Ｘｊ−Ｋ、他方は接地電位
に接続される。

次にトランジスタスイッチＳＷがオフの時、すなわちタ
ッチ検出部Ｘ−ＴＣＨ３が検出状態のときは第８図に示
すようにダイオードＤ１の一方の電極はコンデンサＣを
介して電［ｘｉＫ接続され、他方の電極は接地電位ｅＫ
接続される。このため従来の第４図、第５図の場合のよ
うに発振器ｏｓｃの出力が負電位になった場合でも出力
ＶＯｕｔは接地電位にならず共振回路には正弦波が印加
され、共振状態が得られ正常なスイッチｓｗのオン・オ
フ比が得られるようになる。

第９図はトランジスタスイッチＳＷ１５ｇオフノドきの
各端子での電圧ｖｓ、　ＶＯｕｔ、およびトランジスタ
の両端間、すなわちダイオードＤ１の両端の電圧ＶＤの
波形を示す。

以上説明したような回路構成にすることにょシ通常のＴ
ＴＩ、−ＩＣのオープンコレクタ、ＭＯ８ＩＣノオープ
ンドレインあるいは８ステートエＣ等で高速のスイッチ
ング動作が得られる。

次に検出回路のコンパレータＳＬをＣ−ＭＯ８工Ｃ等で
構成する時も第１０図のように容量Ｃを介して結合すれ
ばよい。このことは０ＭＯ８ＩＣの入力に保護用のダイ
オードｄが入力端子と接地間に接続されているためであ
る。

第１１図は本発明によるトランジスタスイッチＳＷを用
いた座標検出装置の全体を示すブロック図である。第１
の方向例えばＸ方向に伸びるように配設された複数本の
電極ｘ１〜ｘ４はＸ電極群を構成し、第２の方向Ｙ方向
に伸びるように配設された複数本の電極ｙ１〜ｙ４はＹ
電極群を構成する、各電極ｘ１〜Ｘ４．７１−７４に対
応してコンデンサＣを介してトランジスタースイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷｓが設けられている。該スイッチ５Ｗｌ−３
Ｗｓは検出［極に対応して選択的にアースに接続される
。また各検出部に対応してその出力信号（ゞ１’、’０
’）を一時的に記憶するためのラッチＬ　ｌ−Ｌ　ｓが
設けられ、Ｘ方向のラッチＬ５〜Ｌ８はエンコーダＸ−
ＥＮＣに、Ｙ方向のラッチＬＩＮＬ４は工ンコ′−ダＹ
−ＥＮＣにそれぞれ入力している。

第１２図は電極走査のための走査回路の一例を示ス。パ
〜ス発生器ＰＧはカウンタＣＮＴに接続され、カウンタ
ＣＮＴの出力はスイッチデコーダ５Ｗ−ＤＥＣおよびラ
ッチデコーダＬ−ＤＥＣに入力している。スイッチデコ
ーダ５Ｗ−ＤＥＣはカウンタＣＮＴの内容をデコードし
てスイッチＳＷ１〜ＳＷｓ　を順次走査するものであシ
、順次１つの出力端子のみに′″１′が出力される６　
１１′が送出され九端子に相当するトランジスタスイッ
チＳＷのみオフ状態にあり、１０′の端子に相当するト
ランジスタスイッチはオン状類になるよう接続される。

ラッチデコーダＬ−ＤＥＣはタッチ検出部の出力情報を
ラッチするタイミングをラッチＬ１〜Ｌ８に対して制御
するものでア沙、カウンタＣＮＴＯ内容に応じて唯１つ
の端子にのみ１１′を順次出力する。

次に動作について簡単に述べる。便宜上１６個の接触部
のうち、接触部ＴＣＨｘｌ−ｙｘに触手したものとして
説明する、先ずカウンタＣＮＴが計数を開始し、その内
容をスイッチデコーダ５Ｗ−ＤＥＣがデコードしてスイ
ッチＳＷ１に相当する端子のみが０′となるので、電極
ｙ１に相当するスイッチＳＷＩはオフ状態になり、タッ
チ検出部Ｙ−ＴＣＨ８により検出対象とされる。しかし
ｙ２〜ｙ４゜Ｘ　１−Ｘ　８に相当する端子の出力信号
は′″０′のため、スイッチＳＷｇ−ＳＷｓはオンされ
ている。したがってｔ極ｙ１すなわちタッチ検出部Ｙ−
ＴＣＨ３によって検出状態にある電極を除く他のｖＫ、
極Ｘ１〜Ｘ４．ｉ　〜ｙ４はスイツｆ　ＳＷ２〜ＳＷ４
．　ＳＷ５　Ｎ５Ｗｓを介してアースに接続される。

接触部ＴＣＨｘ１〜７１に触手されているから、タッチ
検出部ｙ−Ｔｃｕ”ｓは前述のようにして触手されてい
ることを検出するので、その出力は′０′とな９、その
情報社ラッチデコーダＬ　−ＤＥＣの出力に制御されて
ラッチＬ１に記憶されるが、他のラッチＬ２〜Ｌ４．Ｌ
５〜Ｌｓは対応するタッチ検出部の出力を記憶すること
がない。

次にカウンタＣＮＴが歩進して、スイッチデコーダ５Ｗ
−ＤＥＣがスイッチＳＷ２に相当する端子のみが１０′
となり、ラッチデコーダはラッチＬ２に相当する端子の
みが１′となる。したがってスイッ゛チＳＷ２はオフ状
態となり検出状態とされ、他のスイッチ、ＳＷｌ、　Ｓ
Ｗａ〜ｓｗ８はオン状態となる。この結果電極ＸＩ、Ｘ
２．Ｘ３．！４，７１．ｙ３゜ｙ４がスイッチＳＷを介
してアースに！！’続されるので、接触部ＴＣＨＸＩ〜
ｙ１に触手されているために電極ＸＩ、ｙｌが有してい
る静電容量Ｃｓは検出しようとしている電極ｙ２に悪影
響を及ぼすことがなくその出力は１１′となる。

以上のようにしてすべての電極Ｘｌ−Ｘ４，７１〜ｙ４
の走査が全て終了すると、各電極の検出結果はラッチＬ
１〜Ｌ８に記憶され、Ｘ方向の座標位置ｘｉ、Ｙ方向の
座標位置ｙ１は各エンコーダＸ−ＥＮＣ，Ｙ−ＥＮＣよ
シ出力される。

尚、前記実施例では検出電極、非検出電極を切替えるス
イッチとしてＭＯＳ　）フンジスタを例；で説明したが
、これの代りにパイボーフトランジスタを用いても同様
の高速読出しを可能ならしめる。

また接触部に対して人体が直接接触することによって指
示する例について述べたが、一端をアース接続したコン
デンサの他端をペン形式として接触させることにより接
触部を指示してもよい。

またタッチ検出部は共振回路の共振現象を利用して、指
示の状態を検出するものの他に、他の方式、例えば平衡
回路によって静電容量の値を検出するようにしてもよい
。

（７）発明の詳細 な説明したよう°に本発明によれば、電極を選択的にア
ース接続するスイッチ手段として高速動作が可能なトラ
ンジスタスイッチを用い、かつ検出回路の共振回路と並
列に挿入した前記トランジスタスイッチと検出電極間に
コンデンサを接続したもので、該スイッチを各電極に対
応して設け、タッチ検出部によって検出状態にある電極
を除く他の電極を前記トランジスタスイッチ手段によっ
てアース接続するようにしたものであるから交差する電
極間に存在する対向容量、隣接する電極間に存在する隣
接容重によって、検出状態にある電極が悪影響を受ける
ことがなく、かつ前記コンデンサを介在させたことによ
りスイッチオフ状態すなわち検出状態での信号のオン・
オフの判別が明瞭になｔ、正確に、かつ高速での検出が
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は静電容量を利用した座標検出装置の従来例を示
す概要図、第２図は第１図忙おける検出バネｙの一部拡
大図、第３図〜第５図は従来の座標検出装置に用いたス
イッチ回路を説明する図、第６図〜第８図は本発明に係
る座標検出回路に用いるスイッチ回路を説明するブロッ
ク図、第９図は本発明のスイッチ回路を用いたときの出
力波形を説明する図、第１０図は検出回路ＫＣＭＯ３Ｉ
Ｃを用いたときの本発明の応用例を示すブロック図、第
１１図は座標検出装置の全体を示すブロック概要図、第
１２図は電極走査回路を示す。 図面において、Ｘｌ−Ｘ４　、　ｙｌ　〜ｙＱｊ電極、
Ｘ−ＴＣＨ３，Ｙ−ＴＣＨ３はタッチ検出部、ＴＣＨ，
ＴＣＨｘｉ−ｙｉ、　Ｔ　ＣＨｘ　１−ｙｌ　は接触部
、ＳＷｔ〜ｓｗｓはスイッチを示す。 第１図 第２図 χ訃　　　　　　　×ｉ＋１ 第３閏 第５図 第４図（（１） 第４図（ｂ） 第４図（Ｃ１ 第４図（ｅ） 、９．　ｊ　。−Ｑ　Ｌｘ　ＩＬ−へへ一第６図 第７図 第８図 第９１で 第】Ｏ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検出すべき座標位置に対応して規則的に隣接配置した複
   数の電極を有し、かつ各電極を周期的信号発振回路に接
   続するとともＫ、各電極対応に、共振回路と、該共振回
   路の共振状態の変化に応答するタッチ検出部と、各電極
   を選択的に基準電位に接続するスイッチング手段をそな
   えてなる座標検出装置において、前記スイッチング手段
   を半導体スイッチング素子より構成し、該半導体スイッ
   チング素子の一方の端子を基準電位とし、他端を容量素
   子を介して前記電極に接続したことを特徴とする座標検
   出装置う