JPS61265618A - 指タツチ検出回路 - 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】 〔概要〕 静電容量方式タッチ検出装置において、容量除去回路を
設けて浮遊容量を減少し検出精度の向上を可能にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は座標検出装置に関するもので、さらに詳しく言
えば、人体容量を検出してその容量値より指タッチ座標
を検出する指タッチ検出回路において、浮遊容量を低減
することにより高い座標精度を得るようにした検出回路
構成に関するものである。

〔従来の技術〕

人体容量を検出して指タッチ座標を検出する指タッチ検
出装置の一方式として、本出願人は座標・容量変換方式
を開発した。この方式はバンファ回路を用いることによ
り、抵抗膜の一端から見た等価容量が、指タッチ時の人
体容量と座標（０＜ｘ〈１）の積となるようにし、これ
から指タッチ座標を算出するもので、検出回路が極めて
簡略化されるという大きな利点がある。

もと本出願人は、バッファ回路を用いて単一抵抗膜上の
指タッチ座標を等測的に容量値に変換する第２図に示す
指タッチ検出方式を開発している。

この方式ではバッファ回路の両端に接続切替えのための
アナログスイッチを介してパネル（抵抗）が接続され、
指タッチ点より左右の抵抗比に基づいた座標が検出され
る。

第２図において、タッチパネル２２はガラス基板上に透
明抵抗膜を形成し、さらに５ｉ０２蒸着膜で被覆した構
造となっている。タッチパネル２２の左端辺にはアナロ
グスイッチアレイ２３がｍ本の各スイッチ線Ａｘ１ｔ　
、ＡＸＩＩ　、、、、、＋Ａｘｔ、によって接続され、
それらスイッチ線の他端子は接続線Ｌ１に共通接続され
ている。またタッチパネル２２の右端辺にはアナログス
イッチアレイ２４がアナログスイッチアレイ２３に対応
して、ｍ本の各スイッチ線ＡＸ２１　＋ＡＸ２１．．．
．．八Ｘ２１Ｋによって接続され、それらスイッチ線の
他端子は接続線Ｌ２に共通接続されている。

さらにタッチパネルの上端辺にはアナログスイッチアレ
イ２５がｎ本の各スイッチ線Ａ）’ｘ＋　＋　Ａｙｌｚ
　。

Ａｙ１３　、、、、、　Ａｙｌ＾によって接続され、そ
れらスイッチ線の他端子は接続線Ｌ１に共通接続されて
いる。

同様にタッチパネル２２の下端辺にはアナログスイッチ
アレイ２６がアナログスイッチアレイ２５に対応して、
ｎ本の各スイッチ線ＡＸ２１　＋　Ａｘｚｉ、　Ａｘｚ
ｉ、、、。

Ａｘ２ｆＬによって接続され、それらスイッチ線の他端
子は接続線Ｌ２に共通接続されている。

上記アナログスイッチアレイ２３および２４の制御端子
はスイッチ制御ＩｊｌＣ１に接続され、アナログスイッ
チアレイ２５および２６の制御端子はインバータ３２お
よび３３を介してスイッチ制御線Ｃ１に接続され、スイ
ッチ制御線Ｃ１は制御装置３０に接続される。接続線Ｌ
１はアナログスイッチ２７のスイッチＳ１に接続され、
スイッチＳ１は端子１１または０１と選択的に接続され
る。また接続線Ｌ２は同じくアナログスイッチ２７のス
イッチＳ２に接続され、スイッチＳ２は端子■２または
０２と選択的に接続される。アナログスイッチ２７の制
御端子はスイッチ制御線Ｃ２に接続され、スイッチ制御
線Ｃ２は制御装置３０に接続される。

またオペアンプ２８の非反転入力端子はアナログスイッ
チ２７の端子１１およびＩ２に接続されるとともに、容
量可変ディジタル発振器２９の容量端子に接続される。

オペアンプ２８の反転入力端子はオペアンプ２８の出力
端子に接続され、オペアンプ２８の出力端子はアナログ
スイッチ２７の端子０１および０２に接続される。容量
可変ディジタル発振器２９の出力端子は制御装置３０に
接続され、制御装置３０の出力端子３１には検出座標値
が出力される。そしてタッチパネル２２上における座標
指示は指タッチ３４によって行われる。その時の変動す
る人体容量をＣＯとし、そのアースを３５とする。

以上のような構成の座標検出装置において、アナログス
イッチアレイ２３．２４．２５および２６はスイッチ制
御線Ｃ１によってＸ方向（タッチパネル２２の左右方向
）またはＹ方向（タッチパネル２２の上下方向）が交互
に開閉できるようになっている。

例えばアナログスイッチアレイ２３および２４がオンと
なれば、アナログスイッチ２５および２６はオフとなる
。またオペアンプ２８の部分はボルテージフォロア回路
となっており、その入力および出力端子は、アナログス
イッチ２７においてスイッチ制御線Ｃ２によって接続線
Ｌ１およびＬ２と交互に接続されるようになっている。

また指タッチ３４による人体容量Ｃ６には５ｉＯｚ蒸着
膜の部分９容量も含まれるとする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

座標の算出に際しては浮遊容量が大きいため、先ず非タ
ッチ状態で容量を測定し、これをタッチ状態で得られた
容量値から減じ、“人体容量と座標の積”を得る手順が
行われる。座標精度は容量検出精度に（浮遊容量十人体
容量）／（人体容量）を乗じたものとなるため浮遊容量
が大きいと座標精度は著しく低下するという問題がある
。

前記した浮遊容量は、５Ｏ−ｉｓｏｐｐの人体容量より
１折入であり、一般に５００ｐＦ程度のもので、それは
半導体チップに形成されたアナログスイッチに起因する
。アナログスイッチはＭＯＳトランジスタによって作ら
れ、一つのＭＯＳ　トランジスタが５〜ｌ０ＰＦの容量
をもち、それが通常１０個程度並べられてアナログスイ
ッチを構成する。

浮遊容量（５００ｐＦ程度）と人体容量（５０ｐＦ程度
を合算した容量を測定するときに、現在は０．０３％の
精度で容量を測定できるのであるが、例えば５００ｐＦ
と５ｏｐｐとの比率を考慮に入れると、人体容量は０．
３％の精度で測定される。しかし、この人体容量が指タ
ッチ検出回路において有意義な要渾であるので、それを
精度良く測定しうろことが望まれているものである。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、浮遊
容量を低減し、座標検出精度の向上を実現した指タッチ
検出回路を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は座標容量変換
方式を示す図、第３図は本出願人の開発した座標検出装
置の構成図である。

第１図において、図示しない基板上に抵抗膜を配置した
座標入カバネルと、抵抗膜上の一点を指示する座標指示
手段と、抵抗膜の４辺端のそれぞ）　　れに離して接続
されたスイッチアレイと、これらのスイッチアレイへ各
辺毎に共通に電気信号を印加する制御手段と、制御手段
を介して抵抗膜の任意の対向する２辺をフローティング
し、残りの２辺を同電位に保つバッファ回路（オペアン
プ）と、バッファ回路の入力端に接続され、それと大地
との間の容量を検出する検出手段と、その出力値を用い
て座標指示手段により指示された抵抗膜上の座標位置を
計算する制御装置からなる座標検出装置の容量検出手段
の容量検出端には、容量除去手段３６が接続され、この
容量除去回路には非反転増幅器を用い、それの入出力間
に除去容量を接続してなるものである。

〔作用〕

容量検出回路の容量検出端に容量除去回路を接続し、浮
遊容量を低減して座標検出精度の向上を図るものである
が、座標容量変換方式における座標精度は主として容量
測定誤差と抵抗膜の抵抗バラツキに基づいている点を考
慮し、本発明は、容量測定誤差を等測的に減少させるも
のである。容量測定誤差は量子化誤差、ノイズに基づく
ランダム誤差であり、十分な時間と測定回数を重ねるこ
とにより低減されうるちのであるが、現実には別途要求
される検出速度との兼合いからその改善に限度があるの
で、浮遊容量の大部を占めるアナログスイッチの容量を
除くものである。

座標容量変換方式における基本的な系は第２図に示され
、同図において、Ｃ６は人体容量、Ｃｓは浮遊容量を示
す。

容量測定回路の誤差をΔＣとすると、検出される容量は
非タッチ時はＣ８、タッチ時はＣｓ＋Ｃｏｘである。

非ラツチ時容量Ｃｓの測定誤差はＣｓ・ΔＣであるが、
これは常時測定し平均処理を継続することができるため
実質的にはほとんど誤差を生じないものと考えられる。

他方、タッチ時容量はＣｓ＋Ｃｔｓｘであり測定値は（
Ｃｓ＋Ｃ５ｘ）（１＋ΔＣ）となる。検出される人体容
量は Ｃｈｉ　＝　（Ｃｓ　＋Ｃａｘ）　　（１＋Δｃ）−Ｃ
ｓ＝Ｃａｘ＋　（Ｃ５＋Ｃａｘ）　　・Δｃ　、、、　
（１）である。これをＣで除して座標Ｘの誤差を求める
と、 ら、座標精度は容量測定精度のほぼ１／１０に低下する
ことが理解される。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。

この実施例は、前記した第３図に示される回路と実質的
には同様な容量測定回路であるディジタル発振器２９の
容量端子へ容量除去回路３６を接続したものである。本
実施例の浮遊容量は主にアナログスイッチ２７の入出力
容量で構成され総合でほぼ５００ｐＦであった。容量除
去回路として増幅率μ＝２の非反転増幅器３７を用い、
前記ディジタル発振器２９の容量端子の電位を入力し、
これにＣ−４００９Ｆの容量を出力端につなぎ、他端を
再び該容量端子に戻すといういわゆるブートストラップ
形式のものを用いた。この回路は等価的に一４００ｐＦ
の負性容量である。

この結果、ディジタル発振器２９から見た等価的な浮遊
容量は５００−４００ｐＦ　＝　１００ｐＦとなり前底
（２）を用いて考慮すると、同一精度の容量測定回路を
用いて約３倍の座標検出精度が得られた。なお同図にお
いて、Ｃ１＋　０２はスイッチ制御線である。

本発明の実験によると、はぼ計算値どおりの結果が得ら
れ、実用して良好な結果が達成されている。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、浮遊容量の除去が
実現され、座標検出装置の精度の向上に効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、 第２図は本発明の座標容量変換方式を示す図、第３図は
従来例の構成図である。 第１図と第３図において、 ２２はタッチパネル、 ２３、２４．２５．２６はアナログスイッチアレイ、２
７、２７ａはアナログスイッチ、 ２日はオペアンプ（バッファ回路）、 ２９は容量可変ディジタル発振器、 ３０は制御装置、 ３１は出力端子、 ３２と３３はインバータ、 ３４は指タッチ、 ３５はアース、 ３６は容量除去回路、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に抵抗膜を配置した座標入力パネル、該抵
   抗膜上の一点を指示する座標指示手段、前記抵抗膜の４
   辺端のそれぞれに離散的に接続されたスイッチ素子群、
   これらのスイッチ群へ各辺毎に共通に電気信号を印加す
   る制御手段、この制御手段を介して該抵抗膜の任意の対
   向する２辺をフローティングにし、残りの２辺を同電位
   に保つバッファ回路、このバッファ回路の入力端に接続
   され、これと大地との間の容量を検出する検出手段、そ
   の出力値を用いて前記座標指示手段によって指示された
   前記抵抗膜上の座標位置を計算する演算手段を有する座
   標検出装置において、前記容量検出手段の容量検出端へ
   容量除去回路（３６）を接続したことを特徴とする指タ
   ッチ検出回路。
2. （２）容量除去回路（３６）として非反転増幅器を用い
   、この入出力間に除去用容量を接続して負性容量を得る
   ようにしたものを用いたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の指タッチ検出回路。