特許 5774555 入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5774555

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20150820BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 522

   G06F3/044 120

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-171916(P2012-171916)

(22)【出願日】2012年8月2日

(65)【公開番号】特開2014-32494(P2014-32494A)

(43)【公開日】2014年2月20日

【審査請求日】2015年2月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(72)【発明者】

【氏名】安江 良文

【審査官】 遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３３４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３２２３５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−７６５１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

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。

【発明の効果】

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（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。

【0012】

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３０_１〜３０_Ｎ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。

【0013】

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。

【0014】

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Ｒ_ＣＡＬと、グランドに接続されたラインＬ_{ｏｆｆｓｅｔ}と、電界効果トランジスタのＦＥＴ_１、ＦＥＴ_２と、制御部２３とを有する。なお、Ｒ_ＩＣは信号処理部２の内部抵抗である。

【0015】

ＭＵＸ２０は、スイッチ２０_１−２０_Ｎと、スイッチ２０_ＣＡＬと、スイッチ２０_{ｏｆｆｓｅｔ}を有し、スイッチ２０_１−２０_Ｎ、スイッチ２０_ＣＡＬ及びスイッチ２０_{ｏｆｆｓｅｔ}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３０_１〜３０_Ｎと、補正用抵抗Ｒ_ＣＡＬと、直接接地されたラインＬ_{ｏｆｆｓｅｔ}とを順次切り替えて接続する。なお、Ｒ_ＭＳはＭＵＸ２０の内部抵抗である。

【0016】

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。

【0017】

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Ｃ_ＨＯＬＤとを有する。なお、Ｖ_ＳＳは、グランド電圧を指す。

【0018】

制御部２３は、ＭＵＸ２０のスイッチ２０_１−２０_Ｎ、スイッチ２０_ＣＡＬ及びスイッチ２０_{ｏｆｆｓｅｔ}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、ＦＥＴ_１及びＦＥＴ_２の切り替え制御とを行う。なお、ＦＥＴ_１及びＦＥＴ_２は、サージ電流対策のために設けられる。

【0019】

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３０_１−３０_Ｎ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。

【0020】

（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。

【0021】

まず、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、スイッチ２０_{ｏｆｆｓｅｔ}をオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して内部抵抗Ｒ_ＩＣ及びＲ_ＭＳ間のオフセット電圧Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}を測定する（Ｓ１）。

【0022】

次に、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、スイッチ２０_ＣＡＬ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Ｒ_ＣＡＬに流れる電流値Ｉ_ｃｈを以下の式（１）から算出する（Ｓ２）。なお、補正用抵抗Ｒ_ＣＡＬ及び内部抵抗Ｒ_ＩＣ、Ｒ_ＭＳ間の電圧、つまりＡ／Ｄ変換部２２で測定される電圧をＶ_ＣＡＬとする。すると、補正用抵抗Ｒ_ＣＡＬに加わる電圧は、Ｖ_ＣＡＬ−Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}であるので、電流値Ｉ_ｃｈは、

【数1】

と表される。

【0023】

次に、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、電極３０_１より順に（Ｓ３）、他の電極３０_２〜３０_Ｎのスイッチ２０_２〜２０_Ｎをオフにした状態とし、電極３０_１のスイッチ２０_１をオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電極３０_１に加わる電圧を測定する（Ｓ４）。

【0024】

次に、電極３０_１の静電容量Ｃ_１を以下に示す方法で、式（２）から算出する（Ｓ５）。

【0025】

まず、制御部２３は、定電流源２１を制御して一定時間Ｔ_ｃｈｇ、電極３０_１及びホールドコンデンサＣ_ＨＯＬＤを充電する。

【0026】

次に、制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電圧Ｖ_１を測定する。Ａ／Ｄ変換部２２で測定される電圧をＶ_１とすると、電極３０_１に加わる電圧は、Ｖ_１−Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}であるので、ｎ番目の電極の静電容量Ｃ_ｎは、

【数2】

となる。

【0027】

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）。

【0028】

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３０_１〜３０_Ｎとの間に生じる静電容量をＣ_ｆ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。

【数3】

【0029】

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）。

【0030】

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）。

【0031】

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。

【0032】

（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Ｒ_ＣＡＬ及びラインＬ_{ｏｆｆｓｅｔ}を接続し、ラインＬ_{ｏｆｆｓｅｔ}を接続した場合の測定値から内部抵抗Ｒ_ＩＣ及びＲ_ＭＳの影響による電圧増加分Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}を算出して、補正用抵抗Ｒ_ＣＡＬを接続した場合の測定値から内部抵抗Ｒ_ＩＣ及びＲ_ＭＳの影響を受けない電流値Ｉ_ｃｈを算出して、最終的に内部抵抗Ｒ_ＩＣ及びＲ_ＭＳの影響を受けない電極３０_１−３０_Ｎ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。

【0033】

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。

【符号の説明】

【0034】

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
２０_１-２０_Ｎ、２０_ＣＡＬ 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
３０_１-３０_Ｎ 電極

【図1】

【図2】