CN101644980A - 位置检测装置及位置检测方法 - Google Patents

Abstract

提供一种静电式的位置检测装置及位置检测方法，能够以较简单的电路结构进行高速扫描。将200kHz的单触发脉冲以200kHz的整数倍的频率的周期依次提供到多个电极。通过正交的电极捕捉因该单触发脉冲的上升和下降而产生的电流变化。

Description

位置检测装置及位置检测方法

技术领域

本发明涉及一种适用于位置检测装置的技术。具体而言，涉及到提高电容方式的位置检测装置的扫描速度的技术。

背景技术

向计算机提供位置信息的输入装置有多种。其中包括称为接触面板的二维位置信息输入装置。

接触面板是用手指及专用笔等输入体接触检测平面而进行计算机等的操作的输入装置。检测出手指、笔接触到的位置而指定画面上的位置，向计算机发出指示。

该接触面板广泛应用于PDA(Personal Digital Assistang：个人数字助理)、银行的ATM(Automated Teller Machine：自动柜员机)、车站的售票机等中。

接触面板所采用的位置信息检测技术包括多种。例如包括：通过压力的变化进行位置检测的电阻膜方式；通过位置检测平面表面的膜的电容的变化进行位置检测的电容方式等。

根据图6说明电容方式的位置检测装置。

驱动部602例如生成最易被人体吸收的频率即200kHz的交流电压。由该驱动部602生成的200kHz的交流电压经过发送选择开关603而选择性地施加到矩阵电极103的X轴方向的电极(以下称为“X轴电极组”)107。

该矩阵电极103纵横排列细长导体的电极，在纵向排列的电极和横向排列的电极之间加入了未图示的大致板状的绝缘片而形成电容器。200kHz的交流电压施加到该电容器。

接收选择开关104是用于确定形成电容器的交点的开关。该接收选择开关104的输出提供到前置放大器109，通过A/D转换器105转换为数字数据后，输入到位置计算部106。

由微型计算机构成的位置计算部106接收从同步时钟生成部606获得的地址信息、及从A/D转换器105获得的微量的信号变化的数据，输出矩阵电极103上是否存在手指及其位置的信息。具体而言，在累计处理从A/D转换器105获得的数据后，检测出峰值。并且，根据峰值和其前后的值进行重心运算，根据获得的重心在时问轴上的位置，运算出手指的位置。

此外，为了便于说明，将矩阵电极103的与发送选择开关603连接的一侧的电极组称为X轴电极组107，将与接收选择开关104连接的一侧的电极组称为Y轴电极组108。

接着说明驱动部602的内部。

时钟生成器607是生成时钟的振荡器。该时钟生成器607生成的时钟提供到读出部608。

正弦波ROM 609是存储了8位×256采样的近似正弦波的ROM。读出部608根据由时钟生成器607提供的时钟，指定该正弦波ROM 609的地址，读出数据。

由读出部608从该正弦波ROM 609读出的数据被D/A转换器610D/A转换后，通过LPF 611进行平滑，从而转换为模拟的正弦波信号。之后，该正弦波信号在驱动器612中进行电压放大，成为施加到X轴电极组107的交流电压。

此外，专利文献1表示本申请人的发明相关的现有技术。

专利文献1：日本特开平10-020992号公报

现有技术的电容方式的位置检测装置按照X轴电极组和Y轴电极组的各交点分别进行累计处理。该累计处理对各交点大约需要30μsec。

该积分处理所需的时间在小规模的位置检测装置中不会成问题，但要增大位置检测装置的位置检测平面时，问题变得明显。即，增大位置检测平面时，交点的个数增加，所以交点个数越增加，扫描位置检测平面整体所需时间越长。

一般情况下，位置检测装置、鼠标等指示设备的分解能力优选为10msec。因此在位置检测装置中，在每个交点30μsec这一制约下，检测面中可设置的交点个数约为333个左右。

另一方面，申请人想要实现具有较大面积的位置检测平面的电容方式的位置检测装置。位置检测装置的位置检测平面内的交点个数的目标为约15000个左右。因此，在现有技术下的位置检测装置中最终无法实现。

在此，如果是电磁感应方式的位置检测装置，则考虑通过提高施加到位置检测平面上的交流电压的频率而提高扫描速度的方法。但是，电容方式的位置检测装置存在必须使用人体最易吸收的频率这一固有的制约，因此无法提高施加的交流电压的频率。

并且，还有将交点分割为几个组而设置多个和各交点组对应的位置检测电路的方法。但与各交点组对应地设置多个检测电路时，位置检测装置变得较大，成本上升，并且存在难以设计的缺点。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而作出，其目的在于提供一种能够以较简单的电路结构进行高速扫描的电容方式的位置检测装置及位置检测方法。

为了解决上述课题，本发明的一种位置检测装置，包括：信号供给电极，平行排列配置多个电极；接收电极，与信号供给电极正交地配置多个电极；信号供给电路，向信号供给电极中的第一电极及第二电极分别供给具有预定的时间宽度的信号，在供给到第一电极的信号和供给到第二电极的信号之间设置有预定的时间差，并且该预定的时间差设定为比时间宽度短；以及位置计算部，根据检测出从接收电极输出的信号的变化，计算出指示体的指示位置。

并且，一种位置检测方法，包括：信号供给电极，平行排列配置多个电极；和接收电极，与信号供给电极正交地配置多个电极，在位置检测方法中，向信号供给电极供给具有预定的时间宽度的信号，根据从接收电极输出的信号的变化，检测出指示体的指示位置，上述位置检测方法包括以下步骤：向信号供给电极中的第一电极供给上述信号；和对于信号供给电极中的第二电极，以比时间宽度短的预定的时间差向第二电极供给信号。

根据本发明，能够提供一种能够以较简单的电路结构进行高速扫描的电容方式的位置检测装置及位置检测方法。

附图说明

图1是本发明的实施方式的示例即位置检测装置的整体框图。

图2是矩形波生成部的内部框图。

图3是位置计算部的内部框图。

图4是本实施方式涉及的位置检测装置的等效电路和波形图。

图5是表示矩阵电极的局部剖视图、向X轴电极施加电压的状态、产生的电流波形及电流积分波形的图。

图6是表示现有技术的电容方式的位置检测装置的框图。

具体实施方式

以下参照图1～图5说明本发明的实施方式。

图1是本发明的实施方式的示例即位置检测装置的整体框图。该位置检测装置101包括：矩形波生成部102、与矩形波生成部102连接的矩阵电极103、与矩阵电极103连接的接收选择开关104、与接收选择开关104连接的前置放大器109、与前置放大器109连接的A/D转换器105、与A/D转换器105连接的位置计算部106。

矩形波生成部102是向下述矩阵电极103提供矩形波形状的单触发脉冲的电压的信号供给部。该矩形波生成部102除了生成矩形波形状的单触发脉冲的电压外，还生成时钟脉冲、复位脉冲。由该矩形波生成部102生成的时钟脉冲提供到下述位置计算部106。

由该矩形波生成部102生成的复位脉冲提供到下述A/D转换器105及位置计算部106。

此外，该矩形波生成部102生成的单触发脉冲的脉宽例如设定为，与从人体最易吸收的200kHz的矩形波中取出半周期的信号而得到的宽度相等的2.5μsec。

矩阵电极103是用于检测人体的手指接近位置检测装置101的未图示的位置检测平面上的什么位置的电极组。该矩阵电极103具有：X轴电极组107，平行排列m根细长电极而构成；和Y轴电极组108，平行排列n根细长电极而构成。

构成该矩阵电极103的X轴电极组107和Y轴电极组108通过未图示的绝缘片彼此保存绝缘状态并纵横排列而形成。因此，X轴电极组107和Y轴电极组108的各交点形成电容。

并且，X轴电极组107与矩形波生成部102连接，从该矩形波生成部102向该X轴电极组107施加单触发脉冲。即，经由该X轴电极组107向在X轴电极组107和Y轴电极组108的各交点上形成的电容提供单触发脉冲，因此该X轴电极组107作为信号供给电极而发挥作用。

接收选择开关104是周期性地选择构成Y轴电极组108的多个电极中的一个的开关。该接收选择开关104连接到矩形波生成部102、前置放大器109、位置计算部106。并且，从矩形波生成部102输出的复位脉冲输入到该接收选择开关104。

并且，该接收选择开关104将从矩阵电极103输出的电流输出到前置放大器109。即，Y轴电极组108用作接收电极。

并且，该接收选择开关104向下述位置计算部106输出表示选择了Y轴电极组108中的哪一个电极的地址信息。

前置放大器109将通过接收选择开关104从矩阵电极103输出的微弱的电流转换为电压，将其放大并输出到A/D转换器105。

A/D转换器105将从前置放大器109输入的模拟信号转换为数字信号并输出到位置计算部106。

位置计算部106对地址信息及数字数据进行预定的运算处理，是输出矩阵电极103上是否存在手指、其位置信息的微型计算机。

向该位置计算部106中输入：从A/D转换器105输出的数字数据；从矩形波生成部102输出的时钟脉冲；从接收选择开关104输出的地址信息。

接着根据图2详细说明矩形波生成部102的构成及动作。

图2是矩形波生成部102的内部框图。

该矩形波生成部102包括：时钟生成部202、分频器203、与门(AND门)204、计数器106、数字比较器205、常数n 207、移位寄存器208、单稳态多谐振荡器211。

时钟生成器202是生成恒定频率的矩形波的时钟的振荡器。在本实施方式中，该时钟生成器202例如生成12MHz(一周期8.33ns)的矩形波。时钟生成器202生成的12MHz的时钟提供到分频器203。

该分频器203是公知的可编程计数器。并且，该分频器203将从时钟生成器202输入的时钟仅计数到固定的数，从而将时钟的频率变换为1/N。在本实施方式中，该分频器203的分频比设定为1/10，该时钟分频为1200kHz(一周期0.833μs)。

从该分频器203输出的1200kHz的矩形波信号(以下简称矩形波)作为时钟脉冲提供到与门204，并且也提供到移位寄存器208及下述位置计算部106。

与门204是输出输入数字值的逻辑积的公知的门(Gate)。该与门204仅在由数字比较器205提供的信号是表示逻辑值“真”的高电位时，即输入“1”的值时，将从分频器203输入的时钟脉冲提供到计数器206。

计数器206是在输入信号的上升沿增加输出数值的公知的计数器。在向复位端子提供表示逻辑值“真”的高电位时，该计数器206的输出数值复位。此外，该计数器206初始值设定为“0”。

并且，该计数器206的输入端子连接到与门204的输出端子，复位端子连接到下述单稳态多谐振荡器211。

并且，该计数器206从与门204输入有时钟脉冲时，每当输入时钟脉冲的上升沿时，输出增加1的计数值(0、1、2、...)。并且，该计数器206在从下述单稳态多谐振荡器211输出的脉冲信号输入到复位端子时，复位计数值，输出“0”。

数字比较器205是比较两个输入数值的大小的比较器。该数字比较器205比较从正输入输入的数值和从负输入输入的数值，当从正输入输入的数值较大时，输出表示逻辑“真”(＝1)的高电位。

并且，该数字比较器205的正输入连接到常数n 207，负输入连接到计数器206。因此数字比较器205比较从负输入输入的计数器206的计数值与从正输入输入的常数n 207的数值，当常数n 207的数值大于计数器206的输出值时，输出值“1”，当常数n 207的数值和计数值相同或较小时，输出“0”。表示数字比较器205的比较结果的逻辑值输出输入到与门204及移位寄存器208。

常数n 207通过寄存器等设置。该常数n 207提供200kHz的自然数倍。本实施方式中，n设定为“3”。该常数n 207输入到数字比较器205的正输入。

移位寄存器208是公知的串联输入/并联输出型的移位寄存器，例如是级联了公知的D触发器的装置。该移位寄存器208具有：多个(m个)有效位单元209a～209m；其终端的三个无效位单元210a、210b、210c。有效位单元209a～209m分别连接到构成X轴电极组107的各电极。无效位单元210a、210b、210c不连接X轴电极组107。

该无效位单元210a、210b、210c中的最后的无效位单元210c连接到单稳态多谐振荡器211。

该单稳态多谐振荡器211将其逻辑值输出提供到计数器206的复位端子、接收选择开关104及位置计算部106。

移位寄存器208根据从分频器203输出的时钟脉冲的上升沿，存储数字比较器205的输出值，并且使各单元的存储值错位到相邻的单元(例如如果是有效位单元209a，则错位到有效位单元209b)。

在从数字比较器205或之前相邻的单元输入逻辑值“1”、并输入了时钟脉冲的上升沿时，该移位寄存器208的有效位单元209a～209m向与输入了其逻辑值“1”的有效位单元连接的X轴电极组107的电极输出高电位。

同样，在从数字比较器205或之前相邻的单元输入逻辑值“0”、并输入了时钟脉冲的上升沿时，该移位寄存器208的有效位单元209a～209m向连接的X轴电极组107的电极输出低电位。

另一方面，向各有效位单元209a～209m输入了逻辑值“0”的地方输入逻辑值“1”时，X轴电极组107的电位从低电平向高电位转换。另一方面，向各有效位单元209a～209m输入了逻辑值“1”的地方输入逻辑值“0”时，X轴电极组107的电位从高电平向低电位转换。

即，使输入到各有效位单元209a～209m的逻辑值从“0”→“1”→“0”经时间变化，从而移位寄存器208将单触发脉冲提供到X轴电极组107的各电极。

单稳态多谐振荡器211以输入信号(来自无效位单元210c的信号)的上升沿为触发，输出恒定宽度的脉冲信号。在本实施方式中，该恒定宽度的脉冲信号的宽度设定在上述矩形波信号的时钟的1个时钟以内。即，单稳态多谐振荡器211用于根据无效位单元210c输出的信号的上升沿生成计数器206的复位脉冲。

以下详细说明矩形波生成部102的动作。

由于计数器206的初始值是0，因此从该输出端子输出数值“0”。数字比较器205比较常数n 207提供的数值(n＝3)与从计数器206输入的数值“0”。在该时刻下，常数n 207的数值大于从计数器206输入的值，因此从数字比较器205输出逻辑值“1”。其结果是，来自数字比较器205的逻辑值“1”输入到与门204，因此该与门204将从分频器203输出的时钟脉冲提供到计数器206。该计数器206从与门204输入时钟脉冲，因此输出值“1”。

之后，从该计数器206输出的值“1”输入到数字比较器205，与门204、计数器206及数字比较器205重复上述动作，直到从计数器206输入到数字比较器205的值达到“3”为止。

当从计数器206输入到数字比较器205的值达到3时，从负输入输入的值(“3”)和从正输入输入的常数n 207的数值“3”相同。因此，数字比较器205输出“假”、即值“0”。其结果是，与门204不向计数器206提供时钟脉冲。因此，计数器206中的计数被与门204阻止。之后，计数器206因与门204而停止时钟的供给，其结果停止计数。即，当进行上述动作时，从数字比较器205按照时钟脉冲的各时序以“111000...”的顺序输出逻辑值。

接着说明移位寄存器208的动作。

从数字比较器205输出的逻辑值提供到移位寄存器208的有效位单元209a。该移位寄存器208与从分频器203提供的时钟脉冲的上升沿对应地，将有效位单元209a中保存的值“1”移位到相邻的有效位单元209b，并且将从数字比较器205新输出的值“1”保存到有效位单元209a。之后，每当时钟脉冲输入时，移位寄存器208将特定的有效位单元209x的值依次移位到相邻的有效位单元209(x+1)。

并且，最后的有效位单元209m中保存的值提供到最初的无效位单元210a。同样，最初的无效位单元210a中保存的值提供到相邻的无效位单元210b，无效位单元210b中保存的值提供到最后的无效位单元210c。

并且，最后的无效位单元210c中保存的值在时钟脉冲输入到移位寄存器208时，提供到单稳态多谐振荡器211。

因此，当移位寄存器208持续移动数据时，在最初的阶段输入的值“111”到达无效位单元210a～210c。

逻辑值“1”传送到无效位单元的最后的单元210c时，无效位单元210c的输出端子从低电位转换到高电位。单稳态多谐振荡器211接收该电压的转换、即上升沿，生成复位脉冲。复位脉冲输入到计数器206的复位端子，因此计数器206被复位。

之后，向单稳态多谐振荡器211输入下一个值“1”后，该单稳态多谐振荡器211不向计数器206的复位输入提供脉冲信号，因此从该时刻开始，计数器206重新开始计数。

这样，矩形波生成部102向X轴电极组107提供单触发脉冲。

接着，参照图3详细说明本实施方式示例中的位置计算部106、接收选择开关104的构成及它们的位置检测动作。

首先说明接收选择开关104的构成。该接收选择开关104由循环计数器104a、切换开关104b构成。

循环计数器104a是接收电极即Y轴电极组108的电极个数设定为最大值(本实施例中为n)的公知的可编程N进计数器。该循环计数器104a对从矩形波生成部102的单稳态多谐振荡器211输出的复位脉冲进行计数。

切换开关104b是具有和接收电极即Y轴电极组108的电极个数相等的切换端子的切换开关，例如使用模拟多路转换器。并且，切换开关104b从构成Y轴电极组108的n个电极中选择与从循环计数器104a输入的计数相应的一个电极。

向构成和该切换开关104b连接的Y轴电极组108的各电极分别分配1～n号的号码。并且，该切换开关104b选择分配了与从计数器104a输入的计数值相同号码的电极。并且，通过该切换开关104b选择的Y轴电极组108的电极所输出的微弱的电流输入到后级的前置放大器109。

循环计数器104a的计数值作为切换开关104b的地址而输入。因此，切换开关140b根据循环计数器104a的计数值，依次选择构成所选择的Y轴电极组108的n个电极中的一个电极。例如，循环计数器104a的输出值如果是“1”，则切换开关104b选择Y轴电极组108的第一个电极。循环计数器104a的输出值如果是“2”，则切换开关104b选择Y轴电极组108的第二个电极。

以下同样，选择了Y轴电极组108的最后的电极即第n个电极后，循环计数器104a接收下一个复位脉冲时，返回到最初的数值(＝1)。

接着参照图3说明位置计算部106。

该位置计算部106包括累计部302、缓冲存储器303、峰值计算部304、重心运算部305、计数器306。

并且，该缓冲存储器303存储累计部302的运算输出值的数据的个数是X轴电极组107的电极的个数的三倍。这是因为，后级的重心运算部305运算重心时，也需要运算Y轴方向的重心。

累计部302是累计由A/D转换器105获得的数字值的积分器。该累计部302例如由未图示的存储器和加法器构成。并且，该累计部302连接到A/D转换部105、缓冲存储器303。并且，该累计部302增加输入的值和存储器中存储的值并存储。

进一步，该累计部302中输入由矩形波生成部102输出的时钟脉冲。并且，该累计部302在每次输入该时钟脉冲时，存储运算值。

缓冲存储器303是暂时存储累计部302的输出值的RAM。该缓冲存储器303具有存储Y轴电极组108中至少三个电极的数据的存储容量。这是因为，下述重心运算部305的重心运算不仅在矩阵电极103的X轴方向上运算，而且需要在Y轴方向上运算。并且，该缓冲存储器303连接到累计部302和峰值检测部304及重心运算部305。

并且，向该缓冲存储器303输入：从矩形波生成部102输出的时钟脉冲、从下述计数器306输出的X轴方向地址信息。其中，时钟脉冲用作缓冲存储器303存储累计部302的输出值的时序脉冲。此外，该X轴方向地址信息用作缓冲存储器303存储累计部302的输出值的区域的地址。

并且，该缓冲存储器303存储累计部302的运算输出值的数据的个数是X轴电极107的个数的三倍。这是因为，后级的重心运算部305运算重心时，也需要运算Y轴方向的重心。

峰值检测部304用于检测出缓冲存储器303中存储的数据的峰值。该峰值检测部304连接到缓冲存储器303和重心运算部305。并且，该峰值检测部304将检测出的峰值所表示的缓冲存储器303上的地址输出到后级的重心运算部305。

重心运算部305用于根据取得的数据运算重心，即运算人体的手指在位置检测装置101上指示的位置的坐标。该重心运算部305连接到缓冲存储器303和峰值计算部304。并且，向该重心运算部305输入：从接收选择开关104输出的Y轴方向地址、从矩形波生成部102输出的时钟脉冲、从计数器306输出的X轴方向地址。

并且，重心运算部305根据从峰值检测部304输入的峰值所示的缓冲存储器303上的地址，从缓冲存储器303取得包括其前后地址的数据在内的三个数据。并且，该重心运算部305根据这三个数据运算出重心。

作为该重心运算部305的运算结果的重心的位置为矩阵电极103上的手指位置、即位置数据。

进一步，重心运算部305在运算重心时为了确定表示矩阵电极103的X轴方向和Y轴方向的峰值的位置，分别从计数器306接收X轴方向的地址数据，从接收选择开关104接收Y轴方向的地址数据。

计数器306对从矩形波生成部102输出的时钟脉冲进行计数，通过从矩形波生成部102输出的复位脉冲复位。该计数器306的输出值(计数结果)为选择了构成X轴电极组107的电极中的一个的值。

并且，该计数器306的输出值作为X轴方向地址而提供到缓冲存储器303及重心运算部305。

接着根据图4说明本实施方式涉及的位置检测装置的动作原理。此外，为了简化说明，示例向作为构成X轴电极组107的任意电极的第一X轴电极402及第二X轴电极403提供矩形波时、从作为Y轴电极组108的任意一个电极的Y轴电极406输出的信号。

如果着眼于这些第一X轴电极402及第二X轴电极403与Y轴电极406，则图3所示的矩形波生成部102、X轴电极组107、Y轴电极组108及前置放大器109可由图4(a)所示的等效电路表示。向上述第一X轴电极402和第二X轴电极403提供矩形波的矩形波生成部102向第一X轴电极402和第二X轴电极403分别提供矩形波，因此可看作各电极上连接了第一矩形波电压源404及第二矩形波电压源405。此外，在图4(a)中虚线表示手指407。

其中，Y轴电极406连接到前置放大器109。该前置放大器109包括：由运算放大器412和电阻R413构成的电流电压转换电路414、驱动器418。构成该电流电压转换电路414的运算放大器412的输入端子通过公知的虚短路现象保存虚拟的短路状态。因此，从Y轴电极406来看，变为与接地相等的状态。

电流电压转换电路414将微弱的电流转换为电压，并且放大该转换的电压。进一步，该放大的电压信号输入到由电阻R415和R416及运算放大器417构成的反转放大器(驱动器)418，放大到后级电路易处理的信号电平为止。此外，电流电压转换电路414也是一种反转放大器，因此输入的信号进行“反转的反转”，结果相位复原。

接着参照图4(b)～(f)说明手指接近电极交点时和没有接近时的、Y轴电极406中出现的电流波形的不同。

向电容器施加矩形波的电压时，仅在该矩形波的电压上升时及下降时，电流在该电容器中流动。从而，在第一X轴电极402和Y轴电极406的交点形成电容器，所以该电容器中也产生同样的现象。

因此，当手指407没有接近电极交点时，即从第二矩形波电压源405向第二X轴电极403施加图4(b)所示的、时刻t0下上升的矩形波信号时，在第二X轴电极403和Y轴电极406之间构成的电容器中，仅在该施加的矩形波信号上升时有电流流动。其结果是，在该电容器上流动的电流变为图4(c)所示的波形。

与之相对，手指407接近电极交点时，即从第一矩形波电压源404向第一X轴电极402施加图4(b)所示的矩形波信号时，从第一X轴电极402发出的电力线的一部分被手指407吸收。其结果是，和手指407没有接近电极交点时(图4(c))相比，手指407接近该交点时(图4(d))的电极交点上形成的电容器的电容减少，因此图4(d)和图4(c)相比，电流波形的总面积变小。此外，公知电流波形的总面积相当于电容器中存储的电荷。

并且，当图4(e)所示的、时刻t0下下降的矩形波信号施加到X轴电极时，出现和施加时刻t0下上升的矩形波信号时的电流波形相位反转180度的波形。即，当手指407没有接近电极交点时，从第二矩形波电压源405向第二X轴电极403施加图4(e)所示的矩形波信号时，出现图4(f)所示的电流波形。

同样，虽未图示，当手指407接近电极交点时，从第一矩形波电压源404向第一X轴电极402施加图4(e)所示的矩形波信号时，从第一X轴电极402发出的电力线的一部分被手指407吸收，出现使图4(d)所示的电流波形的相位180反转的波形。

接着，说明向第一X轴电极402和第二X轴电极403双方在时刻t0的时刻同时施加矩形波信号的情况。

首先，说明图4(a)所示的手指407没有接近第一X轴电极403和Y轴电极406的交点的情况。

在时刻t0下，当从第一矩形波电压源404向第一X轴电极402施加上升电压(图4(b))、从第二矩形波电压源405向第二X轴电极403施加下降电压(图4(e))时，由第一X轴电极402和Y轴电极406的交点形成的电容器的电容、和由第二X轴电极403和Y轴电极406的交点形成的电容器的电容变得相等，因此在各交点产生的电流彼此抵消。其结果是，Y轴电极406中不产生电流波形。

与之相对，如图4(a)所示，在时刻t0下，当手指407接近第一X轴电极403和Y轴电极406的交点时，当从第一矩形波电压源404向第一X轴电极402施加上升电压(图4(b))、从第二矩形波电压源405向第二X轴电极403施加下降电压(图4(e))时，由第一X轴电极402和Y轴电极406的交点形成的电容器的电容和由第二X轴电极403和Y轴电极406的交点形成的电容器的电容相比，电容减少。其结果是，Y轴电极406中产生负方向的电流波形。

如上所述，当手指407接近X轴电极和Y轴电极的交点时，由该交点形成的电容器的电容减少。向电容减少的交点加上上升或下降的电压变化，因其他交点上出现的电压变化而产生的电流的合成电流波形出现在Y轴电极上。

接着根据图4中说明的检测手指是否存在的构成，说明本实施方式的动作原理。

矩阵电极103具有X轴电极组107、Y轴电极组108，具有在该X轴电极组107和Y轴电极组108之间设置的第一绝缘片505。进一步，矩阵电极103在X轴电极组107和第一绝缘片505相对的面的反面一侧具有第二绝缘片506。此外，在图5中，图示了作为Y轴电极组108中的一个的Y轴电极503。

第一绝缘片505例如是大致板状的绝缘材料，用于使X轴电极组107和Y轴电极组108的各交点绝缘。

第二绝缘片506是大致板状的绝缘材料，为了在指示位置时使手指407不直接接触X轴电极107a～107g，通过该第二绝缘片506覆盖。从而，X轴电极107a～107g位于该第二绝缘片506的正下方，所以由X轴电极组107发出的电力线有效地被手指407吸收。

图5(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)及(h)是表示施加到X轴电极组107中的任意X轴电极107a～107g上的电压的时序的波形图。其中，图5(b)～(h)中的时刻t1～t7表示向各X轴电极107a～107g施加单触发脉冲的时刻，时刻t2表示从时刻t1经过一个时钟后的时刻，同样各时刻tn表示从时刻t(n-1)经过一个时钟后的时刻。

在矩形波生成部102的有效位单元209a上输入有值“1”，且从分频器203输出的时钟的上升沿到达时，向连接的X轴电极107a施加电压。并且，有效位单元209a持续向X轴电极107a施加电压，直到下一个时钟的上升沿到达。之后，在有效位单元209a上输入有值“0”，且时钟的上升沿到达时，结束对X轴电极107a的电压施加。以上动作在有效位单元209b至209m中也相同。

其中，有效位单元209a施加到X轴电极107a上的电压的位宽由与门204、计数器206、常数n 207及数字比较器205形成，由从数字比较器205输出的逻辑信号确定。该逻辑信号根据常数n 207中存储的数值“3”，形成从分频器203输出的时钟的三倍的周期。因此，值“1”连续三次输入到移位寄存器208，成为与输入到移位寄存器208的三个时钟相当的单触发脉冲。其结果是，例如以单触发脉冲施加到X轴电极107a的时刻t1为基准时，施加到X轴电极107a的单触发脉冲的下降到达时刻t4。

如上所述，矩形波生成部102将单触发脉冲依次施加到与移位寄存器208连接的X轴电极107a～107g。因此，依次施加到各X轴电极107a～107g的单触发脉冲的上升和下降同时发生的时刻中，在手指407没有接近的X轴电极组的时刻下，因图4中说明的原理而抵消，所以从对应的X轴电极的组和Y轴电极503中不产生电流波形。

例如，在图5(c)所示的X轴电极107b的波形中，在t5的时刻下产生单触发脉冲的下降。同样，在图5(f)所示的X轴电极107e的波形中，在t5的时刻下产生单触发脉冲的上升。并且，手指407不接近X轴电极107b及X轴电极107e的任意一个。因此，在t5的时刻下，通过X轴电极107b中出现的单触发脉冲的下降而在Y轴电极503中产生的电流、与通过X轴电极107e中出现的单触发脉冲的上升而在Y轴电极503中产生的电流合成，因此从Y轴电极503不产生电流波形。

同样，时刻t5以外的、手指407没有接近的X轴电极的组的时刻、例如时刻t6下，在图5(d)所示的X轴电极107c中产生单触发脉冲的下降，同样在图5(g)所示的X轴电极107e中产生单触发脉冲的上升。并且，手指407不接近X轴电极107c及X轴电极107f的任意一个。因此，在t6的时刻下，通过X轴电极107c中出现的单触发脉冲的下降而在Y轴电极503中产生的电流、与通过X轴电极107f中出现的单触发脉冲的上升而在Y轴电极503中产生的电流合成，因此从Y轴电极503不产生电流波形。

但是，如图5(a)及图5(e)所示，手指407接近X轴电极107e和Y轴电极108的交点，因此在t4的时刻下，即使合成通过向X轴电极107a和107d分别施加的单触发脉冲而在Y轴电极503中产生的各电流，也不会变为0。同样，在t7的时刻下，即使合成通过向X轴电极107d和107g分别施加的单触发脉冲而在Y轴电极503中产生的各电流，也不会变为0。

其结果是，如图5(i)所示，出现施加到手指407接近的X轴电极107d的单触发脉冲上升的t4时刻、及出现单触发脉冲下降的t7时刻下，在Y轴电极503中出现电流波形。

如图5(i)所示，Y轴电极108e中出现的电流波形变为以零电位为中心大致对称的正弦波交流波形。因此，直接积分该电流波形时，如图5(j)所示，获得负方向具有峰值的波形。峰值检测部304捕捉最接近该波形峰值的正弦时钟的值。并且，重心运算部305根据峰值检测部304获得的值、其前后的值这三个值，进行重心运算。

重心运算部305为了确定表示矩阵电极103的X轴方向和Y轴方向的峰值的位置，从计数器306接收X轴方向的地址数据，从接收选择开关104接收Y轴方向的地址数据。并且，根据这些地址数据和重心运算的结果，运算出真的峰值和其在时间轴上的位置。重心运算部305输出计算出的表示接近矩阵电极103的手指位置的位置数据。

施加到X轴电极107a～107g的每一个上的单触发脉冲是200kHz的半周期。而提供到X轴电极107a～107g的每一个上的单触发脉冲的施加时序是200kHz的整数倍。在本实施方式中是3倍。

其中，纵向观察X轴电极组107整体时，可以看作与以3倍速度进行扫描的情况相等。

现有技术中，需要在多个周期同步检波200kHz的交流并进行积分。即使将现有技术的同步检波及积分设计为一个周期，由于存在200kHz的制约，因此也没有根本性的速度改善。

本实施方式是现有技术中未实现的突破“200kHz的障碍”的技术的一个实施方式。

其中，向X轴电极组107依次提供使相位移位的单触发脉冲时，需要在Y轴电极组108中同时捕捉单触发脉冲的上升和下降，以检测出其差。因此，相位移位的频率设定为200kHz的整数倍。

此外，本实施方式可以考虑以下应用示例。

(1)施加到X轴电极组107的各电极的信号的波形不必是矩形波。

例如，在从0V到预定电压的期间即上升期间和从预定电压到0V的期间即下降的期间的电压的积分值分别相同时，可获得图4(g)所示的、电流变化抵消的效果。

例如，移位寄存器208的各有效位单元209a～209m和X轴电极组107的各电极之间，插入使200kHz通过的带通滤波器。这样一来，X轴电极组107的各电极上施加正弦波形的半波长。这种波形下能够和上述实施例同样检测出手指的存在。

(2)并且，施加到X轴电极组107的电压的高电位和低电位也是相对的关系，所以低电位的电压不必是0V。

(3)进一步，对X轴电极组107的每一个加上时间差而施加的单触发脉冲也可不严格是200kHz的整数倍的频率。这是因为，这种情况下，如果将手指接近矩阵电极103，则也X轴电极和Y轴电极的交点上存在的电容变化，因此和手指没有接近的状态相比，是较大的信号变化。

并且，对X轴电极的每一个加上与200kHz的整数倍的频率相当的时间差而提供单触发脉冲，从Y轴电极检测出单触发脉冲上升及下降的时刻产生的电流变化，从而可不采用分割检测面等复杂的电路构造而实现具有较大检测面积的电容方式的位置检测装置。

以上说明了本发明的实施方式的示例，本发明不限于上述实施方式例，在不脱离权利要求范围所述的发明主旨的前提下，当然也包括其他变形例、应用例。

Claims (9)

1.一种位置检测装置，包括：

信号供给电极，平行排列配置多个电极；

接收电极，与上述信号供给电极正交地配置多个电极；

信号供给电路，向上述信号供给电极中的第一电极及第二电极分别供给具有预定的时间宽度的信号，在供给到上述第一电极的信号和供给到上述第二电极的信号之间设有预定的时间差，并且该预定的时间差设定为比上述时间宽度短；以及

位置计算部，根据检测出从上述接收电极输出的信号的变化，计算出指示体的指示位置。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，

将上述时间差设定为上述信号的预定的时间宽度的整数分之一。

3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其中，

上述信号供给电路控制上述信号的相位并进行供给，以使上述时间差恒定。

4.根据权利要求3所述的位置检测装置，其中，

对于上述信号供给电路向各上述信号供给电极供给的信号，该信号上升时及下降时的信号电平的变化量大致相同。

5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其中，

上述信号供给电路向构成上述信号供给电极的各电极供给的信号是通过相隔预定的时间间隔重复供给脉冲波形的信号而形成。

6.根据权利要求5所述的位置检测装置，其中，

进一步包括选择电路，该选择电路向上述信号供给电极选择性地供给信号，

该选择电路随着时间的经过而切换与上述信号供给电路连接的电极。

7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其中，

进一步设置有差动放大上述输出信号的差动放大电路。

8.一种位置检测方法，包括：信号供给电极，平行排列配置多个电极；和接收电极，与上述信号供给电极正交地配置多个电极，向上述信号供给电极供给具有预定的时间宽度的信号，根据从上述接收电极输出的信号的变化，检测出指示体的指示位置，上述位置检测方法包括以下步骤：

向上述信号供给电极中的第一电极供给上述信号；和

对于上述信号供给电极中的第二电极，以比上述时间宽度短的预定的时间差向上述第二电极供给信号。

9.根据权利要求8所述的位置检测方法，进一步包括控制上述信号的相位以使上述时间差恒定的步骤。

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