JP2004038919A

JP2004038919A - 複数個の導電体で物体を検知する方法

Info

Publication number: JP2004038919A
Application number: JP2002332959A
Authority: JP
Inventors: Jaoching Lin; 林　招慶
Original assignee: WASO KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: WASO KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-02-05
Also published as: CN1466034A; CN1221883C; US6891531B2; TWI225621B; US20040003949A1

Abstract

【課題】タッチパッドなどに適用される、複数個の導電体で物体を検知する方法と装置を提供する。
【解決手段】複数個の導電体が、互いに相対的にシフトして行き、重複する時間内に処理されるものであって、導電体の処理には、放電ステップＤｎ，充電ステップＣｎおよび検知ステップＳｎが含まれる。放電ステップＤｎにて導電体はグランドに対して放電を行い、続く充電ステップＣｎにて所定量の電荷が導電体に注入され、次いで、検知ステップＳｎにてサンプル・ホールド回路が導電体の電荷をサンプリングする。よって、任意の１個の導電体に対する処理時間は、その１個前の導電体よりも１ステップの時間だけ遅延するため、各ステップの時間内に、最多で１個の導電体が、任意の割り当てられたステップ（放電、充電または検知）に置かれることとなる。従って、各ステップに用いられる回路は、異なる導電体に共用され得る。
【選択図】　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の導電体で物体を検知する方法に関し、特に、指やペンを検知するタッチパッドに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルは、コンピュータ、電子レンジおよびその他の装置に適用されるものであり、ユーザーはこのタッチパネルを介し、指またはペンで情報を入力することができる。マウスに比較して、タッチパネルは、コンピュータシステムの構造簡単化に資することができ、このことから、携帯型コンピュータにおいて広く用いられている。さらに、文字情報をコンピュータに入力する方法として、タッチパネル上に入力したい情報を書くというシステムさえある。また、パッドに直接触れずに、物体（指またはペン）をパッドに近付けることによって動作するという装置もある。
【０００３】
図１に示すのは、タッチパッド１１０を備えるシステムである。このタッチパッド１１０は、多数の導電体１２０Ｘおよび１２０Ｙからなっている。これら導電体１２０Ｘはそれぞれ平行に配置されており、複数個の導電体１２０Ｙはそれぞれ平行に、且つ、複数個の導電体１２０Ｘとそれぞれ直交するように配置されている。指１３０がタッチパネル１１０に触れると、一部または全部の導電体１２０（即ち１２０Ｘ，１２０Ｙ）の状態が変化する。例えば、指１３０の存在または圧力によって、指１３０がなぞった部分の導電体の容量が変化する。そして、検知処理回路１４０は、導電体１２０の状態を検知するとともに、指１３０のタッチパッド１１０上の位置、さらには圧力を確認する。次いで、検知処理回路１４０は、例えば、コンピュータの表示モニタ上のカーソルを移動させる、電子レンジを起動する、又はこれに類する所定の動作を行う。なお、導電体１２０は、必ずしも上記のような、２組の導電体を格子状に配置させた形式でならないわけではなく、放射状またはその他の形式に配置させることができる。
【０００４】
図２に示すのは、従来技術による検知処理回路１４０である（例えば、特許文献１参照）。このうち、複数個の導電体１２０（即ち、Ｘ１，Ｘ２，…ＸＮで示すもの）は、それぞれに相応しい抵抗を介してマルチプレクサ２１０の各入力ターミナルに接続される。マルチプレクサ２１０は、一度に１個の導電体を選択し、その選択した導電体をライン２１４に接続させる。これを受けて処理回路２２０は、信号を生成し、ライン２１４の容量、さらには選択した導電体の容量を表示する。かかる信号生成のプロセスは次のとおりである。先ず、ライン２１４がグランドに対して放電を行ってから、マイクロプロセッサ２３０によって提供された高電圧に接続する。さらに、回路２２０がパルスを発生し、ライン２１４の電圧が上昇して所定値になるまでの時間が表示される。マイクロプロセッサ２３０は、このパルスの長さを測定するとともに保存して、これを選択した導電体の容量を代表するものとする。そして、適当な処理を行った後に、マイクロプロセッサ２３０はマルチプレクサ２１０に次の導電体を選択させると同時に、上述のステップを繰り返し行い、導電体全ての検知を完了させる。図３のタイミング図に示すように、各導電体は順次処理されるものである。図中、ＴＸ１は導電体Ｘ１を処理する時間であり、ＴＸ２は導電体Ｘ２を処理する時間を表す。以下は類推されたい。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第４７３６１９１号公報
【０００６】
図４に示すのは、複数個の導電体を同時に処理するシステム（例えば、特許文献２参照）を示す説明図である。各導電体１２０は、対応する充電積算器４１０にそれぞれ接続されている。各充電積算器４１０は、電圧を発生することで各導電体１２０の容量をそれぞれ示すとともに、その電圧を対応する回路４２０にそれぞれ供給する。回路４２０は、サンプリングおよびフィルタリングを行うために用いられるものである。各回路４２０の出力ターミナルはＡＤコンバータ４３０にそれぞれ接続されている。図５のタイミング時に示されるように、導電体全ての検知は、並列走査の方式によって処理される。
【０００７】
【特許文献２】
米国特許第５９１４４６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４に示したような並列処理のシステムは、回路を大量に設計することが要される。モジュール回路（例えば、積算器４１０）とデジタル回路とが同一のチップ上にあるような設計の場合、比較的多くの回路を無駄にしてしまう。しかも、標準的なデジタル回路の標準的な製造工程によってモジュール回路を製造しようとすれば、極めて精確な設計、或いはトリミングのプロセスが必要となる。このことは、量産にあたって厄介な問題となり、生産効率の低下につながってしまう。また、全ての導電体の検知を順次に処理していく方式では、処理の速度が明らかに遅い。
【０００９】
上記に鑑みて、本発明の目的は、タッチパッドなどに適用される、複数個の導電体で物体を検知する方法と装置を提供することで、導電体の検知の速度を高めて、生産効率を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による複数個の導電体を処理する方法は、複数個の導電体が、互いに相対的にシフトして行き、重複する時間内に処理されることで実行される。導電体の処理には、放電ステップＤｎ，充電ステップＣｎおよび検知ステップＳｎをが含まれる。放電ステップＤｎにて導電体はグランドに対して放電を行い、続く充電ステップＣｎにて所定量の電荷が導電体に注入され、次いで、検知ステップＳｎにてサンプル・ホールド回路が導電体の電荷をサンプリングする。よって、任意の１個の導電体に対する処理時間は、その１個前の導電体よりも１ステップの時間だけ遅延するため、各ステップの時間内に、最多で１個の導電体が、任意の割り当てられたステップ（放電、充電または検知）に置かれることとなる。従って、各ステップに用いられる回路は、異なる導電体に共用され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述した本発明の構造的特徴および効果をより一層明確にするため、以下、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００１２】
図６に示すように、本発明の第１実施形態によれば、複数個の導電体の処理は、各導電体が時間的にシフトしながら、重複して実行されるものである。つまり、導電体Ｘ１の処理時間ＴＸ１は、導電体Ｘ２の処理時間ＴＸ２と重複している。ただし、処理時間ＴＸ２の開始は、処理時間ＴＸ１のそれよりも遅れる。同様に、処理時間ＴＸ３は処理時間ＴＸ２に重複しているが、その開始は処理時間ＴＸ２のそれに遅れる。これ以下は、類推されたい。
【００１３】
図７において、導電体Ｘ１およびＸ２は同時に処理され（図４におけるものに同じ）、導電体Ｘ３およびＸ４も同時に処理される。即ち、処理時間ＴＸ３およびＴＸ４は、処理時間ＴＸ１およびＴＸ２に重複しているが、その開始は処理時間ＴＸ１およびＴＸ２よりも遅い。２個以上の導電体を同時に処理はするけれども、少なくとも２個の各導電体の処理は、時間的に重複させ、且つ、互いに相対的にシフトするようにして行われる。
【００１４】
本発明による実施形態において、その処理時間を重複させる方式は、順次走査していく方式のシステムに比して導電体の処理時間を速めることができるため、指またはペンの運動に対する応答時間が速まり、また、残った時間をデジタル処理あるいはその他の方式による処理に当てることができる。同時に、必要な回路が同時処理回路を用いる場合よりも少なくできる。特に注目すべきは、必要なモジュール回路を減らすことができるため、モジュール回路の設計、ならびにプロセスのトリミングの要求を緩和させ得る。さらに、同時処理システムに比較して、電源駆動の条件も緩和させることができる。
【００１５】
図８に示す本発明による別の実施形態では、導電体Ｘｎの電圧を、時間の関数としている。この導電体の処理プロセスは、放電ステップＤｎと、充電ステップＣｎと、検知ステップＳｎとからなる。放電ステップＤｎにおいて、導電体はグランドに対して放電を行い、次なる充電ステップＣｎにおいて所定量の電荷が導電体に注入され、続いて、検知ステップＳｎにおいてサンプル回路（図示せず）により導電体上の電荷がサンプリングされる。これらステップＤｎ、ＣｎおよびＳｎは、同じ長さ時間内で実行される。
【００１６】
図９において、導電体Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３につき、上記の３ステップの時間の相対関係が示されている。任意の１個の導電体に対する処理は、その１個前の導電体に対する処理よりも１ステップの時間だけ遅延して行われるため、Ｄ２とＣ１とが時間的に重複し、さらに、Ｄ３とＣ２とＳ１とが時間的に重複することになる。これ以下は類推されたい。より一般的な法則に当てはめれば、各ステップＳｎ，Ｃｎ＋１，Ｄｎ＋２が時間的に重複するということになる。各ステップの実行時間Ｔにおいて、最多でも１個の導電体が、割り当てられた任意の１ステップ（放電、充電または検知）にあるため、各ステップにおいて用いられる回路は、異なる複数個の導電体に共用されることになる。例えば、サンプル回路は１個だけ設置すればよい。また、任意の時点において、最多でも１個の導電体が充電され、最多でも１個の導電体が放電されているため、充電および放電回路（ステップＣｎおよびＤｎ）への駆動電流も低減させることができる。
【００１７】
また、その他の実施形態では、各ステップの時間Ｔ内に、１個の導電体が検知ステップにあり、１個の導電体が充電ステップにあり、残りの導電体が放電ステップにあるとすることができる。同時に、接地される導電体（放電ステップにある導電体）は、隣接する導電体に入るノイズの量を低減させることができる。
【００１８】
さらに、別な実施形態では、各ステップの時間Ｔ内に、１個の導電体が検知ステップにあり、複数個の導電体が充電ステップにあり、複数個の導電体が放電ステップにあることとしてもよい。より一般的なのは、同一のステップの時間Ｔにおいて、任意の数の導電体が検知ステップにあり、任意の数の導電体が放電ステップにあり、任意の数の導電体が放電ステップにあるという状況である。この場合は、検知、充電および放電回路をそれぞれ増加させてもよい。
【００１９】
本発明は、上記した実施形態に制限されるものではなく、且つ、異なる導電体が放電、充電または検知回路を共用するといった実施形態に限られるものでも、さらに、駆動電流を低減させるための実施形態に限られるものでもない。また、各ステップ、つまり、Ｄｎ，Ｃｎ，Ｓｎを同じ時間だけ持続させるようにする必要もない。同様にして、任意の１個の割り当てられた導電体について、異なる各ステップが時間的に重複していてもよく、ひいては、同じ時間に行われるものであってもよい。例えば、任意の１個の導電体に対する充電および検知が同一時間内に行われ得る。各ステップは、図８と異なるものでもよい。本発明は、導電体がキャパシタを介して駆動および検知回路と接続されるシステムに適用される。これについて、米国特許第４７３３２２２号公報を参照することができる。本発明の各種実施形態およびこれに派生する形式は、いずれも、特許請求の範囲にのみ限定される。
【００２０】
【実施例】
図１０に示すのは、図８および９に示したタイミングによって動作するタッチコントロールシステムである。キャパシタ１０１０は、導電体Ｘ１，…Ｘｎを表示するように設計されている。これらキャパシタは、回路において真に存在しているわけではない。任意の１個の導電体の総容量、つまり、キャパシタ１０１０によって表示されるものには、基準容量（例えば、タッチパッド基板　―　プリント基板としてもよい　―　における導電体の位置に関連する容量）と、指またはペン等の導電物体に起因して発生した容量とが含まれる。
【００２１】
これら導電体は、図１に示したように配列させても、また、その他任意の適当な形式を呈するものであってもよい。例えば、前述した米国特許第４７３６１９１号（ここで、当該特許文献は、参照として挙げただけである）のように配列させることもできる。また、これら導電体は、平面または曲面上に分布させてもよいし、任意の適当な方式で分布させてもよい。
【００２２】
上記したＮ個の導電体は、Ｎ：３マルチプレクサ１０２０の入力ターミナルにそれぞれ接続される。各ステップにおける時間Ｔ（図９参照）内に、マルチプレクサ１０２０は、３個の導電体Ｘｎ，Ｘｎ＋１，Ｘｎ＋２を選択し、これらをそれぞれ放電、充電および検知のステップにおく。マルチプレクサ１０２０の出力ターミナルは、各駆動検知回路１０３０・１，１０３０・２，１０３０・３の入力ターミナルにそれぞれ接続される。これら回路１０３０・１，１０３０・２，１０３０・３は、選択された導電体に対して逐一放電、充電および検知の動作を行う。
【００２３】
回路１０３０の出力ターミナルは、３：１マルチプレクサ１０４０の入力ターミナルにそれぞれ接続される。マルチプレクサ１０４０が１個の回路１０３０を選択すると、その回路は検知ステップにおかれる。さらに、マルチプレクサ１０４０の出力ターミナルは、サンプル・ホールド（ＳＨ）回路１０５０に接続される。このサンプル・ホールド回路１０５０の出力ターミナルは、ＡＤコンバータ１０６０の入力ターミナルに接続される。このＡＤコンバータ１０６０の出力ターミナルは、デジタル処理回路１０７０に接続される。このデジタル処理回路１０７０は、フィルタリング、校正およびその他これらに類似する処理を行うために用いられるものである。なお、ＡＤコンバータ１０６０およびデジタル処理回路１０７０は、単なる例示に過ぎず、本発明は決して、デジタル処理機能もしくはその処理の順序、またはデジタル回路によって実行される如何なる機能にも制限されるものではない。例えば、フィルタリングは、Ａ−Ｄ変換の前に行ってもよいし、或いは、省略することもできる。
【００２４】
図１０に示す実施例において、回路１０２０，１０３０，１０４０，１０５０，１０６０は、時間分割多重化（ＴＤＭ）制御回路１０８０の制御を受ける。また、デジタル処理回路１０７０は、タイミング制御回路１０９０の制御を受ける。タイミング制御回路１０９０がＴＤＭ制御回路１０８０に“スタート”信号を転送することで、導電体に対する処理が開始される。ＴＤＭ制御回路１０８０は、検知ステップが終了間近になる毎に、タイミング制御回路１０９０に対して“レディ”信号Ｒｄｙを送信し、任意の１個の導電体についてのサンプルデータが既にデジタル処理に供され得ることを示す。なお、この制御方式も、例示に過ぎず、これだけに制限されるものではない。
【００２５】
回路１０３０・１，１０３０・２，１０３０・３はいずれも、図１１に示す如くの構造を有するものである。マルチプレクサ１０２０のスイッチ１１１０が閉になると、導電体Ｘｎと回路１０３０の任意の１つの入力ターミナルＩＮ（ターミナル１１１４）との間に、導電通路が形成される。３：１マルチプレクサ１０４０のスイッチ１１２０が閉になると、回路１０３０の出力ターミナルＯＵＴとＳＨ回路１０５０の入力ターミナルとの間に導電通路が形成される。ここで、ＳＨ回路１０５０は一般的な回路であり、（ｉ）マルチプレクサ１０４０の出力ターミナルとＳＨ回路１０５０の出力ターミナルとの間に接続されるゲートウェイ１１２２、および（ｉｉ）ターミナル１１２４とグランド線との間に接続されるキャパシタ１１２６を備えている。ターミナル１１２４は、ＡＤコンバータ１０６０の入力ターミナルに接続される。もちろん、その他の種類のＳＨ回路を用いることもできる。
【００２６】
回路１０３０のターミナルＩＮは、スイッチ１１４０を介して電流源１１３０に接続されるとともに、スイッチ１１５０を介して接地され、且つ、スイッチ１１６０を介して出力ターミナルＯＵＴに接続される。各スイッチは閉となる時に、その両端の間に導電通路が形成される。これらスイッチは、トランジスタ、チャネルゲート、またはその他の形態のものとすることができ、従来よりあるものでも、また、新たに発明されるものであってもよい。これらスイッチとゲートウェイ１１２２は、ＴＤＭ制御回路１０８０の制御を受ける。
【００２７】
放電ステップＤｎ（図８参照）において、スイッチ１１５０は閉となり、スイッチ１１４０，１１６０は開となり、導電体Ｘｎはグランドに対して放電を行う。充電ステップＣｎにおいて、スイッチ１１４０は閉となり、スイッチ１１５０，１１６０は所定時間だけ開となり、電流源１１３０は所定量の電流を放出して、所定量の電荷Ｑを導電体Ｘｎに注入する。すると、導電体Ｘｎの電圧は逓増して、電圧Ｖ＝Ｑ／Ｃとなる。式中、Ｃは導電体Ｘｎの容量である。検知ステップＳｎにおいて、スイッチ１１６０は閉となり、スイッチ１１４０，１１５０は開となり、電荷Ｑが出力ターミナルＯＵＴにおいて共用されるものとなる。検知ステップＳｎが終了すると、スイッチ１１２０が閉となることで、一部の電荷ＱがＳＨ回路１０５０の入力ターミナルへ運ばれる。スイッチ１１１０は、３ステップＤｎ，Ｃｎ，Ｓｎを通して、始終閉のままである。また、スイッチ１１６０は省くこともでき、ターミナルＩＮはマルチプレクサ１０４０に直接接続させてもよい。
【００２８】
その他のタイミングについての詳細は、図１２に示すとおりである。導電体の走査は、応答時間において制御回路１０９０から発せられた“スタート”信号パルスによって開始される。Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３で表される波形図のうち、任意の１個のパルスは、これに対応する導電体につき、ＴＤＭマルチプレクサ１０２０によって選択された時間を表す。先ず、導電体Ｘ１だけが選択される。その後、Ｘ１の選択が解除される前にＸ２が選択され、さらに、Ｘ１およびＸ２の選択が解除される前にＸ３が選択される。
【００２９】
１Ｄ，２Ｃ，３Ｓで表される波形図において、パルスは、回路１０３０・１が放電ステップの時間にあり、回路１０３０・２が充電ステップの時間にあり、回路１０３０・３が検知ステップの時間にあることを示す。また、１Ｄ，２Ｃ，３Ｓで表される波形図において、もう１つのパルスは、表示回路１０３０・１が充電ステップの時間にあり、回路１０３０・２が検知ステップの時間にあり、回路１０３０・３が放電ステップの時間にあることを示す。さらに、１Ｄ，２Ｃ，３Ｓで表される波形図において、もう１つの別なパルスは、回路１０３０・１が検知ステップの時間にあり、回路１０３０・２が放電ステップの時間にあり、回路１０３０・３が充電ステップの時間にあることを示す。なお、各ステップの持続時間を、２．５〜２０．０μｍとするのが好ましいが、その他の適当な時間を採用してもよい。
【００３０】
検知ステップが終了する毎に、ＴＤＭ制御回路１０８０は、信号Ｒｄｙを送出して、ＡＤコンバータ１０６０の出力ターミナルに有効なデジタルデータが存在することを知らせる。これらのデータは、回路１０７０内の中央処理記録装置（図示せず）に保存される、および／または任意の適当な方式によって処理が施される。
【００３１】
最後の導電体が走査されている時に、ＴＤＭ制御回路１０８０は、タイミング制御回路１０９０にＦｒａｍｅ信号を送信する。次の周期の走査は、“スタート”信号を発することにより開始される。なお、この順序は例示にすぎず、本発明を限定するものではない。例えば、全ての導電体に対する走査は、複数回行われるものであって、“スタート”信号を発しないことととしてもよい（“自走状態”）。また、走査は、繰り返しの方式、或いはその他の任意の順序で行われるものとすることができる。
【００３２】
図１３に示すのは、図１１における回路１０３０の回路図である。図中、１１４０，１１５０，１１６０は、チャネルゲートをなしている。これらチャネルゲートのうち任意の１つは、スイッチ両端に並列に配置された一対のトランジスタとなる。この一対のトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタおよびＰＭＯＳトランジスタからなっている。電流源１１３０は、カレントミラーの形態をとる複数個のＰＭＯＳトランジスタ１３１０，１３２０，１３３０，１３４０を有している。トランジスタ１３１０，１３３０につき、これらソースは正電圧電源ＶＤＤにそれぞれ接続されており、これらゲートは互いに接続されるとともに、トランジスタ１３１０のドレインに接続される。トランジスタ１３１０のドレインは、トランジスタ１３２０のソースに接続される。トランジスタ１３２０のゲートは、そのドレインおよびトランジスタ１３４０のゲートに接続される。トランジスタ１３２０のドレインは、電流源１４０４（図１４参照）のターミナル１３５０に接続される。ターミナル１３５０は、電流源１４０４を介して定電流のバイアスを低下させるものである。なお、図１３の回路図は、例示にすぎず、本発明を限定するものではない。さらに、トランジスタ１３３０のドレインは、トランジスタ１３４０のソースに接続され、トランジスタ１３４０のドレインは、スイッチ１１４０に接続される。
【００３３】
図１４に示すように、電流源１４０４は、カレントミラーの形態をとる複数個のＰＭＯＳトランジスタ１４１０，１４２０，１４３０，１４４０を含んでなる。トランジスタ１４１０，１４３０につき、これらのソースは正電圧電源ＶＤＤにそれぞれ接続されており、これらゲートは互いに接続されるとともに、トランジスタ１４１０のドレインにそれぞれ接続される。さらに、トランジスタ１４１０のドレインは、トランジスタ１４２０のソースに接続される。トランジスタ１４２０のゲートは、そのドレインノード１４５０およびドランジスタ１４４０のゲートに接続される。トランジスタ１４４０のソースは、トランジスタ１４３０のドレインに接続される。なお、図１４の回路図は例示であって、本発明を限定するものではない。
【００３４】
トランジスタ１４２０のドレインノード１４５０は、ＮＭＯＳトランジスタ１４６０のドレインに接続される。トランジスタ１４６０のゲートは、増幅器１４６４の出力ターミナルに接続される。増幅器１４６４の同相入力ターミナルは、同相基準電圧Ｖｒｅｆを授受する。増幅器１４６４の逆相入力ターミナルは、トランジスタ１４６０のソースおよび抵抗１４６８の一端に接続される。抵抗１４６８のもう一端は接地される。
【００３５】
トランジスタ１４１０に流れる電流は、反射されてトランジスタ１４４０のドレインに至る。トランジスタ１４４０のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタ１４７０のドレインおよびゲートに接続される。トランジスタ１４７０のソースはＮＭＯＳトランジスタ１４７４のドレインおよびゲートに接続される。トランジスタ１４７４のソースは接地される。トランジスタ１４７４のゲートは、ＮＭＯＳトランジスタ１４８０のゲートに接続され、ＮＭＯＳトランジスタ１４８０のソースは接地される。トランジスタ１４８０のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタ１４９０のソースに接続される。トランジスタ１４９０のゲートは、トランジスタ１４７０のゲートに接続される。さらに、トランジスタ１４９０のドレインはターミナル１３５０に接続される。
【００３６】
トランジスタ１４４０のドレインにある電流バイアスは、ＮＭＯＳトランジスタ１４７０，１４７４，１４８０，１４９０によって形成されたカレントミラーにより反射されてターミナル１３５０に至る。
【００３７】
別の実施例において、電流源１４０４は、３個の回路１０３０・１，１０３０・２，１０３０・３に共用されるものとしてもよく、さらに、電流源１１３０およびその他の回路によって共用されることとしてもよい。図１５に示されるように、マルチプレクサ１０２０，１０４０は、交差接続回路１５１０に置き換えることもでき、その場合は、Ｎ個の入力ターミナルを導電体Ｘ１，…ＸＮにそれぞれ接続するものとする。回路１５１０は３個の出力ターミナルを有し、これらは、電流源１１３０の出力ターミナルと、接地端と、スイッチ１１６０の一端とにそれぞれ接続される。スイッチ１１６０のもう一端は、ＳＨ回路１０５０の入力ターミナルに接続される。ＴＤＭ制御回路１０８０の制御の下、交差接続回路１５１０は、３個の導電体を同時に選択するとともに、そのうちの１個の導電体を接地させて放電ステップにおき、１個の導電体を電流源１１３０に接続させて充電ステップにおき、１個の導電体をスイッチ１１６０に接続させて検知ステップにおく。なお、別な実施例においては、スイッチ１１６０を省くこともでき、交差接続回路１５１０に対応する出力ターミナルを、ＳＨ回路１０５０に接続させてもよい。
【００３８】
さらに、別の実施例においては、各駆動および検知回路１０３０には、前述した米国特許第５９１４４６５号に開示された充電積算器（図４参照）を用いることもできる。その場合、回路の動作は次のとおりである。先ず、回路１０３０に接続された導電体を、電圧ＶＤＤに短路させる。次いで、回路１０３０は、導電体に定電流を所定時間だけ放電させる。これによって発生した導電体の電圧は、キャパシタの極板上に現われる。続いて、この導電体をグランドに短路させてから、所定の定電流によって所定時間だけ充電させる。これによって発生した導電体の電圧は、もう１個のキャパシタの極板上に現われる。さらに、これら２個のキャパシタの極板上の電圧を平均にさせる。そして、その平均電圧をＳＨ回路１０５０に伝送する。
【００３９】
また、別の実施例においては、各回路１０３０の動作プロセスは、図２に示される処理回路と同様とすることができる（導電体の電圧を、例えば接地電圧といったある種の電圧が、他の種類の電圧に変化するのに要する時間を測定する）。さらに、別の実施例においては、回路１０３０が導電体の状態を検知する方法が、その導電体に流れる電流もしくはその他の物理パラメータを検知することによって行われるものとしてもよく、または、その他これから派生する方式、従来技術もしくは新たに開発される方式であってもよい。
【００４０】
図１６および１７に示すのは、本発明のうち幾つかの実施例を適用した従来のタッチパッド１１０である。図１６はその上面図であり、導電体１２０Ｘと、ダイヤモンド形の金属箔１２０Ｙ−Ｐ、つまり、導電体１２０Ｙの一部とが示されている。図１７は、図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線で切断した断面図である。導電体１２０Ｘおよび金属箔１２０Ｙ−Ｐは、絶縁プリント基板（ＰＣＢ）１７１０にて導電トラッキング部（例えば、銅材料からなるもの）となるものである。導電体１２０Ｙは、さらに、ＰＣＢ１７１０底面に配置された導電トラッキング部１２０Ｙ−Ｌを備える。各トラッキング部１２０Ｙ−Ｌは、ＰＣＢ１７１０に形成された孔に充填されたプラグ１２０Ｙ−Ｍを介して、一列に並んだ金属箔１２０Ｙ−Ｐに接続される。誘電体１７２０は、トラッキング部１２０Ｘ，１２０Ｙ−Ｐ上に形成される。誘電体１７２０は、これらトラッキング部１２０Ｘ，１２０Ｙ−Ｐと、指１３０またはペンとを隔てるものである。誘電体１７２０は、ＰＣＢ１７１０の底面に形成されて、トラッキング部１２０Ｙ−Ｌを被覆している。
【００４１】
本発明において、タッチパッドまたはタッチコントロールパネルに適用されるその他の構造および特徴は、米国特許第５９１４４６５，４７３６１９１および４６３９７２０号が参照され得る。その他、タッチパッドの構造として、三次元、一次元またはその他の形態を採ることができ、従来技術あるいは新たに開発されるものも適用される。
【００４２】
本発明は、指またはペンを検知するものに限られず、さらに進んで、その他の種類の物体を検知するものまでに広げることもできる。また、本発明は、以上説明した回路およびその構造には制限されず、特許請求の範囲によってのみその範囲が限定される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複数個の導電体で物体を検知する方法および装置によれば、タッチパッドやその他タッチコントロールデバイスなどに適用されることで、導電体の検知の速度が高まって、モジュール回路の生産効率をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係るタッチパッドを示す説明図である。
【図２】従来技術に係る検知処理回路のブロック図である。
【図３】図２における回路のタイミング図である。
【図４】従来技術に係る別な検知処理回路のブロック図である。
【図５】図４における回路のタイミング図である。
【図６】本発明によるタイミング図である。
【図７】本発明による別なタイミング図である。
【図８】本発明の実施例による導電体の電圧曲線である。
【図９】図８のタイミング図である。
【図１０】本発明の実施例による検知処理回路のブロック図である。
【図１１】図１０における回路の一部を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例により得られたタイミング図である。
【図１３】図１０における回路の一部を示すブロック図である。
【図１４】図１０における回路の一部を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例による回路のブロック図である。
【図１６】本発明の実施例に適用される従来技術のタッチパッドの上面図である。
【図１７】図１６におけるタッチパッドの断面図である。
【符号の説明】
１０１０，１１２６：キャパシタ
１０２０，１０４０：マルチプレクサ
１０３０：駆動検知回路
１０５０：サンプル・ホールド（ＳＨ）回路
１０６０：ＡＤコンバータ
１０７０：処理回路
１０８０：時間分割多重化（ＴＤＭ）制御回路
１０９０：タイミング制御回路
１１２２：ゲートウェイ
１１２４，１３５０：ターミナル
１１４０，１１５０，１１６０：スイッチ
１３１０，１３２０，１３３０，１３４０，１４１０，１４２０，１４３０，１４４０：ＰＭＯＳトランジスタ
１１３０，１４０４：電流源
１４５０：ドレインノード
１４６０，１４７０，１４７４，１４８０，１４９０：ＮＭＯＳトランジスタ
１４６４：増幅器
１４６８：抵抗
１５１０：交差接続回路
１７１０：絶縁プリント基板（ＰＣＢ）
１７２０：誘電体
１２０Ｘ，１２０Ｙ：導電体
１２０Ｙ−Ｐ：金属箔
１２０Ｙ−Ｌ：導電トラッキング部
１２０Ｙ−Ｍ：プラグ
１３０：指

Claims

導電体の有する１つまたは複数の特性をそれぞれ変化させる物体を、複数個の導電体で検知する方法であって、
各導電体を処理することで、その１つまたは複数の特性を特定する工程を含み、これら導電体のうち少なくとも１個の導電体に対して行う処理と、これら導電体のうち少なくとも１個の別な導電体に対して行う処理とを、時間的に重複させると共に、互いに相対的にシフトさせて実行される、複数個の導電体で物体を検知する方法。
前記した各導電体に対する処理が、各導電体の容量を表す信号をそれぞれ１個ずつ発生する工程を含む請求項１記載の方法。
前記した導電体の有する１つまたは複数の特性が、物体が導電体の近傍に存在するか否かを表すものである請求項１記載の方法。
複数個の前記導電体は、いずれも同一の表面に配置されており、これら導電体の有する１つまたは複数の特性が、物体によって押圧された、この表面における導電体の位置の圧力を表すものである請求項１記載の方法。
前記した各導電体に対する処理が、
導電体および／またはこの導電体に接続されたノードに、この導電体の有する１つまたは複数の特性のうちの少なくとも１つを表す信号を生成するとともにこれを検知する工程を含み、
少なくとも２個の導電体のうち、１個の導電体に対して信号を生成させてにこれを検知する動作と、もう１個の導電体に対して信号を生成させてこれを検知する動作とを、時間的に重複させ、且つ互いに相対的にシフトさせて実行される請求項１記載の方法。
前記した各導電体に対して生成される信号が、
導電体および／またはこの導電体に接続されたノードを所定の初期状態に設定してから、この導電体および／またはこの導電体に接続されたノードと、この導電体および／またはこの導電体に接続されたノードの状態を変化させる回路と、を接続させることで生成され、その変化した状態または状態変化の過程に関する任意のパラメータを表すものである、請求項５記載の方法。
前記した各種の状態が、前記した導電体および／またはこの導電体に接続されたノードにおける電圧の状態である請求項６記載の方法。
導電体の有する１つまたは複数の特性をそれぞれ変化させる物体を、複数個の導電体で検知する装置であって、
前記装置は、複数個の導電体に接続されて、これら各導電体を処理することで、これら導電体の有する１つまたは複数の特性を特定する主回路を備え、
前記主回路が、複数個の前記導電体のうちの少なくとも１個の導電体に対する処理と、複数個の前記導電体のうち少なくとも１個の別な導電体に対する処理とを、時間的に重複させて行わせ、且つ、複数個の前記導電体のうちの少なくとも１個の導電体に対する処理時間と、複数個の前記導電体のうち少なくとも別な１個の導電体に対する処理時間とを、互いに相対的にシフトさせる、複数個の導電体で物体を検知する装置。
前記した各導電体に対する処理が、各導電体の容量を表す信号を生成する工程を含む請求項８記載の装置。
前記した各導電体の有する１つまたは複数の特性が、物体が導電体の近傍に存在するか否かを表すものである請求項８記載の装置。
複数個の前記導電体は、いずれも同一の表面に配置されており、これら導電体の有する１つまたは複数の特性が、物体によって押圧された、この表面における導電体の位置の圧力を表すものである請求項８記載の装置。
前記した各導電体に対する処理が、導電体および／またはこの導電体に接続されたノードに、この導電体の有する１つまたは複数の特性のうちの少なくとも１つを表す信号を、前記主回路によって生成させてからこれを検知させる工程を含むものであり、
少なくとも２個の導電体のうち、１個の導電体に信号を生成させてこれを検知する動作と、もう１個の導電体に信号を生成させてこれを検知する動作とを、時間的に重複させ、且つ互いに相対的にシフトするように実行させる請求項８記載の装置。
前記した導電体および／またはこの導電体に接続されたノードに生成される信号が、
前記導電体および／またはこの導電体に接続されたノードを所定の初期状態に設定してから、前記導電体および／またはこの導電体に接続されたノードを前記主回路の一部として形成させて、前記導電体および／またはその前記導電体に対応するノードの状態を変化させることで生成され、その変化した状態または状態変化の過程に関する任意のパラメータを表すものである請求項１２記載の装置。
前記した各種の状態が、前記した導電体および／またはこの導電体に接続されたノードにおける電圧の状態である請求項１３記載の装置。
前記主回路が、
複数個の導電体のうちから、全部よりも数量的に少ない１個以上の導電体を選択して１組の導電体を構成させ、且つ、このうちの少なくとも２個の導電体が処理時間において互いに相対的にシフトするよう、前記の選択された１組の導電体のうちの各導電体を並列処理することができる選択回路と、
前記の選択された１組の導電体を処理して、これら各導電体の有する１つまたは複数の特性を表す信号を生成させる処理回路と、
前記選択回路および前記処理回路を制御して、選択された導電体につき、処理が終了したものはその選択を解除させる一方、処理が未だ終了していないものはその選択を解除させず、新たに別な導電体を選択して処理を開始させて、処理が終了していない導電体についてはその選択を解除させないようにする制御回路と
を備えてなるものである請求項８記載の装置。