JP2006155608A - タッチ・コントロール感応装置の判読方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容量式タッチコントロール感応装置の検出範囲および感度の向上。
【解決手段】ｍ×ｎ個の等価容量に接続し、ｍはＸ軸方向の等価容量数であり、ｎはＹ軸方向の等価容量数であり、該判読方法は、Ｘ軸方向のその中の一列のｍ個の該等価容量に対して充電することによりｍ個のディジタル信号を得るステップと、該ｍ個のディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを電位基準値とするステップと、上記ステップを繰り返し、これによりあらゆる等価容量のｎ個の該電位基準値を得るステップと、該タッチ・コントロール・パッドをタッチするステップと、該タッチ・コントロール・パッドを走査して少なくとも一列のｍ個の該等価容量に相対する少なくとも一電位変動値を得るステップと、該電位基準値と該電位変動値とを比較して、該タッチ・コントロール・パッド上の該列の中のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる。
【選択図】図２

Description

本発明はタッチ・コントロール感応装置の判読方法に関し、特に、容量式タッチ・コントロール感応装置の判読方法に関する。

一般のタッチ・コントロール感応装置は系統設計上抵抗式及び容量式の２種に分けられる。常用の容量式タッチ・コントロール感応装置について言えば、目前使用されている検出方法は次の３種がある。
（１）その中の一タッチ・コントロール・キーの電位を記録した後、再びあらゆるキーの充電電位と比較すると、マイクロコントローラは最後にどの一個のキーが押されたかを知ることができる。

先ずマイクロコントローラが電位基準値の蓄積段階に進み入ると、系統は連続的なパルスをタッチ・コントロール・パッドの等価容量に送り、容量の他端は電荷エネルギーに感応する。この電荷は積分器を経由して容量中に蓄積され、さらに、アンプにより容量の充電電位が増幅され、最後にアナログ／ディジタル変換回路を経過してディジタル信号に変換された後メモリ中に記憶される。しかる後、キー走査段階に入り、タッチ・コントロール・パッド上の各キーのアナログ／ディジタル信号をメモリ中の信号と比較し、メモリ中の信号より低い場合は該キーがタッチされたことを表す。

この方法の欠点は、回路板が製作過程中において板材の厚さが銅箔と異なり又は不均一な時、各キーの等価容量の容量値も不均一となり、比較的容易に対比上の誤差を発生する。
（２）あらゆるキーの充電電位を平均した後、得られた値をあらゆるキーの充電電位と比較し、マイクロコントローラが最後にどの一個のキーが押されたかを知ることができる。

蓄積電位基準値に入る段階において先ずあらゆるキーの等価容量の電位値を取り、平均を行った後それをメモリ中に記憶し、しかる後キー走査段階に入り、あらゆるキー積分容量の電位値を基準電位値と比較し、キー電位値が基準電位値よりも低い場合キーが押されたことを表す。
（３）あらゆるキーの充電電位を記録した後、さらに個別的に比較を行い、もし比較の結果本来の記録のキー電位値よりも低い場合、マイクロコントローラがどの一個のキーが押されたかを知ることができる。

蓄積電位基準値の段階において、あらゆるキーの積分容量電位値を全部蓄積し、キー走査段階に入った後走査された各キーの積分容量電位値を該キーの基準積分容量電位値と比較し、もし走査キーモード電位が基準積分容量電位値よりも低い場合キーが押されたことを表す。

上記３種の方法の中、第１及び第２種の方法は使用されたメモリ空間（容量）は非常に低いが、感応の範囲及び感度はタッチ・コントロール・キーの増加に従い非常に低くなる。これはタッチ・コントロール・パッド上のキーの等価容量が板材、板の厚さ及び銅箔の厚さの均一度の相違に従って等価容量の均一度が厳重な影響を受け、各キーの等価容量による電位に差異を来たすので、もし本来記録された電位と比較すると常に誤判定の現象を生ずるばかりでなく、比較的容易に外部要因の干渉を受ける。

第３種の方法は、非常に効果的にタッチ・コントロール感応装置の感応範囲及び感度を上げることが出来るが、大量なキー（例えば１００個以上）に使用した時メモリ上で占める空間が明らかに多くなり、これと同時に、タッチ・コントロール感応装置中のアナログ／ディジタル回路のビット数が高ければ高い程、その占めるメモリ空間も更に大きくなり、両方の加算・乗算により全体装置の処理速度が遅くなって演算速度が降下する。

したがって、発明者は上記先行技術の欠点に鑑み、鋭意研究とテストとを重ねたところ、ついに本発明の「タッチ・コントロール感応装置の判読方法」を案出した。

本発明の主たる目的は容量式タッチ・コントロール感応装置の検出範囲及び感度を向上することにある。
本発明の他の目的はマトリクスのＸ軸線中最低積分容量電位を有する方式によりメモリの使用空間を降下し、マイクロコントローラの処理速度を向上すると共に、大幅にタッチ・コントロールの感応範囲及び感度を上げることにある。

本発明の主たるアイディアは電位基準値を蓄積する時、各列のＸ軸上に存在する点を比較し、比較完了後最低のキー電位値を取ったあと、それをメモリ中に記憶させ、キー走査段階に進んだ時、Ｘ軸各列のキー電位を該列の電位基準値と比較し、電位値が基準値より低い場合、キーが押されたと判定する。

本発明の主たるアイディアはタッチ・コントロール感応装置の判読方法を提供することにあり、その中、該タッチ・コントロール感応装置はタッチ・コントロール・パッドを備えると共に、該タッチ・コントロール・パッドは少なくともｍ×ｎ個の等価容量に接続し、その中、ｍはＸ軸方向の等価容量数であり、ｎはＹ軸方向の等価容量数であり、該判読方法は（ａ）Ｘ軸方向のその中の一列のｍ個の該等価容量に対して充電することによりｍ個のディジタル信号を得るステップと、（ｂ）該ｍ個のディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを電位基準値とするステップと、（ｃ）ステップ（ａ）〜（ｂ）を繰り返し、これによりあらゆる等価容量のｎ個の該電位基準値を得るステップと、（ｄ）該タッチ・コントロール・パッドをタッチするステップと、（ｅ）該タッチ・コントロール・パッドを走査して少なくとも一列のｍ個の該等価容量に相対する少なくも一電位変動値を得るステップと、（ｆ）該電位基準値と該電位変動値を比較して、該タッチ・コントロール・パッド上の該列の中のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる。

本発明の主たるアイディアによりタッチ・コントロール感応装置の判読方法を提供し、該タッチ・コントロール感応装置はｍ×ｎ個のキーを備え、且つ、各該キーは容量に接続し、その中、ｍはＸ軸方向のキー数であり、ｎはＹ軸方向のキー数であり、該判読方法は（ａ）Ｘ軸方向のその中の一列のｍ個の等価容量に対して充電することによりｍ個のディジタル信号を得るステップと、（ｂ）該ｍ個のディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを電位基準値とするステップと、（ｃ）ステップ（ａ）〜（ｂ）を繰り返し、これによりあらゆる容量のｎ個の該電位基準値を得るステップと、（ｄ）該タッチ・コントロール・パッドにタッチするステップと（ｅ）該タッチ・コントロール・パッドを走査して少なくとも一列のｍ個の該容量に相対する少なくとも一電位変動値を得るステップと、（ｆ）該電位基準値と該電位変動値を比較して、該タッチ・コントロール・パッド上の該列の中のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる。

本発明は添付の図面及び詳細な実施例の説明により、より明らかに理解できる。

本発明の採用する根拠となる原理は、先ず各Ｘ軸上に記憶するのが必要であり、その中あるキーの充電電位値を電位基準値とし、このキーの積分容量電位値は同軸上において最低であることが必要であり、これにより各キーの充電電位の比較を提供し、そして手でタッチした時キー上の電気エネルギーは指先により吸引され、この場合キーの充電電位は必ず原キーの電位基準値より低いので、マイクロコントローラはキー中のどの点のキーが押されたかを判断することができる。

以下、図１及び図２の本発明の実施例の構造図及び見取図に合わせて説明する。
図１は本発明の容量式タッチ・コントロール感応装置の構造見取図である。この図に示すように、本発明のタッチ・コントロール感応装置はタッチ・コントロール・パッド（ｍ×ｎ個の等価容量に接続されている）又はｍ×ｎ個のキーにより構成され、その中ｍはＸ軸方向の容量又は等価容量の数であり、ｎはＹ軸方向の容量又は等価容量の数である。

マイクロコントローラ制御系統の動作のフロー・チャートにおいて大約（１）電位基準値蓄積及び（２）キー走査等の２段階に分けられる。
（１）電位基準値の蓄積段階
ａ．先ずマイクロコントローラの出力端より第１の連続パルスをその中の一列のｍ個容量又は等価容量上に出力する。

ｂ．該第１のパルスは等価容量又はキーの容量を経由して他端より第１のエネルギーを感応し、積分器中に記憶する。
ｃ．積分器により出力された第１の波形を演算アンプに入力して信号増幅を行う。
ｄ．演算アンプの出力がアナログ／ディジタル変換回路より第１のディジタル信号に変換した後、該値はメモリ中に記憶される。

ｅ．該列（Ｘ軸）上のあらゆるキーの積分容量電位がいずれも該第１のディジタル信号に変換するまで継続的に走査した後、それをメモリ中に記憶する。
ｆ．最後、同一列（Ｘ軸）上のあらゆるキーのディジタル信号を比較し、電位が最低のものを残してメモリ中に記憶する。

ｇ．この値に一定の比例数（例えば９５％又は９０％、ここで一定の比例数をかけるのは自由に感度の高低を制御できるようにするためであり；比例数の設定が低ければ低いほどタッチ・コントロールの感度はそれにつれて下降する；もし設定が高すぎると一寸の干渉のためにマイクロコントローラの誤判定の状況が出現する可能性があり、したがって外部電器の機構について調整を行い、最適なタッチ・コントロールの範囲に達する）を掛けた後、電位基準値として再びＲＡＭ（random access memory）に記憶して、各点の後続走査の用に提供し、最後積分器上の該キーの該第１のエネルギーをクリアする。

ｈ．各列（Ｘ軸）の容量の電位基準値を全部メモリ中に記憶した後（図に示すように）、次のキー走査段階に進むことができると共に、使用者がキー又はタッチ・コントロール・パッドにタッチするのを待つ。
（２）キー走査段階
使用者がキー又はタッチ・コントロール・パッドにタッチした後、キー走査段階に進み、この段階において各キーを走査した後、同様に積分器、演算アンプ及びアナログ／ディジタル変換回路の処理プログラムを経由する。そして、開始段階の動作は電位基準値の蓄積段階のステップａ〜ステップｃと同一である。

ｉ．先ずマイクロコントローラの出力端より第２の連続パルスを該列のｍ個の等価容量又は容量上に出力する。
ｊ．該第２のパルスは等価容量又はキーの容量を経由した後他端より第２のエネルギーに感応し、積分器中に記憶される。
ｋ．積分器により出力された第２の波形を演算アンプに入力して信号の増幅を進行する。

ｌ．演算アンプの出力がアナログ／ディジタル回路を経由して第２のディジタル信号に変換された後、該第２のディジタル信号は該キー又はタッチ・コントロール・パッドが使用者にタッチされた後の電位変動値である。
ｍ．該電位変動値をメモリ中の該電位基準値と比較を行い；該電位変動値が該電位基準値より低いと、誰かが該キー又はタッチ・コントロール・パッドをタッチしたことを表し、マイクロコントローラは座標値を送出すると共に、継続的に次の一列（Ｘ軸）を走査し、反対に、もし該キー又はタッチ・コントロール・パッドの電位変動値が電位基準値に等しいか又はより大きければ、誰もキーをタッチしていないことを表し、マイクロコントローラは相手にせず、継続的に次の一列（Ｘ軸）を走査する。

本発明に使用される該メモリはＲＡＭであってもよく、もし系統が断電又はリセット・スイッチが起動すると、マイクロコントローラは新たに計算しなければならないと共に、電位基準値を蓄積する。
上記実施例におけるマイクロコントローラはメモリ及び積分器と別々に設置した方式で本発明の目的を達成しているが、実際の製作上において又メモリ及び積分器をマイクロコントローラ中に整合して本発明の目的を達成することも出来る。

要するに本発明のタッチ・コントロール感応装置の判読方法は大幅に容量式感応装置の感応範囲及び感度を増加することができ、同時にタッチ・コントロール・キーのタイプ及び数量上において、各種の弾性的設計及び変化を行うことができ、外部素子の電気的特性の非理想化又はタッチ・コントロール・パッドの等価容量の不均一のために影響を受けることがない。

上記実施の形態は本発明をより具体的に説明するために挙げたもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されず、添付のクレームを逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、置換等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明の容量式タッチ・コントロール感応装置の構造見取図である。 本発明の容量式タッチ・コントロール感応装置の判読方法の見取図である。

Claims (9)

1. タッチ・コントロールの判読方法であって、その中、前記タッチ・コントロール感応装置はタッチ・コントロール・パッドを備えると共に、該タッチ・コントロール・パッドは少なくともｍ×ｎ個の等価容量に接続し、その中ｍはＸ軸方向の等価容量数であり、ｎはＹ軸方向の等価容量数であり、
   （ａ）Ｘ軸方向のその中の一列のｍ個の前記等価容量に対して充電することによりｍ個のディジタル信号を得るステップと、
   （ｂ）前記ｍ個のディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを電位基準値とするステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）〜（ｂ）を繰り返し、これによりあらゆる等価容量のｎ個の前記電位基準値を得るステップと、
   （ｄ）前記タッチ・コントロール・パッドをタッチするステップと、
   （ｅ）前記タッチ・コントロール・パッドを走査して少なくとも一列のｍ個の前記等価容量に相対する少なくとも一電位変動値を得るステップと
   （ｆ）前記電位基準値と前記電位変動値とを比較して、前記タッチ・コントロール・パッド上の前記列中のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる判読方法。
2. 前記タッチ・コントロール感応装置はさらに積分器及びメモリを備え、且つステップ（ａ）はさらに、
   （ａ１）第１のパルスをｍ個の前記等価容量に提供してそれに第１のエネルギーを感応させるステップと、
   （ａ２）前記第１のエネルギーを前記積分器に記憶するステップと、
   （ａ３）前記積分器の第１の出力波形を増幅すると共に前記第１のディジタル信号に変換するステップと、
   （ａ４）前記第１のディジタル信号を前記メモリに記憶するステップとを備えてなり、その中該メモリはＲＡＭである、請求項１記載の判読方法。
3. ステップ（ｂ）は最小の前記第１のディジタル信号を一比例数掛けて前記電位基準値にすると共に該電位基準値を前記メモリに記憶し、その中該比例数は使用者より指定してもよく、これによりタッチ・コントロールの感度を自由に調整し、及び／又はステップ（ｂ）は更に前記積分器中の前記第１のエネルギーをクリアするステップを備える、請求項１記載の判読方法。
4. ステップ（ｄ）と（ｅ）との間にはさらに、
   （ｄ１）第２のパルスをｍ個の前記等価容量に提供し、それに第２のエネルギーを感応させるステップと、
   （ｄ２）前記第２のエネルギーを前記積分器に記憶するステップと、
   （ｄ３）前記積分器の第２の出力波形を増幅すると共に、第２のディジタル信号は前記電位変動値であるステップとを備えてなる、請求項１記載の判読方法。
5. 前記タッチ・コントロール感応装置はいずれも各ステップを制御するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）を備え、及び／又は前記タッチ・コントロール感応装置が備える前記メモリ及び前記積分器はマイクロコントローラ（ＭＣＵ）中に整合される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の判読方法。
6. タッチ・コントロール感応装置の判読方法であって、その中前記感応装置はタッチ・コントロール・パッドを備えると共に該タッチ・コントロール・パッドは少なくとも複数個の等価容量に接続しており、
   （ａ）各前記等価容量に対して充電することにより少なくとも一ディジタル信号を得るステップと、
   （ｂ）各前記ディジタル信号を比較すると共にその中の最小のものを一電位基準値とするステップと、
   （ｃ）前記タッチ・コントロール・パッドをタッチするステップと、
   （ｄ）前記タッチ・コントロール・パッドを走査することにより、各前記等価容量の少なくとも一電位変動値を得るステップと、
   （ｅ）前記電位基準値と各前記電位変動値とを比較して、前記タッチ・コントロール・パッド上のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる判読方法。
7. タッチ・コントロール感応装置の判読方法であって、その中前記タッチ・コントロール感応装置はｍ×ｎ個のキーを備え、且つ、各前記キーは容量に接続し、ｍはＸ軸方向のキー数であり、ｎはＹ軸方向のキー数であり、
   （ａ）Ｘ軸方向のその中の一列のｍ個の前記等価容量に対して充電することによりｍ個のディジタル信号を得るステップと、
   （ｂ）前記ｍ個のディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを電位基準値とするステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）〜（ｂ）を繰り返し、これによりあらゆる容量のｎ個の前記電位基準値を得るステップと、
   （ｄ）前記タッチ・コントロール・パッドにタッチするステップと、
   （ｅ）前記タッチ・コントロール・パッドを走査して少なくとも一列のｍ個の前記容量に相対する少なくとも一電位変動値を得るステップと、
   （ｆ）前記電位基準値と前記電位変動値を比較して、前記タッチ・コントロール・パッド上の前記列のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる判読方法。
8. タッチ・コントロール感応装置の判読方法であって、その中、前記タッチ・コントロール感応装置は少なくとも一キーを備えると共に、各前記キーは一容量に接続しており、
   （ａ）各前記容量に対して充電を行うことにより少なくとも一ディジタル信号を得るステップと、
   （ｂ）各前記ディジタル信号を比較すると共に、その中の最小のものを一電位基準値とするステップと、
   （ｃ）前記タッチ・コントロール・パッドをタッチするステップと、
   （ｄ）前記タッチ・コントロール・パッドを走査して各前記容量の少なくとも一電位変動値を得るステップと、
   （ｅ）前記電位基準値と各前記電位変動値とを比較して、前記タッチ・コントロール・パッド上のどの点がタッチされたかを判読するステップとを備えてなる判読方法。
9. 前記タッチ・コントロール感応装置はさらに積分器及びメモリ（ＲＡＭ）を備え、且つ、ステップ（ａ）はさらに、
   （ａ１）第１のパルスを各前記容量に提供して、それに第１のエネルギーを感応させるステップと、
   （ａ２）前記第１のエネルギーを前記積分器に記憶するステップと、
   （ａ３）前記積分器の第１の出力波形を増幅すると共に前記第１のディジタル信号に変換するステップと、
   （ａ４）前記第１のディジタル信号をメモリに記憶するステップとを備えてなる、請求項８記載の判読方法。

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