JP2006333148A - タッチセンサ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで安定したタッチセンサ回路を提供する。
【解決手段】人体、手指といった対象物の接触を受けるための接触子Ｓと発振器Ｖの組を、１番目からｎ番目までｎ組設ける。一方、各発振器Ｖからの入力を時分割で順番に切り換える切換器であるマルチプレクサａは単一であり、また、切り換えられた前記入力から該当する接触子Ｓにおける接触（タッチ）を検出する検出器Ｋも単一である。検出器Ｋは、カウンタｂと、比較器ｃと、ラッチｄを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、手指等が接触したことを検出するタッチセンサ回路の改良に関する。

近年、電子技術の進歩に伴い、音声調整卓など各種装置類において、人体とりわけ操作者の手指等が接触したことを検出するタッチセンサ回路が普及し、機能性や信頼性の向上など各種の効果を挙げている。例えば、特許文献１によるタッチセンサにおいては、図４のような構成により、人体等の接触による容量変化、及び抵抗変化により、発振器の出力周波数が変化することを検出し、その検出結果を出力させている。
実公平６−１１６６０

しかしながら、上記のような従来技術によって、音声調整卓におけるロータリーエンコーダやフェーダーに見られるように、操作部に設けた複数の接触子についてそれぞれ個別にタッチの検出を行おうとすると、入力系統と同数の検出回路が必要になり、回路規模の増大やコンパクト化の困難といった問題があった。

また、上記のようなタッチセンサでは、発振器出力のクロック１周期ごとに検出を行っているため、外部からのノイズ等の影響を受けて、誤検出しやすいという問題もあった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、コンパクトで安定したタッチセンサ回路を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明のタッチセンサ回路の一態様は、対象物の接触を受けるための複数の接触子と、前記各接触子にそれぞれ対応する入力系統数分の各発振器と、前記各発振器からの入力を時分割で順番に切り替える、単一の切替器と、切り替えられた前記入力から、該当する前記接触子における接触を検出する、単一の検出器と、を備えることを特徴とする。

このように、複数系統の各接触子に設けた発振器からの入力を切替器により時分割で切り替え、タッチの検出は単一系統の検出器で行うことにより、操作部からの入力系統が多数となってもタッチセンサ回路が大規模とならないので従来より小型化でき、また、検出器が外部からの入力変動に影響されにくくなり検出精度も改善する。

また、本発明の他の態様では、上記態様において、前記切替器ならびに前記検出器と、前記各発振器とが互いに所定の間隔を離して別体に、かつ、電子的に接続されて配設され、前記接続の異常を検出することにより前記検出器の誤動作を防止する異常検出手段を備えることを特徴とする。

このように、切換器・検出器と、接触子や発振器とが互いに離れている場合に、接続用信号ケーブルなどに切断等の異常が生じても、比較器などを用いた異常検出により、回路の優れた信頼性が維持される。

以上のように、本発明によれば、コンパクトで安定したタッチセンサ回路を提供することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について図に沿って説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は繰り返さない。

〔１．構成〕
本実施形態のタッチセンサ回路（「本回路」と呼ぶ）は、ｎ個の入力系統について互いに別個独立にタッチ検出を行うもので、図１の構成図に示すように、人体、手指といった対象物の接触を受けるための接触子Ｓと発振器Ｖの組は、１番目からｎ番目までｎ組設ける。一方、各発振器Ｖからの入力を時分割で順番に切り換える切換器であるマルチプレクサａは単一であり、また、切り換えられた前記入力から、該当する接触子Ｓにおける接触（タッチ）を検出する検出器Ｋも単一である。検出器Ｋは、カウンタｂと、比較器ｃと、ラッチｄを備える。

〔２．作用効果〕
上記のように構成した本回路では、図２に示すように、外部から与える基準クロックのサイクルを動作単位として、第１サイクルから、検出対象の入力系統と同数の第ｎサイクルまで、以下のような単位動作を繰り返す。

すなわち、サイクルの前半期間（Ｈ：Ｈｉ）では、発振器出力のクロックをカウンタｂ（図１）でカウントする。各発振器からのクロック数が、対応する接触子へのタッチの有無に応じ変化する。次に、基準クロックの後半期間（Ｌ：Ｌｏｗ）で、前半期間（Ｈ）でカウントした値と、あらかじめ設定した所定の検出設定値（検出カウント値）とを、比較器ｃにより比較する。このとき、カウント値が検出設定値以下ならタッチオン（接触状態）と判断し結果をラッチｄによりラッチし、タッチセンサ回路からの検出出力として適宜利用に供する。検出設定値との比較の後、次の入力の検出準備のため、カウンタｂのクリアとマルチプレクサａの切換を行う。

すなわち、一サイクル内の動作は、図２の第１サイクルで示すように、下記のようになる。

カウント（カウンタｂによる）
↓
カウント値比較（比較器ｃによる）
↓
結果ラッチ（ラッチｄによる）
↓
カウンタクリア（マルチプレクサａによる）
↓
入力切換（マルチプレクサａによる）

このような動作を入力系統の数と同数のｎ回行ったら、最初に行った入力系統の検出動作すなわち第１サイクルに戻り、以後これを繰り返す。

なお、上記の例では、回路の簡略化のため基準クロックの前半（Ｈ）と後半（Ｌ）で同じ時間としたが（図２）、後半の比較、結果ラッチなどを行う時間を短くすることも可能である。また発振器は、実公平６−１１６６０で用いられている非安定マルチバイブレータには限定されず、ＩＣ化されたいわゆる７４シリーズなどデジタル化された市販のマルチバイブレータなども採用可能である。

また、複数の入力を切り換えて検出を行う場合、反応時間が問題になるが、例えば、基準クロック５００Ｈｚ、入力数８の場合、１秒間に１入力系統当たり約６０回検出を行うことになるなど、人間系が操作している環境では応答速度が問題になることはない。

以上のように、複数系統の各接触子に設けた発振器からの入力を切換器により時分割で切り換え、タッチの検出は単一系統の検出器で行うことにより、操作部からの入力系統が多数となってもタッチセンサ回路が大規模とならないので従来より小型化でき、また、検出は発振器出力のクロック周期ごとではないので、検出器が外部からの入力変動に影響されにくくなり検出精度も改善する。加えて、検出設定値を、入力の多少の変動があっても検出判定に影響のでない値に設定しておくことで、さらに誤検出しにくい検出回路とすることも可能である。

〔３．他の実施形態〕
なお、本発明は、上記のような従来技術に限定されるものではなく、以下に例示するもの及びそれ以外の例を含め、他の実施形態も包含するものである。例えば、図３は、検出対象の接触子のある操作部と検出器が離れていて、両者がケーブル等で接続されている場合の例で、このような条件では両者の接続が切断される場合も考えられる。この時、検出器Ｋのカウンタｂはカウント動作を正常に行えず、検出設定値以下となり誤検出してしまう。これを防ぐためカウント値が初期値（一例として０）かどうかの比較器ｃ２を追加した例が図３である。

すなわち、図３の例におけるタッチセンサ回路は、切換器であるマルチプレクサａならびに検出器Ｋと、各発振器Ｖとが互いに所定の間隔を離して別体に、かつ、ｎ個の系統ごとにドライバＥとケーブルＦとレシーバＧとによって電子的に接続されて配設され、この接続の異常を検出することにより検出器Ｋの誤動作を防止する異常検出手段として比較器ｃ２を備えるものである（ラッチｄは一つ示す）。

この例では、カウント値が検出設定値以下と比較器ｃが判断しても、比較器ｃ２が、接続切断時の初期値になっていると判断すれば、ラッチの結果をクリアする。

このように、切換器・検出器と、接触子や発振器とが互いに離れている場合に、接続用信号ケーブルなどに切断等の異常が生じても、比較器などを用いた異常検出により、回路の優れた信頼性が維持される。

本発明の実施形態におけるタッチセンサ回路の構成図。 本発明の実施形態の動作を説明する概念図。 本発明の他の実施形態におけるタッチセンサ回路の構成図。 従来のタッチセンサ回路の一例を示す図。

符号の説明

Ｓ…接触子
Ｖ…発振器
Ｅ…ドライバ
Ｆ…ケーブル
Ｇ…レシーバ
ａ…マルチプレクサ（切換器）
ｂ…カウンタ
ｃ，ｃ２…比較器
ｄ…ラッチ
Ｋ…検出器

Claims (2)

1. 対象物の接触を受けるための複数の接触子と、
   前記各接触子にそれぞれ対応する入力系統数分の各発振器と、
   前記各発振器からの入力を時分割で順番に切り換える、単一の切換器と、
   切り換えられた前記入力から、該当する前記接触子における接触を検出する、単一の検出器と、
   を備えることを特徴とするタッチセンサ回路。
2. 前記切換器ならびに前記検出器と、前記各発振器とが互いに所定の間隔を離して別体に、かつ、電子的に接続されて配設され、
   前記接続の異常を検出することにより前記検出器の誤動作を防止する異常検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ回路。

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