JP2011007753A5

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Publication number: JP2011007753A5
Application number: JP2009154203A
Authority: JP
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2029-06-29

Description

本発明の従来技術として、静電容量方式による位置検出装置を説明する。
図１５は、従来の静電容量方式の位置検出装置を示すブロック図である。
駆動部１５０２は、例えば人体に最も吸収され易いとされる周波数である、２００ｋＨｚの交流電圧を生成する。
駆動部１５０２によって生成された２００ｋＨｚの交流電圧は、送信選択スイッチ１５０３を通じて、センサ基板２０３のＸ軸方向の電極（以下、「Ｘ軸電極」という）２０９に、選択的に印加される。
このセンサ基板２０３は、細長い導体の電極を縦横に並べ、縦に並べた電極と、横に並べた電極との間には、図示しない略板状の絶縁シートが介在してコンデンサを形成する。２００ｋＨｚの交流電圧はこれらコンデンサに印加される。
受信選択スイッチ１５０４は、コンデンサを形成する交点を定めるためのスイッチである。
受信選択スイッチ１５０４の出力はプリアンプ１５０５に供給され、Ａ／Ｄ変換器２０６でデジタルデータに変換された後、位置算出部２０７ａに入力される。

指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｂ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係になる。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第二のＹ軸電極５０６ｂには図６（ｂ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接していない場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源５０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量と、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量が等しくなるので、それぞれの交点に発生する電流が打ち消し合う。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには、電流波形は発生しない(図６（ｆ）)。

これに対し、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、時点ｔ０において立ち上がる矩形波信号（図６（ａ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｃ））と、時点ｔ０において立ち下がる矩形波信号（図６（ｄ））を第一のＸ軸電極５０２に印加した時の電流波形（図６（ｅ））とを比較すると、両者は時間軸ｔに対し、線対称の関係にならない。そこで、隣接するＸ軸電極（例えば、第一のＸ軸電極５０２と第二のＸ軸電極５０３）の一方に図６（ａ）に示す電圧を、他方に図６（ｄ）に示す電圧を同時に印加すると、第一のＹ軸電極５０６ａには図６（ｃ）に示す電流と、図６（ｅ）に示す電流とが同時に流れることになる。
すなわち、時点ｔ０において、指５０７が第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａとの交点に近接している場合に、第一矩形波電圧源５０４が第一のＸ軸電極５０２に立ち上がり電圧（図６（ａ））を印加し、第二矩形波電圧源４０５が第二のＸ軸電極５０３に立ち下がり電圧（図６（ｄ））を印加したとすると、第一のＸ軸電極５０２と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサの静電容量は、第二のＸ軸電極５０３と第一のＹ軸電極５０６ａの交点によって形成されるコンデンサよりも静電容量が減少している。その結果、第一のＹ軸電極５０６ａには負方向に電流波形が発生する(図６（ｇ）)。

以上のように、矩形波生成部２０２は、この矩形波生成部２０２のシフトレジスタ３０８に接続されているＸ軸電極７０２ａ〜７０２ｇにワンショットパルスを順次印加する。そして、各Ｘ軸電極７０２ａ〜７０２ｇのうち、立ち上がり時点と立ち下がり時点とが同時となるワンショットパルスの組み合わせで発生する電流は相殺されるので、Ｙ軸電極７０３には電流波形が発生しない。例えば、Ｘ軸電極７０２ｃに印加されるワンショットパルスの立ち下がり時点でＹ軸電極７０３に発生する電流と、Ｘ軸電極７０２ｆに印加されるワンショットパルスの立ち上がり時点でＹ軸電極７０３に発生する電流とが合成される場合がこれに該当する。
同様に、同一の時点（例えば、時点ｔ６）に立ち上がるワンショットパルスと、立ち下がるワンショットパルスとが存在する場合には、Ｙ軸電極６０３には電流が発生せず、Ｘ軸電極７０２の各Ｘ軸電極の全てにワンショットパルスを印加した場合にも、同様に電流波形は発生しないことになる。

図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）、（ｒ）、（ｓ）、（ｔ）、（ｕ）、（ｖ）、（ｗ）、（ｘ）、（ｙ）及び（ｚ）は、Ｘ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートである。この図１２で示すタイムチャートは、図１１（ａ）及び（ｂ）のスイッチデータを用いた時のタイムチャートを示すものである。
図１１（ａ）のスイッチデータは、図１２の時刻ｔ０からｔ１までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。同様に、図１１（ｂ）は、図１２の時刻ｔ２からｔ３までの間の図１２（ｇ）〜（ｚ）が対応する。
つまり、図１２は、粗探索モードにおけるＸ軸電極２０９とＹ軸電極２１０の状態の変化を示すタイムチャートであり、Ｙ軸電極２１０が図１１（ａ）と図１１（ｂ）の状態を抜粋して示す図である。

今、使用者が図１３（ａ）に示すように、両手の人差し指で位置検出装置１０１の位置検出平面１３０２に触れたとする。
図１３（ｂ）は、粗探索モードの最初の段階であり、図１３（ａ）のスイッチデータが図８の受信選択スイッチ部２０４のシフトレジスタ８０２を通じてレジスタ８０３に読み込まれ、Ｙ軸電極２１０の各電極が図１１（ａ）の接続パターンにて差動増幅部２０５に接続された状態である。
右手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０３であり、左手の人差し指で触れた箇所が位置Ｐ１３０４である。
Ｙ軸電極２１０の第一粗領域Ｒ１３０５に属する電極は、差動増幅部２０５のマイナス側入力端子に接続されているので、負極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の第二粗領域Ｒ１３０６の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子に接続されているので、正極領域を形成している。
Ｙ軸電極２１０の他の領域の電極は、差動増幅部２０５のプラス側入力端子とマイナス側入力端子に交互に接続されているので、不感領域を形成している。
使用者の左手の人差し指（位置Ｐ１３０４）が位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５に存在するので、この時点で指の存在が検出できる。

以上の検出結果を基に判断することで、位置検出平面１３０２の第一粗領域Ｒ１３０５と第四粗領域Ｒ１３０８にそれぞれ指が存在する可能性が認められる。そこで、次に微探索モードに移行する。
微探索モードは、図１１（ｅ）〜（ｓ）のうち、指の存在を特定した領域に該当する接続パターンのみを用いる。この時、領域の範囲よりやや広めに探索範囲を設定する。これを示すのが図１４（ｆ）である。

図１４（ｆ）で示す第一粗領域Ｒ１３０５を探索するために、図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）のパターンを用いる。第一粗領域Ｒ１３０５の範囲を探索するだけなら図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１１（ｉ）のパターンも用いる。この時、第一粗領域Ｒ１３０５よりも少し広い、境界線Ｌ１３１０だけ広い範囲で探索を行う。

図１４（ｆ）で示す第四粗領域Ｒ１３０８を探索するために、図１１（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、（ｏ）及び（ｐ）を用いる。第四粗領域Ｒ１３０８の範囲を探索するだけなら図１１（ｍ）、（ｎ）及び（ｏ）だけでよいが、より確実性を求めるため、図１１（ｌ）及び（ｐ）のパターンも用いる。この時、第四粗領域Ｒ１３０８よりも少し広い、境界線Ｌ１３１１及びＬ１３１２だけ広い範囲で探索を行う。

Claims

所定の信号が供給される、第一の方向に互いに並列に配置された複数の導体と、
該第一の方向に対して直交する第二の方向に互いに並列に配置された複数の導体と、
第一の入力端子及び第二の入力端子を備え、該第一の入力端子及び第二の入力端子を介して入力された信号を差動増幅する差動増幅回路を備えた信号検出回路と、
前記第二の方向に互いに並列に配置された複数の導体を前記差動増幅回路の第一の入力端子または第二の入力端子に選択的に供給するための導体選択回路を備えることで、指示体により指示される位置を前記信号検出回路からの出力信号に基づいて検出する位置検出装置であって、
前記第二の方向に互いに並列に配置された複数の導体は、２以上の所定本数からなり互いに隣接する第一の複数導体と第二の複数導体を構成し、
前記選択回路は、前記第一の複数導体を前記差動増幅回路の前記第一の入力端子に接続し、前記第二の複数導体を前記第二の入力端子に接続し、更に、前記第一の複数導体及び前記第二の複数導体以外の導体を互いに隣接する導体が、前記差動増幅回路の異なる入力端子に接続されるように、経時的に選択されるようにした、
位置検出装置。
前記所定の信号を供給する信号供給回路を更に備え、
該信号供給回路は、前記第一の方向に互いが並列に配置された複数の導体に一定時間間隔で前記信号を順次供給する、
請求項１に記載の位置検出装置。
前記信号は、所定の幅を有するパルス波であり、
前記信号供給回路は、前記一定時間間隔は、前記信号のパルス幅の整数倍となるように制御する、
請求項２に記載の位置検出装置。
前記信号は、その立ち上がり時のレベルと立ち下がり時のレベルとが略同じとなるように供給される、
請求項３に記載の位置検出装置。