JP2011022744A - 静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】選択回路33は、タッチパネルの第1及び第2の出力端子CO1,CO2を介して出力される第1及び第2のタッチパッド1,2のペアと、第3及び第4の出力端子CO3,CO4を介して出力される第3及び第4のタッチパッド3,4のペアのいずれかを選択する。電荷増幅器34は選択されたペアからの信号に基づき、タッチパネルの容量差に応じた第1及び第2の出力電圧V1,V2を出力する。デルタシグマ型AD変換器35は、第1及び第2の出力電圧V1,V2をアナログ信号に変換する。
【選択図】図6
Description
図1に示すように、PCB基板などの基板11上に、励起パッド12と、この励起パッド12を間に挟んで第1のタッチパッド13と第2のタッチパッド14とが配置されている。第1及び第2のタッチパッド13,14と励起パッド12の間には不図示の誘電体層が形成されている。
つまり、C1−C2=ΔCである。
そうすると、C1=C+1/2ΔC、C2=C−1/2ΔCが成り立つ。
第1相において、
第1相と第2相においてノードN1の電荷量は等しいから、数1=数2である。
これは、人間の指20が第1のタッチパッド13に近づくことにより、励起パッド12から出発して第1のタッチパッド13に終端する電気力線の本数が増加するためである。この場合、電荷増幅器17の出力電圧Voutは数5に基づきプラス(+)の電圧になる。なお、人間の指20の代わりに、消しゴムのような誘電体を第1のタッチパッド13に近づけても同じ結果が得られる。
上述の基本原理を用いた本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、4個の入力でタッチパネル上の8個以上のポイントの位置検出を可能にしたタッチセンサである。
つまり、電荷増幅器34は、選択回路33によって選択された1つのペアの中、1つのタッチパッドと励起パッド31の間に生じる第1の容量値と、選択回路33によって選択されたもう1つのタッチパッドと励起パッド31の間に生じる第2の容量値の差に応じた電圧(アナログ値)を生成する。(数5参照)
第1の実施形態では、組合せタッチパッド(1,1)、(1,3)、(3,3)、(3,2)、(2,2)、(2,4)、(4,4)、(4,1)を1つの円周上に配列したものであるが、本実施形態では、図12に示すように同じ組合せタッチパッド(1,1)、(1,3)、(3,3)、(3,2)、(2,2)、(2,4)、(4,4)、(4,1)を同じ順番で直線上に配置したものである。その他の構成は、第1の実施形態と同じであり、その動作も全く同じである。
タッチセンサシステムは、図13に示すように、信号処理回路50、タッチパネル51、マイクロコンピュータ52を含んで構成される。タッチパネル51は、図5又は図8に示したタッチパネルである。信号処理回路50は、選択回路33、電荷増幅器34、16ビットのデルタシグマAD変換器35、駆動回路36、制御回路37、I2Cインターフェース回路38、基準電圧発生回路39、パワーオンリセット回路40、発振器41、調整回路42、EEPROM43、第1乃至第4の入力端子CIN1〜CIN4、駆動端子CDRV、シリアルクロック端子SCL、シリアルデータ端子SDA、電源端子VDD、接地端子VSS、割り込み端子INTを含んで構成される。
11 基板 12 励起パッド 13 第1のタッチパッド
14 第2のタッチパッド 15 配線 16 交流電源
17 電荷増幅器 18、19 配線
30 基板 31、31A,31B 励起パッド 32 交流電源
33 選択回路 34 電荷増幅器 34a 電圧増幅器
35 デルタシグ型マAD変換器 36 駆動回路 37 制御回路
38 I2Cインターフェース回路 39 基準電圧発生回路
40 パワーオンリセット回路 41 発振器 42 調整回路
43 EEPROM 50 信号処理回路 51 タッチパネル
52 マイクロコンピュータ CIN1〜CIN4 第1至第4の入力端子
CDRV 駆動端子
Claims (5)
- 第1乃至第4のタッチパッドの中から選ばれた1種類又は2種類のタッチパッドを含んで形成された複数の組み合わせタッチパッドと、前記各組み合わせタッチパッドの間に配置された励起パッドから信号を受けて信号処理を行う静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路であって、
前記励起パッドに交流電圧を印加する交流電源と、
前記第1及び第2のタッチパッドの第1のペアと、前記第3及び第4のタッチパッドの第2のペアのいずれかのペアを選択する選択回路と、
前記選択回路により前記第1のペアが選択された時、前記第1のタッチパッドと前記励起パッドの間に生じる容量値と前記第2のタッチパッドと前記励起パッドの間に生じる容量値との差に応じた第1の出力電圧を生成し、前記選択回路により前記第2のペアが選択された時、前記第3のタッチパッドと前記励起パッドの間に生じる容量値と前記第4のタッチパッドと前記励起パッドの間に生じる容量値との差に応じた第2の出力電圧を生成する、スイッチト・キャパシタ回路から構成された電荷増幅器と、
前記電荷増幅器により生成された前記第1及び第2の出力電圧をそれぞれデジタル値に変換するデルタシグマ型AD変換器と、を備え、
前記デルタシグマ型AD変換器から出力された前記デジタル値に基づいて、タッチ位置を求めることを特徴とする静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。 - 前記電荷増幅器から出力された前記第1及び第2の出力電圧をそれぞれ増幅する電圧増幅器を備え、前記電圧増幅器の出力電圧を前記デルタシグマ型AD変換器に入力することを特徴とする請求項1に記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
- 前記電圧増幅器及び前記デルタシグマ型AD変換器はスイッチト・キャパシタ回路を用いて構成されたことを特徴とする請求項2に記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
- 前記デルタシグマ型AD変換器によりデジタル値に変換された前記第1及び第2の出力電圧の比とタッチ位置との関係に基づいて、タッチ位置を求める演算処理を行う演算回路を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
- 前記複数の組み合わせタッチパッドは、第1のタッチパッドからなる第1の組み合わせタッチパッドと、前記第1及び第3のタッチパッドからなる第2の組み合わせタッチパッドと、前記第3のタッチパッドからなる第3の組み合わせタッチパッドと、前記第3及び第2のタッチパッドからなる第4の組み合わせタッチパッドと、前記第2のタッチパッドからなる第5の組み合わせタッチパッドと、前記第2及び第4のタッチパッドからなる第6の組み合わせタッチパッドと、前記第4のタッチパッドからなる第7の組み合わせタッチパッドと、前記第4及び第1のタッチパッドからなる第8の組み合わせタッチパッドを
含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の静電容量型タッチセンサ用の信号処理回路。
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