JP2016086220A - Capacity coupling type electrostatic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力方式に静電容量結合方式を利用した入力装置に関するものである。 The present invention relates to an input device using a capacitive coupling method as an input method.
近年、静電容量結合方式を利用した入力装置は、屋外や浴室、トイレなどの水滴のかかる場所での設置が求められ、それに答えるように防水対策が図られるようになった。
例えば特許文献1、特許文献2や特許文献3に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された静電容量型タッチスイッチ装置は、PETフィルムに銀ペーストでスイッチ電極を印刷している。更に湾曲すると、抵抗値が変化するレジスタ電極を、搭載した電極シートを作成したタッチスイッチに対し、指で押した状態と、押さない状態でレジスタ電極の抵抗値の変化量と、スイッチ電極の静電容量の変化量とを計測する演算回路と、抵抗値及び静電容量の両方の変化量を記憶する不揮発性メモリとを搭載し、水滴による誤動作を防止することが記載されている。
特許文献2に記載されたタッチスイッチ検出装置は、自己容量方式の静電容量型タッチスイッチを採用し、指が接触していると判定した接触電極の数に基づいて使用者の操作の有無を判定する基準である検知閾値を設定することが記載されている。
特許文献3に記載されたタッチパネル装置は、相互容量方式の静電容量型タッチパネルを採用し、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し、出力する変化量分布計算部と、前記検出信号の変化量分布のピーク値が所定の負の閾値以下のとき、前記静電容量型タッチパネルへの接触が水滴であると判定する判定部を備えたことが記載されている。
For example, those described in
The touch switch detection device described in
The touch panel device described in
上述した特許文献1に記載された静電容量型タッチスイッチ装置は、水滴による誤動作を防止できるものの、抵抗値を読み取るレジスタ電極が必要となるため、構成が複雑になるという課題を有している。
Although the capacitance type touch switch device described in
特許文献2に記載されたタッチスイッチ検出装置は、自己容量方式の静電容量型タッチスイッチを採用しているため、水滴を検出したときの検出信号の変化量が指を検出したときの検出信号の変化量と同様にプラスになるため、タッチスイッチ上の水滴の面積が変化し、増大すると指と判別することができず、誤反応してしまうという課題がある。
Since the touch switch detection device described in
特許文献3に記載されたタッチパネル装置は、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し出力する変化量分布計算部が必要である。さらに、変化量分布を記憶する記憶部が必要である。そのために多くのメモリを要してしまうという課題がある。
また、相互容量方式の静電タッチパネルの検出信号変化量は0値を中心にプラスの値とマイナスの値が出力され、水の場合、検出信号変化量はマイナスの値をとり、指とペンの接触の場合、検出信号変化量はプラスの値をとるとしている。これは、逐次送信側電極と受信側電極の交点を計測する場合、水滴が複数箇所の交点に連続して載置すると、計測している送信側電極の信号が、計測していない送信側電極と受信側電極に電圧があるため、水滴を介して吸収され、計測している受信側電極の検出信号が小さくなり、検出信号変化量がマイナスの値となる。
しかしながら、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、送信側電極と受信側電極の1つの交点上にのみ水滴を載置した場合は、水滴の載置場所の検出信号の変化量分布は、プラスの値を示す。これは、計測している送信側電極の信号が、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、水滴が複数箇所の交点に連続して載置していないため、計測してない送信側電極と受信側電極の吸収が非常に少なく、水滴の載置した送信側電極と、受信側電極の交点の場所が、水滴の載置前は空気であり、水滴の方が空気に対して比誘電率が大きいために、水滴が載置した前記交点の検出信号変化量がプラスの値となり、水滴が前記交点に載置していないときの指と、ペンの接触の場合と同じような検出信号変化量がプラスの値となり、座標入力が可能になる。このことより、指又はペンの接触による座標入力と誤入力する可能性がある。さらに、水滴が複数箇所の交点に連続して載置した場合と、同じ複数箇所の交点に連続せずに交点上にのみ水滴が載置した場合とでは、どちらの状態かを判断できない可能性がある。
The touch panel device described in
In addition, the detection signal change amount of the mutual capacitance type electrostatic touch panel outputs a positive value and a negative value centering on the zero value, and in the case of water, the detection signal change amount takes a negative value, In the case of contact, the detection signal change amount takes a positive value. This is because, when measuring the intersection of the transmitting electrode and the receiving electrode sequentially, if the water droplets are continuously placed at the intersection of a plurality of locations, the signal of the transmitting electrode being measured is not measured. Since there is a voltage at the reception side electrode, the detection signal of the reception side electrode that is absorbed and measured through the water droplets becomes small, and the change amount of the detection signal becomes a negative value.
However, when the distance between the transmission electrodes is different from the distance between the reception electrodes, and a water drop is placed only on one intersection of the transmission electrode and the reception electrode, the change in the detection signal of the place where the water drop is placed The quantity distribution shows a positive value. This is because the signal of the transmitting side electrode being measured is measured because the interval between the transmitting side electrodes is separated from the interval between the receiving side electrodes, and water droplets are not continuously placed at the intersections of a plurality of locations. There is very little absorption of the transmitter electrode and receiver electrode, and the location of the intersection of the transmitter electrode and receiver electrode on which the water drop is placed is air before the water drop is placed, and the water drop is in the air. On the other hand, since the relative permittivity is large, the change amount of the detection signal at the intersection where the water droplet is placed is a positive value, which is the same as the case of contact between the finger and the pen when the water droplet is not placed at the intersection. Such a detection signal change amount becomes a positive value, and coordinate input becomes possible. From this, there is a possibility of erroneous input as coordinate input by contact with a finger or pen. In addition, there is a possibility that it is impossible to determine which state is in the case where water drops are placed continuously at the intersections of multiple places, or when water drops are placed only on the intersections without being placed at the same multiple intersections. There is.
本発明は、絶縁体に、導電性材料からなる複数のスイッチ電極を配置し、スイッチ電極群Aに属するスイッチ電極と、スイッチ電極群Bに属するスイッチ電極間でコンデンサを形成したタッチスイッチの静電容量を、前記タッチスイッチに流れる電流を電圧に変換するために、発振器で生成する信号を、同期発振回路により同期がとれたsin信号とcos信号に変換し、前記sin信号を印加したスイッチ電極群Aに属するスイッチ電極を選択してドライブする配線と、電流・電圧変換回路とそれを経由してスイッチ電極群Bに属するスイッチ電極を選択して接続する配線と、電流・電圧変換された信号と前記sin信号およびcos信号とを掛算する掛算回路と、前記掛算回路による信号をDC信号とするローパスフィルタ回路と、前記DC信号化された電圧として計測し、演算処理する制御装置からなる静電容量結合方式静電センサーにおいて、指または座標指示器がタッチスイッチに近接している状態と、指または座標指示器がタッチスイッチに離れている状態と、1つの導体が1つのタッチスイッチのみに載置した状態とを判別する手段と、前記判別手段による状態を通知する手段とを備えた静電容量結合方式静電センサーを要旨とする。 The present invention provides an electrostatic capacitance of a touch switch in which a plurality of switch electrodes made of a conductive material are arranged on an insulator, and a capacitor is formed between the switch electrodes belonging to the switch electrode group A and the switch electrodes belonging to the switch electrode group B. A switch electrode group that converts a signal generated by an oscillator into a sin signal and a cos signal synchronized by a synchronous oscillation circuit and applies the sin signal, in order to convert a current flowing through the touch switch into a voltage. A wiring for selecting and driving a switch electrode belonging to A, a wiring for selecting and connecting a switch electrode belonging to the switch electrode group B via the current / voltage conversion circuit, and a signal converted into a current / voltage A multiplication circuit that multiplies the sin signal and the cos signal, a low-pass filter circuit that uses a signal from the multiplication circuit as a DC signal, and In a capacitive coupling type electrostatic sensor comprising a control device that measures and computes a voltage as a C signal, the finger or the coordinate indicator is in proximity to the touch switch, and the finger or the coordinate indicator touches Capacitance coupling type electrostatic sensor comprising means for discriminating between a state separated from a switch and a state in which one conductor is placed on only one touch switch, and means for notifying the state by the discriminating means Is the gist.
本発明では、抵抗値が異なるスイッチ電極を使用した場合でも、sin信号と90度位相の違うcos信号の2つを電流・電圧変換回路の出力に掛算回路で掛けることにより、真の電流値のAC信号だけが、DC信号を含む2倍のAC周波数になり、ローパスフィルタを通すことでDC信号になる。スイッチ電極が接続されても、全てsin信号の周波数より高い周波数となり、高い周波数のAC信号のままローパスフィルタを通すことで、sin信号の周波数以外のノイズ周波数がスイッチ電極に混入されても正確にスイッチ電極と指および手との間に静電容量が発生し、タッチスイッチのオン/オフの状態を検出することができる。そして、タッチスイッチ上に水滴が載置した際、複数のタッチスイッチ上に跨って載置しているのか、複数のタッチスイッチの個々に載置しているのかが分かる。複数にタッチスイッチに跨って水滴が載置しているときは、このままタッチすると誤入力が発生することがわかるように、この情報を操作者に通知することができる。さらに、この状態のままでタッチすると、1つのタッチスイッチをタッチしても水滴を介した複数のタッチスイッチのタッチが誤入力した可能性があることを操作者に通知することができる。
複数のタッチスイッチに水滴が跨って載置せずに、個々のタッチスイッチに載置しているときには、水滴が載置している情報を操作者に通知することができる。この状態のままでタッチすると、誤入力は発生していないが、水滴が載置した状態でのタッチであることを操作者に通知することができる。
In the present invention, even when switch electrodes having different resistance values are used, the true current value can be obtained by multiplying the output of the current / voltage conversion circuit by the multiplying circuit by the two of the sin signal and the cos signal having a phase difference of 90 degrees. Only the AC signal has a double AC frequency including the DC signal, and becomes a DC signal by passing through a low-pass filter. Even if the switch electrode is connected, all the frequencies are higher than the frequency of the sin signal, and the high frequency AC signal is passed through the low-pass filter so that even if a noise frequency other than the frequency of the sin signal is mixed into the switch electrode, it is accurate. Capacitance is generated between the switch electrode and the finger and hand, and the on / off state of the touch switch can be detected. When a water droplet is placed on the touch switch, it can be seen whether it is placed on the plurality of touch switches or on each of the plurality of touch switches. When a plurality of water droplets are placed across the touch switches, this information can be notified to the operator so that it can be understood that an erroneous input will occur if touched as it is. Furthermore, when touching in this state, even if one touch switch is touched, the operator can be notified that touches of a plurality of touch switches via water droplets may be erroneously input.
When the water droplets are not placed on the plurality of touch switches but are placed on the individual touch switches, the operator can be notified of the information on the water droplets. When touching in this state, an erroneous input has not occurred, but the operator can be notified that the touch is in a state where a water droplet is placed.
静電容量結合方式を利用したタッチスイッチは、スイッチ電極を指、手、または、座標指示器が触れることのできる領域をタッチスイッチとし、指、手、または、手で持った座標指示器がそのスイッチ電極に近づいたことを検出するものであり、タッチスイッチのオン/オフを検出するデジタル入力装置である。 The touch switch using the capacitive coupling method uses the area where the finger, hand, or coordinate indicator can touch the switch electrode as the touch switch, and the coordinate indicator held by the finger, hand, or hand is the touch switch. This is a digital input device that detects that the switch electrode has been approached and detects whether the touch switch is on or off.
尚、指、手または座標指示器とは、指先、手の縁だけでなく、他の人体の部分、また、導電性の素材で形成された先端を持つタッチペン、スタイラスペン等を含む。
スイッチ電極は、例えば、電気的に導通する導電性材料を絶縁体となるPETフィルム表面に、スクリーン印刷方式により印刷してタッチスイッチを形成している。スクリーン印刷は、オープニングと呼ばれる糸と糸の間の空間(スクリーン版)からスキージ(ゴムのヘラ、または金属のヘラ)を使ってインキを押し出し、画像パターンを形成する印刷法であり、古くから捺染や印染などの伝統工芸として日本に根付いている工法である。
また、できあがった画像パターンの厚みは、使用したスクリーン版の厚みである。現在、スクリーン印刷は、エレクトロニクス分野ではなくてはならない工法として確立しており、プリント配線板や電子部品、フラットパネルディスプレイ、自動車メーターなどを製造する工程には、必ずスクリーン印刷法が用いられていることが知られている。
スイッチ電極は、スクリーン印刷方式により絶縁体となるPETフィルムの表面に導電性材料である銀ペースト(物質は銀)インク、ITO(酸化インジウム)(物質は錫)インクを用いて印刷することでタッチスイッチを形成している。スイッチ電極を形成するためのスクリーン版の厚さは10〜30μmの版を使用している。また、導電性材料である銀ペーストインク、ITO(酸化インジウムスズ)インクの抵抗率値は高く、数Ω〜数kΩ/ cm2の面積抵抗を持っている。PETフィルム上に、スイッチ電極を形成したスイッチを、タッチスイッチの入力領域として使用し、使用者の指は、PETフィルムを介して、タッチスイッチの入力領域にタッチする。
本発明では、抵抗値が異なるスイッチ電極を使用した場合でも、発振器からで生成する信号を2つの同期発振回路により位相がとられたsin信号と90度位相の違うcos信号に変換し、sin信号の一つは増幅回路経由でスイッチ電極群Aのスイッチ電極を介して信号をドライブし、電流・電圧変換回路の抵抗Rを通してもう一つのスイッチ電極群Bのスイッチ電極に接続される。sin信号の一つは2つの掛算回路に接続される。またcos信号はもう一つの掛算回路に接続される。電流・電圧変換回路の出力はそれぞれ2つの掛算回路に接続され、それぞれsin信号・cos信号と掛けられる。掛けられた信号は、真の電流値のAC信号だけがDC信号を含む2倍のAC周波数になりローパス・フィルタを通すことでDC信号になる。
ここで、スイッチ電極へ混入されるsin信号とcos信号の周波数以外のノイズは、全てsin信号・cos信号との掛算によりsin信号・cos信号の周波数より高い周波数のAC信号になりsin信号・cos信号の周波数より十分低いローパスフィルタを通すことでなくすことができる。
この前記接続しているスイッチ電極群Aのスイッチ電極とスイッチ電極群Bのスイッチ電極間ではコンデンサを形成し、1つのタッチスイッチを構成している。この際、配線していないスイッチ電極群Aのスイッチ電極とスイッチ電極群Bのスイッチ電極は、未接続の状態でも良いし、また、GNDに接続、ないしは、sin信号またはcos信号の中間電位に接続しても良い。
The finger, hand, or coordinate indicator includes not only the fingertip and the edge of the hand, but also other human body parts, a touch pen having a tip formed of a conductive material, a stylus pen, and the like.
For example, the switch electrode is formed by printing an electrically conductive material on the surface of a PET film serving as an insulator by a screen printing method to form a touch switch. Screen printing is a printing method that uses an squeegee (rubber spatula or metal spatula) to push out ink from the space between the yarns called the opening (screen plate) and form an image pattern. It is a method rooted in Japan as a traditional craft such as sushi and printing.
Further, the thickness of the completed image pattern is the thickness of the screen plate used. Currently, screen printing has been established as an indispensable method in the electronics field, and screen printing is always used in the production of printed wiring boards, electronic components, flat panel displays, and automobile meters. It is known.
The switch electrode is printed by using silver paste (substance is silver) ink and ITO (indium oxide) (substance is tin) ink, which is a conductive material, on the surface of the PET film that becomes an insulator by screen printing. Forming a switch. The screen plate for forming the switch electrode has a thickness of 10 to 30 μm. Further, silver paste ink and ITO (indium tin oxide) ink, which are conductive materials, have high resistivity values, and have an area resistance of several Ω to several kΩ / cm 2 . A switch in which a switch electrode is formed on a PET film is used as an input area of the touch switch, and the user's finger touches the input area of the touch switch through the PET film.
In the present invention, even when switch electrodes having different resistance values are used, a signal generated from an oscillator is converted into a sin signal whose phase is taken by two synchronous oscillation circuits and a cos signal having a phase difference of 90 degrees. One drives a signal via a switch electrode of a switch electrode group A via an amplifier circuit, and is connected to a switch electrode of another switch electrode group B through a resistor R of a current / voltage conversion circuit. One of the sin signals is connected to two multiplication circuits. The cos signal is connected to another multiplication circuit. The outputs of the current / voltage conversion circuits are connected to two multiplication circuits, respectively, and multiplied by the sin signal and the cos signal, respectively. The multiplied signal becomes a DC signal when only the AC signal of the true current value has a double AC frequency including the DC signal and passes through a low-pass filter.
Here, all the noises other than the frequencies of the sin signal and the cos signal mixed in the switch electrode become an AC signal having a frequency higher than the frequency of the sin signal / cos signal by multiplication with the sin signal / cos signal. This can be eliminated by passing a low-pass filter sufficiently lower than the signal frequency.
A capacitor is formed between the switch electrode of the connected switch electrode group A and the switch electrode of the switch electrode group B to constitute one touch switch. At this time, the switch electrode of the switch electrode group A and the switch electrode of the switch electrode group B that are not wired may be in an unconnected state, connected to GND, or connected to an intermediate potential of a sin signal or a cos signal. You may do it.
このときの走査として、一つのタッチスイッチを構成するスイッチ電極群Aの一つのスイッチ電極とスイッチ電極群Bの一つのスイッチ電極を接続し、他のスイッチ電極を未接続、また、GNDに接続、ないしは、中間電位に接続して一つのタッチスイッチを計測する。同様にして、他のタッチスイッチを逐次計測する方法がある。 As the scanning at this time, one switch electrode of the switch electrode group A constituting one touch switch and one switch electrode of the switch electrode group B are connected, the other switch electrodes are not connected, and are connected to GND. Alternatively, one touch switch is measured by connecting to an intermediate potential. Similarly, there is a method of sequentially measuring other touch switches.
また、他の走査として、一つのタッチスイッチを構成するスイッチ電極群Aの複数のスイッチ電極を接続し、一つのスイッチ電極群Bのスイッチ電極を接続し、他のスイッチ電極を未接続、また、GNDに接続、ないしは、中間電位に接続して一つのタッチスイッチを計測する。同様にして、他のタッチスイッチを逐次計測する方法がある。 Further, as another scan, a plurality of switch electrodes of the switch electrode group A constituting one touch switch are connected, a switch electrode of one switch electrode group B is connected, and the other switch electrodes are not connected. Connect to GND or connect to intermediate potential and measure one touch switch. Similarly, there is a method of sequentially measuring other touch switches.
また、スイッチ電極へ混入されるsin信号とcos信号の周波数と同じ周波数のノイズの計測は、まず、スイッチ電極群Aのスイッチ電極を全てを、未接続、または、GND、ないし、中間電位に接続し、スイッチ電極群Bのスイッチ電極の何れかを接続して、計測する。このときに、信号に変化が表れたときには、同じ周波数のノイズが混入していると判断する。そして、発振器で生成する信号の周波数を制御することによって、発振器からの信号を2つの同期発振回路によりのsin信号とcos信号の周波数の変更し、そして、その変更した周波数に対応したバンドパスフィルタを設ける。これにより使用するsin信号とcos信号と周波数の帯域の高調波成分のノイズをとることができるため、変更した周波数に対応したバンドパスフィルタを使用することが望ましい。
ここで、一つのタッチスイッチについて説明する。sin信号のドライブと電流・電圧変換回路の抵抗Rに接続する個々のスイッチ電極に、sin信号との掛算による検出信号yとcos信号との掛算による検出信号xが生成され、yとxの検出信号が各ローパスフィルタを介し、各A/D変換器で変換して、2つずつのデジタルデータを生成する。このデジタルデータを計測値として制御装置に保存する。この計測値のsin信号側を計測値SW1_y、cos信号側を計測値SW1_xと呼ぶことにする。特に電源投入後等の初期化の状態での計測値を、基準値とし(以下ベース値と呼ぶ)、sin信号側をベース値SW1_y_base、cos信号側をベース値SW1_x_baseと呼ぶことにする。
そして、指、手、または、座標指示器とスイッチ電極の状態を計測する場合、sin信号のドライブと、電流・電圧変換回路の抵抗Rに接続したスイッチ電極との間の静電容量を計測し、そのときのsin信号との掛算による検出信号yとcos信号との掛算による検出信号xとからの計測値とベース値のそれぞれの差分SW1_y_dt、差分SW1_x_dtを求める。SW1_y_dtは(SW1_y-SW1_y_base)、SW1_x_dtは(SW1_x-x_base)である。これより、変化量SW1_dtを式ルート(SW1_y_dtの二乗+SW1_x_dtの二乗)を計算し求める。また、このときの位相差SW1_thetaは、式アークタンジェント(SW1_y_dt/SW1_x_dt)から求められる。そして、位相差SW1_thetaが、指、手、または、座標指示器がタッチスイッチにタッチした場合と、水等の導体を載置した場合で、約180°の違いが発生し、この位相差を用いた変化量SW1_dtは、タッチした場合では、減少し、水等の導体を載置した場合では、増大する。
ここで、基準となる金属の棒を手に持ち、金属の棒をPETフィルムを介して、スイッチ電極に接した状態で、上述の変化量SW1_dt、位相差SW1_thetaを、基準の変化量SW1_scale、基準の位相差SW1_degとして、EEPROMに予め保存しておく。
そして、指、手、または、座標指示器とスイッチ電極の状態を計測する状態での、変化量SW1_dtを正規化する。これは、各スイッチ電極間の形や大きさによる計測の違いを補正するためである。この正規化した値SW1_normalは、SW1_dt/SW1_scale×100によりパーセント表現する。
さらに、基準の位相差SW1_degに対して、位相差SW1_thetaが、±90°の範囲内ならば、指、手、または、座標指示器がPETフィルムを介して、タッチスイッチを構成するスイッチ電極にタッチしていることを表している。また、±90°の範囲外ならば、PETフィルムを介して、タッチスイッチを構成するスイッチ電極上に水が載置していることを表している。これは、sin信号を印加したスイッチ電極群Aのスイッチ電極をドライブする配線の経路より入力する2つの掛算回路に入力する過程で、2つの同期発振回路からの、sin信号と90度位相の違うcos信号の2つを入力する掛算回路で、sin信号を印加したスイッチ電極群Aのスイッチ電極をドライブする配線の経路よりの入力に位相の遅れが発生する場合に対応するためである。
また、予め、外部処理装置からタッチスイッチのONとOFFの閾値SW1_threshhold1、タッチスイッチのOFFと水載置の閾値SW1_threshhold2を入力し、EEPROMに設定する。タッチスイッチに指、手、または、座標指示器がタッチした場合のタッチスイッチONの状態は、基準の位相差SW1_degに対して、計測した位相差SW1_thetaが、±90°の範囲内で、かつ、計測して正規化した変化量SW1_normalをマイナス値にし、マイナス値にしたSW1_normalが、閾値SW1_threshhold1以下である。このときに、閾値SW1_threshhold1を超えるときには、タッチスイッチに指、手、または、座標指示器がタッチしていない場合のタッチスイッチOFFの状態である。また、±90°の範囲外ならば、計測して正規化した変化量SW1_normalが、閾値SW1_threshhold2以上ならば、このタッチスイッチを構成するスイッチ電極の上に水が載置しているタッチスイッチ水載置の状態であり、閾値SW1_threshhold2未満のときには、タッチスイッチに指、手、または、座標指示器がタッチしていない場合のタッチスイッチOFFの状態である。このタッチスイッチ水載置の状態でタッチすると、タッチスイッチONの状態になる。このタッチスイッチ水載置の状態からタッチスイッチONの状態の状態遷移の過程で、指、手、または、座標指示器が、水を載置しているタッチスイッチに近づくと、一時的にタッチスイッチOFFの状態が発生する。このため、タッチスイッチ水載置の状態からタッチスイッチOFFの状態になるときには、水載置の状態を一定時間、メモリに保持し、タッチスイッチONの状態になったときに、メモリに水載置の状態を保持していた場合には、水載置でのタッチスイッチONの状態とする。
次に、2つのタッチスイッチについて述べる。
個々のタッチスイッチにおいては、前述の一つのタッチスイッチに述べたような状態になるが、さらに、2つのタッチスイッチに跨って水が載置されたときに、2つのタッチスイッチに跨って水載置の状態が必要になる。この状態を生成するためには、2つのタッチスイッチの状態を、4つの仮のタッチスイッチの状態から生成する必要がある。
4つの仮のタッチスイッチの内の2つのそれぞれ構成は、仮の1つのタッチスイッチのスイッチ電極群Aの1つのスイッチ電極とスイッチ電極群Bの1つのスイッチ電極を接続する。これを(1)の計測方法の構成とする。4つの仮のタッチスイッチの内の他の2つのそれぞれの構成は、仮の1つのタッチスイッチのスイッチ電極群Aの2つのスイッチ電極とスイッチ電極群Bの1つのスイッチ電極を接続する。これを(2)の計測方法の構成とする。または、それぞれ2つの仮タッチスイッチの構成のスイッチ電極群Aの一方の仮のタッチスイッチの1つのスイッチ電極とスイッチ電極群Bのもう一方の仮のタッチスイッチの1つのスイッチ電極を接続する。これを(3)の計測方法とする。そして、(1)と(2)との組み合わせ、または、(1)と(3)との組み合わせによって、2つのタッチスイッチに水が跨って載置した場合に、跨って水載置の状態が発生する。これは、(2)と(3)の2つの仮のタッチスイッチにおいて、2つに水が載置したと判断したときの(1)の2つの仮のタッチスイッチの状態によって、2つのタッチスイッチに跨って水が載置したかどうかを判断する。
2つのタッチスイッチに跨って水が載置している状態でタッチすると、2つのタッチスイッチがONの状態になる。この2つのタッチスイッチに跨って水が載置の状態から2つのタッチスイッチがONの状態の状態遷移の過程で、指、手、または、座標指示器が、水を載置しているタッチスイッチに近づくと、一時的に一方のタッチスイッチ、または、2つのタッチスイッチにOFFの状態が発生する。このため、タッチスイッチに跨って水載置の状態からタッチスイッチOFFの状態になるときには、跨って水載置の状態を一定時間、メモリに保持し、2つのタッチスイッチがONの状態になったときに、メモリに跨って水載置の状態を保持していた場合には、跨って水載置でのタッチスイッチONの状態とする。
そして、2つのタッチスイッチの情報を、外部処理装置に通知する。通知する内容は、タッチスイッチがOFFの状態、ONの状態、水載置の状態、水載置でタッチスイッチONの状態、跨って水載置の状態、跨って水載置でタッチスイッチONの状態である。
特に、跨って水載置の状態では、外部処理装置への誤入力が発生する可能性がある警告情報となり、跨って水載置でタッチスイッチONの状態では、外部処理装置への誤入力が発生しているエラー情報となる。
3つ以上のタッチスイッチでは、隣接するタッチスイッチ間で、前述の2つのタッチスイッチについて述べたことを適用することにより動作することができる。
In addition, measurement of noise having the same frequency as the sin signal and the cos signal mixed in the switch electrode is performed by first connecting all the switch electrodes of the switch electrode group A to the unconnected or GND or intermediate potential. Then, one of the switch electrodes of the switch electrode group B is connected and measured. At this time, when a change appears in the signal, it is determined that noise of the same frequency is mixed. Then, by controlling the frequency of the signal generated by the oscillator, the frequency of the sin signal and the cos signal by the two synchronous oscillation circuits is changed from the signal from the oscillator, and the bandpass filter corresponding to the changed frequency Is provided. As a result, noise of harmonic components in the frequency band of the sin signal and cos signal to be used can be taken, and therefore it is desirable to use a band pass filter corresponding to the changed frequency.
Here, one touch switch will be described. A detection signal x obtained by multiplication of the sin signal and the cos signal is generated at each switch electrode connected to the drive of the sin signal and the resistor R of the current / voltage conversion circuit, and detection of y and x is performed. The signal is converted by each A / D converter through each low-pass filter to generate two pieces of digital data. This digital data is stored in the control device as a measurement value. The sin signal side of the measurement value is referred to as measurement value SW1_y, and the cos signal side is referred to as measurement value SW1_x. In particular, a measured value in an initialization state after power-on or the like is set as a reference value (hereinafter referred to as a base value), the sin signal side is referred to as a base value SW1_y_base, and the cos signal side is referred to as a base value SW1_x_base.
When measuring the state of the finger, hand, or coordinate indicator and switch electrode, measure the capacitance between the sin signal drive and the switch electrode connected to the resistor R of the current / voltage conversion circuit. Then, the difference SW1_y_dt and the difference SW1_x_dt of the measured value and the base value from the detection signal x obtained by multiplication with the sin signal at that time and the detection signal x obtained by multiplication of the cos signal are obtained. SW1_y_dt is (SW1_y-SW1_y_base), and SW1_x_dt is (SW1_x-x_base). From this, the change amount SW1_dt is obtained by calculating the equation route (square of SW1_y_dt + square of SW1_x_dt). In addition, the phase difference SW1_theta at this time is obtained from the equation arctangent (SW1_y_dt / SW1_x_dt). Then, the phase difference SW1_theta differs by about 180 ° between when the finger, hand, or coordinate indicator touches the touch switch and when a conductor such as water is placed, and this phase difference is used. The amount of change SW1_dt that has been reduced decreases when touched, and increases when a conductor such as water is placed.
Here, the above-described change SW1_dt and the phase difference SW1_theta are set to the reference change SW1_scale, the reference in a state where the reference metal rod is held in contact with the switch electrode through the PET film. Is stored in advance in the EEPROM as the phase difference SW1_deg.
Then, the change amount SW1_dt in the state of measuring the state of the finger, the hand, or the coordinate indicator and the switch electrode is normalized. This is to correct measurement differences due to the shape and size between the switch electrodes. The normalized value SW1_normal is expressed as a percentage by SW1_dt / SW1_scale × 100.
Furthermore, if the phase difference SW1_theta is within a range of ± 90 ° with respect to the reference phase difference SW1_deg, the finger, hand, or coordinate indicator touches the switch electrode constituting the touch switch via the PET film. It represents that. Moreover, if it is outside the range of ± 90 °, it means that water is placed on the switch electrode constituting the touch switch via the PET film. This is a process in which two sinusoidal oscillation circuits are 90 degrees out of phase with two sinusoidal oscillation circuits in the process of inputting to two multiplication circuits that are input from the path of the wiring that drives the switch electrodes of the switch electrode group A to which the sin signal is applied. This is to cope with a case where a phase delay occurs in the input from the path of the wiring that drives the switch electrodes of the switch electrode group A to which the sin signal is applied in the multiplication circuit that inputs the two cos signals.
In addition, the touch switch ON / OFF threshold SW1_threshold1 and the touch switch OFF / water mounting threshold SW1_threshold2 are previously input from the external processing apparatus, and are set in the EEPROM. The state of the touch switch ON when the finger, hand, or coordinate indicator touches the touch switch is such that the measured phase difference SW1_theta is within a range of ± 90 ° with respect to the reference phase difference SW1_deg, and The measured and normalized change amount SW1_normal is set to a negative value, and the negative value SW1_normal is equal to or less than the threshold value SW1_threshold1. At this time, when the threshold SW1_threshold1 is exceeded, the touch switch is OFF when the finger, hand, or coordinate indicator is not touching the touch switch. If the variation SW1_normal measured and normalized is greater than or equal to the threshold SW1_threshold2, if it is out of the range of ± 90 °, the touch switch mounted on the switch electrode constituting the touch switch When the touch switch is less than the threshold SW1_threshold2, the touch switch is off when the finger, hand, or coordinate indicator is not touching the touch switch. If the touch switch is placed in the water-mounted state, the touch switch is turned on. When the finger, hand, or coordinate indicator approaches the touch switch on which water is placed in the process of the state transition from the touch switch water placement state to the touch switch ON state, the touch switch temporarily An OFF state occurs. For this reason, when the touch switch is placed in the water-mounted state, the water-mounted state is held in the memory for a certain period of time, and when the touch switch is turned on, the water is placed in the memory. If this state is maintained, the touch switch is turned on when the water is placed.
Next, two touch switches will be described.
Each touch switch is in a state as described in the above-mentioned one touch switch. Furthermore, when water is placed across the two touch switches, the water is placed across the two touch switches. The state of the position is required. In order to generate this state, it is necessary to generate the states of the two touch switches from the states of the four temporary touch switches.
Two configurations of the four temporary touch switches each connect one switch electrode of the switch electrode group A of the temporary temporary touch switch and one switch electrode of the switch electrode group B. This is the configuration of the measurement method (1). Each of the other two configurations of the four temporary touch switches connects two switch electrodes of the switch electrode group A of the temporary one touch switch and one switch electrode of the switch electrode group B. This is the configuration of the measurement method (2). Alternatively, one switch electrode of one temporary touch switch of the switch electrode group A having a configuration of two temporary touch switches is connected to one switch electrode of the other temporary touch switch of the switch electrode group B. This is the measuring method (3). And, when water is placed across the two touch switches by the combination of (1) and (2) or the combination of (1) and (3), the state of the water placement across the two touch switches Occur. This is because, in the two temporary touch switches (2) and (3), the two touch switches according to the state of the two temporary touch switches (1) when it is determined that water is placed on the two. It is determined whether water has been placed across
When touching in a state where water is placed across the two touch switches, the two touch switches are turned on. The touch switch on which the finger, hand, or coordinate indicator is placing water in the process of state transition from the state where water is placed across the two touch switches to the state where the two touch switches are on When one approaches, the one touch switch or two touch switches are temporarily turned off. For this reason, when the touch switch is switched from the water mounting state to the touch switch OFF state, the water mounting state is held in the memory for a certain period of time and the two touch switches are turned on. Sometimes, when the water placement state is held across the memory, the touch switch ON state is placed across the water placement.
Then, the information of the two touch switches is notified to the external processing device. The information to be notified is that the touch switch is OFF, ON, the water placement state, the touch switch ON state in the water placement, the water placement state, the water placement state, and the touch switch ON in the water placement. State.
In particular, in the state where the water is placed across, it becomes warning information that may cause an erroneous input to the external processing device. In the state where the touch switch is turned on across the water placement, there is an erroneous input to the external processing device. This is error information that has occurred.
Three or more touch switches can operate by applying what has been described above for two touch switches between adjacent touch switches.
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。まず、第1の実施例を図1〜図20を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1、第1の実施例の静電容量結合方式静電センサーによるタッチスイッチ1、2の情報を、外部処理装置に通知する場合の構成図を示す。
まず、制御装置34は、CPU3と、プログラムを内蔵するROM28と、ワーキングメモリを内蔵するRAM29と、定数(例えば閾値、基準の変化量、基準の位相差)を内蔵するEEPROM32と、タッチスイッチ水載置の状態を一定時間保持するタイマ33と、信号をsin信号、cos信号に変換する同期発振回路5、6に信号を出力する発振器4、sin信号を供給するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102を選択する切替回路8を制御するスイッチ選択27と、sin信号を受信するスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、112を選択する切替回路13を制御するスイッチ選択26と、バンドパスフィルタ回路17よりsin信号の周波数帯域に対応したバンドパスフィルタ回路17のバンドフィルタの選択を制御するスイッチ選択25と、同期発振回路5からのsin信号とバンドパスフィルタ回路17を介したsin信号とを掛算回路19で掛算し、ローパスフィルタ21を介した信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路23と、同期発振回路6からのcos信号とバンドパスフィルタ回路17を介したsin信号とを掛算回路20で掛算し、ローパスフィルタ22を介した信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路24と、2つのA/D変換回路23、24のデジタルデータを演算したタッチスイッチの情報を外部処理装置31に出力する外部I/F30とから構成している。
ここで、図2には、外部処理装置31に伝えるタッチスイッチ1の状態の通知情報であるタッチスイッチがOFFの状態、ONの状態、水載置の状態、水載置でタッチスイッチONの状態、跨って水載置の状態、跨って水載置でタッチスイッチONの状態の6つの状態の模式図を示す。これは、タッチスイッチ2の状態の通知情報も同様である。
また、図3では、仮のタッチスイッチ121〜124を駆動させるスイッチ電極を示している。仮のタッチスイッチ121の構成ではスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111との対より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ122の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との対より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ123の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極102、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ124の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極102、スイッチ電極群B11のスイッチ電極112より成して駆動させている。また、仮のタッチスイッチ120の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極は使用せずに、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111のみで成して駆動させている。
そして、計測している仮のタッチスイッチで使用しないスイッチ電極は、sin信号またはcos信号の中間電位(以下VGND称す)に接続する。
そして、絶縁体となるPETフィルム9上に、スイッチ電極群A10およびスイッチ電極群B11を形成し、使用者の指は、PETフィルム9を介して、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2の入力領域でのタッチないし水載置を、このときの仮のタッチスイッチ121〜124の状態より、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態に反映することができる(図13参照)。仮のタッチスイッチ120は、スイッチ電極へ混入するsin信号とcos信号と同じ周波数のノイズを計測し、ノイズがある場合には、発振器4の発振周波数の切り替えや、発振周波数に対応したバンドパスフィルタ回路17のバンドパスフィルタの切り替えに用いられる。
FIG. 1 shows a configuration diagram in a case where information of
First, the
Here, in FIG. 2, the touch switch which is the notification information of the state of the
In FIG. 3, switch electrodes for driving the temporary touch switches 121 to 124 are shown. In the configuration of the temporary touch switch 121, the
Then, the switch electrodes that are not used in the temporary touch switch being measured are connected to an intermediate potential (hereinafter referred to as VGND) of the sin signal or the cos signal.
Then, the switch electrode group A10 and the switch electrode group B11 are formed on the PET film 9 serving as an insulator, and the user's finger passes through the PET film 9 in the input area of the
制御装置34のCPU3によって発振器4から出力する発振周波数を設定し、発振器4から出力する信号を2つの同期発振回路より、sin信号とcos信号を90度の位相差に変換して出力する。この発振周波数の設定の際には、スイッチ選択25より切替回路18を制御してsin信号の周波数の帯域に対応したバンドパスフィルタ回路17のバンドパスフィルタを選択する。そして、sin信号は増幅回路7により、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102をドライブする線を選択する切替回路8に接続する。
スイッチ選択27より切替回路8を制御して選択したドライブするスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102の何れかを介して増幅したsin信号の電圧により、もう一方のスイッチ選択26より切替回路13で、選択したスイッチ電極101、102と対となるスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、112を通じ抵抗14に電流が流れる。
このとき、選択しないスイッチ電極は、スイッチ選択27より切替回路8を、スイッチ選択26より切替回路13を制御して、VGNDに接続する。仮のタッチスイッチ120〜124のスイッチ電極群Bのスイッチ電極111、112を介した電流i0〜i4は、抵抗14を通過することで電圧E0〜E4に変換し、増幅回路16で増幅する。そして、スイッチ選択25より切替回路18を制御して発振器4より出力する発振周波数によって、生成するsin信号の帯域に対応するバンドパスフィルタ回路17を通過し、sin信号の周波数の通過帯域以外の周波数をカットする。
バンドパスフィルタ回路17を介して出力する周波数は、それぞれ2つの掛算回路19、20のy側に入力する。2つの掛算回路19、20のX側にはsin信号、cos信号が入力する。それぞれの掛算回路19、20の通過によって、周波数をそれぞれの掛算回路19,20の結果は、非常に低い周波数帯域を通過させるローパスフィルタ21、22において、ノイズ信号が消され、DC信号が取り出される。
そして、それぞれのDC信号は制御装置2のA/D変換器23、24でデジタルデータに変換し、CPU3に入力する。CPU3は、仮のタッチスイッチ120から、仮のタッチスイッチ121、仮のタッチスイッチ122、仮のタッチスイッチ123、仮のタッチスイッチ124の順番に、スイッチ選択27とスイッチ選択26を介して、切替回路8と切替回路13を逐次制御して、デジタルデータを入力する。
An oscillation frequency output from the
The voltage of the sine signal amplified through one of the
At this time, the switch electrodes that are not selected are connected to VGND by controlling the
The frequency output via the
Each DC signal is converted into digital data by the A /
図4に、実施例1のタッチスイッチのオン/オフを計測する場合の掛算回路19,20の波形図を示す。掛算回路19、20のX入力には、sin信号あるいはcos信号を入力する。抵抗14の片側はVGNDにする。反対側の掛算回路19、20のY入力には、増幅回路7を通過したsin信号が切替回路8を介したドライブ線を接続したタッチスイッチを構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102と対になるスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、112に切替回路13を介して接続する。
例えば、人間の指が、接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101及びスイッチ電極群B11のスイッチ電極111からなる仮のタッチスイッチ121に近づくと、電流i1は、ドライブ線を接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から指等を介し、電流が流れて変化し、抵抗14の両端に電位差E1に変化が発生し、掛算回路19、20のYに入力する。
掛算回路19、20のXとYの入力信号は、掛算され真の電流値のAC信号だけがDC信号を含む2倍のAC周波数になり、次のローパスフィルタ21、22を通すことでDC信号になる。仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101と、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111に他の周波数成分であるノイズが混入しても、ノイズの周波数は全てsin信号・cos信号との掛算によりsin信号・cos信号の周波数より高い周波数のAC信号になりsin信号・cos信号の周波数より十分低いローパスフィルタ21、22を通すことでなくすことができる。このようにして、人間の指が、仮のタッチスイッチ121に近づいていることを把握することができる。
FIG. 4 is a waveform diagram of the
For example, when a human finger approaches the temporary touch switch 121 including the
The X and Y input signals of the
図5に、本発明の入力信号レベルと位相差図を示す。図4の掛算回路19、20でsin信号と掛算された入力信号はsinによる検出信号になり、cos信号と掛算された入力信号はcosによる検出信号になる。ここで、電源投入時等の初期化の状態で、仮のタッチスイッチ121〜124を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102と対となるスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、112に指および手等が接していない状態で、かつ、水滴が載置していない状態での、sin信号との掛算による検出信号yとcos信号との掛算による検出信号xとを、ローパスフィルタ21、22を通し、A/D変換器23、24を介して計測し、計測したデジタルデータを計測値する。特に、電源投入時等の初期化の状態での計測値をベース値と呼ぶ。そのベース値のsin信号側をy_base値、cos信号側をx_base値とする。そして、計測を行うときには、そのときのsin信号との掛算による検出信号yとcos信号との掛算による検出信号xとから入力信号の計測値とベース値のsin側の差分y_dt、cos側の差分x_dtを求める。y_dtは(y-y_base)、x_dtは、(x-x_base)である。
これより、変化量dtを式ルート((y-y_base)の二乗+(x-x_base)の二乗)を計算する。また、位相差は式アークタンジェント((y-y_base)/(x-x_base))から求められる。図5では、x_baseとy_baseを原点としたときの、水滴が載置せず、指が接しているときを実線の矢印で示し、このときのsin信号側の検出信号をy1、cos信号側の検出信号をx1と表している。また、水滴が載置し、指が接していないときを破線の矢印で示し、このときのsin信号側の検出信号をy2、cos信号側の検出信号をx2と表している。そして、x_baseとy_baseを原点としたとき、水滴が載置せず、指が接しているときの検出信号x1、y1と、水滴が載置し、指が接していないときの検出信号x2、y2とでは、方向性が違うことを示している。また、水滴が載置し、指が接しているときの検出信号は、x_baseとy_baseを原点としたときの、水滴が載置せず、指が接しているときの検出信号x1、y1と同じ方向性で、入力信号の変化量は、大きい傾向を示す。
これらのことより、入力信号の計測値、位相差を求め利用することは、精度が要求される位置座標検出等にはとても有効な手段である。
FIG. 5 shows the input signal level and phase difference diagram of the present invention. The input signal multiplied by the sin signal in the
From this, the change amount dt is calculated as an equation route (the square of (y−y_base) + the square of (xx−base)). The phase difference is obtained from the formula arctangent ((y-y_base) / (xx_base)). In FIG. 5, when x_base and y_base are the origins, a water drop is not placed and a finger is in contact is indicated by a solid line arrow. The detection signal on the sin signal side at this time is the detection signal on the y1 and cosine signal side. The detection signal is represented as x1. Further, when the water drop is placed and the finger is not in contact, the broken line arrow is indicated, and the detection signal on the sin signal side at this time is indicated as y2, and the detection signal on the cos signal side is indicated as x2. Then, when x_base and y_base are used as the origin, detection signals x1 and y1 when a water drop is not placed and a finger is in contact, and detection signals x2 and y2 when a water drop is placed and a finger is not in contact And indicate that the direction is different. In addition, the detection signal when the water droplet is placed and the finger is in contact is the same as the detection signals x1 and y1 when the water droplet is not placed and the finger is in contact when the origin is x_base and y_base. In terms of directionality, the amount of change in the input signal tends to be large.
From these facts, obtaining and using the measurement value and phase difference of the input signal is a very effective means for detecting the position coordinates and the like where accuracy is required.
図6にsin信号掛算波形図を示す。a・sinαとb・sinαを掛けると式は、 (a・sinα)・(b・sinα)=(a・b/2)−(a・b・cos2α)/2となり、a・b/2だけ加えられたところに2倍の周波数の半分になったcos信号がある。この演算結果が十分低いローパスフィルタ21または22を通過するとcos信号分が0となり、a・b/2の定数のみになる。この式によりa・sinαの周波数以外のノイズ周波数が混入してもノイズ周波数をカットし、ノイズ周波数による影響はなくなる。
FIG. 6 shows a sin signal multiplication waveform diagram. Multiplying a · sin α and b · sin α yields (a · sin α) · (b · sin α) = (a · b / 2) − (a · b · cos 2α) / 2, where only a · b / 2. Where added, there is a cos signal that is half the frequency doubled. If this calculation result passes through the low-
図7にタッチスイッチ1とタッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ121のスイッチ電極と人間の指との関係を示す。仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112は、VGNDに接続する。図7の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。このときのスイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電流をi’は、スイッチ電極群A11のスイッチ電極101の電流iより、失った電流Δiを引いた値になる。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号を、ベース値として使用する。
FIG. 7 shows the relationship between the switch electrode of the temporary touch switch 121 and a human finger when no water is placed on the
図7の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から指を介して大地へ流れ出し、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図7の1)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図7の1)より小さくなる。
2) in FIG. 7 is a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
図8では、タッチスイッチ1に水の載置が有り、タッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ121のスイッチ電極と人間の指との関係を示す。仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111上にPETフィルム9を介して水を載置している。図8の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。但し、スイッチ電極101とスイッチ電極111の間には水の載置があり、その水の比誘電率が約80であるのに対して、図7の1)では水の載置のある位置が空気であり、その空気の比誘電率が約1である。そのため、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電圧は、図7の1)より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図7の1)より大きくなる。
同様な傾向は、空気より比誘電率が大きい、氷4.2、砂3.0〜5.0、小麦粉2.5〜3.0、紙2.0〜2.5、石油2.0〜2.2等も表れる。また、導体である金属、例えば、銅のコインをスイッチ電極101とスイッチ電極111の上に載置すると、銅のコインが結線の働きをし、結果、コンデンサを形成しているスイッチ電極101とスイッチ電極111間の距離が疑似的に短くなり、そのため、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電圧は、図7の1)より増加し、電流も増加する。
FIG. 8 shows a relationship between the switch electrode of the temporary touch switch 121 and a human finger when the
A similar tendency is that the relative permittivity is larger than air, ice 4.2, sand 3.0-5.0, flour 2.5-3.0, paper 2.0-2.5, petroleum 2.0- 2.2 mag also appears. Further, when a metal that is a conductor, for example, a copper coin is placed on the
図8の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図7の1)および図7の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図7の1)および図7の2)より小さくなる。
8) is a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
図9では、タッチスイッチ1、タッチスイッチ2に水が跨って載置している状態での仮のタッチスイッチ121の指とスイッチ電極との関係を示す。
仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、及び、仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112上にPETフィルム9を介して水を跨って載置している。図9の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。
FIG. 9 shows the relationship between the finger of the temporary touch switch 121 and the switch electrode in a state where water is placed on the
しかし、仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をVGNDに接続しているため、水を介して、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101と、仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112を介してVGNDへ流れ出し、電流Δiを失う。このため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図7の1)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図7の1)より小さくなる。
However, since the
図9の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から指を介して大地に流れ、また、水から指を介して大地に流れて、電流を失う。さらに、水を介して、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101と仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112に接続するVGNDへ電流が流れるため、電流を失う。これらの電流Δiを失ったため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図7の1)および図7の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図7の1)および図7の2)より小さくなる。尚、図9の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合での仮のタッチスイッチ121を説明したが、指が、タッチスイッチ2の近傍に近づく、または、接触した場合でも、タッチスイッチ1、2に跨って水を載置しているため
この仮のタッチスイッチ121の説明と同じに動作する。
FIG. 9 2) shows a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
また、図7、図8、図9の説明では、仮のタッチスイッチ121について説明したが、仮のタッチスイッチ122は、仮のタッチスイッチ121と同様な動作になる。
7, 8, and 9, the temporary touch switch 121 has been described. However, the
図10にタッチスイッチ1とタッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ123の指とスイッチ電極との関係を示す。仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112は、VGNDに接続する。
図10の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102の間には静電容量は発生するが、静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。このときのスイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電流をi’は、スイッチ電極群A11のスイッチ電極101、102の電流iより、失った電流Δiを引いた値になる。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号を、ベース値として使用する。
FIG. 10 shows the relationship between the finger of the temporary touch switch 123 and the switch electrode when no water is placed on the
10 shows a case where the finger is farther than the switch electrode constituting the temporary touch switch 123 via the PET film 9. Even if a human finger is separated from the
図10の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102から指を介して大地に流れだし、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図10の1)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図10の1)より小さくなる。
2) in FIG. 10 is a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
図11にタッチスイッチ1に水の載置が有り、タッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ123の指とスイッチ電極との関係を示す。仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111上にPETフィルム9を介して水滴を載置している。図11の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。但し、スイッチ電極101とスイッチ電極111の間には水の載置があり、その水の比誘電率が約80であるのに対して、図10の1)では水の載置のある位置が空気であり、その空気の比誘電率が約1である。そのため、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電圧は、図10の1)より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図10の1)より大きくなる。
FIG. 11 shows the relationship between the finger of the temporary touch switch 123 and the switch electrode when the
図11の2)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極に近づく、または、接触した場合である。人間の指と仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図10の1)および図10の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図10の1)および図10の2)より小さくなる。
仮のタッチスイッチ124は、仮のタッチスイッチ123と同様な動作になる。
2) in FIG. 11 is a case where the finger approaches or comes into contact with the switch electrode constituting the temporary touch switch via the PET film 9. A capacitance is generated between the human finger and the
The temporary touch switch 124 operates in the same manner as the temporary touch switch 123.
図12では、タッチスイッチ1、タッチスイッチ2に水が跨って載置している状態での仮のタッチスイッチ123の指とスイッチ電極との関係を示す。
仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、及び、仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112上にPETフィルム9を介して水を跨って載置している。図12の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極101の間には静電容量は発生するが、静電容量は非常に小さい。
FIG. 12 shows the relationship between the finger of the temporary touch switch 123 and the switch electrode when water is placed on the
しかし、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をVGNDに接続しているため、水を介して、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102と、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101から仮のタッチスイッチ121の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112を介してVGNDへ流れ出し、電流Δiを失う。しかしながら、図9の2)に対して、VGNDの電極数が少なく、かつ、ドライブする電極数が多いため、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電圧は、図10の1)より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図10の1)より大きくなる。
However, since the
図12の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流を失う。さらに、水を介して、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102と仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112に接続するVGNDへ電流が流れるため、電流を失う。これらの電流Δiを失ったため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図10の1)および図10の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図10の1)および図10の2)より小さくなる。尚、図12の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合での仮のタッチスイッチ123を説明したが、指が、タッチスイッチ2の近傍に近づく、または、接触した場合でも、タッチスイッチ1、2に跨って水を載置しているため、この仮のタッチスイッチ121の説明と同じに動作する。
2) of FIG. 12 is a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
また、図10、図11、図12の説明では、仮のタッチスイッチ123について説明したが、仮のタッチスイッチ124は、仮のタッチスイッチ123と同様な動作になる。
ここで、水の載置がなく、基準となる金属の棒を手に持ち、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2をタッチした際の、仮のタッチスイッチ121〜124の電流i’を前もって測定し、このときの、正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差として、予めEEPROM32に保存しておく。同様に、タッチスイッチ120のsin信号、cos信号と同周波数のノイズないときの正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差も、予めEEPROM32に保存しておく。
また、水の載置がなく、仮のタッチスイッチ121〜124に指がふれていない時の電流i’を前もって測定し、指がふれたときの電流i’を仮のタッチスイッチ121〜124がオン状態となる電流の変化量を計測し、このときの、正規化した値を閾値として予めEEPROM32に保存しておく。同様に、タッチスイッチ120のsin信号、cos信号と同周波数のノイズあるときの正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差も、予めEEPROM32に保存しておく。
10, 11, and 12, the temporary touch switch 123 has been described. However, the temporary touch switch 124 operates in the same manner as the temporary touch switch 123.
Here, the current i ′ of the temporary touch switches 121 to 124 when the
In addition, the current i ′ when the finger is not touching the temporary touch switches 121 to 124 without water is measured in advance, and the current i ′ when the finger is touched is measured by the temporary touch switches 121 to 124. The amount of change in the current that is turned on is measured, and the normalized value at this time is stored in the
また、水の載置がなく、人間の指が仮のタッチスイッチ121〜124に指がふれていない時の電流i’を前もって測定し、水の載置があるときの電流i’を仮のタッチスイッチ121が水載置の状態となる電流の変化量を計測し、このときの、正規化した値を閾値として予めEEPROM32に保存しておく。
そして、図7〜図12より、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2に対応した表を、図13に示す。この図13には、タッチスイッチ1及びタッチスイッチ2に対して、水を載置しているのか、指をタッチしているのかよって、仮のタッチスイッチ121〜124の動作状況を示している。そして、この仮のタッチスイッチ121〜124の動作のパターンに基づいて、実施例1の制御フローを実施することにより、タッチスイッチ1及びタッチスイッチ2の状態の通知情報を外部処理装置31に伝えることができる。
Further, the current i ′ when there is no water placement and a human finger does not touch the temporary touch switches 121 to 124 is measured in advance, and the current i ′ when there is water placement is temporarily measured. The amount of change in current that causes the touch switch 121 to be placed on the water is measured, and the normalized value at this time is stored in the
7 to 12, a table corresponding to the
図14〜図20を用いて制御フローを説明する。
図14は、実施例1のメインの制御フローを表し、図15は、実施例1のタイマの割り込みフローを表し、図16は仮のタッチスイッチ120におけるsin信号とcos信号の周波数と同じ周波数のノイズ混入時の周波数切替のフローを表し、図17は仮のタッチスイッチ121の演算処理フローを表し、図18は仮のタッチスイッチ121〜124の状態よりタッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態を生成するための状態処理のフローを表し、図19はタッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態を外部処理装置への出力処理フローを表し、図20は図14〜図19にて使用するRAM29、EEPROM32に配置しているメモリを表している。
A control flow will be described with reference to FIGS.
14 shows a main control flow of the first embodiment, FIG. 15 shows an interrupt flow of the timer of the first embodiment, and FIG. 16 shows the same frequency as that of the sin signal and the cos signal in the temporary touch switch 120. FIG. 17 shows a calculation processing flow of the temporary touch switch 121, and FIG. 18 generates the states of the
まず、図14のメインの制御フローについて述べる。
ここで仮のタッチスイッチ120〜124に対応したONとOFFの閾値SW0_threshhold1〜SW4_threshhold1と、OFFと水載置の閾値SW0_threshhold2〜SW4_threshhold2と、基準の変化量SW0_scale〜SW4_scale、基準の位相差SW0_deg〜SW4_degとを予めEEPROMに保存し、さらに、一定時間保持するカウンタ用データCount_dataと、周波数HZを予めEEPROMに保存しておく。そして、この制御フローを開始する。外部処理装置31、例えば、ホストに接続する外部I/F30を初期化し、EEPROM32の周波数HZに保存している発振周波数のデータを発振器4に設定し、発振周波数のデータに対応したバンドパスフィルタ回路17、スイッチ選択25を介して設定し、タイマ33をインターバルタイマとして設定する(S1)(Sはステップを表す)。そして、RAM29上に配置しているタッチスイッチ1、2のスイッチの状態を表すフラグTouch1_stat〜Touch2_statを0に設定してOFFの状態とし、仮のタッチスイッチ121〜124のスイッチの状態を表すフラグSW1_stat〜SW4_statを0に設定してOFFの状態とし、タッチスイッチ1、2の水の載置状態、水が跨った載置状態を一定時間保持するタイマの経過時間をカウントするタッチスイッチ1、2に対応したCount1、Count2を0に設定する(S2)。
次に仮のタッチスイッチ120のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW0_y_base、SW0_x_baseにベース値として保存する(S3)。
次に仮のタッチスイッチ121のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW1_y_base、SW1_x_baseにベース値として保存する(S4)。
First, the main control flow of FIG. 14 will be described.
Here, ON and OFF threshold values SW0_threshold1 to SW4_threshold1 corresponding to the temporary touch switches 120 to 124, OFF and water mounting threshold values SW0_threshhold2 to SW4_threshold2, reference change amounts SW0_scale to SW4_scale, reference phase differences SW0_de and g to SWg_de. Is stored in the EEPROM in advance, and counter data Count_data and the frequency HZ to be held for a predetermined time are stored in the EEPROM in advance. Then, this control flow is started. An
Next, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 120, the switch electrode 111 of the switch electrode group B11 constituting the temporary touch switch 121 is turned on, and the other switch electrodes are turned off via the
Next, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 121, the
同様に仮のタッチスイッチ122のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ122を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW2_y_base、SW2_x_baseにベース値として保存する(S5)。
Similarly, in order to measure the digital data of the
同様に仮のタッチスイッチ123のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW3_y_base、SW3_x_baseにベース値として保存する(S6)。
Similarly, in order to measure digital data of the temporary touch switch 123, the
同様に仮のタッチスイッチ124のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ124を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW4_y_base、SW4_x_baseにベース値として保存する(S7)。
ステップ3からステップ7は、本静電容量結合方式静電センサーのキャリブレーションの期間であり、このときには、各仮のタッチスイッチのスイッチ電極に、指が接していない状態で、かつ、水が載置していない状態にする。
次に仮のタッチスイッチ120のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ120を構成するスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上のSW1_y、SW1_xに計測値として保存する(S8)。
同様に仮のタッチスイッチ121のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ121を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW1_y、SW1_xに計測値として保存する(S9)。
Similarly, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 124, the
Next, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 120, the switch electrode 111 of the switch electrode group B11 constituting the temporary touch switch 120 is turned on, and the other switch electrodes are turned off via the
Similarly, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 121, the
同様に仮のタッチスイッチ122のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ122を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW2_y、SW2_xに計測値として保存する(S10)。
Similarly, in order to measure the digital data of the
同様に仮のタッチスイッチ123のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW3_y、SW3_xに計測値として保存する(S11)。
Similarly, in order to measure digital data of the temporary touch switch 123, the
同様に仮のタッチスイッチ124のデジタルデータを計測するため、仮のタッチスイッチ124を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極101、102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択27を介して切替回路8を、スイッチ選択26を介して切替回路13を設定する。そして、そのときの発振器4のsin信号で計測したA/D変換器23を介したデジタルデータと、発振器4のcos信号で計測したA/D変換器24を介したデジタルデータとをRAM29上にSW4_y、SW4_xに計測値として保存する(S12)。
Similarly, in order to measure the digital data of the temporary touch switch 124, the
そして、仮のタッチスイッチ120のノイズ処理を行う(S13)。このノイズ処理については、以降で詳しく説明するが、計測値とベース値からの変化量の計算し、さらに正規化し、sin信号、cos信号の同じ周波数のノイズ混入の判断、及び、その信号と同じ場合には違う周波数への変更を行う。(S13)
そして、仮のタッチスイッチ121の演算処理を行う(S14)。この演算処理については、以降で詳しく説明するが、計測値とベース値からの変化量の計算、方向性を設定した変化量を正規化し、各閾値に対応した仮のタッチスイッチ121のONの状態、OFFの状態、水載置状態の設定を行う。
Then, noise processing of the temporary touch switch 120 is performed (S13). This noise processing will be described in detail later, but the amount of change from the measured value and the base value is calculated and further normalized to determine whether the sin signal and the cos signal contain noise at the same frequency, and the same as that signal. In some cases, change to a different frequency. (S13)
Then, calculation processing of the temporary touch switch 121 is performed (S14). This calculation process will be described in detail later. Calculation of the amount of change from the measured value and the base value, normalization of the amount of change in which the directionality is set, and the temporary touch switch 121 corresponding to each threshold value being in the ON state , OFF state and water mounting state are set.
同様に、仮のタッチスイッチ122の演算処理を行う(S15)。仮のタッチスイッチ121の演算処理方法は等価なので、説明は省略する。
Similarly, calculation processing of the
同様に、仮のタッチスイッチ123の演算処理を行う(S16)。仮のタッチスイッチ121の演算処理方法は等価なので、説明は省略する。 Similarly, calculation processing of the temporary touch switch 123 is performed (S16). Since the arithmetic processing method of the temporary touch switch 121 is equivalent, the description is omitted.
同様に、仮のタッチスイッチ124の演算処理を行う(S17)。仮のタッチスイッチ121の演算処理方法は等価なので、説明は省略する。
そして、仮のタッチスイッチ121〜124のタッチのONやタッチのOFFや水載置の状態より、タッチスイッチ1、2への状態を生成する状態処理をする(S18)。
ステップ18の結果より、タッチスイッチ1、2の状態を外部処理装置31へ出力する出力処理を行う(S19)。そして、出力処理後は、ステップ8に戻る。
Similarly, calculation processing of the temporary touch switch 124 is performed (S17). Since the arithmetic processing method of the temporary touch switch 121 is equivalent, the description is omitted.
And the state process which produces | generates the state to the touch switches 1 and 2 from the touch ON of the temporary touch switches 121-124, the touch OFF, and the state of water mounting is performed (S18).
From the result of
次に、図15の実施例1のタイマの割り込みフローについて述べる。
タッチスイッチ1、2の水の載置状態、水が跨った載置状態を一定時間保持するタイマの経過時間をカウントするタッチスイッチ1、2に対応したCount1、Count2を単位時間ごとにダウンカウントする。まず、Count1が0以上ならば(S20)、Count1を1つダウンカウントし(S21)、ステップ22に進む。ステップ20でCount1が0未満ならば、ステップ22に進む。ステップ22では、Count2が0以上ならば(S20)、Count2を1つダウンカウントし(S23)、割り込み処理を終了する。ステップ22では、Count2が0未満ならば、割り込み処理を終了する。
Next, the interrupt flow of the timer according to the first embodiment shown in FIG. 15 will be described.
The counts of Count1 and Count2 corresponding to the touch switches 1 and 2 that count the elapsed time of the timer that holds the water placement state of the touch switches 1 and 2 and the placement state that the water straddles for a certain period of time are counted down every unit time. . First, if Count1 is 0 or more (S20), Count1 is counted down by one (S21), and the process proceeds to step 22. If Count1 is less than 0 in
次に、図16において、仮のタッチスイッチ120におけるsin信号とcos信号の周波数と同じ周波数のノイズ混入時の周波数切替のフローについて説明する。まず、sin側の計測値SW0_yとベース値SW0_y_baseとの差分SW0_y_dtと、cos側の計測値SW0_xとベース値SW0_x_baseとの差分SW0_x_dtを求め、さらに、変化量SW0_dtを式ルート(SW0_y_dtの二乗+SW0_x_dtの二乗)を計算し、さらに正規化した値SW0_normalに、変化量SW0_dtを、基準の変化量SW1_scaleで割り、さらに、100倍してパーセント表現して保存する(S24)。正規化した値SW0_normalが閾値SW0_threshhold1を超えた場合(S25)は、sin信号とcos信号の周波数と同じ周波数のノイズ混入があると判断し、発振器4の発振周波数の切り替えや、発振周波数に対応したバンドパスフィルタ回路17のバンドパスフィルタをスイッチ選択25を介して切り替えて(S26)、ノイズ処理を終了する。正規化した値SW0_normalが閾値SW0_threshhold1以下の場合(S25)は、ノイズ処理を終了する。
Next, referring to FIG. 16, a flow of frequency switching when noise having the same frequency as that of the sin signal and the cos signal in the temporary touch switch 120 is mixed will be described. First, the difference SW0_y_dt between the measured value SW0_y on the sine side and the base value SW0_y_base and the difference SW0_x_dt between the measured value SW0_x on the cos side and the base value SW0_x_base are obtained. ) And the normalized value SW0_normal, the change amount SW0_dt is divided by the reference change amount SW1_scale, further multiplied by 100 and stored as a percentage (S24). When the normalized value SW0_normal exceeds the threshold value SW0_threshold1 (S25), it is determined that there is noise mixing with the same frequency as the frequency of the sin signal and the cos signal, and switching of the oscillation frequency of the
次に、図17は仮のタッチスイッチ120におけるタッチのON状態、OFF状態、水載置状態の設定のフローについて説明する。 Next, FIG. 17 illustrates a flow for setting the touch ON state, the OFF state, and the water placement state in the temporary touch switch 120.
まず、sin側の計測値SW1_yとベース値SW1_y_baseとの差分SW1_y_dtと、cos側の計測値SW1_xとベース値SW1_x_baseとの差分SW1_x_dtを求め、さらに、変化量SW1_dtを式ルート(SW1_y_dtの二乗+SW1_x_dtの二乗)を計算し、さらに正規化した値SW1_normalに、変化量SW1_dtを、基準の変化量SW1_scaleで割り、さらに、100倍してパーセント表現して保存する(S27)。差分SW1_x_dtが、0ならばステップ30に進み、0以外ならば、ステップ29に進む(S28)。ステップ29では、位相差SW1_thetaを式アークタンジェント(SW1_y_dt/SW1_x_dt)から求めステップ34に進む。 First, the difference SW1_y_dt between the measured value SW1_y on the sine side and the base value SW1_y_base and the difference SW1_x_dt between the measured value SW1_x on the cos side and the base value SW1_x_base are obtained. ) And the normalized value SW1_normal is divided by the change amount SW1_dt by the reference change amount SW1_scale, further multiplied by 100 and stored as a percentage (S27). If the difference SW1_x_dt is 0, the process proceeds to step 30; otherwise, the process proceeds to step 29 (S28). In step 29, the phase difference SW1_theta is obtained from the formula arctangent (SW1_y_dt / SW1_x_dt) and the process proceeds to step 34.
ここで、ステップ30で、差分SW1_y_dtが0ならば、タッチがOFF状態としてステップ37に進み、0以外ならばステップ31に進む。ステップ31で、差分SW1_y_dtが0以上ならば、位相差SW1_thetaを90°に設定し、0未満ならば270°に設定して、ステップ34に進む。
Here, if the difference SW1_y_dt is 0 in
ステップ34では、位相差SW1_thetaが、基準の位相差SW1_degの±90°以内ならば、タッチの判定を行うステップ35に進み、基準の位相差SW1_degの±90°以外ならば、水の載置を判断するステップ39に進む。
In
ステップ35では、正規化した値SW1_normalをマイナスの値に変換する。そして、SW1_normalが閾値SW1_threshhold1より大きい場合には、タッチがOFF状態と判断し、SW1_statに0を設定し(S37)、SW1_normalが閾値SW1_threshhold1以下の場合には、タッチがON状態と判断し、SW1_statに1を設定して(S38)、演算処理を終了する。
In
ステップ39では、SW1_normalが閾値SW1_threshhold2以上の場合には、水載置状態と判断し、SW1_statに2を設定し(S40)、SW1_normalが閾値SW1_threshhold2未満の場合には、タッチがOFF状態と判断し、SW1_statに0を設定して(S41)、演算処理を終了する。
In
次に図18は仮のタッチスイッチ121〜124の状態よりタッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態を生成するための状態処理のフローを説明する。
Next, FIG. 18 illustrates a flow of state processing for generating the states of the
まず、ステップ42では、仮のタッチスイッチ121のSW1_statと仮のタッチスイッチ122のSW2_statが、ともに2以外、つまり、水載置以外で、仮のタッチスイッチ123のSW3_statと仮のタッチスイッチ124のSW4_statが、ともに2、つまり、水載置状態の場合では、タッチスイッチ1、2に跨って水載置の状態としてステップ43に進む。ステップ43では、タッチスイッチ1の状態Touch1_statに6を、タッチスイッチ2の状態Touch2_statに6を設定し、跨って水載置の状態とし、一定時間保持用カウンタCount1とCount2に一定時間保持のカウンタ用のデータCount_dataを設定し(S44)、状態処理を終了する。
First, in
ステップ42で、タッチスイッチ1、2に跨って水載置の状態以外の場合、ステップ45に進む。ステップ45では、仮のタッチスイッチ121のSW1_statと仮のタッチスイッチ122のSW2_statが、ともに1、つまり、ONの状態で、タッチスイッチ1のTouch1_stat、タッチスイッチ2のTouch2_statが、ともに6、つまり跨って水載置の状態のときには、跨って水載置でタッチスイッチ1、2がON状態として、ステップ46に進む。ステップ46では、タッチスイッチ1のTouch1_statに7を、タッチスイッチ2のTouch2_statに7を設定し、跨って水載置でタッチスイッチONの状態として、一定時間保持用カウンタCount1とCount2に一定時間保持のカウンタ用のデータCount_dataを設定し(S47)、状態処理を終了する。
If it is determined in
ステップ45で、跨って水載置でタッチスイッチ1、2がON状態以外の場合には、ステップ48に進む。ステップ48では、仮のタッチスイッチ121のSW1_statが2のとき、つまり、水載置の状態では、タッチスイッチ1のTouch1_statに2を設定し(S49)、一定時間保持用カウンタCount1に一定時間保持のカウンタ用のデータCount_dataを設定し(S50)、ステップ55に進む。
If it is determined in
ステップ48で、仮のタッチスイッチ121のSW1_statが2以外のときには、ステップ51に進む。ステップ51で、仮のタッチスイッチ121のSW1_statが1のとき、つまり、ONの状態では、タッチスイッチ1のTouch1_statに1をORして、設定し、過去の水の状態も反映してONの状態にして(S52)、ステップ55に進む。
In step 48, when SW1_stat of the temporary touch switch 121 is other than 2, the process proceeds to step 51. In
ステップ51で、仮のタッチスイッチ121のSW1_statが1以外のときには、ステップ53に進む。仮のタッチスイッチ121が、OFF状態のときに、一定時間保持用カウンタCount1が0のときには、タッチスイッチ1のTouch1_statを0にして(S54)、ステップ55に進む。ステップ54で、一定時間保持用カウンタCount1が0以外のときには、ステップ55に進む。
In
ステップ55では、仮のタッチスイッチ122のSW2_statが2のとき、つまり、水載置の状態では、タッチスイッチ2のTouch2_statに2を設定し(S56)、一定時間保持用カウンタCount2に一定時間保持のカウンタ用のデータCount_dataを設定し(S57)、状態処理を終了する。
In step 55, when SW2_stat of the
ステップ55で、仮のタッチスイッチ122のSW2_statが2以外のときには、ステップ58に進む。ステップ58で、仮のタッチスイッチ122のSW2_statが1のとき、つまり、ONの状態では、タッチスイッチ2のTouch2_statに1をORして、設定し、過去の水の状態も反映してONの状態にして(S59)、状態処理を終了する。
If it is determined in step 55 that SW2_stat of the
ステップ58で、仮のタッチスイッチ122のSW2_statが1以外のときには、ステップ60に進む。仮のタッチスイッチ122が、OFF状態のときに、一定時間保持用カウンタCount2が0のときには、タッチスイッチ2のTouch2_statを0にして(S61)、状態処理を終了する。ステップ60で、一定時間保持用カウンタCount2が0以外のときには、状態処理を終了する。
If it is determined in step 58 that SW2_stat of the
次に、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態を外部処理装置への出力処理フローを図19を用いて説明する。
Next, the state of the
ステップ62で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが0のときには、タッチスイッチ1がOFFの状態を外部処理装置31に出力し(S63)、ステップ74に進む。
In step 62, when the state Touch1_stat of the
ステップ62で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが0以外のときには、ステップ64に進む。ステップ64で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが1のときには、タッチスイッチ1がONの状態を外部処理装置31に出力し(S65)、ステップ74に進む。
In step 62, when the state Touch1_stat of the
ステップ64で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが1以外のときには、ステップ66に進む。ステップ66で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが2のときには、タッチスイッチ1が水載置状態を外部処理装置31に出力し(S67)、ステップ74に進む。
In
ステップ66で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが2以外のときには、ステップ68に進む。ステップ68で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが3のときには、タッチスイッチ1が水載置でタッチON状態を外部処理装置31に出力し(S69)、ステップ74に進む。
If it is determined in
ステップ68で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが3以外のときには、ステップ70に進む。ステップ70で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが6のときには、タッチスイッチ1が跨って水載置状態を外部処理装置31に出力し(S71)、ステップ74に進む。
In step 68, when the state Touch1_stat of the
ステップ70で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが6以外のときには、ステップ72に進む。ステップ72で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが7のときには、タッチスイッチ1が跨って水載置でタッチON状態を外部処理装置31に出力し(S73)、ステップ74に進む。
In step 70, when the state Touch1_stat of the
ステップ72で、タッチスイッチ1の状態Touch1_statが7以外のときには、ステップ74に進む。
In step 72, when the state Touch1_stat of the
ステップ74で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが0のときには、タッチスイッチ2がOFFの状態を外部処理装置31に出力し(S75)、出力処理を終了する。
In
ステップ74で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが0以外のときには、ステップ76に進む。ステップ76で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが1のときには、タッチスイッチ2がONの状態を外部処理装置31に出力し(S77)、出力処理を終了する。
In
ステップ76で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが1以外のときには、ステップ78に進む。ステップ78で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが2のときには、タッチスイッチ2が水載置状態を外部処理装置31に出力し(S79)、出力処理を終了する。
In
ステップ78で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが2以外のときには、ステップ80に進む。ステップ80で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが3のときには、タッチスイッチ2が水載置でタッチON状態を外部処理装置31に出力し(S81)、出力処理を終了する。
In
ステップ80で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが3以外のときには、ステップ82に進む。ステップ82で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが6のときには、タッチスイッチ2が跨って水載置状態を外部処理装置31に出力し(S83)、出力処理を終了する。
In
ステップ82で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが6以外のときには、ステップ84に進む。ステップ84で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが7のときには、タッチスイッチ2が跨って水載置でタッチON状態を外部処理装置31に出力し(S85)、出力処理を終了する。
In
ステップ84で、タッチスイッチ2の状態Touch2_statが7以外のときには、出力処理を終了する。
In step 84, when the state Touch2_stat of the
次に第2の実施例を説明する。 Next, a second embodiment will be described.
第1の実施例において、仮のタッチスイッチ123の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極102、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111より成し、仮のタッチスイッチ124の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極102、スイッチ電極群B11のスイッチ電極112より成している。本第2の実施例では、仮のタッチスイッチ123の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111との対より成し、仮のタッチスイッチ124の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との対より成している場合について示す。
In the first embodiment, the configuration of the temporary touch switch 123 includes the
ここで、第2実施例の構成図は、第1の実施例の図1の構成図と等価であり、第2実施例のタッチスイッチの模式図は、第1の実施例の図2のタッチスイッチの模式図と等価であり、第2実施例の掛算回路波形図も第1実施例の図4の掛算回路波形図と等価であり、第2実施例の入力信号レベルと位相差図は、第1の実施例の図5の入力信号レベルと位相差図と等価である。また、第2実施例のsin信号掛算波形図は、第1実施例の図6のsin信号掛算波形図と等価であり、第2実施例の仮のタッチスイッチ121の水載置無し時の状態図も第1実施例の図7の仮のタッチスイッチ121の水載置無し時の状態図と等価である。さらに、第2実施例の仮のタッチスイッチ121の水載置有り時の状態図は、第1実施例の図8の仮のタッチスイッチ121の水載置有り時の状態図と等価であり、第2実施例の仮のタッチスイッチ121に跨って水載置有り時の状態図も第1実施例の図9の仮のタッチスイッチ121に跨って水載置有り時の状態図と等価であり、第2実施例の制御フローも第1の実施例の図14〜図19の制御フローと等価であり、第2実施例のメモリ構成図も第1の実施例の図20と等価である。
ここで、図21には、仮のタッチスイッチ121〜124を駆動させるスイッチ電極を示している。仮のタッチスイッチ121の構成ではスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111との対より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ122の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との対より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ123の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より成して駆動させ、仮のタッチスイッチ124の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のスイッチ電極112より成して駆動させている。また、仮のタッチスイッチ120の構成はスイッチ電極群A10のスイッチ電極は使用せずに、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111のみで成して駆動させている。
そして計測している仮のタッチスイッチで使用しないスイッチ電極は、sin信号またはcos信号の中間電位(以下VGND称す)に接続する。
そして、絶縁体となるPETフィルム9上に、スイッチ電極群A10およびスイッチ電極群B11を形成し、使用者の指は、PETフィルム9を介して、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2の入力領域でのタッチないし水載置を、このときの仮のタッチスイッチ121〜124の状態より、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2の状態に反映することができる(図25参照)。仮のタッチスイッチ120は、スイッチ電極へ混入するsin信号とcos信号と同じ周波数のノイズを計測し、ノイズがある場合には、発振器4の発振周波数の切り替えや、発振周波数に対応したバンドパスフィルタ回路17のバンドパスフィルタの切り替えに用いられる。
Here, the configuration diagram of the second embodiment is equivalent to the configuration diagram of FIG. 1 of the first embodiment, and the schematic diagram of the touch switch of the second embodiment is the touch of FIG. 2 of the first embodiment. It is equivalent to the schematic diagram of the switch, the multiplication circuit waveform diagram of the second embodiment is also equivalent to the multiplication circuit waveform diagram of FIG. 4 of the first embodiment, and the input signal level and phase difference diagram of the second embodiment are This is equivalent to the input signal level and phase difference diagram of FIG. 5 of the first embodiment. Further, the sin signal multiplication waveform diagram of the second embodiment is equivalent to the sin signal multiplication waveform diagram of FIG. 6 of the first embodiment, and the state of the temporary touch switch 121 of the second embodiment when no water is mounted. The figure is also equivalent to the state diagram when the temporary touch switch 121 of FIG. Further, the state diagram of the temporary touch switch 121 according to the second embodiment when the water is placed is equivalent to the state diagram of the temporary touch switch 121 of FIG. 8 according to the first embodiment when the water is placed. The state diagram when water is placed across the temporary touch switch 121 of the second embodiment is also equivalent to the state diagram when water is placed across the temporary touch switch 121 of FIG. 9 of the first embodiment. The control flow of the second embodiment is also equivalent to the control flow of FIGS. 14 to 19 of the first embodiment, and the memory configuration diagram of the second embodiment is also equivalent to FIG. 20 of the first embodiment.
Here, FIG. 21 shows switch electrodes for driving the temporary touch switches 121 to 124. In the configuration of the temporary touch switch 121, the
The switch electrodes that are not used in the temporary touch switch being measured are connected to an intermediate potential (hereinafter referred to as VGND) of the sin signal or the cos signal.
Then, the switch electrode group A10 and the switch electrode group B11 are formed on the PET film 9 serving as an insulator, and the user's finger passes through the PET film 9 in the input area of the
次に、仮のタッチスイッチ121と仮のタッチスイッチ122の動作の説明は、実施例1の図7、図8、図9の説明と等価であるため、仮のタッチスイッチ123について、図22、図23、図24を用いて説明する。
Next, the description of the operation of the temporary touch switch 121 and the
図22にタッチスイッチ1とタッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ123のスイッチ電極と人間の指との関係を示す。仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112は、VGNDに接続する。図22の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極102の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極102に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。このときのスイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電流をi’は、スイッチ電極群A11のスイッチ電極102の電流iより、失った電流Δiを引いた値になる。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号を、ベース値として使用する。
FIG. 22 shows the relationship between the switch electrode of the temporary touch switch 123 and a human finger when no water is placed on the
図22の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に人間の指が近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から指を介して大地へ流れ出し、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図22の1)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図22の1)より小さくなる。
FIG. 22 2) shows a case where a finger approaches or touches the vicinity of the
図23では、タッチスイッチ1に水の載置が有り、タッチスイッチ2に水の載置がない状態での仮のタッチスイッチ123とスイッチ電極と人間の指との関係を示す。仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101と仮のタッチスイッチ123をスイッチ電極群B11のスイッチ電極111上にPETフィルム9を介して水を載置している。図23の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極102の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。このため、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群A10のスイッチ電極102に供給しているsin信号の電圧は、そのままスイッチ電極群B11のスイッチ電極111に伝わる。但し、スイッチ電極102とスイッチ電極111の間には水の載置があり、その水の比誘電率が約80であるのに対して、図22の1)では水の載置のある位置が空気であり、その空気の比誘電率が約1である。そのため、スイッチ電極群B11のスイッチ電極111の電圧は、図22の1)より増加し、電流も増加する。
FIG. 23 shows a relationship between the temporary touch switch 123, the switch electrode, and a human finger when the
しかし、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101をVGNDに接続しているため、水を介して、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102と、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101を介してVGNDへ流れ出し、電流Δiを失う。
However, since the
この2つの電流の増減が発生するため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101とスイッチ電極群B11のス2
ッチ電極111ではsin信号の電圧は、図22の1)とほぼ同じになる。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図22の1)とほぼ同じになる。
Since the increase and decrease of these two currents occur, the
The voltage of the sin signal at the switch electrode 111 is substantially the same as 1) in FIG. The signals that have passed through the
図23の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δiを失うため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図22の1)および図22の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図22の1)および図22の2)より小さくなる。
2) in FIG. 23 is a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
図24では、タッチスイッチ1、タッチスイッチ2に水が跨って載置している状態での仮のタッチスイッチ123のスイッチ電極と人間の指との関係を示す。
仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111、及び、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112上にPETフィルム9を介して水を跨って載置している。図24の1)は指が、PETフィルム9を介して仮のタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極111より離れていても、指とスイッチ電極群A10のスイッチ電極102の間には静電容量は発生するが、その静電容量は非常に小さい。
FIG. 24 shows a relationship between the switch electrode of the temporary touch switch 123 and a human finger in a state where water is placed on the
しかし、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112をVGNDに接続しているため、水を介して、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102と、仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112を介してVGNDへ流れ出し、電流Δiを失う。このため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図22の1)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sin信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図22の1)より小さくなる。
However, since the
図24の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合である。人間の指とPETフィルム9を介して仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102の間に静電容量が発生し、電流Δiがスイッチ電極群A10のスイッチ電極102から指を介して大地に流れ、また、水から指を介して大地に流れて、電流を失う。さらに、水を介して、仮のタッチスイッチ123を構成するスイッチ電極群A10のスイッチ電極102と仮のタッチスイッチ123の構成に寄与していないスイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112との間に静電容量が発生し、スイッチ電極群A10のスイッチ電極101およびスイッチ電極群B11のスイッチ電極112に接続するVGNDへ電流が流れるため、電流を失う。これらの電流Δiを失ったため、スイッチ電極群A10のスイッチ電極102とスイッチ電極群B11のスイッチ電極111ではsin信号の電圧は、図22の1)および図22の2)より減少する。その後の増幅回路16、バンドパスフィルタ回路17を介し、sn信号、cos信号との掛算回路19、20を通った信号は、図22の1)および図22の2)より小さくなる。尚、図24の2)は指が、タッチスイッチ1の近傍に近づく、または、接触した場合での仮のタッチスイッチ123を説明したが、指が、タッチスイッチ2の近傍に近づく、または、接触した場合でも、タッチスイッチ1、2に跨って水を載置しているため、この仮のタッチスイッチ123の説明と同じに動作する。
FIG. 24 2) shows a case where the finger approaches or touches the vicinity of the
また、図22、図23、図24の説明では、仮のタッチスイッチ123について説明したが、仮のタッチスイッチ124は、仮のタッチスイッチ123と同様な動作になる。
ここで、水の載置がなく、基準となる金属の棒を手に持ち、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2をタッチした際の、仮のタッチスイッチ121〜124の電流i’を前もって測定し、このときの、正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差として、予めEEPROM32に保存しておく。同様に、タッチスイッチ120のsin信号、cos信号と同周波数のノイズないときの正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差も、予めEEPROM32に保存しておく。
また、水の載置がなく、仮のタッチスイッチ121〜124に指がふれていない時の電流i’を前もって測定し、指がふれたときの電流i’を仮のタッチスイッチ121〜124がオン状態となる電流の変化量を計測し、このときの、正規化した値を閾値として予めEEPROM32に保存しておく。同様に、タッチスイッチ120のsin信号、cos信号と同周波数のノイズあるときの正規化した値を基準の変化量、その時の位相差を基準の位相差も、予めEEPROM32に保存しておく。
In the description of FIGS. 22, 23, and 24, the temporary touch switch 123 has been described. However, the temporary touch switch 124 operates in the same manner as the temporary touch switch 123.
Here, the current i ′ of the temporary touch switches 121 to 124 when the
In addition, the current i ′ when the finger is not touching the temporary touch switches 121 to 124 without water is measured in advance, and the current i ′ when the finger is touched is measured by the temporary touch switches 121 to 124. The amount of change in the current that is turned on is measured, and the normalized value at this time is stored in the
また、水の載置がなく、人間の指が仮のタッチスイッチ121〜124に指がふれていない時の電流i’を前もって測定し、水の載置があるときの電流i’を仮のタッチスイッチ121が水載置の状態となる電流の変化量を計測し、このときの、正規化した値を閾値として予めEEPROM32に保存しておく。
そして、図7〜図9、図22〜図24より、タッチスイッチ1とタッチスイッチ2に対応した表を、図25に示す。この図25には、タッチスイッチ1及びタッチスイッチ2に対して、水を載置しているのか、指をタッチしているのかよって、仮のタッチスイッチ121〜124の動作状況を示している。そして、この仮のタッチスイッチ121〜124の動作のパターンに基づいて、実施例1の図14〜図19を用いた制御フローと図20の構成とを同様に実施することにより、タッチスイッチ1及びタッチスイッチ2の状態の通知情報を外部処理装置31に伝えることができる。
Further, the current i ′ when there is no water placement and a human finger does not touch the temporary touch switches 121 to 124 is measured in advance, and the current i ′ when there is water placement is temporarily measured. The amount of change in current that causes the touch switch 121 to be placed on the water is measured, and the normalized value at this time is stored in the
7 to 9 and 22 to 24, a table corresponding to the
1 タッチスイッチ
2 タッチスイッチ
3 CPU
4 発振器
5 同期発振回路
6 同期発振回路
7 増幅回路
8 切替回路
9 PETフィルム
10 スイッチ電極群A
101 スイッチ電極
102 スイッチ電極
11 スイッチ電極群B
111 スイッチ電極
112 スイッチ電極
13 切替回路
14 抵抗
15 電流電圧変換器
16 増幅回路
17 バンドパスフィルタ回路
19 掛算回路
20 掛算回路
21 ローパスフィルタ
22 ローパスフィルタ
23 A/D変換器
24 A/D変換器
25 スイッチ選択
26 スイッチ選択
27 スイッチ選択
28 ROM
29 RAM
30 外部I/F
31 外部処理装置
32 EEPROM
33 タイマ
34 制御装置
35 指
1
4
101
DESCRIPTION OF SYMBOLS 111
29 RAM
30 External I / F
31
33
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