JPH11136116A - タッチスイッチ - Google Patents
タッチスイッチInfo
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- JPH11136116A JPH11136116A JP29759397A JP29759397A JPH11136116A JP H11136116 A JPH11136116 A JP H11136116A JP 29759397 A JP29759397 A JP 29759397A JP 29759397 A JP29759397 A JP 29759397A JP H11136116 A JPH11136116 A JP H11136116A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境の変化によらず正確なタッチ検知が可能
となるタッチスイッチを提供する。 【解決手段】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
検出用電極１３、１３間の静電容量変化を検出する静電
変化検出手段７と、タッチ検出用電極１３、１３間の静
電容量の変化速度を演算し、所定の変化速度以上の変化
が生じた時点からこの所定の変化速度以上の変化が予め
定めた変化継続時間以上継続したときにタッチ検知を確
定するタッチ判断回路９とを備えるようにした。
となるタッチスイッチを提供する。 【解決手段】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
検出用電極１３、１３間の静電容量変化を検出する静電
変化検出手段７と、タッチ検出用電極１３、１３間の静
電容量の変化速度を演算し、所定の変化速度以上の変化
が生じた時点からこの所定の変化速度以上の変化が予め
定めた変化継続時間以上継続したときにタッチ検知を確
定するタッチ判断回路９とを備えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タッチ面に指が触
れたことにより照明等の負荷のオン・オフ制御を行うタ
ッチスイッチに関するものである。
れたことにより照明等の負荷のオン・オフ制御を行うタ
ッチスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タッチ面に指等が接近したり、触れたり
したことを検知して、電気機器等の負荷をオン・オフ制
御するタッチスイッチに関しては、種々の方法が考案さ
れている。このうち、静電容量の変化によって指等の接
近・接触を検知する方法は、可動する部分がほとんどな
いため、高い耐久性を有している。
したことを検知して、電気機器等の負荷をオン・オフ制
御するタッチスイッチに関しては、種々の方法が考案さ
れている。このうち、静電容量の変化によって指等の接
近・接触を検知する方法は、可動する部分がほとんどな
いため、高い耐久性を有している。
【０００３】このような静電容量の変化を用いて検知す
るタッチスイッチには、タッチ検出用電極に指等が接近
・接触したことによるインピーダンスの変化を検出する
単極構成のものや、基板の一方の面にタッチ用電極を形
成し、他方の面に一対の検出用電極を形成した三極構成
のもの等がある。
るタッチスイッチには、タッチ検出用電極に指等が接近
・接触したことによるインピーダンスの変化を検出する
単極構成のものや、基板の一方の面にタッチ用電極を形
成し、他方の面に一対の検出用電極を形成した三極構成
のもの等がある。
【０００４】上記の構成のタッチスイッチでは、タッチ
検出用電極（タッチ用電極）に直接又はタッチ検出用電
極の表面に施されたコーティング材を介して指等を接近
・接触させる必要があり、手袋をはめた場合等、指の表
面とタッチ検出用電極との距離が大きくなると検知しな
くなるという問題があった。
検出用電極（タッチ用電極）に直接又はタッチ検出用電
極の表面に施されたコーティング材を介して指等を接近
・接触させる必要があり、手袋をはめた場合等、指の表
面とタッチ検出用電極との距離が大きくなると検知しな
くなるという問題があった。
【０００５】そこで、この問題を解決するために、基板
の一方の面に一対のタッチ検出用電極を形成するととも
に、その表面を絶縁基板で覆った二極構成とし、タッチ
検出用電極間の静電容量変化によってタッチ検出を行う
ようにしたものが開発されている。
の一方の面に一対のタッチ検出用電極を形成するととも
に、その表面を絶縁基板で覆った二極構成とし、タッチ
検出用電極間の静電容量変化によってタッチ検出を行う
ようにしたものが開発されている。
【０００６】上述のタッチスイッチでは、電気的に接地
導体と近似できる指とタッチ検出用電極とのインピーダ
ンスやタッチ検出用電極間の静電容量が一定の閾値以下
になった場合、あるいは閾値以下の状態が一定時間以上
継続した場合にタッチ面に指が触れているといったタッ
チ判断が行われている。
導体と近似できる指とタッチ検出用電極とのインピーダ
ンスやタッチ検出用電極間の静電容量が一定の閾値以下
になった場合、あるいは閾値以下の状態が一定時間以上
継続した場合にタッチ面に指が触れているといったタッ
チ判断が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成のタッチスイッチでは、閾値を基準にタッチ判断
を行う場合、温度等の環境の変化によってタッチ検知部
構成材料やタッチ検知判定回路部品の誘電率、インピー
ダンス等の電気的特性が変化するため、指等がタッチ面
付近に存在しない場合の定常値が変動し、この定常値か
ら閾値まで変化させるために必要となる指とタッチ面の
距離が異なるようになる。
な構成のタッチスイッチでは、閾値を基準にタッチ判断
を行う場合、温度等の環境の変化によってタッチ検知部
構成材料やタッチ検知判定回路部品の誘電率、インピー
ダンス等の電気的特性が変化するため、指等がタッチ面
付近に存在しない場合の定常値が変動し、この定常値か
ら閾値まで変化させるために必要となる指とタッチ面の
距離が異なるようになる。
【０００８】このため従来のタッチスイッチでは、環境
の変化に伴い検知感度が変動することになる。具体的に
は、低温状態では感度が低下することにより人がタッチ
面に触れても検知しなくなったり、高温状態では感度が
高くなりすぎることにより誤検知が生じるという問題点
を有していた。
の変化に伴い検知感度が変動することになる。具体的に
は、低温状態では感度が低下することにより人がタッチ
面に触れても検知しなくなったり、高温状態では感度が
高くなりすぎることにより誤検知が生じるという問題点
を有していた。
【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、環境の変化によ
らず正確なタッチ検知が可能となるタッチスイッチを提
供することにある。
ものであり、その目的とするところは、環境の変化によ
らず正確なタッチ検知が可能となるタッチスイッチを提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
指等の接近・接触に伴い変動するタッチ検出用電極間の
静電容量変化を検出する静電変化検出手段と、タッチ検
出用電極間の静電容量の変化速度を演算し、所定の変化
速度以上の変化が生じた時点からこの所定の変化速度以
上の変化が予め定めた変化継続時間以上継続したときに
タッチ検知を確定するタッチ判断回路とを備えたことを
特徴とするものである。
指等の接近・接触に伴い変動するタッチ検出用電極間の
静電容量変化を検出する静電変化検出手段と、タッチ検
出用電極間の静電容量の変化速度を演算し、所定の変化
速度以上の変化が生じた時点からこの所定の変化速度以
上の変化が予め定めた変化継続時間以上継続したときに
タッチ検知を確定するタッチ判断回路とを備えたことを
特徴とするものである。
【００１１】請求項２記載の発明は、指等の接近・接触
に伴い変動するタッチ検出用電極間の静電容量変化を検
出する静電変化検出手段と、タッチ検出用電極間の静電
容量の変化速度を演算し、所定の変化速度以上の変化が
生じた時点からこの所定の変化速度以上の変化が予め定
めた変化継続時間以上継続したときに第１の静電容量値
を検出するとともにタッチ検知の動作を開始し、その
後、一定時間にわたってタッチ検出用電極間の静電容量
が第１の静電容量値以下であるときにタッチ判断回路に
おいてタッチ検知を確定するようにしたことを特徴とす
るものである。
に伴い変動するタッチ検出用電極間の静電容量変化を検
出する静電変化検出手段と、タッチ検出用電極間の静電
容量の変化速度を演算し、所定の変化速度以上の変化が
生じた時点からこの所定の変化速度以上の変化が予め定
めた変化継続時間以上継続したときに第１の静電容量値
を検出するとともにタッチ検知の動作を開始し、その
後、一定時間にわたってタッチ検出用電極間の静電容量
が第１の静電容量値以下であるときにタッチ判断回路に
おいてタッチ検知を確定するようにしたことを特徴とす
るものである。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のタッチスイッチにおいて、所定の変化速度以
上の変化が生じた時点の被検知体の位置をタッチ面近傍
に設定するようにしたことを特徴とするものである。
項２記載のタッチスイッチにおいて、所定の変化速度以
上の変化が生じた時点の被検知体の位置をタッチ面近傍
に設定するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３記載のタッチスイッチにおいて、変化継続時間を３
０ｍｓｅｃ程度としたことを特徴とするものである。
項３記載のタッチスイッチにおいて、変化継続時間を３
０ｍｓｅｃ程度としたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図１乃至図１５に基づき詳細に説明する。
いて図１乃至図１５に基づき詳細に説明する。
【００１５】図１はタッチスイッチの回路構成図であ
る。図２はタッチスイッチを構成するタッチ検知部の側
面断面図である。図３はタッチ検出用電極のパターン図
である。図４はＲＣ形発振回路の回路構成図である。図
５はタッチスイッチの外観図であり、（ａ）は正面図で
あり、（ｂ）は側面図である。図６は電源の投入から処
理Ａを行うまでの過程を表すフローチャートである。図
７は処理Ａの開始から処理Ｂを行うまでの過程を表すフ
ローチャートである。図８はＲＣ形発振回路が発振する
パルス波形と発振周期を表す図である。図９はＲＣ形発
振回路が発振する発振周期やその時点における発振周期
の変化速度を時系列的に表す図である。図１０は発振周
期や発振周期の変化速度を発生順にタッチ判断回路にお
いて格納する周期テーブル及び速度テーブルを表す図で
ある。図１１は初期設定が終了した後、タッチ検知部に
指等が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定
するまでの過程を表す状態遷移図である。図１２は時間
経過に伴うタッチ検知部の発振周期の変化とそれに伴い
遷移する状態及びその際の負荷の状態を表す図である。
図１３は処理Ｂの開始から終了までの過程を表すフロー
チャートである。図１４はインバータスタンドの蛍光管
面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照射した状態で
インバータスタンドの電源をオン・オフ制御した場合の
変化継続時間とタッチスイッチが誤動作したときのタッ
チ面と蛍光管との距離を測定したものである。図１５は
接地された鉄板をタッチ面の前面を覆うように高さ約６
ｃｍの距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定の距離まで
接近後に静止した場合に、１０回中にタッチ検知を確定
した回数を測定したものである。
る。図２はタッチスイッチを構成するタッチ検知部の側
面断面図である。図３はタッチ検出用電極のパターン図
である。図４はＲＣ形発振回路の回路構成図である。図
５はタッチスイッチの外観図であり、（ａ）は正面図で
あり、（ｂ）は側面図である。図６は電源の投入から処
理Ａを行うまでの過程を表すフローチャートである。図
７は処理Ａの開始から処理Ｂを行うまでの過程を表すフ
ローチャートである。図８はＲＣ形発振回路が発振する
パルス波形と発振周期を表す図である。図９はＲＣ形発
振回路が発振する発振周期やその時点における発振周期
の変化速度を時系列的に表す図である。図１０は発振周
期や発振周期の変化速度を発生順にタッチ判断回路にお
いて格納する周期テーブル及び速度テーブルを表す図で
ある。図１１は初期設定が終了した後、タッチ検知部に
指等が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定
するまでの過程を表す状態遷移図である。図１２は時間
経過に伴うタッチ検知部の発振周期の変化とそれに伴い
遷移する状態及びその際の負荷の状態を表す図である。
図１３は処理Ｂの開始から終了までの過程を表すフロー
チャートである。図１４はインバータスタンドの蛍光管
面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照射した状態で
インバータスタンドの電源をオン・オフ制御した場合の
変化継続時間とタッチスイッチが誤動作したときのタッ
チ面と蛍光管との距離を測定したものである。図１５は
接地された鉄板をタッチ面の前面を覆うように高さ約６
ｃｍの距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定の距離まで
接近後に静止した場合に、１０回中にタッチ検知を確定
した回数を測定したものである。
【００１６】図１に示すように、タッチスイッチは、タ
ッチ検知部１と、電源回路３と、負荷制御回路５と、Ｒ
Ｃ形発振回路７と、タッチ判断回路９とから構成され
る。
ッチ検知部１と、電源回路３と、負荷制御回路５と、Ｒ
Ｃ形発振回路７と、タッチ判断回路９とから構成され
る。
【００１７】タッチ検知部１は、一対のタッチ検出用電
極１３を有し、互いに絶縁された構成をなしている。従
って、電力を供給すると電気力線が一方の電極から他方
の電極に向かって延びることになり、電気的にはコンデ
ンサとして機能するものである。
極１３を有し、互いに絶縁された構成をなしている。従
って、電力を供給すると電気力線が一方の電極から他方
の電極に向かって延びることになり、電気的にはコンデ
ンサとして機能するものである。
【００１８】図２に示すように、タッチ検知部１は、絶
縁基板１１の一面に一対のタッチ検出用電極１３を形成
し、このタッチ検出用電極１３を絶縁樹脂１５で被覆
し、その上に絶縁プレート１７を配置することにより構
成される。また、絶縁基板１１の他方の面にはシールド
電極１９が形成されている。なお、絶縁基板１１上に
は、例えば、図３に示すようなパターンを有するタッチ
検出用電極１３が構成される。
縁基板１１の一面に一対のタッチ検出用電極１３を形成
し、このタッチ検出用電極１３を絶縁樹脂１５で被覆
し、その上に絶縁プレート１７を配置することにより構
成される。また、絶縁基板１１の他方の面にはシールド
電極１９が形成されている。なお、絶縁基板１１上に
は、例えば、図３に示すようなパターンを有するタッチ
検出用電極１３が構成される。
【００１９】絶縁基板１１はガラスエポキシ樹脂で形成
されたプリント配線基板からなる。また、タッチ検出用
電極１３及びシールド電極１９は銅から形成されてい
る。さらに、絶縁樹脂１５はソルダーレジストからな
り、絶縁プレート１７はアクリル或いはポリカーボネー
ト等の絶縁樹脂材料からなる。
されたプリント配線基板からなる。また、タッチ検出用
電極１３及びシールド電極１９は銅から形成されてい
る。さらに、絶縁樹脂１５はソルダーレジストからな
り、絶縁プレート１７はアクリル或いはポリカーボネー
ト等の絶縁樹脂材料からなる。
【００２０】なお、絶縁基板１１としてガラス、タッチ
検出用電極１３としてインジウムオキサイドや酸化錫等
からなる透明電極を用い、表面の絶縁材料として透明な
高分子樹脂、絶縁プレート１７としてアクリル等の透明
材料を用いてタッチ検知部１の背面に発光部（図示せ
ず）を備えるようにしてもよい。これにより、発光部を
点灯させることで暗闇でもタッチスイッチの設置場所を
認識することが可能となる照光式のタッチスイッチを形
成することが可能となる。
検出用電極１３としてインジウムオキサイドや酸化錫等
からなる透明電極を用い、表面の絶縁材料として透明な
高分子樹脂、絶縁プレート１７としてアクリル等の透明
材料を用いてタッチ検知部１の背面に発光部（図示せ
ず）を備えるようにしてもよい。これにより、発光部を
点灯させることで暗闇でもタッチスイッチの設置場所を
認識することが可能となる照光式のタッチスイッチを形
成することが可能となる。
【００２１】このタッチ検知部１に指等が接近・接触す
ると、人体は電気的には接地導体として近似的に取り扱
うことが可能となるので、電気力線の一部がタッチ検知
部１に接近する指等にのびるため、タッチ検出用電極１
３、１３間の電気力線の数が減少することになる。つま
り、タッチ検知部１に指等が接近・接触するとタッチ検
出用電極１３、１３間の静電容量が減少することにな
る。
ると、人体は電気的には接地導体として近似的に取り扱
うことが可能となるので、電気力線の一部がタッチ検知
部１に接近する指等にのびるため、タッチ検出用電極１
３、１３間の電気力線の数が減少することになる。つま
り、タッチ検知部１に指等が接近・接触するとタッチ検
出用電極１３、１３間の静電容量が減少することにな
る。
【００２２】なお、タッチ検知部１に形成されたシール
ド電極１９は、定電位（図１では、ＧＮＤ電位）に保持
されているため、タッチ検知部１の裏側の電界分布変化
がタッチ検出用電極１３、１３間の電界分布変化に影響
を及ぼすことはない。従って、外部からの電気的なノイ
ズが印加されることによりタッチ検出用電極１３、１３
間の静電容量に変化を生じることはない。
ド電極１９は、定電位（図１では、ＧＮＤ電位）に保持
されているため、タッチ検知部１の裏側の電界分布変化
がタッチ検出用電極１３、１３間の電界分布変化に影響
を及ぼすことはない。従って、外部からの電気的なノイ
ズが印加されることによりタッチ検出用電極１３、１３
間の静電容量に変化を生じることはない。
【００２３】電源回路３は、電源４０から得た電力を、
照明等の負荷５０や、タッチ判断回路９、ＲＣ形発振回
路７に電力を供給するものである。負荷制御回路５は、
タッチ判断回路９からの信号に基づいて負荷５０に対し
て電力を供給するかどうかを制御し、これにより負荷５
０のオン・オフの制御を行うものである。
照明等の負荷５０や、タッチ判断回路９、ＲＣ形発振回
路７に電力を供給するものである。負荷制御回路５は、
タッチ判断回路９からの信号に基づいて負荷５０に対し
て電力を供給するかどうかを制御し、これにより負荷５
０のオン・オフの制御を行うものである。
【００２４】ＲＣ形発振回路７は、図４に示すような構
成となっており、インバータ素子Ｇ１、Ｇ２を直列に接
続することによりなる。このＲＣ形発振回路７は、公知
のインバータ回路によるものを用いており、インバータ
回路の外部に接続されたコンデンサの静電容量をＣ、帰
還抵抗の抵抗値をＲ、発振周期をＰとすると、Ｐ＝ＫＲ
Ｃとなる関係を有する。なお、Ｋは係数であり、インバ
ータ回路の電源電圧や論理判定の閾値電圧等で決まる定
数である。従って、抵抗値Ｒは一定であるので、発振周
期Ｐはタッチ検出用電極１３、１３間の静電容量Ｃに比
例することになるため、指の接近によるタッチ操作部１
の静電容量Ｃの変化はＲＣ形発振回路７の発振周期Ｐを
測定することによって検知が可能となる。
成となっており、インバータ素子Ｇ１、Ｇ２を直列に接
続することによりなる。このＲＣ形発振回路７は、公知
のインバータ回路によるものを用いており、インバータ
回路の外部に接続されたコンデンサの静電容量をＣ、帰
還抵抗の抵抗値をＲ、発振周期をＰとすると、Ｐ＝ＫＲ
Ｃとなる関係を有する。なお、Ｋは係数であり、インバ
ータ回路の電源電圧や論理判定の閾値電圧等で決まる定
数である。従って、抵抗値Ｒは一定であるので、発振周
期Ｐはタッチ検出用電極１３、１３間の静電容量Ｃに比
例することになるため、指の接近によるタッチ操作部１
の静電容量Ｃの変化はＲＣ形発振回路７の発振周期Ｐを
測定することによって検知が可能となる。
【００２５】タッチ判断回路９は、上述したＲＣ形発振
回路７の発振周期Ｐに基づき、タッチ面に指等が接近・
接触したことを判断するものであり、その手続について
は後述する。
回路７の発振周期Ｐに基づき、タッチ面に指等が接近・
接触したことを判断するものであり、その手続について
は後述する。
【００２６】次に、タッチ判断回路９のタッチ検知の動
作について述べる。図６に示すように、電源投入されて
交流電源ＡＣが印加されると、ＲＣ形発振回路７は発振
を開始し、タッチ判断回路９にパルス信号が入力され
る。その際、タッチ判断回路９は初期動作として、各変
数の初期化とともに、負荷５０に供給する電力をオフ状
態とし、入力パルスの１周期分である所定の時間ｔppだ
け待つ。その後、例えば、ＲＣ形発振回路７からの出力
信号である入力パルスの立ち下がりを監視して、指等が
絶縁プレート１７に触れるのを検知するための待機状態
に移行する。待機状態以降の処理をここでは処理Ａと呼
び、以下に処理Ａについて述べる。
作について述べる。図６に示すように、電源投入されて
交流電源ＡＣが印加されると、ＲＣ形発振回路７は発振
を開始し、タッチ判断回路９にパルス信号が入力され
る。その際、タッチ判断回路９は初期動作として、各変
数の初期化とともに、負荷５０に供給する電力をオフ状
態とし、入力パルスの１周期分である所定の時間ｔppだ
け待つ。その後、例えば、ＲＣ形発振回路７からの出力
信号である入力パルスの立ち下がりを監視して、指等が
絶縁プレート１７に触れるのを検知するための待機状態
に移行する。待機状態以降の処理をここでは処理Ａと呼
び、以下に処理Ａについて述べる。
【００２７】処理Ａについて図７を基に説明する。前述
の待機状態に移行した時刻をＰ０とし、その後にＲＣ形
発振回路が発振するパルス波形と発振周期を図８に、ま
た、その時の発振周期や発振周期の変化速度を時系列的
に図９に示す。なお、発振周期の速度変化とは、今回測
定された発振周期Ｐ[k]から前回測定された発振周期Ｐ
[k-1]の差を求め、これを発振周期の変化に要した時間
Ｐ[k]にて除算したものである。
の待機状態に移行した時刻をＰ０とし、その後にＲＣ形
発振回路が発振するパルス波形と発振周期を図８に、ま
た、その時の発振周期や発振周期の変化速度を時系列的
に図９に示す。なお、発振周期の速度変化とは、今回測
定された発振周期Ｐ[k]から前回測定された発振周期Ｐ
[k-1]の差を求め、これを発振周期の変化に要した時間
Ｐ[k]にて除算したものである。
【００２８】まず、前回測定したＲＣ形発振回路７の発
振周期Ｐを前回発振周期Ｐprevとする。ただし、初めて
処理Ａを実行するときは、前回の発振周期Ｐを測定して
いないので、初期設定は終了していないものとする。
振周期Ｐを前回発振周期Ｐprevとする。ただし、初めて
処理Ａを実行するときは、前回の発振周期Ｐを測定して
いないので、初期設定は終了していないものとする。
【００２９】次に、発振周期Ｐの最新の発振周期である
最新発振周期Ｐcurを測定する。今、最新発振周期Ｐcur
がＰ１であったとすると、図１０に示すように、この値
がタッチ判断回路９の周期テーブルの格納領域Ｐt[7]に
格納される。周期テーブルは、パイプライン型のキュー
構造を有しており、所定回数分の発振周期Ｐが発生順に
記憶される構造を有している。従って、例えば図１０の
場合、８箇所の格納領域Ｐt[0]〜Ｐt[7]を有しており、
１回目に発生した発振周期Ｐの書き込まれている周期テ
ーブルには、９回目に発生した発振周期Ｐが上書きされ
ることになる。
最新発振周期Ｐcurを測定する。今、最新発振周期Ｐcur
がＰ１であったとすると、図１０に示すように、この値
がタッチ判断回路９の周期テーブルの格納領域Ｐt[7]に
格納される。周期テーブルは、パイプライン型のキュー
構造を有しており、所定回数分の発振周期Ｐが発生順に
記憶される構造を有している。従って、例えば図１０の
場合、８箇所の格納領域Ｐt[0]〜Ｐt[7]を有しており、
１回目に発生した発振周期Ｐの書き込まれている周期テ
ーブルには、９回目に発生した発振周期Ｐが上書きされ
ることになる。
【００３０】次に、予め定められた変化継続時間Ｔcが
経過するために必要な発振周期の測定回数Ｎpを計算す
る。経過時間は現在の時刻から逆上って周期テーブルの
中の発振周期Ｐの和をとることにより求めることができ
る。従って、過去に逆上って計測された発振周期Ｐを積
算し、和が変化継続時間Ｔc以上になった時点でそれま
でに積算した発振周期Ｐの回数が測定回数Ｎpとなる。
経過するために必要な発振周期の測定回数Ｎpを計算す
る。経過時間は現在の時刻から逆上って周期テーブルの
中の発振周期Ｐの和をとることにより求めることができ
る。従って、過去に逆上って計測された発振周期Ｐを積
算し、和が変化継続時間Ｔc以上になった時点でそれま
でに積算した発振周期Ｐの回数が測定回数Ｎpとなる。
【００３１】そして、前回発振周期Ｐprevと今回発振周
期Ｐcurから、最新の発振周期Ｐの変化速度である今回
変化速度Ｖcurを求める。周期テーブルの速度テーブル
は、周期テーブルと同様、パイプライン型のキュー構造
を有しており、発生順に、所定の速度閾値｜Ｖth｜以上
の発振周期Ｐの減少を生じた場合には「１」を格納し、
それ以外の場合には「０」を格納するようにしている。
なお、図１０では、「０」及び「１」と記載せず、Ｖ
１、Ｖ２、…等と記載している。
期Ｐcurから、最新の発振周期Ｐの変化速度である今回
変化速度Ｖcurを求める。周期テーブルの速度テーブル
は、周期テーブルと同様、パイプライン型のキュー構造
を有しており、発生順に、所定の速度閾値｜Ｖth｜以上
の発振周期Ｐの減少を生じた場合には「１」を格納し、
それ以外の場合には「０」を格納するようにしている。
なお、図１０では、「０」及び「１」と記載せず、Ｖ
１、Ｖ２、…等と記載している。
【００３２】次に、処理Ａでは、初期設定が終了したか
どうかの判定を行う。初期設定は、上述の周期テーブル
において、変化継続時間Ｔcが経過するために必要な測
定回数Ｎp個以上の測定周期が格納された状態をもって
初期設定の終了としている。このため、処理Ａを開始し
てから変化継続時間Ｔcが経過するまでは、初期設定が
終了していないものとして以降のタッチ判定処理（以
後、処理Ｂと記載）を行わない。
どうかの判定を行う。初期設定は、上述の周期テーブル
において、変化継続時間Ｔcが経過するために必要な測
定回数Ｎp個以上の測定周期が格納された状態をもって
初期設定の終了としている。このため、処理Ａを開始し
てから変化継続時間Ｔcが経過するまでは、初期設定が
終了していないものとして以降のタッチ判定処理（以
後、処理Ｂと記載）を行わない。
【００３３】前述の変化継続時間Ｔcが経過し、周期テ
ーブルに変化継続時間Ｔc以上の発振周期Ｐが格納され
ると、初期設定が終了するので、処理Ａから後述する処
理Ｂに移行する。
ーブルに変化継続時間Ｔc以上の発振周期Ｐが格納され
ると、初期設定が終了するので、処理Ａから後述する処
理Ｂに移行する。
【００３４】処理Ｂについて図１１及び図１２を基に説
明する。以下、タッチ検知部１の発振周期Ｐが指の接近
により図１２のように変化した場合で説明する。
明する。以下、タッチ検知部１の発振周期Ｐが指の接近
により図１２のように変化した場合で説明する。
【００３５】処理Ａの中でパルス信号の立ち下がり毎に
サンプリングした発振周期Ｐの値から計算した変化速度
｜Ｖcur｜が所定の値｜Ｖth｜以上になった時刻ａから
所定の変化継続時間Ｔc以上にわたり発振周期Ｐの減少
速度がＶth以上の値であり、その後、時刻ｂにいたるま
で発振周期Ｐの減少速度がＶth以上であれば、速度テー
ブルの過去の変化継続時間Ｔcにわたって、速度テーブ
ルの測定回数Ｎp箇所の格納領域には「１」が格納され
ることになる。この状態になったところで処理Ｂが行わ
れる。
サンプリングした発振周期Ｐの値から計算した変化速度
｜Ｖcur｜が所定の値｜Ｖth｜以上になった時刻ａから
所定の変化継続時間Ｔc以上にわたり発振周期Ｐの減少
速度がＶth以上の値であり、その後、時刻ｂにいたるま
で発振周期Ｐの減少速度がＶth以上であれば、速度テー
ブルの過去の変化継続時間Ｔcにわたって、速度テーブ
ルの測定回数Ｎp箇所の格納領域には「１」が格納され
ることになる。この状態になったところで処理Ｂが行わ
れる。
【００３６】処理Ｂの手続は図１３のようになる。時刻
ｂでの最新発振周期Ｐcurを発振周期閾値Ｐthとし、時
刻ｂでタイマーを開始し、以後時間Ｔｗにわたり測定さ
れた発振周期Ｐの値がＰth以下であったとき（時刻
ｃ）、タッチ検知部１に指等の接触があったとしてタッ
チ検知が確定する。この時、タッチ判断回路９は負荷制
御回路５に対してタッチ検知信号を出力する。これを受
けて負荷制御回路５は、例えば、負荷５０に対して電力
を供給し、負荷５０はオンされる。
ｂでの最新発振周期Ｐcurを発振周期閾値Ｐthとし、時
刻ｂでタイマーを開始し、以後時間Ｔｗにわたり測定さ
れた発振周期Ｐの値がＰth以下であったとき（時刻
ｃ）、タッチ検知部１に指等の接触があったとしてタッ
チ検知が確定する。この時、タッチ判断回路９は負荷制
御回路５に対してタッチ検知信号を出力する。これを受
けて負荷制御回路５は、例えば、負荷５０に対して電力
を供給し、負荷５０はオンされる。
【００３７】図１２の状態の欄は、図１１の状態遷移図
における各々の状態と対応しており、図１２の時刻ｂで
状態５から状態７へと遷移し、所定の時間Ｔwにわたり
状態７が継続すると状態８に遷移し、タッチ検知が確定
する。
における各々の状態と対応しており、図１２の時刻ｂで
状態５から状態７へと遷移し、所定の時間Ｔwにわたり
状態７が継続すると状態８に遷移し、タッチ検知が確定
する。
【００３８】指がタッチ面から離れて発振周期Ｐが高く
なり、時刻ｂで設定された発振周期閾値Ｐthを上回った
状態で所定の時間ｔ１以上経過すると、再び状態５へと
遷移し、次のタッチ入力を受け付ける状態となる。時刻
ｅを経過した後、再び指等の接近によりタッチ検知が確
定されると負荷５０はオフされることになる。
なり、時刻ｂで設定された発振周期閾値Ｐthを上回った
状態で所定の時間ｔ１以上経過すると、再び状態５へと
遷移し、次のタッチ入力を受け付ける状態となる。時刻
ｅを経過した後、再び指等の接近によりタッチ検知が確
定されると負荷５０はオフされることになる。
【００３９】なお、図１１において、Ｖ＜Ｖthでかつ最
近の確定状態が状態５にあった場合に状態６から状態７
に遷移し、Ｐcur＜Ｐthでかつ最近の確定状態が状態８
にあった場合に状態６から状態９への遷移するものであ
る。また、状態６が変化継続時間Ｔc以上にわたって継
続されている場合に状態６から状態５へ遷移し、状態７
が変化継続時間Ｔc以上にわたって継続されている場合
に状態７から状態８に遷移するものである。また、所定
の時間Ｔｔ以上にわたり状態８や状態９が継続すると、
状態５へ遷移するものである。
近の確定状態が状態５にあった場合に状態６から状態７
に遷移し、Ｐcur＜Ｐthでかつ最近の確定状態が状態８
にあった場合に状態６から状態９への遷移するものであ
る。また、状態６が変化継続時間Ｔc以上にわたって継
続されている場合に状態６から状態５へ遷移し、状態７
が変化継続時間Ｔc以上にわたって継続されている場合
に状態７から状態８に遷移するものである。また、所定
の時間Ｔｔ以上にわたり状態８や状態９が継続すると、
状態５へ遷移するものである。
【００４０】図１１に示すように、状態５から状態７、
状態７から状態８、状態８から状態５への遷移の条件が
満足されなかった場合（例えば、タッチしている時間が
短くＴｗ時間経過しない間に発振周期Ｐthを上回った場
合）の誤動作等を防ぎ、必ず状態５→状態７→状態８へ
の遷移を行った場合のみ、スイッチング動作を行うよう
にするために、状態６、状態９を設けている。状態６、
状態９は、外界からの電気的なノイズ等により、状態８
や状態９が継続した場合の動作不良を避けるために、所
定の時間Ｔｔ以上にわたり状態８や状態９が継続すると
状態５に遷移して次のタッチ入力を受け付ける様にして
いる。そのため、外界から電気的なノイズ等が印加され
た状態でもタッチ検知動作を継続することができるの
で、動作不良の状態等に陥ることはない。
状態７から状態８、状態８から状態５への遷移の条件が
満足されなかった場合（例えば、タッチしている時間が
短くＴｗ時間経過しない間に発振周期Ｐthを上回った場
合）の誤動作等を防ぎ、必ず状態５→状態７→状態８へ
の遷移を行った場合のみ、スイッチング動作を行うよう
にするために、状態６、状態９を設けている。状態６、
状態９は、外界からの電気的なノイズ等により、状態８
や状態９が継続した場合の動作不良を避けるために、所
定の時間Ｔｔ以上にわたり状態８や状態９が継続すると
状態５に遷移して次のタッチ入力を受け付ける様にして
いる。そのため、外界から電気的なノイズ等が印加され
た状態でもタッチ検知動作を継続することができるの
で、動作不良の状態等に陥ることはない。
【００４１】図１４は、電気的なノイズ源としてインバ
ータスタンド（日本電気株式会社製造の3SP16BNを使
用）の蛍光管面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照
射した状態でインバータスタンドの電源をオン・オフ制
御した場合に、変化継続時間Ｔcを３０ｍｓｅｃ、４０
ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃとした際、タッチスイッチがタ
ッチ検知を確定してしまったときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定した結果を表している。図１４から変化継
続時間Ｔcの増加により誤動作した距離が減少すること
が分かるが、タッチスイッチの用途を壁に取り付けて天
井に配された照明器具を制御するスイッチとすれば、１
ｍ以上の距離で誤動作することがなければ特に使用上の
問題を生じることはない。
ータスタンド（日本電気株式会社製造の3SP16BNを使
用）の蛍光管面をタッチスイッチのタッチ面に水平に照
射した状態でインバータスタンドの電源をオン・オフ制
御した場合に、変化継続時間Ｔcを３０ｍｓｅｃ、４０
ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃとした際、タッチスイッチがタ
ッチ検知を確定してしまったときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定した結果を表している。図１４から変化継
続時間Ｔcの増加により誤動作した距離が減少すること
が分かるが、タッチスイッチの用途を壁に取り付けて天
井に配された照明器具を制御するスイッチとすれば、１
ｍ以上の距離で誤動作することがなければ特に使用上の
問題を生じることはない。
【００４２】図１５は、接地された鉄板（５０×１００
×１ｍｍ）でタッチ面の全面を覆うように高さ約６ｃｍ
の距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定の距離まで接近
後に静止した場合に、１０回中にタッチ検知を確定した
回数を測定したものである。図１５より、変化継続時間
Ｔcを３０ｍｓｅｃにした場合、それ以上長く変化継続
時間を設定した場合より検知可能な距離が長くなり、タ
ッチ面の上方でのタッチ検知の確率が高くなる。つま
り、変化継続時間Ｔcを３０ｍｓｅｃにすると、指等を
タッチ面に接近させた場合のタッチ検知距離が長くなる
ため、よりソフトなタッチ操作感を得ることができる。
また、手袋等をはめた場合のように指の表面とタッチ検
出用電極１３との距離が離れる場合にもタッチ検知の確
率が高くなり、手袋をはめた場合にも操作感を損なうこ
とはない。
×１ｍｍ）でタッチ面の全面を覆うように高さ約６ｃｍ
の距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定の距離まで接近
後に静止した場合に、１０回中にタッチ検知を確定した
回数を測定したものである。図１５より、変化継続時間
Ｔcを３０ｍｓｅｃにした場合、それ以上長く変化継続
時間を設定した場合より検知可能な距離が長くなり、タ
ッチ面の上方でのタッチ検知の確率が高くなる。つま
り、変化継続時間Ｔcを３０ｍｓｅｃにすると、指等を
タッチ面に接近させた場合のタッチ検知距離が長くなる
ため、よりソフトなタッチ操作感を得ることができる。
また、手袋等をはめた場合のように指の表面とタッチ検
出用電極１３との距離が離れる場合にもタッチ検知の確
率が高くなり、手袋をはめた場合にも操作感を損なうこ
とはない。
【００４３】なお、本実施の形態においては、発振周期
Ｐを基にタッチ検知の確定を行っているが、発振周期Ｐ
に変えて静電容量Ｃの変化を検出し、同様の手続により
タッチ検知の確定を行うようにしてもよい。
Ｐを基にタッチ検知の確定を行っているが、発振周期Ｐ
に変えて静電容量Ｃの変化を検出し、同様の手続により
タッチ検知の確定を行うようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、人体の静電容量にて変動するタッチ検出用電極
間の静電容量の減少速度に基づいて検知判断を行ってお
り、タッチ検知の条件として所定の変化速度以上の変化
が生じた時点が基点となっているため、所定の変化速度
を温度変化等の環境の変動による容量変化速度以上に設
定することにより急激な環境変化に対しても誤動作をし
ないため、環境の変化によらず正確なタッチ検知が可能
となるタッチスイッチを提供することができるという効
果を奏する。また、被検知体の緩慢な接近によるタッチ
を検知しないため、スイッチに気付かずにタッチ面へ接
近した場合のような無意志な状態でのタッチ部への接近
によるスイッチング動作を避けることが可能となるとい
う効果を奏する。
っては、人体の静電容量にて変動するタッチ検出用電極
間の静電容量の減少速度に基づいて検知判断を行ってお
り、タッチ検知の条件として所定の変化速度以上の変化
が生じた時点が基点となっているため、所定の変化速度
を温度変化等の環境の変動による容量変化速度以上に設
定することにより急激な環境変化に対しても誤動作をし
ないため、環境の変化によらず正確なタッチ検知が可能
となるタッチスイッチを提供することができるという効
果を奏する。また、被検知体の緩慢な接近によるタッチ
を検知しないため、スイッチに気付かずにタッチ面へ接
近した場合のような無意志な状態でのタッチ部への接近
によるスイッチング動作を避けることが可能となるとい
う効果を奏する。
【００４５】また、静電容量の閾値を基にタッチ検知の
判断を行う方式では、接近物体の大きさによって検知確
定時の距離に差が生じるという問題があったが、静電容
量の減少速度に基づいて検知判断を行う本発明において
は、タッチ検知を開始するためには接近動作の継続によ
って生じる静電容量の継続的な減少が必要となるので、
接近物体に大きさによる検知確定時の距離の差が検知判
断に表れにくいという効果を奏する。
判断を行う方式では、接近物体の大きさによって検知確
定時の距離に差が生じるという問題があったが、静電容
量の減少速度に基づいて検知判断を行う本発明において
は、タッチ検知を開始するためには接近動作の継続によ
って生じる静電容量の継続的な減少が必要となるので、
接近物体に大きさによる検知確定時の距離の差が検知判
断に表れにくいという効果を奏する。
【００４６】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載のタッチスイッチの効果に加え、タッチ検知開始
後、一定時間にわたり静電容量を監視して予め設定して
ある閾値以下であるときにタッチ検知を確定するので、
スイッチに気付かずにタッチ面に指等が当たった場合
等、タッチ面に指が接触している時間が短い場合の無意
志なタッチ部への接近によるスイッチ動作を避けること
ができるという効果を奏する。
記載のタッチスイッチの効果に加え、タッチ検知開始
後、一定時間にわたり静電容量を監視して予め設定して
ある閾値以下であるときにタッチ検知を確定するので、
スイッチに気付かずにタッチ面に指等が当たった場合
等、タッチ面に指が接触している時間が短い場合の無意
志なタッチ部への接近によるスイッチ動作を避けること
ができるという効果を奏する。
【００４７】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
又は請求項２記載のタッチスイッチにおいて、指等の被
検知体のタッチ面への接近速度によらず、所定時間にわ
たり変化速度以上の変化が継続するようになるので、よ
り正確な操作感を得ることが可能となる。
又は請求項２記載のタッチスイッチにおいて、指等の被
検知体のタッチ面への接近速度によらず、所定時間にわ
たり変化速度以上の変化が継続するようになるので、よ
り正確な操作感を得ることが可能となる。
【００４８】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
乃至請求項３記載のタッチスイッチにおいて、変化継続
時間を３０ｍｓｅｃ程度に設定しているので、電気的な
ノイズ耐性を備えながら、良好なタッチ操作性を得るこ
とができるという効果を奏する。
乃至請求項３記載のタッチスイッチにおいて、変化継続
時間を３０ｍｓｅｃ程度に設定しているので、電気的な
ノイズ耐性を備えながら、良好なタッチ操作性を得るこ
とができるという効果を奏する。
【図１】タッチスイッチの回路構成図である。
【図２】タッチスイッチを構成するタッチ検知部の側面
断面図である。
断面図である。
【図３】タッチ検出用電極のパターン図である。図４は
ＲＣ形発振回路の回路構成図である。
ＲＣ形発振回路の回路構成図である。
【図４】ＲＣ形発振回路の回路構成図である。
【図５】タッチスイッチの外観図であり、（ａ）は正面
図であり、（ｂ）は側面図である。
図であり、（ｂ）は側面図である。
【図６】電源の投入から処理Ａを行うまでの過程を表す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図７】処理Ａの開始から処理Ｂを行うまでの過程を表
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図８】ＲＣ形発振回路が発振するパルス波形と発振周
期を表す図である。
期を表す図である。
【図９】ＲＣ形発振回路が発振する発振周期やその時点
における発振周期の変化速度を時系列的に表す図であ
る。
における発振周期の変化速度を時系列的に表す図であ
る。
【図１０】発振周期や発振周期の変化速度を発生順にタ
ッチ判断回路において格納する周期テーブル及び格納テ
ーブルを表す図である。
ッチ判断回路において格納する周期テーブル及び格納テ
ーブルを表す図である。
【図１１】初期設定が終了した後、タッチ検知部に指等
が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定する
までの過程を表す状態遷移図である。
が触れられているかどうかをタッチ判断回路が確定する
までの過程を表す状態遷移図である。
【図１２】時間経過に伴うタッチ検知部の発振周期の変
化とそれに伴い遷移する状態及びその際の負荷の状態を
表す図である。
化とそれに伴い遷移する状態及びその際の負荷の状態を
表す図である。
【図１３】処理Ｂの開始から終了までの過程を表すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１４】インバータスタンドの蛍光管面をタッチスイ
ッチのタッチ面に水平に照射した状態でインバータスタ
ンドの電源をオン・オフ制御した場合の変化継続時間と
タッチスイッチが誤動作したときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定したものである。
ッチのタッチ面に水平に照射した状態でインバータスタ
ンドの電源をオン・オフ制御した場合の変化継続時間と
タッチスイッチが誤動作したときのタッチ面と蛍光管と
の距離を測定したものである。
【図１５】接地された鉄板をタッチ面の前面を覆うよう
に高さ約６ｃｍの距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定
の距離まで接近後に静止した場合に、１０回中にタッチ
検知を確定した回数を測定したものである。
に高さ約６ｃｍの距離から速さ４０ｍｍ／ｓｅｃで一定
の距離まで接近後に静止した場合に、１０回中にタッチ
検知を確定した回数を測定したものである。
１ タッチ検知部 ３ 電源回路 ５ 負荷制御回路 ７ ＲＣ形発振回路（静電変化検出手段） ９ タッチ判断回路 １３ タッチ検出用電極
Claims (4)
- 【請求項１】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
検出用電極間の静電容量変化を検出する静電変化検出手
段と、タッチ検出用電極間の静電容量の変化速度を演算
し、所定の変化速度以上の変化が生じた時点からこの所
定の変化速度以上の変化が予め定めた変化継続時間以上
継続したときにタッチ検知を確定するタッチ判断回路と
を備えたことを特徴とするタッチスイッチ。 - 【請求項２】 指等の接近・接触に伴い変動するタッチ
検出用電極間の静電容量変化を検出する静電変化検出手
段と、タッチ検出用電極間の静電容量の変化速度を演算
し、所定の変化速度以上の変化が生じた時点からこの所
定の変化速度以上の変化が予め定めた変化継続時間以上
継続したときに第１の静電容量値を検出するとともにタ
ッチ検知の動作を開始し、その後、一定時間にわたって
タッチ検出用電極間の静電容量が第１の静電容量値以下
であるときにタッチ判断回路においてタッチ検知を確定
するようにしたことを特徴とするタッチスイッチ。 - 【請求項３】 所定の変化速度以上の変化が生じた時点
の被検知体の位置をタッチ面近傍に設定するようにした
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタッチス
イッチ。 - 【請求項４】 変化継続時間を３０ｍｓｅｃ程度とした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のタッチス
イッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29759397A JP3480276B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | タッチスイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29759397A JP3480276B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | タッチスイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11136116A true JPH11136116A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3480276B2 JP3480276B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=17848574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29759397A Expired - Fee Related JP3480276B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | タッチスイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480276B2 (ja) |
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| JP2007026065A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Elan Microelectronics Corp | 静電容量式タッチパネルの物品検出方法 |
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1997
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