トップ :: G 物理学 :: G06 計算;計数




【発明の名称】 タッチ検出信号発生回路、座標入力装置およびタッチ検出信号発生方法
【発明者】 【氏名】岩崎 光治

【氏名】長井 崇
【要約】 【課題】タッチ検出信号を発生する電流出力回路の電流オフセットの変動を抑制してタッチの誤検出を防止することができるタッチ検出信号発生回路、座標入力装置およびタッチ検出信号発生方法を提供することにある。

【解決手段】この発明は、静電センサ部を電流出力アンプに接続したときの電流出力アンプの入力側容量をあらかじめ考慮してその分の容量を電流出力アンプの入力端子に付加した上で電流出力アンプのオフセットをキャンセルし、付加した容量を入力端子から切離して静電センサ部の電極スキャンを行いタッチの検出信号を得るものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の方向に配列された多数の電極を有する静電センサ部の前記電極をスキャンして電極対応に得られる電荷電流を受けて所定の電極にタッチしたことを示す検出信号を発生するタッチ検出信号発生回路において、前記静電センサ部に第１のスイッチ回路を介して接続され前記電荷電流を入力端子に受けて前記検出信号を出力電流として発生するアンプと、無信号入力時のこのアンプの出力端子を所定の基準レベルにしかつ実質的に前記出力電流がゼロになるようにしてこのアンプ出力のオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル回路と、前記第１のスイッチ回路と前記アンプの前記入力端子との間に設けられ前記第１のスイッチ回路により前記静電センサ部が接続されたときの前記入力端子の入力容量に相当する容量を第２のスイッチ回路を介して前記アンプの入力端子に付加する容量付加回路とを備え、前記第１のスイッチ回路により前記静電センサ部と前記アンプとの接続が遮断されかつ前記第２のスイッチ回路により前記アンプの入力端子に前記入力容量に相当する容量が付加された状態で前記オフセットキャンセル回路が前記アンプ出力のオフセットをキャンセルすることを特徴とするタッチ検出信号発生回路。
【請求項２】前記第１のスイッチ回路は、ＯＮすることで前記静電センサ部と前記アンプとを接続し、ＯＦＦすることで前記静電センサ部と前記アンプとの接続を遮断するものであり、前記容量付加回路は、前記入力容量に相当する容量のコンデンサを有し、前記第２のスイッチ回路は、一端が前記入力端子に接続され、他端に前記コンデンサが接続され、ＯＮすることで前記アンプの入力端子に前記コンデンサを付加し、ＯＦＦすることで前記アンプの入力端子に接続された前記コンデンサを切り離すものである請求項１記載のタッチ検出信号発生回路。
【請求項３】前記コンデンサは、前記第２のスイッチ回路とグランドとの間に設けられ、前記オフセットキャンセル回路により前記アンプ出力のオフセットのキャンセルが行われた状態において、前記第２のスイッチ回路がＯＦＦして前記コンデンサが前記入力端子から切り離されかつ前記第１のスイッチ回路がＯＮすることにより前記静電センサ部と前記アンプとが接続されて前記電極のスキャンが行われる請求項２記載のタッチ検出信号発生回路。
【請求項４】前記第１のスイッチ回路は、２つのスイッチ回路からなり、前記アンプは、＋位相の入力端子と−位相の入力端子を有し、スキャンされる前記電極は隣接する一対の電極を単位として行われ、この一対のそれぞれ電極により形成されるそれぞれのコンデンサからの電荷電流の一方が前記２つのスイッチ回路の一方を介して前記＋位相の入力端子に入力され、前記コンデンサからの電荷電流の他方が前記２つのスイッチ回路の他方を介して前記−位相の入力端子に入力される請求項３記載のタッチ検出信号発生回路。
【請求項５】前記容量付加回路の前記コンデンサは、複数設けられ、これら複数のコンデンサの１以上を選択的に前記アンプの＋位相の入力端子と−位相の入力端子とにそれぞれ付加する請求項４記載のタッチ検出信号発生回路。
【請求項６】前記第２のスイッチ回路も２つのスイッチ回路からなり、前記容量付加回路の前記複数のコンデンサは、前記＋位相の入力端子と前記−位相の入力端子に対応してそれぞれの前記入力容量に相当する容量の第１および第２のコンデンサであり、前記第２のスイッチ回路の一方のスイッチ回路を介して前記＋位相の入力端子に前記第１のコンデンサが接続され、前記第２のスイッチ回路の他方のスイッチ回路を介して前記−位相の入力端子に前記第２のコンデンサが接続される請求項５記載のタッチ検出信号発生回路。
【請求項７】所定の方向に配列された多数の電極を有する静電センサ部の前記電極をスキャンして電極対応に得られる電荷電流を受けて所定の電極にタッチしたことを示す検出信号を発生してこれによりタッチされた電極位置を検出する座標入力装置において、前記電荷電流を入力端子に受けて前記検出信号を出力電流として発生するアンプと、ＯＮすることで前記静電センサ部と前記アンプとを接続し、ＯＦＦすることで前記静電センサ部と前記アンプとの接続を遮断する第１のスイッチ回路と、無信号入力時のこのアンプの出力端子を所定の基準レベルにしかつ実質的に前記出力電流がゼロになるようにしてこのアンプ出力のオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル回路と、第２のスイッチ回路を有し、前記第１のスイッチ回路と前記アンプの前記入力端子との間に設けられ前記静電センサ部が接続されたときの前記入力端子の入力容量に相当する容量をＯＮになった前記第２のスイッチ回路を介して前記アンプの入力端子に付加する容量付加回路と、前記第１のスイッチ回路をＯＦＦにし、前記第２のスイッチ回路をＯＮにして前記オフセットキャンセル回路により前記アンプ出力のオフセットをキャンセルし、このオフセットがキャンセルされた状態で前記第２のスイッチをＯＦＦにして前記第１のスイッチをＯＮにして前記電極のスキャンの制御を行う制御回路を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項８】前記容量付加回路は前記入力容量に相当する容量のコンデンサを有し、前記第２のスイッチは、一端が前記入力端子に接続され、他端が前記コンデンサの一端に接続され、前記コンデンサの他端が接地されている請求項７記載の座標入力装置。
【請求項９】前記第１のスイッチ回路は、２つのスイッチ回路からなり、前記アンプは、＋位相の入力端子と−位相の入力端子を有し、スキャンされる前記電極は隣接する一対の電極を単位として行われ、この一対のそれぞれ電極により形成されるそれぞれのコンデンサからの電荷電流の一方が前記２つのスイッチ回路の一方を介して前記＋位相の入力端子に入力され、前記コンデンサからの電荷電流の他方が前記２つのスイッチ回路の他方を介して前記−位相の入力端子に入力される請求項８記載の座標入力装置。
【請求項１０】前記容量付加回路の前記コンデンサは、複数設けられ、前記容量付加回路は、制御信号に応じてこれら複数のコンデンサの１以上を選択的に付加するものであり、前記制御回路は、前記検出信号によりタッチの判定ができないときあるいはタッチ位置の検出ができないときに前記制御信号を発生して前記容量付加回路を制御して前記入力端子に付加する容量を他の容量にする制御を行う請求項９記載の座標入力装置。
【請求項１１】格子状にＸ方向に配列された多数のＸ電極とＹ方向に格子状に配列された多数のＹ電極を具えた静電センサ部を有し、前記それぞれに隣接する一対の電極を単位としてスキャンして前記Ｘ電極および前記Ｙ電極の各一対の電極対応に得られるスキャンの方向に沿っての検出信号のレベルの変化がタッチ位置を含めたその近傍で所定の基準レベルに対して上下に振れる２つのピークを持つ検出信号を得て前記Ｘ電極および前記Ｙ電極それぞのタッチされた電極位置を検出する座標入力装置において、前記静電センサ部に第１のスイッチ回路を介して接続され前記電荷電流を入力端子に受けて前記検出信号を出力電流として発生するアンプと、無信号入力時のこのアンプの出力端子を所定の基準レベルにしかつ実質的に前記出力電流がゼロになるようにしてこのアンプ出力のオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル回路と、前記第１のスイッチ回路と前記アンプの前記入力端子との間に設けられ前記第１のスイッチ回路により前記静電センサ部が接続されたときの前記入力端子の入力容量に相当する容量を第２のスイッチ回路を介して前記アンプの入力端子に付加する容量付加回路とを備え、前記第１のスイッチ回路をＯＦＦに制御にして前記静電センサ部と前記アンプとの接続を切離して前記第２のスイッチ回路をＯＮに制御して前記容量付加回路により前記入力容量に相当する容量を前記アンプの入力端子に付加して前記オフセットキャンセル回路により前記アンプ出力のオフセットをキャンセルし、前記第２のスイッチ回路をＯＦＦに制御して前記入力容量に相当する容量を前記アンプの入力端子から切り離して前記第１のスイッチをＯＮに制御して前記静電センサ部と前記アンプとを接続して前記電極のスキャンの制御を行う制御回路を備えることを特徴とする座標入力装置。
【請求項１２】所定の方向に配列された多数の電極を有する静電センサ部の前記電極をスキャンして電極対応に得られる電荷電流を受けて所定の電極にタッチしたことを示す検出信号を発生するタッチ検出信号発生方法において、前記静電センサ部に接続され前記電荷電流を入力端子に受けて前記検出信号を出力電流として発生するアンプと、無信号入力時のこのアンプの出力端子を所定の基準レベルにしかつ実質的に出力電流がゼロになるようにしてこのアンプ出力のオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル回路とを有し、前記静電センサ部と前記アンプの前記入力端子との接続を遮断した後に、前記静電センサ部を前記入力端子に接続したときの前記電流出力アンプの入力側容量に相当する容量を前記入力端子に付加して前記オフセットキャンセル回路により前記アンプの出力のオフセットをキャンセルし、この後に前記付加した容量を前記入力端子から切離して前記静電センサ部と前記アンプの前記入力端子とを接続した後に、前記電極スキャンを行い前記検出信号を得ることを特徴とするタッチ検出信号発生方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、タッチ検出信号発生回路および座標入力装置に関し、詳しくは、格子状に配列された一対の電極を１対のコンデンサとしてスキャンすることで、指でタッチした電極近傍の検出信号として所定の基準レベルに対して上下に振れる２つのピークを持つタッチの検出信号を発生させ、この検出信号に基づいて電極のタッチ位置を検出する座標入力装置において、タッチ検出信号を発生する電流出力回路の電流オフセットの変動を低減しあるいは抑制してタッチの誤検出を防止することができるような座標入力装置、そのタッチ検出信号発生回路およびタッチ検出信号発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータシステムで使用されるマウス、トラックボール、クイックポインタに代わるポインティングデバイスとして座標入力装置がある。この座標入力装置は、Ｘ，Ｙ電極が多数格子状に配列された静電センサ部分を持ち、隣接する各一対の電極の容量差の検出によりタッチされた電極の位置の検出を行う。この座標入力装置は、タッチされた電極の位置を検出するために、通常、隣接する一対の電極を組（単位）として、Ｘ電極あるいはＹ電極のスキャンを行う。そして、この座標入力装置は、一対の電極により形成される２つのコンデンサの容量の差をそれぞれの電荷電流の差として電荷電流検出回路で検出することで、タッチの検出信号を得ている。
【０００３】座標入力装置の静電センサ部分に配置されるＸ，Ｙ電極の幅を指のタッチ幅より細いストライブ電極とすれば、タッチされている電極は、Ｘ，Ｙ電極間の電気力線が指により遮られることでその容量が低下する。そのために、タッチされている電極の前後での一対の電極間の容量の差が変化する。この容量差は、タッチ位置の手前側では＋側で増加していき、やがて減少して、指のタッチ位置（タッチした指の中央部分）でやがてゼロになり、タッチ位置から後になると−側で増加していき、やがて減少して再びゼロになるような特性を持つ検出信号になる。言い換えれば、電荷電流検出回路により得られるタッチ検出信号（タッチ信号）は、スキャン方向に沿ってのレベル変化が所定の基準レベルに対して上下に振れる２つのピークを持つ信号になる。
【０００４】このようなタッチ検出信号は、電極対応に得られる電荷電流を受ける図２に示されるような回路において生成される。図２は、座標入力装置のタッチ検出信号を発生する電荷電流検出回路１０を中心とするブロック図であり、１１は、その静電センサ部（タッチ部）、１２はマルチプレクサ、１３は、パルス駆動回路であって、Ｘ側ドライブ回路とＹ側ドライブ回路とからなる。１４は接続切換回路、１５は差電流発生回路、１６ａ，１６ｂ、１６ｃはそれぞれスイッチ回路、１７は積分回路、１８はコントロール回路、１９は、オフセットキャンセル回路である。なお、積分回路１７は、積分用のコンデンサＣSとこれに並列に接続されてこのコンデンサに充電された電荷をリセットするためのスイッチ回路ＳＷとからなる。そして、ここでは、接続切換回路１４と、差電流発生回路１５、スイッチ回路１６ａ，１６ｂ、１６ｃとが電荷電流検出回路を構成している。スイッチ回路１６ａ，１６ｂは、マルチプレクサ１２と接続切換回路１４との間に設けられていて、スイッチ回路１６ａ，１６ｂから接続切換回路１４、そしてこれ以降の回路が一点鎖線で示すようにＩＣ化されている。そのうちスイッチ回路１６ｃは、差電流発生回路１５と積分回路１６との間に設けられている。
【０００５】静電センサ部１１は、平板状のものであって、Ｘ方向に所定の間隔で多数配列されたストライプ電極（Ｘ電極）とＹ方向に所定の間隔で多数配列されたストライプ電極（Ｙ電極）とを有していて、これら電極が誘電体樹脂のスペーサを介して所定間隔で積層されている。各ストライプ電極Ｘと各ストライプ電極Ｙとは、いずれか一方の隣接する電極２本が順次一対のものとしてマルチプレクサ１２により選択されパルス駆動回路１３によりパルス駆動される。このとき、他方の電極は、一定レベルの電圧が与えられている。選択される２本の電極は、選択されたときに、他方の電極との関係において図２に示す２つのコンデンサＣａとＣｂとに対応する。そして、一方のコンデンサの容量に対して他方のコンデンサの容量の差が差電流発生回路１５により電流値として検出されて出力される。
【０００６】パルス駆動回路１３により各ストライプ電極Ｘあるいは各ストライプ電極Ｙをパルス駆動をした場合には、駆動パルスの立上がりに応じて正極の微分パルス（充電電流パルス）が発生し、駆動パルスの立下がりに応じて負極の微分パルス（放電電流パルス）が発生する。接続切換回路１４は、これら２つの微分パルス（電荷電流）の極性を揃えるものであり、駆動パルスの立上がり、立下がりの手前で差電流発生回路１５の＋位相の入力端子への接続と−位相の入力端子への接続を相互に入れ換える。これにより接続切換回路１４は、これらの電流の極性を一方向に切換えて（放電側電流を反転させて正極側とする）差電流発生回路１５に出力する。その切換タイミング信号は、コントローラ１８からタイミング信号Ｔを受けて行われる。マルチプレクサ１２により選択された隣接するＹ方向の２つの電極に駆動パルスＰが入力されると、共通に接続されたコンデンサＣａ，Ｃｂの一端Ｎ（例えば、最初はＸ側の電極）に駆動パルスＰが加えられる。選択されたコンデンサＣａ，Ｃｂの他端Ｎａ，Ｎｂ（最初はＹ側の電極）は、マルチプレクサ１２，接続切換回路１４を介して差電流発生回路１５の（＋）位相入力と（−）位相入力とにそれぞれ入力される。差電流発生回路１５は、Ｇｍアンプ（トランス・コンダクタンス・アンプ）で構成され、その＋位相端子（正相入力端子）と−位相端子（逆相入力端子）とにコンデンサＣａ，Ｃｂの他端Ｎａ，Ｎｂに発生する電圧信号（電荷電流の電圧信号）を受ける。そして、その出力には、これら入力信号の電位差に応じた電流が差電流値として出力される。なお、この電荷電流検出回路の技術は、この出願人の米国特許第６０７５５２０号として登録されている。
【０００７】オフセットキャンセル回路１９は、コントロール回路１８の制御により動作して静電センサ部１１のスキャン開始前に差電流発生回路１５の無信号入力時においてその出力レベルを基準レベルに設定してそのときの出力電流値を“０”に合わせるオフセットキャンセル処理をする。これにより差電流発生回路１５の出力レベルが基準レベルに設定されるので、スキャン方向に沿っての変化が所定の基準レベルに対して上下に振れるタッチ検出信号を高い精度で得ることができる。また、製品ごとの基準レベルのばらつきを吸収するためにもこのオフセットキャンセル回路１９が設けらている。オフセットキャンセル回路１９は、ここでは、例えば、出力電圧を電圧Ｖcc／２（ただし、Ｖccは電源電圧）に設定してかつ出力電流値を０にして差電流発生回路１５の無信号入力時のオフセットをキャンセルする。なお、このオフセットをキャンセルするときにはコントロール回路１８は、スイッチ回路１６ｃをＯＮにする。そしてオフセットキャンセル回路１９は、差電流発生回路１５の出力信号を受けてその動作電流等を調整して出力電圧が電圧Ｖcc／２になるようにしかつ出力電流値が０になるようにする。このとき、スイッチ回路１６ａ，１６ｂは初期状態でＯＦＦになっているのでＯＦＦのままであり、これにより差電流発生回路１５の入力側は、静電センサ部１１に接続されずに無信号状態にされる。
【０００８】ところで、電流出力のＧｍアンプは、通常、プッシュ回路側の上流側に電流吐出しの電流源を持ち、プル回路側の下流側に電流シンクの電流源をもつプッシュプル型の回路である。そこで、差電流発生回路１５は、図２に示すように、上流側の電流吐き出しの電流源を可変電流源１５ａとし、下流側の電流シンクの電流源を可変電流源１５ｂとして構成し、オフセットキャンセル処理は、それぞれ可変電流源の電流値を調整することで行われる。このオフセットキャンセル処理後にコントローラ１８がスイッチ回路１６ａ，１６ｂをＯＮにしてコントローラ１８の制御によりＸ電極あるいはＹ電極がスキャンされてスキャン方向に応じて変化するタッチ検出信号が差電流発生回路１５に発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような回路にあっては、静電センサ部１１をマルチプレクサ１２でスキャンするときには、コントロール回路１８によりスイッチ回路１６ａ、１６ｂをＯＮにして静電センサ部１１と接続しなければならなず、スキャンして得られるそれぞれの電荷電流はそれぞれグランドＧＮＤに対して流れる電流値になる。一方、差電流発生回路１５の入力の対接地容量とＩＣの外部にある静電センサ部１１が接続されたときの差電流発生回路１５の入力の対接地容量とが異なるために、このときスキャン前にオフセットキャンセルしたオフセット量に影響を与えてオフセットが十分にキャンセルされなくなる。それは、後者では静電センサ部１１が接続されたときに静電センサ部１１の接続により対接地浮遊容量が入力側に加わるからである。前者の容量が１ｐＦ以下であるのに対して後者の容量は３０ｐＦ〜５０ｐＦと大きい。これによりオフセットキャンセル回路１９でキャンセルしたオフセット量に狂いが生じ、せっかく基準レベルに設定しても精度の高いタッチ検出信号を得ることが難しくなる。しかも、差電流発生回路１５のオフセットは、基準レベルを上下いずれかに変化させるので、差電流発生回路１５から得られる、上下にピークを持つ検出信号のダイナミックレンジを低下させる。その結果、タ ッチしているか否かの判別が難しくなり、タッチしていないのにタッチしているという誤検出がされたり、タッチしているのにそれが検出できない問題も生じる。また、タッチ位置も正確でなくなる。この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、タッチ検出信号を発生する電流出力回路の電流オフセットの変動を低減しあるいは抑制してタッチの誤検出を防止することができるタッチ検出信号発生回路および座標入力装置を提供することにある。この発明の他の目的は、タッチ検出信号を発生する電流出力回路の電流オフセットの変動を低減しあるいは抑制してタッチの誤検出を防止することができるタッチ検出信号発生方法を提供することにある。
【００１０】このような目的を達成するためのこの発明のタッチ検出信号発生回路および座標入力装置の特徴は、所定の方向に配列された多数の電極を有する静電センサ部の前記電極をスキャンして電極対応に得られる電荷電流を受けて所定の電極にタッチしたことを示す検出信号を発生するタッチ検出信号発生回路において、静電センサ部に第１のスイッチ回路を介して接続され電荷電流を入力端子に受けてタッチの検出信号を出力電流として発生するアンプと、無信号入力時のこのアンプの出力端子を所定の基準レベルにしかつ実質的に出力電流がゼロになるようにしてこのアンプ出力のオフセットをキャンセルするオフセットキャンセル回路と、第１のスイッチ回路とアンプの入力端子との間に設けられ第１のスイッチ回路により静電センサ部が接続されたときのアンプの入力端子の入力容量に相当する容量を第２のスイッチ回路を介してアンプの入力端子に付加する容量付加回路とを備え、第１のスイッチ回路により静電センサ部とアンプとの接続が遮断されかつ第２のスイッチ回路によりアンプの入力端子に入力容量に相当する容量が付加された状態でオフセットキャンセル回路がアンプ出力のオフセットをキャンセルするものである。また、この発明のタッチ検出信号発生方法の特徴は、前記静電センサ部と前記アンプの前記入力端子との接続を遮断した後に、前記静電センサ部を前記入力端子に接続したときの前記アンプの入力側容量に相当する容量を前記入力端子に付加して前記オフセットキャンセル回路により前記アンプ出力のオフセットをキャンセルし、この後に前記付加した容量を前記入力端子から切離して前記電極スキャンを行い前記の検出信号を得るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】このように、この発明は、静電センサ部を電流出力アンプに接続したときの電流出力アンプの入力側容量をあらかじめ考慮してその分の容量を付加した上でオフセットキャンセル回路を動作させて電流出力アンプ出力のオフセットをキャンセルする処理をする。これにより、その後に付加した容量を切離して同様な対接地容量を持つ静電センサ部を接続してもオフセットキャンセル回路でキャンセルしたオフセットの狂いが抑制される。この状態で電極スキャンを行うことで、電流出力アンプの出力に精度の高いタッチ検出信号を得ることができる。さらに、電極スキャンに伴って電流出力アンプから得られるタッチ検出信号の基準レベルの変動が低減しあるいは抑制されるので、ダイナミックレンジが向上する。その結果、この発明を適用した座標入力装置等では、タッチしているか否かの判別が容易となり、タッチの誤検出が減少し、さらに高い精度でタッチした電極の座標位置を検出することができる。
【００１２】
【実施例】図１は、この発明の一実施例の座標入力装置のタッチ検出信号発生回路を中心とするブロック図である。なお、図２と同一の構成要素は同一の符号で示し、その説明を割愛する。図１においては、１０ａは、ＩＣ化された電荷電流検出回路１０ａであって、図示するように、これの差電流検出回路１５の＋位相入力端子側に接続される接続切換回路１４の入力にはそれぞれスイッチ回路１６ｄ，１６fを介してコンデンサＣ1，Ｃ3が接続され、差電流検出回路１５の−位相入力端子側に接続される接続切換回路１４の入力にはそれぞれスイッチ回路１６ｅ，１６ｇを介してコンデンサＣ2，Ｃ4が接続されている。これらそれぞれのコンデンサは、各スイッチ回路を介して それぞれの入力とグランドＧＮＤ間に設けられている。そして、この発明の構成要素である容量負荷回路がこれらスイッチ回路１６ｄ〜１６ｇとコンデンサＣ1〜Ｃ4とにより構成されている。なお、図１においては、図２と同一の構成要素は同一の符号で示し、その説明を割愛する。２０は、検出信号判定部であって、アンプ２１と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２２、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）２３、そして、データ処理装置２４とからなる。データ処理装置２４は、内部にＭＰＵとメモリとを有し、プログラム処理によりタッチされたか否かの判定と、タッチされているときにタッチ位置の検出を行い、その結果得られたタッチ位置の座標データを座標入力装置が接続された外部装置あるいは外部回路に出力する。ここで、コンデンサＣ1，Ｃ2は、４０ｐＦ、コンデンサＣ3，Ｃ4は２０ｐＦである。
【００１３】ここでのコンデンサＣ1，Ｃ2は、静電センサ部１１に接続されたときの差電流発生回路１５の各入力の対接地浮遊容量に対応させた平均的な容量であり、４０ｐＦが選択されている。そこで、スイッチ回路１６ｄ，１６ｅがＯＮしてこれら２つのコンデンサが並列に差電流検出回路１５の＋，−の入力側に接続されたときには、全体としては８０ｐＦになる。コンデンサＣ3，Ｃ4を含めて、このように小さい容量のコンデンサは、ＩＣの中に集積回路の一部として形成され、形成することができる。ここでは、オフセットキャンセル回路１９で差電流発生回路１５の出力を基準レベル（電圧Ｖcc／２で電流値＝０）に設定してオフセットをキャンセルする処理をするときには、コントロール回路１８からの制御信号Ｓ1，Ｓ2によりスイッチ回路１６ｄ，１６ｅをＯＮにして、あるいはスイッチ回路１６ｆ，１６ｇをＯＮにして、あるいは両者をＯＮにした状態でオフセットキャンセル回路１９が差電流発生回路１５の出力のオフセットをキャンセル処理をする。その後に、コントロール回路１８がこれらスイッチ回路をＯＦＦにし、スイッチ回路１６ａ，１６ｂをＯＮにして静電センサ部１１を差電流検出回路１５の入力に接続切換回路１４を介して接続してスキャン動作に入り、差電流検出回路１５の出力にタッチの検出信号を得る。
【００１４】次にその動作を説明する。まず、静電センサ部１１のスキャンに入る前には、スイッチ回路１６ａとスイッチ回路１６ｂは、ＯＦＦ（初期状態でＯＦＦ）となっている。コントロール回路１８は、制御信号Ｓ0，Ｓ1を発生してスイッチ回路１６ｃをＯＮにするとともにスイッチ回路１６ｄ，１６ｅをＯＮ（スイッチ回路１６ｆ，１６ｇはＯＦＦ）にして制御信号Ｏfを発生してオフセットキャンセル回路１９を起動する。これによりコンデンサＣ1，Ｃ2の４０ｐＦが接続切換回路１４の入力に付加され、言い換えれば、差電流発生回路１５の＋，−の各位相入力端子に付加され、この状態でオフセットキャンセル回路１９は、差電流発生回路１５の可変電流源１５ａと１５ｂの電流を調整して差電流発生回路１５の出力のオフセットをキャンセルする処理を行う。その結果、差電流発生回路１５の出力電圧がＶcc／２（基準レベル）でその出力電流値が“０”に設定される。
【００１５】次に、このオフセットをキャンセルする処理が終了すると、コントロール回路１８は、制御信号Ｓ1と制御信号Ｏfとを停止してスイッチ回路１６ｄ，１６ｅをＯＦＦにし（スイッチ回路１６ ｆ，１６ｇはＯＦＦ）、静電センサ部１１のスキャン開始前に、制御信号Ｓ，Ｓ0を発生してスイッチ回路１６ａ，１６ｂ、１６ｃをＯＮにして、静電センサ部１１のスキャンを開始する。このとき、スキャンされる各一対の電極に対してスイッチ回路１６ｃは、コントロール回路１８により駆動パルスＰの１６個分の期間の間ＯＮにされる。したがって、積分回路１７のコンデンサＣSには、立上がり、立下がり合わせて、ほぼ３２回分のパルス電流が加えられ、これによりコンデンサＣSの充電が行われる。この充電によるコンデンサＣSの端子電圧値が検出信号判定部２０のアンプ２１により増幅されて、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２２に加えられる。ここで、コントロール回路１８からのサンプリング信号ＳPによりサンプリングされ、そのサンプリング値が（Ａ／Ｄ）２３に入力されて、スキャン位置に応じた各一対の電極の検出信号がデジタル値に変換される。そして、それがＡ／Ｄ２３からデータ処理装置２４に入力される。なお、スイッチ回路１６ａ，１６ｂ、１６ｃのＯＮ期間に対応する前記の駆動パルスの数は、さらに多くてもよく、例えば、３０個程度の範囲のうちから適切な個数に対応する期間とすることができる。次にスイッチ回路１６ｃがＯＦＦ（このときスイッチ回路１６ａ，１６ｂはＯＮのまま）になり、スイッチ回路ＳＷがＯＮになって積分コンデンサＣsがリセットされる。その後に、スイッチ回路ＳＷがＯＦＦになってスイッチ回路１６ｃがＯＮになり、次の対電極にスキャンが移り、一対の電極に対して同様な検出処理が行われる。
【００１６】データ処理装置２４においては、各電極対のスキャンにより得られたタッチ検出信号に基づいてタッチされたか否かの判定と、タッチされているときにタッチ位置の検出がＭＰＵによる所定のプログラムの実行により行われる。このとき、データ処理装置２４は、タッチされたか否かの判定がＮＯとなったとき、あるいはタッチ位置の検出ができないときにコントローラ１８に静電センサ部１１を再スキャンする制御信号Ｒを発生する。なお、データ処理装置２４のタッチされたか否かの判定処理とタッチ位置の検出処理については、特開平１０−２３３６７０号に記載され、すでに公知である。コントローラ１８は、この再スキャンの信号Ｒを受けて、制御信号Ｓを停止してスイッチ回路１６ａ，１６ｂをＯＦＦにし、制御信号Ｓ0，Ｓ1，Ｓ2を発生してスイッチ回路１６ｄ，１６ｅと、さらにスイッチ回路１６ｆ，１６ｇをともにＯＮにしてオフセットキャンセル回路１９を起動する。このときには、コンデンサＣ1〜Ｃ4が並列に接続されて差電流発生回路１５の＋，−の各位相入力に６０ｐＦ（総計１２０ｐＦ）が接続切換回路１４を介して接続される。そして、オフセットキャンセル回路１９は、差電流発生回路１５の各＋，−位相の入力に６０ｐＦが挿入された状態で差電流発生回路１５の出力のオフセットをキャンセルする処理を行う。このオフセットをキャンセルする処理の後に、コントローラ１８は、スイッチ回路１６ｄ〜スイッチ回路１６ｇをＯＦＦにして、前記と同様に、静電センサ部１１のスキャン開始前に、スイッチ回路１６ａ，１６ｂ、１６ｃをＯＮにして、静電センサ部１１のスキャンを開始する。その結果、前記と同様なタッチ検出信号が得られ、これがデータ処理装置２４に入力されて同様な判定処理が行われる。
【００１７】再び、タッチされたか否かの判定がＮＯとなったとき、あるいはタッチ位置の検出ができないときにデータ処理装置２４は、コントローラ１８に静電センサ部１１を再スキャンする制御信号Ｒを発生する。このときには、スイッチ回路１６ｆ，１６ｇがともにＯＮ（スイッチ回路１６ｄ，１６ｅはＯＦＦ）にされて、入力に付加される容量は、各２０ｐＦにされて、上記と同様な処理が繰り返される。このようにすることで、オフセットキャンセル回路１９は、静電センサ部１１を差電流発生回路１５に接続する前に、差電流発生回路１５に静電センサ部１１を接続した状態に近い入力容量の状態で差電流発生回路１５の出力のオフセットキャンセル処理を行うことができる。これにより電極スキャン時に静電センサ部１１に接続が切換えられても差電流発生回路１５が出力するタッチ検出信号の基準レベルの変動はほとんどないか、小さいので、正確なタッチ検出信号を発生することができる。また、タッチ検出信号は、その基準レベルの変動が低減されあるいは抑制されることによりこの基準レベルから上下にピークが変化してもピークの振幅が正側と負側に大きく採れるのでピーク振幅のダイナミックレンジが大きくなる。
【００１８】以上説明してきたが、実施例では、コンデンサＣ1〜Ｃ4の４個を設けているが、さらに、多数のコンデンサを並列に設けて選択できるようにしてもよい。また、実施例では４つのコンデンサの接続を切換えて入力に付加する付加容量を選択するようにしているが、コンデンサはＣ1，Ｃ2の２個のみであってもよいことはもちろんである。
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、この発明にあっては、静電センサ部を電流出力アンプに接続したときの電流出力アンプの入力側容量をあらかじめ考慮してその分の容量を付加した上でオフセットキャンセルして付加した容量を切離して電極スキャンを行い、タッチ検出信号を得るようにしているので、オフセットキャンセル回路でキャンセルしたオフセットの狂いが抑制される。これにより、電極スキャンに伴って電流出力アンプから得られるタッチ検出信号の基準レベルの変動が抑制され、ダイナミックレンジが向上する。その結果、タッチしているか否かの判別が容易となり、タッチの誤検出が減少し、さらに高い精度でタッチ電極の座標位置を検出することができる。
【出願人】 【識別番号】０００１１６０２４
【氏名又は名称】ローム株式会社
【出願日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【代理人】 【識別番号】１０００７９５５５
【弁理士】
【氏名又は名称】梶山 佶是 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−１０８５５３（Ｐ２００２−１０８５５３Ａ）
【公開日】 平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】 特願２００１−２１９０１０（Ｐ２００１−２１９０１０）