(57)【要約】【課題】操作入力を検出する周期を短縮した検出装置等を提供する。【解決手段】検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネル（１０）から、電磁気的変化に応じた信号Ｖｓを検出する検出部３０を備え、検出部３０が、直列に接続された遅延素子３５を有し、検出面に接触または近接したか否かを判定するためのデータとして、信号Ｖｓを入力とする各遅延素子３５からの遅延データ（ｏｕｔ１からｏｕｔ６４）に応じたデータを出力する。【選択図】図２
2014003374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネルから、当該電磁気的変化に応じた信号を検出する検出部を備え、
前記検出部が、直列に接続された遅延素子を有し、前記検出面に接触または近接したか否かを判定するためのデータとして、前記信号を入力とする前記各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、
前記パネルに電圧を印加する電圧印加部を更に備え、
前記検出部が、前記電圧印加部の電圧の印加による前記信号を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検出装置において、
前記信号が、前記電圧印加部の電圧の印加による過渡応答の信号であって、
前記検出部が、前記過渡応答を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検出装置において、
前記検出部が、前記過渡応答の電圧値が所定の閾値を超えた場合に、前記過渡応答を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記検出部が、前記各遅延素子からの遅延データと比較するための基準データを記憶するレジスタを更に有し、
前記検出部が、前記各遅延素子からの遅延データと前記基準データとの差分データを出力することを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検出装置において、
前記レジスタが、前記基準データとして、前記各遅延素子からの過去の遅延データを記憶することを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記遅延素子が、インバータ素子から構成されたことを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記パネルが、静電容量方式のパネルであることを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記電圧印加部が、前記パネルの検出面に沿って複数の電極が並列に配置された第１電極の各電極に所定の周期で順に電圧を印加し、
前記検出部が、前記第１電極と交差する方向に複数の電極が並列に配置された第２電極からの前記信号を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記検出部からの出力に基づき、前記検出面に接触または近接したか否かを判定する判定部を更に備えたことを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネルにおける接触を検出する検出装置の検出方法において、
直列に接続された遅延素子を有し、当該各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力する検出部が、前記パネルから前記電磁気的変化を検出するための信号を検出する検出ステップと、
前記検出部からの出力が入力される判定部が、前記信号を入力とした前記検出部からの出力に基づき、前記検出面に接触または近接したか否かを判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁気的な変化により操作入力を検出する検出装置、および、検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
指先や専用のペン等による平面の接触位置を検出するタッチパネル、タッチスクリーン、タッチパッド等の検出装置が、コンピュータを操作するためのポインティングデバイスとして利用されている。例えば、特許文献１には、検出電極の浮遊容量と検出電極の抵抗とでＣＲ時定数回路を形成し、検出電極の浮遊容量を、一定の時間比の休止期間をおいて充電若しくは放電制御し、検出電極に接近する入力操作により微小に増加する浮遊容量は、検出電極の電位がしきい電位に達するまでの経過時間を拡大させて検出することにより検出できることが静電容量式タッチパネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、充放電時間をＰＷＭ信号による間欠制御で拡大計測しているため、ＰＷＭ信号の生成および時間計測の分解能がクロック周波数に依存し、操作入力を検出する周期が長くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記の問題点等に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、操作入力を検出する検出周期を短縮した検出装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネルから、当該電磁気的変化に応じた信号を検出する検出部を備え、前記検出部が、直列に接続された遅延素子を有し、前記検出面に接触または近接したか否かを判定するためのデータとして、前記信号を入力とする前記各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検出装置において、前記パネルに電圧を印加する電圧印加部を更に備え、前記検出部が、前記電圧印加部の電圧の印加による前記信号を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の検出装置において、前記信号が、前記電圧印加部の電圧の印加による過渡応答の信号であって、前記検出部が、前記過渡応答を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の検出装置において、前記検出部が、前記過渡応答の電圧値が所定の閾値を超えた場合に、前記過渡応答を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置において、前記検出部が、前記各遅延素子からの遅延データと比較するための基準データを記憶するレジスタを更に有し、前記検出部が、前記各遅延素子からの遅延データと前記基準データとの差分データを出力することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の検出装置において、前記レジスタが、前記基準データとして、前記各遅延素子からの過去の遅延データを記憶することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の検出装置において、前記遅延素子が、インバータ素子から構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の検出装置において、前記パネルが、静電容量方式のパネルであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項２から８のいずれか１項に記載の検出装置において、前記電圧印加部が、前記パネルの検出面に沿って複数の電極が並列に配置された第１電極の各電極に所定の周期で順に電圧を印加し、前記検出部が、前記第１電極と交差する方向に複数の電極が並列に配置された第２電極からの前記信号を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の検出装置において、前記検出部からの出力に基づき、前記検出面に接触または近接したか否かを判定する判定部を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に記載の発明は、検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネルにおける接触を検出する検出装置の検出方法において、直列に接続された遅延素子を有し、当該各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力する検出部が、前記パネルから前記電磁気的変化を検出するための信号を検出する検出ステップと、前記検出部からの出力が入力される判定部が、前記信号を入力とした前記検出部からの出力に基づき、前記検出面に接触または近接したか否かを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各遅延素子の遅延時間の間隔の分解能で信号を検出できるため、操作入力を検出する周期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る検出装置の概要構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の検出部の概要構成例を示すブロック図である。
【図３】図２のタイムデジタイザの概要構成例を示すブロック図である。
【図４】図３の遅延素子の概要構成例を示すブロック図である。
【図５】図２のタイムデジタイザの出力の一例を示す模式図である。
【図６】図１の検出装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】図２のタイムデジタイザの出力の一例を示す模式図である。
【図８】図２のタイムデジタイザの出力の一例を示す模式図である。
【図９】差分データの一例を示す模式図である。
【図１０】本実施形態と従来技術との比較の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、検出装置に対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【００２０】
［１．検出装置の構成および機能の概要］
【００２１】
まず、本発明の一実施形態に係る検出装置の構成および概要機能について、図１から図５を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る検出装置の概要構成例を示すブロック図である。図２は、検出部の概要構成例を示すブロック図である。図３は、タイムデジタイザの概要構成例を示すブロック図である。図４は、遅延素子の概要構成例を示すブロック図である。図５は、タイムデジタイザの出力の一例を示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、検出装置１は、人の指等の検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネル部１０と、パネル部１０に電圧を印加する電圧印加部２０と、電圧印加部２０の印加電圧による応答の信号（電磁気的変化に応じた信号の一例）を検出する検出部３０と、電圧印加部２０および検出部３０を制御する制御部４０と、を備える。
【００２４】
パネル部１０は、例えば、タッチパネルであり、検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を検知するタッチセンサと、画像を表示する表示パネルと、を有する。パネル部１０のタッチセンサは、表示パネルの上層に配置され、タッチセンサの表面は、パネル部１０の検出面を形成する。
【００２５】
パネル部１０のタッチセンサは、例えば、静電容量方式であり、図１に示すように、ｘ方向に伸びた電極がパネル部１０の検出面に沿ってｙ方向に並列に配置された第１電極１１と、ｙ方向に伸びた電極がパネル部１０の検出面に沿ってｘ方向に並列に配置された第２電極１２と、例えば、第１電極１１と第２電極１２との間に配置されたシート状の誘電体と、を有する。第１電極１１は、電圧印加部２０に接続され、駆動電極の機能を有する。第２電極１２は、検出部３０に接続され、検出電極の機能を有する。第１電極１１および第２電極１２の電極は、例えば、酸化インジウム錫等の透明電極である。
【００２６】
第１電極１１の各電極は、ｙ方向に第１行から順に並列に配置されている。第２電極１２の各電極は、ｘ方向（第１電極の電極と交差する方向の一例）に第１列から順に並列に配置されている。そして、パネル部１０のタッチセンサにおいて、指等が接近または接触した位置における第１電極１１の電極と第２電極１２の電極との間の静電容量が変化する（電磁気的変化の一例）。静電容量が変化した、第１電極１１の電極の行番号と第２電極１２の電極の列番号とから、指等が接近または接触した位置が特定できる。互いに交差する第１電極１１の電極と第２電極１２の電極とが、交差した位置における検出電極を形成する。
【００２７】
電圧印加部２０は、図１に示すように、パネル部１０の第１電極１１の各電極に接続されている。電圧印加部２０は、第１電極１１の各電極に対して、第１行の電極から順に、所定の周期で電圧を印加する。例えば、第１電極１１のある行の電極に対して、充放電印加電圧Ｖｉｎとして、ステップ電圧を印加し、電圧の印加を終了し、次の行の電極にステップ電圧を印加する。そして、最終行の電極まで電圧を印加したら、第１行の電極に戻り、ステップ電圧を印加する。このように、電圧印加部２０は、第１行の電極から順に最終行の電極までのパネル部１０に対する検出周期で、電圧を印加する。
【００２８】
電圧印加部２０によるステップ電圧の印加の過渡応答として、パネル部１０は、第２電極１２の各電極がパネルからの信号（以下、パネル信号と称する）（検出電圧Ｖｓ）を各々出力する。なお、パネル信号は、電磁気的変化に応じた信号の一例である。
【００２９】
検出部３０は、図２に示すように、パネル部１０からの出力を受け付けるタイムデジタイザ３１（(Time to Digital Converter :TDC)）と、タイムデジタイザ３１の出力を記憶するレジスタ３２と、を有する。検出部３０は、パネル部１０のタッチセンサに指等が接近または接触することによる浮遊容量の変化を検出する。
【００３０】
なお、図２では、パネル部１０の第１電極１１のある電極と第２電極１２のある電極とにおける検出抵抗Ｒｓと検出電極容量Ｃｓ（浮遊容量）とによる等価回路が示されている。また、検出電極の浮遊容量Ｃｓは、例えば、１０ｐＦ程の値であり、検出対象の接近により１から３ｐＦ程度変化する。また、検出抵抗Ｒｓは、例えば、２８ｋΩである。
【００３１】
各検出部３０は、図１に示すように、パネル部１０の第２電極１２の各電極に接続されている。各検出部３０は、パネル部１０における各列の電極（第２電極１２の各電極）からパネル信号を検出する。そして、各検出部３０は、パネル部１０における各行の電極（第１電極１１の各電極）のうち印加されている行の位置に存在する第１電極１１の電極と、検出部３０が接続された列の位置の第２電極１２の電極とが交差した位置におけるパネル信号を検出する。
【００３２】
タイムデジタイザ３１は、図３に示すように、遅延素子３５が直列に接続された遅延線路から構成される。例えば、遅延素子３５が６４段接続されている。
【００３３】
なお、タイムデジタイザ３１における遅延素子３５の段数の設定は、遅延素子３５の遅延時間、電圧印加部２０の電圧印加によるパネル部１０の過渡応答の時定数または緩和時間等に依存する。例えば、過渡応答を時間的に細かく検出したい場合、遅延素子３５の遅延時間を短くし、遅延素子３５の段数を多くする。また、過渡応答を長く検出したい場合、遅延素子３５の段数を多くする。
【００３４】
各遅延素子３５は、図４に示すように、２個直列に接続したインバータ素子３６を有する。各遅延素子３５のタイムラグ（単位遅延時間）τｂは、例えば、２ｎ秒である。インバータ素子３６は、ＮＯＴの論理素子で、入力電圧が、閾値電圧Ｖｓｈ（論理閾値電圧）を超えると、Ｌｏｗの電圧（論理レベル”０”）からＨｉの電圧（論理レベル”１”）を出力する。インバータ素子３６の回路素子がＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）の場合、電源電圧Ｖｄｄに対して、閾値電圧Ｖｓｈは、０．７Ｖｄｄ程である。タイムデジタイザ入力の閾値電圧Ｖｓｈは、インバータ素子３６の閾値電圧Ｖｓｈとなる。なお、タイムデジタイザ３１の前段にコンパレータを設け、タイムデジタイザ入力の閾値電圧を設定してもよい。また、インバータ素子３６の数は、偶数とは限らず、奇数個でもよく、この場合、出力は反転する（論理レベル”０”を出力する）。
【００３５】
なお、遅延素子３５の遅延時間は、時間分解能の精度や、電圧印加部２０の電圧印加によるパネル部１０の過渡応答を計測する時間長、タイムデジタイザ３１における遅延素子３５の段数等により、設定される。また、インバータ素子の回路素子は、ＴＴＬ（Transistor-Transistor-Logic）でもよい。遅延素子３５は、フリップフロップ回路から構成されてもよい。
【００３６】
パネル部１０の第２電極１２の電極に接続した遅延素子３５（第１段目の遅延素子３５）は、第２電極１２の電極からのパネル信号の入力を受け付ける。図５に示すように、第１段目の遅延素子３５は、タイムデジタイザ出力ｏｕｔ１の遅延データを、レジスタ３２と２段目の遅延素子３５とに出力する。第１段目の遅延素子３５は、検出抵抗Ｒｓと検出容量Ｃｓとの過渡応答であるアナログ信号のパネル信号の電圧が、閾値電圧Ｖｓｈを超えると、τｂ時間遅れたＨｉの電圧を出力する。
【００３７】
２段目の遅延素子３５は、タイムデジタイザ出力ｏｕｔ２の遅延データ（２×τｂ時間遅れたＨｉの電圧を有するデータ）を、レジスタ３２と３段目の遅延素子３５とに出力する。
【００３８】
３段目の遅延素子３５は、タイムデジタイザ出力ｏｕｔ３の遅延データ（３×τｂ時間遅れたＨｉの電圧を有するデータ）を、レジスタ３２と４段目の遅延素子３５とに出力する。
【００３９】
最終段目の遅延素子３５は、タイムデジタイザ出力ｏｕｔ６４の遅延データ（６４×τｂ時間遅れたＨｉの電圧を有するデータ）を、レジスタ３２に出力する。
【００４０】
各遅延素子３５は、直列接続における段に応じたタイムラグτｂの遅延データを出力する。タイムデジタイザ３１は、各遅延素子３５からレジスタ３２に、６４ビットの遅延データを出力する。タイムデジタイザは３１、二値化信号の立ち上がりタイミングを高分解能(数１０p秒オーダー)なデジタル値として瞬時に計測する。このように、論理回路の伝達遅延を利用して構成される単位遅延セルの遅延時間により分解能が決定する。
【００４１】
レジスタ３２は、タイムデジタイザ３１からの６４ビットの遅延データを記憶する記憶素子と、前記各遅延素子からの遅延データと比較するための６４ビットの基準データを記憶する基準データ記憶素子と、遅延データと基準データとの差分データを出力する差分素子と、を有する。ここで、レジスタ３２は、各遅延素子からの遅延データと比較するための基準データを記憶するレジスタの一例として機能する。
【００４２】
記憶素子および基準データ記憶素子は、データを記憶保持する半導体回路である。記憶素子に記憶される値は、タイムデジタイザ３１の出力の値の変化に応じて変化する。制御部４０からのホールド信号により、レジスタ３２の記憶素子は、値を保持し、読み出す。
【００４３】
基準データ記憶素子は、第１電極の各電極の数、すなわち、パネル部１０の電極の行数分である複数の基準データを記憶する。すなわち、検出部３０が接続されたパネル部１０の列の電極と交差するパネル部１０の各行の電極に応じた基準データを記憶する。基準データ記憶素子は、例えば、検査周期における１周期前のタイムデジタイザ３１からの遅延データを、基準データとして記憶している。
【００４４】
差分素子は、例えば、ＮＯＴの論理演算と、積の論理演算をする回路から構成される。差分素子は、制御部４０からのホールド信号を契機として、電圧が印加されている行の電極に対応する基準データと、遅延データとの差分データを算出する。レジスタ３２は、差分データを制御部４０に出力する。
【００４５】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成されて、コンピュータして機能する。制御部４０は、差分データに基づき、パネル部１０の検出面に接触または近接したか否かを判定したり、差分データに基づき座標位置を算出したりするプログラムを有する。さらに、制御部４０は、電圧印加部２０によるパネル部１０に対する充放電のタイミングや充放電の順序を制御したり、検出部３０へのホールド信号により、検出のタイミング制御をしたりする。また、制御部４０は、パネル部１０の電極を走査する検出周期を決めたり、電圧印加部２０と検出部３０との同期をとったりするためのクロック信号を出力する。なお、制御部４０におけるプログラム処理は、ハードウエアにより行ってもよい。
【００４６】
制御部４０は、算出した座標情報をメイン制御部（図示せず）に出力する。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成されて、コンピュータして機能するメイン制御部は、座標情報に基づき、パネル部１０の表示パネルの表示を変化させたり、指等により指示された処理を行ったりする。
【００４７】
制御部４０は、信号を入力とした検出部からの出力に基づき、検出面に接触または近接したか否かを判定する判定部の一例として機能する。
【００４８】
［２．検出装置システムの動作］
次に、本発明の１実施形態に係る検出装置の動作について図６および図９を用いて説明する。
【００４９】
図６は、検出装置の動作例を示すフローチャートである。図７および図８は、のタイムデジタイザの出力の一例を示す模式図である。図９は、差分データの一例を示す模式図である。
【００５０】
図６に示すように、検出装置１は、第１行の電極に電圧を印加する（ステップＳ１）。具体的には、電圧印加部２０は、制御部４０の制御に従い、パネル部１０の第１電極１１における第１行の電極にステップ電圧を印加する。例えば、図７に示すように、電圧印加部２０は、充放電印加電圧Ｖｉｎとして、ステップ電圧を印加する。なお、充放電印加電圧Ｖｉｎの立ち上がり時刻をｔ０とする。また、他の行の電極に対する電圧印加は無いとする。
【００５１】
次に、検出装置１は、パネル信号を出力する（ステップＳ２）。具体的には、パネル部１０の第２電極１２における各列の電極は、検出抵抗Ｒｓと検出電極容量Ｃｓとの等価回路に対応するステップ応答のパネル信号を、各検出部３０に出力する。例えば、図７に示すように、パネル部１０は、検出抵抗Ｒｓと検出電極容量Ｃｓとの対応した時定数τｃｒを有するステップ応答のパネル信号Ｖｓを出力する。
【００５２】
次に、検出装置１は、パネル信号による遅延データを出力する（ステップＳ３）。具体的には、検出部３０のタイムデジタイザ３１は、パネル信号Ｖｓの電圧が、閾値電圧Ｖｓｈを超える前、各遅延素子３５から論理レベル”０”のデータを出力する。すなわち、パネル信号による遅延データとして、６４ビットが全て０であるout<1:64>=0（[000・・・・・・・・・・・・000]）を出力する。なお、非接触の場合、検出抵抗Ｒｓと検出電極容量Ｃｓとの対応した時定数τｃｒ（例えば、２８０ｎ秒）より、便宜上、電源電圧Ｖｄｄに対して、タイムデジタイザ入力の閾値電圧Ｖｓｈを、例えば、０．６３２Ｖｄｄとする。
【００５３】
そして、パネル信号Ｖｓの電圧が、閾値電圧Ｖｓｈを超えた時間（例えば、ｔ０から、非接触時の時定数τｃｒ（２８０ｎ秒）後）から、単位遅延時間τｂ後に、タイムデジタイザ３１の第１段目の遅延素子３５が論理レベル”１”のデータを出力する。すなわち、パネル信号による遅延データとして、out<1:1>=1,out<2:64>=0（[100・・・・・・・・・・・・000]）を出力する。
【００５４】
一方、ユーザがパネル部１０の検出面に対して操作入力を行うために、電圧が印加されている第１電極１１の電極の近傍の検出面にユーザの指が接触または近接して、図８に示すように、検出電極容量Ｃｓが変化した場合、パネル信号Ｖｓの電圧が、閾値電圧Ｖｓｈを超えた時間（例えば、ｔ０から、接触時の時定数τｃｒ（３０８ｎ秒）後）から、単位遅延時間τｂ後に、タイムデジタイザ３１の第１段目の遅延素子３５が論理レベル”１”のデータを出力する。なお、パネル部１０の構成により、指等の検出対象がパネル部１０の検出面に接触または近接して、時定数τｃｒが短くなる場合もある。
【００５５】
閾値電圧Ｖｓｈを超えた時間から、２×単位遅延時間τｂ後に、タイムデジタイザ３１の第１段目および第２段目の遅延素子３５が論理レベル”１”のデータを出力する。すなわち、パネル信号による遅延データとして、out<1:2>=1,out<3:64>=0（[110・・・・・・・・・・・・000]）を出力する。このように、単位遅延時間τｂ毎に、遅延データの値が変化していく。
【００５６】
このように、検出部３０が、電圧印加部の電圧の印加による信号を検出する検出部の一例として機能する。また、検出部３０が、電圧印加部の電圧の印加による過渡応答の信号を検出する検出部の一例として機能する。また、検出部が、過渡応答の電圧値が所定の閾値を超えた場合に、過渡応答を検出する検出部の一例として機能する。
【００５７】
このように、検出装置１は、直列に接続された遅延素子を有し、当該各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力する検出部がパネルから前記電磁気的変化を検出するための信号を検出する検出手段の一例として機能する。
【００５８】
次に、検出装置１は、所定時間後の遅延データを読み出す（ステップＳ４）。制御部４０が、所定時間ｔｈ後、ホールド信号を検出部３０に送信し、検出部３０のレジスタ３２は、タイムデジタイザ３１からの６４ビットの遅延データを読み出す。例えば、立ち上がり時刻ｔ０から所定時間ｔｈ（＝４００ｎ秒）後に、レジスタ３２は、タイムデジタイザ３１の６４ビットの遅延データを読み出す。
【００５９】
指等の検出対象が、パネル部１０の検出面において、電圧を印加している行の電極と、検出部３０が接続された列の電極との交差する付近に接触または近接していない場合、図７に示すように、レジスタ３２は、パネル信号による遅延データとして、out<1:60>=1,out<61:64>=0（[11111111111・・・・・・・・・・・・111110000]）の６４ビットの遅延データを読み出す。
【００６０】
一方、指等の検出対象が、パネル部１０の検出面において、電圧を印加している行の電極と、検出部３０が接続された列の電極との交差する付近に接触または近接している場合、図８に示すように、レジスタ３２は、パネル信号による遅延データとして、out<1:46>=1,out<47:64=0>（[11111・・・・・・11000000000000000000]）の６４ビットの遅延データを読み出す。
【００６１】
次に、検出装置１は、差分データを算出し、出力する（ステップＳ５）。具体的には、検出部３０のレジスタ３２は、電圧を印加している行の電極に対応するレジスタ３２の基準データ記憶素子から基準データを読み出す。すなわち、レジスタ３２は、パネル部１０を第１行の電極から最終行の電極まで走査する検出周期において、１検出周期前の遅延データを、基準データとして読み出す。
【００６２】
そして、レジスタ３２は、６４ビットの基準データと、遅延データとの差分である６４ビットの差分データを算出し、制御部４０に出力する。例えば、レジスタ３２が、遅延データのＮＯＴを計算し、ＮＯＴの遅延データと、基準データとの論理積を算出する。そして、制御部４０は、各検出部３０から差分データを取得する。
【００６３】
なお、差分データは、遅延データに応じたデータの一例である。また、検出部３０は、遅延データを制御部４０に出力して、制御部４０が差分データを算出してもよい。この場合、制御部４０がレジスタ３２の代わりに、基準データを記憶する。
【００６４】
図９に示すように、例えば、指等の検出対象が、パネル部１０の検出面において、電圧を印加している行の電極と、検出部３０が接続された列の電極との交差する付近に接触または近接していない場合、差分データとして、out<1:64>=0（[000・・・・・・・・・・・・000]）を算出する。
【００６５】
一方、図９に示すように、例えば、指等の検出対象が、パネル部１０の検出面において、電圧を印加している行の電極と、検出部３０が接続された列の電極との交差する付近に接触または近接している場合、差分データとして、out<1:46>=0,out<47:60>=1,out<61:64>=0（[000・・・・・001111111110000]）を算出する。
【００６６】
次に、レジスタ３２は、差分データを算出した後、読み出した遅延データを、電圧を印加している行の電極に対応するレジスタ３２の基準データ記憶素子に記憶する。読み出した遅延データは、次の検出周期における１検出周期前の遅延データとなる。このように、レジスタ３２が、基準データとして、各遅延素子からの過去の遅延データを記憶するレジスタの一例として機能する。
【００６７】
このように、検出部３０が、検出面に接触または近接したか否かを判定するためのデータとして、信号を入力とする各遅延素子からの遅延データに応じたデータを出力する検出部の一例として機能する。
【００６８】
次に、検出装置１は、所定数以上か否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、制御部４０は、各検出部３０から取得した各差分データに対して、差分データのうち、”１”であるビットの数をカウントし、所定数以上か否かを判定する。カウント数が、所定数以上の場合、指等の検出対象が、パネル部１０の検出面に接触または近接したとし、カウント数が所定数に達しない場合、指等の検出対象が、パネル部１０の検出面に接触または近接していないとする。なお、差分データの”１”であるビットの数は、遅延素子３５の幾つ分、遅延データと基準データとでずれているかを示している。
【００６９】
このように、検出装置１は、検出部からの出力が入力される判定部が、信号を入力とした検出部からの出力に基づき、前記検出面に接触または近接したか否かを判定する判定手段の一例として機能する。
【００７０】
所定数以上ならば（ステップＳ６；ＹＥＳ）、検出装置１は、接触位置を算出する（ステップＳ７）。具体的には、制御部４０は、電圧印加部２０が電圧を印加している第１電極１１の電極の行番号と、カウント数が所定数以上となった差分データを出力した検出部３０と接続している第２電極１２の列番号とから、パネル部１０における接触位置を算出する。カウント数が所定数以上となった差分データを出力した検出部３０が複数の場合、制御部４０は、複数の接触位置を算出する。
【００７１】
そして、制御部４０は、接触位置の情報をメイン制御部に出力する。
【００７２】
ステップＳ７で接触位置を算出した後、または、所定数以上でない場合（ステップＳ６；ＮＯ）、検出装置１は、電源がＯＮか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的には、制御部４０は、検出装置１を含むタッチパネルの電源がＯＮか否かを判定する。
【００７３】
電源がＯＮの場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）、検出装置１は、最後の行の電極か否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、制御部４０は、電圧印加部２０による電圧の印加が、第１電極１１の電極のうち、最後の行の電極か否かを判定する。
【００７４】
電源がＯＦＦの場合（ステップＳ８；ＮＯ）、検出装置１は、処理を終了する。
【００７５】
最後の行の電極である場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、検出装置１は、ステップＳ１に戻り処理を行う。また、検出装置１は、パネル部１０の検出面に接触または近接した位置の座標情報を、メイン制御部に送信する。
【００７６】
最後の行の電極でない場合（ステップＳ９；ＮＯ）、検出装置１は、次の行の電極に印加する（ステップＳ１０）。具体的には、制御部４０のクロック信号のクロック周波数において、制御部４０の制御に従い、電圧印加部２０が、１クロック分、ステップ電圧で検出電極容量Ｃｓに充電し始め、４クロック分、放電した後に、パネル部１０の第１電極１１における次の行の電極にステップ電圧を印加する。例えば、クロック周波数が２．５ＭＨｚの場合、１電極当たりの検出周期を５クロック分とすると、検出周期は２μ秒となる。パネル部１０全体を走査する検出周期は、第１電極１１の各電極の行数×２μ秒となる。
【００７７】
次に、検出装置１は、ステップＳ２の処理を行う。
【００７８】
メイン制御部は、検出装置１からの座標情報に基づき、パネル部１０の表示パネルの表示を変化させたり、指等により指示された処理を行ったりする。
【００７９】
以上、本実施形態によれば、検出対象が検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を生じるパネル部１０から、パネル部１０の電磁気的変化に応じたパネル信号Ｖｓを検出する検出部３０を備え、検出部３０が、直列に接続された遅延素子３５を有し、パネル部１０の検出面に接触または近接したか否かを判定するためのデータとして、パネル信号Ｖｓを入力とする各遅延素子３５からの遅延データ（ｏｕｔ１からｏｕｔ６４）に応じたデータを出力する。従って、各遅延素子３５の遅延時間の間隔の分解能でパネル信号Ｖｓを検出できるため、操作入力を検出する周期を短縮できる。
【００８０】
例えば、図１０に示すように、クロック信号の１クロックの間において、直列に接続された遅延素子３５の遅延時間の間隔の分解能でパネル信号Ｖｓを検出できる。そのため、非接触時の時定数が小さく、応答波形の立ち上がりが速い過渡応答において、接触等により時定数が変化しても、検出装置１は、時定数の変化を検出できる。
【００８１】
なお、図１０において、パネル信号Ｖｃが、特許文献１の技術による過渡応答を模式的に示している。特許文献１の技術では、検出抵抗Ｒｓを大きくして、図１０に示すように、時定数が大きくなるようにする必要がある。しかも、特許文献１の技術では、クロック幾つ分なのかをカウントして検出しているため、パネル信号の検出が遅くなる。
【００８２】
一方、本実施形態では、クロック信号の１クロックの中においてでも、遅延時間が短い遅延素子が直列に接続されたタイムデジタイザ３１により、パネル信号を検出しているので、検出速度が高速になる。すなわち、電磁気的変化の検出時間を短縮できる。
【００８３】
また、抵抗値が小さな検出抵抗Ｒｓにすることができ、パネル部１０の第１電極１１および第２電極１２における時定数を小さく設計することができ、立ち上がりが速い過渡応答を検出できる。さらに、検出抵抗Ｒｓが抵抗値を小さくできるので、検出電極容量Ｃｓの放電時間が速くなり、放電の時間を短くでき、検出周期を短縮することができる。また、大きな検出抵抗を必要としないため、電圧印加部２０への負担を抑制することができる。
【００８４】
また、特許文献１の技術とは異なり、検出速度がクロック信号のクロック周波数に依存しない。従って、タイムデジタイザ３１による時間計測は分解能が、クロック周波数に依存しないため、高速で高い分解能を実現することができる。
【００８５】
さらに、検出周期を高速化することができるので、パネル部１０の第１電極１１の電極の行数、および第２電極１２の電極の列数を増加することができ、パネル部１０の検出面の大型化を図ることができる。
【００８６】
図１０の図中太線を非接触の場合で、図中破線を接触等の場合を示している。図１０に示すように、より微小な静電容量変化(手袋を装着してのタッチ操作等)の検出も可能となる。なお、接触等により時定数が短くなるか長くなるかは、パネル部１０のタイプによる。
【００８７】
また、タイムデジタイザ３１の遅延素子３５は、２値化信号の立ち上がりタイミングを高分解能(数１０ｐ秒オーダー)なデジタル値として瞬時に計測することができる。
【００８８】
また、アナログ信号のパネル信号Ｖｓをデジタル信号の遅延データに変換するので、制御部４０による判定が容易になる。検出部３０から制御部４０において、ノイズに対して頑健になり、正確な接触等の判定ができる。
【００８９】
また、パネルに電圧を印加する電圧印加部２０を更に備え、検出部３０が、電圧印加部の２０電圧の印加（Ｖｉｎ）によるパネル信号Ｖｓを検出する場合、電磁気的変化を電圧の印加による応答として検出できる。過渡応答とは限らず、電圧印加部２０が周期的な電圧を印加し、周波数応答して検出してもよい。さらに、順次第１電極１１の各電極に電圧を印加することにより、電極の行番号を特定でき、パネル部１０におけるｙ方向の接触位置が分かる。
【００９０】
また、パネル信号Ｖｓが、電圧印加部２０の電圧の印加による過渡応答の信号であって、検出部３０が、過渡応答を検出する場合、パネル部１０の時定数の変化として検出できる。
【００９１】
また、検出部３０が、過渡応答の電圧値が所定の閾値（閾値電圧Ｖｓｈ）を超えた場合に、過渡応答を検出する場合、閾値により、時定数の変化を的確に検出できる。
【００９２】
また、検出部３０が、各遅延素子３５からの遅延データと比較するための基準データを記憶するレジスタ３２を更に有し、検出部３０が、各遅延素子３５からの遅延データと基準データとの差分データを出力する場合、差分データにおいて”１”の数をカウントすることにより、検出面に接触または近接したか否かを判定しやすくなる。また、カウント数に閾値を設けることにより、誤判定を軽減することができる。
【００９３】
また、レジスタ３２が、基準データとして、各遅延素子３５からの過去の遅延データを記憶する場合、検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を的確にとらえることができる。例えば、パネル部１０を第１行の電極から最終行の電極まで走査する検出周期において、１検出周期前の遅延データ（基準データ）との差分データを算出することにより、検出面に接触または近接した位置において電磁気的変化を的確にとらえることができる。
【００９４】
また、遅延素子３５が、インバータ素子から構成された場合、遅延素子の単位遅延時間を、例えば、２ｎ秒と高速に設定することができる。このように論理回路の伝達遅延を利用して構成される単位遅延セルの遅延時間により分解能が決定する。
【００９５】
また、パネルが、静電容量方式のパネルである場合、指等の検出対象が検出面に接触または近接することによる検出電極容量Ｃｓの変化により、接触または近接を検出できる。
【００９６】
また、電圧印加部２０が、パネル部１０の検出面に沿って複数の電極が並列に配置された第１電極１１の各電極に所定の周期で順に電圧を印加し、検出部３０が、第１電極１１と交差する方向に複数の電極が並列に配置された第２電極１２からのパネル信号Ｖｓを検出する場合、第２電極１２の各電極に検出部３０を設けるだけで、パネル部１０における接触位置または近接位置が分かる。また、パネル部１０の検出面において、第１電極１１の各電極と、第２電極１２の各電極との交差部分の位置を検出できる。
【００９７】
検出部３０からの出力に基づき、検出面に接触または近接したか否かを判定する判定部（制御部４０）を備えた場合、検出部３０を簡易な回路にでき、パネルの大型化に適している。
【００９８】
なお、パネル部は、静電容量方式のパネルのように、電気的変化の一例として検出容量Ｃｓの変化に限らず、電磁気的変化の一例として、検出対象が検出面に接触または近接することにより、検出抵抗Ｒｓが変わるように抵抗値が変化するような電気的変化の場合、磁気的に変化する場合、光学的に変化する場合でもよい。
【００９９】
また、検出部３０と、制御部４０とは、バスを介して接続されていてもよい。この場合、各検出部３０は、行番号に相当するヘッダー情報と共に、遅延データを制御部４０に送信する。
【０１００】
本実施形態では、検出部３０は、第２電極１２の各電極に対して設置したが、第２電極１２の各電極を区分けしたブロック毎に１つの検出部３０を設けてよいし、第２電極１２に対して、１つの検出部３０を設けてよい。これらの場合、検出部３０は、接続した各電極に対して、順に検出を行う。
【０１０１】
また、検出装置１は、指が接触から非接触に変わった変化をとらえてもよい。検出装置１が、１検出周期前の遅延データを基準データとして記憶している場合、指が接触から非接触に変わると、差分データに”１”が出現する。
【０１０２】
また、接触または近接していないときの遅延データを予め測定し、基準データとして、レジスタに設定しておいてもよい。また、第１電極１１の各電極および第２電極１２の各電極の間でばらつきが少ない場合、検出装置１は、接触または近接していないときの基準データを１つ有すればよいので、検出部３０がレジスタを有せず、制御部４０が、基準データを記憶し、制御部４０が差分データを算出してもよい。
【０１０３】
また、本実施形態を、タッチパッドにも適用してもよい。
【０１０４】
さらに、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０５】
１：検出装置
１０：パネル部（パネル）
１１：第１電極
１２：第２電極
２０：電圧印加部
３０：検出部
３１：タイムデジタイザ
３２：レジスタ
３５：遅延素子
３６：インバータ素子
４０：制御部（判定部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014003374.tif 000008
【図７】
2014003374.tif 000009
【図８】
2014003374.tif 000010
【図９】
2014003374.tif 000011
【図１０】
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