(57)【要約】      （修正有）【課題】外部電源を必要とすることなく、人体の電磁吸収及び電磁結合に基づいて、接触の存在及び位置を検出するタッチデバイスを提供する。【解決手段】タッチデバイスは、複数の導体１と、検出回路２とを有する。前記複数の導体の１つ以上が感知ポイント１２として使用される。各感知ポイントは、電磁結合によって感知電圧を受ける。前記検出回路は、感知電圧を受け、これにより感知信号を作り出す。ターゲット装置は、感知信号に基づいて、制御を受けることができる。人体が周辺環境からの電磁放射を吸収するので、前記タッチデバイスは、電磁結合に基づいた接触制御を追加の電源の必要なしで遂行する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体であって１つ以上の前記導体が感知ポイントに使われ、該感知ポイントのそれぞれが電磁結合によって感知電圧を受ける導体と、
前記感知電圧を伝えられ該感知電圧に基づいた感知信号を生じるために前記複数の導体に電気的に接続された検出回路とを含むタッチデバイス。
【請求項２】
前記複数の導体の１つは、電磁結合によって基準電圧を受ける基準ポイントとして使われ、
前記検出回路は、前記感知電圧及び前記基準電圧を伝えられ、また前記感知電圧と前記基準電圧との差分電圧に基づいた感知信号を出力する、請求項１に記載のタッチデバイス。
【請求項３】
前記検出回路は、前記差分電圧を得るべく前記感知電圧を前記基準電圧に比較する増幅器を含む、請求項２に記載のタッチデバイス。
【請求項４】
前記増幅器は、差動増幅器又は演算増幅器である、請求項３に記載のタッチデバイス。
【請求項５】
前記検出回路は、さらに、前記増幅器に接続された低域通過フィルタを含み、該低域通過フィルタは、前記感知電圧及び前記基準電圧の高周波成分を除去する、請求項３に記載のタッチデバイス。
【請求項６】
前記複数の導体のそれぞれは点形である、請求項１に記載のタッチデバイス。
【請求項７】
前記複数の導体のそれぞれは線形である、請求項１に記載のタッチデバイス。
【請求項８】
前記複数の導体は平面又は曲面に配置されている、請求項１に記載のタッチデバイス。
【請求項９】
前記複数の点形の導体は、一次元の線上に配置され、重ならずに互いに分離されている、請求項６に記載のタッチデバイス。
【請求項１０】
前記複数の線形の導体は、平面に配置され、交差せずに互いに分離されている、請求項７に記載のタッチデバイス。
【請求項１１】
前記線形の導体のそれぞれは、他の線形の導体と平行である、請求項１０に記載のタッチデバイス。
【請求項１２】
前記複数の線形の導体は、平面上に行列形態で配置され、前記線形の導体の一部はＸ軸の方向に沿って分配され、その他は、前記Ｘ軸に沿って分配された前記線形の導体に交差すべくＹ軸に沿って分配されており、
また、前記線形の導体のそれぞれは絶縁被覆膜で全体的に被覆されている、請求項７に記載のタッチデバイス。
【請求項１３】
前記複数の線形の導体は平面上に行列形態で配置され、前記線形の導体の一部はＸ軸の方向に沿って分配され、その他は、前記Ｘ軸の方向に沿って分配された前記線形の導体に交差すべくＹ軸の方向に沿って分配されており、
前記Ｙ軸の方向に沿って分配された線形の導体から前記Ｘ軸の方向に沿って分配された線形の導体を分離すべく、絶縁被覆膜が前記線形の導体の交差領域にのみ形成されている、請求項７に記載のタッチデバイス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、タッチデバイスに関し、より詳細には、電源の追加を必要とせずに電磁結合に基づいて感知信号を発生するタッチデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザフレンドリな操作インタフェースとして、タッチデバイスは、遊園地の巡回案内システム、知的な携帯電話、ゲーム機、産業用ワークステーションなどのエレクトロニクス製品に広く組み込まれている。
【０００３】
前記タッチデバイスは、電流／電圧変化を感知することにより、ディスプレイエリア内で接触（タッチ）の存在及び位置を検出することができる。従来のタッチデバイスは、抵抗式、静電容量式、光学式及び音響式に分類することができる。
【０００４】
抵抗式のタッチデバイスを示す図７を参照するに、ＩＴＯガラス（Ｂ）及びＩＴＯフィルム（Ｃ）がディスプレイ上に付着され、複数のスペーサ（Ｄ）がＩＴＯガラス（Ｂ）及びＩＴＯフィルム（Ｃ）間に分散されている。５ボルトの電圧がＩＴＯガラス（Ｂ）及びＩＴＯフィルム（Ｃ）間に印加されている。ＩＴＯフィルム（Ｃ）がユーザによって触れられすなわち押されると、歪んだＩＴＯフィルム（Ｃ）がＩＴＯガラス（Ｂ）に接触して電圧変化が生じる。接触位置は、電圧変化を感知することによって、決定することができる。そのような電圧変化の信号は、デジタル信号に変換され、タッチ制御を遂行するために、前記ディスプレイに入力される。しかしながら、抵抗式のタッチデバイスは、ある単一の接触ポイントのみを感知し、検出精度は比較的低い。さらに、頻繁な接触操作は、またＩＴＯフィルム（Ｃ）及びＩＴＯガラス（Ｂ）上にひっかき傷を引き起こす。
【０００５】
静電容量方式のタッチデバイスを示す図８を参照するに、２枚のＩＴＯフィルム（Ｆ）がディスプレイ（Ｅ）上に付着され、ガラスの層（Ｇ）が２枚のＩＴＯフィルム（Ｆ）間に設けられている。硬質のシリカ層（Ｈ）がＩＴＯフィルム（Ｆ）上を覆っている。追加の電圧を前記タッチデバイス上に印加することにより、均一な電界をガラス層（Ｇ）の表面に定めることができる。ユーザが前記タッチデバイスを押すと、僅かな電流が、前記デバイスから人体を経て地面に排出される。前記電流の量に基づいて、接触位置を計算し、決定することができる。前記抵抗方式に比べて、前記静電容量方式のタッチデバイスは、同時に複数の異なる接触位置を感知することができ、前記タッチデバイス上のひっかき傷を軽減することができる。
【０００６】
抵抗方式又は静電容量方式のタッチデバイスのいずれも、接触位置の決定が電流／電圧の変化に基づくので、前記タッチデバイスに電流が必要である。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の目的は、外部電源を必要とすることなく、人体の電磁吸収及び電磁結合に基づいて、接触の存在及び位置を検出するタッチデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、タッチデバイスは、複数の導体であって１つ以上の前記導体が感知ポイントに使われ、該感知ポイントのそれぞれが電磁結合によって感知電圧を受ける導体と、前記感知電圧を伝えられ該感知電圧に基づいた感知信号を生じるために前記複数の導体に電気的に接続された検出回路とを含む。
【０００９】
本考案の他の目的、利点及び新規な特徴は、添付図面を参照しての以下の詳細な説明から、さらに明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スイッチ装置として用いられる本考案に係るタッチデバイスの第１の実施例であり、
【図２】本考案に係るタッチデバイスの前記第１の実施例の動作図であり、
【図３】本考案に係るタッチデバイスの前記第１の実施例の回路ブロック図であり、
【図４】本考案に係るタッチデバイスの第２の実施例であり、
【図５】本考案に係るタッチデバイスの第３の実施例であり、
【図６】本考案に係るタッチデバイスの第４の実施例であり、
【図７】従来の抵抗式タッチデバイスの断面図であり、
【図８】従来の静電容量式タッチデバイスの断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２を参照するに、本考案のタッチデバイスの第１実施例は、スイッチ装置として機能し、２つの導体（１）と、検出回路（２）とを含む。
【００１２】
２つの導体（１）のそれぞれは、点（ドット）形である。絶縁被覆膜（１１）が２つの導体（１）のそれぞれに塗布されている。２つの導体（１）のうちの一方は、ユーザが操作可能な感知ポイント（１２）として使われ、他方の導体（１）は、基準ポイント（１３）として使われる。感知ポイント（１２）が触れられているか否かを決定するために、基準ポイント（１３）の状態は、参照情報を提供する。
【００１３】
検出回路（２）は、感知ポイント（１２）及び基準ポイント（１３）に電気的に接続されている。検出回路（２）は、増幅器（２１）及び低域通過フィルタ（２２）を含む。増幅器（２１）は、差動増幅器又は演算増幅器とすることができ、制御装置（３）に電気的に接続することができる。制御装置（３）は、照明器具、空調装置、ドア施錠又は蛇口などの対象物（４）のオン又はオフを制御する。
【００１４】
図３を参照するに、人体は、電源、例えば６０Ｈｚ、１１０ボルトの交流電圧源からの周辺の電磁放射を吸収するので、人が導体（１）に触れると、電磁インダクタンスによって、インダクタンス電圧が導体（１）に生じる。実際には感知ポイント（１２）又は基準ポイント（１３）に接触しないが、人が２つの導体（１）のいずれか一方の絶縁被覆膜（１１）に触れると、約３０から１５０ｍＶのインダクタンス電圧が起こる。別の状況では、人体が絶縁被覆膜（１１）のない感知ポイント（１２）又は基準ポイント（１３）に直接触れると、約１０ボルトのインダクタンス電圧が生じるであろう。前記インダクタンス電圧が生じるときは、常に、電子回路は容易にインダクタンス電圧を感知することができる。絶縁被覆膜（１１）は、保護として導体（１）に塗られている。導体（１）の一方すなわち感知ポイント（１２）は、人が実際に前記タッチデバイスを操作しているか否かを検出するために使われる。他方の導体（１）すなわち基準ポイント（１３）は、周辺の環境の電磁放射を感知するために使われる。電磁放射が周辺空間に存在しているので、人が実際に２つの導体（１）に接触しなくとも、同一インダクタンス電圧が感知ポイント（１２）及び基準ポイント（１３）の両方で検出され得る。基準ポイント（１３）で検出されたインダクタンス電圧は、周辺電磁放射の影響を補償するために基準電圧として定義される。
【００１５】
前記感知電圧及び前記基準電圧は、高周波成分を除去すべく検出回路（２）の低域通過フィルタ（２２）に入力され、それから差分電圧を発生させるために増幅器（２１）によって相互に比較される。前記感知電圧が前記基準電圧に非常に近いと、前記差分電圧はしきい電圧よりも非常に低い。したがって、感知ポイント（１２）は触れられていないと判断され、増幅器（２１）は第１の感知信号を出力する。前記差分電圧が前記しきい電圧より非常に高いと、感知ポイント（１２）は触れられていると見なされ、前記増幅器は第２の感知信号を出力する。制御装置（３）は、前記第１の感知信号又は前記第２の感知信号を受け、対応的に対象装置（４）をオン又はオフする。
【００１６】
人体の高インピーダンスのため、検出回路（２）は、人体のインピーダンスに整合可能な高入力インピーダンスを有さなければならない。本実施例では、低域通過フィルタ（２２）が高入力インピーダンスを有する。さらに、増幅器（２１）の入力端は、ＢＪＴトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＣＭＯＳトランジスタ又はＦＥＴトランジスタから選択することができる。増幅器（２１）の出力は、前記タッチデバイスの適用に応じて、ハイ状態信号又はロー状態信号を出力するための適切なしきい電圧を有するという要求によって決めることができる。
【００１７】
前記タッチデバイスの第２の実施例を示す図４を参照するに、導体（１）のそれぞれは線形で、一次元である。複数の導体（１）は、Ｘ軸の方向に沿って分配され、相互に分離する。一次元の導体（１）の作用は、上記の説明と同じである。しかしながら、検出回路（２）は、触れられた感知ポイント（１２）の座標を得ることができる。
【００１８】
前記タッチデバイスの第３の実施例を示す図５を参照するに、導体（１）のそれぞれは、線形で、一次元である。複数の導体（１）が平面又は曲面上に行列形態で配置されており、導体（１）の一部がＸ軸の方向に沿って分配され、その他がＹ軸の方向に沿って分配されている。導体（１）のそれぞれは、絶縁被覆膜（１１）で全体的に被覆されている。保護目的に加えて、絶縁被覆膜（１１）は、Ｙ軸の方向の導体（１）からＸ軸の方向の導体（１）を電気的に分離し、導体（１）の交点での電子回路の短絡を防止する。したがって、第２の実施例は、二次元のタッチ制御を遂行することができる。
【００１９】
図６を参照するに、絶縁被覆膜（１１）は導体（１）の全体を完全に覆わないが、導体（１）の交差領域に部分的に適用されている。絶縁被覆膜（１１）は、Ｘ軸方向の導体（１）がＹ軸方向の導体（１）に電気的に接触することを防止する。
【００２０】
先に説明した一次元又は二次元の導体は、異なる応用、例えば一次元又は二次元のタッチ制御を遂行する電子ペーパ、タッチスクリーン、タッチゲーム機、タッチ巡回案内システムなどに適用することができる。さらに、線形の導体（１）は、衣類、財布、おもちゃ、帽子、靴、静止物又は同様な物に一体化することができる。
【００２１】
各実施例の感知ポイント（１２）は、接触（タッチ）に呼応して個々に感知電圧を受ける。したがって、本考案は、同時に複数の接触を検出することができる。 二次元の導体（１）がタッチディスプレイに適用される場合、二次元の導体（１）は、細かい編み目で高密度に配置され、連続的な感知信号を作り出すことができる。したがって、タッチディスプレイは、手書き装置として使うことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  導体
２  検出回路
３  制御装置
１１  絶縁被覆膜
１２  感知ポイント
１３  基準ポイント
２１  増幅器
２２  低域通過フィルタ
【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】
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【図７】
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【図８】
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