(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電物体との距離が所定距離内にある場合に交流タッチ信号を生成するための少なくとも一つの導電ユニットを備えるタッチ検出回路と、
前記タッチ検出回路に電気的に接続されており、前記タッチ検出回路からの前記交流タッチ信号を受けて、前記交流タッチ信号を所定位相だけ遅延させることによって遅延信号を生成する位相遅延回路と、
前記タッチ検出回路と前記位相遅延回路に電気的に接続されており、前記交流タッチ信号の信号強度及び前記遅延信号の信号強度を閾値とそれぞれ比較することによって、前記交流タッチ信号の波形が前記閾値よりも大きい時間と、前記遅延信号の波形が前記閾値よりも大きい時間が重畳する時間である波形重畳時間を取得する判定回路と、
を含み、
前記波形重畳時間が所定時間よりも大きいと、前記判定回路は前記タッチ検出回路の前記導電ユニットが帯電物体に接近又はタッチされたと判定し、前記波形重畳時間が前記所定時間よりも小さいと、前記判定回路は前記タッチ検出回路の前記導電ユニットが帯電物体に接近又はタッチされていないと判定することを特徴とするタッチ検出装置。
【請求項２】
前記タッチ検出回路は、前記導電ユニットと前記位相遅延回路との間に電気的に接続されると共に前記導電ユニットからの電流信号を電圧形式の前記交流タッチ信号に変換するための電流電圧変換ユニットを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出装置。
【請求項３】
前記判定回路は、
前記電流電圧変換ユニットに電気的に接続されており、前記電流電圧変換ユニットからの前記交流タッチ信号と前記閾値を比較することによって第１の比較信号を生成し、前記交流タッチ信号の信号強度が前記閾値よりも大きい場合、前記第１の比較信号が第１の信号レベルにあり、前記交流タッチ信号の信号強度が前記閾値よりも小さい場合、前記第１の比較信号が第２の信号レベルにあるように構成される第１の比較器と、
前記位相遅延回路に電気的に接続されており、前記遅延信号と前記閾値を比較することによって第２の比較信号を生成し、前記遅延信号の信号強度が前記閾値よりも大きい場合、前記第２の比較信号が前記第１の信号レベルにあり、前記遅延信号の信号強度が前記閾値よりも小さい場合、前記第２の比較信号が前記第２の信号レベルにあるように構成される第２の比較器と、
前記第１の比較器と前記第２の比較器に電気的に接続されており、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号を論理演算することによって前記第１の比較信号と前記第２の比較信号が共に前記第１の信号レベルにある時間である前記波形重畳時間を取得するための論理演算ユニットと、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチ検出装置。
【請求項４】
信号増幅回路を更に含み、
前記信号増幅回路は、前記電流電圧変換ユニット、前記位相遅延回路及び前記第１の比較器に電気的に接続されており、前記電流電圧変換ユニットから出力された電圧形式の前記交流タッチ信号を増幅して、増幅された電圧形式の前記交流タッチ信号を前記位相遅延回路と前記第１の比較器に伝えることを特徴とする請求項３に記載のタッチ検出装置。
【請求項５】
前記論理演算ユニットは、
前記第１の比較器と前記第２の比較器に電気的に接続されており、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号をアンド演算することによって波形重畳信号を取得するためのアンド論理ユニットと、
前記アンド論理ユニットに電気的に接続されており、前記波形重畳信号が前記第１の信号レベルにある時の持続時間を計算することによって前記波形重畳時間を取得するためのカウンターと、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチ検出装置。
【請求項６】
帯電物体との距離が所定距離内にある場合に交流タッチ信号を生成するための少なくとも一つの導電ユニットを備えるタッチ検出装置に適用するタッチ検出方法であって、
前記導電ユニットが出力した交流タッチ信号を取得するステップと、
前記交流タッチ信号を所定位相だけ遅延させることによって遅延信号を生成するステップと、
前記交流タッチ信号の信号強度及び前記遅延信号の信号強度を閾値とそれぞれ比較することによって、前記交流タッチ信号の波形が前記閾値よりも大きい時間と、前記遅延信号の波形が前記閾値よりも大きい時間が重畳する時間である波形重畳時間を取得するステップと、
前記波形重畳時間が所定時間よりも大きいか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とするタッチ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ検出装置に関し、特に人体の交流信号を検出するためのタッチ検出装置及びそのタッチ検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチ技術は、検出原理によって抵抗型、容量型、光学型及び音波型等のものに大きく分けられる。抵抗型検出方法は、電極が押圧されたことによる電圧変化を測定する。容量型検出方法は、電極が人体でタッチされて生成した電流による容量値変化を測定する。光学型検出方法は、光線が遮断又は吸収されたことを検出することによって、タッチで位置を検出するという目的を達成する。音波型検出方法は、音波が遮断又は吸収されたことを検出することによって、タッチで位置を検出するという目的を達成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、電子機器が置かれている環境での人体による微弱な交流信号を検出することによってタッチで検出を行うという目的を達成できるタッチ検出装置及びそのタッチ検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るタッチ検出装置は、タッチ検出回路、位相遅延回路及び判定回路を含む。位相遅延回路は、タッチ検出回路に電気的に接続される。判定回路は、タッチ検出回路と位相遅延回路に電気的に接続される。タッチ検出回路は、少なくとも一つの導電ユニットを備える。導電ユニットは、帯電物体と導電ユニットとの距離が所定距離内にある場合、交流タッチ信号を生成する。位相遅延回路は、タッチ検出回路からの交流タッチ信号を受けて、交流タッチ信号を所定位相だけ遅延させることによって遅延信号を生成する。判定回路は、交流タッチ信号の信号強度及び遅延信号の信号強度を閾値とそれぞれ比較することによって波形重畳時間を取得する。波形重畳時間は、交流タッチ信号の波形が閾値よりも大きい時間と、遅延信号の波形が閾値よりも大きい時間が重畳する時間である。波形重畳時間が所定時間よりも大きいと、判定回路はタッチ検出回路の導電ユニットが人体で接近又はタッチされたと判定する。
【０００５】
本発明に係るタッチ検出方法はタッチ検出装置に適用する。タッチ検出装置は少なくとも一つの導電ユニットを備える。導電ユニットは、帯電物体と導電ユニットとの距離が所定距離内にある場合、交流タッチ信号を生成する。タッチ検出方法は、導電ユニットが出力した交流タッチ信号を取得するステップと、交流タッチ信号を所定位相だけ遅延させることによって遅延信号を生成するステップと、交流タッチ信号の信号強度及び遅延信号の信号強度を閾値とそれぞれ比較することによって、交流タッチ信号の波形が閾値よりも大きい時間と、遅延信号の波形が閾値よりも大きい時間が重畳する時間である波形重畳時間を取得するステップと、波形重畳時間が所定時間よりも大きいか否かを判定するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るタッチ検出装置及びそのタッチ検出方法によれば、タッチ検出装置が有する導電ユニットにより電子機器が置かれている環境での人体による微弱な交流信号をカップリングすることによって、タッチで検出を行うという目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明に係るタッチ検出装置の回路ブロック図を示すものである。
【図１Ｂ】本発明に係るタッチ検出装置の信号波形図を示すものである。
【図２】本発明に係るタッチ検出装置の回路ブロック図を示すものである。
【図３】本発明に係るタッチ検出方法のフローチャートを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（タッチ検出装置及びそのタッチ検出方法の実施例）
図１Ａに示すように、タッチ検出装置１は、タッチ検出回路１２、位相遅延回路１４及び判定回路１６を含む。タッチ検出回路１２は、少なくとも一つの導電ユニット１２１と電流を電圧に変換するための電流電圧変換ユニット１２３を備える。図１Ａにおいて、導電ユニット１２１は一つしかないが、その数量は特に限定されない。また、判定回路１６は、第１の比較器１６１、第２の比較器１６３及び論理演算ユニット１６５を含む。
【０００９】
位相遅延回路１４は、タッチ検出回路１２に電気的に接続される。判定回路１６は、タッチ検出回路１２と位相遅延回路１４に電気的に接続される。電流電圧変換ユニット１２３は、導電ユニット１２１と位相遅延回路１４との間に電気的に接続される。第１の比較器１６１は、電流電圧変換ユニット１２３に電気的に接続される。第２の比較器１６３は、位相遅延回路１４に電気的に接続される。論理演算ユニット１６５は、第１の比較器１６１と第２の比較器１６３に電気的に接続される。
【００１０】
図１Ａと図１Ｂを参照しながら説明する。タッチ検出回路１２の導電ユニット１２１は、交流タッチ信号を生成するためのものである。帯電物体（例えば、人体など）と導電ユニット１２１との距離が所定距離内（例えば、３ｍｍなど）にある場合、導電ユニット１２１は交流タッチ信号を生成する。本実施例において、導電ユニット１２１は、電流形式の交流タッチ信号を生成するためのものである。言い換えれば、導電ユニット１２１が人体（例えば、人の手など）に接近又はタッチされる場合、人体による微弱な交流信号が導電ユニット１２１にカップリングされる（例えば、電子機器にカップリングされる）ことによって電流を生成する。当該電流は交流タッチ信号である。即ち、導電ユニット１２１がカップリング方式で人体の交流信号を検出することができるため、人体又は他の導体が導電ユニット１２１にタッチしなくても、人体又は他の導体と導電ユニット１２１との距離が所定距離内にあるならば、導電ユニット１２１は十分な検出電流を生成して当該検出電流を電流電圧変換ユニット１２３に伝える。以下、人体（又は他の導体）が導電ユニット１２１をタッチする場合を例にして説明する。人体（又は他の導体）が所定距離まで導電ユニット１２１に接近することは、人体が導電ユニット１２１にタッチすることにほぼ等価であるが、その相違点は検出電流の大きさにある。
【００１１】
電流電圧変換ユニット１２３は、導電ユニット１２１からの電流信号を電圧形式の交流タッチ信号ＴＣに変換して、当該電圧形式の交流タッチ信号ＴＣを位相遅延回路１４と第１の比較器１６１に伝える。図１Ｂにおいて、波形Ｗ１は人体が導電ユニット１２１をタッチしたときの交流タッチ信号ＴＣであり、波形Ｗ２は人体が導電ユニット１２１をタッチしないときの交流タッチ信号ＴＣである。原則として、人体が導電ユニット１２１にタッチしないときの交流タッチ信号ＴＣは環境によるノイズである。そこで、人体が導電ユニット１２１にタッチするか否かは交流タッチ信号ＴＣが顕著に変化するかどうかに関連する。例えば、波形Ｗ１と波形Ｗ２には顕著な差異が存在する。
【００１２】
位相遅延回路１４は、タッチ検出回路１２からの交流タッチ信号ＴＣを受けて、当該交流タッチ信号ＴＣを所定位相だけ遅延させることによって遅延信号ＴＣ１を生成する。図１Ｂにおいて、波形Ｗ３は人体が導電ユニット１２１をタッチしたときの遅延信号ＴＣ１であり、波形Ｗ４は人体が導電ユニット１２１をタッチしないときの遅延信号ＴＣ１である。
【００１３】
判定回路１６は、交流タッチ信号ＴＣの信号強度及び遅延信号ＴＣ１の信号強度を閾値ＴＨとそれぞれ比較することによって波形重畳時間を取得する。閾値ＴＨは、分圧回路により生成されるようにしてもよい。閾値ＴＨは調整可能である。閾値ＴＨを調整することによって、人体が導電ユニット１２１をタッチするか否かを判定する判定回路１６の判定感度を調整することができる。波形重畳時間は、交流タッチ信号ＴＣの波形が閾値ＴＨより大きい時間と、遅延信号ＴＣ１の波形が閾値ＴＨより大きい時間が重畳する時間である。波形重畳時間が所定時間よりも大きいと、判定回路１６は、タッチ検出回路１２の導電ユニット１２１が人体にタッチされたと判定する。一方、波形重畳時間が所定時間よりも小さいと、判定回路１６は、タッチ検出回路１２の導電ユニット１２１が人体にタッチされていないと判定する。論理演算ユニット１６５が出力した出力信号ＴＲはタッチ機能に関する演算を行うように後段の回路に用いられるための波形重畳時間を表す。以下、波形重畳時間を取得する方式を説明する。
【００１４】
人体が導電ユニット１２１をタッチした場合、第１の比較器１６１は、電流電圧変換ユニット１２３からの交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ１）を閾値ＴＨと比較することによって比較信号Ｗ５を生成する。交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ１）の信号強度が閾値ＴＨよりも大きいと、比較信号Ｗ５は第１の信号レベルにある。一方、交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ１）の信号強度が閾値ＴＨよりも小さいと、比較信号Ｗ５は第２の信号レベルにある。第２の比較器１６３は、遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ３）と閾値ＴＨを比較することによって比較信号Ｗ６を生成する。遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ３）の信号強度が閾値ＴＨよりも大きいと、比較信号Ｗ６は第１の信号レベルにある。一方、遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ３）の信号強度が閾値ＴＨよりも小さいと、比較信号Ｗ６は第２の信号レベルにある。論理演算ユニット１６５は、比較信号Ｗ５と比較信号Ｗ６を論理演算することによって波形重畳時間Ｔ１を取得する。図１Ｂに示す波形Ｗ９のように、波形重畳時間Ｔ１は、比較信号Ｗ５と比較信号Ｗ６が共に第１の信号レベル（高電圧レベル）にある時間である。
【００１５】
一方、人体が導電ユニット１２１をタッチしない場合、第１の比較器１６１は、電流電圧変換ユニット１２３からの交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ２）を閾値ＴＨと比較することによって比較信号Ｗ７を生成する。交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ２）の信号強度が閾値ＴＨよりも大きいと、比較信号Ｗ７は第１の信号レベルにある。一方、交流タッチ信号ＴＣ（波形Ｗ２）の信号強度が閾値ＴＨよりも小さいと、比較信号Ｗ７は第２の信号レベルにある。第２の比較器１６３は、遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ４）と閾値ＴＨを比較することによって比較信号Ｗ８を生成する。遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ４）の信号強度が閾値ＴＨよりも大きいと、比較信号Ｗ８は第１の信号レベルにある。一方、遅延信号ＴＣ１（波形Ｗ４）の信号強度が閾値ＴＨよりも小さいと、比較信号Ｗ８は第２の信号レベルにある。論理演算ユニット１６５は、比較信号Ｗ７と比較信号Ｗ８を論理演算することによって波形重畳時間Ｔ２を取得する。図１Ｂに示す波形Ｗ１０のように、波形重畳時間Ｔ２は、比較信号Ｗ７と比較信号Ｗ８が共に第１の信号レベルにある時間である。図１Ｂに示すように、波形重畳時間Ｔ１と波形重畳時間Ｔ２の相違が大きければ大きいほど、導電ユニット１２１に人体で接近又はタッチされるか否かを容易に判定するようになっている。導電ユニット１２１が人体に近接又はタッチされるか否かを判定するための所定時間は、波形重畳時間Ｔ１よりも短く波形重畳時間Ｔ２よりも長いように設定してもよい。
【００１６】
また、図１Ｂにおいては、交流タッチ信号ＴＣと遅延信号ＴＣ１の半周期の正波形に基づいて判定がなされたが、交流タッチ信号ＴＣと遅延信号ＴＣ１の半周期の負波形に基づいて判定してもよい。この場合、閾値は負の数であってもよい。半周期の正波形又は負波形を問わず、交流タッチ信号ＴＣの信号強度と遅延信号ＴＣ１の信号強度を閾値ＴＨと比較する。
【００１７】
図１Ａと図２を参照しながら説明する。タッチ検出装置２は、タッチ検出回路２２、位相遅延回路２４、判定回路２６及び信号増幅回路２８を含む。タッチ検出回路２２は、少なくとも一つの導電ユニット２２１と電流を電圧に変換するための電流電圧変換ユニット２２３を備える。判定回路２６は、第１の比較器２６１、第２の比較器２６３及び論理演算ユニット２６５を含む。論理演算ユニット２６５は、アンド（ＡＮＤ）論理ユニット２６７とカウンター２６９を含む。
【００１８】
図２に示すタッチ検出装置２と図１Ａに示すタッチ検出装置１はほぼ同じであるが、その相違点は、図２において信号増幅回路２８が追加され、論理演算ユニット２６５がアンド論理ユニット２６７とカウンター２６９からなることにある。信号増幅回路２８は、電流電圧変換ユニット２２３、位相遅延回路２４及び第１の比較器２６１に電気的に接続される。また、信号増幅回路２８は、電流電圧変換ユニット２２３から出力される電圧形式の交流タッチ信号ＴＣを増幅して、増幅された電圧形式の交流タッチ信号ＴＣ’を位相遅延回路２４と第１の比較器２６１に伝えるためのものである。
【００１９】
図１Ｂと図２を参照しながら説明する。アンド論理ユニット２６７は、第１の比較器２６１と第２の比較器２６３に電気的に接続される。また、アンド論理ユニット２６７は、比較信号ＣＡと比較信号ＣＢをアンド演算（Ｌｏｇｉｃ  ＡＮＤ）を行うことによって波形重畳信号を生成するためのものである。波形重畳信号は、図１Ｂに示す波形Ｗ９、Ｗ１０である。カウンター２６９は、アンド論理ユニット２６７に電気的に接続されており、波形重畳信号（波形Ｗ９、Ｗ１０）が第１の信号レベル（例えば、図１Ｂに示す高電圧レベルなど）にある時の持続時間を計算することによって波形重畳時間（Ｔ１、Ｔ２）を取得する。例えば、カウンター２６９は、アンド論理ユニット２６７の出力イネーブル時間をカウントする。イネーブルとは、論理がハイ（Ｈｉｇｈ）レベルであることを指す。カウンター２６９は、比較信号ＣＡのハイレベルを受けてから、アンド論理ユニット２６７から出力される波形重畳信号（波形Ｗ９、Ｗ１０）をカウントするようにしてもよい。一方、アンド論理ユニット２６７がイネーブルされていない（ロウ（Ｌｏｗ）レベル）場合、カウンター２６９はカウントしない。
【００２０】
図１Ａ、図１Ｂ、図３を参照しながら説明する。図３に示すタッチ検出方法は、タッチ検出装置１に適用する。タッチ検出装置１は少なくとも一つの導電ユニットを含む。帯電物体（例えば人体など）と導電ユニットとの距離が所定距離内にある場合、導電ユニットは交流タッチ信号を生成する。タッチ検出方法は以下のステップを含む。先ず、ステップＳ３１０において、導電ユニット１２１から出力された交流タッチ信号を取得する。また、ステップＳ３１０において、導電ユニット１２１から出力された交流タッチ信号を取得した後、例えば図２に示す信号増幅回路２８により交流タッチ信号を増幅するようにしてもよい。
【００２１】
ステップＳ３２０において、交流タッチ信号（波形Ｗ１、Ｗ２）を所定位相だけ遅延させることによって遅延信号（波形Ｗ３、Ｗ４）を生成する。ステップＳ３３０において、交流タッチ信号の信号強度と遅延信号の信号強度を閾値ＴＨとそれぞれ比較することによって波形重畳時間（Ｔ１、Ｔ２）を取得する。波形重畳時間は、交流タッチ信号の波形が閾値ＴＨよりも大きい時間と、遅延信号の波形が閾値ＴＨよりも大きい時間が重畳する時間である。ステップＳ３４０において、波形重畳時間が所定時間よりも大きいか否かを判定する。波形重畳時間が所定時間よりも大きい場合、導電ユニットが帯電物体に接近又はタッチされたと判定する。一方、波形重畳時間が所定時間よりも小さい場合、導電ユニットが帯電物体に接近又はタッチされていないと判定する。ステップＳ３４０が終了した後、再びステップＳ３１０を実行する。
【００２２】
（実施例の効果）
本発明に係るタッチ検出装置及びそのタッチ検出方法によれば、タッチ検出装置が有する導電ユニットにより電子機器が置かれている環境での人体による微弱な交流信号をカップリングすることによって、導電ユニットが人体に接近又はタッチされるか否かを判定する。また、交流タッチ信号を位相遅延させることで、判定感度を向上させることができる。また、交流タッチ信号は交流信号であるため、交流タッチ信号の半周期の正波形又は負波形を問わず、論理演算を行うことによって判定することができる。また、タッチ検出回路と位相遅延回路との間に信号増幅回路が設置されることは論理演算に役立つ。
【００２３】
上述したものは本発明の好ましい一例に過ぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１、２  タッチ検出装置
１２、２２  タッチ検出回路
１４、２４  位相遅延回路
１６、２６  判定回路
１２１、２２１  導電ユニット
１２３、２２３  電流電圧変換ユニット
１６１、２６１  第１の比較器
１６３、２６３  第２の比較器
１６５、２６５  論理演算ユニット
２８  信号増幅回路
２６７  アンド論理ユニット
２６９  カウンター
ＴＨ  閾値
ＴＣ  交流タッチ信号
ＴＣ１  遅延信号
ＣＡ、ＣＢ  比較信号
ＴＲ  出力信号
【図１Ａ】
0005369219.tif 000002
【図１Ｂ】
0005369219.tif 000003
【図２】
0005369219.tif 000004
【図３】
0005369219.tif 000005