CN103577011B - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制噪声的影响地检测接触的输入装置。输入装置（1）具有：MUX（20），其连接有设置于静电电容式触摸面板（3）的多个电极（30₁）－（30_N）；校正用电阻R_CAL，其与MUX（20）连接；恒定电流源（21），其向多个电极以及校正用电阻R_CAL供给恒定电流的电源；A/D转换部（22），其与MUX连接，并测定多个电极的静电电容以及连接有校正用电阻R_CAL时的测定值；控制部（23），其控制MUX，使A/D转换部测定多个电极之一的静电电容以及连接有校正用电阻R_CAL时的测定值，计算该静电电容与该测定值的比，从而判定接触体对于触摸面板的接触坐标。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及输入装置。

背景技术

作为现有技术，存在一种对电荷被充入设置于静电电容式触摸面板的电极时的充电时间和电荷被放出时的放电时间进行测量来防止错误检测的输入装置（例如，参照专利文献1）。

该输入装置具有：多个电极对，它们被二维地配置于接触检测区域；选择电路，其分别依次选择多个电极对；充电电路，其对由选择电路选择出的电极对进行充电；充电时间测量电路，其测量自充电电路对电极对进行充电起至将其充电至预先决定的上限阈值为止的充电时间；放电电路，其对充电后的电极对进行放电；放电时间测量电路，其测量自放电电路对充电至预先决定的上限阈值的电极对进行放电起至将其放电至预先决定的下限阈值为止的放电时间，基于充电时间与放电时间的比来判别是检测出了接触体对触摸区域的接触,还是错误检测。

专利文献1：日本特开2011－76515号公报

然而，虽然专利文献1所示的输入装置能够判别是否为错误检测，但并不是抑制成为错误检测原因的噪声的影响并检测接触的装置。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够抑制噪声的影响并检测接触的输入装置。

本发明的一实施方式提供一种输入装置，其特征在于，具有：选择电路，其连接有设置于静电电容式的触摸面板的多个电极，并且选择性地连接该多个电极；校正用电阻，其连接于上述选择电路；恒定电流源，其向上述多个电极以及上述校正用电阻供给恒定电流的电源；A/D转换部，其与上述选择电路连接，来测定上述多个电极的静电电容以及连接有上述校正用电阻时的测定值；控制部，其控制上述选择电路，使上述A/D转换部测定上述多个电极之一的静电电容以及连接有上述校正用电阻时的测定值，计算该静电电容与该测定值的比，从而判定接触体对于上述触摸面板的接触坐标。

也可以为上述输入装置的上述控制部控制上述选择电路，使上述多个电极之一以外的电极为未连接，使上述A/D转换部测定上述多个电极之一的第一静电电容，另外使上述多个电极之一以外的电极接地，使上述A/D转换部测定上述多个电极之一的第二静电电容，通过对该第一静电电容和该第二静电电容进行比较，从而判定在上述触摸面板的检测面上是否有水滴。

根据本发明，能够抑制噪声的影响地检测接触。

附图说明

图1是表示实施方式的输入装置的构成的一个例子的示意图。

图2是表示输入装置的动作的一个例子的示意图表。

图3是表示输入装置的动作的一个例子的流程图。

图4（a）～（d）是表示在触摸面板的接触检测面上有水滴的情况下的电路构成例的示意图。

附图标记的说明

1…输入装置；2…信号处理部；3…触摸面板；4…电极连接器；20…MUX；20₁-20_N、20_CAL…开关；21…恒定电流源；21a…电源；21b…FET；21c…开关；22…A/D转换部；22a…开关；23…控制部；30₁-30_N…电极。

具体实施方式

（输入装置的构成）

图1是表示实施方式的输入装置的构成的一个例子的示意图。

该输入装置1具有：信号处理部2，其从静电电容式触摸面板3检测基于操作者的输入操作的静电电容的变化，从而检测接触坐标；触摸面板3，在其接触检测区域下具有设置成矩阵状的电极30₁～30_N；和电极连接器4，其连接信号处理部2和触摸面板3。

另外，作为一个例子，输入装置1被用作车辆的空调、音响等的操作部，还被用作便携式音乐播放器、移动电话等电气化产品的操作部。

信号处理部2具有作为选择电路的多路开关（以下，称为“MUX”。）20、产生恒定电流的恒定电流源21、将被输入的模拟信号转换为数字信号的A/D转换部22、校正用电阻R_CAL、场效应晶体管FET₁、FET₂、和控制部23。

MUX20具有开关20₁－20_N、和开关20_CAL，通过切换开关20₁－20_N以及开关20_CAL的接通/断开状态，依次切换连接触摸面板3的电极30₁～30_N、和校正用电阻R_CAL。

恒定电流源21具有产生恒定电流的电源21a、对从电源21a输出的恒定电流的电源针对外部的输出进行控制的FET21b、和切换恒定电流源21与外部的连接的开关21c。

A/D转换部22具有切换A/D转换部22与外部的连接的开关22a、和保持用电容器C_HOLD。此外，V_SS指接地电压。

控制部23进行MUX20的开关20₁－20_N以及开关20_CAL的切换控制、恒定电流源21的FET21b的控制以及开关21c的切换控制、A/D转换部22的控制以及A/D转换部22的开关22a的切换控制、和FET₁以及FET₂的切换控制。此外，FET₁以及FET₂是用于应对浪涌电流而设置的。

触摸面板3的接触检测区域被PET（Polyethylene terephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯）薄膜、玻璃等覆盖物覆盖，触摸面板3具有通过打印、溅射等在覆盖物的背面附着导电聚合物、ITO等导电膜而形成，且被配置成矩阵状的电极30₁－30_N。电极30₁－30_N分别是由2个电极的电极对构成的。此外，也可以将触摸面板3重叠地设置于显示部。

（动作）

以下，参照图1～3对输入装置1的动作进行说明。另外，图3是表示输入装置1的动作的一个例子的流程图。

首先，控制部23在控制MUX20，从电极30₁起依次（S1）使其他电极30₂～30_N以及R_CAL的开关20₂～20_N以及20_CAL成为断开的状态，即、为“OPEN”状态，且使电极30₁的开关20₁成为接通的状态下，控制A/D转换部22来测定电极30₁的静电电容AD_OPEN（C_S）（S2）。

此外，如以下说明那样进行静电电容的测定。

首先，控制部23控制恒定电流源21，使其以恒定时间对电极30₁以及保持电容器C_HOLD进行充电。

接下来，控制部23控制A/D转换部22来测定电压V。所测定的电压V用以下所示的式（1）表示。

【式1】

$V=\frac{i\×t_{\mathrm{ch}\arg e}}{c_{\mathrm{hold}}+c_p}---\left(1\right)$

这里，i是恒定电流源21的电流，t_charge是充电时间，C_p是电极30₁的寄生电容、C_hold是保持电容器C_HOLD的容量。

此外，若将使用者接触触摸面板3而在作为接触体的一个例子的手指和电极30₁～30_N之间产生的静电电容设为C_f，则由A/D转换部22测定的电压V用以下所示的式（2）表示。

【式2】

$V=\frac{i\×t_{\mathrm{ch}\arg e}}{c_{\mathrm{hold}}+c_p+\mathrm{cf}}---\left(2\right)$

A/D转换部22根据上述的式（1）或者式（2）测定静电电容AD_OPEN（C_S）。

接下来，控制部23在控制MUX20，使其他电极30₂～30_N以及R_CAL的开关20₂～20_N以及20_CAL成为接地的状态，即为“LOW”状态，且使电极30₁的开关20₁成为导通的状态下，控制A/D转换部22来测定电极30₁的静电电容AD_LOW（C_S）（S3）。

接下来，控制部23为了判定A/D转换部22所测定出的静电电容是否包含噪声（S4），计算A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）和在步骤S3中测定出的静电电容AD_LOW（C_S）的差。

图2是表示输入装置1的动作的一个例子的示意图表。

在图2中，以虚线表示A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容，以细实线表示在步骤S3中测定出的静电电容，另外，以粗实线表示计算出的它们的差。

通常，在触摸面板3上没有水滴，没有水滴的影响的状态（时刻0－t₁）下，A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）和在步骤S3中测定出的静电电容AD_LOW（C_S）没有差，但在触摸面板3上有水滴，而有水滴的影响的状态（t₁以后）下，在A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）和在步骤S3中测定出的静电电容AD_LOW（C_S）之间产生差。如以下示出的图4所示，这是水滴引起的电容耦合接地（GND）的情况与不接地的情况的差。

图4（a）～（d）是表示在触摸面板3的接触检测面31上有水滴的情况下的电路构成例的示意图。

如图4（a）所示，在触摸面板3的接触检测面31上有水滴的情况下，且在为了测定电极30j的静电电容AD_OPEN（C_S）而使其他电极为“OPEN”的情况下，如图4（b）所示，由于水滴W的影响，由接触检测面31和电极30j构成的电容器以及由接触检测面31和电极30i构成的电容器成为串联连接的状态，并且，由于电极30i是“OPEN”，从而由接触检测面31和电极30i构成的电容器成为未接地的状态。

另一方面，如图4（c）所示，在触摸面板3的接触检测面31上有水滴的情况下，且在为了测定电极30j的静电电容AD_LOW（C_S）而使其他电极接地而为“LOW”情况下，如图4（d）所示，由于水滴W的影响，由接触检测面31和电极30j构成的电容器与由接触检测面31和电极30i构成的电容器成为串联连接的状态，并且，由于电极30i是“LOW”，从而由接触检测面31和电极30i构成的电容器成为接地的状态。

在图2中，时刻t₁－t₂期间的特性例如是在触摸面板3上附着水滴而使多个电极短路的情况下观察到的。另外，在时刻t₂、t₃以及t₄擦掉水滴，从而在时刻t₂－t₃的期间、时刻t₃－t₄的期间，并且在时刻t₄以后，水滴的影响阶段性地减少。

控制部23基于上述的特性计算A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）和在步骤S3中测定出的静电电容AD_LOW（C_S）的差，从而判定在测定出的静电电容中是否存在水滴的影响（S4）。

接下来，A/D转换部22在使电极30₁～30_N的开关20₁～20_N成为断开的状态下，检测使电阻R_CAL的开关20_CAL接通，使恒定电流i流过电阻R_CAL时的测定值AD（R_CAL）（S5）。

这里，在A/D转换部22在步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）以及A/D转换部22在步骤S5中测定出的测定值AD（R_CAL）中包含噪声的情况下，若将不包含噪声的情况下的静电电容分别设为ad_OPEN（Cs）以及ad（R_CAL），则用以下所示的式（3）、式（4）表示静电电容AD_OPEN（C_S）以及测定值AD（R_CAL）。

【式3】

AD_OPEN(C_S)=α_NZ×ad_OPEN(C_S)......(3)

AD(R_CAL)=α_NZ×ad(R_CAL)......(4)

因此，控制部23能够通过计算它们的比来忽略噪声的影响α_NZ，利用以下的式（5）来消除噪声（S6）。

【式4】

$\frac{{\mathrm{AD}}_{\mathrm{OPEN}}\left(C_S\right)}{\mathrm{AD}\left(R_{\mathrm{CAL}}\right)}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{NZ}}\×{\mathrm{ad}}_{\mathrm{OPEN}}\left(C_S\right)}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{NZ}}\×\mathrm{ad}\left(R_{\mathrm{CAL}}\right)}=\frac{{\mathrm{ad}}_{\mathrm{OPEN}}\left(C_S\right)}{\mathrm{ad}\left(R_{\mathrm{CAL}}\right)}\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

此外，作为一个例子，按每一个电极以50μsec为单位进行上述的步骤S2～S6的处理，并对所有的电极进行（S7、S8）。

接下来，控制部23基于在式（5）中计算出的值来判定使用者的手指等接触的触摸面板上的坐标（S9）。

接下来，控制部23将判定出的触摸面板上的坐标作为接触坐标值输出（S10）。

此外，通过在外部或者控制部23中参照预先准备的将坐标值和控制信号建立了对应的未图示的表等，将输出的接触坐标值转换为控制信号，例如，控制车辆的空调、音响等、或者控制便携式音乐播放器、移动电话等的动作。

（实施方式的效果）

根据上述的实施方式，由于将校正用电阻R_CAL与MUX20连接，计算选择性地连接了校正用电阻R_CAL的情况下所测定的测定值和选择性地连接了电极30₁－30_N的一个的情况下的静电电容之比，所以能够抑制噪声的影响地检测接触体对触摸面板3的接触。

另外，由于计算出了A/D转换部22在图3的步骤S2中测定出的静电电容AD_OPEN（C_S）和在步骤S3中测定出的静电电容AD_LOW（C_S）的差，所以在该差不是0的情况下，能够判定为在测定出的静电电容中包含噪声。

应予说明，本发明并不局限于上述的实施方式，能够在不脱离或者不调整本发明的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (2)

1.一种输入装置，其特征在于，具有：

选择电路，其连接有设置于静电电容式的触摸面板的多个电极，并且选择性地连接该多个电极；

校正用电阻，其连接于所述选择电路；

恒定电流源，其向所述多个电极以及所述校正用电阻供给恒定电流的电源；

A/D转换部，其与所述选择电路连接，来测定所述多个电极的静电电容以及连接有所述校正用电阻时的测定值；

控制部，其控制所述选择电路，使所述A/D转换部测定所述多个电极之一的静电电容以及连接有所述校正用电阻时的测定值，计算该静电电容与该测定值的比，从而判定接触体对于所述触摸面板的接触坐标，

所述校正用电阻与所述多个电极相对于所述选择电路形成并联连接。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述控制部控制所述选择电路使所述多个电极之一以外的电极为未连接，使所述A/D转换部测定所述多个电极之一的第一静电电容，另外使所述多个电极之一以外的电极接地，使所述A/D转换部测定所述多个电极之一的第二静电电容，通过对该第一静电电容和该第二静电电容进行比较来判定在所述触摸面板的检测面上是否有水滴。