JP2015156159A - 信号処理回路、信号処理方法、位置検出装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の導体が配置されるとともに自己容量を有する位置検出センサの導体に接続されて、導体と指示体との間で生じる電荷の変化をコンデンサ回路に生じる電圧信号の変化として検出する信号処理回路であって、コンデンサ回路と導体との接続を制御するスイッチ回路を備える。スイッチ回路の制御と協働して、導体が接続されるスイッチ回路の一端を一時的に所定の電圧に設定すると共に、スイッチ回路の一端とコンデンサ回路が接続されるスイッチ回路の他端との間に所定の電位差を設定する電圧供給制御回路を備える。所定の電位差の設定によって生じるスイッチ回路の他端での電圧変化に基づいて受信導体の自己容量に対応した信号を生成し、指示体の位置検出信号の補正用とする。
【選択図】図8
Description
複数の導体が配置されるとともに自己容量を有する位置検出センサの前記導体に接続されて、前記導体と指示体との間で生じる電荷の変化をコンデンサ回路に生じる電圧信号の変化として検出する信号処理回路であって、
前記コンデンサ回路と前記導体との接続を制御するスイッチ回路を備えるとともに、前記スイッチ回路の制御と協働して、前記導体が接続される前記スイッチ回路の一端を一時的に所定の電圧に設定するとともに、前記スイッチ回路の一端と前記コンデンサ回路が接続される前記スイッチ回路の他端との間に所定の電位差を設定する電圧供給制御回路を備えており、前記スイッチ回路の制御に協働した前記所定の電圧と前記所定の電位差の設定によって生じる前記スイッチ回路の前記他端での電圧変化に基づいて前記位置検出センサが有する前記自己容量に起因した信号を生成するようにしたことを特徴とする信号処理回路を提供する。
[この発明の信号処理回路、信号処理方法が適用された位置検出装置]
図1は、この発明の信号処理回路、信号処理方法の一実施形態が適用されて構成された位置検出装置1を備えた電子機器の一例を示すものである。図1に示す例の電子機器2は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置の表示画面2Dを備えるスマートフォンなどと呼ばれる携帯機器であり、表示画面2Dの前面部には位置検出装置1を構成するセンサ部(位置検出センサ)が配設されている。また、電子機器2の上部と下部には、受話器3及び送話器4がそれぞれ設けられている。
次に、図1に示した電子機器2等で用いられる位置検出装置1の構成例について説明する。図2は、この実施形態の位置検出装置1の概略構成例を説明するための図である。この例の位置検出装置1は、いわゆるクロスポイント(相互容量)構成のセンサ部を備えており、指などの静電タッチ、特にマルチタッチを検出する場合は、第1の方向に配置された導体に送信信号を与えると共に、第1の方向とは異なる第2の方向に配置された導体から信号を受信するように構成されている。また、指示体がアクティブ静電ペンの場合には、第1の方向及び第2の方向に配置されたそれぞれの導体から信号を受信する構成となる。なお、クロスポイント型静電容量方式の位置検出装置の原理等については、この出願の発明者の発明に係る出願の公開公報である特開2011−3035号公報、特開2011−3036号公報、特開2012−123599号公報等に詳しく説明されている。
図5は、第1の実施形態の位置検出装置1で用いられる信号処理回路31の構成例を説明するための図である。図5に示すように、第1の実施形態の信号処理回路31は、72本の受信導体11X1〜11X72のそれぞれに対応する72個の信号処理回路31A(1)〜31A(72)を備える。この72個の信号処理回路31A(1)〜31A(72)のそれぞれは同じ構成を有する。このため、以下の説明においては、信号処理回路31A(1)〜31A(72)のそれぞれを特に区別して示す場合を除き、信号処理回路31A(1)〜31A(72)の一つを信号処理回路31Aと記載する。なお、信号処理回路31Aは、その複数個の構成要素をディスクリート部品として、それらを電気的に接続したものとして構成することもできるが、この例では、1チップのIC(Integrated circuit)の構成とされている。
図7は、第1の実施形態の信号処理回路31Aの動作を説明するためのタイミングチャートである。図7Aは、送信信号生成回路21で生成される送信信号(送信符号)の具体例を示している。また、図7Bは送信信号生成回路21及び信号極性反転回路22を通じて送信導体12Yに供給される信号の状態を示している。また、図7Cは、受信導体11Xからの受信信号が信号処理回路31Aを構成するゲート回路31bを介して供給されたコンデンサ回路31cにおける信号の状態を示している。
図8は、自己容量測定期間TFss、TFseにおける信号処理回路31Aのスイッチ回路31a,31eの切替状態の遷移及びゲート回路31bの開閉状態の遷移を説明するための図である。制御回路204は、図5に示したように、これらスイッチ回路31a,31e及びゲート回路31bに切替制御信号SW1,SW2,SW3を供給して、後述するように、受信導体11Xを一時的に所定の電圧に設定すると共に、スイッチ回路からなるゲート回路31bの一端と他端との間に、所定の電位差を設定する機能を備える。すなわち、制御回路204は、電圧供給制御回路の機能を備える。
第2の実施形態は、信号処理回路31において、72本の受信導体11X1〜11X72のそれぞれに対応する72個の信号処理回路の構成が、第1の実施形態と異なる。その他は、信号処理回路31が、電源電圧Vddの単一電源で駆動されることを含め、第1の実施形態と同様である。
図11は、自己容量測定期間TFss、TFseにおける信号処理回路31Bのスイッチ回路31a,31fの切替状態の遷移及びゲート回路31bの開閉状態の遷移を説明するための図である。
第3の実施形態は、信号処理回路31において、72本の受信導体11X1〜11X72のそれぞれに対応する72個の信号処理回路の構成が、第1の実施形態及び第2の実施形態と異なる。その他は、信号処理回路31が、電源電圧Vddの単一電源で駆動されることを含め、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様である。
図14及び図15は、自己容量測定期間TFss、TFseにおける信号処理回路31Cのスイッチ回路31gの切替状態の遷移及びゲート回路31bの開閉状態の遷移を説明するための図である。
なお、上述の実施形態では、自己容量測定期間TFss、TFseは、指タッチ検出実行期間TFmの直前及び直後の期間に配置するようにしたが、図17(A),(B)に示すように、指タッチ検出実行期間TFmの直前または直後の期間のいずれか一方にのみ配置するようにしてもよい。
Claims (16)
- 複数の導体が配置されるとともに自己容量を有する位置検出センサの前記導体に接続されて、前記導体と指示体との間で生じる電荷の変化をコンデンサ回路に生じる電圧信号の変化として検出する信号処理回路であって、
前記コンデンサ回路と前記導体との接続を制御するスイッチ回路を備えるとともに、前記スイッチ回路の制御と協働して、前記導体が接続される前記スイッチ回路の一端を一時的に所定の電圧に設定するとともに、前記スイッチ回路の一端と前記コンデンサ回路が接続される前記スイッチ回路の他端との間に所定の電位差を設定する電圧供給制御回路を備えており、前記スイッチ回路の制御に協働した前記所定の電圧と前記所定の電位差の設定によって生じる前記スイッチ回路の前記他端での電圧変化に基づいて前記位置検出センサが有する前記自己容量に対応した信号を生成するようにしたことを特徴とする信号処理回路。 - 前記導体が前記スイッチ回路を介して前記コンデンサ回路と接続された状態で電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端を一時的に前記所定の電圧に設定した後に、前記スイッチ回路の他端に接続された前記コンデンサ回路の一端とは異なる他端を前記電圧供給制御回路によって前記所定の電圧とは異なる電圧に設定することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。
- 前記導体が前記スイッチ回路によって前記コンデンサ回路と非接続とされた状態で電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端を一時的に所定の電圧に設定するとともに前記スイッチ回路の前記他端を一時的に前記所定の電圧とは異なる電圧に設定した後に、前記スイッチ回路を介して前記導体と前記コンデンサ回路を接続することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。
- 電圧供給制御回路によって、前記導体が前記スイッチ回路を介して前記コンデンサ回路と接続された状態で前記スイッチ回路の前記一端を一時的に所定の電圧に設定した後に前記スイッチ回路によって前記導体と前記コンデンサ回路とを非接続状態と成して前記スイッチ回路の前記一端を一時的に前記所定の電圧とは異なる電圧に設定し、前記スイッチ回路の前記一端を前記異なる電圧に設定した後に前記スイッチ回路を介して前記導体と前記コンデンサ回路とを接続することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。
- 前記電圧供給制御回路は、前記スイッチ回路の前記一端を前記所定の電圧に設定する際には、前記コンデンサ回路の前記他端に設定される前記電圧とは異なる電圧を前記コンデンサ回路の前記他端に設定するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の信号処理回路。
- 前記信号処理回路は単一の電源電圧で駆動されており、前記電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端に与えられる前記所定の電圧は、前記電源電圧と接地電位の中央値の電圧とされることを特徴とする請求項2乃至4に記載の信号処理回路。
- 前記信号処理回路は第1及び第2の電源電圧で駆動されており、前記電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端に与えられる前記所定の電圧は、前記第1及び第2の電源電圧の中央値の電圧とされることを特徴とする請求項2乃至4に記載の信号処理回路。
- 前記コンデンサ回路からの電圧信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。
- 前記指示体による指示位置を検出する際に前記コンデンサ回路に生じる第1の電圧信号と前記電圧供給制御回路により前記所定の電位差が前記スイッチ回路の一端と他端との間に設定されることで前記コンデンサ回路に生じる第2の電圧信号のそれぞれが時分割的に生成されて前記アナログ−デジタル変換回路に供給されることで前記第1の電圧信号及び前記第2の電圧信号のそれぞれに対応した第1のデジタル信号及び第2のデジタル信号が生成されるとともに、前記第1のデジタル信号を前記第2のデジタル信号で補正するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の信号処理回路。
- 前記自己容量に対応した第1の電圧信号を生成した後に、前記電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の一端と他端との間に前記所定の電位差に対して逆極性の関係の電位差を設定して前記自己容量に対応した第2の電圧信号を生成し、前記第1の電圧信号及び前記第2の電圧信号によって生成された差分信号に基づいて前記自己容量に対応した信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。 - 複数の導体が配置されるとともに自己容量を有する位置検出センサと、前記位置検出センサの前記導体に接続されて前記導体と指示体との間で生じる電荷の変化をコンデンサ回路に生じる電圧信号の変化として検出する信号処理回路と、前記信号処理回路から出力される信号に基づいて前記指示体による指示位置を検出する位置検出回路とを備えており、
前記信号処理回路は、前記コンデンサ回路と前記導体との接続を制御するスイッチ回路を備えるとともに、前記スイッチ回路の制御と協働して、前記導体が接続される前記スイッチ回路の一端に一時的に所定の電圧を与えるとともに、前記スイッチ回路の一端と前記コンデンサ回路が接続される前記スイッチ回路の他端との間に所定の電位差を与える電圧供給制御回路を備えており、前記スイッチ回路の制御に協働した前記所定の電圧と前記所定の電位差の設定によって生じる前記スイッチ回路の前記他端に生じる電圧に基づいて前記位置検出センサが有する前記自己容量に対応した信号を生成し、前記指示体による指示位置を検出する際に前記コンデンサ回路に生じる電圧信号に対する補正用信号として供するように構成されていることを特徴とする位置検出装置。 - 表示装置と、前記請求項11に記載された位置検出装置を備えており、前記位置検出装置を構成する前記位置検出センサは前記表示装置の表示画面に重畳配置されており、前記表示装置の表示画面には、前記位置検出装置を構成する前記位置検出回路によって検出された指示体による指示位置に基づいた表示が行われる、
ことを特徴とする電子機器。 - 複数の導体が配置されるとともに自己容量を有する位置検出センサの前記導体に接続されて、前記導体と指示体との間で生じる電荷の変化をコンデンサ回路に生じる電圧信号の変化として検出する信号処理方法であって、
前記コンデンサ回路と前記導体との接続を制御するスイッチ回路を備えるとともに、前記スイッチ回路の制御と協働して、前記導体が接続される前記スイッチ回路の一端に一時的に所定の電圧を与えるとともに、前記スイッチ回路の一端と前記コンデンサ回路が接続される前記スイッチ回路の他端との間に所定の電位差を与える電圧供給制御を行うことで、前記スイッチ回路の制御に協働した前記所定の電圧と前記所定の電位差の設定によって生じる前記スイッチ回路の前記他端に生じる電圧に基づいて前記位置検出センサが有する前記自己容量に対応した信号を生成するようにしたことを特徴とする信号処理方法。 - 前記導体が前記スイッチ回路を介して前記コンデンサ回路と接続された状態で電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端を一時的に前記所定の電圧に設定した後に、前記スイッチ回路の他端に接続された前記コンデンサ回路の一端とは異なる他端を前記電圧供給制御回路によって前記所定の電圧とは異なる電圧に設定することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項13に記載の信号処理方法。
- 前記導体が前記スイッチ回路によって前記コンデンサ回路と非接続とされた状態で電圧供給制御回路によって前記スイッチ回路の前記一端を一時的に所定の電圧に設定するとともに前記スイッチ回路の前記他端を一時的に前記所定の電圧とは異なる電圧に設定した後に、前記スイッチ回路を介して前記導体と前記コンデンサ回路を接続することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項13に記載の信号処理方法。
- 電圧供給制御回路によって、前記導体が前記スイッチ回路を介して前記コンデンサ回路と接続された状態で前記スイッチ回路の前記一端を一時的に所定の電圧に設定した後に前記スイッチ回路によって前記導体と前記コンデンサ回路とを非接続状態と成して前記スイッチ回路の前記一端を一時的に前記所定の電圧とは異なる電圧に設定し、前記スイッチ回路の前記一端を前記異なる電圧に設定した後に前記スイッチ回路を介して前記導体と前記コンデンサ回路とを接続することで前記電位差を生成するようにしたことを特徴とする請求項13に記載の信号処理方法。
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