JP4739410B2 - 接触センサ及びその信号発生方法 - Google Patents

Description

本発明は電気的接触センサに関し、特に、温度、動作電源電圧及び湿度のような環境変化によって初期に設定された遅延時間が変わる際に生産工程でキャパシタなどの値を調整してそれを補正する過程及び生産工程後にも別途の外部的調整なしに遅延時間を自動で調整する接触センサ及びその信号発生方法（Ｔｏｕｃｈ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｈｅｒｅｏｆ）に関するものである。

一般的な電気的接触センサは、生産過程において接触センサ内部から発生する信号の遅延時間のような設定値が一度設定されれば実際使用の際にはさまざまな要因によって設定された値が変化しても既に設定された設定値を変更することは難しい。

図１は、従来技術による接触センサの構成を示すブロック図であって、接触センサは入力信号発生部１０、基準信号発生部２０、複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎ、及び複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎで構成される。

図１において、入力信号発生部１０はＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）信号またはクロック信号を入力信号として発生して基準信号発生部２０と複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎにそれぞれ印加する。

基準信号発生部２０は、接触物体の接触可否に関係なく常に入力信号Ｒ＿Ｓｉｇを所定の時間分遅延して基準信号Ｓｉｇ１を発生する。

複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎは、接触物体が接触される接触パッドＰＡＤを備え、接触物体が接触パッドに接触されると、非接触された場合よりも遅延時間が大きい感知信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎを発生する。接触物体は所定の静電容量を有するすべての物体に適用され、代表的な例として、多量の電荷を蓄積している人の体がある。

複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎのそれぞれは、基準信号発生部から出力された基準信号Ｓｉｇ１に同期されてそれぞれの接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎから出力された感知信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎをサンプリング及びラッチして接触信号Ｓ１〜Ｓｎを出力する。

図２は、図１に示す接触センサの詳細な構成を示す回路図である。

図２において、基準信号発生部２０は第１抵抗Ｒ１とキャパシタＣで構成され、複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎそれぞれは第２抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎと接触パッドＰＡＤで構成される。そして、複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎそれぞれはＤフリップフロップ（Ｄ Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ）で構成される。

第１抵抗Ｒ１とキャパシタＣは、接触パッドＰＡＤが物体に接触してないときは入力信号発生部１０と各フリップフロップの入力Ｄとの間の各遅延時間が入力信号発生部１０とキャパシタＣとの間の遅延時間よりも短くし、接触パッドＰＡＤが物体に接触したときは入力信号発生部１０と各フリップフロップの入力Ｄとの間の各遅延時間が入力信号発生部１０とキャパシタＣとの間の遅延時間よりも長く設定するために用いられる。

複数個の第２抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎそれぞれは、入力信号発生部１０と複数個の接触パッドＰＡＤそれぞれとの間の遅延成分を等しくなるように調整する抵抗である。接触パッドＰＡＤそれぞれは、物体のキャパシタンスに対応するキャパシタンスを発生する役割をする。

すなわち、基準信号発生部２０の遅延時間は接触パッドが物体に接触するかの可否に関係なく一定である。対応する接触パッドＰＡＤが物体に接触してない場合は接触信号発生部３０−１〜３０−ｎそれぞれの遅延時間は基準信号発生部２０の遅延時間よりも短い。しかし、接触パッドＰＡＤが物体に接触した場合は接触信号発生部３０−１〜３０−ｎの各遅延時間は基準信号発生部２０の遅延時間よりも長い。

Ｄフリップフロップ４０−１〜４０−ｎは、基準信号Ｓｉｇ１に同期してトリガーされ、感知信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎをラッチして出力する。

接触パッドＰＡＤが物体に接触した場合は、各感知信号発生部は他の遅延時間を有することができる。すなわち、抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎそれぞれと対応する接触パッドＰＡＤからのキャパシタの掛けた値が互いに異なることもある。ここで、接触パッドＰＡＤからのキャパシタは接触パッドＰＡＤと接触信号発生部間のライン長によるものである。

ライン長は、実際応用の際に等しくない場合もあって、抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎはその変化により異なることもある。そのため、基準信号遅延に対する各感知信号遅延が接触パッドと接触信号発生部との間の他のライン長によって変化しうる。

前記のような従来の接触センサは、接触センサ内に複数個の接触パッドが備えられた場合、接触パッドごとに抵抗とキャパシタ値の散布があり得て、接触パッドと接触信号発生部との間のライン長または接触センサ内部の基準信号発生部から最終出力端までの経路の長さが異なる場合、それぞれの接触パッドにおいて基準信号と感知信号との間の遅延時間の差が互いに変わることがあるので生産工程においてこれを補正するための手段を講ずる。

しかしながら、生産工程でこのような問題を解決すると言っても、実際使用時には温度、動作電源電圧及び湿度のような環境の変化または接触センサ内部の抵抗やキャパシタのような個別素子の設定値または耐久性などが変わることがあるので、基準信号と感知信号との間の遅延時間の差が初期設定された値と変わって接触センサが正常に動作しないという問題点がある。

本発明の目的は、遅延時間を自動調整する機能を備えて接触センサの誤動作を事前に防止する接触センサ及びその信号発生方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の接触センサは、入力信号を生成する入力信号発生部、前記入力信号を所定時間遅延させて第１信号を発生する基準信号発生部、及び接触パッドを備え、前記接触パッドの接触可否によって前記入力信号を異なるように遅延して第２信号をそれぞれ発生する複数個の接触感知信号発生部、制御信号により遅延時間を可変し、前記第２信号を可変された遅延時間により遅延して可変された第２信号をそれぞれ発生する複数個の可変遅延部、前記第１信号と前記可変された第２信号の遅延時間の差により接触信号をそれぞれ発生する複数個の接触信号発生部、及び前記複数個の接触信号を受信及び分析し、前記接触パッドが接触状態であれば接触出力を発生し、接触待機状態であれば前記複数個の可変遅延部に前記制御信号をそれぞれ供給する制御部を備えることを特徴とする。

前記基準信号発生部は、直列接続した複数個のインバータを備えることを特徴とする。

前記基準信号発生部は、接地電圧と接続するキャパシタを備えることを特徴とする。

前記複数個の接触感知信号発生部それぞれは、接触パッドの接触時には前記入力信号を前記第１信号よりさらに大きく遅延して非接触時には前記入力信号を前記第１信号よりも少なく遅延して前記第２信号を発生することを特徴とする。

前記複数個の可変遅延部それぞれは、複数個の遅延装置を含み、前記制御部から制御信号を受信し、これに応答して複数個の遅延装置のうち一部の前記遅延装置が活性化され、活性化された前記遅延装置の遅延時間分前記第２信号を遅延して前記可変された第２信号を出力することを特徴とする。

前記複数個の遅延装置それぞれは、選択入力により二つの入力のうち一つを出力するマルチプレクサと前記マルチプレクサの出力を入力に受信し、所定時間遅延させて出力する複数個のインバータを備えることを特徴とする。

前記複数個の接触信号発生部それぞれは、前記第１信号に応答して前記可変された第２信号をラッチして前記接触信号を発生するフリップフロップであることを特徴とする。

前記複数個の接触信号発生部それぞれは、前記可変された第２信号に応答して前記第１信号をラッチして前記接触信号を発生するフリップフロップであることを特徴とする。

前記制御部は、前記接触待機状態においてすべての可変遅延部に対する制御信号の調整が完了するまでに、もっとも最近の前記接触出力を維持することを特徴とする。

前記制御部は、前記接触パッドが非接触の間に前記複数個の可変遅延部それぞれに対して順次に制御信号を供給し、前記接触パッドが物体に接触されると前記制御信号を供給しないことを特徴とする。

前記制御部は、前記複数個の可変遅延部それぞれに制御信号を供給し、前記接触信号を受信して前記接触信号の値が、前記接触パッドが接触していることを示す値になると前記制御信号を最小の遅延値として獲得することを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明の接触センサの信号発生方法は、入力信号を発生する入力信号発生段階、前記入力信号を所定時間遅延させて第１信号を発生する第１信号発生段階、接触パッドの接触可否によって前記入力信号を異なるように遅延して第２信号を発生する第２信号発生段階、制御信号により遅延時間を可変し、前記第２信号を可変された遅延時間により遅延して可変された第２信号を発生する可変された第２信号発生段階、前記第１信号と前記可変された第２信号の遅延時間の差により接触信号を発生する接触信号発生段階、及び前記接触信号を受信及び分析し、前記接触パッドが接触状態であれば接触出力を発生し、接触待機状態であれば前記制御信号を調整する制御信号調整段階を含むことを特徴とする。

前記制御信号調整段階は、接触待機状態においてもっとも最近の前記接触出力を固定し、前記制御信号を可変し、前記接触信号を受信して前記最小遅延値を獲得する獲得段階、及び獲得した前記最小遅延値を利用して制御信号を調整する調整段階を含むことを特徴とする。

前記獲得段階は、前記制御信号を可変しながら前記接触信号の値が、前記接触パッドが接触したことを示す値になると前記制御信号を最小遅延値として獲得することを特徴とする。

前記調整段階は、現在実行している制御信号調整が正常な条件で行なわれているかどうかを検査し、検査の結果、前記正常な条件で行なわれた場合は獲得した前記最小遅延値を利用して制御値を決定し、決定された制御値を制御信号として発生し、検査の結果、前記正常な条件で行なわれてない場合は前記接触出力の固定を解除することを特徴とする。

前記制御信号調整段階は、前記制御信号調整が完了した場合、前記接触出力の固定を解除する段階をさらに備えることを特徴とする。

前記制御値は、前記最小遅延値と前記接触パッドの接触感度との差を求めて決定することを特徴とする。

前記正常条件は、前記接触パッドに物体が非接触された条件であることを特徴とする。

本発明の接触センサ及びその信号発生方法は、接触センサ使用中に温度、動作電源電圧及び湿度のような環境変化により発生する接触センサ内部信号の遅延時間変化を別の外部的な調整なく自動で遅延時間を調整することで、接触センサの接触と係る誤動作を防止することができる。

以下、添付した図面を参照にして本発明の接触センサ及びその信号発生方法を説明する。

図３は、本発明の実施形態による接触センサの構成を示すブロック図である。

図示すように、本発明の接触センサは、入力信号発生部１０、基準信号発生部２０、複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎ、複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎ、複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎ、及び制御部５０を備える。

入力信号発生部１０は、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）信号またはクロック信号を入力信号Ｒ＿Ｓｉｇとして発生して基準信号発生部２０と複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎそれぞれに印加する。

基準信号発生部２０は、接触物体の接触可否に関係なく、常に入力信号Ｒ＿Ｓｉｇを所定の時間分遅延して基準信号Ｓｉｇ１を発生する。

複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎそれぞれは、接触物体が接触される接触パッドＰＡＤを備え、接触物体が接触パッドＰＡＤに接触されると、入力信号Ｒ＿Ｓｉｇを基準信号Ｓｉｇ１よりさらに大きく遅延させ、非接触であれば入力信号Ｒ＿Ｓｉｇを基準信号Ｓｉｇ１より小さく遅延させて基準信号Ｓｉｇ１と遅延時間との差が起こるように感知信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎを発生させる。

接触物体は、所定の静電容量を有するすべての物体が適用されることができ、代表的な例として多量の電荷を蓄積している人の体がある。

複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎそれぞれは、制御部５０から供給される制御信号Ｄ１〜Ｄｎに応答して感知信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎの遅延時間を可変し、可変された遅延時間により可変遅延信号ＶＳｉｇ−１〜ＶＳｉｇ−ｎを出力する。

複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎそれぞれは、基準信号Ｓｉｇ１に同期されて可変遅延信号ＶＳｉｇ−１〜ＶＳｉｇ−ｎをサンプリング及びラッチして接触信号Ｓ１〜Ｓｎを出力する。

制御部５０は、接触パッドＰＡＤに接触物体が接触されて接触信号Ｓ１〜Ｓｎが継続的に変化されると接触センサが動作状態であることを感知し、接触されたパッドＰＡＤに相応する接触信号発生部４０−１〜４０−ｎから接触信号Ｓ１〜Ｓｎを受信して接触出力ＴＯｕｔ−１〜ＴＯｕｔ−ｎを発生させ、接触パッドＰＡＤに接触物体が接触してなくて接触信号Ｓ１〜Ｓｎが所定時間の間変化がなければ、制御部５０は接触センサが待機状態であることを感知し、遅延時間の調整のために複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎそれぞれに供給する制御信号の調整を始める。

制御部５０は、制御信号調整が接触センサの一般的な動作に影響を及ぼさないようにするために、各接触パッドＰＡＤのもっとも最近の接触出力ＴＯｕｔ−１〜ＴＯｕｔ−ｎを固定させ、複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎそれぞれに対して順次に制御信号Ｄ１〜Ｄｎの調整を行なって遅延時間を可変する。

そして、制御部５０は、制御信号を可変して各可変遅延部３５−１〜３５−ｎの遅延時間Ｄ１〜Ｄｎを繰り返しに調整して接触信号Ｓ１〜Ｓｎの値が、接触パッドＰＡＤが接触された時に発生する値と等しい値を有し始めた時の遅延時間、すなわち、制御信号の制御値を抽出して最小遅延値Ｄ１ＴＨ〜ＤｎＴＨとして獲得する。

すなわち、接触パッドに接触物体が接触された時に発生する接触信号が論理的に「ハイ」レベルであって、接触パッドに接触物体が非接触された時の接触信号が論理的に「ロー」レベルであると仮定すると、制御部５０は各可変遅延部３５−１〜３５−ｎの遅延時間を調整し、これに相応する接触信号Ｓ１〜Ｓｎを受信する過程を繰り返して接触信号Ｓ１〜Ｓｎが論理的に「ハイ」レベルを発生する時の遅延時間、すなわち、制御信号Ｄ１〜Ｄｎの制御値を最小遅延値Ｄ１ＴＨ〜ＤｎＴＨとする。

そして、制御部５０は最小遅延値Ｄ１ＴＨ〜ＤｎＴＨと接触パッドの感度との差を求めて制御値を決定し、決定された制御値を可変遅延部３５−１〜３５−ｎに制御信号Ｄ１〜Ｄｎとして伝送することで、接触センサのエラーマージン（ｅｒｒｏｒ ｍａｒｇｉｎ）を十分に確保する。

すなわち、接触パッドＰＡＤに接触物体が接触された時に正しい接触出力Ｓ１〜Ｓｎが発生するようにするために、接触パッドＰＡＤが非接触された時の接触パッドＰＡＤの接触感度を考慮して基準信号Ｓｉｇ１と可変遅延信号ＶＳｉｇ２−１〜ＶＳｉｇ２−ｎとの遅延時間に互いに差があるように可変遅延部を制御して可変遅延信号ＶＳｉｇ２−１〜ＶＳｉｇ２−ｎを出力する。

接触パッドの感度は、繰り返し的な実験によって得られた結果であって、接触パッドが大きいほど接触パッドの感度も大きくなる。

そして、制御部５０は各可変遅延部に対する遅延時間の調整が行なわれる前に、接触センサが正常な条件にあるかどうかを検査して、もし遅延時間調整が正常な条件で行なわれてなければ、可変遅延部に対する遅延時間の調整を取り消し、次の調整に待機し、もし遅延時間調整が正常な条件で行なわれたら次の可変遅延部に対する遅延時間調整を行なう。

そして、制御部５０はすべての可変遅延部に対する遅延時間の調整が終わると接触出力ＴＯｕｔ−１〜ＴＯｕｔ−ｎの固定を解除して接触パッドＰＡＤに対する接触入力に従って接触出力ＴＯｕｔ−１〜ＴＯｕｔ−ｎが新たな値に更新するようにする。

ここで、正常な条件は、接触パッドＰＡＤが物体に非接触された状態をいう。

図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示す接触センサの詳細な構成を示す回路図である。

基準信号発生部２０は第１抵抗Ｒ１とキャパシタＣで構成される。

図４Ａに示してないが、第１抵抗Ｒ１とキャパシタＣで構成された遅延回路の代わりに基準信号発生部２０が所定の遅延時間を有する直列に接続した複数個のインバータで構成されても同一機能を行なうことは自明である。

複数個の接触感知信号発生部３０−１〜３０−ｎそれぞれは、入力信号発生部１０と複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎそれぞれとの間に位置する第２抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎと、第２抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎと複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎそれぞれとの間に位置して静電容量を有する接触物体が接触されるようにする接触パッドＰＡＤを備える。

第１抵抗Ｒ１、キャパシタＣ及び第２抵抗Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎの機能は図２と等しい。

複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎそれぞれは、複数個の可変遅延部３５−１〜３５−ｎのそれぞれから可変遅延信号ＶＳｉｇ２−１〜ＶＳｉｇ２−ｎを入力Ｄから受信し、基準信号発生部２０の基準信号Ｓｉｇ１をクロック入力ＣＬＫから受信して接触信号Ｓ１〜Ｓｎを発生させるＤフリップフロップで構成される。

可変遅延部３５−ｎは、図４Ｂに示す一例のように、複数個の遅延セル１００−１〜１００−ｍとバッファ１１０で構成することができ、複数個の遅延セル１００−１〜１００−ｍそれぞれは一つのマルチプレクサＭＵＸと二つのインバータＩＮＶで構成される。

マルチプレクサＭＵＸは、二つの入力と一つの出力、そして、二つの入力のうちから一つの入力を選択するための選択入力ｓｅｌ［１］−１〜ｓｅｌ［ｍ］−ｎを含み、この選択入力は制御部から供給される制御信号Ｄｎにより制御される。二つのインバータＩＮＶはマルチプレクサＭＵＸの出力を所定時間遅延させる役割をする。

図４Ｂで最初段の遅延セル１００−１は、接地電圧ＧＮＤ及び感知信号Ｓｉｇ２−ｎを入力から受信し、選択入力ｓｅｌ［１］−ｎから受信された信号のうち一つの信号を出力し、その以外の遅延セル１００−２〜１００−ｍは、以前段の遅延セルの出力と感知信号Ｓｉｇ２−ｎを入力から受信し、選択入力ｓｅｌ［２］−ｎ〜ｓｅｌ［ｍ］−ｎから受信された信号のうち一つの信号を出力する。

図４Ｂにおいて、可変遅延部３５−ｎが遅延セル１００−１〜１００−ｍを備え、遅延セル１００−１〜１００−ｍそれぞれは一つのマルチプレクサＭＵＸと二つのインバータＩＮＶで構成されているが、遅延セルそれぞれに二つ以上のインバータまたは他の遅延手段を使用してもよい。

図４Ｂでは一つのバッファ１１０のみを示したが、それぞれの遅延セルに入力される感知信号Ｓｉｇ２−ｎの減殺を防ぐために所定の遅延セルの間隔ごとに一つのバッファが用いられることができる。例えば、１０個の遅延セルの間隔ごとに一つのバッファが用いられることができる。

図４Ｃ及び図４Ｄは図４Ｂに示す接触センサにおいて可変遅延部の動作の例を示す。図４Ｃでは可変遅延部に備えられた遅延セルの内部に存在するマルチプレクサＭＵＸの動作方式を示す。図のように、マルチプレクサＭＵＸの選択入力ｓｅｌが「０」の場合、マルチプレクサＭＵＸは入力ＩＮ１を出力し、選択入力ｓｅｌが「１」の場合に入力ＩＮ２を出力する。

図４Ｄは可変遅延部が３個の遅延セルで構成された例であって、各遅延セルの内部に備えられたマルチプレクサＭＵＸが図４Ｃに示す方法で動作したと仮定した場合、選択入力の組み合わせによる遅延セルの活性化状態を示す。

図４Ｄに示すように、選択入力の組み合わせによって活性化する遅延セルが異なっている。選択入力の組み合わせｓｅｌ［８］−ｎ〜ｓｅｌ［１０］−ｎが「××０」の場合、遅延セル３（１００−１０）が活性化される。すなわち、感知信号Ｓｉｇ２−ｎは、一つの遅延セル１００−１０に相応する遅延時間分遅延されて出力される。マルチプレクサＭＵＸの選択入力が「×」の場合は「ドントケア（ｄｏｎ’ｔ ｃａｒｅ）」を意味する。

選択入力の組み合わせｓｅｌ［８］−ｎ〜ｓｅｌ［１０］−ｎが「×０１」の場合は遅延セル２（１００−９）及び遅延セル３（１００−１０）が活性化され、感知信号Ｓｉｇ２−ｎは活性化された２個の遅延セルに相応する遅延時間分遅延されて出力される。

選択入力の組み合わせｓｅｌ［８］−ｎ〜ｓｅｌ［１０］−ｎが「０１１」の場合は、すべての遅延セル１００−８、１００−９、及び１００−１０が活性化され、感知信号Ｓｉｇ２−ｎは活性化された３個の遅延セルに相応する遅延時間分遅延されて出力される。

図４Ａでは、複数個の接触信号発生部４０−１〜４０−ｎそれぞれをＤフリップフロップで構成したが、実際の適用例では基準信号Ｓｉｇ１に同期されて可変遅延信号ＶＳｉｇ２−ｎを獲得及びラッチすることができるＪＫフリップフロップまたはラッチ回路などを使用して具現することもできる。

そして、本発明の実施形態では、基準信号Ｓｉｇ１に同期されるＤフリップフロップを説明したが、可変遅延信号ＶＳｉｇ２−ｎに同期されて基準信号Ｓｉｇ１を獲得及びラッチして接触信号Ｓｎを出力するように構成することは自明である。

また、本発明の実施形態では、複数個の接触パッドとこれに相応する複数個の接触感知信号発生部に対して記載したが、一つの接触パッドで構成された接触センサでは一つの接触パッドに相応する接触感知信号発生部、可変遅延部、及び接触信号発生部がそれぞれ一つに備えられても本発明の実施形態を前記と等しく適用しうることは当業者なら自明である。

図５は、本発明の実施形態による接触センサの遅延時間調整の過程を示すフローチャートである。特に、接触センサの制御部５０が実行する遅延時間調整の動作過程を示す。図５の実施形態では可変遅延部の個数ｉを１２個として仮定する。

まず、制御部５０は可変遅延部の遅延時間調整が接触センサの一般的な動作に影響を及ぼさないようにするために、遅延時間調整を始める前に接触パッドのもっとも最近の接触出力を固定する（段階Ｓ１０）。

次に、制御部は、ｉ値を初期化する（段階Ｓ２０）。すなわち、ｉは０になる。ｉは接触センサに含まれて自動遅延時間調整が行なわれる可変遅延部の手順を示す。

次に、ｉ値を１に増加させる（段階Ｓ３０）。すなわち、ｉは１になって可変遅延部（図４Ａ及び図４Ｂの３５−１）の遅延時間調整が行なわれる。

制御部５０は、可変遅延部３５−１に含まれた遅延セルのうちから活性化された遅延セルの個数を最小に設定して可変遅延部３５−１の遅延値が最小になるように設定する（段階Ｓ４０）。そして、接触信号Ｓｉの値が、接触パッドが接触された場合のような値（Ｓｉ＝１）となるかどうかを検査する（段階Ｓ５０）。

もし、接触信号Ｓｉの値が、接触パッドＰＡＤが接触状態（Ｓｉ≠１）にある場合の値と等しければ、制御部５０は可変遅延部３５−１に含まれた遅延セルの個数をさらに一つ増加させて遅延値を一段階さらに増加させ（段階Ｓ６０）、以前段階（段階Ｓ５０）を繰り返す。もし、接触信号Ｓｉの値が、接触パッドＰＡＤが接触状態（Ｓｉ＝１）にある場合の値と等しければ、制御部５０はこのときの遅延値Ｄｉを最小遅延値ＤｉＴＨとして獲得する（段階Ｓ７０）。

すなわち、制御部５０は、可変遅延部３５−１の遅延値を最小値から可変遅延部３５−１の遅延値が接触パッドの接触時に発生する接触信号と同一値を発生するようにするまでに、段階的に引き続き増加させて接触パッドＰＡＤの接触時に発生する接触信号と同一値（Ｓｉ＝１）を有するようにする遅延値を可変遅延部３５−１の最小遅延値ＤｉＴＨとして獲得する。

次に、制御部５０は、現在実行されている遅延時間の調整過程が正常な条件で行なわれているかどうかを検査する（段階Ｓ８０）。

すなわち、以前の遅延時間の調整過程で獲得した可変遅延部の最小遅延値ＤｉＴＨと現在の遅延時間の調整過程で獲得した可変遅延部の最小遅延値ＤｉＴＨとの差を求めて、接触パッドが物体に接触された時にのみ、この差値とこの差値を超過する所定値とを比べる。

もし、この差値が所定値よりも小さければ、制御部５０は接触パッドＰＡＤに物体が非接触されたものとして判断し、反対の場合は接触パッドＰＡＤに物体が接触されたものとして判断する。

段階Ｓ８０で、検査結果、正常な条件で行なわれた遅延時間調整であるなら制御部５０は最小遅延値ＤｉＴＨを使用した可変遅延部３５−１の制御値及び実験により決定された接触パッドの感度を計算し、獲得された制御値を可変遅延部の遅延時間調整のための制御信号Ｄｉとして伝送する（段階Ｓ９０）。

もし遅延時間の調整が定常状態において行なわれたものでないなら、制御部５０は接触出力固定解除段階（段階Ｓ１１０）として行なわれて可変遅延部３５−１に対する遅延時間調整を取り消し、次の調整のために待機状態を維持する。

制御部５０は、ｉ値が接続センサに備えられる可変遅延部の個数と等しいかどうかを検査する（段階Ｓ１００）。すなわち、１２個の可変遅延部が存在するものとして仮定したので、ｉが１２になればすべての可変遅延部に対する遅延時間調整過程を行なったことを確認し、遅延時間の調整過程を終了し、接触出力の固定を解除して接触パッドが接触された時に新たな値として更新が可能のようにさせる（段階Ｓ１１０）。

もし、ｉ値が１２ではなければ段階Ｓ３０に復帰して次の可変遅延部に対する遅延時間調整を行なう。

上述では、本発明の好ましい実施形態を参照しながら説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。

従来技術による接触センサの構成を示すブロック図である。 図１に示す接触センサの詳細な構成を示す回路図である。 本発明の実施形態による接触センサの構成を示すブロック図である。 図３に示す接触センサの詳細な構成を示す回路図である。 図３に示す接触センサの詳細な構成を示す回路図である。 図４Ｂに示す接触センサにおける可変遅延部の動作例を示す図である。 図４Ｂに示す接触センサにおける可変遅延部の動作例を示す図である。 本発明の実施形態による接触センサの遅延時間調整の過程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 入力信号発生部
２０ 基準信号発生部
３０−１〜３０−ｎ 接触感知信号発生部
３５−１〜３５−ｎ 可変遅延部
４０−１〜４０−ｎ 接触信号発生部
５０ 制御部
Ｄ１〜Ｄｎ 制御信号
Ｄ１ＴＨ〜ＤｎＴＨ 最小遅延値
ＰＡＤ 接触パッド
Ｒ＿Ｓｉｇ 入力信号
Ｓｉｇ１ 基準信号
Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−ｎ 感知信号
Ｓ１〜Ｓｎ 接触信号
ＴＯｕｔ−１〜ＴＯｕｔ−ｎ 接触出力
ＶＳｉｇ−１〜ＶＳｉｇ−ｎ 可変遅延信号

Claims (15)

1. 入力信号を生成する入力信号発生部と、
   前記入力信号を所定時間遅延させて第１信号を発生する基準信号発生部と、
   接触パッドを備え、前記接触パッドの接触可否によって前記入力信号を異なるように遅延して第２信号をそれぞれ発生する複数個の接触感知信号発生部と、
   制御信号に従って遅延時間を可変し、前記第２信号を可変された遅延時間に従って遅延して可変された第２信号をそれぞれ発生する複数個の可変遅延部と、
   前記第１信号と前記可変された第２信号の遅延時間との差により接触信号をそれぞれ発生する複数個の接触信号発生部と、
   前記複数個の接触信号を受信及び分析して、前記接触パッドが接触状態であれば接触出力を発生し、接触待機状態であれば前記複数個の可変遅延部に前記制御信号をそれぞれ供給して前記制御信号の調整をする制御部と、
   を備え、前記制御部は、
   前記制御信号の調整において、前記接触信号の値が、前記接触パッドが物体に接触したことを示し始めた制御信号を最小遅延値として獲得し、前記最小遅延値と前記接触パッドの感度との差を求めて前記制御信号の制御値を決定する
   ことを特徴とする接触センサ。
2. 前記基準信号発生部は、
   直列接続された複数個のインバータを備えることを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
3. 前記基準信号発生部は、
   接地電圧と接続するキャパシタを備えることを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
4. 前記複数個の接触感知信号発生部のそれぞれは、
   接触パッドの接触時には前記入力信号を前記第１信号よりさらに大きく遅延し、非接触時には前記入力信号を前記第１信号より小さく遅延して前記第２信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
5. 前記複数個の可変遅延部のそれぞれは、
   複数個の遅延装置を含み、前記制御部から前記制御信号を受信し、これに応答して複数個の遅延装置のうちから一部の前記遅延装置が活性化され、活性化された前記遅延装置の遅延時間分前記第２信号を遅延して前記可変された第２信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
6. 前記複数個の遅延装置のそれぞれは、
   前記制御信号に従って、二つの入力のうちから一つを出力するマルチプレクサと前記マルチプレクサの出力を入力として受信し、所定時間遅延させて出力する複数個のインバータを備えることを特徴とする請求項５に記載の接触センサ。
7. 前記複数個の接触信号発生部のそれぞれは、
   前記第１信号に応答して前記可変された第２信号をラッチして前記接触信号を発生するフリップフロップであることを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
8. 前記複数個の接触信号発生部のそれぞれは、
   前記可変された第２信号に応答して前記第１信号をラッチして前記接触信号を発生するフリップフロップであることを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
9. 前記制御部は、
   前記接触待機状態でもっとも最近の前記接触出力を固定し、すべての前記複数個の接触パッドに対する制御信号調整が終了した後に前記接触出力の固定を解除することを特徴とする請求項１に記載の接触センサ。
10. 前記制御部は、
    前記接触パッドが非接触の間に、前記複数個の可変遅延部のそれぞれに対して順次に制御信号を供給することを特徴とする請求項９に記載の接触センサ。
11. 入力信号を発生する入力信号発生段階と、
    前記入力信号を所定時間遅延させて第１信号を発生する第１信号発生段階と、
    接触パッドの接触可否によって前記入力信号を異なるように遅延して第２信号を発生する第２信号発生段階と、
    制御信号に従って遅延時間を可変し、前記第２信号を可変された遅延時間に従って遅延して可変された第２信号を発生する可変された第２信号発生段階と、
    前記第１信号と前記可変された第２信号の遅延時間との差によって接触信号を発生する接触信号発生段階と、
    前記接触信号を受信及び分析し、前記接触パッドが接触状態であれば接触出力を発生し、接触待機状態であれば前記制御信号の調整をする制御信号調整段階と、
    を含み、前記制御信号調整段階は、
    前記制御信号の調整において、前記接触信号の値が、前記接触パッドが物体に接触したことを示し始めた制御信号を最小遅延値として獲得し、前記最小遅延値と前記接触パッドの感度との差を求めて前記制御信号の制御値を決定する
    ことを特徴とする接触センサの信号発生方法。
12. 前記制御信号調整段階は、
    接触待機状態でもっとも最近の前記接触出力を固定し、前記制御信号を可変し、前記接触信号を受信して前記最小遅延値を獲得する獲得段階と、
    獲得した前記最小遅延値を用いて制御信号を調整する調整段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の接触センサの信号発生方法。
13. 前記獲得段階は、
    前記制御信号を可変しながら前記接触信号の値が、前記接触パッドが接触したことを示す値になると前記制御信号を前記最小遅延値として獲得することを特徴とする請求項１２に記載の接触センサの信号発生方法。
14. 前記調整段階は、
    前記制御信号の調整が前記接触パッドの非接触時に実行するかどうかを検査し、
    前記接触パッドが非接触の状態で前記調整が行なわれた場合には前記獲得した遅延値を使用して制御値を決定し、決定された制御値を制御信号として発生し、
    前記接触パッドが非接触の状態で、前記調整が行なわれない場合には前記接触出力の固定を解除することを特徴とする請求項１２に記載の接触センサの信号発生方法。
15. 前記制御信号調整段階は、
    前記制御信号調整が完了した場合、前記接触出力の固定を解除する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の接触センサの信号発生方法。

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