JPH10149250A - 電荷電流検出回路およびこれを利用した座標入力装置 - Google Patents
電荷電流検出回路およびこれを利用した座標入力装置Info
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- JPH10149250A JPH10149250A JP32097696A JP32097696A JPH10149250A JP H10149250 A JPH10149250 A JP H10149250A JP 32097696 A JP32097696 A JP 32097696A JP 32097696 A JP32097696 A JP 32097696A JP H10149250 A JPH10149250 A JP H10149250A
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Abstract
され難い電荷電流検出回路および座標入力装置を提供す
ることにある。 【解決手段】第1および第2のコンデンサと、これらの
コンデンサの一端子をパルス信号により駆動してその立
上がりと立下がりに応じて第1および第2のコンデンサ
を充放電させてこれらコンデンサの他方の端子に第1お
よび第2の検出信号を発生させるパルス駆動回路と、第
1および第2の検出信号をそれぞれ受ける第1および第
2の入力端子と第1および第2の出力端子とを有し、パ
ルス信号の立上がりタイミングに応じて第1および第2
の入力端子をそれぞれ第1および第2の出力端子に接続
しパルス信号の立下がりタイミングに応じて第1の入力
端子を第2の出力端子に、第2の入力端子を第1の出力
端子にそれぞれ接続する接続回路と、第1および第2の
出力端子から検出信号をそれぞれ受けてこれらの信号の
レベル差に応じた電流を発生する差電流発生回路と、こ
の差電流発生回路の出力を積分する積分回路とを備えて
いるものである。
Description
路およびこれを利用した座標入力装置に関し、詳しく
は、容量型位置センサ、圧電センサ、容量型湿度セン
サ、静電界型のセンサ、静電型デジタイザ、座標入力装
置など、容量型センサあるいは静電型センサなどで発生
する充電あるいは放電のときの微小電流(電荷電流)を
検出する回路であって、特に、1対のコンデンサにおけ
る電荷電流差を検出するような電荷電流検出回路に関す
る。
に用いられる電荷電流検出回路として、図5に示すよう
な、コンデンサの充電により発生する電荷電流を検出す
る電荷電流検出回路(静電型センサ回路)を挙げること
ができる。9は、電荷電流検出回路であって、1は、そ
の静電型位置センサ部であり、2つのコンデンサCaと
Cbとが設けられている。いずれか一方のコンデンサが
電荷電流検出センサ、いわゆるタッチセンサとして外部
から触れられる面を持つ。それを、例えば、コンデンサ
Caとする。
bの一方の端子に所定の周期で駆動パルスを加えるパル
ス駆動回路である。コンデンサCa,Cbの他方の端子
は、それぞれオペアンプ(OP)3,4の(−)入力に
接続されている。オペアンプ3,4は、反転型増幅器で
あって、その(+)入力は、接地されている。それぞれ
の出力電圧VA,VBは、それぞれ帰還コンデンサC3,
C4を介して(−)入力側に帰還される。また、コンデ
ンサC3,C4には、並列に初期設定用のスイッチ回路
5,6が設けられている。これらスイッチ回路は、検出
動作前にコントローラ等からの制御信号で一定期間ON
にされる。
抗Rを介して反転増幅型のバッファアンプ7の(−)入
力側に入力される。このアンプは、帰還抵抗も抵抗R
(前記抵抗Rと同じ抵抗値の抵抗)であって、これによ
りこのアンプが増幅率1のバッファアンプになってい
る。そこで、オペアンプ4の出力電圧VBは、そのまま
反転され、−VBの電圧信号に変換されてこのアンプ7
から出力電圧−VBが出力される。バッファアンプ7の
出力電圧−VBとオペアンプ3の出力電圧VAは、反転増
幅の加算器8に入力され、加算される。このとき、バッ
ファアンプ7がオペアンプ3の出力を反転した出力を発
生するので、実質的には、オペアンプ3の出力電圧VA
からオペアンプ4の出力VBが減算されて、−(VA−V
B)が加算器8の出力として発生する。その結果、コン
デンサCa,Cbの容量に差が発生したときに充電電荷
量に差が生じ、このとき流れる充電電流に差が発生す
る。この差に応じた検出信号が加算器8に得られる。
も4も同じ動作になるので、オペアンプ3を代表にして
以下説明する。まず、初期状態でスイッチ回路5が一定
期間ONになる。オペアンプ3は、(−)入力と(+)
入力がバーチャルショートになっているので、前記のス
イッチ回路5が一定期間ONになることによりオペアン
プ3の出力がグランドレベル(GND)に落ちる。これ
によりコンデンサC3の電荷が放電されてクリアされ
る。なお、このときには、コンデンサCaの電荷は、パ
ルス駆動回路2を介して放電され、同様にクリアされて
いる。スイッチ回路5がOFFしたタイミングに合わせ
てパルス駆動回路2からパルス信号がコンデンサCa,
Cbへと出力される。このパルス信号がコンデンサCa
を介してオペアンプ3の(−)入力に加えられることに
よりこのパスにコンデンサCaを充電する電流が流れ
る。これによりコンデンサCaが充電される。この充電
による電荷に応じて(−)入力に電流が流れる。このと
き(−)入力を接地電位に保持するような電圧出力がオ
ペアンプ3の出力側に発生する。この出力電圧に応じて
コンデンサ3に電流が流れてこれが充電される。この充
電は、オペアンプ3がその出力を負にする方向に動作す
るので、図示するように、(−)入力側のコンデンサC
aの端子が+になり、出力側のコンデンサCaの端子が
−になる。そして、オペアンプ3には出力電圧VAが発
生する。同様にしてオペアンプ4にも出力電圧VBが発
生する。
位置に配置されていて、人が指で触るなど、あるいは金
属が近づくなどによりコンデンサCaの容量は変化する
とし、コンデンサCbの容量は、基準側のコンデンサと
して変化しないものとすると、加算器8にはコンデンサ
Caによる容量変化に応じた電圧レベルの出力信号を得
ることができる。これにより指の接触あるいは検出対象
の位置の変化などを検出することができる。通常、静電
型デジタイザ、座標入力装置などにあっては、このよう
な電荷電流検出回路を基本回路として、マトリックス状
に配置された接触する電極を有する複数のコンデンサC
aからなる。そして、各検出用コンデンサCaがマルチ
プレクサにより走査されて順次選択される。指の接触等
により選択されているコンデンサの隣接コンデンサに対
する容量変化を前記と同様にして検出する。その結果、
マルチプレクサの選択するタイミングと選択されている
検出コンデンサの容量変化とにより指接触による入力位
置を検出することができる。なお、この種の装置では、
それぞれの検出用コンデンサCaに対応して前記オペア
ンプ3がそれぞれに設けられている。また、マルチプレ
クサは、実際には、検出用コンデンサを選択するのでは
なく、オペアンプ3の出力を所定のタイミングで順次選
択する。
サと基準容量のコンデンサ(あるいは隣接コンデンサ)
とを備える電荷電流検出回路では、検出側のコンデンサ
Caが検出位置に配置されるためにこのコンデンサとオ
ペアンプ3との配線距離が長い。その結果、コンデンサ
Caの容量(数pFから数十pFオーダー)がノイズに
影響され易く、その検出電圧が変動して誤検出が発生し
易い。また、人が触るなど、あるいは金属が近づくなど
の環境変化による静電容量の変化に応じて発生する電流
変化を検出するために、その検出電圧の変化範囲が小さ
い。そこで、これをオペアンプで受けた場合にオペアン
プの動作におけるオフセット量が検出動作に対して問題
になる。この発明の目的は、このような従来技術の問題
点を解決するものであって、微小な電荷電流を検出する
場合にノイズに影響され難い電荷電流検出回路を提供す
ることにある。この発明の目的は、ノイズに影響され難
い電荷電流検出回路を有する座標入力装置を提供するこ
とにある。
るためのこの発明の電荷電流検出回路および座標入力装
置の特徴は、第1および第2のコンデンサと、これらの
コンデンサの一端子をパルス信号により駆動してその立
上がりと立下がりに応じて第1および第2のコンデンサ
を充放電させてこれらコンデンサの他方の端子に第1お
よび第2の検出信号を発生させるパルス駆動回路と、第
1および第2の検出信号をそれぞれ受ける第1および第
2の入力端子と第1および第2の出力端子とを有し、パ
ルス信号の立上がりタイミングに応じて第1および第2
の入力端子をそれぞれ第1および第2の出力端子に接続
しパルス信号の立下がりタイミングに応じて第1の入力
端子を第2の出力端子に、第2の入力端子を第1の出力
端子にそれぞれ接続する接続回路と、第1および第2の
出力端子から検出信号をそれぞれ受けてこれらの信号の
レベル差に応じた電流を発生する差電流発生回路と、こ
の差電流発生回路の出力を積分する積分回路とを備えて
いて、第1および第2のコンデンサの少なくともいずれ
か一方が検出部に配置されるものである。
対して同時にパルス駆動をしてそのパルスの立上がりと
立下がり時に応じてこれら2つのコンデンサを充放電さ
せて検出信号を発生させ、それぞれパルスの立上がりと
立下がりとに応じて出力を切換えて一方の入力を他方の
出力に、他方の入力を一方の出力に接続回路を接続する
ことで充電側の検出信号と放電側の検出信号の両者のレ
ベル差を同一極性(同一位相)として発生させることが
できる。これにより差電流発生回路により1パルスにつ
いて2つの差電流値が出力されることになる。この2つ
の差電流値を積分回路で積分することで倍の差電流を得
ることで、検出電流値を大きく採ることができる。その
結果、検出値に対する検出S/N比を向上させることが
できる。
した一実施例の座標入力装置の電荷電流検出回路を中心
とする説明図、図2は、静電型センサ部の構造の説明
図、図3は、マルチプレクサにより選択された一対のコ
ンデンサについての検出状態の説明図、図4は、検出動
作のタイミングチャートである。図1において、10
は、検出部であり、11は、その静電センサ部、12は
マルチプレクサ、13は、パルス駆動回路であって、X
側ドライブ回路13aとY側ドライブ回路13bとから
なる。14は接続切換回路、15は差電流発生回路、1
6はスイッチ回路、17は積分回路、そして18はコン
トロール回路である。なお、積分回路17は、積分用の
コンデンサCSとこれに並列に接続されてこのコンデン
サに充電された電荷をリセットするためのスイッチ回路
SWとからなる。20は、検出信号判定部であって、ア
ンプ21と、サンプルホールド回路(S/H)22、A
/D変換回路(A/D)23、そして、データ処理装置
24とからなる。
て、図2に示すように、X方向に所定の間隔で多数配列
されたストライプ電極X1,X2,…,XnとY方向に所
定の間隔で多数配列されたストライプ電極Y1,Y2,…
Ymとを有し、これら電極が誘電体樹脂のスペーサ(図
示せず)を介して所定間隔で積層されている。各ストラ
イプ電極X1,X2,…,Xnとストライプ電極Y1,Y
2,…Ymとは、いずれか一方の隣接する電極2本が順次
一対のものとして選択されパルス駆動回路13によりパ
ルス駆動される。このとき、他方の電極は、一定レベル
の電圧が与えられている。ここで選択される2本の電極
は、選択されたときに、他方の電極との関係において図
5で示した2つのコンデンサCaとCbとに対応してい
る。すなわち、一方のコンデンサの容量に対して他方の
コンデンサの容量の差が差電流発生回路15により電流
値として出力される。その関係を示したのが図3であ
る。
図2における上側にあるY方向の隣接電極2本を1本づ
つずらせて選択し、すべての2本の電極が終了した時点
でX方向の隣接電極2本を1本づつずらせて選択する。
これは、電極Y1,Y2、電極Y2,Y3、,…電極Yi-
1,Yi,…電極Ym,Y1というように、Y方向の隣接す
る2本の電極である。ただし最後の電極Ymについては
最初の電極Y1の2本の電極になる。そして、次は、電
極X1,X2、電極X2,X3、,…電極Xi-1,Xi,…電
極Xn,X1というように、X方向の隣接する2本の電極
である。ただし最後の電極Xnについても最初の電極X1
の2本の電極になる。これらがマルチプレクサ12によ
り順次選択されかつパルス駆動回路13から駆動パルス
が加えられる。なお、Y側の電極が選択され、X方向に
おいてはX側ドライブ回路13aが、そしてY方向にお
いてはY側ドライブ回路13bがそれぞれ駆動パルスと
固定電圧とを発生する。なお、いずれが駆動側となり、
いずれが固定電圧を発生するかわ、データ処理装置から
の選択信号S3,S4により決定される。
り、電極Y1,Y2,…Ymがドライブ側にされて、例え
ば、HIGHレベル,Vcc等の電圧のパルスでドライブ
される。このとき、X側の電極X1,X2,…XnがLO
Wレベル,Vcc/2等の一定電圧に固定される。また、
X側の電極がドライブ側に選択されて、例えば、HIG
Hレベル,Vcc等の電圧のパルスでドライブされている
ときには、逆にY側の電極がLOWレベル,Vcc/2等
の一定電圧に固定される。また、マルチプレクサ12に
電極の選択とパルス駆動回路13の駆動パルスを発生
は、コントロール回路18からの制御信号に応じて行わ
れる。マルチプレクサ12により順次選択される1対の
隣接する2つの電極を中心に示した回路が図3である。
コントロール回路18により制御されてマルチプレクサ
12により選択された隣接する一対の2つのコンデンサ
Ca,Cbが選択されたY電極とX電極により形成され
るコンデンサを表している。図4は、その検出動作のタ
イミングチャートである。
するY方向の2つの電極に駆動パルスPが入力される
と、共通に接続されたコンデンサCa,Cbの一端N
(最初はX側の電極)に駆動パルスP(図4(a)参
照)が加えられる。選択されたコンデンサCa,Cbの
他端Na,Nb(最初はY側の電極)は、マルチプレク
サ12,接続切換回路14を介して差電流発生回路15
に入力される。差電流発生回路15は、Gmアンプ(ト
ランス・コンダクタンス・アンプ)で構成され、その+
位相端子と−位相端子とにコンデンサCa,Cbの他端
Na,Nbに発生する電圧信号を受ける。そして、その
出力には、これら入力信号の電位差に応じた電流が差電
流値として出力される。スイッチ回路16は、一定期間
の間ONにされるスイッチであって、コントロール回路
18から制御信号を受ける。このスイッチ回路16がO
Nになっている間、差電流発生回路15の出力は、積分
回路17のコンデンサCSに送出され、その出力電流に
より充電される。
ル回路18からの制御信号S1(図4(b)参照)を受
けて、その立上がりで実線で示す接続を行い、立下がり
で点線で示す接続を行う。実線で示す接続では、第1の
入力I1と第1の出力O1とを接続するとともに第2の入
力I2と第2の出力O2とをそれぞれ接続する。また、点
線で示す接続では、逆に第1の入力I1と第2の出力O2
とを接続し、第2の入力I2と第1の出力O1とを接続す
る。駆動パルスPと制御信号S1との関係は、それぞれ
のパルス幅は同じであって、制御信号S1の位相が駆動
パルスPよりも進んでいる。そこで、駆動パルスPの立
上がる手前で制御信号S1が立上がり、駆動パルスPの
立下がる手前で制御信号S1が立下がる。その結果、駆
動パルスPが立上がったときには、接続切換回路14は
実線状態で接続され、駆動パルスPが立下がったときに
は、接続切換回路14は点線状態で接続される。なお、
駆動パルスPのパルス幅は、コンデンサCa,Cbの充
電が完了する期間よりも長い期間tに設定され、その周
期Tは、さらにこれの2倍以上(2t<T)になってい
る。
a,Nbには、駆動パルスPの立上がり、立下がりに対
応して図4(c)に示すような電圧信号が過渡現象とし
て発生する。この過渡現象により発生する電圧信号が差
電流発生回路15の+位相端子と−位相端子にそれぞれ
加えられる。このとき端子間に加わる差電圧として波形
は、駆動パルスPが立上がりと立下がりとで同じ極性
(同じ位相)の波形になる。そこで、差電流発生回路1
5の出力には、図4(c)に対応する電流信号が出力さ
れる(図4(d)参照)。その結果、積分回路17のコ
ンデンサCSには、駆動パルスPの立上がりと立下がり
とで発生する電流により1駆動パルスにつき、2回充電
され、その電荷が蓄積される。
ール回路18により駆動パルスPの16個分の期間の間
ONになる。したがって、積分回路17のコンデンサC
Sには、ほぼ32回分のパルス電流が加えられ、これに
より充電が行われる。この充電によるコンデンサCSの
端子電圧値が検出信号判定部20のアンプ21により増
幅されて、サンプルホールド回路(S/H)22に加え
られる。ここで、コントロール回路18からのサンプリ
ング信号SPによりサンプリングされ、そのサンプリン
グ値が(A/D)23に入力されて、デジタル値に変換
され、それがA/D23からデータ処理装置24に入力
される。なお、スイッチ回路16のON期間に対応する
前記の駆動パルスの数は、さらに多くてもよく、例え
ば、30個程度の範囲のうちから適切な個数に対応する
期間とすることができる。
では、アンプ21の(−)入力と同様に所定の電圧、例
えばVcc/2のバイアス端子に接続されている。そこ
で、スイッチSWがONしたときには、コンデンサCS
は、前記のバイアス電圧Vcc/2にプリセットされる。
そして、検出側のコンデンサCa,Cbの容量がCa>
Cbのときには、差電流発生回路15の電流出力が吐出
しとなるので、コンデンサCSは、バイアス電圧Vcc/
2よりも高い電圧まで充電される。一方、コンデンサの
容量がCa<Cbのときには、差電流発生回路15の電
流出力がシンクとなるので、コンデンサCSは、その電
荷が放電されてバイアス電圧Vcc/2よりも低い電圧に
なる。そして、コンデンサの容量がCa=Cbのときに
は、差電流発生回路15に電流出力が発生しないので、
コンデンサCSの充電電圧は、バイアス電圧Vcc/2に
等しくなる。
aと、各種の処理プログラムを記憶したメモリ24b、
バッファメモリ24c、I/Oインタフェース24d等
から構成されている。そして、メモリ24bには、デー
タ採取プログラム25とタッチ位置検出プログラム26
等が設けられている。データ処理装置24のMPU24
aは、制御信号S2をコントロール回路18から受ける
とデータ採取プログラム24を実行して、サンプルホー
ルド信号SHとA/D変換信号SAとを送出して、サンプ
ルホールドしたアンプ21の出力電圧値をA/D変換
し、そのデータをバッファメモリ24cに記憶する。そ
して、I/Oインタフェース24dを介してコントロー
ル回路18に測定開始の制御信号SSを送出する。ま
た、この制御信号SSによりサンプルホールド回路22
のホールド値もリセットされる。
をドライブ回路にする選択信号S3を発生させてコント
ロール回路18にY方向の電極の選択制御をさせ、次に
X側をドライブ回路にする選択信号S4を発生させてコ
ントロール回路18にX方向の電極の選択制御をさせ、
Y,X方向の電極選択がすべて終了するまで制御信号S
2を受けごとに、同様なデータをA/D23から受けて
採取してバッファメモリ24cに記憶し、測定開始の制
御信号SSを送出する。そして、Y方向とX方向のすべ
ての電極の測定が終了にした時点で測定終了信号SEを
コントロール回路18に送出してその動作を停止させ
る。
24から測定開始の制御信号SSを受けるごとに、スイ
ッチ回路SWをONにして、次にコンデンサCSをバイ
アス電圧(例えばVcc/2)にプリセットする。そして
マルチプレクサ12を駆動して次の一対の電極を選択す
る制御信号を送出し、スイッチ回路17をONにする。
そして、接続切換回路14には制御信号S1を送出し、
パルス駆動回路13を駆動する。コントロール回路18
は、パルス駆動回路13から駆動パルスPを受けて(図
S3参照)、その数をカウントする。駆動パルスPの数
が16個カウントされるとスイッチ回路17をOFFに
してデータ処理装置24に測定終了を示す制御信号S2
を送出する。
初の測定開始の制御信号SSを受けてから、この信号を
受けるたびに、電極Y1,Y2、電極Y2,Y3、,…電極
Yi-1,Yi,…電極Ym,Y1と、Y方向の隣接する2本
の電極選択して、次にX方向へと移り、電極X1,X2、
電極X2,X3、,…電極Xi-1,Xi,…電極Xn,X1
と、X方向の隣接する2本の電極を順次選択する制御を
する。また、選択された各一対の電極については、駆動
パルスPの数が16個計測されたときに制御信号S2を
送出し、次の電極に切り換える制御信号S5をマルチプ
レクサ12に送出する。
コントロール回路18に送出した後に、タッチ位置検出
プログラム26を実行して、タッチされた電極を決定す
る。なお、いずれかの電極を指でタッチすると、指が導
体として作用し、電気力線が導体(指)によって遮断さ
れることで、タッチされた電極の容量が小さくなる。そ
こで、図3のコンデンサCaをある電極とし、コンデン
サCbをこれに隣接する次の電極とすると、タッチされ
た電極を中心としてその手前近傍での一対の電極(Xま
たはY電極)と他方の電極(YまたはX電極)による構
成されるコンデンサの容量については、Ca>Cbとな
り、その後ろ近傍での一対の電極と他方の電極により構
成されるコンデンサの容量については、Ca<Cbとな
る。そこで、Ca>CbからCa<Cbへと変わる変化点
がタッチされた電極として検出できる。タッチ位置検出
プログラム26は、測定されたデータからこの変化点を
Y方向の電極とX方向の電極それぞれについて検出する
ものである。これによりY方向の電極番号とX方向の電
極番号で与えられる位置がタッチ位置として検出され
る。
は、Gmアンプの例を挙げているが、これは電流出力ア
ンプであればよい。特に、図4に(c),(d)に示す
波形(検出信号)を電圧波形として先に説明している
が、電流波形もこれと同じ形態を採る。したがって、検
出信号を電流信号とすれば、差電流発生回路15として
電流増幅アンプを使用することが可能である。また、S
/N比がを向上させた電流出力アンプとしてカレントミ
ラーを用いた微小電流検出回路として特願平7−289
218号,「微小電流検出回路およびこれを利用した座
標入力装置」を本出願人等は出願済みである。この出願
の検出回路10として示す微小微小電流検出回路をその
まま前記の差電流発生回路15に置換えて使用すること
で、S/N比が高い検出動作をさせることができる。
ルスを複数個発生させて、積分することで検出電流値に
対応する電圧値を得る回路を挙げているが、この発明に
おいては、必ずしも駆動パルスを複数個用いて、その期
間分の積分値を得る必要はない。また、実施例では、Y
方向とX方向とに多数の電極が配列された座標入力装置
を中心に説明しているが、この発明は、図3に示す検出
回路で理解できるように、2つのコンデンサが配置さ
れ、一方が検出位置に配置されるようなタッチセンサ等
の電荷電流検出回路にも適用できることはもちろんであ
る。
つのコンデンサに対して同時にパルス駆動をしてそのパ
ルスの立上がりと立下がり時に応じてこれら2つのコン
デンサを充放電させて検出信号を発生させ、それぞれパ
ルスの立上がりと立下がりとに応じて出力を切換えて一
方の入力を他方の出力に、他方の入力を一方の出力に接
続回路を接続することで充電側の検出信号と放電側の検
出信号の両者のレベル差を同一極性(同一位相)として
発生させることができる。これにより差電流発生回路に
より1パルスについて2つの差電流値が出力されること
になる。この2つの差電流値を積分回路で積分すること
で倍の差電流を得ることで、検出電流値を大きく採るこ
とができる。その結果、検出値に対する検出S/N比を
向上させることができる。また、検出電圧の変化範囲が
大きくなり、たとえ、オペアンプで受けた場合であって
もオペアンプの動作におけるオフセット量の影響を受け
難い回路になる。
た一実施例の座標入力装置の検出回路を中心とする説明
図である。
る。
状態の説明図である。
る。
ブロック図である。
クサ、13…パルス駆動回路、14…接続切換回路、1
5…差電流発生回路、16…スイッチ回路、17…積分
回路、18…コントロール回路、20…検出信号判定
部、21…アンプ、22…サンプルホールド回路、23
…A/D変換回路(A/D)、24…データ処理装置。
て、図2に示すように、X方向に所定の間隔で多数配列
されたストライプ電極X1,X2,…,XnとY方向に所
定の間隔で多数配列されたストライプ電極Y1,Y2,…
Ymとを有し、これら電極が誘電体樹脂のスペーサ(図
示せず)を介して所定間隔で積層されている。各ストラ
イプ電極X1,X2,…,Xnとストライプ電極Y1,Y
2,…Ymとは、いずれか一方の隣接する電極2本が順次
一対のものとして選択され他方の電極を介してパルス駆
動回路13によりパルス駆動される。このとき、選択さ
れる側の一方の電極は、一定レベルの電圧が与えられて
いる。そして他方の電極はすべてが同時に駆動される。
ここで選択される一方の2本の電極は、選択されたとき
に、他方の電極との関係において図3に示す2つのコン
デンサCaとCbとに対応する。そして、一方のコンデ
ンサの容量に対して他方のコンデンサの容量の差が差電
流発生回路15により電流値として出力される。その関
係を示したのが図3である。
は、ここでは、まず、図2における上側にあるY方向の
隣接電極2本を1本づつずらせて選択し、すべての2本
の電極が終了した時点でX方向の隣接電極2本を1本づ
つずらせて選択する。これは、電極Y1,Y2、電極Y
2,Y3、,…電極Yi-1,Yi,…電極Ym,Y1というよ
うに、Y方向の隣接する2本の電極である。ただし最後
の電極Ymについては最初の電極Y1の2本の電極にな
る。そして、次は、電極X1,X2、電極X2,X3、,…
電極Xi-1,Xi,…電極Xn,X1というように、X方向
の隣接する2本の電極である。ただし最後の電極Xnに
ついても最初の電極X1の2本の電極になる。これらが
マルチプレクサ12により順次選択されかつパルス駆動
回路13から駆動パルスが加えられる。なお、Y側の電
極が選択されているときには、X側ドライブ回路13a
が駆動パルスを発生してX電極に加えてこれに応じてY
電極側の一対電極が順次スキャンされていきく。このと
きY側ドライブ回路13bは一定電圧を各Y電極に加え
ている。また、X側の電極が選択されているときには、
前記とは逆にY側ドライブ回路13bが駆動パルスを発
生してY電極に加えてX電極側の一対の電極がスキャン
されていく。このとき、X側ドライブ回路13aは一定
電圧を各X電極に加えている。なお、いずれが駆動側と
なり、いずれが一定電圧を設定されるかは、データ処理
装置24からの選択信号S3,S4により決定される。
り、電極Y1,Y2,…Ymがドライブ側にされて、例え
ば、HIGHレベル,Vcc等の電圧のパルスでドライブ
される。このとき、X側の電極X1,X2,…XnがLO
Wレベル,Vcc/2等の一定電圧に設定され、X側の各
電極が順次スキャンされる。また、X側の電極がドライ
ブ側に選択されて、例えば、HIGHレベル,Vcc等の
電圧のパルスでドライブされているときには、逆にY側
の電極がLOWレベル,Vcc/2等の一定電圧に設定さ
れ、Y側の各電極が順次スキャンされる。また、マルチ
プレクサ12の電極の選択とパルス駆動回路13の駆動
パルスの発生は、コントロール回路18からの制御信号
に応じて行われる。マルチプレクサ12により順次選択
される一対の隣接する2つの電極を中心に示した回路が
図3である。そして、コントロール回路18により制御
されてマルチプレクサ12により選択された隣接する一
対の2つのコンデンサCa,Cbは、選択された一対の
Y電極と、X電極、あるいは一対のX電極と、Y電極と
により形成されるコンデンサを表している。図4は、そ
の検出動作のタイミングチャートである。
の2つの電極が選択されると、共通に接続されたコンデ
ンサCa,Cbの一端N(最初はX側の電極)に駆動パ
ルスP(図4(a)参照)が加えられる。選択されたコ
ンデンサCa,Cbの他端Na,Nb(最初はY側の電
極)は、マルチプレクサ12,接続切換回路14を介し
て差電流発生回路15に入力される。差電流発生回路1
5は、Gmアンプ(トランス・コンダクタンス・アン
プ)で構成され、その+位相端子と−位相端子とにコン
デンサCa,Cbの他端Na,Nbに発生する電圧信号
をそれぞれが受ける。そして、その出力には、これら入
力信号の電位差に応じた電流が差電流値、すなわち、2
つのコンデンサの容量差より発生する電流値(それぞれ
の電荷電流の差に対応する電流値)として出力される。
スイッチ回路16は、一定期間の間ONにされるスイッ
チであって、コントロール回路18から制御信号を受け
る。このスイッチ回路16がONになっている間、差電
流発生回路15の出力は、積分回路17のコンデンサC
Sに送出され、その出力電流により充電される。
a,Nbには、駆動パルスPの立上がり、立下がりに対
応して図4(c)に示すような電圧信号が過渡現象とし
て発生する。この過渡現象により発生する電圧信号が差
電流発生回路15の+位相端子と−位相端子にそれぞれ
加えられる。このとき端子間に加わる差電圧としての波
形は、接続切換回路14により駆動パルスPが立上がり
と立下がりとで同じ極性(同じ位相)の波形になる。そ
こで、差電流発生回路15の出力には、図4(d)に示
す電流信号が出力される。その結果、積分回路17のコ
ンデンサCSには、駆動パルスPの立上がりと立下がり
とで発生する電流により1駆動パルスにつき、2回充電
され、その電荷が蓄積される。なお、図4(d)は、C
a>Cbの場合であるが、Ca<Cbの場合には、図4
(d)に示す電流信号は、逆極性になる。
Claims (4)
- 【請求項1】第1および第2のコンデンサと、 これらのコンデンサの一端子をパルス信号により駆動し
てその立上がりと立下がりに応じて前記第1および第2
のコンデンサを充放電させてこれらコンデンサの他方の
端子に第1および第2の検出信号を発生させるパルス駆
動回路と、 前記第1および第2の検出信号をそれぞれ受ける第1お
よび第2の入力端子と第1および第2の出力端子とを有
し、前記パルス信号の立上がりタイミングに応じて前記
第1および第2の入力端子をそれぞれ前記第1および第
2の出力端子に接続し前記パルス信号の立下がりタイミ
ングに応じて前記第1の入力端子を前記第2の出力端子
に、前記第2の入力端子を前記第1の出力端子にそれぞ
れ接続する接続回路と、前記第1および第2の出力端子
から前記検出信号をそれぞれ受けてこれらの信号のレベ
ル差に応じた電流を発生する差電流発生回路と、この差
電流発生回路の出力を積分する積分回路とを備え、前記
第1および第2のコンデンサの少なくともいずれか一方
が検出部に配置される電荷電流検出回路。 - 【請求項2】さらに、前記差電流発生回路は、前記検出
信号の正相側と負相側との両者において動作するもので
あり、前記積分回路は、前記パルス信号の複数個分につ
いての前記差電流発生回路の出力を積分するものである
請求項1記載の電荷電流検出回路。 - 【請求項3】第1および第2のコンデンサと、 これらのコンデンサの一端子をパルス信号により駆動し
てその立上がりと立下がりに応じて前記第1および第2
のコンデンサを充放電させてこれらコンデンサの他方の
端子に第1および第2の検出信号を発生させるパルス駆
動回路と、 前記第1および第2の検出信号をそれぞれ受ける第1お
よび第2の入力端子と第1および第2の出力端子とを有
し、前記パルス信号の立上がりタイミングに応じて前記
第1および第2の入力端子をそれぞれ前記第1および第
2の出力端子に接続し前記パルス信号の立下がりタイミ
ングに応じて前記第1の入力端子を前記第2の出力端子
に、前記第2の入力端子を前記第1の出力端子にそれぞ
れ接続する接続回路と、前記第1および第2の出力端子
から前記検出信号をそれぞれ受けてこれらの信号のレベ
ル差に応じた電流を発生する差電流発生回路と、この差
電流発生回路の出力を積分する積分回路とを備え、前記
第1のコンデンサが複数個検出部において連続的に配列
される座標入力装置。 - 【請求項4】さらに、前記複数の第1のコンデンサのう
ち隣接する2個のコンデンサを選択するマルチプレクサ
を有し、前記差電流発生回路は、前記検出信号の正相側
と負相側との両者において動作するものであり、前記マ
ルチプレクサにより選択された1つの前記第1のコンデ
ンサに対して残りの1つが前記第2のコンデンサとさ
れ、前記積分回路は、前記パルス信号の複数個分につい
ての前記差電流発生回路の出力を積分するものである請
求項3記載の座標入力装置。
Priority Applications (4)
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-
1996
- 1996-11-15 JP JP32097696A patent/JP3061115B2/ja not_active Expired - Lifetime
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