JP4010076B2 - Low interference touch panel device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指のパネルへのタッチ位置を検出するタッチパネル装置に関し、特にパネルの有効エリアに面して均一な面抵抗体を配設したもので、パネルを介して指にAC電流を流すことにより位置検出するタッチパネル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
当技術分野の例として、特許第1536723号に示されたもの、または詳細は不明瞭であるが特許第2603986号に示されたもの及び特許第1881208号に示されたもの等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のものの内、構造上時分割の各信号計測動作となるもの、または簡素化と小型化と低コスト化且つ各信号計測のパラメータの均一化のために、アナログ・マルチプレクサを使用し時分割計測しているものは、同一機種を2台またはそれ以上の台数を互いに近くで同時使用した場合、互いの干渉により検出位置ブレを起こしていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
指タッチ位置検出する有効エリアに面して均一な面抵抗体を配設したパネルを有し、前記面抵抗体を常時電圧振動させてタッチ時の前記指に前記面抵抗体を介してAC電流を流し、前記パネルと信号処理部との複数の接続点に於けるAC電流または該AC電流に比例したAC電圧を時分割で計測して、前記パネル上の前記指タッチ位置を該計測値の比から算出するタッチパネル装置であって、前記電圧振動の周波数誤差が1/(50T)[Hz]以内としたことにより近傍で複数台使用時の干渉を低減した低干渉式タッチパネル装置を提案するものである。
【0005】
【作用】
第1の作用として、絶対値検出型のAC信号のレベル復調回路は、AC信号の位相変化に影響されない。第2の作用として、干渉による電流も含めてパネルに流れる総電留置値が一定と見なせる時間内に、1回分の位置検出のための、すべてのAC信号計測を終了させることにより、各信号レベルの比がずれない様にすれば算出位置がずれない。つまり、各パネルの振動周波数の誤差を少なくし、干渉によるビート周波数を低くすることで、同じ作用となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明は動作原理上、有効エリアに面して均一な面抵抗体を配設したパネルを有し、面抵抗体を常時電圧振動させて、パネルにタッチし、その指または指に相当する導電体にパネルを介してAC電流を流し、パネルと信号処理部との複数の接続点に於けるAC信号を時分割で計測して、パネル上のタッチ位置をこれらの計測値の比から算出するタッチパネル装置に限られるが、一次元の位置検出装置または二次元の位置検出装置としたものである。
【0007】
【実施例】
以下本発明の詳細を添付図を参照して説明する。図1は、本発明の装置の一例を示す構成主部と2台同時動作時の干渉について説明する図である。人2の指がパネル部1(以後パネル1と記す)の面上にタッチした時、その位置(パネル1の面上に於けるX,Y座標)を検出する。パネル1には、均一な抵抗値分布の面抵抗体3が配設されて、その周囲に抵抗性電極4を付着してある。抵抗性電極4は低抵抗であり、各辺の両端間抵抗値は30〜150Ω程度である。面抵抗体3の面抵抗値は1kΩ/□程度である。面抵抗体3の指接触面は、絶縁層がある場合と、指と面抵抗体3が直に接触する方式とがあるが、本発明はその両方に適応する。
【0008】
抵抗性電極の各頂点(A,B,C,D点)は各接続電線5,5,5,5により、信号処理部7の各入力(振動電圧印加回路6,6,6,6)に電気的に接続されている。振動電圧印加回路6,6,6,6は、パネル1のA,B,C,D点に流れる電流をアナログ・マルチプレクサ8(MUX)に伝えると共に、振動電圧発生器9の振動電圧を接続電線5,5,5,5に印加する。従って面抵抗体3は常に電圧振動している。
【0009】
人体2は接地容量その他により、AC成分に対して接地効果を持つが、完全接地状態にはならない。従って人体2の指が、パネル1の面上にタッチした時、指と面抵抗体との間の静電容量により、または直接触により人体2の指にAC電流が流れ、面抵抗体3に電流分布が生じる。A,B,C,D点に流れる電流は、人体2の指がタッチした点に近い所へより多く流れる。このA,B,C,D点に流れる電流の比からタッチ位置を算出する。この時人体2が、完全接地状態ではないことから、面抵抗体3の振動電圧の20〜70%程度の振動電圧が人体2にも生じる。
【0010】
振動電圧印加回路6,6,6,6は、アナログ・マルチプレクサ8(MUX)でセレクトされていない時でも通過電流をその回路グランドに流し、入力特性をいつも一定条件に保持する。さもないと、面抵抗体3の電流分布が変動して、高確度の位置の算出が大変困難になる。アナログ・マルチプレクサ8(MUX)を通ったAC信号電流は、電流/電圧変換、バンドパス・フィルタリング、AC信号のレベル復調等の信号処理されて、A/D変換器10(A/D)に印加される。そのデジタル化された各データから、プロセッサ11(CPU)が、人体2の指がタッチしたパネル1の面上の位置を算出する。
【0011】
更に詳細な実際回路及び人体の接地効果要因等については、特願平10−321508号その他を参照されたい。図1に示すパネル1の構成とする場合は、アナログ・マルチプレクサ8(MUX)による時分割計測でない、同時計測とすることも出来るが、その場合は、電流/電圧変換回路、バンドパス・フィルター回路、増幅回路、AC信号のレベル復調回路、レベルシフト回路、A/D変換器等がすべて4セット必要であり、且つこれらすべてのゲイン、位相回転量、セットリングタイム等のすべての回路パラメータを同一にする(バラツキを1/500以下にそろえる)必要がある。上記の理由で、図1に示す装置に限らず当技術分野の現在の略すべての装置は、時分割による計測を行っている。
【0012】
本発明に関し、立地条件となる重要な要点は次の3点である。第1の要点は、パネルの電気的構成要素を、電圧振動させる。第2の要点は、指または指と等価と見なせる導電体がパネル面にタッチした時に、そのタッチ点を通してパネル外へ(指等へ)AC電流を流す。第3の要点は、タッチ検出する有効エリアに面して均一な面抵抗体を配設してあり、そこに流れる電流を各点で計測し、その電流比(または電流に比例した電圧比)からタッチ位置を算出する。従って、指等に流れる電流の大きさには依存しない。
【0013】
ここで同一機種を2台またはそれ以上の台数を互いに近くで同時使用する場合について、図1を参照して述べる。今まで説明してきたものを第1のタッチパネル装置とする。第2のタッチパネル装置14が近くにあり、第1の人体2のすぐ近くに居る第2の人体13により操作されている。第2のタッチパネル装置14内にも、振動電圧発生器9と同様の独立した振動電圧発生器があり、互いの周波数間には少しのバラツキが存在する。従って、両者のパネルの電気振動の周波数は少し差を持つ。
【0014】
第2の人体13は、前述(段落0009の最後の所で説明)の理由で、第2のタッチパネル装置14の振動周波数成分を持つ。これが、必然的に生じる人体間容量12を介して、人体2にも伝わり、結局、面抵抗体3にも伝わる。第1の人体2及び第2の人体13が、互いに空いている手を結んで、それぞれのタッチパネル装置を操作している時は、上記の現象が特に著しい。
【0015】
すなわち、面抵抗体3のタッチ点に流れるAC信号電流は、自己装置による本来のAC信号電流に、他の装置から伝わり入力するAC信号電流が重畳したものになる。この様子を分かり易くベクトル表示したものが図4である。参照符号41は自己装置のパネル1の電気振動位相(基準位相)である。参照符号43は自己装置による本来のAC信号のベクトル表示であり、参照符号42は他の装置から伝わり入力するAC信号のベクトル表示である。両信号は周波数差があるためにベクトル42は回転し、その合成ベクトルの先端の軌跡を参照符号44(円状)で示す。この合成ベクトルで表される合成AC信号が、面抵抗体3のタッチ点に流れる。その位相角は図示する様にΦ1(45)からΦ2(46)まで変化する。図4は、パネル1の振動電圧位相よりも、普通、ベクトル43(自己装置による本来のAC信号電流)の位相が70〜80度程度進んでいることをも示している。
【0016】
同様のことは、第1の装置から第2の装置14へも干渉があり、互いに干渉し合う。従来の装置に於けるこれら干渉の、各AC信号計測への影響について述べる。面抵抗体3のタッチ点に流れる合成電流(パネル全電流)を時間領域で示したものが図5である。横軸は時間(t)であり、縦軸は合成電流(パネル全電流)の正側包絡線(エンベロープ)である。この合成電流の大きさは他機からの干渉がある場合、参照符号50に示すように正弦波状に変化し、その変化の周波数(ビート周波数)は、2台の装置の振動電圧発生器のそれぞれの周波数の差の絶対値に等しい。
【0017】
図1の例では、パネル1の4点(A,B,C,D点)に流れる電流値を時分割で計測して、タッチ位置(面抵抗体3から外部へ流出及び流入する一点の座標)を算出する。A,B,C,D点に対し全計測する所要時間がTである。A点について電流値を計測している時の、タッチ点電流の大きさ(パネル全電流)が参照符号51で示す長さであり、B,C,D点についても、それぞれ参照符号52,53,54で示す。このように、1回の位置検出するための計測中(Tの間)にパネル1に流入及び流出するAC電流の大きさが変動してしまう。時分割計測の大原則は、Tの間はパネル全電流の大きさが一定という条件である。図5に示すように基準となるべき全電流の大きさが変動すると、時分割計測したA,B,C,D点のAC電流の比も変動してしまい、算出する結果が変動してしまう。更に、AC信号の大きさのみならず、位相までも大きく変動する。
【0018】
図5に示したものは、現在のほとんどの当該装置にクロックとして使用される、セラミックレゾネータによる振動電圧発生器を備えた、パネル1として示した構成のタッチパネルを使用した実際の2台の装置の、動作記録を清書したものである。当該装置のパネルの電気振動周波数は20kHz以上であり、図1に示す実施例では460kHzであって、AC信号のレベルを計測するに当たり、復調して(DC化して)A/D変換器に印加している。その理由は、AC信号のままでは0.1%程度の高精度のレベル計測が大変難しいからである。
【0019】
現在の多くの当該装置に使用される、AC信号の復調回路を図6に示す。主要パーツはアナログ・スイッチ(アナログ・ゲート)60である。ゲートON/OFF信号は入力AC信号に同期させた、固定位相のコントロール信号である。平均化抵抗61及び平均化コンデンサ62により、ゲートON時間内の入力AC信号電圧の平均値を出力する。乗算器を使用しても同等の機能を得る。このような簡単な復調回路でも、リニアリティは非常に優れており、各AC信号レベルの比を高精度で求めることが容易である。
【0020】
図7を参照して図6の復調回路の、位相変化の影響を説明する。自己装置による本来のAC信号70の正側区間に合わせて、ゲートON時間74が固定されている。波形70に対しては理想的に、t1からt2までを平均化し本来の信号による復調(検出平均)レベル72を出力する。しかし図4に示す合成ベクトルの位相角が最小(Φ1)45の時は、図7に示すAC信号波形71となり、ゲートON時間74内のt3からt4までを平均化し復調(検出平均)レベル73の出力となる。AC信号70と71は、振幅は略同じであるにも係わらず、出力レベルが大きく変わっている。これが他装置からの干渉入力信号がある場合の、図6の回路の、位相変化による影響であることが分かった。
【0021】
解決するための第1の手段として、AC信号の位相変化に無関係な絶対値検出型のAC信号レベル復調回路とした。その一例を図2に示す。ダイオードのリニアリティの悪さを演算増幅器で補うものである。入力AC信号の負側ピーク時のみダイオード21が導通し、絶対値保持コンデンサ29を、電圧源27に関して対称な電圧に充電する。その他の時間はダイオード22が導通し、ダイオード21は逆バイアスとなり、絶対値保持コンデンサ29をそれ以上充電しない。抵抗28は瞬時電流を制限し、演算増幅器20を安定動作させるためと、ノイズを少し抑制する効果がある。その他の素子の役目と定数は、参考例として符号の説明の欄を参照されたい。
【0022】
ここで注意すべきことがある。演算増幅器20は、入力波形の負側ピークの一瞬だけダイオード21を導通させるスイッチングのコントロール役をするため、高速且つ高確度の動作が必要である。図1に示す装置の460kHzのAC信号周波数の場合、fT が50MHz以上で、SRが50V/μs以上の演算増幅器が必要であった。それ以下のものでは0.2%以下の精度でパネルへのタッチ位置算出は無理であった。
【0023】
他の例を図3に示す。演算増幅器ではなく、増幅度(Kの値)が約30のインバータ・リニアアンプ31を使用している。入力AC信号の負側ピーク時に、インバータ・リニアアンプ31のダイナミックレンジの中心電圧に関して対称な電圧に、絶対値保持コンデンサ39を充電する。入出力間の電圧確度はさほどでもないが、リニアリティは必要な範囲に入っているので、各AC電圧レベルの比は高確度で算出できた。
【0024】
これらの絶対値検出型のAC信号レベル復調回路としたことにより、他装置からの干渉によるタッチ位置の算出のブレ量は、約1/2に減少した。更に干渉によるブレ量を少なくする第2の手段を説明する。図5に於いて、1回の位置検出に要する計測時間Tの間に包絡線50の変化がないと見なせる程にビート周波数が低ければ良いことになる。各AC信号レベルの比から、タッチ位置を算出するのでパネル1に流れる全電流の大きさは無関係である。信号のS/N比が十分であればよい。
【0025】
実験の結果、ビート成分50の周期がTの25倍以上であれば、指タッチの位置検出として許容出来るブレ範囲であることが分かった。すなわち、
25T≦1/|f1−f2| ・・・・・・・・・・・・・・・・・[式1]
ここでf1は自己装置のパネルの電気振動周波数であり、f2は他の装置のパネルの電気振動周波数である。一番確実なのは、マスター周波数を作り電線で近くの全装置に供給することである。しかしその場合、装置を移動する時に不便である。
【0026】
式1を満足するため、自己装置(他の装置も)の電気振動の周波数誤差を、
|f1−fr|≦1/(50T) ・・・・・・・・・・・・・・・[式2]
とすればよいことが分かる。ここでfrは設計基準周波数であり、式2の単位は[Hz]である。因みに図1に示す装置の場合、Tは0.01秒であり、frは460kHzであり、4ppm以下の周波数確度を必要とするので、温度補償した水晶発振回路に安定化した電源を供給して達成した。
【0027】
この第2の手段だけでも、図1のパネル1の表面に絶縁層がある場合は、2人の操作者2及び13が手を結んでも実用上支障無いタッチ位置の算出ブレ範囲である。第1と第2の手段を併用すると、パネル1の表面に絶縁層の無い直接触式タッチパネル装置でも、同上の条件で支障無い算出位置ブレ範囲である。
【0028】
3台またはそれ以上の台数が近くで使用される時は、図4に示すベクトル表示が3信号またはそれ以上の信号の合成となるが、第1の手段及び第2の手段共に、2台の時と同様の効果があった。タッチパネルの面抵抗体と信号処理部との電気的接続方法は各種提案されているが、段落0012に記した立地条件を備えるものはすべて同様の現象となる。以上の説明は、二次元パネルのみならず1次元パネルでも同様である。
【0029】
【発明の効果】
2台またはそれ以上の台数を近くで同時使用してもタッチ位置の検出ブレが支障無い範囲となり、装置の信頼性/確実性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の一例を示す構成主部及び2台動作時の干渉説明図。
【図2】 演算増幅器を使用した絶対値検出型のAC信号レベル復調回路の一例。
【図3】 反転増幅器(インバータ・リニアアンプ)を使用した絶対値検出型のAC信号レベル復調回路の一例。
【図4】 本来のAC信号と他の装置から干渉入力するAC信号とのベクトル表示図。
【図5】 干渉入力するAC信号があることによる、タッチ点の電流の包絡線波形図(ビート波形図)。
【図6】 現在の多くの当該装置に使用される、AC信号の復調(レベル検出用AC/DC変換)回路例。
【図7】 従来の固定位相用の同期復調回路の、位相変化の影響を示す図。
【符号の説明】
1 パネル部
2 第1の人体
3 面抵抗体
4 面抵抗体を取り囲む抵抗性電極
5 接続電線
6 振動電圧印加回路
7 信号処理部
8 アナログ・マルチプレクサ
9 振動電圧発生器
10 A/D変換器
11 プロセッサ
12 人体間容量
13 第2の人体
14 第2のタッチパネル装置
20 演算増幅器
21 ダイオード(例えばHSM88)
22 ダイオード(例えばHSM88)
23 フィードバック抵抗(例えば22kΩ)
24 安定化コンデンサ(例えば2pF)
25 入力抵抗(例えば22kΩ)
26 カップリング・コンデンサ(例えば1000pF)
27 DCバイアス電圧源(例えば1.2V)
28 瞬時電流制限抵抗(例えば220Ω)
29 絶対値保持コンデンサ(例えば1000pF)
30 放電抵抗(例えば150kΩ)
31 インバータ・リニアアンプ
32 ダイオード(例えばHSM88)
33 ダイオード(例えばHSM88)
34 フィードバック抵抗(例えば22kΩ)
35 安定化コンデンサ(例えば2pF)
36 入力抵抗(例えば22kΩ)
37 カップリング・コンデンサ(例えば1000pF)
38 瞬時電流制限抵抗(例えば220Ω)
39 絶対値保持コンデンサ(例えば1000pF)
40 放電抵抗(例えば150kΩ)
41 自己装置のパネルの電気振動位相(基準位相)
42 他の装置から伝わり入力するAC信号のベクトル表示
43 自己装置による本来のAC信号のベクトル表示
44 合成ベクトルの先端の軌跡
45 合成ベクトルの最小(進み)位相角
46 合成ベクトルの最大(進み)位相角
50 タッチ点電流の正側包絡線
51 A点電流を計測している時のタッチ点電流の大きさ
52 B点電流を計測している時のタッチ点電流の大きさ
53 C点電流を計測している時のタッチ点電流の大きさ
54 D点電流を計測している時のタッチ点電流の大きさ
60 アナログ・スイッチ(アナログ・ゲート)
61 平均化抵抗
62 平均化コンデンサ
70 自己装置による本来のAC信号
71 他の装置から伝わるAC信号と自己装置のAC信号との合成AC信号のφ1の位相角の時の信号
72 本来の信号による復調(検出平均)レベル
73 φ1の時の復調(検出平均)レベル
74 ゲートON時間T1回の位置検出に要する計測時間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a touch panel device for detecting a touch position of the finger panel, in which is disposed a uniform surface resistance facing the particularly effective area of the panel, passing a AC current to the finger through the panel The present invention relates to a touch panel device that detects the position.
[0002]
[Prior art]
Examples in the art include those shown in US Pat. No. 1,536,723, or those whose details are unclear but those shown in US Pat. No. 2,603,986 and US Pat. No. 1,881,208.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Of the above-mentioned conventional ones, those that perform time-division signal measurement operations, or when analog multiplexers are used for simplification, miniaturization, cost reduction, and uniformity of parameters for each signal measurement. In the case of two pieces of measurement, when two or more of the same model are used simultaneously close to each other, the detection position is shaken due to mutual interference.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
A panel having a uniform surface resistor disposed on an effective area for detecting a finger touch position is provided, and the surface resistor is constantly oscillated by a voltage so that an AC current is passed through the surface resistor to the finger at the time of touch. The AC current at a plurality of connection points between the panel and the signal processing unit or an AC voltage proportional to the AC current is measured in a time-sharing manner, and the finger touch position on the panel is determined based on the measured value. A touch panel device that is calculated from a ratio, and proposes a low-interference touch panel device in which the frequency error of the voltage oscillation is within 1 / (50T) [Hz], thereby reducing interference when using a plurality of devices nearby. It is.
[0005]
[Action]
As a first operation, the absolute value detection type AC signal level demodulation circuit is not affected by the phase change of the AC signal. As a second effect, by stopping all AC signal measurements for one position detection within a time when the total indwelling value flowing through the panel including the current due to interference can be regarded as constant, each signal level is terminated. If the ratio is not shifted, the calculated position will not shift. That is, the same effect is obtained by reducing the error of the vibration frequency of each panel and lowering the beat frequency due to interference.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention has a panel in which a uniform surface resistor is disposed facing an effective area on the principle of operation, and the surface resistor is constantly oscillated by voltage to touch the panel and to conduct electricity corresponding to the finger or the finger. An AC current is passed through the body through the panel, AC signals at a plurality of connection points between the panel and the signal processing unit are measured in a time-sharing manner, and the touch position on the panel is calculated from the ratio of these measured values. Although it is limited to the touch panel device, it is a one-dimensional position detection device or a two-dimensional position detection device.
[0007]
【Example】
Details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the main part of an apparatus according to an embodiment of the present invention and interference during simultaneous operation of two units. When the finger of the person 2 touches the surface of the panel unit 1 (hereinafter referred to as the panel 1), the position (X and Y coordinates on the surface of the panel 1) is detected. The panel 1 is provided with a surface resistor 3 having a uniform resistance value distribution, and a resistive electrode 4 is attached to the periphery thereof. The resistive electrode 4 has a low resistance, and the resistance value between both ends of each side is about 30 to 150Ω. The sheet resistance value of the sheet resistor 3 is about 1 kΩ / □. The finger contact surface of the surface resistor 3 includes an insulating layer and a method in which the finger and the surface resistor 3 are in direct contact. The present invention is applicable to both.
[0008]
Each apex (point A, B, C, D) of the resistive electrode is connected to each input (vibration voltage application circuit 6, 6, 6, 6) of the signal processing unit 7 by each connecting wire 5, 5, 5, 5. Electrically connected. The vibration voltage application circuits 6, 6, 6, and 6 transmit the current flowing through the points A, B, C, and D of the panel 1 to the analog multiplexer 8 (MUX) and connect the vibration voltage of the vibration voltage generator 9 to the connecting wire. Apply to 5, 5, 5, 5. Therefore, the surface resistor 3 is constantly oscillating with voltage.
[0009]
The human body 2 has a grounding effect on the AC component due to the grounding capacity and the like, but is not in a completely grounded state. Therefore, when the finger of the human body 2 touches the surface of the panel 1, an AC current flows to the finger of the human body 2 due to the capacitance between the finger and the surface resistor or by direct contact, and the surface resistor 3 Current distribution occurs. More current flows through the points A, B, C, and D to a place near the point touched by the finger of the human body 2. The touch position is calculated from the ratio of the current flowing through the points A, B, C, and D. At this time, since the human body 2 is not in a completely grounded state, an oscillating voltage of about 20 to 70% of the oscillating voltage of the surface resistor 3 is also generated in the human body 2.
[0010]
The oscillating voltage application circuits 6, 6, 6, and 6 pass a passing current to the circuit ground even when not selected by the analog multiplexer 8 (MUX), and always maintain the input characteristics at a constant condition. Otherwise, the current distribution of the surface resistor 3 fluctuates and it becomes very difficult to calculate the position with high accuracy. The AC signal current passing through the analog multiplexer 8 (MUX) is subjected to signal processing such as current / voltage conversion, band-pass filtering, and AC signal level demodulation, and applied to the A / D converter 10 (A / D). Is done. From each digitized data, the processor 11 (CPU) calculates the position on the surface of the panel 1 touched by the finger of the human body 2.
[0011]
Refer to Japanese Patent Application No. 10-321508 and others for more detailed actual circuit and grounding effect factors of the human body. In the case of the configuration of the panel 1 shown in FIG. 1, it is possible to perform simultaneous measurement instead of time division measurement by the analog multiplexer 8 (MUX), but in that case, a current / voltage conversion circuit, a bandpass filter circuit , Amplifying circuit, AC signal level demodulating circuit, level shift circuit, A / D converter, etc., all need 4 sets, and all these circuit parameters such as gain, phase rotation amount, settling time etc. are the same (Variation should be reduced to 1/500 or less). For the above reasons, not only the device shown in FIG. 1 but almost all devices in the present technical field perform time-division measurement.
[0012]
Regarding the present invention, there are the following three important points as the location conditions. The first point is voltage oscillation of the electrical components of the panel. The second point is that when a finger or a conductor that can be regarded as equivalent to a finger touches the panel surface, an AC current is passed outside the panel (to a finger or the like) through the touch point. The third point is that a uniform surface resistor is arranged facing the effective area for touch detection, and the current flowing there is measured at each point, and the current ratio (or voltage ratio proportional to the current). The touch position is calculated from Therefore, it does not depend on the magnitude of the current flowing through the finger or the like.
[0013]
Here, a case where two or more of the same model are used simultaneously close to each other will be described with reference to FIG. What has been described so far is the first touch panel device. The second touch panel device 14 is in the vicinity and is operated by the second
[0014]
The second
[0015]
That is, the AC signal current flowing at the touch point of the surface resistor 3 is obtained by superimposing the AC signal current transmitted from another device and input on the original AC signal current by the self device. FIG. 4 shows a vector display of this state for easy understanding.
[0016]
Similarly, there is interference from the first device to the second device 14 and they interfere with each other. The influence of these interferences in the conventional apparatus on each AC signal measurement will be described. FIG. 5 shows the combined current (total panel current) flowing through the touch point of the surface resistor 3 in the time domain. The horizontal axis is time (t), and the vertical axis is the positive envelope (envelope) of the combined current (total panel current). When there is interference from another machine, the magnitude of this combined current changes in a sine wave shape as indicated by
[0017]
In the example of FIG. 1, the current values flowing through the four points (A, B, C, D) of the panel 1 are measured in a time-sharing manner, and the coordinates of one point flowing out and inflow from the surface resistor 3 to the outside. ) Is calculated. The time required for all measurements for points A, B, C, and D is T. The magnitude of the touch point current (total panel current) when the current value is measured for point A is the length indicated by
[0018]
FIG. 5 shows two actual devices using a touch panel having a configuration shown as a panel 1 having a vibration voltage generator using a ceramic resonator, which is used as a clock for most of the present devices. This is a record of the operation. The electrical vibration frequency of the panel of the device is 20 kHz or more, and in the embodiment shown in FIG. 1, it is 460 kHz. When measuring the level of the AC signal, it is demodulated (converted to DC) and applied to the A / D converter. is doing. The reason is that it is very difficult to measure the level with high accuracy of about 0.1% with the AC signal as it is.
[0019]
FIG. 6 shows an AC signal demodulating circuit used in many present devices. The main part is an analog switch (analog gate) 60. The gate ON / OFF signal is a fixed phase control signal synchronized with the input AC signal. The averaging
[0020]
The influence of the phase change of the demodulation circuit of FIG. 6 will be described with reference to FIG. The gate ON
[0021]
As a first means for solving the problem, an absolute value detection type AC signal level demodulating circuit irrelevant to the phase change of the AC signal is used. An example is shown in FIG. The poor linearity of the diode is compensated by an operational amplifier. Only at the negative peak of the input AC signal, the
[0022]
There is something to note here. Since the operational amplifier 20 serves as a switching control that turns on the
[0023]
Another example is shown in FIG. Instead of an operational amplifier, an inverter /
[0024]
By using these absolute value detection type AC signal level demodulation circuits, the amount of shake in calculation of the touch position due to interference from other devices has been reduced to about ½. Further, a second means for reducing the amount of blur due to interference will be described. In FIG. 5, it is sufficient that the beat frequency is low enough that it can be considered that there is no change in the
[0025]
As a result of the experiment, it was found that if the cycle of the
25T ≦ 1 / | f1-f2 |
Here, f1 is the electric vibration frequency of the panel of the self device, and f2 is the electric vibration frequency of the panel of the other device. The most reliable is to create a master frequency and supply it to all nearby devices with electrical wires. However, this is inconvenient when moving the device.
[0026]
In order to satisfy Equation 1, the frequency error of the electric vibration of the self device (and other devices) is
| F1-fr | ≦ 1 / (50T) [Equation 2]
You can see that. Here, fr is the design reference frequency, and the unit of Equation 2 is [Hz]. In the case of the apparatus shown in FIG. 1, T is 0.01 seconds, fr is 460 kHz, and frequency accuracy of 4 ppm or less is required. Therefore, a stabilized power supply is supplied to the temperature-compensated crystal oscillation circuit. Achieved.
[0027]
Even when the second means alone is used, if there is an insulating layer on the surface of the panel 1 shown in FIG. 1, the calculated blur range of the touch position is practically satisfactory even if the two
[0028]
When three or more units are used in the vicinity, the vector display shown in FIG. 4 is a combination of three or more signals, but both the first unit and the second unit have two units. Has the same effect as time. Various methods of electrical connection between the surface resistor of the touch panel and the signal processing unit have been proposed, but all of those having the location conditions described in paragraph 001 12 have the same phenomenon. The above description applies not only to the two-dimensional panel but also to the one-dimensional panel.
[0029]
【The invention's effect】
Even if two or more units are used simultaneously in the vicinity, the detection blur of the touch position is within a range that does not hinder, and the reliability / reliability of the device is improved.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of a main structure of an apparatus according to an embodiment of the present invention and interference when two units are operating.
FIG. 2 shows an example of an absolute value detection type AC signal level demodulating circuit using an operational amplifier.
FIG. 3 shows an example of an absolute value detection type AC signal level demodulation circuit using an inverting amplifier (inverter / linear amplifier).
FIG. 4 is a vector display diagram of an original AC signal and an AC signal input by interference from another device.
FIG. 5 is an envelope waveform diagram (beat waveform diagram) of a current at a touch point due to the presence of an AC signal that causes interference input.
FIG. 6 is a circuit example of AC signal demodulation (AC / DC conversion for level detection) used in many current devices.
FIG. 7 is a diagram showing the influence of a phase change in a conventional fixed-phase synchronous demodulation circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Panel part 2 1st human body 3 Surface resistor 4 Resistive electrode 5 surrounding a surface resistor Connection electric wire 6 Vibration voltage application circuit 7 Signal processing part 8 Analog multiplexer 9 Vibration voltage generator 10 A / D converter 11
22 Diode (eg HSM88)
23 Feedback resistance (eg 22 kΩ)
24 Stabilizing capacitor (eg 2pF)
25 Input resistance (eg 22kΩ)
26 coupling capacitors (eg 1000 pF)
27 DC bias voltage source (eg 1.2V)
28 Instantaneous current limiting resistor (eg 220Ω)
29 Absolute value holding capacitor (eg 1000 pF)
30 Discharge resistance (eg 150 kΩ)
31 Inverter /
33 Diode (eg HSM88)
34 Feedback resistance (eg 22 kΩ)
35 Stabilizing capacitor (eg 2pF)
36 Input resistance (eg 22kΩ)
37 coupling capacitors (eg 1000 pF)
38 Instantaneous current limiting resistor (eg 220Ω)
39 Absolute value holding capacitor (eg 1000pF)
40 Discharge resistance (eg 150 kΩ)
41 Electric vibration phase (reference phase) of self-device panel
42 Vector display of AC signal transmitted from another
61 Averaging resistor 62
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