CN117043542A - 操作检测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种减少噪声的影响、检测精度高的操作检测装置。操作检测装置包括：静电传感器；驱动电路，为了检测操作者对所述静电传感器的操作，向所述静电传感器输出驱动信号；以及控制部，基于所述静电传感器的输出值来判断有无所述操作，并且控制所述驱动信号的驱动波形，所述控制部将包括进行所述操作的检测的检测期间和不进行所述操作的检测的非检测期间的给定期间作为周期，来控制所述驱动波形，所述驱动波形是基于贯穿所述周期的整体而重复固定的图案的周期函数的形状，所述控制部通过对所述非检测期间中的所述驱动波形的特性进行控制来变更所述检测期间中的所述驱动信号的相位。

Description

操作检测装置

技术领域

本发明涉及操作检测装置。

背景技术

以往，存在一种控制显示装置的控制装置，该显示装置具备多条栅极线和在图像显示以及触摸检测中共用的多个共通电极，该控制装置的特征在于，具备：第一取得部，取得应避免的特定频率；第二取得部，取得向所述多个栅极线供给的栅极信号的驱动频率；以及变更部，在取得的所述特定频率和所述驱动频率满足变更条件的情况下，变更所述驱动频率(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2020-158524号

发明内容

-发明所要解决的课题-

然而，关于以往的控制装置，没有记载在怎样的期间变更驱动频率。如果在如触摸检测那样基于静电容来检测有无操作的期间变更驱动频率，则检测电路的特性发生变化，从而检测精度有可能降低。

此外，在基于静电容来检测有无操作的装置中，在存在与驱动频率比较接近的应避免的频率的噪声的情况下，并且针对应避免的频率的探测也与有无操作的判断同样地通过检测装置来实现，因此需要减少这样的噪声的影响。但是，在基于噪声的检测值与基于触摸的检测值类似的情况下，检测装置有可能在拾取了噪声时误判定为进行了触摸。

因此，本发明的目的在于提供一种减少噪声的影响、检测精度高的操作检测装置。

-用于解决课题的手段-

本发明的实施方式的操作检测装置包括：静电传感器；驱动电路，为了检测操作者对所述静电传感器的操作，向所述静电传感器输出驱动信号；以及控制部，基于所述静电传感器的输出值来判断有无所述操作，并且控制所述驱动信号的驱动波形，所述控制部将包括进行所述操作的检测的检测期间和不进行所述操作的检测的非检测期间的给定期间作为周期来控制所述驱动波形，所述驱动波形是基于贯穿所述周期的整体而重复固定的图案的周期函数的形状，所述控制部通过对所述非检测期间中的所述驱动波形的特性进行控制来变更所述检测期间中的所述驱动信号的相位。

-发明效果-

能够提供减少噪声的影响、检测精度高的操作检测装置。

附图说明

图1是表示实施方式的操作检测装置100的一例的图。

图2是表示操作检测装置100的结构的一例的图。

图3是表示感测周期的一例的图。

图4是表示感测期间中的检测电路121的输出波形和控制部130的检测值的一例的图。

图5是表示操作者未进行操作而存在噪声的状态下的检测值的变化量ΔAD的时间变化的一例的图。

图6是表示重叠了静电传感器的驱动信号和接近驱动信号的频率的频率的噪声的合成波的一例的图。

图7是表示通过图6所示的合成波得到的检测值的一例的图。

图8是说明分辨具有接近驱动信号的驱动频率的频率的噪声的方法的一例的图。

图9是表示通过驱动信号与噪声的合成波得到的检测值的一例的图。

图10是说明驱动信号以及噪声的相位差与合成波的关系的一例的图。

图11是说明使噪声的相位差偏移的方法的一例的图。

图12是说明进行感测周期中的跳频的期间(频率变更期间)的一例的图。

图13是说明通过跳频使驱动信号与噪声的相位差随机变化的效果的一例的图。

图14是说明变形例的相位差的调整方法的一例的图。

具体实施方式

以下，对应用了本发明的操作检测装置的实施方式进行说明。

<实施方式>

图1是表示实施方式的操作检测装置100的一例的图。如图1所示，操作检测装置100作为一例搭载于车辆，在内部安装有静电传感器110。作为一例，操作检测装置100检测驾驶员的手H是否与静电传感器110接触。判定驾驶员的手H是否与静电传感器110接触是判定驾驶员对操作检测装置100有无操作。

以下，为了一般化，将车辆的驾驶员称为操作检测装置100的操作者。操作检测装置100并不限定于组装于车辆的用途。以下，对能够判别操作者是否与设置有静电传感器110的物体接触的操作检测装置100进行说明。将操作者触摸设置有静电传感器110的物体称为操作者的操作。

图2是表示操作检测装置100的结构的一例的图。操作检测装置100包括静电传感器110、电路部120以及控制部130。

静电传感器110在传感器电极与GND电位之间具有电容器Cs。在图2中，为了表示操作者正用手H进行操作的状态，在静电传感器110上连接有相当于手H的电容器C1。静电传感器110与电路部120的检测电路121连接。

电路部120具有检测电路121和驱动电路122。检测电路121检测静电传感器110的静电容，进行滤波、放大并输出到控制部130。驱动电路122在以给定期间为周期的区间中，将驱动波形输出到静电传感器110，该驱动波形具有基于正弦波、矩形波等贯穿周期的整体而重复固定的图案的周期函数的形状。作为一例，输出正弦波状的交流波形，对经由静电传感器110得到的电信号在检测电路121中进行滤波、放大。

作为一例，控制部130由微型计算机实现。微型计算机通过包括CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(ReadOnly Memory，只读存储器)、输入输出接口以及内部总线等的计算机来实现。

控制部130具有AD(Analog to Digital，模拟-数字)变换部131和计数器132。AD变换部131和计数器132将控制部130执行的程序的功能(function)表示为功能块。

AD变换部131将检测电路121的输出变换为数字值。AD变换部131的输出是静电传感器110的静电容的检测值。计数器132对AD变换部131的输出的变化量ΔAD进行计数，并作为检测值的变化量ΔAD输出。此外，作为一例，电路部120和控制部130由IC(IntegratedCircuit：集成电路)芯片实现。

图3是表示感测周期的一例的图。感测周期是操作检测装置100检测静电传感器110的静电容的周期，由非感测期间和感测期间构成。非感测期间是非检测期间的一例，感测期间是检测期间的一例。感测周期的一个周期的期间是包括检测期间和非检测期间的给定期间的一例。作为一例，非感测期间是进行感测期间中检测出的检测值的处理等的期间。

作为一例，感测周期的一个周期为10毫秒(msec)，非感测期间为从周期开始起的给定的期间，感测期间为非感测期间结束后的剩余的期间。操作检测装置100在感测期间检测静电传感器110的静电容，在非感测期间不检测静电容。

图4是表示感测期间中的检测电路121的输出波形和控制部130的检测值的一例的图。图4所示的输出波形和检测值是在操作者未进行操的状态(操作检测装置100未检测到操作者的手H等的状态)下且也没有噪声的状态下的输出波形和检测值。

如图4所示，连续的多个感测期间中的检测电路121的输出波形相等，控制部130进行AD变换而生成的检测值也固定。在没有噪声的状态下，这样得到固定的检测值。当操作者进行操作时，静电IC120的输出波形发生变化，检测值也发生变化。

图5是表示操作者未进行操作而存在噪声的状态下的检测值的变化量ΔAD的时间变化的一例的图。在图5中，横轴是时间(秒)，作为一例表示4秒钟的特性。在表示变化量ΔAD的纵轴表示控制部130在有无操作的判定中使用的阈值。如果变化量ΔAD成为阈值以上，则判定为进行了操作。说明为图5所示的特性不是在操作检测装置100而是在比较用的操作检测装置中得到的特性。比较用的操作检测装置与操作检测装置100同样地具有静电传感器110以及电路部120。

在此，在比较用的操作检测装置的附近存在噪声源，驱动电路122的驱动信号的驱动频率和噪声的频率会对静电传感器110以及检测电路121中的静电容的检测带来影响程度地非常接近。

即使操作者未进行操作，在有噪声的情况下，也由于由静电传感器110拾取噪声，因此检测值的变化量ΔAD变动。在操作者未进行操作且不存在噪声的状态下，检测值的变化量ΔAD变为零。此外，当噪声的频率接近驱动信号的驱动频率时，检测值的变化量ΔAD如图5所示在1秒钟内以2～3次左右的速度缓慢地变化。这样，若在1秒钟内存在2～3次左右的变化，则成为与在没有噪声的状态下操作者进行了操作的状态类似的特性，因此有可能误检测为进行了操作。

图6是表示重叠了驱动信号与噪声的合成波的图。重叠表示图6的(A)所示的驱动信号和图6的(B)所示的噪声时，如图6的(C)所示，合成波如图6的(D)所示成为进行AM(Amplitude Modulation，调幅)调制的波形。

图7是表示通过图6所示的合成波得到的检测值的一例的图。合成波作为检测电路121的输出波形而得到。如图7所示，从驱动信号与噪声的合成波得到的检测值伴随着时间的经过而呈正弦波状变化。在即使操作者未进行操作也有噪声的情况下，由于由静电传感器110拾取噪声，因此检测值的变化量ΔAD例如如图7所示那样变动。这样，在检测值的变化量ΔAD以比较大的时间间隔变动的情况下，有可能误检测为进行了操作。

只要能够在电路部120的内部等区别驱动信号和噪声地用滤波器等除去即可，但在存在具有接近驱动电路122的驱动信号的驱动频率的频率的噪声的情况下，难以除去噪声。

因此，在实施方式的操作检测装置100中，在产生了具有接近驱动信号的驱动频率的频率的噪声的情况下，通过使在感测周期中的感测期间得到的检测值以在人的操作中不会产生的图案变化，能够区别仅基于人的操作的检测值和包括具有与驱动信号的驱动频率接近的频率的噪声的合成波。

图8是说明分辨具有接近驱动信号的驱动频率的频率的噪声的方法的一例的图。图8的(A)示出与图7所示的检测值的变化量ΔAD的时间变化相同的波形。图8的(A)所示的检测值的变化量ΔAD的时间变化是在操作者未进行操作的状态下存在非常接近驱动信号的驱动频率的频率的噪声时得到的。

在实施方式的操作检测装置100中，在产生了具有接近驱动信号的驱动频率的频率的噪声的情况下，作为一例，如图8的(B)所示，检测值的变化量ΔAD随机地变化。在图8的(B)中，横轴为时间(毫秒)，每10毫秒变化量ΔAD随机地变化。

这样，每10毫秒随机变化的变化量ΔAD不能通过人的操作来实现。人即使迅速移动手，在1秒钟内数次左右也是极限。因此，实施方式的操作检测装置100判定是否是能通过人的操作而有的变化量ΔAD的变化，由此，分辨由噪声引起的变化量ΔAD的变化和由人的操作引起的变化量ΔAD的变化。

图9是表示通过驱动信号与噪声的合成波得到的检测值的一例的图。合成波作为检测电路121的输出波形而得到。检测值与图8的(B)相等。如图9所示，在从驱动信号与噪声的合成波得到的检测值伴随着时间的经过而变化的情况下，检测值的变化量ΔAD随机地变动。这样，以几十毫秒以下那样的周期随机变动的变化量ΔAD无法通过人的操作来实现，因此能够分辨是由噪声引起的变化量ΔAD的变化。

图10是说明驱动信号以及噪声的相位差与合成波的关系的一例的图。图10所示的合成波与图9所示的合成波相等。在图10中，在上侧表示合成波，在下侧表示驱动信号以及噪声的波形和相位差。

作为一例，噪声相对于驱动信号的相位差每10毫秒为135度、-160度、-15度、-180度、-160度、120度、-180度、15度、135度、-160度、20度。这样，如果能够使噪声相对于驱动信号的相位差随机地偏移，则能够使驱动信号与噪声的合成波在每个感测期间随机地不同，能够使变化量ΔAD随机地变化。

图11是说明使噪声的相位差偏移的方法的一例的图。图11示出操作检测装置100的电路部120输出的驱动信号和噪声的波形的一例。在此，通过跳频使驱动信号的驱动频率暂时变化。

通过跳频将驱动信号的驱动频率暂时变更为不同的频率。在此，为了容易理解，在即将进行跳频之前的时刻t1，驱动信号与噪声的相位一致。从时刻t1起贯穿期间T1，通过跳频将驱动信号的驱动频率变更为不同的频率。噪声的频率不变化。在期间T1结束的时刻t2，驱动信号与噪声的相位偏移。在时刻t2以后，使驱动信号的驱动频率返回原来的频率。

通过控制驱动电路122，能够像这样使驱动信号的驱动频率变化。驱动电路122能够不改变振幅而仅改变频率，因此难以成为失真，使频率变化时的辐射噪声恶化的影响轻微。在时刻t1、t2，能够一边保持驱动信号的波形的连续性一边使频率变化。

另外，由于只要跳变成与进行跳频之前的驱动信号的驱动频率以及噪声的频率不同的频率即可，因此在怎样的频率下都能够得到同样的效果。

图12是说明感测周期中的进行跳频的期间(频率变更期间)的一例的图。控制部130在感测周期中的感测期间对检测电路121的输出进行AD变换，计算检测值的变化量ΔAD。因此，只要在感测期间内驱动信号与噪声的相位差发生偏移即可。感测期间是计算变化量ΔAD的期间，因此不优选在感测期间内进行跳频。

因此，如图12所示，在非感测期间内进行跳频。这样，能够使感测期间内的驱动信号与噪声的相位差偏移，并且感测期间内的驱动信号的波形没有变更，因此不会因变更驱动频率而对检测值的变化量ΔAD产生影响。

基于这样的想法，作为一例，操作检测装置100在每个感测周期在非感测期间内进行跳频，在每个感测周期在感测期间内，驱动信号与噪声的相位差随机地变化。

这样，在产生了与驱动信号的驱动频率接近的频率的噪声的情况下，如图10所示，能够随机地变更驱动信号与噪声的相位差，能够使检测值ΔAD迅速随机地变化，以使得无法通过人的操作来实现。

通过检测这样的检测值ΔAD的变化，能够分辨由噪声引起的变化量ΔAD的变化和由人的操作引起的变化量ΔAD的变化。

另外，在非感测期间内在跳频中变更频率的频率变更期间如以下那样设定即可。在能在0度到360度的范围内偏移的范围内调整在即将进行跳频之前的图11中的时刻t1的驱动信号与噪声的相位差即可。

另外，在频率变更期间结束的时间点与感测期间开始的时间点之间存在期间的情况下，频率变更期间结束的时间点的驱动信号以及噪声的相位差和感测期间开始的时间点的驱动信号以及噪声的相位差严格来说不同，但由于驱动信号与噪声的频率之差极小，因此是能够忽略的程度。

图13是说明通过跳频使驱动信号与噪声的相位差随机变化的效果的一例的图。在图13的(A)中比较用地示出不进行驱动信号的跳频的情况下的检测值的变化量ΔAD。变化量ΔAD以计数值为±1500。

图13的(B)示出进行了驱动信号的跳频的情况下的检测值的变化量ΔAD。可知变化量ΔAD随机且频繁地变化。在人的操作中，无法这样迅速地实现随机的变化，因此能够判别由于噪声而变化量ΔAD发生变化。另外，变化量ΔAD以计数值为±1500。

如上所述，通过在非感测期间通过跳频使驱动信号的驱动频率变化，能够在接着非感测期间的感测期间内使驱动信号与噪声的相位差以几十毫秒以下的速度随机地变化。这样迅速且随机的变化是人的操作无法实现的水平。此外，在检测值的变化量ΔAD由于人的操作而变化的情况下，变化的次数在1秒钟内即使多也就数次左右，变化量ΔAD的变化不会迅速地成为随机。因此，基于检测值的变化量ΔAD的变化，能够判别并检测噪声引起的变化量ΔAD的变化和人的操作引起的变化量ΔAD的变化。结果，在判别为产生了由噪声引起的变化量ΔAD时，通过在整个期间变更(跳频)驱动信号的驱动频率，能够减少噪声的影响。

因此，能够提供减少噪声的影响、检测精度高的操作检测装置100。

此外，控制部130由于使非感测期间中的驱动信号的驱动波形的频率变化，因此能够使感测期间中的驱动信号与噪声的相位差变化。此外，由于在非感测期间进行使频率变化的跳频，因此在感测期间内驱动信号的频率固定，感测期间内的驱动信号的波形没有变更，因而不会对检测值的变化量ΔAD产生影响。

此外，控制部130由于在每个感测周期中使非感测期间中的驱动信号的频率随机地变化，因此检测值的变化量ΔAD随机地变化，容易与基于人的操作的检测值的变化量ΔAD的变化进行分辨。其结果，能够提供减少噪声的影响、检测精度更高的操作检测装置100。

此外，控制部130由于使非感测期间中的驱动信号的驱动频率变化，以使得为了基于静电传感器110的输出值判断有无操作而生成的检测值的变化量ΔAD的感测期间中的变化成为能够判别为是噪声引起的变化的水平的变化，因此，能够可靠地分辨由噪声引起的检测值的变化量ΔAD的变化和由人的操作引起的检测值的变化量ΔAD的变化。其结果，能够提供减少噪声的影响、检测精度更高的操作检测装置100。

此外，能够判别为由噪声引起的检测值的变化量ΔAD的变化的水平的变化是不能由于人的操作实现的速度下的检测值的变化量ΔAD的变化，因此能够更可靠地分辨噪声引起的检测值的变化量ΔAD的变化。其结果，能够提供减少噪声的影响、检测精度非常高的操作检测装置100。

此外，控制部130由于在0度到360度的范围内调整感测期间的起点的驱动信号与噪声的相位差，因此能够可靠地调整感测期间的起点的驱动信号与噪声的相位差。

另外，也可以将对静电传感器110的输出值设置用于进行跳频的条件(给定条件)。例如，在不是始终产生噪声、而是在产生连续的噪声之前产生非常大的水平的断续的噪声的情况下，也可以在控制部130检测到静电传感器110的输出值表示非常大的水平的断续的噪声的情况下，进行跳频，以应对感测期间。在静电传感器110的输出值满足用于进行跳频的给定条件的情况下，能够调整噪声与驱动信号的相位差，能够更高效且可靠地分辨噪声引起的检测值的变化量ΔAD的变化和人的操作引起的检测值的变化量ΔAD的变化。

此外，以上，对始终向静电传感器110施加驱动信号的方式进行了说明，但不限于这样的方式。对静电传感器110施加驱动信号例如可以是断续的。

此外，以上，对通过在非感测期间进行跳频来调整感测期间内的驱动信号与噪声的相位差的方式进行了说明，但也可以如图14所示那样调整相位差。图14是说明变形例的相位差的调整方法的一例的图。

在图14中，作为一例，感测周期为10毫秒，非感测期间是从周期开始起的给定的期间，感测期间是非感测期间结束后的剩余的期间。在此，驱动信号仅在感测期间驱动。

在从非感测期间切换为感测期间之后开始驱动信号的驱动。通过在感测期间的最初设置定时调整期间，调整开始驱动信号的驱动的定时，能够调整噪声与驱动信号的相位差。例如，通过在每个感测周期改变定时调整期间的长度，在检测到噪声的情况下，能够使检测值的变化量ΔAD迅速随机地变化。由此，能够可靠地分辨由噪声引起的检测值的变化量ΔAD的变化和由人的操作引起的检测值的变化量ΔAD的变化。其结果，能够提供减少噪声的影响、检测精度高的操作检测装置100。

以上，对本发明的例示性的实施方式的操作检测装置进行了说明，但本发明并不限定于具体公开的实施方式，能够在不脱离权利要求书的范围的情况下进行各种变形、变更。

另外，本国际申请是主张基于在2021年4月1日申请的日本专利申请2021-063104号的优先权的，其全部内容通过本国际申请在此的参照援引。

-附图标记说明-

100 操作检测装置

110 静电传感器

120 电路部

121 检测电路

122 驱动电路

130 控制部。

Claims (7)

1.一种操作检测装置，其特征在于，包括：

静电传感器；

驱动电路，为了检测操作者对所述静电传感器的操作，向所述静电传感器输出驱动信号；以及

控制部，基于所述静电传感器的输出值来判断有无所述操作，并且控制所述驱动信号的驱动波形，

所述控制部将包括进行所述操作的检测的检测期间和不进行所述操作的检测的非检测期间的给定期间作为周期，来控制所述驱动波形，

所述驱动波形是基于贯穿所述周期的整体而重复固定的图案的周期函数的形状，

所述控制部通过所述非检测期间中的所述驱动波形的特性进行控制来变更所述检测期间中的所述驱动信号的相位。

2.根据权利要求1所述的操作检测装置，其中，

所述控制部使所述非检测期间中的所述驱动信号的频率变化，作为对所述特性的控制。

3.根据权利要求2所述的操作检测装置，其中，

所述控制部在每个所述周期使所述非检测期间中的所述驱动信号的频率随机地变化。

4.根据权利要求2或3所述的操作检测装置，其中，

所述控制部使所述非检测期间中的所述驱动信号的频率变化，以使得为了基于所述静电传感器的输出值来判断有无所述操作而生成的检测值的所述检测期间中的变化成为能判别为是噪声引起的变化的水平的变化。

5.根据权利要求4所述的操作检测装置，其中，

能判别为是所述噪声引起的变化的水平的变化是无法通过人的操作来实现的速度下的所述检测值的变化。

6.根据权利要求2～5中的任一项所述的操作检测装置，其中，

所述控制部在所述静电传感器的输出值满足了给定条件的情况下，使所述非检测期间中的所述驱动信号的频率变化。

7.根据权利要求6所述的操作检测装置，其中，

所述控制部为了将所述检测期间的起点的所述驱动信号与噪声的相位差设定在0度到360度的范围内，调整使所述非检测期间中的所述驱动信号的频率变化的期间。