JP2007150733A - Touch sensor switch device - Google Patents

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耕一 山野上
Masayuki Miura
正行 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a touch sensor switch device for deciding the duration of a contact state of a touch sensor by accurately detecting the start and end of the contact state. <P>SOLUTION: The touch sensor switch device is equipped with the touch sensor 1 which detects a touch and outputs a detection signal, a differentiating circuit 2 which differentiates the detection signal output from the touch sensor 1 and outputs a differential signal, and a decision unit 4 which decides a contact state when the value of the differential signal output from the differentiating circuit 2 is less than a first threshold, decides a non-contact state when the value of the differential signal is larger than a second threshold, and decides that a previous state continues when the value of the differential signal is larger than the first threshold and less than the second threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、タッチセンサスイッチ装置に関し、より詳細には、微分回路を利用して接触の有無を判断するタッチセンサスイッチ装置に関する。   The present invention relates to a touch sensor switch device, and more particularly to a touch sensor switch device that determines the presence or absence of contact using a differentiation circuit.

従来のタッチセンサスイッチ装置の一例が、下記の特許文献１に記載されている。この従来のタッチセンサスイッチ装置によれば、タッチ電極の静電容量が、所定の変化速度以上の速度で、所定時間以上継続して変化した場合に、接触を検知することにより、環境の変化によらず正確な接触検知を可能にしている。   An example of a conventional touch sensor switch device is described in Patent Document 1 below. According to this conventional touch sensor switch device, when the capacitance of the touch electrode continuously changes for a predetermined time or more at a speed equal to or higher than a predetermined change speed, a change in environment is detected by detecting contact. Regardless of this, accurate contact detection is possible.

特開平１１−１３６１１６号公報JP-A-11-136116

ところで、一つのタッチセンサで、単にＯＮ／ＯＦＦの操作だけでなく、より他種類のスイッチ操作状態を出力できるようにすることが望ましい。例えば、タッチセンサの接触状態の継続時間によって、短時間接触と長時間接触との区別を付ければ、「ＯＦＦ状態」、「短時間接触状態」及び「長時間接触状態」の三種類のスイッチ操作状態を出力することができる。   By the way, it is desirable that one touch sensor can output not only ON / OFF operations but also other types of switch operation states. For example, if the distinction between short-time contact and long-time contact is made according to the duration of the touch sensor contact state, there are three types of switch operations: "OFF state", "Short-time contact state", and "Long-time contact state". The status can be output.

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、タッチセンサのタッチ電極に対する接触の開始は検知しているが、接触の終了は検知していない。このため、タッチ電極に対する接触が短時間であるか、長時間であるかの区別をすることは困難である。   However, in the technique described in Patent Document 1, the start of contact with the touch electrode of the touch sensor is detected, but the end of contact is not detected. For this reason, it is difficult to distinguish whether the contact with the touch electrode is a short time or a long time.

そこで、本発明は、タッチセンサの接触状態の開始及び終了を正確に検知し、接触状態の継続時間を判定するためのタッチセンサスイッチ装置を提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a touch sensor switch device for accurately detecting the start and end of the touch state of the touch sensor and determining the duration of the touch state.

上記の目的を達成するため、本発明のタッチセンサスイッチ装置は、接触の有無を検知し、検知信号を出力するタッチセンサと、タッチセンサから出力された検知信号を微分し、微分信号を出力する微分回路と、微分回路から出力された微分信号の値が第１閾値以下の場合、接触状態と判定し、上記微分信号の値が第２閾値以上の場合、非接触状態と判定し、且つ、上記微分信号の値が上記第１閾値より高く、上記第２閾値未満の場合、直前の状態の継続状態と判定する判定部とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a touch sensor switch device according to the present invention detects the presence or absence of contact, outputs a detection signal, differentiates the detection signal output from the touch sensor, and outputs a differential signal. When the differential circuit and the value of the differential signal output from the differential circuit are less than or equal to the first threshold value, the contact state is determined, and when the value of the differential signal is greater than or equal to the second threshold value, the contact state is determined, and When the value of the differential signal is higher than the first threshold value and less than the second threshold value, a determination unit is provided that determines a continuation state of the immediately preceding state.

このように構成された本発明の第１のタッチセンサスイッチスイッチ装置によれば、微分信号の極小値及び極大値をそれぞれ第１及び第２閾値と比較するので、接触状態の開始及び終了をそれぞれ正確に検知し、さらに、接触状態の開始及び終了のいずれでもない場合に、接触状態又は非接触状態が継続していると判定するので、接触状態の継続時間の判定を可能にすることができる。   According to the first touch sensor switch device of the present invention configured as described above, the minimum value and the maximum value of the differential signal are compared with the first and second threshold values, respectively, so that the start and end of the contact state are respectively determined. When it is accurately detected and it is determined that the contact state or the non-contact state is continuing when neither the start nor the end of the contact state is detected, it is possible to determine the duration of the contact state. .

また、本発明において、好ましくは、タッチセンサは、タッチ電極と、タッチ電極と大地との間の静電容量に応じて発振強度の変化する発振回路と、発振回路の出力を検波平滑化し、検知信号として出力する検波平滑回路とから構成される。
これにより、検波平滑化した検知信号を微分すれば、より正確に接触状態の開始及び終了を検知することができる。 In the present invention, preferably, the touch sensor detects, smoothes and detects a touch electrode, an oscillation circuit whose oscillation intensity changes according to the capacitance between the touch electrode and the ground, and an output of the oscillation circuit. And a detection smoothing circuit that outputs the signal.
Thereby, if the detection signal smoothed by detection is differentiated, the start and end of the contact state can be detected more accurately.

また、本発明において、好ましくは、判定部は、接触状態の継続時間を計測するタイマと、接触状態の継続時間が、所定時間以上の場合に、長時間接触と判定し、かつ、所定時間未満の場合に、短時間接触と判定する接触時間判定部とを備える。
これにより、タッチ電極に対する接触が短時間であるか長時間であるかの区別をすることができる。 In the present invention, it is preferable that the determination unit determines that the contact is a long time when the duration of the contact state and the duration of the contact state are equal to or longer than a predetermined time, and less than the predetermined time. In this case, a contact time determination unit that determines a short-time contact is provided.
Thereby, it is possible to distinguish whether the contact with the touch electrode is a short time or a long time.

このように、本発明のタッチセンサスイッチ装置によれば、タッチセンサの接触状態の開始及び終了を正確に検知し、接触状態の継続時間を判定を可能にすることができる。   Thus, according to the touch sensor switch device of the present invention, it is possible to accurately detect the start and end of the touch state of the touch sensor, and to determine the duration of the touch state.

以下、添付の図面を参照して、本発明のタッチセンサスイッチ装置の実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、本発明のタッチセンサスイッチ装置の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は、第１実施形態のタッチセンサスイッチ装置の構成を説明するためのブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した判定部の構成を説明するためのブロック図である。 Hereinafter, embodiments of a touch sensor switch device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, a first embodiment of the touch sensor switch device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a block diagram for explaining the configuration of the touch sensor switch device according to the first embodiment, and FIG. 1B shows the configuration of the determination unit shown in FIG. It is a block diagram for.

図１（ａ）に示すように、本実施形態のタッチセンサスイッチ装置は、接触の有無を検知し、検知信号を出力するタッチセンサ１と、タッチセンサ１から出力された検知信号を微分し、微分信号を出力する微分回路２と、微分信号を増幅する増幅回路３と、判定部４とから構成されている。   As shown in FIG. 1A, the touch sensor switch device according to the present embodiment detects the presence or absence of contact, differentiates the touch sensor 1 that outputs a detection signal, and the detection signal output from the touch sensor 1, It comprises a differentiation circuit 2 that outputs a differential signal, an amplification circuit 3 that amplifies the differential signal, and a determination unit 4.

タッチセンサ１は、タッチ電極１１と、発振回路１２と、検波平滑回路１３とから更に構成されている。タッチ電極１１に操作者の指等が接触すると、タッチ電極１１と大地との間の静電容量が変化する。その結果、Ｒ−Ｃ発振回路の静電容量の変化に応じて、発振回路１２の発振強度が変化する。   The touch sensor 1 further includes a touch electrode 11, an oscillation circuit 12, and a detection / smoothing circuit 13. When an operator's finger or the like comes into contact with the touch electrode 11, the capacitance between the touch electrode 11 and the ground changes. As a result, the oscillation intensity of the oscillation circuit 12 changes according to the change in the capacitance of the RC oscillation circuit.

ここで、図２（ａ）のグラフに、発振回路１２の出力例を図示する。タッチ電極１１が非接触状態の場合には、グラフ中に曲線Ｉで示すように、発振強度Ａ１の振動波形が出力される。これに対し、タッチ電極１１が接触状態の場合には、発振強度が低下し、グラフ中の曲線IIで示すように、より低い発振強度Ａ２の振動波形が出力される。   Here, the output example of the oscillation circuit 12 is illustrated in the graph of FIG. When the touch electrode 11 is in a non-contact state, as shown by a curve I in the graph, a vibration waveform having an oscillation intensity A1 is output. On the other hand, when the touch electrode 11 is in a contact state, the oscillation intensity decreases, and a vibration waveform having a lower oscillation intensity A2 is output as shown by the curve II in the graph.

そして、検波平滑回路１３は、発振回路１２の出力を検波平滑化することにより、電圧値の検知信号として出力する。
ここで、図２（ｂ）のグラフに、検波平滑回路１３の出力例を図示する。タッチ電極１１が非接触の場合には、グラフ中の線IIIで示すように、検波平滑化した電圧値Ｖ１が出力される。これに対し、タッチ電極１１が接触状態の場合には、出力電圧値が低下し、グラフ中の線IVで示すように、より低い電圧値Ｖ２が出力される。したがって、検波平滑回路１３の出力は、出力電圧の大きさによって接触の有無を示す検知信号として出力される。 The detection smoothing circuit 13 detects and smooths the output of the oscillation circuit 12 and outputs it as a voltage value detection signal.
Here, the output example of the detection smoothing circuit 13 is illustrated in the graph of FIG. When the touch electrode 11 is not in contact, the detected and smoothed voltage value V1 is output as indicated by the line III in the graph. On the other hand, when the touch electrode 11 is in a contact state, the output voltage value decreases, and a lower voltage value V2 is output as indicated by the line IV in the graph. Therefore, the output of the detection smoothing circuit 13 is output as a detection signal indicating the presence or absence of contact depending on the magnitude of the output voltage.

続いて、検波平滑経路１３の出力、即ち、タッチセンサ１からの検知信号は、微分回路２において微分される。
ここで、図３のタイミングチャートを参照して、微分回路２の出力信号波形について説明する。図３の上段の線Ｖは、タッチ電極の接触／非接触の変化を示す。また、図３の中段の曲線VIは、微分回路２の出力波形信号を示す。 Subsequently, the output of the detection smoothing path 13, that is, the detection signal from the touch sensor 1 is differentiated in the differentiation circuit 2.
Here, the output signal waveform of the differentiation circuit 2 will be described with reference to the timing chart of FIG. The upper line V in FIG. 3 shows the contact / non-contact change of the touch electrode. Further, the middle curve VI in FIG. 3 shows the output waveform signal of the differentiating circuit 2.

タッチ電極１１に操作者が指等を接触させると、図２（ｂ）に示したように、検波平滑回路１３の出力電圧がＶ１からＶ２に低下する。その結果、図３に曲線VIで示すように、タッチ電極１１が非接触状態から接触状態に切り替わるタイミングで、微分回路２から出力される微分信号波形に、極小値を有する下向きのピークＰ１が現れる。したがって、この下向きのピークＰ１は、タッチ電極１１に対する接触の開始に対応している。   When the operator touches the touch electrode 11 with a finger or the like, as shown in FIG. 2B, the output voltage of the detection smoothing circuit 13 decreases from V1 to V2. As a result, as indicated by a curve VI in FIG. 3, a downward peak P1 having a minimum value appears in the differential signal waveform output from the differentiating circuit 2 at the timing when the touch electrode 11 is switched from the non-contact state to the contact state. . Therefore, this downward peak P1 corresponds to the start of contact with the touch electrode 11.

また、操作者が、タッチ電極１１から指等を離すと、今度は、検波平滑回路１３の出力電圧がＶ２からＶ１に上昇する（図２（ｂ）参照）。その結果、図３に曲線VIで示すように、タッチ電極１１が接触状態から非接触状態に切り替わるタイミングで、微分回路２から出力される微分信号波形に、極大値を有する上向きのピークＰ２が現れる。したがって、この上向きのピークＰ２は、タッチ１１に対する接触の終了に対応している。   Further, when the operator removes the finger or the like from the touch electrode 11, the output voltage of the detection smoothing circuit 13 increases from V2 to V1 (see FIG. 2B). As a result, as indicated by a curve VI in FIG. 3, an upward peak P2 having a maximum value appears in the differential signal waveform output from the differentiating circuit 2 at the timing when the touch electrode 11 is switched from the contact state to the non-contact state. . Therefore, the upward peak P2 corresponds to the end of contact with the touch 11.

続いて、微分回路２から出力された微分信号は、増幅回路３で適当な増幅率で増幅され、判定部４に入力される。判定部４は、図１（ｂ）に示すように、スイッチ判定部４１、タイマ４２及び接触時間判定部４３から構成されている。   Subsequently, the differential signal output from the differentiating circuit 2 is amplified with an appropriate amplification factor by the amplifying circuit 3 and input to the determination unit 4. As shown in FIG. 1B, the determination unit 4 includes a switch determination unit 41, a timer 42, and a contact time determination unit 43.

スイッチ判定部４１は、微分回路２から出力され、増幅回路３で増幅された微分信号の値が第１閾値Ｖｔ１以下の場合、接触状態と判定する。また、微分信号の値が第２閾値Ｖｔ２以上の場合、非接触状態と判定する。そして、微分信号の値が第１閾値Ｖｔ１より高く、第２閾値Ｖｔ２未満の場合、直前の状態の継続状態と判定する。
なお、第１及び第２閾値の値としては、タッチセンサ１の感度や用途、或いは、増幅回路３における増幅率等に応じて、任意好適な値を設定することができる。 When the value of the differential signal output from the differentiation circuit 2 and amplified by the amplification circuit 3 is equal to or less than the first threshold value Vt1, the switch determination unit 41 determines that the contact state is present. Moreover, when the value of a differential signal is more than 2nd threshold value Vt2, it determines with a non-contact state. When the value of the differential signal is higher than the first threshold value Vt1 and lower than the second threshold value Vt2, it is determined that the state is the continuation state of the immediately preceding state.
Note that the first and second threshold values can be set to any suitable value depending on the sensitivity and application of the touch sensor 1 or the amplification factor in the amplifier circuit 3.

図３のタイミングチャート及び図４のフローチャートを参照して、スイッチ判定部４１の動作例について説明する。
なお、図３及び図４では、接触状態の判定を「ＯＮ」、非接触状態の判定を「ＯＦＦ」と表す。 An operation example of the switch determination unit 41 will be described with reference to the timing chart of FIG. 3 and the flowchart of FIG.
3 and 4, the contact state determination is represented as “ON”, and the non-contact state determination is represented as “OFF”.

まず、初期状態として、非接触状態（ＯＦＦ）を設定する（ステップＳ１）。
次に、図３のタイミングチャートの時刻Ｔ１に、微分信号の下向きのピークＰ１の電圧値が、第１閾値Ｖｔ１以下となる（ステップＳ２で「ｙｅｓ」の場合）。この場合、スイッチ判定部４１は、図３の下段の線VIIに示すように、タッチ電極に対する接触状態（スイッチ判定：ＯＮ）と判定する（ステップＳ３）。 First, a non-contact state (OFF) is set as an initial state (step S1).
Next, at time T1 in the timing chart of FIG. 3, the voltage value of the downward peak P1 of the differential signal becomes equal to or less than the first threshold value Vt1 (in the case of “yes” in step S2). In this case, the switch determination unit 41 determines the contact state with respect to the touch electrode (switch determination: ON) as indicated by the lower line VII in FIG. 3 (step S3).

その後、時刻Ｔ２までの間は、微分信号の電圧値が第１閾値Ｖｔ１より高く、第２閾値Ｖｔ２未満である（ステップＳ２及びＳ４で「ｎｏ」の場合）。この場合、スイッチ判定部４１は、直前の判定状態、即ち、接触状態が継続していると判定する（ステップＳ６）。   Thereafter, until time T2, the voltage value of the differential signal is higher than the first threshold value Vt1 and lower than the second threshold value Vt2 (in the case of “no” in steps S2 and S4). In this case, the switch determination unit 41 determines that the previous determination state, that is, the contact state is continued (step S6).

そして、図３のタイミングチャートの時刻Ｔ２に、微分信号の上向きのピークＰ２の電圧値が、第２閾値Ｖｔ２以上となる（ステップＳ４で「ｙｅｓ」の場合）。この場合、スイッチ判定部４１は、タッチ電極に対する非接触状態（スイッチ判定：ＯＦＦ）と判定する（ステップＳ５）。   Then, at time T2 in the timing chart of FIG. 3, the voltage value of the upward peak P2 of the differential signal becomes equal to or higher than the second threshold value Vt2 (in the case of “yes” in step S4). In this case, the switch determination unit 41 determines that the touch electrode is in a non-contact state (switch determination: OFF) (step S5).

その後、ピークＰ２の後も、スイッチ判定部４１は、非接触状態の継続状態と判定する（ステップＳ６）。
このように、微分信号を利用して、接触開始及び接触終了を判定するだけでなく、その間に直前状態を維持していると判定することにより、接触状態の継続時間の判定が可能になり、更に、以下に説明するように、タッチ電極に対する接触が短時間であるか長時間であるかの区別をすることができる。 Thereafter, even after the peak P2, the switch determination unit 41 determines that the non-contact state is continued (step S6).
Thus, by using the differential signal, not only the contact start and the contact end are determined, but by determining that the previous state is maintained during that time, it is possible to determine the duration of the contact state, Further, as described below, it is possible to distinguish whether the contact with the touch electrode is a short time or a long time.

そのために、判定部４は、タイマ４２によって、タッチセンサ１に対する接触状態の継続時間ΔＴを計測する。そして、接触判定部４３は、接触状態の継続時間ΔＴが、所定時間以上の場合に、長時間接触と判定し、かつ、所定時間未満の場合に、短時間接触と判定する。
なお、所定時間は、例えば１秒間等、任意好適な値を設定することができる。 For this purpose, the determination unit 4 uses the timer 42 to measure the contact state duration ΔT with respect to the touch sensor 1. The contact determination unit 43 determines that the contact state is a long-time contact when the contact state duration ΔT is equal to or longer than the predetermined time, and determines the short-time contact when the contact state duration time ΔT is less than the predetermined time.
The predetermined time can be set to any suitable value such as 1 second.

これにより、微分回路を用いたタッチセンサスイッチ装置において、単に、接触の有無を検知するだけでなく、接触状態の継続時間により、タッチ電極に対する接触が短時間であるか長時間であるかの区別をすることができる。   As a result, in the touch sensor switch device using the differentiation circuit, not only the presence / absence of contact is detected, but also whether the contact with the touch electrode is a short time or a long time according to the duration of the contact state. Can do.

上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。   In each embodiment mentioned above, although the example which constituted the present invention on specific conditions was explained, the present invention can perform various change and combination, and is not limited to this.

本発明のスイッチ装置は、種々のスイッチに用いることができるが、特に、車両のセンターパネル構造体のスイッチに用いて好適である。   The switch device of the present invention can be used for various switches, and is particularly suitable for use as a switch for a center panel structure of a vehicle.

（ａ）は、本発明に係る実施形態のタッチセンサスイッチ装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した判定部の構成を示すブロック図である。(A) is a block diagram which shows the structure of the touch sensor switch apparatus of embodiment which concerns on this invention, (b) is a block diagram which shows the structure of the determination part shown to (a). （ａ）は、発振回路の出力波形を示すグラフであり、（ｂ）は、検波平滑回路の出力を示すグラフである。(A) is a graph which shows the output waveform of an oscillation circuit, (b) is a graph which shows the output of a detection smoothing circuit. 本発明に係る実施形態のタッチセンサスイッチ装置の動作原理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the operation principle of the touch sensor switch apparatus of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態のタッチセンサスイッチ装置の判定部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the determination part of the touch sensor switch apparatus of embodiment which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ タッチセンサ
２ 微分回路
３ 増幅回路
４ 判定部
１１ タッチ電極
１２ 発振回路
１３ 検波平滑回路
４１ スイッチ判定部
４２ タイマ
４３ 接触時間判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Touch sensor 2 Differentiation circuit 3 Amplification circuit 4 Determination part 11 Touch electrode 12 Oscillation circuit 13 Detection smoothing circuit 41 Switch determination part 42 Timer 43 Contact time determination part

Claims (3)

接触の有無を検知し、検知信号を出力するタッチセンサと、
上記タッチセンサから出力された検知信号を微分し、微分信号を出力する微分回路と、
上記微分回路から出力された微分信号の値が第１閾値以下の場合、接触状態と判定し、微分信号の値が第２閾値以上の場合、非接触状態と判定し、且つ、微分信号の値が上記第１閾値より高く、上記第２閾値未満の場合、直前の状態の継続状態と判定する判定部と
を備えることを特徴とするタッチセンサスイッチ装置。 A touch sensor that detects the presence or absence of contact and outputs a detection signal;
Differentiating the detection signal output from the touch sensor and outputting a differential signal;
When the value of the differential signal output from the differentiating circuit is less than or equal to the first threshold value, it is determined as a contact state, and when the value of the differential signal is greater than or equal to the second threshold value, it is determined as a non-contact state and the value of the differential signal A touch sensor switch device comprising: a determination unit that determines that the state is a continuation state of the immediately preceding state when is higher than the first threshold value and lower than the second threshold value. 上記タッチセンサは、
タッチ電極と、
上記タッチ電極と大地との間の静電容量に応じて発振強度の変化する発振回路と、
上記発振回路の出力を検波平滑化し、検知信号として出力する検波平滑回路と
から構成されることを特徴とする請求項１記載のタッチセンサスイッチ装置。 The touch sensor
Touch electrodes;
An oscillation circuit whose oscillation intensity changes according to the capacitance between the touch electrode and the ground;
2. The touch sensor switch device according to claim 1, further comprising: a detection smoothing circuit for smoothing and outputting the output of the oscillation circuit as a detection signal. 上記判定部は、
接触状態の継続時間を計測するタイマと、
接触状態の継続時間が、所定時間以上の場合に、長時間接触と判定し、かつ、所定時間未満の場合に、短時間接触と判定する接触時間判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のタッチセンサスイッチ装置。 The determination unit is
A timer that measures the duration of the contact state;
A contact time determination unit that determines a long-time contact when the duration of the contact state is equal to or longer than a predetermined time and determines a short-time contact when the contact state is less than the predetermined time. The touch sensor switch device according to 1 or 2.
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