JP2019204662A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力装置における操作状態を検出することが可能な、検出装置を提供する。【解決手段】第１電極、および第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有し、操作を検出するための操作検出制御と、操作の影響を無効化する無効化制御とを行うことが可能な入力装置における、操作状態を検出する検出部を備え、検出部は、操作検出制御が行われているときに検出される第１の静電容量と、操作が行われている第１の操作状態を検出するための第１の閾値との比較によって、および第１の静電容量と、操作が行われていない第２の操作状態を検出するための第２の閾値との比較によって、操作状態を検出し、無効化制御が行われているときに検出される第２の静電容量の変動に基づいて、第２の閾値を変更する、検出装置が、提供される。【選択図】図５

Description

本発明は、検出装置に関する。

静電容量式センサにおいて検出精度の向上を図るための技術が開発されている。検出電極に印加される電圧と同電圧が印加されるガード電極を備える静電容量式センサに係る技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特開２０１３−１９０４０４号公報

静電容量式の入力装置は、例えば、静電センサ（静電スイッチ）に対応する電極の静電容量を検出し、指などの操作体による操作によって生じる電極の静電容量の変化を検出することによって、電極に対応する静電センサに対して操作が行われているか否かを判定する。上記電極の静電容量の変化は、例えば、検出された電極の静電容量と操作状態の判定のための閾値とを比較することによって、検出される。以下では、静電容量式の入力装置を、単に「入力装置」と示す場合がある。

入力装置では、静電容量を検出する対象の電極（以下、「センサ電極」と示す。）と、基準電位点（グランド）との間に寄生容量が発生する。センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量の大きさは、センサ電極の面積などに依存する。

センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量は、センサ電極に対応する静電センサに対する操作の判定におけるノイズとなりうるので、センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量が大きい程、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）特性などにおいて不利となる。そのため、静電センサに対する操作の検出精度を向上させ、操作の誤判定の防止を図る上では、センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量をより小さくすることが望ましい。

また、入力装置では、温度変化や湿度変化などの操作体以外の要因、すなわち、環境変化に起因する要因によって、センサ電極の静電容量が変動する場合がある。上記のように操作体以外の要因によりセンサ電極の静電容量が変動した場合には、例えば“操作体による操作が行われていないにも関わらず、センサ電極に対応する静電センサに対して操作が行われていると判定されること”などが、生じる可能性がある。つまり、上記のような操作体以外の要因による静電容量の変動も、センサ電極に対応する静電センサに対する操作の判定におけるノイズとなりうる。

よって、例えば、大きな寄生容量が生じている場合や上記操作体以外の要因による静電容量の変動が生じている場合などのように、入力装置がノイズの影響を受けている状態である場合には、入力装置において操作の誤判定が生じる恐れがある。

そのため、入力装置がノイズの影響を受けるノイズ状況下におかれている場合であっても、入力装置が操作が行われている状態であるのか、または、入力装置が操作が行われていない状態であるのかを検出する方法が、望まれている。以下では、入力装置における操作に関する状態を、「操作状態」と示す。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、入力装置における操作状態を検出することが可能な、新規かつ改良された検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一の観点によれば、第１電極、および上記第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有し、操作を検出するための操作検出制御と、操作の影響を無効化する無効化制御とを行うことが可能な入力装置における、操作状態を検出する検出部を備え、上記検出部は、上記操作検出制御が行われているときに検出される第１の静電容量と、操作が行われている第１の操作状態を検出するための第１の閾値との比較によって、および上記第１の静電容量と、操作が行われていない第２の操作状態を検出するための第２の閾値との比較によって、上記操作状態を検出し、上記無効化制御が行われているときに検出される第２の静電容量の変動に基づいて、上記第２の閾値を変更する、検出装置が、提供される。

かかる構成では、操作体の影響が無効化されている状態で検出される静電容量の変動に基づいて、操作が行われていない第２の操作状態を検出するための第２の閾値が変更される。また、かかる構成では、“操作検出制御が行われているときに検出される第１の静電容量と、操作が行われている第１の操作状態を検出するための第１の閾値とを比較すること”、および“第１の静電容量と第２の閾値とを比較すること”によって、入力装置における操作状態が検出される。よって、かかる構成によって、入力装置がノイズ状況下におかれているか否かによらず、入力装置における操作状態を検出することができる。

また、上記検出部は、所定の期間における上記第２の静電容量の変動値の増加に対応するように、上記第２の閾値を大きく変更し、所定の期間における上記第２の静電容量の変動値の減少に対応するように、上記第２の閾値を小さく変更してもよい。

また、上記第１電極および上記第２電極を有するスイッチ部と、上記操作検出制御と上記無効化制御とを行う制御部と、をさらに備えていてもよい。

本発明によれば、入力装置における操作状態を検出することができる。

ノイズに起因する静電容量の変動の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法の概要を説明するための説明図である。 入力装置におけるキャンセル制御の一例を示す説明図である。 入力装置における無効化制御一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る検出装置の構成の一例を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１］本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法の概要
まず、本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法の概要について説明する。以下では、本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法に係る処理を、本発明の実施形態に係る検出装置が行う場合を例に挙げる。また、以下では、本発明の実施形態に係る検出装置を、単に「検出装置」と示す場合がある。

上述したように、入力装置では、例えばセンサ電極の静電容量と操作状態の判定のための閾値とを比較することによって、センサ電極に対応する静電センサに対して操作が行われているか否かが判定される。

また、上述したように、入力装置はノイズ状況下におかれている場合があり、ノイズ状況下では、ノイズに起因して静電容量の変動が生じうる。

図１は、ノイズに起因する静電容量の変動ｆの一例を示す説明図である。図１のＡは、操作が行われていない状態の静電容量の一例を示しており、図１のＢは、操作が行われている状態の静電容量の一例を示している。

図１に示す“Ｔ”は、操作が行われている状態（第１の操作状態）を検出するための閾値の一例であり、図１に示す“Ｔ／２”は、操作が行われていない状態（第２の操作状態）を検出するための閾値である。以下では、操作が行われている状態を検出するための閾値を「ＯＮ閾値」（操作が行われている状態を検出するための第１の閾値）と示す。また、以下では、操作が行われていない状態を検出するための閾値を「ＯＦＦ閾値」（操作が行われていない状態を検出するための第２の閾値）と示す。ＯＮ閾値とＯＦＦ閾値とは、操作状態の判定のための閾値に該当する。

図１のＢに示すように、操作が行われた場合、検出される静電容量は、電極などに起因する容量（以下、「ベース容量」と示す。）よりも、指などの操作体に起因する容量（以下、「操作容量」と示す。）分、増加する。そして、検出される静電容量がＯＮ閾値を超えると、入力装置では、操作が行われたと判定される。

また、入力装置において検出される静電容量は、ノイズに起因する静電容量の変動ｆによって変化しうる。具体的には、検出される静電容量は、本来の値から静電容量の変動ｆ分増加または減少する。そのため、静電容量の変動ｆに起因する操作の誤判定、すなわち、ノイズの影響による操作の誤判定を生じさせないためには、図１に示すように、静電容量の変動ｆが“ＯＮ閾値とＯＦＦ閾値との差の絶対値”よりも小さいことが、必要である。

しかしながら、操作状態によっては、静電容量の変動ｆを“ＯＮ閾値とＯＦＦ閾値との差の絶対値”よりも小さく抑制することができない場合がある。そして、静電容量の変動ｆがベース容量の変動である場合には、“入力装置に対する操作が行われているか否かによらず、検出される静電容量がＯＦＦ閾値を下回らないこと”が生じる可能性がある。検出される静電容量がＯＦＦ閾値を下回らない場合には、入力装置に対する操作が行われているか否かによらず、操作が行われていると判定されてしまうので、操作の誤判定が生じる可能性が高い。そのため、入力装置がノイズ状況下におかれている場合であっても、入力装置における操作状態を検出することが可能な検出方法が、望まれている。

ここで、操作状態を検出する一の方法としては、操作状態の判定のための閾値を、環境変化に起因する要因を考慮して設定する方法が、考えられる。

しかしながら、操作状態の判定のための閾値を環境変化に起因する要因を考慮して設定した場合、入力装置では、操作容量が小さい場合の操作を検出することができない可能性がある。よって、上記一の方法を用いたとしても、操作の誤判定が生じる可能性がある。

そこで、検出装置は、操作容量が除外される状態で検出される静電容量の変動に基づいて、ＯＦＦ閾値を変更する。ＯＦＦ閾値の変更の一例については、後述する。

そして、検出装置は、設定されているＯＮ閾値およびＯＦＦを用いて、操作状態を検出する。

検出装置は、入力装置において操作を検出するための操作検出制御（後述する）が行われているときに検出される静電容量（以下、「第１の静電容量」と示す。）とＯＮ閾値（第１の閾値）との比較によって、操作が行われている状態（第１の操作状態）を検出する。検出装置は、例えば、第１の静電容量がＯＮ閾値以上となった場合、または第１の静電容量がＯＮ閾値より大きい場合に、操作が行われている状態であると判定することによって、操作が行われている状態を検出する。

また、検出装置は、第１の静電容量とＯＦＦ閾値（第２の閾値）との比較によって、操作が行われていない状態（第２の操作状態）を検出する。検出装置は、例えば、“操作が行われている状態が検出されているときに、第１の静電容量がＯＦＦ閾値以下となった場合”、または“操作が行われている状態が検出されているときに、第１の静電容量がＯＦＦ閾値より小さくなった場合“に、操作がわれていない状態であると判定することによって、操作が行われていない状態を検出する。

図２は、本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法の概要を説明するための説明図である。図２のＡは、図１のＡと同様に、操作が行われていない状態の静電容量の一例を示している。図２のＢは、図１のＢと同様に、操作が行われている状態の静電容量の一例を示している。図２に示す“ＯＦＦ０”、“ＯＦＦ１”、“ＯＦＦ２”は、ぞれぞれＯＦＦ閾値の一例である。

上述したように、ノイズ状況下では、ノイズに起因して静電容量の変動ｆが生じうる。また、静電容量の変動ｆがベース容量の変動である場合には、“入力装置に対する操作が行われているか否かによらず、検出される静電容量がＯＦＦ閾値を下回らないこと”が生じる可能性がある。

そこで、検出装置は、ノイズに起因する静電容量の変動ｆに対応するように、ＯＦＦ閾値を変更する。

具体的には、検出装置は、入力装置において操作の影響を無効化する無効化制御（後述する）が行われているときに検出される静電容量（以下、「第２の静電容量」と示す。）の変動値に基づいて、ＯＦＦ閾値を変更する。

第２の静電容量の変動値とは、例えば、“無効化制御が行われているときに静電容量の検出が行われた時点から、次に無効化制御が行われているときに静電容量び検出が行われる時点までの期間”が挙げられる。なお、所定の期間の例は、上記に示す例に限られず、任意の期間であってもよい。

後述するように、無効化制御が行われているときに検出される第２の静電容量には操作容量が含まれない。つまり、第２の静電容量の変動値には、操作容量に起因する変動成分が含まれない。よって、第２の静電容量の変動は、操作容量が除外される状態で検出される静電容量の変動であり、かつ、ノイズに起因する静電容量の変動ｆであるとみなすことが可能である。

第２の静電容量の変動値が正の値である場合、すなわち、当該変動値が増加する場合、検出装置は、変動値の増加に対応するように、ＯＦＦ閾値を大きく変更する。例えば、ＯＦＦ閾値が“ＯＦＦ０”であるときに、第２の静電容量の変動値が増加した場合、検出装置は、ＯＦＦ閾値を、“ＯＦＦ０”から“ＯＦＦ１”に変更する。また、例えば、ＯＦＦ閾値が“ＯＦＦ２”であるときに、第２の静電容量の変動値が増加した場合、検出装置は、ＯＦＦ閾値を、“ＯＦＦ２”から“ＯＦＦ０”に変更する。なお、変動値の増加に対応するようにＯＦＦ閾値を大きく変更する例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

また、第２の静電容量の変動値が負の値である場合、すなわち、当該変動値が減少する場合、検出装置は、変動値の減少に対応するように、ＯＦＦ閾値を小さく変更する。例えば、ＯＦＦ閾値が“ＯＦＦ０”であるときに、第２の静電容量の変動値が減少した場合、検出装置は、ＯＦＦ閾値を、“ＯＦＦ０”から“ＯＦＦ２”に変更する。また、例えば、ＯＦＦ閾値が“ＯＦＦ１”であるときに、第２の静電容量の変動値が減少した場合、検出装置は、ＯＦＦ閾値を、“ＯＦＦ１”から“ＯＦＦ０”に変更する。なお、変動値の減少に対応するようにＯＦＦ閾値を小さく変更する例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

検出装置は、例えば、“静電容量の変動値と、ＯＦＦ閾値の調整値とが対応付けられているテーブル（またはデータベース）”を参照することによって、第２の静電容量の変動値に対応する調整値を特定する。上記テーブル（またはデータベース）は、記憶部（図示せず）などの記録媒体に記憶される。そして、検出装置は、“設定されているＯＦＦ閾値に特定された調整値を加算すること”（第２の静電容量の変動値が増加した場合）、または、“設定されているＯＦＦ閾値から特定された調整値を減算すること”（第２の静電容量の変動値が減少した場合）によって、ＯＦＦ閾値を変更する。

なお、ＯＦＦ閾値を変更する方法は、上記に示す例に限られない。例えば、検出装置は、静電容量の変動値からＯＦＦ閾値の調整値を特定することが可能な任意のアルゴリズムの演算を行うことより調整値を特定して、ＯＦＦ閾値を変更してもよい。

上述したように、無効化制御が行われているときに検出される第２の静電容量の変動値には、操作容量に起因する変動成分が含まれない。よって、例えば上記のように、第２の静電容量の変動値に対応するようにＯＦＦ閾値が変更されることによって、“入力装置に対する操作が行われているか否かによらず、検出される静電容量がＯＦＦ閾値を下回らないこと”の発生は、防止される。

よって、検出装置は、入力装置がノイズ状況下におかれているか否かによらず、入力装置における操作状態を検出することができる。

［２］本発明の実施形態に係る入力装置における制御について
次に、“検出装置が操作状態を検出する対象である、本発明の実施形態に係る入力装置”における制御の一例を説明する。以下では、本発明の実施形態に係る入力装置を、単に「入力装置」と示す。

入力装置は、第１電極と第２電極とを有する。第２電極は、第１電極と基準電位点との間に設けられる。入力装置における制御としては、例えば、操作を検出するための操作検出制御と、操作の影響を無効化する無効化制御とが、挙げられる。

［２−１］操作検出制御の一例
入力装置は、操作検出制御として、例えばキャンセル制御を行う。

ここで、キャンセル制御とは、“第１電極に対して駆動信号（電圧信号）を印加させ、第２電極に対して駆動信号と同一波形の信号（電圧信号）を印加させる制御”である。駆動信号が印加される第１電極は、センサ電極として機能する。

ここで、第１電極に対して駆動信号が印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号が第２電極に対して印加される場合には、第１電極と第２電極とは同電位となる。そのため、上記の場合には、第１電極と第２電極との間の静電容量は、十分に小さくなる。よって、駆動信号が第１電極に印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号が第２電極に対して印加される場合には、例えば第１電極と基準電位点との間における寄生容量を低減させることが、可能となる。

以下では、キャンセル制御が行われる場合における第２電極、すなわち、第１電極に印加される駆動信号と同一の波形の信号が第２電極に印加される場合における第２電極を、「キャンセル電極」と示す。

図３は、入力装置におけるキャンセル制御の一例を示す説明図である。図３では、センサ電極として機能する第１電極を“センサ１”と示し、キャンセル電極として機能する第２電極を“キャンセル１”と示している。また、図３に示す“Ｃｓ”は、センサ電極として機能する第１電極と基準電位点ＧＮＤとの間に発生する寄生容量である。

寄生容量Ｃｓは、センサ電極とキャンセル電極との間における静電容量Ｃｐ１と、キャンセル電極と基準電位点ＧＮＤとの間における静電容量Ｃｐ２との合成容量で表される。

キャンセル制御が行われることによって、センサ電極とキャンセル電極との間における静電容量Ｃｐ１は十分に小さくなる。また、寄生容量Ｃｓは、静電容量Ｃｐ１と静電容量Ｃｐ２との合成容量である。よって、キャンセル制御が行われることによって、入力装置では、寄生容量Ｃｓを低減させることができる。

よって、図３に示すように、キャンセル制御が行われているときに検出されるセンサ電極の静電容量の変化に基づき操作を判定すれば、寄生容量Ｃｓに起因する誤判定は防止される。

したがって、入力装置は、操作を検出するための操作検出制御として、キャンセル制御を行う。

なお、本発明の実施形態に係る操作検出制御は、上記に示すキャンセル制御に限られない。例えば、操作検出制御は、センサ電極のみに対して駆動信号を印加させる制御など、操作の検出が可能な任意の制御であってもよい。

［２−２］無効化制御の一例
入力装置は、例えば、第１電極を基準電位点と同電位にさせ、第２電極に対して駆動信号を印加させる。無効化制御が行われる場合、駆動信号が印加される第２電極は、センサ電極として機能する。

第１電極が基準電位点と同電位になることによって、指などの操作体が第１電極に接近したとしても操作容量の影響は軽微となるので、操作体による操作は無効化される。

図４は、入力装置における無効化制御一例を示す説明図である。図４では、基準電位点と同電位の第１電極を“ＧＮＤ１”と示し、センサ電極として機能する第２電極を“センサ１”と示している。また、図４に示す“Ｃｔ”は、操作体と第１電極との間において検出される静電容量を示している。図４に示す静電容量Ｃ_Ａは、第１電極と第２電極との間において検出される静電容量に該当し、図４に示す静電容量Ｃ_Ｂは、第２電極と基準電位点ＧＮＤとの間において検出される静電容量に該当する。

無効化制御が行われる場合、第１電極は基準電位点と同電位になるので、操作体と第１電極との間において検出される静電容量Ｃｔは基準電位点に係る静電容量となり、その結果、操作容量の影響は軽微となる。

したがって、無効化制御が行われる場合には、操作の影響が無効化される。

また、無効化制御が行われる場合に検出される静電容量Ｃｇは、下記の数式１に示すように、静電容量Ｃ_Ａと静電容量Ｃ_Ｂとの合成容量となる。

Ｃｇ＝Ｃ_Ａ＋Ｃ_Ｂ
・・・（数式１）

ここで、無効化制御が行われる場合に検出される静電容量Ｃｇには、操作容量が含まれない。つまり、無効化制御が行われる場合における静電容量Ｃｇの変動には、操作容量に起因する変動成分が含まれない。

したがって、上述したように、無効化制御が行われる場合における静電容量Ｃｇの変動に基づきＯＦＦ閾値を変更することによって、入力装置がノイズ状況下におかれているか否かによらず、入力装置における操作状態を検出することができる。

［２−３］操作検出制御と無効化制御との切り替え
入力装置は、例えば、操作検出制御と無効化制御とを交互に行うことによって、操作検出制御と無効化制御とを切り替える。

入力装置は、例えば所定の時間が経過するごとに、無効化制御を行う。

ここで、本発明の実施形態に係る所定の時間としては、例えば、設定された一定の期間が挙げられる。上記一定の期間は、予め設定された固定の期間であってもよいし、入力装置の使用者の操作などに基づいて変更可能な可変の期間であってもよい。所定の時間が一定の期間である場合、無効化制御は、一定のタイミングで繰り返し行われる。なお、本発明の実施形態に係る所定の時間は、一定の期間に限られない。例えば、所定の時間は、ランダムに、あるいは、所定の規則に従って時間間隔が変動する期間であってもよい。

なお、操作検出制御と無効化制御との切り替えの例は、上記に示す例に限られない。後述するように、操作検出制御と無効化制御とは、操作状態の検出結果に基づいて切り替えられてもよい。

［３］本発明の実施形態に係る検出装置の構成例
以下、上述した本発明の実施形態に係る検出方法を適用することが可能な、本発明の実施形態に係る検出装置の構成の一例を説明する。

以下では、本発明の実施形態に係る検出装置が、第１電極および第２電極を有する入力装置であり、自己における操作状態を検出する機能を有する場合を例に挙げる。なお、本発明の実施形態に係る検出装置は、入力装置に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る検出装置は、外部の入力装置における操作状態を検出する構成であってもよい。また、本発明の実施形態に係る検出装置は、後述する検出装置の適用例に応じた機能、構成を有していてもよい。

図５は、本発明の実施形態に係る検出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。検出装置１００は、例えば、スイッチ部１０２と、検出部１０４と、制御部１０６とを備える。

また、検出装置１００は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）や、ＲＡＭ（Random Access Memory。図示せず）、記憶部（図示せず）などを備えていてもよい。検出装置１００は、例えば、データの伝送路としてのバスにより上記各構成要素間を接続する。検出装置１００は、例えば、検出装置１００が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。

ＲＯＭ（図示せず）は、例えば、制御部１０６や後述する処理回路１１４などが使用する、プログラムや演算パラメータなどのデータを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、制御部１０６や処理回路１１４などにより実行されるプログラムや、処理データなどを一時的に記憶する。

記憶部（図示せず）は、検出装置１００が備える記憶手段である。記憶部（図示せず）には、例えば、ＯＮ閾値およびＯＦＦ閾値などの操作状態を検出するための閾値を示すデータなどの、本発明の検出方法に係るデータや、アプリケーションソフトウェアなどの、様々なデータが記憶される。

ここで、記憶部（図示せず）としては、例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体や、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどの記録媒体が挙げられる。また、記憶部（図示せず）は、検出装置１００から着脱可能であってもよい。

［３−１］スイッチ部１０２
スイッチ部１０２は、第１電極Ｅ１と、第２電極Ｅ２とを有する。第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間には、例えば絶縁体基材が用いられる基板が設けられる。

絶縁体基材の厚みや、絶縁体基材を構成する誘電体材料の選定は、例えば、無効化制御が行われる場合に検出される静電容量Ｃｇの変動ΔＣｇが、“ΔＣｇ＞Ｃｆ_ｇ”を満たすように行われる。“Ｃｆ_ｇ”としては、例えば、テスト環境の入力装置において無効化制御を行った結果検出される操作容量が、挙げられる。“ΔＣｇ＞Ｃｆ_ｇ”が満たされることによって、ＯＦＦ閾値を変更する方向（増加方向または減少方向）の特定精度を高めることが可能である。そのため、絶縁体基材の厚みや、絶縁体基材を構成する誘電体材料は、“Ｃｆ_ｇ”が極力小さくなるように選定することが好ましい。

また、図５では図示していないが、第２電極Ｅ２と基準電位点との間には、例えば絶縁体基材が用いられる基板が設けられる。

操作検出制御が行われる場合、第１電極Ｅ１はセンサ電極として機能し、第２電極Ｅ２はキャンセル電極として機能する。

また、無効化制御が行われる場合、第１電極Ｅ１は、基準電位点と同電位となり、第２電極Ｅ２はセンサ電極として機能する。

また、スイッチ部１０２は、例えば、“第２電極Ｅ２と基準電位点との間の静電容量が、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間の静電容量よりも、十分に小さい”という条件を満たすように構成される。上記条件が満たされることによって、無効化制御が行われる場合における合成容量、すなわち静電容量Ｃｇは、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間における静電容量Ｃ_Ａが支配的な合成容量となる。また、上記条件が満たされることによって、静電容量Ｃｇのある期間における変動は、当該期間における第１電極Ｅ１の静電容量の変動に近似することとなる。

［３−２］検出部１０４
［３−２−１］検出部１０４における処理
検出部１０４は、自己容量方式によって第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２それぞれの静電容量を検出する。検出部１０４は、例えば、駆動信号を印加している第１電極Ｅ１、または、駆動信号を印加している第２電極Ｅ２を、静電容量の検出対象とする。具体的には、検出部１０４は、例えば、操作検出制御が行われている場合、第１電極Ｅ１を静電容量の検出対象とする。また、検出部１０４は、無効化制御が行われている場合に、第２電極Ｅ２を静電容量の検出対象とする。

そして、検出部１０４は、検出された静電容量に基づく処理として、例えば、下記の（１）の処理と、下記の（２）の処理とを行う。

（１）ＯＦＦ閾値（第２の閾値）の変更に係る処理
検出部１０４は、第２の静電容量（無効化制御が行われているときに検出される静電容量）の変動、すなわち、第２電極Ｅ２の静電容量の変動に基づいて、ＯＦＦ閾値を変更する。

上述したように、検出部１０４は、第２の静電容量の変動値が増加する場合、変動値の増加に対応するように、ＯＦＦ閾値を大きく変更する。また、検出部１０４は、第２の静電容量の変動値が減少する場合、変動値の減少に対応するように、ＯＦＦ閾値を小さく変更する。

なお、ＯＦＦ閾値の変更に係る処理は、上記に示す例に限られない。例えば、“第２の静電容量の変動値の絶対値が、設定されている第１の異常判定閾値以上である場合”、または、“当該絶対値が当該第１の異常判定閾値よりも大きい場合”、検出部１０４は、ＯＦＦ閾値を変更しなくてもよい。

ここで、第１の異常判定閾値は、例えば、断線などの意図されない要因により生じる、急峻な第２の静電容量の変動の影響を除外するための閾値である。第１の異常判定閾値は、例えば、予め設定されている固定値であってもよいし、入力装置の使用者の操作などにより変更可能な可変値であってもよい。

（２）操作の検出に係る処理
検出部１０４は、第１の静電容量（操作検出制御が行われているときに検出される静電容量）の変化、すなわち、第１電極Ｅ１の静電容量の変化に基づいて、操作状態を検出する。

第１電極Ｅ１の静電容量は、例えば指などの操作体が第１電極Ｅ１に近づくことなどによって変化する。検出部１０４は、上記のように操作状態の判定のための閾値を用いた閾値処理によって、第１電極Ｅ１の静電容量の変化を捉え、操作状態を検出する。

上述したように、検出部１０４は、第１の静電容量とＯＮ閾値との比較によって、操作が行われている状態（第１の操作状態）を検出する。また、検出部１０４は、第１の静電容量とＯＦＦ閾値との比較によって、操作が行われていない状態を検出する。以下では、検出部１０４において“操作が行われている状態が検出されたこと”を、「スイッチ部１０２に対して操作が行われたこと」と表す場合がある。つまり、検出部１０４における操作の検出に係る処理は、スイッチ部１０２に対する操作を検出する処理に該当する。

ＯＮ閾値としては、予め設定されている固定値が挙げられる。また、ＯＮ閾値は、入力装置の使用者の操作などにより変更可能な可変値であってもよい。

また、ＯＦＦ閾値は、上記（１）に示す処理（ＯＦＦ閾値の変更に係る処理）によって、変更される可変値である。

検出部１０４は、例えば、操作が行われている状態（第１の操作状態）が検出された場合、すなわち、スイッチ部１０２に対する操作が検出された場合に、スイッチ部１０２に対して操作が行われたと判定する。また、検出部１０４は、例えば、操作が行われていない状態（第２の操作状態）が検出された場合に、スイッチ部１０２に対して操作が行われていないと判定する。

なお、検出部１０４における、スイッチ部１０２に対する操作の判定方法は、上記に限られない。例えば、検出部１０４は、所定の回数操作が検出された場合に、スイッチ部１０２に対する操作が行われたと判定することも可能である。本発明の実施形態に係る所定の回数は、予め設定されている固定の回数であってもよいし、制御部１０６や外部のコントローラからの命令に基づき変更可能な可変の回数であってもよい。

上記のように、検出部１０４が、所定の回数操作が検出された場合にスイッチ部１０２に対する操作が行われたと判定することによって、スイッチ部１０２に対する操作の誤判定が生じる可能性を、より低減することができる。

また、操作の検出に係る処理は、上記に示す例に限られない。例えば、“第１の静電容量の変動値の絶対値が、設定されている第２の異常判定閾値以上である場合”、または、“当該絶対値が当該第２の異常判定閾値よりも大きい場合”、検出部１０４は、操作状態を検出しなくてもよい。

ここで、第２の異常判定閾値は、例えば、断線などの意図されない要因により生じる、急峻な第１の静電容量の変動の影響を除外するための閾値である。第２の異常判定閾値は、例えば、予め設定されている固定値であってもよいし、入力装置の使用者の操作などにより変更可能な可変値であってもよい。また、第２の異常判定閾値と上述した第１の異常判定閾値とは、同一の閾値であってもよいし、異なる閾値であってもよい。

［３−２−２］検出部１０４の構成例
次に、上述した検出部１０４における処理を行うことが可能な、検出部１０４の構成の一例を説明する。

検出部１０４は、例えば、電圧源１１０と、測定回路１１２と、処理回路１１４と、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６と、接地容量Ｃ１、Ｃ２とを有する。

電圧源１１０は、第１電極Ｅ１、または、第２電極Ｅ２を駆動させるための駆動信号を出力する。なお、電圧源１１０は、検出装置１００の外部の電圧源であってもよい。

測定回路１１２は、例えば、容量の充電時間を測定することによって、静電容量（自己容量値）を検出する。測定回路１１２は、例えば、１または２以上のコンパレータなどを用いて容量の充電時間を測定し、測定された充電時間から容量値を求めることによって、静電容量を検出する。

なお、測定回路１１２は、上記に示す例に限られない。測定回路１１２は、静電容量を測定することが可能な任意の方法に対応する構成をとることが可能である。

処理回路１１４は、操作検出制御が行われているときに測定回路１１２において検出された第１電極Ｅ１の静電容量に基づいて、上述した（２）の処理（操作の検出に係る処理）を行う。また、処理回路１１４は、無効化制御が行われているときに測定回路１１２において検出された第２電極Ｅ２の静電容量に基づいて、上述した（１）の処理（ＯＦＦ閾値の変更に係る処理）を行う。処理回路１１４は、例えば、制御部１０６から伝達される制御の内容を示す制御信号に基づいて、検出装置１００において行われている制御を認識する。

処理回路１１４としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算回路で構成される、１または２以上のプロセッサなどが挙げられる。

スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６は、例えば、スイッチングトランジスタで構成され、印加される信号の信号レベル（電圧レベル）に応じてオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）となる。

スイッチングトランジスタとしては、例えば、バイポーラトランジスタや、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などのＦＥＴ（Field-Effect Transistor）が挙げられる。

スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれのオン状態、オフ状態の切り替えの制御は、例えば、後述する制御部１０６により行われる。

なお、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６は、スイッチングトランジスタに限られず、オン状態とオフ状態とを切り替えることが可能な任意の素子（または回路）であってもよい。

検出部１０４では、例えば下記の（ａ）、（ｂ）に示すように、検出装置１００において行われる制御に応じて、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれのオン状態、オフ状態が切り替えられる。

（ａ）操作検出制御が行われる場合
・スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３：オン状態
・スイッチング回路ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６：オフ状態

（ｂ）無効化制御が行われる場合
・スイッチング回路ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５：オン状態
・スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ６：オフ状態

例えば、上記（ａ）に示すようなスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン・オフ制御が行われることによって、スイッチ部１０２を構成する第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、図３に示すような状態となる。また、例えば、上記（ｂ）に示すようなスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン・オフ制御が行われることによって、スイッチ部１０２を構成する第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、図４に示すような状態となる。そして、検出部１０４では、測定回路１１２において、センサ電極として機能する電極の静電容量（自己容量値）が検出される。

また、スイッチング回路ＳＷ６は、静電容量の測定の初期化を行うためのスイッチング回路である。

例えば下記に示すようにスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれのオン状態、オフ状態が切り替えられることによって、静電容量の測定の初期化が行われる。
・スイッチング回路ＳＷ６：オン状態
・スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５：オフ状態

接地容量Ｃ１は、例えば、第１電極Ｅ１とスイッチング回路ＳＷ２との間に接続される。接地容量Ｃ１は、寄生容量であってもよいし、キャパシタなどの回路素子であってもよい。

接地容量Ｃ２は、例えば、第２電極Ｅ２とスイッチング回路ＳＷ３との間に接続される。接地容量Ｃ２は、寄生容量であってもよいし、キャパシタなどの回路素子であってもよい。

検出部１０４は、例えば図５に示す構成によって、第２電極Ｅ２の静電容量の変動に基づいてＯＦＦ閾値を変更し、また、第１電極Ｅ１の静電容量の変化に基づきスイッチ部１０２に対する操作を検出する。

なお、検出部１０４の構成は、図５に示す例に限られない。

例えば、検出部１０４は、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２それぞれの静電容量（自己容量値）を測定することが可能な、任意の構成をとることが可能である。

また、検出部１０４は、例えば、第１電極Ｅ１の静電容量を測定する検出回路と、第２電極Ｅ２の静電容量を測定する検出回路という複数の検出回路を備えていてもよい。

また、例えば、後述する制御部１０６が処理回路１１４と同様の処理を行う機能を有する場合には、検出部１０４は、処理回路１１４を備えていなくてもよい。

［３−３］制御部１０６
制御部１０６は、例えば、ＣＰＵなどの演算回路で構成される、１または２以上のプロセッサや各種処理回路などで構成される。

制御部１０６は、例えば、操作検出制御と無効化制御とを行う。制御部１０６は、例えば操作検出制御と無効化制御とを交互に行う。制御部１０６は、例えば所定の時間が経過するごとに無効化制御を行う。

制御部１０６は、例えば、検出部１０４を構成するスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれに対して、オン状態・オフ状態を切り替えるための信号を伝達することによって、操作検出制御または無効化制御を行う。

また、制御部１０６は、例えば、検出部１０４を構成する処理回路１１４に対して、各スイッチング回路のオン状態・オフ状態を切り替えさせる命令を含む制御信号を伝達することによって、操作検出制御または無効化制御を行ってもよい。制御部１０６が制御信号を処理回路１１４に伝達する場合、検出部１０４では、処理回路１１４が、伝達される制御信号に基づいて、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれに対して、オン状態・オフ状態を切り替えるための信号が伝達される。

なお、制御部１０６が有する機能は、上述した操作検出制御および無効化制御に係る処理を行う機能に限られない。

例えば、制御部１０６は、処理回路１１４と同様の処理を行う機能を有していてもよい。また、制御部１０６は、検出装置１００全体を制御する役目を果たしてもよい。

検出装置１００は、例えば図５に示す構成を有する。

検出装置１００では、検出部１０４において本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法に係る処理が行われることにより、操作状態が検出される。

したがって、検出装置１００は、図５に示す構成によって、入力装置（図５に示す例では、検出装置１００が該当する。）がノイズ状況下におかれているか否かによらず、入力装置における操作状態を検出することができる。

なお、本発明の実施形態に係る検出装置の構成は、図５に示す構成に限られない。

例えば、図５では、検出装置が入力装置として機能する構成を示したが、本発明の実施形態に係る検出装置は、外部の入力装置における操作状態を検出する構成であってもよい。外部の入力装置における操作状態を検出する構成を有する検出装置では、外部の入力装置において検出された静電容量に基づいて、当該入力装置における操作状態が検出される。一例を挙げると、外部の入力装置における操作状態を検出する構成を有する検出装置としては、少なくとも“本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法に係る処理を行う機能を有する検出部”を備える装置が、挙げられる。

［４］本発明の実施形態に係る検出装置の適用例
本発明の実施形態に係る検出装置は、例えば、車などの車両（または、車両システムを構成するＵＩ（User Interface）部分など車両システムの一部）や、携帯電話やスマートフォンなどの通信装置、タブレット型の装置、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータ、ＡＴＭ（Automated Teller Machine）など、静電容量式の入力装置を含む様々なシステムや機器に適用することができる。また、本発明の実施形態に係る検出装置は、例えば、上記のようなシステムや機器とは別体の装置（上記のようなシステムや機器における操作状態を検出するための装置）であってもよい。

［５］本発明の実施形態に係るプログラム
コンピュータを、本発明の実施形態に係る検出装置として機能させるためのプログラム（例えば、本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法に係る処理を実行させるためのプログラム）が、コンピュータにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、操作状態を検出することができる。

また、コンピュータを、本発明の実施形態に係る検出装置として機能させるためのプログラムが、コンピュータにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、上述した本発明の実施形態に係る操作状態の検出方法に係る処理が行われることによって奏される効果を、奏することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る検出装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記録媒体も併せて提供することができる。上記プログラムを記憶させた記録媒体としては、例えば、“記憶部（図示せず）として機能する記録媒体などの、本発明の実施形態に係る検出装置として機能する装置が備える記録媒体”や、“本発明の実施形態に係る検出装置として機能する装置が上記プログラムを読み出すことが可能な、当該装置の外部の記録媒体”が、挙げられる。

１００ 検出装置、１０２ スイッチ部、１０４ 検出部、１０６ 制御部、Ｅ１ 第１電極、Ｅ２ 第２電極、ＧＮＤ 基準電位点

Claims (3)

1. 第１電極、および前記第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有し、操作を検出するための操作検出制御と、操作の影響を無効化する無効化制御とを行うことが可能な入力装置における、操作状態を検出する検出部を備え、
   前記検出部は、
   前記操作検出制御が行われているときに検出される第１の静電容量と、操作が行われている第１の操作状態を検出するための第１の閾値との比較によって、および前記第１の静電容量と、操作が行われていない第２の操作状態を検出するための第２の閾値との比較によって、前記操作状態を検出し、
   前記無効化制御が行われているときに検出される第２の静電容量の変動に基づいて、前記第２の閾値を変更する、検出装置。
2. 前記検出部は、
   所定の期間における前記第２の静電容量の変動値の増加に対応するように、前記第２の閾値を大きく変更し、
   所定の期間における前記第２の静電容量の変動値の減少に対応するように、前記第２の閾値を小さく変更する、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記第１電極および前記第２電極を有するスイッチ部と、
   前記操作検出制御と前記無効化制御とを行う制御部と、
   をさらに備える、請求項１または２に記載の検出装置。
   

Images