JP2021009468A

JP2021009468A - タッチセンサ、制御装置、およびコンピュータプログラム

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Publication number: JP2021009468A
Application number: JP2019121768A
Authority: JP
Inventors: 洋平後呂; Yohei Ushiro
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: JP7161449B2; WO2020262075A1

Abstract

【課題】電力消費の増大を抑制しつつ、ノイズ環境下においても正確に対象物への操作を判別可能なタッチセンサを提供する。【解決手段】タッチセンサ１において、静電容量検出部１２は、電極１１と対象物２との間の静電容量を検出するための充放電回路１２１を有している。制御部１３１は、充放電回路１２１の動作を制御する。記憶部１３２は、第一周波数で充放電回路１２１を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で充放電回路１２１を動作させることにより検出された静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納している。制御部１３１は、第一検出静電容量の第一基準静電容量からの変化量に基づいて、対象物２に対する操作の有無を判断する。制御部１３１は、基準情報と比較し、当該比較の結果に基づいて操作の有無を検証する。【選択図】図１

Description

本発明は、タッチセンサに関連する。本発明は、当該タッチセンサに搭載されうる制御装置、および当該制御装置に所定の動作を実行させるコンピュータプログラムにも関連する。

特許文献１は、静電容量方式のタッチセンサを開示している。当該タッチセンサにおいては、電極により生成される電界内に位置する対象物にユーザの指などが近づくことによって疑似的なコンデンサが形成され、当該電極自体の容量が増加する。この容量の増加が検知されることにより、ユーザによる対象物への操作がなされたかが判別される。

特開２０１５−２１０８１１号公報

本発明の目的は、電力消費の増大を抑制しつつ、ノイズ環境下においても正確に対象物への操作を判別可能なタッチセンサを提供することである。

上記の目的を達成するための一態様は、タッチセンサであって、
電極と、
前記電極と対象物との間の静電容量を検出するための充放電回路を有する静電容量検出部と、
前記充放電回路の動作を制御する制御部と、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶部と、
を備えており、
前記制御部は、
前記第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較し、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証する。

二つの周波数を用いての電極と対象物の間の静電容量の検出は、対象物への操作ありとの判断を検証するために行なわれうる。換言すると、環境ノイズによる操作の誤検出を防止するために行なわれる。環境ノイズによっても、電極と対象物の間の静電容量が変動する場合がある。したがって、第一周波数での充放電回路の動作により検出された第一検出静電容量のみを監視することによっては、操作による静電容量の増加と環境ノイズによる静電容量の増加を区別できない場合がある。

上記の構成においては、第一検出静電容量と第二検出静電容量の相関を示す検出情報を利用する。電極が満充電されている状態においては、対象物に操作がなされていない場合における第一基準静電容量と第二基準静電容量の相関値は、対象物に操作がなされた場合における第一検出静電容量と第二検出静電容量の相関値と概ね一致する。他方、対象物に水分が付着していたり周波数特性を有する環境ノイズが存在していたりすると、第一検出静電容量と第二検出静電容量が相違して相関値が変化し、検出情報と基準情報が相違する。したがって、検出情報が基準情報と比較されることにより、対象物への操作による静電容量の変化と環境ノイズによる静電容量の変化とを区別できる。

対象物への操作を精度よく検出するためには、第一検出静電容量と第二検出静電容量の双方を常に検出し、第一基準静電容量と第二基準静電容量の更新を続けることが好ましい。しかしながら、そのような構成は、電力消費の増大を免れない。本実施形態の構成によれば、第一周波数での充放電回路の動作に基づいて対象物への操作ありと判断された場合にのみ、第二周波数での充放電回路の動作に基づく検証が行なわれる。第二周波数で充放電回路が駆動される頻度を低減できるので、タッチセンサの電力消費の増大を抑制できる。したがって、電力消費の増大を抑制しつつ、ノイズ環境下においても正確に対象物への操作を判別できる。

上記の目的を達成するための一態様は、制御装置であって、
電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御する制御部と、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶部と、
を備えており、
前記制御部は、
前記第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較し、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証する。

上記の目的を達成するための一態様は、電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量に含まれる充放電回路の動作を、第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶装置と協働する制御装置に制御させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムが実行されることにより、前記制御装置に、
前記第一検出静電容量を検出させ、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断させ、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較させ、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証させる。

上記の目的を達成するための一態様は、タッチセンサであって、
電極と、
前記電極と対象物との間の静電容量を検出するための充放電回路を有する静電容量検出部と、
前記充放電回路の動作を制御する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、
前記第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成し、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証する。

前述したように、電極が満充電されている状態においては、対象物への操作がなされていない場合における第一基準静電容量と第二基準静電容量の相関値は、対象物への操作がなされた場合における第一検出静電容量と第二検出静電容量の相関値と概ね一致する。したがって、当該相関値に対応する基準情報に基づいて、対象物への操作が行なわれたことを検証するために必要な第二基準静電容量を、第二検出静電容量から生成できる。これにより、第一検出静電容量と第一基準静電容量の差分に基づいて対象物に対する操作ありと判断された場合にのみなされる第二検出静電容量の取得時において、第二基準静電容量が存在しないという問題を解消できる。したがって、第二周波数で充放電回路が駆動される頻度を低減して電力消費の増大を抑制しつつも、ノイズ環境下においても正確に対象物への操作を判別できる。

上記の目的を達成するための一態様は、電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御する制御装置であって、
前記第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成し、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証する。

上記の目的を達成するための一態様は、電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御装置に制御させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムが実行されることにより、前記制御装置に、
前記第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得させ、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断させ、
前記操作ありと判断されると、前記第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成させ、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証させる。

本発明によれば、電力消費の増大を抑制しつつ、ノイズ環境下においても正確に対象物への操作を判別可能なタッチセンサを提供できる。

一実施形態に係るタッチセンサの機能構成を例示している。上記のタッチセンサの動作を例示している。上記のタッチセンサの動作の流れの一例を示している。上記のタッチセンサの動作の流れの別例を示している。上記のタッチセンサの動作の流れの別例を示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。図１は、一実施形態に係るタッチセンサ１の機能構成を例示している。

タッチセンサ１は、電極１１を備えている。電極１１は、ユーザの身体の一部（指Ｆなど）がタッチ操作を行ないうる対象物２と対向するように配置されている。対象物２は、誘電体である。本明細書で用いられる「タッチ操作」という語は、対象物２に対するユーザの身体の一部の接近または接触を伴う操作を意味する。

タッチセンサ１は、静電容量検出部１２を備えている。静電容量検出部１２は、電極１１と対象物２の間の静電容量を検出するための充放電回路１２１を備えている。

充放電回路１２１は、電極１１と電気的に接続されている。充放電回路１２１は、充電動作と放電動作を行ないうる。充電動作時の充放電回路１２１は、不図示の電源から供給される電流を電極１１へ供給する。放電動作時の充放電回路１２１は、電極１１から電流を放出させる。

電極１１に供給された電流により、対象物２の周囲に電界が発生する。ユーザの指Ｆなどがこの電界に近づくと、電極１１との間に疑似的なコンデンサが形成される。これにより、電極１１と対象物２の間の静電容量が増加する。静電容量が増加すると、放電動作時における電極１１から放出される電流が増加する。

タッチセンサ１は、制御装置１３を備えている。制御装置１３は、制御部１３１を備えている。制御部１３１は、充放電回路１２１の動作を制御する機能を有している。制御部１３１は、規定された周波数で充放電回路１２１を動作させる。本明細書で用いられる「規定された周波数で充放電回路を動作させる」という表現は、規定された周波数で充放電回路に充電動作と放電動作を繰り返させることを意味する。

静電容量検出部１２は、変換回路１２２を備えている。電極１１から放出された電流は、変換回路１２２に入力される。変換回路１２２は、入力された電流量に応じて発信周波数が変化する回路、および当該回路から出力されるパルスを計数するカウンタを含んでいる。すなわち、変換回路１２２は、検出された静電容量に対応する電流量に応じた数値を有するデータを出力する。

当該データは、制御部１３１に入力される。制御部１３１は、当該データが示す数値に基づいて、電極１１と対象物２の間の静電容量を取得できる。このようにして、制御部１３１は、電極１１と対象物２の間の静電容量を、静電容量検出部１２に検出させる。

具体的には、図２に例示されるように、制御部１３１は、電極１１と対象物２の間の静電容量を、規定された周期Ｔ１で静電容量検出部１２に繰り返し検出させる。周期Ｔ１は、例えば２０ミリ秒である。静電容量の検出は、制御部１３１が第一周波数で充放電回路１２１を動作させることによって行なわれる。第一周波数で充放電回路１２１を動作させることによって検出された電極１１と対象物２の間の静電容量を、第一検出静電容量Ｃ１と称する。第一周波数は、例えば６ＭＨｚである。

図１に例示されるように、制御装置１３は、記憶部１３２を備えている。記憶部１３２は、基準情報を格納する。基準情報は、第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２を含んでいる。第一基準静電容量Ｃｒ１は、第一検出静電容量Ｃ１に基づいて対象物２にタッチ操作が行なわれたかを判断するための基準となる静電容量の値である。第二基準静電容量Ｃｒ２は、第一基準静電容量Ｃｒ１の取得時と同じ条件下（タッチ操作が行なわれている状態、あるいはタッチ操作が行なわれていない状態）にて第二周波数で充放電回路１２１を動作させることにより検出された電極１１と対象物２の間の静電容量の値である。第一周波数と第二周波数は異なる。第二周波数は、例えば１．５ＭＨｚである。

基準情報は、タッチセンサ１の工場出荷前に無ノイズ環境下で取得されて記憶部１３２に格納されうる。あるいは、基準情報は、実使用環境におけるタッチセンサ１の初期起動時に取得されて記憶部１３２に格納されうる。さらには、基準情報は、タッチセンサ１の工場出荷前に無ノイズ環境下で、タッチ操作が行なわれていない状態で取得されて記憶部１３２に格納されうる。また、基準情報は、タッチセンサ１の工場出荷前に無ノイズ環境下で、タッチ操作が行なわれている状態で取得されて記憶部１３２に格納されうる。

ユーザの指Ｆなどが対象物２に接近すると、前述の通り、電極１１と対象物２の間の静電容量が増加する。制御部１３１は、第一基準静電容量Ｃｒ１からの第一検出静電容量Ｃ１の変化量が閾値Ｃｔｈを超えると、対象物２にタッチ操作が行なわれたと判断する。図示の例においては、時点ｔ１において取得された第一検出静電容量Ｃ１に基づくと、対象物２にタッチ操作が行なわれたとは判断されない。時点ｔ２において、取得された第一検出静電容量Ｃ１に基づくと、対象物２にタッチ操作が行なわれたと判断される。

図２においては、第一基準静電容量Ｃｒ１は、一定値をとるかのように記載されている。しかしながら、第一基準静電容量Ｃｒ１は、例えば最新の第一検出静電容量Ｃ１を含む規定された期間において取得された複数の第一検出静電容量Ｃ１の移動平均値により更新される。

図３は、上記のように構成されたタッチセンサ１が対象物２にタッチ操作が行なわれたかを判断するための動作の一例を示している。

制御部１３１は、第一検出静電容量Ｃ１を取得する（ＳＴＥＰ１）。具体的には、制御部１３１は、第一周波数で充放電回路１２１を動作させ、第一検出静電容量Ｃ１に対応する入力デジタル信号を、変換回路１２２から受け取る。

続いて、制御部１３１は、入力デジタル信号の値を監視し、対象物２にタッチ操作が行なわれたかを判断する（ＳＴＥＰ２）。前述の通り、第一検出静電容量Ｃ１の第一基準静電容量Ｃｒ１からの変化量が規定された閾値Ｃｔｈを超えた場合、制御部１３１は、対象物２にタッチ操作が行なわれたと判断する。第一検出静電容量Ｃ１の第一基準静電容量Ｃｒ１からの変化量が閾値Ｃｔｈ以下である場合（ＳＴＥＰ２においてＮＯ）、処理はＳＴＥＰ１に戻り、第一検出静電容量Ｃ１の取得がなされる。

第一周波数での充放電動作に基づいて対象物２にタッチ操作が行なわれたと判断されると（ＳＴＥＰ２においてＹＥＳ）、制御部１３１は、第一周波数と異なる第二周波数で充放電回路１２１を動作させる。これにより、第二周波数での充放電回路１２１の動作に基づいて電極１１と対象物２の間の静電容量が検出される。この静電容量を第二検出静電容量Ｃ２と称する。制御部１３１は、第二検出静電容量Ｃ２を取得する（ＳＴＥＰ３）。具体的には、制御部１３１は、第二検出静電容量Ｃ２に対応する入力デジタル信号を、変換回路１２２から受け取る。

図２に示される例においては、時点ｔ２において取得された第一検出静電容量Ｃ１に基づいて対象物２にタッチ操作が行なわれたと判断されるので、時点ｔ３において第二検出静電容量Ｃ２の取得がなされている。時点ｔ２と時点ｔ３の時間間隔Ｔ２は、例えば１００マイクロ秒である。

続いて、制御部１３１は、検出情報を取得する（ＳＴＥＰ４）。検出情報は、第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の比に対応している。比は、相関の一例である。

続いて、制御部１３１は、検出情報を記憶部１３２に格納されている基準情報と比較することにより、対象物２にタッチ操作が行なわれたかを検証する（ＳＴＥＰ５）。記憶部１３２に格納された基準情報は、第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の比も含んでいる。比は、相関の一例である。

第一検出静電容量Ｃ１および第二検出静電容量Ｃ２の比の値と第一基準静電容量Ｃｒ１および第二基準静電容量Ｃｒ２の比の値との差分が規定された閾値範囲内であれば（ＳＴＥＰ５においてＹＥＳ）、制御部１３１は、対象物２にタッチ操作が行なわれたとの先の判断を有効にする（ＳＴＥＰ６）。差分は、一致度の一例である。

図１に例示されるように、制御装置１３は、不図示の出力インターフェースを通じて検出信号Ｓを出力できるように構成されている。検出信号Ｓは、対象物２に対してタッチ操作が行なわれたとの判断に対応する信号である。検出信号Ｓは、対象物２に対してタッチ操作が行なわれたと制御部１３１が最終的に判断した場合に出力される。

上記の差異が当該閾値を超えていれば（ＳＴＥＰ５においてＮＯ）、制御部１３１は、静電容量の変化が環境ノイズによってもたらされたものであると判断し、タッチ操作が行なわれたとの先の判断（ＳＴＥＰ２）を無効にする（ＳＴＥＰ７）。この場合、検出信号Ｓの出力はなされない。

なお、制御装置１３は、対象物２に対するタッチ操作がなされていないとの判断が最終的になされた場合に、当該判断に対応する検出信号も出力するように構成されうる。

上記のような二つの周波数を用いての電極１１と対象物２の間の静電容量の検出は、タッチ操作が行なわれたとの判断を検証するために行なわれうる。換言すると、環境ノイズによるタッチ操作の誤検出を防止するために行なわれる。環境ノイズによっても、電極１１と対象物２の間の静電容量が変動する場合がある。したがって、第一周波数での充放電回路の動作により検出された第一検出静電容量Ｃ１のみを監視することによっては、タッチ操作による静電容量の増加と環境ノイズによる静電容量の増加を区別できない場合がある。

例えば、静電容量変化の原因が対象物２への水分の付着である場合、第二検出静電容量Ｃ２と第二基準静電容量Ｃｒ２の差分の値は、第一検出静電容量Ｃ１と第一基準静電容量Ｃｒ１の差分の値と異なりうる。水は人体よりも電気抵抗値が高いので、電極１１の満充電に要する時間が長くなる。すなわち、より高い周波数で充放電回路１２１を動作させると満充電状態に至る前に放電がなされる場合があり、このとき検出される容量は、より低い周波数で充放電回路１２１を動作させた場合に検出される容量よりも低くなる傾向にある。

また、静電容量変化の原因が特に周波数特性を有する環境ノイズである場合、環境ノイズの周波数により近い周波数で動作させた充放電回路１２１により検出される静電容量に変動が生じやすい。したがって、両差分値が相違する傾向にある。

差分値の異同に係る上記の説明は、第二基準静電容量Ｃｒ２の更新が第一基準静電容量Ｃｒ１と同様に常時行なわれていることを前提としている。しかしながら、本実施形態においては、第二検出静電容量Ｃ２の取得は、第一検出静電容量Ｃ１と第一基準静電容量Ｃｒ１の差分に基づいて対象物２に対するタッチ操作が行なわれたと判断された場合にのみなされる。したがって、第二検出静電容量Ｃ２の取得時においては、差分を取得するための第二基準静電容量Ｃｒ２が存在しない。

そこで本実施形態においては、第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の相関を示す検出情報を利用する。電極１１が満充電されている状態においては、タッチ操作がなされていない場合における第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の相関値は、タッチ操作がなされた場合における第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の相関値と概ね一致する。他方、対象物２に水分が付着していたり周波数特性を有する環境ノイズが存在していたりすると、上記した理由により第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２が相違して相関値が変化し、検出情報と基準情報が相違する。したがって、検出情報が基準情報と比較されることにより、タッチ操作による静電容量の変化と環境ノイズによる静電容量の変化とを区別できる。

タッチ操作を精度よく検出するためには、第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の双方を常に検出し、第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の更新を続けることが好ましい。しかしながら、そのような構成は、電力消費の増大を免れない。本実施形態の構成によれば、第一周波数での充放電回路１２１の動作に基づいてタッチ操作が行なわれたと判断された場合にのみ、第二周波数での充放電回路１２１の動作に基づく検証が行なわれる。第二周波数で充放電回路１２１が駆動される頻度を低減できるので、タッチセンサ１の電力消費の増大を抑制できる。したがって、電力消費の増大を抑制しつつ、ノイズ環境下においても正確にタッチ操作を判別できる。

特に検出情報として第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の比をとり、基準情報としての第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の比と比較することにより、種々の環境要因に左右されにくい検証を遂行できる。

第一検出静電容量Ｃ１が検出されてから第二検出静電容量Ｃ２が検出されるまでの時間間隔Ｔ２は、第一検出静電容量Ｃ１の検出が繰り返される周期Ｔ１よりも十分に短いことが好ましい。環境ノイズに起因する静電容量の変化速度がタッチ操作による静電容量の変化速度よりも十分速いので、このような構成によれば、環境ノイズに起因する静電容量の変化とタッチ操作による静電容量の変化に対して識別しやすくできる。

図３に例示されるように、制御部１３１は、ＳＴＥＰ６においてタッチ操作が行なわれたと検証された後、記憶部１３２に格納されている基準情報を、検証に利用された検出情報で更新しうる（ＳＴＥＰ８）。

図２を参照して説明したように、制御部１３１は、第一検出静電容量Ｃ１の第一基準静電容量Ｃｒ１からの変化量が規定された閾値Ｃｔｈを超えたかに基づいて、対象物２にタッチ操作が行なわれたかを判断している。前述のように、第一基準静電容量Ｃｒ１は第一検出静電容量Ｃ１が取得される度に更新されるので、第一基準静電容量Ｃｒ１は、環境要因によって変動しうる。第一基準静電容量Ｃｒ１の変動度合いによっては、記憶部１３２に格納されている基準情報が検証のための指標に適さなくなる場合がありうる。タッチ操作が行なわれた際に使用された検出情報は、実際の使用状態を反映している蓋然性が高い。この検出情報を次回の検証における基準情報に使用することにより、検証結果が環境要因の影響を受ける事態を回避しやすくできる。

図３に例示されるように、第一周波数での充放電回路１２１の動作に基づいて対象物２にタッチ操作が行なわれていないと判断された場合（ＳＴＥＰ２においてＮＯ）、制御部１３１は、図４に例示される処理を実行しうる。

具体的には、制御部１３１は、タッチ操作が行なわれていないと判断された時点から規定された時間が経過したかを判断する（ＳＴＥＰ９）。規定された時間が経過していなければ（ＳＴＥＰ９においてＮＯ）、処理は図３のＳＴＥＰ１に戻る。規定された時間は、例えば１分である。

規定された時間が経過したと判断されると（ＳＴＥＰ９においてＹＥＳ）、制御部１３１は、第二検出静電容量Ｃ２を取得する（ＳＴＥＰ１０）。

続いて、制御部１３１は、ＳＴＥＰ４と同様にして検出情報を取得し（ＳＴＥＰ１１）、記憶部１３２に格納されている基準情報を、取得された検出情報で更新する（ＳＴＥＰ１２）。

前述したように、タッチ操作が行なわれたかの判断に用いられる第一基準静電容量Ｃｒ１は、環境要因によって変動しうる。第一基準静電容量Ｃｒ１の変動度合いによっては、記憶部１３２に格納されている基準情報が検証のための指標に適さなくなる場合がありうる。上記のような構成によれば、直近の環境要因を反映するように基準情報を定期的に更新できる。これにより、検証結果が環境要因の影響を受ける事態を回避しやすくできる。

図４に例示されるように、制御部１３１は、ＳＴＥＰ１０において第二検出静電容量Ｃ２が取得された後、規定された回数の検出が行なわれたかを判断しうる（ＳＴＥＰ１３）。規定された回数は、例えば１０回である。検出が行なわれた回数が規定された回数に達していないと判断されると（ＳＴＥＰ１３においてＮＯ）、処理はＳＴＥＰ１へ戻り、第一検出静電容量Ｃ１が取得される。

第一検出静電容量Ｃ１に基づいて対象物２にタッチ操作が行なわれていないと判断されると（ＳＴＥＰ２においてＮＯ）、規定された時間の経過についての判断（ＳＴＥＰ９）、第二検出静電容量Ｃ２の取得（ＳＴＥＰ１０）、規定された回数の検出が行なわれたかの判断（ＳＴＥＰ１３）が再度行なわれる。検出が行なわれた回数が規定された回数に達したと判断されると（ＳＴＥＰ１３においてＹＥＳ）、制御部１３１は、それまでに検出された複数個の第一検出静電容量Ｃ１と複数個の第二検出静電容量Ｃ２の各々について、統計値を取得する（ＳＴＥＰ１４）。統計値の例としては、平均値、中央値、最頻値などが挙げられる。

続いて、制御部１３１は、第一検出静電容量Ｃ１の統計値と第二検出静電容量Ｃ２の統計値に基づいて、検出情報を取得する（ＳＴＥＰ１１）。例えば、検出情報は、第一検出静電容量の統計値と第二検出静電容量の統計値の比でありうる。さらに、制御部１３１は、記憶部１３２に格納されている基準情報を、取得された検出情報で更新する（ＳＴＥＰ１２）。

このような構成によれば、基準情報の更新に用いられる検出情報が、短期的な変化を伴う環境要因の影響を受けることを抑制できる。したがって、検証結果が環境要因の影響を受ける事態をより回避しやすくできる。

図５は、制御部１３１により実行される処理の別例を示している。図３に例示したステップと実質的に同一のステップには同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

本例においては、第一検出静電容量Ｃ１の取得を通じたタッチ操作が行なわれたとの判断に基づいて第二検出静電容量Ｃ２が取得されると、制御部１３１は、第二基準静電容量Ｃｒ２を生成する（ＳＴＥＰ２１）。例えば、ＳＴＥＰ２で使用された第一基準静電容量Ｃｒ１に規定された係数が乗ぜられることにより、第二基準静電容量Ｃｒ２が算出される。当該係数は、第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の比に対応している。比は、相関の一例である。当該係数は、基準情報の一例である。なお、ＳＴＥＰ１で取得された第一検出静電容量Ｃ１に規定された係数が乗ぜられることによって第二基準静電容量Ｃｒ２が算出されてもよい。

続いて、制御部１３１は、ＳＴＥＰ２で取得された第二検出静電容量Ｃ２とＳＴＥＰ２１で生成された第二基準静電容量Ｃｒ２の差異が所定の閾値以下であるかを判断する（ＳＴＥＰ２２）。当該差異が当該閾値よりも大きければ（ＳＴＥＰ２２においてＹＥＳ）、制御部１３１は、対象物２にタッチ操作が行なわれたとの先の判断を有効にする（ＳＴＥＰ６）。当該差異が当該閾値以下であれば（ＳＴＥＰ２２においてＮＯ）、制御部１３１は、静電容量の変化が環境ノイズによってもたらされたものであると判断し、タッチ操作が行なわれたとの先の判断を無効にする（ＳＴＥＰ７）。

前述したように、電極１１が満充電されている状態においては、タッチ操作がなされていない場合における第一基準静電容量Ｃｒ１と第二基準静電容量Ｃｒ２の相関値は、タッチ操作がなされた場合における第一検出静電容量Ｃ１と第二検出静電容量Ｃ２の相関値と概ね一致する。したがって、当該相関値に対応する基準情報に基づいて、タッチ操作が行なわれたことを検証するために必要な第二基準静電容量Ｃｒ２を、第二検出静電容量Ｃ２から生成できる。これにより、第一検出静電容量Ｃ１と第一基準静電容量Ｃｒ１の差分に基づいて対象物２に対するタッチ操作が行なわれたと判断された場合にのみなされる第二検出静電容量Ｃ２の取得時において、第二基準静電容量Ｃｒ２が存在しないという問題を解消できる。したがって、第二周波数で充放電回路１２１が駆動される頻度を低減して電力消費の増大を抑制しつつも、ノイズ環境下においても正確にタッチ操作を判別できる。

上記のような構成を有するタッチセンサ１は、例えば車両の一部であるドアハンドルに内蔵されうる。ドアハンドルは、対象物の一例である。この場合、ユーザの指Ｆなどがドアハンドルに触れる操作が行なわれたと判断されると、制御装置１３から検出信号Ｓが出力される。検出信号Ｓは、例えば車両のドアの施錠装置に送信されうる。施錠装置は、検出信号Ｓに応じてドアの施錠動作や解錠動作を遂行しうる。

上述した制御部１３１の機能は、上述した処理を実現するコンピュータプログラムを実行可能なマイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの専用集積回路によって実現されうる。制御部１３１は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサにより実現されてもよい。汎用マイクロプロセッサとしては、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵが例示されうる。汎用メモリとしては、ＲＯＭやＲＡＭが例示されうる。この場合、ＲＯＭには、上述した処理を実行するコンピュータプログラムが記憶されうる。汎用マイクロプロセッサは、ＲＯＭ上に記憶されたプログラムの少なくとも一部を指定してＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭと協働して上述した処理を実行する。制御部１３１は、汎用マイクロプロセッサと専用集積回路の組合せによって実現されてもよい。

上述した記憶部１３２の機能は、半導体メモリやハードディスク装置などの記憶装置により実現されうる。上述した汎用メモリの少なくとも一部が、記憶部１３２として使用されてもよい。制御部１３１と記憶部１３２は、互いに独立した複数の素子として提供されてもよいし、単一の素子にパッケージされていてもよい。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

上記の実施形態においては、基準情報と検出情報の各々について、第一周波数での充放電回路１２１の動作に基づいて検出された静電容量の値と第二周波数での充放電回路１２１の動作に基づいて検出された静電容量の値の比が用いられている。しかしながら、両値の相関を示しうるのであれば、両値の差分や相関係数などが用いられてもよい。

上記の実施形態においては、基準情報と検出情報の差分が規定された閾値範囲内にあるかに基づいて、対象物２にタッチ操作が行なわれたかの検証がなされている。基準情報と検出情報の態様によっては、両者の一致度を表す適宜の指標が、対象物２にタッチ操作が行なわれたかの検証に用いられうる。

図４に例示された処理は、対象物２に対するタッチ操作が行なわれていない間にも、タッチ操作の検証に用いられる指標としての基準情報の品質を維持することを主な目的としている。当該処理は、タッチセンサ１の動作の不具合が疑われる場合に実行されるようにも構成されうる。例えば、規定された時間内に過剰な頻度でタッチ操作が検出された場合、タッチ操作と環境ノイズの判別に使用される基準情報に何らかの不具合が生じている事態が予想される。このような場合に図４に例示された処理が実行されることにより、基準情報を適正に修正できる。あるいは、タッチセンサ１が車両のドアハンドルに内蔵されている場合において、スマートキーエントリシステムによる施錠や解錠がなされると、タッチセンサ１を通じた施錠や解錠が機能していない事態が予想される。このような場合に図４に例示された処理が実行されることにより、タッチセンサ１の機能を回復できる。

図３と図４の各々に例示されたフローチャートにおいて破線で示された処理は、省略可能である。

タッチセンサ１は、車両におけるドアハンドル以外の箇所にも配置されうる。タッチセンサ１により検出されるタッチ操作は、必ずしもユーザの指Ｆにより行なわれることを要しない。掌、肘、膝、足先などの身体部位によるタッチ操作も検出されうる。

タッチセンサ１は、ユーザによるタッチ操作の検出が必要とされる適宜のユーザインターフェースに使用されうる。そのようなユーザインターフェースを備えた装置の例としては、建物の空調設備、建物の調光設備、室内あるいは室外で使用される音響映像機器、調理機器、空調機器、玩具などが挙げられる。

１：タッチセンサ、２：対象物、１１：電極、１２：静電容量検出部、１２１：充放電回路、１３：制御装置、１３１：制御部、１３２：記憶部、Ｃ１：第一検出静電容量、Ｃ２：第二検出静電容量、Ｃｒ１：第一基準静電容量、Ｃｒ２：第二基準静電容量

Claims

電極と、
前記電極と対象物との間の静電容量を検出するための充放電回路を有する静電容量検出部と、
前記充放電回路の動作を制御する制御部と、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶部と、
を備えており、
前記制御部は、
前記第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較し、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証する、
タッチセンサ。
前記相関は、前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の比である、
請求項１に記載のタッチセンサ。
前記制御部は、前記検出情報で前記基準情報を更新する、
請求項１または２に記載のタッチセンサ。
前記第一検出静電容量に基づいて前記操作なしと判断されてから規定時間の経過後に、前記第二検出静電容量の検出が行なわれる、
請求項３に記載のタッチセンサ。
前記制御部は、複数個の前記第一検出静電容量から得られた統計値と複数個の前記第二検出静電容量から得られた統計値に基づいて、前記検出情報を取得する、
請求項３または４に記載のタッチセンサ。
電極と、
前記電極と対象物との間の静電容量を検出するための充放電回路を有する静電容量検出部と、
前記充放電回路の動作を制御する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成し、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証する、
タッチセンサ。
前記対象物は、車両の一部である、
請求項１から６のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御する制御部と、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶部と、
を備えており、
前記制御部は、
前記第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較し、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証する、
制御装置。
電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御する制御装置であって、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得し、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断し、
前記操作ありと判断されると、前記第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得し、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成し、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証する、
制御装置。
電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量に含まれる充放電回路の動作を、第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量と、当該第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量との相関を示す基準情報を格納する記憶装置と協働する制御装置に制御させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムが実行されることにより、前記制御装置に、
前記第一検出静電容量を検出させ、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量の前記第一検出静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断させ、
前記操作ありと判断されると、前記第二検出静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す検出情報を、前記基準情報と比較させ、
前記比較の結果に基づいて前記操作の有無を検証させる、
コンピュータプログラム。
電極と対象物との間の静電容量を検出する静電容量検出部に含まれる充放電回路の動作を制御装置に制御させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムが実行されることにより、前記制御装置に、
第一周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第一検出静電容量を取得させ、
前記対象物に対する操作の有無を判断するための基準となる静電容量に対応する第一基準静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量の前記第一基準静電容量からの変化量に基づいて、前記対象物に対する操作の有無を判断させ、
前記操作ありと判断されると、前記第一周波数と異なる第二周波数で前記充放電回路を動作させることにより検出された前記静電容量である第二検出静電容量を取得させ、
前記第一検出静電容量と前記第二検出静電容量の相関を示す基準情報に基づいて、第二基準静電容量を生成させ、
前記第二検出静電容量と前記第二基準静電容量とに基づいて、前記操作の有無を検証させる、
コンピュータプログラム。