JP6066061B2 - 静電容量式タッチセンサ - Google Patents

Description

本発明は静電容量式タッチセンサに関し、特に同期反転積分方式を利用した静電容量式タッチセンサに関する。

従来、リモコン、オーディオ機器、ゲーム機、携帯電話等の電子機器の操作部には、一般的にいわゆる押しボタンが用いられていた。押しボタンでは、機械的スイッチの接点の接触・非接触を監視するようになっている。しかし、近年、静電容量式タッチセンサを操作部へ搭載することが増えている。静電容量式タッチセンサは、機械的スイッチに比べて意匠的な自由度が高く、耐久性にも優れている。更に、静電容量式タッチセンサは、密閉された筐体内に実装可能であるため、耐水性にも優れている。

静電容量式タッチセンサは、検出用の電極（送信電極及び受信電極）に電子機器のユーザの人体（通常は指先）が近接することによる電極周辺の静電容量の変化を検出する。このため、静電容量式タッチセンサでは、送信電極に対して検出信号を印加し、検出信号の印加によって生じる受信信号を受信電極で受け、この受信信号に基づいて検出処理を行う。例えば、静電容量式タッチセンサの一方式として同期反転積分方式が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−２８７９９３号公報

電気機器において、操作部はユーザによって常時操作されるわけではなく、操作されない状態（すなわち、待機状態）の方が大幅に長い。しかしながら、静電容量式タッチセンサでは、電極へユーザがタッチ動作又は近接動作をしたことを検出するため、常に静電容量検出回路を動作して検出処理を実行し続ける必要がある。したがって、電子機器の操作部が操作されていない状態であっても、静電容量式タッチセンサは常時電力を消費するため、機械的スイッチよりも電力消費が大きいという問題があった。

また、電子機器を待機状態から動作状態に素早く移行させるためには、静電容量式タッチセンサの検出周期を短くする必要がある。さらに、タッチセンサに複数の電極（複数の操作スイッチ）がある場合、その数に比例して検出処理回数が増大するため、待機時消費電力も増大する。この待機時消費電力の増大は、特に電池を電源とする電子機器にとって重大な問題となる。

例えば、温水洗浄便座用のリモコンの場合、トイレ内の操作し易い位置に自由に取り付け可能にするため、電源に乾電池を使用するものが多い。このリモコンには、種々の機能に対してそれぞれスイッチが設けられている。具体的には、「止め」、「おしり洗浄」、「ビデ洗浄」、「温風乾燥」、「おしりソフト洗浄」、「ビデワイド洗浄」、「便器大洗浄」、「便器小洗浄」、「便座開閉」、「便蓋開閉」等のスイッチである。これらのうち、複数のスイッチに静電容量式タッチセンサが用いられる。

例えば、操作部が１０個のタッチセンサを備えている場合、検出周期を０．１ｓｅｃ（すなわち、検出周波数が１０Ｈｚ）とすると、１個のタッチセンサの検出処理時間（動作時間）が１０ｍｓｅｃであっても、１ｓｅｃ当たりの検出回路の動作時間は、「１０ｍｓｅｃ×１０個×１０Ｈｚ＝１ｓｅｃ」となる。すなわち、静電容量検出回路は、常時動作することになる。この結果、消費電力量が多くなり、電源である乾電池を短期間で消耗してしまう。

この問題を解決するために、タッチセンサ１個当たりの静電容量検出回路の検出処理時間を短くして、消費電力を削減する方法が考えられる。しかしながら、タッチセンサの静電容量の変化は極めて微小であるため、外来ノイズを除去して誤作動の無いタッチ検出を実現するには、検出処理に相応な時間が必要であり、検出処理時間を単純に短縮化することは難しい。

特許文献１に記載された同期反転積分方式のタッチセンサでは、送信信号（送信パルス）に同期して、受信電極に接続された増幅手段の出力と、その極性を反転させた反転出力とを交互に選択して積分するので、送信信号に同期していないノイズ成分を除去することができる。しかしながら、検出処理時間を短くすると、消費電力は低減できるが、同時に積分時間も短くなってしまうので、ノイズ除去の効果も低減され、誤検出のおそれが生じてしまう。このように、検出処理時間を短くする方法では、大幅な省電力化は難しく、更に誤検出のおそれも生じてしまう。

また、上記問題を解決するために、複数の送信電極について、同時に送信パルスを印加し、受信電極からの受信信号を同時に積分する方法も考えられる。しかしながら、検出回路の動作には、回路構成や電源電圧によって決まるダイナミックレンジの制限がある。すなわち、複数の電極について同時に積分を行うと、電極の数に応じて積分値が増大するので、この積分値がダイナミックレンジを超えてしまうおそれがある。これを回避するためには、積分時間を短くするような、ノイズが増える方向での対策が必要となり、結果的に誤検出のおそれが生じてしまう。

更に、複数の電極について同時に積分を行う場合、１つの電極がタッチされることによる積分値の変化は、複数の電極に対する電極１つ分の割合にしか過ぎない。このため、電極数が増えると、変化の割合が小さくなるので、検出が難しくなってしまう。

なお、乾電池ではなく電源プラグからのＡＣ電源で動作する電子機器においても、待機時消費電力の低減は重要な課題となっている。このため、ＡＣ電源駆動の電子機器において、例えば、待機時はスイッチング電源などの電源回路を停止し、内蔵バッテリや大容量コンデンサで消費電力をまかなうことにより、電子機器の待機時消費電力を低減する方式が提案されている。このような電子機器は、待機時消費電力が実質的にゼロワットとなる。

このように、電池を電源とする電子機器に限らず、電子機器全般において、操作部の待機時消費電力を低減することは重要な課題である。このため、静電容量式タッチセンサの検出動作に要する消費電力は、電子機器の操作部に静電容量式タッチセンサを採用することを妨げるものとなっていた。特に、乾電池を電源とし、多数の操作スイッチを有するリモコンでは、タッチセンサの採用そのものが困難であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複数の電極を備えた静電容量式タッチセンサにおいて、待機時及び動作時における消費電力を大幅に低減させると共に、誤検知の発生を抑制することができる静電容量式タッチセンサを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、所定周波数のパルス信号を出力するパルス出力手段と、互いに近接して配置され静電結合された送信電極及び受信電極を有し、送信電極に前記パルス信号が印加されることにより受信電極が誘導電圧出力を出力するように構成された検出部と、受信電極から受けた誘導電圧出力を増幅して増幅出力を出力する増幅手段と、増幅手段から受けた増幅出力の極性を反転させて反転出力を出力する反転手段と、増幅出力及び反転出力を、パルス信号に同期して交互に選択して積分し積分出力を出力する積分手段と、積分手段から受けた積分出力に基づいて、検出部への人体の近接を判定する判定手段と、を備えた静電容量式タッチセンサにおいて、検出部を複数有し、複数の検出部を構成する複数の受信電極は、互いに電気的に接続されており、パルス出力手段は、複数の検出部を構成する複数の送信電極の各々に対して、パルス信号を印加する第１出力モードと、パルス信号の極性を反転させた反転パルス信号を印加する第２出力モードとを備え、静電容量式タッチセンサは、複数の検出部のいずれかに人体が近接したことを検出する第１動作モードを備えており、この第１動作モードにおいて、パルス出力手段は、複数の検出部を第１グループと第２グループとにグループ分けし、第１グループに属する検出部の送信電極へ第１出力モードでパルス信号を印加し、第２グループに属する検出部の送信電極へ第２出力モードで反転パルス信号を印加し、積分手段は、増幅出力及び反転出力を、パルス信号及び反転パルス信号に同期して交互に選択して積分し積分出力を算出し、判定手段は、積分出力が、基準値に対して正側の第１閾値以上又は負側の第２閾値以下である場合、複数の検出部のいずれかに人体の近接があったと判定し、積分出力が、第１閾値より小さく且つ第２閾値よりも大きい場合、複数の検出部のいずれにも人体の近接がないと判定することを特徴としている。

このように構成された本発明では、複数の検出部の受信電極を電気的に接続しており、いずれかの検出部に人体の近接があった場合には積分出力に変化が現れるので、第１動作モードにおいて、この積分出力の値に基づいて、いずれかの検出部への人体の近接を検出することができる。したがって、この検出では、複数の検出部の全てに対して所定の検出周期に１度のみ、センサ回路に検出処理を行わせればよいので、待機期間中の省電力化を図ることができる。

その際、本発明では、複数の検出部に対してパルス信号をそのまま印加する検出部（第１グループ）と、パルス信号の極性を反転させて印加する検出部（第２グループ）とにグループ分けすることにより、検出部のグループ間で受信電極に現れる電圧出力の極性を反転させている。この構成により、グループ間で電圧出力を相殺させることができるので、積分手段から出力される積分出力を、１つの検出部のみを処理するセンサ回路と同じダイナミックレンジで取り扱うことができる。これにより、検出感度を維持したまま、複数の検出部に対する電圧変化を同時に監視することが可能である。

詳しくは、２つの各グループに対して、互いに逆極性のパルス信号を印加することにより、いずれの検出部にも人体の近接がない場合（非近接時）には、各検出部の受信電極からの誘導電圧出力の増幅出力及び反転出力が相殺され、積分出力はゼロ（すなわち、基準電圧）となる。したがって、複数の検出部からの受信信号を同時に検出処理しても、積分出力が検出部の数の倍数になることがなく、検出回路のダイナミックレンジを有効に使用することができ、検出感度を維持することが可能となる。非近接時である待機状態では、ゼロ（基準電圧）からの差異を監視するだけで、複数の検出部への人体の近接を同時に監視することができる。積分出力の大小判定ではなく、ゼロバランスで判定することができる。

また、静電容量検出動作は、検出する容量の変化が微小であるため、温度や回路電圧等が原因の電気的な動作の変化（パルス周波数や回路特性の変化）や、湿度等の静電結合に対する変化等、様々な影響を受け易いが、本発明では、これらの影響が相殺されるように機能する。例えば、出力パルスの変化が鈍くなる（シャープでなくなる）と、同じ結合容量に対して積分出力は減少する傾向となるが、これが互いに極性が反対の積分処理に略同等に影響するので、結果として現われなくなる。このように、本発明では、回路や構造の変動分をキャンセルする効果を有している。

また、本発明において好ましくは、第１動作モードにおいて、第１グループに属する検出部の送信電極と受信電極の静電結合の総和と、第２グループに属する検出部の送信電極と受信電極の静電結合の総和が、略等しくなるようにグループ分けが実行される。
このように構成された本発明では、静電結合の総和が等しくなるように複数の検出部をグループ分けすることにより、非近接時に積分出力をゼロ又は基準電圧にすることができるので、外部の影響を相殺しつつ、高感度な人体の近接の監視を行うことができる。

また、本発明において好ましくは、第１動作モードにおいて、積分出力が、第１閾値以上又は第２閾値以下であるときに第２動作モードに移行し、この第２動作モードにおいて、判定手段は、積分出力が第１閾値以上であるか第２閾値以下であるかに応じて、人体の近接がある検出部がいずれのグループに含まれるかを判定し、パルス出力手段は、人体の近接がある検出部が含まれると判定された判定グループの検出部を更に第２動作モードにおける第１グループと第２グループにグループ分けし、第２動作モードにおける第１グループに属する検出部の送信電極へ第１出力モードでパルス信号を印加し、第２動作モードにおける第２グループに属する検出部の送信電極へ第２出力モードで反転パルス信号を印加し、パルス出力手段は、人体の近接がある検出部が含まれると判定されなかった非判定グループの検出部の送信電極には固定電圧を印加する第３出力モードで固定電圧を印加し、積分手段は、積分出力を算出し、判定手段は、積分出力に基づいて、人体の近接がある検出部が第２動作モードにおける第１グループと第２グループのいずれに含まれるかを判定する。

このように構成された本発明では、第１動作モードにおいて、全ての検出部を同時に監視して、いずれかの検出部に人体が近接したか否かを判定することができるが、その際、人体が近接した検出部は特定されない。このため、本発明では、第１動作モード（待機モード）でいずれかの検出部に人体の近接があったことが判定されると、第２動作モード（分別モード）に移行して、人体の近接がある検出部（近接検出部）を絞り込む。このため、第１動作モードの積分出力によって近接検出部を含むグループを特定し、さらにこの判定グループをグループ分けして、極性の異なるパルス信号をそれぞれ印加して、積分出力を求め、この積分出力の特性（極性、大きさ）から近接検出部を含むグループを特定していくことができる。そして、第２動作モードを１回又は複数回行うことにより、最終的に、近接検出部を１つに特定することができる。このように、本発明では、分別モードにおいても、グループ分けにより近接検出部を特定していくので、検出処理の回数を少なくすることができる。これにより、検出部の数が多い場合には、個々の検出部を検出処理していく方式に比べて、より大きな省電力効果を得ることができる。

また、本発明において好ましくは、第２動作モードでは、判定グループを更にグループ分けするとき、判定グループに属する検出部の総数が偶数の場合は、検出部を２等分して、第２動作モードにおける第１及び第２グループを形成し、判定グループに属する検出部の総数が奇数の場合は、１つの検出部の送信電極のみに固定電圧を印加し、他の検出部を２等分して、第２動作モードにおける第１及び第２グループを形成する。
このように構成された本発明では、判定グループに含まれる検出部の個数が偶数の場合は、２等分して第１及び第２グループを形成するが、奇数の場合は、１つの検出部に固定電圧を印加して、他を２等分してグループ分けを行う。これにより、積分出力が正負いずれかの方向で閾値以上となれば、これに応じて近接検出部が含まれるグループを判定でき、積分出力が正負いずれかの方向で閾値を超えなければ、固定電圧を印加した１つの検出部が近接検出部であると判定することができる。

また、本発明において好ましくは、第３動作モードをさらに備え、この第３動作モードにおいて、パルス出力手段は、複数の検出部のうちの１つの検出部の送信電極にパルス信号を印加し、他の検出部の送信電極に固定電圧を印加し、積分手段は、積分出力を算出し、判定手段は、積分出力に基づいて、１つの検出部に人体の近接があるか否かを判定する。
このように構成された本発明では、最終的に近接検出部が１つに特定された場合に、この検出部に対して、個別にパルス信号を印加することにより、この検出部が近接検出部であることを確認することができる。また、人体の近接の後、人体の近接がなくなった際（例えば、指が離れる）に、この検出部が近接検出部でなくなったことを確認することができ、再び第１動作モード（待機モード）に戻ることができる。

また、本発明において好ましくは、第３動作モードをさらに備え、この第３動作モードにおいて、パルス出力手段は、複数の検出部のうちの１つの検出部の送信電極にパルス信号を印加し、他の検出部の送信電極に固定電圧を印加し、積分手段は、積分出力を算出し、判定手段は、積分出力に基づいて、１つの検出部に人体の近接があるか否かを判定し、第１動作モードにおいて、積分出力が第１閾値以上又は第２閾値以下になったときに、第２動作モードへ移行し、第２動作モードにおいて、人体の近接がある検出部が１つに特定された場合に、第３動作モードに移行する。
このように構成された本発明では、第１動作モードにより待機状態で作動している間は、所定の検出周期毎（例えば、８Ｈｚ）に１回の検出処理を行えばよく、待機電力を大幅に低減することができる。さらに、待機モードから分別モード（第２動作モード）へ移行した後には、グループ分けをして近接検出部を含むグループを順次に特定していくので、検出処理の回数を少なくすることができると共に、素早く近接検出部を特定することができる。このため、ユーザが指で検出部を瞬間的にタッチしたような場合であっても、確実に近接検出することができる。さらに、分別モードから確認モード（第３動作モード）へ移行して、近接検出部に対して人体の近接があることを及び人体の近接がなくなったことを検出することができる。

本発明によれば、複数の電極を備えた静電容量式タッチセンサにおいて、待機時及び動作時における消費電力を大幅に低減させると共に、誤検知の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態における電子機器（リモコン）の外観図である。 本発明の第１実施形態における電子機器の電気ブロック図である。 本発明の第１実施形態における第１動作モードの説明図である。 本発明の第１実施形態における第１動作モードの説明図である。 本発明の第１実施形態における第２動作モードの説明図である。 本発明の第１実施形態における第３動作モードの説明図である。 本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサの検出動作の流れを示す説明図である。 本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサの動作フローである。 本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサの動作フローである。 本発明の第２実施形態における電子機器（リモコン）の外観図である。 本発明の第２実施形態における電子機器の電気ブロック図である。 本発明の第２実施形態における静電容量式タッチセンサの動作フローである。 本発明の第２実施形態における静電容量式タッチセンサの動作フローである。

図１乃至図８を参照して、本発明の第１実施形態による静電容量式タッチセンサ（以下、「タッチセンサ」ともいう）を説明する。まず、図１及び図２により、タッチセンサの構成を説明する。
本実施形態は、温水洗浄便座用のリモコンにタッチセンサを適用した例である。図１に示すように、リモコン１は、複数のスイッチ２ａ−２ｈと、液晶表示部３を有している。

複数のスイッチには、「止め」（スイッチ２ａ）、「おしり洗浄」（スイッチ２ｂ）、「ビデ洗浄」（スイッチ２ｃ）、「温風乾燥」（スイッチ２ｄ）、「便器大洗浄」（スイッチ２ｅ）、「便器小洗浄」（スイッチ２ｆ）、「便座開閉」（スイッチ２ｇ）、「便蓋開閉」（スイッチ２ｈ）が含まれる。これらのスイッチのうち、４つのスイッチ２ａ−２ｄが静電容量式スイッチである。

図２は、リモコン１のセンサ回路の構成を示している。本実施形態のリモコン１は、ＣＰＵを備えた制御部１０と、４つのスイッチ２ａ−２ｄに対応した電極としての電極２０と、電極２０からの検出信号を処理する検出回路３０とを備えている。

制御部１０は、出力ポートＰ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４，Ｐ１１，Ｐ１２と、入力ポートＰ２０を有している。出力ポートＰ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４は、４つのスイッチにそれぞれ接続されており、パルス出力手段としての制御部１０は、複数のパルスの列からなるパルス送信信号（又は固定電圧の送信信号）Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を出力する。なお、パルス信号又はパルス送信信号は、複数のパルスを含み、交互にオン／オフ（Ｈｉレベル／Ｌｏレベルの電圧）が繰り返される信号である。出力ポートＰ１１は、検出回路３０へ複数の矩形パルス列からなるパルス信号のタイミング信号ＩＮＴを出力する。出力ポートＰ１２は、検出回路３０へリセット信号ＲＳＴを出力する。入力ポートＰ２０は、検出回路３０からのアナログ積分出力を受ける。制御部１０は、この積分出力をＡ／Ｄ変換したデジタル積分出力に基づいて、スイッチへの人体の近接を判定する。

電極２０は、４つの電極２１，２２，２３，２４からなり、それぞれ送信電極２１ａ及び受信電極２１ｂと、送信電極２２ａ及び受信電極２２ｂと、送信電極２３ａ及び受信電極２３ｂと、送信電極２４ａ及び受信電極２４ｂを有している。各電極では、送信電極と受信電極が、静電結合するように互いに近接して配置されている。静電結合は、送信電極と受信電極の面積、距離、間に存在する物質の誘電率によって決定される。

いずれかの電極にユーザの指が接触又は近接すると、電極或いはその近傍は人体を介してＧＮＤ電位（接地電位）にほぼ固定される。このとき、送信電極と受信電極の間にＧＮＤ電位の電極（実際にはユーザの指）が入った状態となり、送信電極と受信電極との間の静電容量がＧＮＤ電位の電極により遮断される。よって、送信電極と受信電極との間の結合容量は低下する。この結合容量の変化により、人体の近接を判断することができる。

送信電極２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、それぞれ出力ポートＰ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４に電気配線を介して接続されている。また、受信電極２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、電気的に互いに接続された状態で電気配線により検出回路３０へ接続されている。制御部１０の出力ポートから送信電極へパルス信号が送信されると、このパルス信号に基づく送信電極の電位変化により、対応する受信電極に電位変化が誘起される。これは、図２において、送信電極から受信電極への電気力線（破線）で表現されている。これにより、送信電極への送信信号の印加により、受信電極から誘導電圧出力が出力される。

検出回路３０は、増幅手段と、反転手段と、積分手段を備えている。電極２０からの出力配線は、コンデンサ３１を介して固定電位であるＧＮＤに接続されると共に、増幅手段に接続されている。したがって、制御部１０からの送信信号は、送信電極及び受信電極からなるコンデンサとコンデンサ３１との直列回路に印加される。

増幅手段は、抵抗３２，３４及びＯＰアンプ３３を備えている。抵抗３２は、電極２０の出力配線に接続されると共に、ＯＰアンプ３３の反転入力に接続されている。したがって、ＯＰアンプ３３の反転入力には、送信電極及び受信電極からなるコンデンサとコンデンサ３１との直列回路における、両コンデンサの接続部位の電位が入力される。なお、コンデンサ３１は、受信電極から増幅手段へ繋がる回路の浮遊容量の影響を（相対的に）減らす目的で付加した静電容量であり、タッチ検出の動作原理的には不要である。抵抗３４は、ＯＰアンプ３３の反転入力と出力との間に接続されている。ＯＰアンプ３３の非反転入力は、基準電圧源４５に接続されている。基準電圧源４５は、ＧＮＤに対して検出回路３０の基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、１．５Ｖ）を提供する。

反転手段は、抵抗３５，３７及びＯＰアンプ３６を備えている。抵抗３５は、増幅手段の出力とＯＰアンプ３６の反転入力との間に接続されている。抵抗３７は、ＯＰアンプ３６の反転入力と出力との間に接続されている。ＯＰアンプ３６の非反転入力は、基準電圧源４５に接続されている。抵抗３５，３７は同じ抵抗値であり、反転手段の入出力では、信号振幅が等しく、極性が反転される。

積分手段は、抵抗３８と、ＯＰアンプ３９と、コンデンサ４０を備えている。増幅手段及び反転手段の出力は、抵抗３８を介して選択的にＯＰアンプ３９の反転入力に入力される。コンデンサ４０は、ＯＰアンプ３９の反転入力と出力との間に接続されている。ＯＰアンプ３９の非反転入力は、基準電圧源４５に接続されている。積分手段は、積分処理によりコンデンサ４０に形成された基準電圧Ｖｒｅｆとの電位差に基づく積分出力を制御部１０の入力ポートＰ２０へ出力している。

コンデンサ４０の両端間には、リセット手段としてのアナログスイッチ４１が接続されている。アナログスイッチ４１は、常時はオフであり、制御部１０からのリセット信号ＲＳＴによりオンされるように構成されている。リセット信号ＲＳＴにより、アナログスイッチ４１が所定期間オンになると、コンデンサ４０の両端電圧がゼロリセットされる。

更に、積分手段は、選択手段としてのアナログスイッチ４２，４３及びインバータ回路（反転回路）４４を備えている。インバータ回路４４の入出力では、信号の極性が反転される。アナログスイッチ４２は、増幅手段の出力と積分手段の抵抗３８との間に配置されており、制御部１０からのタイミング信号ＩＮＴによりオン、オフされるように構成されている。一方、アナログスイッチ４３は、反転手段の出力と積分手段の抵抗３８との間に配置されており、インバータ回路４４によって反転されたタイミング信号ＩＮＴによりオン、オフされるように構成されている。したがって、アナログスイッチ４２，４３は、タイミング信号ＩＮＴの出力中は、一方がオンのとき他方がオフであり、一方がオフのとき他方がオンとなり、時間的に交互にオン、オフする。

タイミング信号ＩＮＴは、Ｈｉ／Ｌｏ電位レベルが切り替わる所定周波数の矩形波パルス信号である。アナログスイッチ４２，４３は、タイミング信号ＩＮＴ又は反転タイミング信号ＩＮＴのＨｉレベル電位が入力したときにオンとなり、その他の期間はオフとなる。
なお、本実施形態では、タイミング信号ＩＮＴは、デューティー比が５０％のパルス信号であり、ＨｉレベルとＬｏレベルのパルス幅が同じであるが、必ずしもデューティー比は５０％でなくてもよい。

次に、図３乃至図８により、本実施形態のタッチセンサの動作を説明する。
本実施形態のタッチセンサは、第１動作モード（待機モード）、第２動作モード（分別モード又は絞込みモード）、第３動作モード（確認モード）で動作するように構成されている。

第１動作モードは、タッチセンサが操作されるのを待機するモードである。まず、図３により、ユーザが電極２０に近接又は触れていない待機状態を説明する。
第１動作モードにおいて、図３に示すように、制御部１０は、検出処理動作開始時の時間Ｔ０にリセット信号ＲＳＴを出力ポートＰ１２から出力してアナログスイッチ４１をオンにし、コンデンサ４１の電位差をゼロリセットする。これにより、積分手段の出力（積分値）は、基準電圧源４５の基準電圧Ｖｒｅｆとなる。

次に、パルス出力手段としての制御部１０は、タイミング信号ＩＮＴを出力ポートＰ１１から出力する。これにより、タイミング信号ＩＮＴのパルス信号がＨｉレベルのときに、アナログスイッチ４２がオンになる。一方、インバータ回路４４で極性が反転された反転タイミング信号ＩＮＴがＨｉレベルのとき（すなわち、タイミング信号ＩＮＴがＬｏレベルのとき）に、アナログスイッチ４３がオンになる。

制御部１０は、タイミング信号ＩＮＴに同期して出力ポートＰ０１，Ｐ０２，Ｐ０３，Ｐ０４からパルス信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を出力する。その際、制御部１０は、複数の出力ポート（又は、電極２０）を２つのグループにグループ分けする。本実施形態では、電極２０の総数が４個であり、偶数であるので、各グループを等しい数に分ける。すなわち、グループ間で、各電極の静電結合の総和が略等しくなるようにグループ分けが行われる。この例では、第１グループが出力ポートＰ０１，Ｐ０２（電極２１，２２）であり、第２グループが出力ポートＰ０３，Ｐ０４（電極２３，２４）である。

なお、電極の総数が奇数である場合は、等分することができないので、いずれかのグループが１個多くなる。第１動作モードにおいてグループ間で電極の数を等しくできなくても、後述する閾値を適宜に設定することにより、ユーザの指等が近接した電極を含むグループを特定することが可能である。

制御部１０は、出力ポートから信号を出力するモードとして、３つの出力モードを有している。第１出力モードでは、タイミング信号ＩＮＴと同期した同じ周波数且つ同じ極性の矩形パルス信号が出力される。第２出力モードでは、タイミング信号ＩＮＴと同期した同じ周波数ではあるが、逆極性の矩形波パルス信号が出力される。すなわち、第１出力モードと第２出力モードでは、極性が逆のパルス信号が出力される。また、第３出力モードでは、固定電圧の信号が出力される。具体的には、パルス信号は、例えば、Ｈｉ電位レベル（通常、回路の電源電圧であり、例えば、３Ｖ）とＬｏ電位レベル（通常、接地電位の０Ｖ）が４回切り替わるパルス出力であり、固定電圧をＬｏ電位レベルと同じ（例えば、０Ｖ）とすることができる。または、固定電圧をＨｉ電位レベルとしてもよい。なお、パルス信号の切り替わり回数は、１回以上であれば４回でなくても良いが、消費電力を過度に増加してしまわない範囲で、ノイズ除去の観点から複数回が好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、第１グループを第１出力モードで動作させ、第２グループを第２出力モードで動作させる。
電極２１，２２，２３，２４では、制御部１０の各出力ポートからパルス信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を送信電極２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａで受け、これにより、対応する受信電極２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂに電位変化が誘起される。

期間Ｔ１−Ｔ２において、電極２１，２２では、送信電極にＨｉ電位レベルのパルスが入力し、これにより、受信電極に正方向の電圧が誘起されるが、電極２３，２４では、送信電極にＬｏ電位レベルのパルスが入力するので、受信電極にはＬｏ電位レベルに応じた電圧が誘起される。しかしながら、４つの受信電極は電気的に接続されているので同電位となり、電極２０から検出回路３０へある電位の受信信号（受信電極電圧）が出力される。

そして、次の期間Ｔ２−Ｔ３においては、期間Ｔ１−Ｔ２と同様に、電極２１，２２にはＬｏ電位レベルのパルスが入力され、電極２３，２４にはＨｉ電位レベルのパルスが入力するので、期間Ｔ１−Ｔ２と同じ大きさの受信信号が出力される。このように、ユーザがスイッチ（電極２０）を操作しない状態（指等を近接又はタッチしない状態）では、タイミング信号ＩＮＴのＨｉレベル期間とＬｏレベル期間における入力がバランスするので、期間Ｔ１−Ｔ９まで一定の振幅の受信信号が出力される。

検出回路３０の増幅手段では、基準電圧Ｖｒｅｆを基準として受信信号を増幅する。このとき、ユーザ操作がないので、増幅手段の出力はゼロ（信号としてはゼロだが、出力電位は基準電圧Ｖｒｅｆ）となる。実際には、ノイズ成分等がふくまれるので増幅手段の出力はわずかな値を有する。また、反転手段では、増幅手段の出力を基準電圧Ｖｒｅｆに対して等振幅で反転させる。

検出回路３０の積分手段では、増幅手段と反転手段の出力を交互に選択的に受ける。具体的には、タイミング信号ＩＮＴがＨｉレベルのときに増幅手段の出力が入力され、Ｌｏレベルのときに反転手段の出力が入力される。例えば、期間Ｔ１−Ｔ２において、増幅手段の出力が積分手段によって積分され、続く期間Ｔ２−Ｔ３において、反転手段の出力が積分手段によって積分される。そして、期間Ｔ１−Ｔ３の積分動作が、期間Ｔ１−Ｔ９において合計４回繰り返される。図３では、この積分動作により、積分出力Ｖｉｎｔが得られる。
なお、積分出力Ｖｉｎｔは、基準電圧Ｖｒｅｆを基準値として正負の値をとるものとして説明する。すなわち、積分出力Ｖｉｎｔは、回路的には０Ｖを基準とした電位であるため、基準電圧Ｖｒｅｆ分のオフセットが加わっており、積分手段の出力信号として扱うには不適当である。つまり、Ｖｉｎｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの差［Ｖｉｎｔ−Ｖｒｅｆ］を信号という意味の積分出力として扱うべきだが、説明が煩雑になるので、これをＶｉｎｔとして説明する。

期間Ｔ１−Ｔ３の積分動作は、信号の積分という信号蓄積作用だけではなく、ノイズ除去効果を有している。つまりノイズとなる信号の周波数が、期間Ｔ１−Ｔ３を１周期とする周波数に一致しなければ、期間Ｔ１−Ｔ２と期間Ｔ２−Ｔ３で積分量が相殺され、ノイズは低減される。よって、期間Ｔ１−Ｔ３の動作だけで、ひとつのノイズ除去積分動作と言うことができる。これにより、積分出力のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、本実施形態では、積分回数を４回に設定しているが、積分回数が多いほど信号量とノイズ除去性能が向上し、積分回数を多く設定する方が検出感度とＳ／Ｎ比にとって有利であるため、積分回数に制限はない。

待機状態において、パルス信号の送信期間（Ｔ１−Ｔ９）の終了後、直ちに積分手段出力をＡ／Ｄ変換する。なお、検出回路３０に常時通電を行っていると消費電力の低減ができないため、図３のＴ０のタイミングで検出回路３０の電源をオンし、Ａ／Ｄ変換が終了したＴ１０のタイミングで電源をオフするように構成する。図３には示していないが、検出回路３０のＯＰアンプ３３、３６、３９に制御部１０から操作可能な電源スイッチを設ければよい。判定手段としての制御部１０は、Ａ／Ｄ変換した積分出力（積分値）Ｖｉｎｔを閾値と比較して、いずれかの電極２１−２４に対してユーザの指等の近接があったか否かを判定する。本実施形態では、閾値として、基準電圧Ｖｒｅｆに対する正側の第１閾値Ｖｔｈ１と負側の第２閾値Ｖｔｈ２が設定されており、これらの絶対値は同じ値Ｖｔｈである（Ｖｔｈ１＝Ｖｔｈ、Ｖｔｈ２＝−Ｖｔｈ）。
なお、第１閾値と第２閾値の絶対値を異ならせてもよい。

図３の場合は、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達していないので（−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、いずれの電極２１−２４に対してもユーザの指等の近接がないと判定する。この非近接の判定の場合、制御部１０は、所定の検出周期毎に第１動作モード（待機モード）を繰り返す。
したがって、本実施形態の待機モードでは、１回の検出周期当たりで１回の検出処理動作を行うのみであり、すべての電極に対して個々に検出処理動作を行う場合と比べて、待機時消費電力を大幅に低減することができる。

次に、図４により、第１動作モードにおいて、ユーザが電極２０を操作した場合について説明する。
ユーザの指等がいずれかの電極に近接すると（この例では、ユーザは電極２３をタッチする）、送信電極２３ａに入力したパルス信号Ｖ３により、受信電極２３ｂに誘起されるはずの誘起電圧がほとんど誘起されなくなる。このため、電極２３には実質的に送信信号Ｖ３が入力されず、電極２１，２２に第１出力モードの送信信号Ｖ１，Ｖ２が入力され、電極２４に第２出力モードの送信信号Ｖ４が入力される状況と等しくなる。

このため、受信信号は、電極２３への入力信号Ｖ２と逆極性（すなわち、タイミング信号ＩＮＴと同極性）で変動するものとなる。したがって、受信信号を反転増幅する増幅手段は、タイミング信号ＩＮＴと逆極性で変動する増幅信号を出力し、更にこれを等振幅で反転する反転手段は、タイミング信号ＩＮＴと同極性で変動する反転信号を出力する。

積分手段は、増幅信号と反転信号をタイミング信号ＩＮＴのパルスの切り替わりに同期して交互に選択して積分し、積分出力Ｖｉｎｔを入力ポートＰ２０へ出力する。図４に示すように、積分手段への入力信号は基準電圧Ｖｒｅｆに対して負の値を有し、積分手段がこれを反転して積分するので、積分出力Ｖｉｎｔは、複数回の積分により基準電圧Ｖｒｅｆに対して正の値となる。

制御部１０は、この積分出力Ｖｉｎｔの大きさ（振幅）と極性に基づいて、第１グループと第２グループのいずれのグループの電極にユーザの指等が近接またはタッチしたのかを判定する。すなわち、制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上であるので（Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、閾値を超えているからユーザの指等がいずれかの電極に近接したと判定する。

更に、制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔが正方向の値であるから、タイミング信号ＩＮＴに対して逆極性のパルス信号が入力した電極である第２グループに、ユーザの指等が近接したと判定する。
なお、タイミング信号ＩＮＴに対して同極性のパルス信号が入力した第１グループの電極にユーザの指等が近接した場合は、積分出力Ｖｉｎｔは基準電圧Ｖｒｅｆに対して負方向の値となる。
第１動作モードにおいて、制御部１０がいずれかの電極へのユーザの指等の近接を判定すると、第１動作モードが終了し、第２動作モードへ移行する。

次に、図５により、第２動作モードについて説明する。
第２動作モードへ移行すると、制御部１０は、ユーザの指等の近接があったと判定したグループ（この例では第２グループ）の電極を更に第１グループと第２グループにグループ分けする。グループ分けは、対象の電極の総数が偶数であれば２等分し、奇数であれば任意に選択した１つの電極を除いた他の電極を２等分する（奇数の場合は、第２実施形態で説明する）。この例では、対象の電極の総数が偶数（２個）であるので、第１グループは電極２３のみであり、第２グループは電極２４のみである。

制御部１０は、リセット信号ＲＳＴを出力後、第２動作モードにおいて設定された第１グループを第１出力モードで動作させ、第２グループを第２出力モードで動作させる。また、第１動作モードでユーザの指等が近接した電極を含むと判定されなかったグループの電極（この例では、電極２１，２２）には、第２動作モードにおいて、第３出力モードにより固定電圧の信号が印加される。
なお、電極２１，２２への固定電圧信号は、積分出力に実質的に影響を与えない。

図５の例では、ユーザの指等が近接している電極２３には、タイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ３が入力されているが、ユーザの指等の近接により、電極２３にはパルス信号Ｖ３が実質的に入力していないものと見なせる。このため、図５の例では、電極２１，２２及び２３には実質的に信号が入力せず、電極２４のみに反転パルス信号Ｖ４が入力しているものと見なせる。

したがって、主に電極２４への反転パルス信号Ｖ４の入力に起因して、積分出力Ｖｉｎｔは負方向の値となり、この積分出力Ｖｉｎｔは第２閾値Ｖｔｈ２に達する（Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）。これにより、制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔの大きさと極性から、タイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号が入力したグループ（この例では第１グループ）に、ユーザの指等が近接した電極が含まれると判断する。

すなわち、積分出力Ｖｉｎｔの大きさが、第２閾値Ｖｔｈ２に達しているので、いずれかのグループ内で指等の近接があると判定し、更に、積分出力Ｖｉｎｔが基準電圧Ｖｒｅｆに対して負方向で閾値に達しているのでタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号が入力したグループが特定される。したがって、図５の例では、第１グループ（すなわち、電極２３）が指等の近接があった電極であると特定される。

第２動作モードにおいて、制御部１０がユーザの指等の近接があった電極を１つに特定できたので、第２動作モードは終了し、第３動作モードへ移行する。
なお、この例では、１回の第２動作モードの実行により、指等の近接があった電極が１つに特定されたが、第２動作モードで特定されたグループに複数の電極が含まれる場合は、更に第２動作モードを繰返し実行することにより、唯一の電極に絞り込む処理を行うことができる。

次に、図６により、第３動作モードについて説明する。
第３動作モードへ移行すると、制御部１０は、ユーザの指等の近接を判定した電極（この例では、電極２３）のみにパルス信号Ｖ３を入力し、特定されなかった他の電極には固定電圧の信号を入力する。

制御部１０は、リセット信号ＲＳＴを出力後、電極２３を第１出力モードで動作させ、他の電極２１，２２及び２４を第３出力モードで動作させる。
図６の例では、ユーザの指が近接している電極２３には、タイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ３が入力されているが、ユーザの指等の近接により、電極２３にはパルス信号が実質的に入力していないものと見なせる。このため、図６の例では、すべての電極２１−２４に実質的に信号が入力していないものと見なせる。

したがって、積分出力Ｖｉｎｔは、第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達しない（−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）。これにより、制御部１０は、パルス信号を入力している電極２３にユーザの指等が依然として近接していることを確認する。

一方、ユーザが電極２３への操作を終了し、電極２３から指等を離すと、電極２３へのパルス信号Ｖ３の入力に起因して、受信電圧は、図４で示したように変動した値となる。これにより、積分出力Ｖｉｎｔは、第１閾値Ｖｔｈ１以上の値となる。
制御部１０は、第３動作モードにおいて、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値又は第２閾値に達していることを判定すると、ユーザの指等が電極から離れたものと判定する。この判定により、第３動作モードが終了し、再び第１動作モード（待機モード）へ戻る。

図７に図３−図６に示した例の全体的な流れを示す。
図７では、第１動作モードの検出周期を期間Ｔ１００で示している。本実施形態では、検出周波数が８Ｈｚ（検出周期が１２５ｍｓｅｃ）である。このため、第１動作モードでユーザの指等の近接が検出されない場合は、検出周期当たり１回の検出動作のみが行われる。これは、電極２０に含まれる電極の総数にかかわらず１回である。また、本実施形態では、１回の検出動作に要する検出処理時間（Ｔ０−Ｔ１０）は、例えば２ｍｓｅｃ程度である。
したがって、ユーザ操作がない待機状態では、検出動作の頻度を少なくすることができ、その結果、ほとんどの時間において検出動作を行う必要がなくなるので、待機時消費電力を大幅に低減することができる。

第１動作モードの検出周期Ｔ１００に続く、１２５ｍｓｅｃの検出周期（Ｔ１０１−Ｔ１０３）でユーザ操作がある場合、期間Ｔ１０１（２ｍｓｅｃ）で積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１又は第２閾値Ｖｔｈ２に達する。積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれに達したかに応じて、ユーザが操作している電極が含まれるグループが特定される。さらに、ユーザが操作している電極を素早く特定するため、期間Ｔ１０１の終了後に引き続いて、検出周期の残りの期間において第２動作モードの期間Ｔ１０２（２ｍｓｅｃ）が開始される。
電極の総数に応じて第２動作モードが複数回実行されるが、この例では、第２動作モードが１回のみ行われることにより、ユーザの指等が近接した電極が特定されるので、期間Ｔ１０２の終了後に、検出周期の残りの期間において第３動作モードの期間Ｔ１０３が開始される。
期間Ｔ１０１の開始から、検出周期（１２５ｍｓｅｃ）が経過する前に、期間Ｔ１０２及び期間Ｔ１０３が終了する。

このように、分別モードである第２動作モードでは、電極のグループ分けを実行して、複数の中から検出すべき電極を絞っていくので、従来のように、個別の電極に対して検出動作を順次に行っていく場合と比べて、検出動作の回数を低減することができる。よって、本実施形態では、分別モードにおいても、消費電力の低減を図ることができる。

期間Ｔ１０１−Ｔ１０３の検出期間（１２５ｍｓｅｃ。但し、検出動作を行っているのは計６ｍｓ）に引き続く新たな検出期間では、ユーザ操作が終了するまで第３動作モードが繰返し実行される。この例では、第３動作モードが検出期間Ｔ１０４（１２５ｍｓｅｃ），検出期間Ｔ１０５（１２５ｍｓｅｃ）において繰り返されている。
第３動作モードの検出期間Ｔ１０５において、ユーザの指等が電極から離れると、検出期間の終了により、第３動作モードが終了し、次の検出期間では、再度、第１動作モードが繰り返される。

このように、確認モードである第３動作モードでは、特定した電極に対してのみ検出動作を行うので、第３動作モードでの検出周期当たり１回の検出動作のみが行われる。よって、本実施形態では、確認モードにおいても、消費電力の低減を図ることができる。

次に、図８Ａ及び図８Ｂにより、本実施形態のタッチセンサの検出処理の動作フローを説明する。
この動作フローは、８Ｈｚ毎に実行される。このため、制御部１０は、前回の検出周期（１２５ｍｓｅｃ）が終了するのを待つ（ステップＳ１）。
次に、制御部１０は、第１動作モードを実行するため、グループ分けに基づいて、タイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号（これを、動作フローにおいて「正パルス」と記載する）Ｖ１，Ｖ２を出力ポートＰ０１，Ｐ０２（第１グループ）から出力し、逆極性のパルス信号（これを、動作フローにおいて「負パルス」と記載する）Ｖ３，Ｖ４を出力ポートＰ０３，Ｐ０４（第２グループ）から出力する（ステップＳ２）。

パルス信号の出力に伴い、検出回路３０は、増幅処理、反転処理及び積分処理を実行し、積分出力Ｖｉｎｔを制御部１０の入力ポートＰ２０へ出力する（ステップＳ３）。
制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔを受けると、積分出力Ｖｉｎｔと閾値とを比較する（ステップＳ４）。
積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達していない場合（ステップＳ４；−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、いずれの電極もユーザによって操作されていないと判定して、今回の検出処理を終了する（ステップＳ５）。

また、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ４；Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、制御部１０は、第２動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが負側に振れているので、制御部１０は、正側（タイミング信号ＩＮＴと同極性）の電極の第１グループに人体の近接があったものと判定する。そして、このグループを更にグループ分けし、第１グループの出力ポートＰ０１から電極２１へタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ１を出力し、第２グループの出力ポートＰ０２から電極２２へ逆極性のパルス信号Ｖ２を出力し、他の出力ポートＰ０３，Ｐ０４からは固定電位の信号（ＧＮＤ＝０Ｖ）を出力する（ステップＳ６）。
次いで、ステップＳ３と同様に積分処理等が実行され（ステップＳ７）、ステップＳ８へ移行する。

一方、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ４；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、第２動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが正側に振れているので、制御部１０は、負側（タイミング信号ＩＮＴと逆極性）の電極の第２グループに人体の近接があったものと判定する。そして、このグループを更にグループ分けし、第１グループの出力ポートＰ０３から電極２３へタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ３を出力し、第２グループの出力ポートＰ０４から電極２４へ逆極性のパルス信号Ｖ４を出力し、他の出力ポートＰ０１，Ｐ０２からは固定電位の信号を出力する（ステップＳ１６）。
次いで、ステップＳ３と同様に積分処理等が実行され（ステップＳ１７）、ステップＳ１８へ移行する。

再び、ステップＳ８に戻ると、制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔの比較処理を行う。
積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達していない場合（ステップＳ８；−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、複数の電極が同時にユーザによってタッチされたものと見なして、処理を終了する（ステップＳ５）。
なお、この処理は、本実施形態のタッチセンサを適用する電子機器（例えばリモコン）が、複数のスイッチの同時タッチ操作を無効とする動作仕様の場合であり、同時タッチによって何かを行う動作仕様であれば、それに応じた判定処理にしても良い。

また、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ８；Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、制御部１０は、第３動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが負側に振れているので、制御部１０は、正側（タイミング信号ＩＮＴと同極性）の電極の第１グループに人体の近接があったものと判定する。第１グループには電極２１しか含まれていないから、ユーザが電極２１を操作しようとしていることが判定される（ステップＳ９）。
制御部１０は、確認モードにおいて、特定された電極２１に対してタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ１を出力し、他の電極２２−２４には固定電圧の信号を出力する（ステップＳ１０）。

一方、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ８；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、第３動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが正側に振れているので、制御部１０は、負側（タイミング信号ＩＮＴと逆極性）の電極の第２グループに人体の近接があったものと判定する。第２グループには電極２２しか含まれていないから、ユーザが電極２２を操作しようとしていることが判定される（ステップＳ１１）。
制御部１０は、確認モードにおいて、特定された電極２２に対してタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ２を出力し、他の電極２１，２３，２４には固定電圧の信号を出力する（ステップＳ１２）。

再び、ステップＳ１８に戻ると、制御部１０は、積分出力Ｖｉｎｔの比較処理を行う。
積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達していない場合（ステップＳ１８；−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、複数の電極が同時にユーザによってタッチされたものと見なして、処理を終了する（ステップＳ５）。

また、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ１８；Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、制御部１０は、第３動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが負側に振れているので、制御部１０は、正側（タイミング信号ＩＮＴと同極性）の電極の第１グループに人体の近接があったものと判定する。第１グループには電極２３しか含まれていないから、ユーザが電極２３を操作しようとしていることが判定される（ステップＳ１９）。
制御部１０は、確認モードにおいて、特定された電極２３に対してタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ３を出力し、他の電極２１，２２，２４には固定電圧の信号を出力する（ステップＳ２０）。

一方、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１８；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、第３動作モードへ移行する。この場合、積分出力Ｖｉｎｔが正側に振れているので、制御部１０は、負側（タイミング信号ＩＮＴと逆極性）の電極の第２グループに人体の近接があったものと判定する。第２グループには電極２４しか含まれていないから、ユーザが電極２４を操作しようとしていることが判定される（ステップＳ２１）。
制御部１０は、確認モードにおいて、特定された電極２４に対してタイミング信号ＩＮＴと同極性のパルス信号Ｖ４を出力し、他の電極２１−２３には固定電圧の信号を出力する（ステップＳ２２）。

元に戻って、ステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ２０，Ｓ２２において、確認モードでのパルス信号を出力すると、制御部１０は、同様に積分処理等を実行し（ステップＳ１３）、積分出力Ｖｉｎｔの比較処理を行う（ステップＳ１４）。
積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１に達していない場合（ステップＳ１４；Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、特定した電極にユーザの指等が依然として近接又はタッチしている状態であると判定して、今回の検出期間が終了するのを待つ（ステップＳ１５）。

今回の検出期間が終了すると、再びステップＳ１３に戻り、積分処理等を実行し、ステップＳ１４を繰り返す。なお、ステップＳ１３の実行時には、特定された電極へパルス信号、他の電極へ固定電圧の信号が出力される。
一方、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１４；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、特定した電極からユーザの指等が離れたと判定して、処理を終了してステップＳ１の第１動作モードに戻る。

次に、図９乃至図１１により、本発明の第２実施形態によるタッチセンサを説明する。
なお、第２実施形態では、理解の容易のため、主に第１実施形態との相違点について説明する。第２実施形態は、静電容量式スイッチの数が６個の場合である。
本実施形態のリモコン１０１と第１実施形態のリモコン１の相違は、リモコン１０１が、静電容量式スイッチ２ｉ（「おしりやわらか」），２ｊ（「ワイドビデ」）を更に備えていることである。

図１０に示すように、電極２０は、スイッチ２ｉ，２ｊに対応する電極２５，２６を更に備えており、それぞれの送信電極２５ａ，２６ａに対して制御部１０の出力ポートＰ０５，Ｐ０６からパルス信号Ｖ５，Ｖ６が送信されるように構成されている。また、電極２５，２６の受信電極２５ｂ，２６ｂは、他の受信電極と同様にこれらに電気的に接続されている。

図１１により、第２実施形態のタッチセンサの動作フローを説明する。
ステップＳ１０１−Ｓ１０５は、第１実施形態のステップＳ１−Ｓ５と同様である。ただし、ステップＳ１０２において、制御部１０は、電極２１−２３を第１グループとして第１出力モードでパルス信号Ｖ１−Ｖ３を出力し、電極２４−２５を第２グループとして第２出力モードでパルス信号Ｖ４−Ｖ６を出力する。

ステップＳ１０４で、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ１０４；Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、制御部１０は、第１動作モードから第２動作モードへ移行し、第１動作モードでの第１グループのいずれかの電極にユーザの指等が近接したと判定し、この判定グループに対して更にグループ分けを実行する。この場合、判定グループに含まれる電極の数が奇数（３個）である。よって、２等分することができない。このため、制御部１０は、まず電極２２を除外した残りの電極を２つのグループに分ける。すなわち、電極２１を第１グループに設定し、電極２３を第２グループに設定する。また、除外した電極２２を第３グループに設定する。

そして、制御部１０は、第１グループに対して第１出力モードでパルス信号を出力し、第２グループに対して第２出力モードでパルス信号を出力し、第３グループ（除外した電極２２）に対して第３出力モードで固定電圧の信号を出力する（ステップＳ１０６）。
次いで、ステップＳ７と同様に積分処理等（ステップＳ１０７）を実行し、積分出力Ｖｉｎｔの比較処理（ステップＳ１０８）を実行する。

比較処理において、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、制御部１０は、第１出力モードでパルス信号を出力した第２動作モードでの第１グループにユーザの指等が近接した電極が含まれると判定する。第１グループには、電極２１しか含まれないから、制御部１０は、電極２１をユーザが操作していると判定する（ステップＳ１０９）。次いで、制御部１０は、第３動作モードに移行し、特定した電極２１に対して、第１出力モードでパルス信号Ｖ１を出力し、他の電極には固定電圧の信号を出力する。

また、比較処理において、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２のいずれにも達していない場合（−Ｖｔｈ＜Ｖｉｎｔ＜Ｖｔｈ）、制御部１０は、第３出力モードで信号を出力した第２動作モードでの第３グループにユーザの指等が近接した電極が含まれると判定する。すなわち、第３グループには、第３出力モードで出力しているので、人体の近接にかかわらず積分出力は影響をほとんど受けないからである。第３グループには、電極２２しか含まれないから、制御部１０は、電極２２をユーザが操作していると判定する（ステップＳ１１１）。次いで、制御部１０は、第３動作モードに移行し、特定した電極２２に対して、第１出力モードでパルス信号Ｖ２を出力し、他の電極には固定電圧の信号を出力する。

また、比較処理において、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、第２出力モードでパルス信号を出力した第２動作モードでの第２グループにユーザの指等が近接した電極が含まれると判定する。第２グループには、電極２３しか含まれないから、制御部１０は、電極２３をユーザが操作していると判定する（ステップＳ１１３）。次いで、制御部１０は、第３動作モードに移行し、特定した電極２３に対して、第１出力モードでパルス信号Ｖ３を出力し、他の電極には固定電圧の信号を出力する。

一方、ステップＳ１０４の比較処理において、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１０４；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、制御部１０は、第１動作モードから第２動作モードへ移行し、第１動作モードでの第２グループのいずれかの電極にユーザの指等が近接したと判定し、この判定グループに対して、ステップＳ１０６と同様に更にグループ分けを実行する。この場合も判定グループに含まれる電極の数が奇数（３個）であるので、制御部１０は、電極２４，２５，２６をそれぞれ第１，第３，第２グループに設定する。
次いで、ステップＳ１０７と同様に積分処理等（ステップＳ１１９）を実行し、積分出力Ｖｉｎｔの比較処理（ステップＳ１２０）を実行する。

比較処理において、積分出力Ｖｉｎｔが第２閾値Ｖｔｈ２以下である場合（Ｖｉｎｔ≦−Ｖｔｈ）、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）、積分出力Ｖｉｎｔが第１閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１０４；Ｖｉｎｔ≧Ｖｔｈ）のそれぞれにおいて、制御部１０は、第１，第３，第２グループにユーザの指等が近接した電極が含まれると判定する。その結果、ステップＳ１２１，Ｓ１２３，Ｓ１２５において、電極２４，２５，２６が人体の近接した電極であると特定される。更に、ステップＳ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６において、それぞれ特定された電極に対して、第１出力モードでパルス信号が出力され、他の電極に対して固定電圧の信号が出力される。

ステップＳ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１２２，Ｓ１２４，Ｓ１２６において、第３動作モードである確認モードにおけるパルス信号を出力すると、第１実施形態のステップＳ１３−Ｓ１５と同様に、ステップＳ１１５−Ｓ１１７が実行される。

このように、第２実施形態では、第１動作モードの実行の結果、特定されたグループに含まれる電極の数が奇数である場合に、更に絞り込みを実行するように構成されている。したがって、電極の総数が、２以上の任意の数であっても、第１実施形態と第２実施形態における第２動作モードを組み合わせることにより、唯一の電極に絞り込むことができる。すなわち、絞り込まれた電極の数が偶数か奇数かに応じて、偶数の場合は第１実施形態の第２動作モードを実行し、奇数の場合は第２実施形態の第２動作モードを実行するように構成してもよい。

なお、上記実施形態では、第１動作モードにより特定されたグループを、第２動作モードにおいて、更にグループ分けしてユーザの指等が近接した電極を絞り込んでいくが、これに限らず、第１動作モードにより特定されたグループ内の複数の電極の各々に対して、順次に第３動作モードと同様の検出処理を行って、ユーザの指等が近接した電極を１つに特定してもよい。

１ リモコン
１０ 制御部
２０ 電極（検出部）
３０ 処理回路

Claims (6)

1. 所定周波数のパルス信号を出力するパルス出力手段と、
   互いに近接して配置され静電結合された送信電極及び受信電極を有し、前記送信電極に前記パルス信号が印加されることにより前記受信電極が誘導電圧出力を出力するように構成された検出部と、
   前記受信電極から受けた誘導電圧出力を増幅して増幅出力を出力する増幅手段と、
   前記増幅手段から受けた増幅出力の極性を反転させて反転出力を出力する反転手段と、 前記増幅出力及び前記反転出力を、前記パルス信号に同期して交互に選択して積分し積分出力を出力する積分手段と、
   前記積分手段から受けた積分出力に基づいて、前記検出部への人体の近接を判定する判定手段と、を備えた静電容量式タッチセンサにおいて、
   前記検出部を複数有し、
   前記複数の検出部を構成する複数の受信電極は、互いに電気的に接続されており、
   前記パルス出力手段は、前記複数の検出部を構成する複数の送信電極の各々に対して、前記パルス信号を印加する第１出力モードと、前記パルス信号の極性を反転させた反転パルス信号を印加する第２出力モードとを備え、
   前記静電容量式タッチセンサは、前記複数の検出部のいずれかに人体が近接したことを検出する第１動作モードを備えており、この第１動作モードにおいて、
   前記パルス出力手段は、前記複数の検出部を第１グループと第２グループとにグループ分けし、前記第１グループに属する検出部の送信電極へ前記第１出力モードで前記パルス信号を印加し、前記第２グループに属する検出部の送信電極へ前記第２出力モードで前記反転パルス信号を印加し、
   前記積分手段は、前記増幅出力及び前記反転出力を、前記パルス信号及び前記反転パルス信号に同期して交互に選択して積分し積分出力を算出し、
   前記判定手段は、前記積分出力が、基準値に対して正側の第１閾値以上又は負側の第２閾値以下である場合、前記複数の検出部のいずれかに人体の近接があったと判定し、前記積分出力が、前記第１閾値より小さく且つ前記第２閾値よりも大きい場合、前記複数の検出部のいずれにも人体の近接がないと判定することを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
2. 前記第１動作モードにおいて、前記第１グループに属する検出部の送信電極と受信電極の静電結合の総和と、前記第２グループに属する検出部の送信電極と受信電極の静電結合の総和が、略等しくなるようにグループ分けが実行されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ。
3. 前記第１動作モードにおいて、前記積分出力が、前記第１閾値以上又は前記第２閾値以下であるときに第２動作モードに移行し、この第２動作モードにおいて、
   前記判定手段は、前記積分出力が前記第１閾値以上であるか前記第２閾値以下であるかに応じて、人体の近接がある検出部がいずれのグループに含まれるかを判定し、
   前記パルス出力手段は、人体の近接がある検出部が含まれると判定された判定グループの検出部を更に第２動作モードにおける第１グループと第２グループにグループ分けし、前記第２動作モードにおける第１グループに属する検出部の送信電極へ前記第１出力モードで前記パルス信号を印加し、前記第２動作モードにおける第２グループに属する検出部の送信電極へ前記第２出力モードで前記反転パルス信号を印加し、
   前記パルス出力手段は、人体の近接がある検出部が含まれると判定されなかった非判定グループの検出部の送信電極には固定電圧を印加する第３出力モードで固定電圧を印加し、
   前記積分手段は、前記積分出力を算出し、
   前記判定手段は、前記積分出力に基づいて、人体の近接がある検出部が前記第２動作モードにおける第１グループと第２グループのいずれに含まれるかを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量式タッチセンサ。
4. 前記第２動作モードでは、前記判定グループを更にグループ分けするとき、前記判定グループに属する検出部の総数が偶数の場合は、前記検出部を２等分して、前記第２動作モードにおける第１及び第２グループを形成し、
   前記判定グループに属する検出部の総数が奇数の場合は、１つの検出部の送信電極のみに固定電圧を印加し、他の検出部を２等分して、前記第２動作モードにおける第１及び第２グループを形成することを特徴とする請求項３に記載の静電容量式タッチセンサ。
5. 第３動作モードをさらに備え、この第３動作モードにおいて、
   前記パルス出力手段は、前記複数の検出部のうちの１つの検出部の送信電極に前記パルス信号を印加し、他の検出部の送信電極に固定電圧を印加し、
   前記積分手段は、積分出力を算出し、
   前記判定手段は、前記積分出力に基づいて、前記１つの検出部に人体の近接があるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ。
6. 第３動作モードをさらに備え、この第３動作モードにおいて、
   前記パルス出力手段は、前記複数の検出部のうちの１つの検出部の送信電極に前記パルス信号を印加し、他の検出部の送信電極に固定電圧を印加し、
   前記積分手段は、積分出力を算出し、
   前記判定手段は、前記積分出力に基づいて、前記１つの検出部に人体の近接があるか否かを判定し、
   前記第１動作モードにおいて、前記積分出力が前記第１閾値以上又は前記第２閾値以下になったときに、前記第２動作モードへ移行し、
   前記第２動作モードにおいて、人体の近接がある検出部が１つに特定された場合に、前記第３動作モードに移行することを特徴とする請求項３又は４に記載の静電容量式タッチセンサ。

Images