JP6291077B2 - Input device - Google Patents
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Description
本発明は、物体の近接による静電容量の変化に応じた情報を入力する入力装置に係り、特に、検出電極とグランドとの間の静電容量の変化を検出するセンサを備えた入力装置に関するものである。 The present invention relates to an input device that inputs information according to a change in capacitance due to the proximity of an object, and more particularly to an input device that includes a sensor that detects a change in capacitance between a detection electrode and a ground. Is.
静電容量の変化を検出するセンサは、簡易な構成で物体(指やペンなど)の近接を検出できることから、ノート型コンピュータのタッチパッドや、スマートフォンのタッチパネルなど、各種の電子機器のユーザーインターフェース装置に広く用いられている。 Sensors that detect changes in capacitance can detect the proximity of an object (finger, pen, etc.) with a simple configuration, so user interface devices for various electronic devices such as touchpads for notebook computers and touch panels for smartphones Widely used in
静電容量式のセンサには、主に、駆動電極と検出電極と間の静電容量の変化を検出する相互容量型センサと、グランドに対する検出電極の静電容量の変化を検出する自己容量型センサがある。相互容量型センサは、検出電極上の複数の位置で静電容量変化を検出できることから、自己容量型センサに比べて多点検出に適している。他方、自己容量型センサは、近接する物体と検出電極との静電容量変化を直接検出するため、相互容量型センサに比べて検出感度が高いという利点がある。そのため、操作面から離れた位置にある指の操作を検出するホバリング機能などを実現する場合には、感度の高い自己容量型のセンサが有利である。 Capacitive sensors mainly include a mutual capacitance sensor that detects a change in capacitance between the drive electrode and the detection electrode, and a self-capacitance type that detects a change in capacitance of the detection electrode with respect to the ground. There is a sensor. The mutual capacitance type sensor can detect a change in capacitance at a plurality of positions on the detection electrode, and therefore is suitable for multipoint detection as compared with the self-capacitance type sensor. On the other hand, the self-capacitance type sensor has an advantage that the detection sensitivity is higher than that of the mutual capacitance type sensor because it directly detects the capacitance change between the adjacent object and the detection electrode. Therefore, a high-sensitivity self-capacitance type sensor is advantageous when realizing a hovering function that detects the operation of a finger at a position away from the operation surface.
ただし、比較的感度の高い自己容量型のセンサであっても、指の近接による静電容量の変化は極めて微小であるため、センサの周囲に配置された電子部品や人体を通じて大きなノイズを受けると、静電容量の変化を正確に検出することが困難になる。 However, even with a relatively high-sensitivity self-capacitance type sensor, the change in capacitance due to the proximity of the finger is extremely small, so if you receive large noises through electronic components or the human body placed around the sensor It becomes difficult to accurately detect the change in capacitance.
下記の特許文献1には、静電容量式のタッチパネルと液晶パネルとの間にノイズ用電極を設けた液晶装置が記載されている。このノイズ用電極は、液晶パネルからタッチパネルへ伝搬するノイズを防ぐシールドとして機能するとともに、液晶パネルからのノイズを検出するための電極として機能する。ノイズ用電極において検出された複数の静電容量値が平均化され、所定の係数を乗ぜられることにより、ノイズ用補正値が得られる。このノイズ用補正値が、タッチパネルの各検出電極で検出された静電容量値(検出値)から差し引かれる。
The following
しかしながら、特許文献1に記載される発明では、ノイズ用電極がタッチパネルの表側の面(指やペンなどの物体が近接する面)から離れた位置にあることから、液晶パネルからのノイズは検出されるものの、近接する物体からのノイズは検出されない。そのため、近接する物体から伝わるノイズは除去できないという問題がある。
However, in the invention described in
この問題を回避するため、ノイズ用電極をタッチパネルの表側に配置し、近接する物体からのノイズをノイズ用電極でも検出できるようにすることが考えられる。しかしながら、このようなノイズ用電極で検出される静電容量値を用いて上記と同様な補正(検出値からノイズ用補正値を減算する補正)を行った場合、近接する物体からのノイズ成分だけでなく、本来検出すべき物体と検出電極との静電容量成分も除去されてしまう。そのため、物体の近接を検出するセンサとしての機能を果たせなくなる。 In order to avoid this problem, it is conceivable that a noise electrode is arranged on the front side of the touch panel so that noise from an adjacent object can be detected by the noise electrode. However, when correction similar to the above (correction by subtracting the noise correction value from the detection value) is performed using the capacitance value detected by the noise electrode, only the noise component from the adjacent object is obtained. In addition, the electrostatic capacitance component between the object to be detected and the detection electrode is also removed. Therefore, the function as a sensor for detecting the proximity of an object cannot be performed.
また、タッチパネルにおける複数の検出電極にそれぞれ静電容量検出回路を設けると、回路規模が非常に大きくなってしまうため、通常は、1つの静電容量検出回路に複数の検出電極を切り替えて接続する構成が採用される。この場合、複数の検出電極の静電容量が1つずつ順番に検出されることから、ノイズのレベルが刻々変化していると、各検出値には異なるノイズ成分が含まれることになる。従って、全ての検出電極の検出値を共通のノイズ用補正値で一律に補正する方法では、刻々変化するノイズを有効に除去できないという問題がある。 In addition, if a capacitance detection circuit is provided for each of the plurality of detection electrodes in the touch panel, the circuit scale becomes very large. Usually, a plurality of detection electrodes are switched and connected to one capacitance detection circuit. Configuration is adopted. In this case, since the electrostatic capacitances of the plurality of detection electrodes are sequentially detected one by one, if the noise level changes every moment, each detected value includes a different noise component. Therefore, the method of uniformly correcting the detection values of all the detection electrodes with a common noise correction value has a problem that noise that changes every moment cannot be effectively removed.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出対象の物体から伝わるノイズを有効に除去し、物体の近接による静電容量の変化を正確に検出できる入力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an input device that can effectively remove noise transmitted from an object to be detected and accurately detect a change in capacitance due to the proximity of the object. There is.
本発明に係る入力装置は、グランドと電気的若しくは静電的に結合した物体が近接可能に設けられた検出電極を備え、前記検出電極に前記物体が近接することによる前記グランドと前記検出電極との間の前記静電容量の変化に応じた情報を入力する入力装置であって、前記検出電極にノイズをもたらす少なくとも1つのノイズ源からのノイズを検出可能に設けられた参照電極と、前記検出電極と前記グランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す検出値を取得する第1静電容量検出部と、前記参照電極と前記グランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す参照値を取得する第2静電容量検出部と、前記第2静電容量検出部の検出を反復しつつ、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記第2静電容量検出部の検出を行う検出制御部と、前記第1静電容量検出部において取得された前記検出値を、前記第2静電容量検出部において当該検出値と同時の検出により取得された前記参照値である同時検出参照値と、前記第2静電容量検出部において検出の反復により取得された複数の前記参照値を平均化した平均参照値とに基づいて補正する補正部とを有する。 An input device according to the present invention includes a detection electrode provided so that an object electrically or electrostatically coupled to a ground can be brought close to the ground, and the ground and the detection electrode formed by the proximity of the object to the detection electrode. An input device for inputting information according to the change in the capacitance between the reference electrode and the reference electrode provided to detect noise from at least one noise source causing noise to the detection electrode, and the detection A first capacitance detection unit that detects a capacitance between an electrode and the ground and obtains a detection value indicating the detection result; and detects a capacitance between the reference electrode and the ground. The second capacitance detection unit that obtains a reference value indicating the detection result and the detection of the second capacitance detection unit while repeating the detection of the first capacitance detection unit, the second capacitance detection unit repeats the detection of the second capacitance detection unit. Detection of the capacitance detector The simultaneous detection reference that is the reference value acquired by the detection control unit and the detection value acquired by the first capacitance detection unit by the detection simultaneously with the detection value by the second capacitance detection unit A correction unit that corrects the value based on an average reference value obtained by averaging the plurality of reference values acquired by repetition of detection in the second capacitance detection unit.
上記の構成によれば、人体等の物体が近接することによって、前記検出値とグランドとの間の静電容量が変化する。前記参照電極では、前記検出電極にノイズをもたらすノイズ源からのノイズが検出される。前記第1静電容量検出部では、前記検出電極とグランドとの間の静電容量が検出され、その検出結果として前記検出値が取得される。また、前記第2静電容量検出部では、前記参照電極とグランドとの間の静電容量が検出され、その検出結果として前記参照値が取得される。前記第1静電容量検出部において静電容量の検出が行われるとき、同時に前記第2静電容量検出部においても静電容量の検出が行われ、その検出結果として、前記検出値に対応する前記同時検出参照値が取得される。また、前記第2静電容量検出部では、静電容量の検出が反復されて、その検出結果として複数の参照値が取得される。前記第1静電容量検出部の前記検出値は、前記第2静電容量検出部において同時の検出により取得された前記同時検出参照値と、前記第2静電容量検出部において取得された複数の参照値を平均化した前記平均参照値とに基づいて補正される。
従って、人体等の物体のノイズ源に起因したノイズを前記参照電極において検出する場合には、前記参照電極と物体との第1参照静電容量が平均参照値によって推定可能となる。そして、前記平均参照値により推定される前記第1参照静電容量と前記同時検出参照値との違いから、前記検出値の検出時における前記物体のノイズ源に起因したノイズの強さが推定可能となる。
また、人体等の物体以外のノイズ源に起因したノイズを前記参照電極において検出する場合においても、前記参照電極と物体との前記第1参照静電容量が前記平均参照値によって推定可能となり、前記平均参照値により推定される前記第1参照静電容量と前記同時検出参照値との違いから、前記検出値の検出時における物体以外のノイズ源に起因したノイズの強さが推定可能となる。According to said structure, the electrostatic capacitance between the said detected value and a ground changes, when objects, such as a human body, adjoin. The reference electrode detects noise from a noise source that causes noise to the detection electrode. The first capacitance detection unit detects a capacitance between the detection electrode and the ground, and acquires the detection value as a detection result. The second capacitance detection unit detects a capacitance between the reference electrode and the ground, and acquires the reference value as a detection result. When the capacitance is detected in the first capacitance detector, the capacitance is also detected in the second capacitance detector, and the detection result corresponds to the detection value. The simultaneous detection reference value is acquired. In the second capacitance detection unit, the detection of capacitance is repeated, and a plurality of reference values are acquired as detection results. The detection value of the first capacitance detection unit includes the simultaneous detection reference value acquired by simultaneous detection in the second capacitance detection unit and a plurality of detection values acquired in the second capacitance detection unit. Is corrected based on the average reference value obtained by averaging the reference values.
Accordingly, when noise caused by a noise source of an object such as a human body is detected at the reference electrode, the first reference capacitance between the reference electrode and the object can be estimated from an average reference value. Then, from the difference between the first reference capacitance estimated by the average reference value and the simultaneous detection reference value, it is possible to estimate the intensity of noise caused by the noise source of the object at the time of detection of the detection value It becomes.
Further, even when noise caused by a noise source other than an object such as a human body is detected by the reference electrode, the first reference capacitance between the reference electrode and the object can be estimated from the average reference value, From the difference between the first reference capacitance estimated by the average reference value and the simultaneous detection reference value, it is possible to estimate the intensity of noise caused by a noise source other than the object at the time of detection of the detection value.
好適に、上記入力装置は、複数の前記検出電極と、複数の前記検出電極から一の検出電極を選択して前記第1静電容量検出部に接続する第1選択部とを有してよい。前記第1静電容量検出部は、前記第1選択部を介して接続された前記検出電極について前記静電容量の検出を行ってよい。前記検出制御部は、複数の前記検出電極の各々を前記第1選択部において順に選択し、前記第1選択部において一の検出電極を選択する度に、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記第2静電容量検出部の検出を行ってよい。前記補正部は、前記第1選択部の順次の選択動作に伴って取得される一連の複数の前記同時検出参照値を平均化した前記平均参照値を用いて前記検出値の補正を行ってよい。
上記の構成によれば、複数の前記検出電極の静電容量が前記第1静電容量検出部において順次検出されるとともに、これと並行して、前記参照電極の静電容量が前記第2静電容量検出部において繰り返し検出される。各検出電極の前記検出値の補正に用いられる前記平均参照値は、各検出電極の前記検出値の補正に用いられる前記同時検出参照値を平均化することによって得られる。すなわち、各検出電極の前記検出値の補正に用いられない前記参照値を、前記平均参照値の算出のために別途取得しなくてもよい。Preferably, the input device may include a plurality of detection electrodes and a first selection unit that selects one detection electrode from the plurality of detection electrodes and connects the detection electrode to the first capacitance detection unit. . The first capacitance detection unit may detect the capacitance of the detection electrodes connected via the first selection unit. The detection control unit sequentially selects each of the plurality of detection electrodes in the first selection unit, and each time one detection electrode is selected in the first selection unit, the detection of the first capacitance detection unit. At the same time, the second capacitance detection unit may perform detection. The correction unit may correct the detection value using the average reference value obtained by averaging a series of the plurality of simultaneously detected reference values acquired in accordance with the sequential selection operation of the first selection unit. .
According to the above configuration, the capacitances of the plurality of detection electrodes are sequentially detected by the first capacitance detection unit, and in parallel with this, the capacitances of the reference electrode are changed to the second electrostatic capacitance. It is repeatedly detected by the capacitance detection unit. The average reference value used for correcting the detection value of each detection electrode is obtained by averaging the simultaneous detection reference values used for correcting the detection value of each detection electrode. That is, the reference value that is not used for correcting the detection value of each detection electrode may not be acquired separately for calculating the average reference value.
好適に、前記補正部は、前記同時検出参照値が前記平均参照値に対して大きくなるほど前記検出値が小さくなり、前記同時検出参照値が前記平均参照値に対して小さくなるほど前記検出値が大きくなるように前記検出値を補正してよい。 Preferably, the correction unit decreases the detection value as the simultaneous detection reference value increases with respect to the average reference value, and increases the detection value as the simultaneous detection reference value decreases with respect to the average reference value. The detected value may be corrected so that
好適に、前記補正部は、前記同時検出参照値と前記平均参照値との差が所定のしきい値より小さい場合、前記検出値の補正を中止してよい。
これにより、ノイズが小さい状態で補正を行うことにより生じる無用な誤差の発生が回避される。Preferably, the correction unit may stop correcting the detection value when a difference between the simultaneous detection reference value and the average reference value is smaller than a predetermined threshold value.
As a result, it is possible to avoid generation of useless errors caused by performing correction in a state where noise is small.
好適に、前記補正部は、前記同時検出参照値が所定のしきい値より小さい場合、前記検出値の補正を中止してよい。
これにより、過大なノイズが加わっている状態で補正が行われなくなる。Preferably, the correction unit may stop correcting the detection value when the simultaneous detection reference value is smaller than a predetermined threshold value.
As a result, correction is not performed in a state where excessive noise is added.
好適に、前記補正部は、前記平均参照値を前記同時検出参照値で除した補正値と前記検出値とを乗算した乗算結果に相当する補正検出値を取得してよい。これにより、人体等の物体のノイズ源に起因したノイズの補正が行われる。
この場合、前記補正部は、前記平均参照値が所定のしきい値より小さい場合、前記検出値の補正を中止するか、又は、前記同時検出参照値から前記平均参照値を減算した値に所定の係数を乗じた補正値を前記検出値から減算した減算結果に相当する補正検出値を取得してよい。これにより、人体等の物体のノイズ源に起因したノイズが小さい場合には、検出値の補正が中止されるか、又は、人体等の物体以外のノイズ源に起因したノイズが除去される。Preferably, the correction unit may acquire a correction detection value corresponding to a multiplication result obtained by multiplying the correction value obtained by dividing the average reference value by the simultaneous detection reference value and the detection value. As a result, the noise caused by the noise source of an object such as a human body is corrected.
In this case, when the average reference value is smaller than a predetermined threshold, the correction unit stops correcting the detection value, or predetermined value is obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value. A correction detection value corresponding to a subtraction result obtained by subtracting a correction value obtained by multiplying the coefficient by the above detection value may be acquired. Thereby, when the noise caused by the noise source of the object such as the human body is small, the correction of the detection value is stopped or the noise caused by the noise source other than the object such as the human body is removed.
好適に、前記補正部は、前記同時検出参照値から前記平均参照値を減算した値に所定の係数を乗じた補正値を前記検出値から減算した減算結果に相当する補正検出値を取得してよい。これにより、人体等の物体以外のノイズ源に起因したノイズが除去される。 Preferably, the correction unit obtains a correction detection value corresponding to a subtraction result obtained by subtracting a correction value obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value by a predetermined coefficient from the detection value. Good. Thereby, noise caused by noise sources other than an object such as a human body is removed.
好適に、上記入力装置は、複数の前記検出電極における少なくとも一つの検出電極を前記参照電極として選択して前記第2静電容量検出部に接続する第2選択部を有してよい。前記第2静電容量検出部は、前記第2選択部を介して接続された検出電極を前記参照電極として前記静電容量の検出を行ってよい。
上記の構成により、複数の前記検出電極の一部が前記参照電極として用いられるため、前記参照電極を前記検出電極と独立に設ける場合に比べて、前記参照電極の配置に要する面積が節約される。Preferably, the input device may include a second selection unit that selects at least one detection electrode of the plurality of detection electrodes as the reference electrode and connects the selection electrode to the second capacitance detection unit. The second capacitance detection unit may detect the capacitance using the detection electrode connected via the second selection unit as the reference electrode.
With the above configuration, since a part of the plurality of detection electrodes is used as the reference electrode, an area required for the arrangement of the reference electrode can be saved as compared with the case where the reference electrode is provided independently of the detection electrode. .
好適に、前記検出制御部は、前記第2選択部において前記参照電極として選択した一群の検出電極に含まれる一の検出電極を前記第1選択部において選択する場合、前記第2選択部における当該一の検出電極の選択を解除してよい。
これにより、前記参照電極として使用される検出電極が、前記第1静電容量検出部と前記第2静電容量検出部に同時に接続されなくなる。Preferably, when the first selection unit selects one detection electrode included in the group of detection electrodes selected as the reference electrode in the second selection unit, the detection control unit The selection of one detection electrode may be canceled.
Thereby, the detection electrode used as the reference electrode is not simultaneously connected to the first capacitance detection unit and the second capacitance detection unit.
好適に、前記検出制御部は、直近に取得された複数の前記検出電極の検出値若しくは当該検出値に対する前記補正部の補正結果に基づいて、物体が近接した検出電極を特定し、当該特定した検出電極を前記第2選択部において前記参照電極として選択してよい。
これにより、物体が近接した検出電極が前記参照電極として選択されるため、前記参照電極において物体からのノイズが感度よく検出される。Preferably, the detection control unit specifies a detection electrode close to the object based on the detection values of the plurality of detection electrodes acquired most recently or the correction result of the correction unit with respect to the detection value, and specifies A detection electrode may be selected as the reference electrode in the second selection unit.
As a result, since the detection electrode close to the object is selected as the reference electrode, noise from the object is detected with high sensitivity at the reference electrode.
好適に、前記検出制御部は、前記補正部の補正結果が所定のしきい値より大きいこと、及び/又は、前記補正部の補正結果の大きさを相対的に比較した順位が上位から所定の順番以内にあることを満たす少なくとも1つの検出電極を、物体が近接した検出電極として特定してよい。 Preferably, the detection control unit determines that the correction result of the correction unit is greater than a predetermined threshold value and / or the order in which the magnitudes of the correction results of the correction unit are relatively compared is predetermined from the top. At least one detection electrode satisfying that it is within the order may be specified as a detection electrode close to the object.
好適に、上記入力装置は、前記ノイズ源からもたらされるノイズの強さが異なる2つの前記参照電極と、2つの前記参照電極に対応する2つの前記第2静電容量検出部とを有してよい。前記2つの第2静電容量検出部は、それぞれ対応する前記参照電極と前記グランドとの間の静電容量を検出してよい。前記検出制御部は、前記第1選択部において一の検出電極を選択する度に、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記2つの第2静電容量検出部の検出を行ってよい。前記補正部は、前記第1静電容量検出部において取得された前記検出値を、前記2つの第2静電容量検出部において当該検出値と同時の検出により取得された2つの前記同時検出参照値と、前記2つの第2静電容量検出部において同時に取得された一連の前記同時検出参照値の平均である2つの前記平均参照値とに基づいて補正してよい。
上記の構成によれば、前記第1静電容量検出部において前記検出電極の静電容量の検出が行われるとき、前記2つの第2静電容量検出部において同時に前記参照電極の静電容量の検出が行われ、その参照値が前記検出値に対応する2つの前記同時検出参照値として取得される。また、前記2つの第2静電容量検出部では静電容量の検出が反復され、その検出結果として一連の複数の前記参照値がそれぞれ取得される。前記第1静電容量検出部の前記検出値は、前記2つの第2静電容量検出部において同時の検出により取得された2つの前記同時検出参照値と、前記2つの第2静電容量検出部においてそれぞれ取得された一連の前記参照値を平均化した2つの前記平均参照値とに基づいて補正される。
2つの前記参照電極と物体との第1参照静電容量は、2つの前記平均参照値によってそれぞれ推定可能となる。また、一方の前記平均参照値によって推定された一方の前記第1参照静電容量とこれに対応する同時検出参照値との関係、並びに、他方の前記平均参照値によって推定された他方の前記第1参照静電容量とこれに対応する同時検出参照値との関係から、近接する物体のノイズ源に起因したノイズの強さ、並びに、近接する物体以外のノイズ源に起因したノイズの強さが何れも推定可能となる。Preferably, the input device includes two reference electrodes having different intensity of noise from the noise source and two second capacitance detection units corresponding to the two reference electrodes. Good. The two second capacitance detection units may detect capacitances between the corresponding reference electrodes and the ground, respectively. The detection control unit may detect the two second capacitance detection units simultaneously with the detection of the first capacitance detection unit every time one detection electrode is selected by the first selection unit. . The correction unit refers to the two simultaneous detection references acquired by the two second capacitance detection units by detecting the detection value acquired by the first capacitance detection unit at the same time as the detection value. You may correct | amend based on a value and two said average reference values which are the average of a series of said simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the said 2nd 2nd electrostatic capacitance detection part.
According to the above configuration, when the capacitance of the detection electrode is detected in the first capacitance detector, the capacitance of the reference electrode is simultaneously detected in the two second capacitance detectors. Detection is performed, and the reference value is acquired as the two simultaneous detection reference values corresponding to the detection value. Further, the detection of capacitance is repeated in the two second capacitance detection units, and a series of the plurality of reference values are acquired as the detection results. The detection value of the first capacitance detection unit includes two simultaneous detection reference values acquired by simultaneous detection in the two second capacitance detection units, and the two second capacitance detections. The correction is performed based on two average reference values obtained by averaging a series of the reference values respectively acquired in the unit.
The first reference capacitances of the two reference electrodes and the object can be estimated from the two average reference values, respectively. In addition, the relationship between one of the first reference capacitances estimated by one of the average reference values and the corresponding simultaneously detected reference value, and the other of the first reference capacitances estimated by the other average reference value From the relationship between the 1 reference capacitance and the corresponding simultaneous detection reference value, the noise intensity caused by the noise source of the adjacent object and the noise intensity caused by the noise source other than the adjacent object are Either can be estimated.
前記第1静電容量検出部の前記検出値は、近接する物体を介して前記検出電極にノイズをもたらす第1ノイズ源からの第1ノイズ成分であって、前記物体と前記検出電極との間の第1静電容量と前記第1ノイズ源のノイズ強度を示す第1ノイズ係数との積に応じた第1ノイズ成分と、前記物体を介さず前記検出電極にノイズをもたらす第2ノイズ源からの第2ノイズ成分であって、前記第2ノイズ源と前記検出電極との間の第2静電容量と前記第2ノイズ源のノイズ強度を示す第2ノイズ係数との積に応じた第2ノイズ成分と、前記第1静電容量との和に等しいものと推定してよい。
また、前記第2静電容量検出部の前記同時検出参照値は、前記物体を介して前記参照電極にノイズをもたらす前記第1ノイズ源からの第1参照ノイズ成分であって、前記物体と前記参照電極との間の第1参照静電容量と前記第1ノイズ係数との積に応じた第1参照ノイズ成分と、前記物体を介さず前記参照電極にノイズをもたらす前記第2ノイズ源からの第2参照ノイズ成分であって、前記第2ノイズ源と前記参照電極との間の第2参照静電容量と前記第2ノイズ係数との積に応じた第2参照ノイズ成分と、前記第1参照静電容量と
の和に等しいものと推定してよい。
更に、前記参照成分は、前記平均参照値に等しいものと推定してよい。
この場合において、前記補正部は、前記検出値と、2つの前記同時検出参照値と、2つの前記平均参照値と、2つの前記参照電極について予め取得された2つの前記第2参照静電容量と、前記検出電極について予め取得された前記第2静電容量とに基づいて、前記第1静電容量に近似した補正検出値を算出してよい。The detection value of the first capacitance detection unit is a first noise component from a first noise source that causes noise to the detection electrode via an adjacent object, and is between the object and the detection electrode. A first noise component corresponding to a product of the first capacitance of the first noise source and a first noise coefficient indicating a noise intensity of the first noise source, and a second noise source that causes noise to the detection electrode without passing through the object A second noise component corresponding to a product of a second capacitance between the second noise source and the detection electrode and a second noise coefficient indicating a noise intensity of the second noise source. It may be estimated that the noise component is equal to the sum of the first capacitance.
The simultaneous detection reference value of the second capacitance detection unit is a first reference noise component from the first noise source that causes noise to the reference electrode through the object, and the object and the A first reference noise component according to a product of a first reference capacitance between the reference electrode and the first noise coefficient; and a second noise source that causes noise to the reference electrode without passing through the object. A second reference noise component corresponding to a product of a second reference capacitance between the second noise source and the reference electrode and the second noise coefficient; It may be estimated that it is equal to the sum of the reference capacitance.
Further, the reference component may be estimated to be equal to the average reference value.
In this case, the correction unit includes the detection value, the two simultaneous detection reference values, the two average reference values, and the two second reference capacitances acquired in advance for the two reference electrodes. And a corrected detection value approximated to the first capacitance may be calculated based on the second capacitance acquired in advance for the detection electrode.
好適に、前記補正部は、前記2つの第2静電容量検出部において前記検出値と同時の検出により取得された2つの前記同時検出参照値の差が所定のしきい値より小さい場合、及び/又は、前記2つの第2静電容量検出部において同時に取得された一連の前記同時検出参照値の平均である2つの前記平均参照値の差が所定のしきい値より小さい場合、前記検出値の補正を中止してよい。
これにより、人体等の物体からのノイズが小さい場合には、検出値の補正が中止される。Preferably, the correction unit is configured such that a difference between two simultaneous detection reference values acquired by simultaneous detection with the detection value in the two second capacitance detection units is smaller than a predetermined threshold value, and / Or when the difference between two average reference values, which is an average of a series of the simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the two second capacitance detection units, is smaller than a predetermined threshold value, You may cancel the correction.
Thereby, when the noise from an object such as a human body is small, the correction of the detection value is stopped.
好適に、前記補正部は、前記2つの第2静電容量検出部において前記検出値と同時の検出により取得された2つの前記同時検出参照値の差が所定のしきい値より小さい場合、及び/又は、前記2つの第2静電容量検出部において同時に取得された一連の前記同時検出参照値の平均である2つの前記平均参照値の差が所定のしきい値より小さい場合、一の参照電極における前記同時検出参照値から前記平均参照値を減算した値に所定の係数を乗じた補正値を前記検出値から減算した減算結果に相当する補正検出値を取得してよい。
これにより、人体等の物体からのノイズが小さい場合には、人体等の物体以外のノイズ源に起因したノイズが除去される。Preferably, the correction unit is configured such that a difference between two simultaneous detection reference values acquired by simultaneous detection with the detection value in the two second capacitance detection units is smaller than a predetermined threshold value, and / Or one reference when a difference between two average reference values, which is an average of a series of the simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the two second capacitance detection units, is smaller than a predetermined threshold value A corrected detection value corresponding to a subtraction result obtained by subtracting, from the detection value, a correction value obtained by subtracting a value obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value at the electrode from the detection coefficient may be acquired.
Thereby, when noise from an object such as a human body is small, noise caused by a noise source other than the object such as a human body is removed.
好適に、上記入力装置は、複数の前記検出電極における少なくとも一つの検出電極を前記参照電極として選択して前記第2静電容量検出部に接続する少なくとも1つの第2選択部を有してよい。少なくとも1つの前記第2静電容量検出部は、前記第2選択部を介して接続された検出電極を前記参照電極として前記静電容量の検出を行ってよい。
上記の構成により、複数の前記検出電極の一部が前記参照電極として用いられるため、前記参照電極を前記検出電極と独立に設ける場合に比べて、前記参照電極の配置に要する面積が節約される。Preferably, the input device may include at least one second selection unit that selects at least one detection electrode of the plurality of detection electrodes as the reference electrode and connects to the second capacitance detection unit. . The at least one second capacitance detection unit may detect the capacitance using the detection electrode connected via the second selection unit as the reference electrode.
With the above configuration, since a part of the plurality of detection electrodes is used as the reference electrode, an area required for the arrangement of the reference electrode can be saved as compared with the case where the reference electrode is provided independently of the detection electrode. .
好適に、前記検出制御部は、前記第2選択部において前記参照電極として選択した一群の検出電極に含まれる一の検出電極を前記第1選択部において選択する場合、前記第2選択部における当該一の検出電極の選択を解除してよい。
これにより、前記参照電極として使用される検出電極が、前記第1静電容量検出部と前記第2静電容量検出部に同時に接続されなくなる。Preferably, when the first selection unit selects one detection electrode included in the group of detection electrodes selected as the reference electrode in the second selection unit, the detection control unit The selection of one detection electrode may be canceled.
Thereby, the detection electrode used as the reference electrode is not simultaneously connected to the first capacitance detection unit and the second capacitance detection unit.
好適に、前記検出制御部は、直近に取得された複数の前記検出電極の検出値若しくは当該検出値に対する前記補正部の補正結果に基づいて、物体が近接した検出電極を特定し、当該特定した検出電極を前記第2選択部において前記参照電極として選択してよい。
これにより、物体が近接した検出電極が前記参照電極として選択されるため、前記参照電極において物体からのノイズが感度よく検出される。Preferably, the detection control unit specifies a detection electrode close to the object based on the detection values of the plurality of detection electrodes acquired most recently or the correction result of the correction unit with respect to the detection value, and specifies A detection electrode may be selected as the reference electrode in the second selection unit.
As a result, since the detection electrode close to the object is selected as the reference electrode, noise from the object is detected with high sensitivity at the reference electrode.
好適に、前記補正部は、直近に取得された前記同時検出参照値を含む一連の所定数の同時検出参照値を平均化することにより前記平均参照値を算出してよく、前記第2選択部において前記参照電極として選択される検出電極が変更された場合、当該変更後の検出電極について前記第1静電容量検出部において直近に取得された前記検出値の補正後の値に基づいて、前記一連の所定数の同時検出参照値を初期化してよい。 Preferably, the correction unit may calculate the average reference value by averaging a series of a predetermined number of simultaneously detected reference values including the recently acquired simultaneously detected reference values, and the second selecting unit. When the detection electrode selected as the reference electrode is changed based on the corrected value of the detection value most recently acquired in the first capacitance detection unit for the changed detection electrode, A series of a predetermined number of simultaneous detection reference values may be initialized.
本発明によれば、検出対象の物体から伝わるノイズを有効に除去し、当該物体の近接による静電容量の変化を正確に検出できる。 According to the present invention, it is possible to effectively remove noise transmitted from an object to be detected and accurately detect a change in capacitance due to the proximity of the object.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す図である。
図1に示す入力装置は、電極部10と、第1選択部20と、第2選択部30と、第1静電容量検出部40と、第2静電容量検出部50と、信号発生部60と、処理部70と、記憶部80と、インターフェース部90を有する。<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an input device according to the first embodiment of the present invention.
The input device shown in FIG. 1 includes an
電極部10の検出電極(ES1〜ESn)に指やペンなどの物体が近接すると、検出電極とグランドとの間に形成される静電容量が変化する。本実施形態に係る入力装置は、物体の近接によって生じる検出電極(ES1〜ESn)の静電容量の変化に応じた情報を入力する装置であり、例えば、電極部10への物体の近接の有無や、物体の近接位置、電極部10と物体との距離、物体の大きさなどの情報を取得するユーザーインターフェース装置(タッチパッド、タッチパネルなど)に適用される。なお、本明細書における「近接」とは、接触した状態で近くにあることと、接触しない状態で近くにあることを両方含む。When an object such as a finger or a pen comes close to the detection electrodes (ES 1 to ES n ) of the
[電極部10]
電極部10は、指やペンなどの物体の近接を検出するためのn個の検出電極ES1〜ESnを有する。検出電極ES1〜ESnは、例えば、物体の検出領域の表面に沿って格子状に配設される。検出領域の縦方向に並んだ検出電極の静電容量値から、検出領域の縦方向における物体の位置が特定される。また、検出領域の横方向に並んだ検出電極の静電容量値から、検出領域の横方向における物体の位置が特定される。[Electrode part 10]
[第1選択部20]
第1選択部20は、n個の検出電極ES1〜ESnから一つの検出電極(以下、任意の1つの検出電極を「ESi」と記す場合がある)を選択して第1静電容量検出部40に接続する回路であり、処理部70の制御に従って接続を切り換える。[First selection unit 20]
The
[第2選択部30]
第2選択部30は、n個の検出電極ES1〜ESnから一つ若しくは複数の検出電極を選択し、ノイズ検出用の参照電極として第2静電容量検出部50に接続する回路であり、処理部70の制御に従って接続を切り換える。第2選択部30は、複数の検出電極を選択する場合、当該複数の検出電極を電気的に導通させた状態で第2静電容量検出部50に接続する。[Second selection unit 30]
The
[第1静電容量検出部40]
第1静電容量検出部40は、第1選択部20を介して接続された検出電極ESiとグランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す検出値Siを取得する。第1静電容量検出部40は、処理部70により制御されたタイミングで静電容量の検出を行う。[First Capacitance Detection Unit 40]
The first
図2は、第1静電容量検出部40の構成の一例を示す図である。図2に示す第1静電容量検出部40は、オペアンプ41と、キャパシタCfと、減算器42と、掛算器43と、積分器44と、アナログ−デジタル変換器(AD変換器)45を有する。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the first
オペアンプ41とキャパシタCfは、検出電極ESiにおいて伝送される電荷に応じた信号を出力するチャージアンプを構成する。オペアンプ41の反転入力は、キャパシタCfを介してオペアンプ41の出力に接続されるとともに、検出電極ESiに接続される。オペアンプ41の非反転入力には、信号発生部60のドライブ波が入力される。The operational amplifier 41 and the capacitor C f constitute a charge amplifier that outputs a signal corresponding to the charge transmitted through the detection electrode ES i . Inverting input of the operational amplifier 41 is connected to the output of the operational amplifier 41 via a capacitor C f, is connected to the detection electrode ES i. The drive wave of the
オペアンプ41の出力がキャパシタCfを介して反転入力に負帰還されているため、オペアンプ41の反転入力と非反転入力ほぼ同じ電圧になる。従って、検出電極ESiとグランドとの間に形成される静電容量Cには、ドライブ波とほぼ同じ交流電圧が印加される。この交流電圧に応じて静電容量Cが充放電されると、キャパシタCfも同じ電荷によって充放電される。これにより、オペアンプ41は、キャパシタCfに発生する電圧とドライブ波との和に相当する電圧を出力する。ドライブ波の電圧を「Vdrv」とすると、オペアンプ41の出力電圧は「Vdrv*(C/Cf)+Vdrv」となる。Since the output of the operational amplifier 41 is negatively fed back to the inverting input via the capacitor Cf , the voltage is almost the same as the inverting input and the non-inverting input of the operational amplifier 41. Therefore, the capacitance C formed between the detection electrode ES i and ground, substantially the same AC voltage as the drive wave is applied. When the capacitance C is charged / discharged according to the AC voltage, the capacitor Cf is also charged / discharged by the same charge. Thus, the operational amplifier 41 outputs a voltage corresponding to the sum of the voltage and drive waves generated in the capacitor C f. When the drive wave voltage is “V drv ”, the output voltage of the operational amplifier 41 is “V drv * (C / C f ) + V drv ”.
減算器42は、オペアンプ41の出力電圧からドライブ波の電圧を減算した検出波を出力する。検出波は「Vdrv*(C/Cf)」で表され、静電容量Cに比例した振幅を有する。減算器42から出力される検出波と信号発生部60の復調波とを掛算器43が乗算し、この乗算結果を積分器44が積分する。復調波とドライブ波は、信号発生部60において発生する同一の信号であるため、検出波と復調波は同一の周波数成分を有する。検出波と復調波を乗算して積分することにより、検出波に含まれる復調波と同一の周波数成分の振幅に比例した直流成分が得られる。この動作は、検出波に含まれるドライブ波(Vdrv)と同じ周波数成分のフーリエ係数を求めることに相当しており、狭帯域のバンドパスフィルタとみなせる。ドライブ波と復調波は同じ信号発生部60から供給されており、両者の周波数誤差は実質的に無視できるため、積分器44からは静電容量Cに比例した出力が安定して得られる。AD変換器45は、その出力をAD変換し、デジタル信号の検出値Siとして出力する。The
静電容量Cが検出対象物(人体など)の静電容量に他の寄生容量が加わったものである場合、この寄生容量の影響は、検出対象物がない場合の検出値Siを後述の処理部70で減算することで補正できる(キャリブレーション)。このようにして、検出値Siは検出電極ESiとグランドとの静電容量値を示すものとなり、これはおおむね検出電極ESiと検出対象物(人体など)との静電容量値となる。If the capacitance C is what applied other parasitic capacitance to the capacitance of the detection target object (such as a human body), the influence of the parasitic capacitance, the later the detection value S i when there is no detected object Correction can be performed by subtraction by the processing unit 70 (calibration). In this way, the detection value S i indicates the capacitance value between the detection electrode ES i and the ground, which is generally the capacitance value between the detection electrode ES i and the detection target (such as a human body). .
第1静電容量検出部40において掛算器43と積分器44で構成される回路は、狭帯域のバンドパスフィルタとして動作し、高いノイズ除去能力を有する。ドライブ波を仮に100kHzとした場合は、100kHz近辺以外のノイズ成分をすべて除去できる。この場合、例えば直流から数10kHzの範囲の周波数のノイズは影響を与えない。ただし、この回路でもドライブ波と同じあるいはこれに近い周波数のノイズは通過させてしまう。フィルタリングできなかったノイズ成分は、検出値Siにおいてゼロから数kHz程度の周波数成分として残る。この残存成分は複数の周波数成分と位相を持ち、ノイズ影響はその各周波数成分の強度と位相で決まる量の和となる。そのため、検出値Siを100Hz程度の周波数でサンプリングした場合、ノイズ成分はサンプリングのたびに変化するランダムなゆらぎとして計測される。The circuit composed of the
[第2静電容量検出部50]
第2静電容量検出部50は、第2選択部30を介して接続されたノイズ検出用の参照電極(一つ若しくは複数の検出電極)とグランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す参照値を取得する。第2静電容量検出部50は、処理部70の制御に従って、第1静電容量検出部40における検出電極の静電容量の検出と同時に参照電極の静電容量の検出を行う。第1静電容量検出部40の検出値Siと同時の検出により第2静電容量検出部50において取得される参照値を、以降の説明では「同時検出参照値Qi」と記す。[Second capacitance detecting unit 50]
The second
第2静電容量検出部50は、例えば図2に示す第1静電容量検出部40と同様な回路構成を有しており、第1静電容量検出部40と同じドライブ波(復調波)に同期して動作する。同時検出参照値Qiは、検出値Siと同一のドライブ波(復調波)に同期して同時に検出されることから、ノイズ影響に関して検出値Siとの間に相関を有する。The second
[信号発生部60]
信号発生部60は、第1静電容量検出部40及び第2静電容量検出部50に共通のドライブ波(復調波)を供給する。信号発生部60は、例えば処理部70の制御に従って、ドライブ波(復調波)の周波数を変更してもよい。これにより、ノイズ周波数に応じてドライブ波(復調波)の周波数を変更することが可能となり、検出値Siへのノイズの干渉を生じ難くすることができる。[Signal Generator 60]
The
[処理部70]
処理部70は、入力装置の全体的な動作を制御する回路であり、例えば、記憶部80に格納されるプログラムの命令コードに従って処理を行うコンピュータや、特定の機能を実現するロジック回路を含んで構成される。処理部70の処理は、その全てをコンピュータにおいてプログラムに基づいて実現してもよいし、その一部若しくは全部を専用のロジック回路で実現してもよい。
図1の例において、処理部70は、検出制御部71と、補正部72と、座標計算部73を有する。[Processing unit 70]
The
In the example of FIG. 1, the
検出制御部71は、第1選択部20及び第2選択部30における検出電極の選択や、第1静電容量検出部40及び第2静電容量検出部50における検出動作の制御を行う。
具体的には、検出制御部71は、第1選択部20において検出電極の選択を切り替えながら、第1静電容量検出部40において静電容量の検出を繰り返すとともに、第1静電容量検出部40の検出と同時に第2静電容量検出部50の検出を繰り返す。すなわち、検出制御部71は、検出電極ES1〜ESnの各々を第1選択部20において順に一ずつ選択し、第1選択部20において一の検出電極を選択する度に、第1静電容量検出部40の検出と第2静電容量検出部50の検出を同時に行う。The
Specifically, the
また、検出制御部71は、第2選択部30におけるノイズ検出用の参照電極(一つ若しくは複数の検出電極)の選択を、後述する補正部72の補正結果に応じて変更する。すなわち、検出制御部71は、第1静電容量検出部40において直近に取得された複数の検出電極の検出値や、当該検出値に対する補正部72の補正結果に基づいて、検出対象の物体(指など)が近接した検出電極を特定し、当該特定した検出電極を第2選択部30において参照電極として選択する。具体的には、検出制御部71は、補正部72の補正結果が所定のしきい値より大きい条件や、補正部72の補正結果の大きさを相対的に比較した順位が上位から所定の順番以内にある条件を満たしている一つ若しくは複数の検出電極を、物体が近接した検出電極として特定する。これにより、物体からのノイズを受け易い検出電極が参照電極として選択されるため、後述する補正部72において物体からのノイズを効果的に補正できる。
Further, the
なお、第2選択部30において参照電極として一群の検出電極を選択しているときに、当該一群の検出電極に含まれる一の検出電極ESiを第1選択部20において選択する場合、検出制御部71は、第2選択部30における当該一の検出電極ESiの選択を解除する(検出電極ESiを第2静電容量検出部50から切り離す)。すなわち、検出制御部71は、同一の検出電極が第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50の両方に同時に接続されることを防止する。
更にこの場合、検出制御部71は、第1静電容量検出部40において取得される検出値Siと第2静電容量検出部50において取得される参照値Qiとの和を算出し、これを検出値Siに対応する同時検出参照値(Si+Qi)として取得する。これは、第1選択部20において選択された検出電極ESiの静電容量と、第2選択部30において選択された参照電極(検出電極ESiを除く)の静電容量との和が、検出値Siを含む全体の参照電極の静電容量に相当することによる。When the
Further, in this case, the
また、検出制御部71は、第2選択部30において参照電極として一の検出電極ESiのみを選択している場合には、検出電極ESiを第1選択部20において選択せず、検出電極ESiについての検出値Siの取得を省略する。すなわち、この場合も、検出制御部71は、同一の検出電極が第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50の両方に同時に接続されることを防止する。In addition, when only one detection electrode ES i is selected as the reference electrode in the
補正部72は、第1静電容量検出部40において取得された各検出電極(検出電極ES1〜ESn)の検出値(S1〜Sn)を、第2静電容量検出部50において取得される参照電極の参照値(Q1〜Qn)に基づいて補正する。具体的には、補正部72は、検出電極ESiの検出値Siを、検出値Siと同時の検出により取得された参照値である同時検出参照値Qiと、第2静電容量検出部50において検出の反復により取得された一連の複数の参照値(同時検出参照値)を平均化した平均参照値Qavrとに基づいて補正する。Correcting
補正部72は、同時検出参照値Qiが平均参照値Qavrに対して大きくなるほど補正結果の検出値(補正検出値SAi)が小さくなり、同時検出参照値Qiが平均参照値Qavrに対して小さくなるほど補正検出値SAiが大きくなるように検出値Siを補正する。
例えば、補正部72は、平均参照値Qavrを同時検出参照値Qiで除した補正値と検出値Siとを乗算した乗算結果に相当する補正検出値SAiを取得する(後述の式(3))。
あるいは、補正部72は、同時検出参照値Qiから平均参照値Qavrを減算した値に所定の係数を乗じた補正値を検出値Siから減算した減算結果に相当する補正検出値SAiを取得してもよい(後述の式(7))。The
For example, the
Alternatively, the
また、第2選択部30において参照電極として一の検出電極ESiのみが選択されている場合、補正部72は、検出電極ESiの補正検出値SAiとして平均参照値Qavrを用いる。この場合、検出電極ESiの静電容量が第2静電容量検出部50において繰り返し検出されるため、第2静電容量検出部50の検出結果を平均化した平均参照値Qavrは、検出電極ESiの検出値Siのノイズを補正した補正検出値SAiとみなせる。When only one detection electrode ES i is selected as the reference electrode in the
座標計算部73は、補正部72において補正された各検出電極(ES1〜ESn)の補正検出値(SA1〜SAn)に基づいて、電極部10の検出領域に物体(指など)が近接した座標を計算する。例えば、座標計算部73は、縦方向に並ぶ複数の検出電極について取得された複数の補正検出値に基づいて、物体近接位置の縦方向の座標を計算するとともに、横方向に並ぶ複数の検出電極について取得された複数の補正検出値に基づいて、物体近接位置の横方向の座標を計算する。また、座標計算部73は、補正検出値(SA1〜SAn)に基づいて、物体の大きさや電極からの離間距離などを計算してもよい。Based on the corrected detection values (SA 1 to SA n ) of the respective detection electrodes (ES 1 to ES n ) corrected by the
[記憶部80]
記憶部80は、処理部70において処理に使用される定数データや変数データを記憶する。処理部70がコンピュータを含む場合、記憶部80は、そのコンピュータにおいて実行されるプログラムを記憶してもよい。記憶部80は、例えば、DRAMやSRAMなどの揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、ハードディスクなどを含んで構成される。[Storage unit 80]
The
[インターフェース部90]
インターフェース部90は、入力装置と他の装置(入力装置を搭載する情報機器のコントロール用ICなど)との間でデータをやり取りするための回路である。処理部70は、座標計算部73において計算した物体の近接位置の座標や、物体の大きさ、検出電極からの離間距離などの情報を、インターフェース部90から図示しない上位装置へ出力する。上位装置では、これらの情報を用いて、ポインティング操作やジェスチャ操作の認識といったユーザーインターフェースが構築される。[Interface unit 90]
The
また、インターフェース部90は、処理部70のコンピュータにおいて実行されるプログラムを不図示のディスクドライブ装置(非一時的記録媒体に記録されたプログラムを読み取る装置)やサーバなどから取得して、記憶部80にロードしてもよい。
Further, the
ここで、上述した構成を有する入力装置において静電容量の検出値に影響を与えるノイズについて説明する。 Here, noise that affects the detected capacitance value in the input device having the above-described configuration will be described.
図3は、静電容量(Cx,Cs)を通じて検出電極ESiにノイズをもたらすノイズ源(N1,N2)を説明するための図である。
図3における「Cx」は、電極部10に近接する人体(物体)と検出電極ESiとの静電容量であり、人体の近接に応じて変化する(以降、「第1静電容量Cx」と記す場合がある)。人体はグランドに対して比較的大きな静電容量(100pF程度)を持っているが、人体と検出電極ESiとの第1静電容量Cxの変化はこれに比べて十分に小さい。そのため、図3において示すように、人体とグランドとの静電容量は一般に無視できる。ただし、人体は周囲のさまざまな機器のノイズで誘導されており、電圧性のノイズ源N1となっている。人体のノイズ源N1(以降、「第1ノイズ源N1」と記す場合がある)は、第1静電容量Cxを通して検出電極ESiの電荷の変化を引き起こす。このため、第1ノイズ源N1は、検出値Siに「人体と検出電極ESiとの第1静電容量Cxに比例したゆらぎ」を発生させる。Figure 3 is a view for explaining the capacitance (C x, C s) noise source resulting in noise in the detection electrode ES i through the (N1, N2).
“C x ” in FIG. 3 is a capacitance between the human body (object) adjacent to the
他方、図3における「Cs」は、人体以外のノイズ源N2からのノイズ伝搬に関与する静電容量である(以降、「第2静電容量Cs」と記す場合がある)。この第2静電容量Csは、人体の有無に関わらず存在しており、人体の近接状態を表す検出電極ESの自己容量(第1静電容量Cx)には依存しない。第2静電容量Csは、ノイズ伝搬に関与しない他の寄生容量も含めてキャリブレーション等で補正されてしまい、理想的には検出値に表れない。第2静電容量Csの値は、個々の検出電極ごとに予め測定して補正処理に用いることができる。検出電極ごとにあまり変化がない場合、第2静電容量Csは、全ての検出電極において共通の固定値でもよい。図3におけるノイズ源N2は、例えば液晶パネルや電源線などの人体以外に存在するノイズの発生源を表す。この非人体のノイズ源N2(以降、「第2ノイズ源N2」と記す場合がある)は、第2静電容量Csを通じて検出電極ESiの電荷を変化させ、検出値Siに「一定のゆらぎ」を発生させる。On the other hand, “C s ” in FIG. 3 is a capacitance involved in noise propagation from the noise source N2 other than the human body (hereinafter, may be referred to as “second capacitance C s ”). This second capacitance C s exists regardless of the presence or absence of a human body, and does not depend on the self-capacitance (first capacitance C x ) of the detection electrode ES indicating the proximity state of the human body. The second capacitance C s is corrected by calibration or the like including other parasitic capacitances not involved in noise propagation, and ideally does not appear in the detected value. The value of the second capacitance C s can be measured in advance for each detection electrode and used for the correction process. When there is not much change for each detection electrode, the second capacitance C s may be a fixed value common to all the detection electrodes. A noise source N2 in FIG. 3 represents a source of noise existing other than the human body, such as a liquid crystal panel or a power line. This non-human body noise source N2 (hereinafter sometimes referred to as “second noise source N2”) changes the charge of the detection electrode ES i through the second capacitance C s , and the detection value S i becomes “constant”. ”Fluctuation”.
図3に示す等価的な回路モデルから明らかなように、これらのノイズ源N1,N2は静電容量検出部(40,50)の検出波に加算的な影響を与える(重ね合わせの理)。入力装置における検出対象は、人体と検出電極ESiとの第1静電容量Cx(自己容量)である。人体の第1ノイズ源N1は、この第1静電容量Cxに比例したゆらぎを発生させる。また、非人体の第2ノイズ源N2は、第1静電容量Cxに無関係のゆらぎを発生させる。検出値Siは、この双方のゆらぎが加算されたノイズを含む。従って、静電容量Cxの検出値Siは、以下の式で表現できる。As is apparent from the equivalent circuit model shown in FIG. 3, these noise sources N1 and N2 have an additive effect on the detection waves of the capacitance detection units (40, 50) (superposition theory). The detection target in the input device is a first capacitance C x (self-capacitance) between the human body and the detection electrode ES i . The first noise source of the human body N1 generates a proportional fluctuation in the first capacitance C x. The second noise source N2 in non-human body, generates extraneous fluctuations to the first capacitance C x. The detection value S i includes noise obtained by adding both fluctuations. Therefore, the detection value S i of the capacitance C x can be expressed by the following equation.
式(1)において、「Ai*Cx」は人体の第1ノイズ源N1に起因するノイズ成分(第1ノイズ成分)を示し、「Bi*Cs」は非人体の第2ノイズ源N2に起因するノイズ成分(第2ノイズ成分)を示す。また、「Ai」は第1ノイズ源N1の強度を示す係数(第1ノイズ係数)であり、「Bi」は第2ノイズ源N2の強度を示す係数(第2ノイズ係数)である。第1ノイズ係数Aiと第2ノイズ係数Biは、あるゆらぎ幅を持ったランダム値であり、静電容量を検出する度に異なる値となる。In Expression (1), “A i * C x ” represents a noise component (first noise component) caused by the first noise source N1 of the human body, and “B i * C s ” represents the second noise source of the non-human body. The noise component (2nd noise component) resulting from N2 is shown. Further, “A i ” is a coefficient (first noise coefficient) indicating the intensity of the first noise source N1, and “B i ” is a coefficient (second noise coefficient) indicating the intensity of the second noise source N2. The first noise coefficient A i and the second noise coefficient B i are random values having a certain fluctuation width, and become different values every time the capacitance is detected.
図4は、人体の第1ノイズ源N1が検出値Siや同時検出参照値Qiに与える影響を説明するための図である。第1静電容量Cxに対する検出値Siの関数は、式(1)において示すように一次関数となる。第1静電容量Cxに対する同時検出参照値Qiの関数も同様である。人体からのノイズがない場合、一次関数の傾きは一定になるが、人体からのノイズが存在する場合、この傾きは静電容量の検出を行う度に変化する。FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of the first noise source N1 on the human body on the detection value S i and the simultaneous detection reference value Q i . The function of the detection value S i with respect to the first capacitance C x is a linear function as shown in Expression (1). The same applies to the function of the simultaneous detection reference value Q i for the first capacitance C x . When there is no noise from the human body, the slope of the linear function is constant, but when there is noise from the human body, this slope changes every time capacitance is detected.
他方、図5は、非人体の第2ノイズ源N2が検出値Siや同時検出参照値Qiに与える影響を説明するための図である。人体からのノイズがない場合、式(1)に示す一次関数の切片は一定(ゼロ)になるが、非人体からのノイズが存在することによって、一次関数の切片は静電容量検出の度に変化する。On the other hand, FIG. 5 is a diagram for explaining the influence of the non-human second noise source N2 on the detection value S i and the simultaneous detection reference value Q i . When there is no noise from the human body, the intercept of the linear function shown in Equation (1) is constant (zero), but due to the presence of noise from the non-human body, the intercept of the linear function is Change.
本実施形態に係る入力装置では、第2静電容量検出部50において取得される同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrを用いて、式(1)における未知係数(Ai,係数Bi)を推定することにより、式(1)の第1静電容量Cxに相当する補正検出値SAiが算出される。In the input device according to the present embodiment, the unknown coefficient (A i , coefficient B in Equation (1) is used by using the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr acquired by the second
次に、本実施形態に係る入力装置における静電容量の検出とその検出結果の補正に関する処理について説明する。 Next, processing relating to capacitance detection and correction of the detection result in the input device according to the present embodiment will be described.
図6は、第1の実施形態に係る入力装置において検出電極の静電容量値を取得する処理を説明するためのフローチャートである。図6に示す処理では、電極部10に含まれる各検出電極の静電容量がそれぞれ検出されて補正される。この処理が周期的に繰り返されることによって、電極部10に近接する物体(指等)の動きに応じた各検出電極の静電容量の変化が周期的に計測される。
FIG. 6 is a flowchart for explaining processing for acquiring the capacitance value of the detection electrode in the input device according to the first embodiment. In the process shown in FIG. 6, the capacitance of each detection electrode included in the
図6に示す処理では、まず、電極部10の検出電極の中からノイズ検出用の参照電極が決定される(ST100)。次いで、第1選択部20において選択する検出電極と、第2選択部30において参照電極として選択する検出電極がそれぞれ設定され、その設定に応じた電極が第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50にそれぞれ接続される(ST130)。そして、第1静電容量検出部40及び第2静電容量検出部50において検出電極の静電容量と参照電極の静電容量が同時に検出され、検出値Siと同時検出参照値Qiが取得される(ST140)。全ての検出電極の静電容量が検出されるまで、ステップST130,ST140の処理が繰り返される(ST230)。全ての検出電極の静電容量が検出されると、同時検出参照値Q1〜Qnの平均値である平均参照値Qavrが算出される(ST240)。各検出値Siは、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとに基づいて補正され、その補正結果として補正検出値SAiが得られる(ST250)。
以下、フローチャートの各ステップを詳しく説明する。In the process shown in FIG. 6, first, a reference electrode for noise detection is determined from the detection electrodes of the electrode unit 10 (ST100). Next, a detection electrode to be selected by the
Hereinafter, each step of the flowchart will be described in detail.
ST100:
処理部70の検出制御部71は、電極部10の検出電極ES1〜ESnの中から、第2選択部30において選択するノイズ検出用の参照電極を決定する。参照電極は、補正対象のノイズが多く誘導されている電極であることが望ましい。そのため、人体からのノイズを補正する場合、検出制御部71は、人体が近接している検出電極を参照電極として決定する。ST100:
The
検出電極の静電容量(Cx)は、人体が近接するほど大きくなるため、第1静電容量検出部40の検出値が大きいほど、或いは、補正部72における補正後の検出値が大きいほど、検出電極に人体が近接している可能性が高い。そこで、例えば検出制御部71は、第1静電容量検出部40において直近に取得された複数の検出電極の検出値若しくは当該検出値に対する補正部72の補正結果に基づいて、物体(指など)が近接した1つ若しくは複数の検出電極を特定し、これを参照電極として決定する。
具体的には、検出制御部71は、補正部72の補正結果(又は補正前の検出値)が所定のしきい値より大きい条件を満たしている一つ若しくは複数の検出電極を、参照電極として決定する。或いは、検出制御部71は、補正部72の補正結果(又は補正前の検出値)の大きさを相対的に比較した順位が上位から所定の順番以内にある条件を満たしている一つ若しくは複数の検出電極を、参照電極として決定してもよい。更に他の実施例において、検出制御部71は、これらの条件の少なくとも一方を満たす検出電極を参照電極として決定してもよいし、両方の条件を満たす検出電極のみを参照電極として決定してもよい。Since the capacitance (C x ) of the detection electrode increases as the human body approaches, the detection value of the first
Specifically, the
なお、全ての検出電極(第1選択部20で選択中のものを除く)を参照電極として使用する場合、処理部70は、ステップST100の処理を省略してよい。
Note that when all the detection electrodes (except those selected by the first selection unit 20) are used as reference electrodes, the
ST130:
検出制御部71は、第1選択部20及び第2選択部30において選択する検出電極をそれぞれ設定する。すなわち、検出制御部71は、第1選択部20において「ES1,ES2,…,ESn」の順番で検出電極を選択し、第2選択部30においてはステップST100で決定した参照電極を選択する。ST130:
The
なお、ステップST100において参照電極として決定された一群の検出電極に含まれる一の検出電極ESiを第1選択部20において選択する場合、検出制御部71は、第2選択部30におけるこの検出電極ESiの選択を解除する。
また、ステップST100において一の検出電極ESiのみが参照電極として決定された場合、検出制御部71は、この検出電極ESiを第1選択部20において選択しないようにする(検出電極ESiの選択をスキップする)。
これにより、検出制御部71は、第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50の両方が同じ検出電極に同時に接続されることを防止する。When the
When only one detection electrode ES i is determined as the reference electrode in step ST100, the
Thereby, the
ST140:
検出制御部71は、第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50において同時に静電容量の検出を行い、検出値Siと同時検出参照値Qiを取得する。検出制御部71は、取得したこれらのデータを記憶部80の所定の記憶領域に格納する。ST140:
The
同時検出参照値Qiは、ノイズがない場合に略一定の値を示す静電容量Q(参照電極と物体との静電容量)を検出するものである。ここで「略一定」の意味は、物体(人体)の動きによる静電容量Qの変化が無視できることを示す。例えば指の位置を検出する場合、電極部10の各検出電極の検出値Siを取得するためにステップST140の検出が繰り返される間も、指の移動によって静電容量Qの変化が生じ得る。個々の検出電極について行うステップST140の検出の時間は、この静電容量Qの変化が十分小さく無視できるような長さに決められる。The simultaneous detection reference value Q i detects a capacitance Q (capacitance between the reference electrode and the object) that shows a substantially constant value when there is no noise. Here, the meaning of “substantially constant” indicates that the change in the capacitance Q due to the movement of the object (human body) can be ignored. For example, when detecting the position of the finger, even while the detection of step ST140 in order to acquire a detection value S i of the respective detection electrodes of the
なお、既に説明したように、参照電極に含まれる検出電極ESiが第1静電容量検出部40と第2静電容量検出部50の両方に接続されることを防止するため、第1選択部20において検出電極ESiが選択される場合には、第2選択部30において検出電極ESiの選択が解除される。この場合、検出制御部71は、第1静電容量検出部40において取得される検出値Siと第2静電容量検出部50において取得される参照値Qiとの和(Si+Qi)を、同時検出参照値として算出する。補正部72は、この同時検出参照値(Si+Qi)を、平均参照値Qavrの算出に用いるとともに、検出値Siの補正に利用する。
同時検出参照値(Si+Qi)は、第1静電容量検出部40に接続した検出電極ESiの静電容量と、第2静電容量検出部50に接続した参照電極の一部(検出電極ESiを除いた残りの部分)の静電容量との和を表しており、これは、検出電極ESiを含む参照電極全体の静電容量と等価である。As described above, the first selection is performed to prevent the detection electrode ES i included in the reference electrode from being connected to both the first
The simultaneous detection reference value (S i + Q i ) includes the capacitance of the detection electrode ES i connected to the first
ST230:
検出制御部71は、全ての検出電極について静電容量の検出が済んでいない場合、ステップST130に戻って次の検出電極を選択し、静電容量の検出(ST140)を行う。これにより、電極部10の各検出電極についてそれぞれ検出値Siと同時検出参照値Qiが取得される。ST230:
If the detection of the capacitance has not been completed for all the detection electrodes, the
ST240:
補正部72は、ステップST140の繰り返しにより取得された同時検出参照値Qiに基づいて、平均参照値Qavrを算出する。ST240:
The correcting
同時検出参照値Qiは、ノイズがない場合に略一定の静電容量Qを示すが、図3に示すようなノイズ源が存在する場合には、刻々変化するノイズの影響を受けて検出の度に異なる値となる。従って、真の静電容量Qと同時検出参照値Qiとの違いがノイズ影響を示すことになる。真の静電容量Qは直接的に検出できないが、一連の複数の同時検出参照値Qiを平均化した平均参照値Qavrによって推定可能である。The simultaneous detection reference value Q i indicates a substantially constant capacitance Q when there is no noise. However, when there is a noise source as shown in FIG. 3, the detection value is affected by the constantly changing noise. Different values each time. Therefore, the difference between the true capacitance Q and the simultaneous detection reference value Q i indicates the influence of noise. The true capacitance Q cannot be detected directly, but can be estimated by an average reference value Q avr obtained by averaging a series of a plurality of simultaneously detected reference values Q i .
平均参照値Qavrは繰り返し検出された複数の同時検出参照値Qiの平均的な値なので、繰り返し回数を増加させれば静電容量Qに限りなく近づいていく。すなわち、同時検出参照値Qiがノイズの影響により分散「σ2」の分布を持つとした場合、N個の同時検出参照値Qiを単純平均した値の分散は、中心極限定理により「σ2/N」となる。このため、平均参照値Qavrと真の静電容量Qとの誤差は、Nが増加するに従い「1/√N」の比で減少していく。Since the average reference value Q avr is an average value of the plurality of simultaneously detected reference values Q i that are repeatedly detected, the capacitance Q approaches as much as possible when the number of repetitions is increased. That is, when the simultaneous detection reference value Q i has a distribution of “σ 2 ” due to the influence of noise, the variance of a value obtained by simply averaging the N simultaneous detection reference values Q i is “σ by the central limit theorem. 2 / N ". For this reason, the error between the average reference value Q avr and the true capacitance Q decreases with a ratio of “1 / √N” as N increases.
補正部72は、例えば、ステップST140の繰り返しによって取得されるn個の同時検出参照値Q1〜Qnを平均化することにより平均参照値Qavrを算出する。あるいは、補正部72は、nより多い若しくはnより少ない個数の同時検出参照値の移動平均値として平均参照値Qavrを算出してもよい。平均化する同時検出参照値の個数は、物体(人体等)の移動による静電容量Qの変化が無視できる範囲に設定すればよい。
また、補正部72は、複数の同時検出参照値の単純平均を求める方法以外にも、例えば、ある一定の期間に検出される同時検出参照値の最大値と最小値の平均や、ある一定の期間に取得される同時検出参照値の中央値を平均参照値Qavrとして取得してもよい。あるいは、補正部72は、ノイズによりばらついた複数のデータから真値を予測する他の種々のアルゴリズムを用いて平均参照値Qavrを取得してもよい。For example, the
In addition to the method of obtaining a simple average of a plurality of simultaneous detection reference values, the
ST250:
補正部72は、ステップST140の繰り返しにより取得された各検出電極の検出値S1〜Snを、ステップST140において取得された同時検出参照値Q1〜Qnと、ステップST240において取得された平均参照値Qavrとに基づいて補正する。ST250:
図7は、図6に示すフローチャートにおける検出値の補正処理(ST250)を説明するためのフローチャートである。
補正部72は、検出値S1〜Snから順番に一の検出値Siを選択し(ST300)、選択した検出値Siを同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとに基づいて補正し、その補正結果として補正検出値SAiを取得する(ST350)。補正部72は、全ての検出値S1〜Snを補正するまでステップST350を繰り返す(ST380)。FIG. 7 is a flowchart for explaining the detection value correction process (ST250) in the flowchart shown in FIG.
The
本実施形態において、補正部72は、図3に示す2種類のノイズ源(N1,N2)の一方のみが存在するものと仮定して、検出値Siの補正を行う。どちらのノイズを補正するかは、ユーザが適宜選択できるようにしてもよいし、入力装置を搭載する電子機器からの信号(電子機器の動作状態を示す信号など)に応じて補正部72が切り替えるようにしてもよい。あるいは、補正部72は、2種類のノイズ源(N1,N2)の一方のみが存在するものと仮定した補正検出値と他方のみが存在すると仮定した補正検出値とをそれぞれ取得し、当該2つの補正検出値の平均値や加重平均値を最終的な補正結果としてもよい。
以下、それぞれのノイズ補正の方法について説明する。In the present embodiment, the
Hereinafter, each noise correction method will be described.
[第1ノイズ源N1からのノイズ(人体のノイズ)を補正する場合]
この場合、図3における非人体の第2ノイズ源N2は無視し、第2ノイズ源N2から検出電極ESiにノイズを伝搬する第2静電容量Csをゼロと仮定する。すなわち、上述した式(1)において、第2ノイズ係数Biと第2静電容量Csとの積「Bi*Cs」により表されるノイズ成分(第2ノイズ成分)をゼロと仮定する。そうすると、検出値Siは、人体の第1ノイズ源N1に起因する第1ノイズ成分(Ai*Cx)と第1静電容量Cxとの和として表わされる。これは、係数「1+Ai」を第1静電容量Cxに乗じた値と等しい。[When correcting noise (human body noise) from the first noise source N1]
In this case, the second noise source N2 of the non-human body in FIG. 3 is ignored, and the second capacitance C s that propagates noise from the second noise source N2 to the detection electrode ES i is assumed to be zero. That is, in the above equation (1), it is assumed that the noise component (second noise component) represented by the product “B i * C s ” of the second noise coefficient B i and the second capacitance C s is zero. To do. Then, the detection value S i is expressed as the sum of the first noise component (A i * C x ) caused by the first noise source N1 of the human body and the first capacitance C x . This is equal to a value obtained by multiplying the first capacitance C x by the coefficient “1 + A i ”.
また、参照電極(第2選択部30で選択される1以上の検出電極)と人体との静電容量を「第1参照静電容量Q」とすると、同時検出参照値Qiは、式(1)における「Cx」を「Q」に置き換えたものとみなせる。検出電極ESiと第2ノイズ源N2との第2静電容量Csをゼロと仮定しているため、1つ又は複数の検出電極ESiからなる参照電極についても、第2ノイズ源N2との間の静電容量はゼロとなる。従って、同時検出参照値Qiについても、非人体の第2ノイズ源N2に起因するノイズ成分はゼロとなる。人体の第1ノイズ源N1に起因するノイズ成分は、検出値Siと同じ時刻に同じ第1ノイズ源N1から第1参照静電容量Qを通じて伝搬したノイズ成分であるため、検出値Siと同じ第1ノイズ係数Aiを用いて「Ai*Q」と表わされる。従って、同時検出参照値Qiは、人体のノイズ成分(Ai*Q)と第1参照静電容量Qとの和として表わされる。これは、係数「1+Ai」を第1参照静電容量Qに乗じた値と等しい。
以上をまとめると、検出値Siと同時検出参照値Qiは、それぞれ次式のように表わされる。When the capacitance between the reference electrode (one or more detection electrodes selected by the second selection unit 30) and the human body is “first reference capacitance Q”, the simultaneous detection reference value Q i is expressed by the equation ( It can be considered that “C x ” in 1) is replaced with “Q”. Since the second capacitance C s between the detection electrode ES i and the second noise source N2 is assumed to be zero, the reference electrode composed of one or more detection electrodes ES i is also connected to the second noise source N2. The capacitance between is zero. Accordingly, the noise component caused by the non-human second noise source N2 is also zero for the simultaneous detection reference value Q i . Noise component caused by the first noise source N1 of the human body are the noise component propagated through the first reference capacitance Q from the detection value S i and the same first noise source at the same time N1, the detected value S i The same first noise coefficient A i is used to express “A i * Q”. Therefore, the simultaneous detection reference value Q i is expressed as the sum of the human body noise component (A i * Q) and the first reference capacitance Q. This is equal to a value obtained by multiplying the first reference capacitance Q by the coefficient “1 + A i ”.
In summary, the detection value S i and the simultaneous detection reference value Q i are respectively expressed by the following equations.
検出値Siの補正により求めるべき値は「第1静電容量Cx」であるから、式(2−1)における「Cx」を補正検出値SAiに置き換えて式(2−1)と式(2−2)を整理すると、補正検出値SAiは次式のように表わされる。Since the value to be obtained by correcting the detection value S i is the “first capacitance C x ”, “C x ” in the equation (2-1) is replaced with the correction detection value SA i to obtain the equation (2-1). When the equation (2-2) is arranged, the corrected detection value SA i is expressed by the following equation.
式(3)から、補正検出値SAiは、平均参照値Qavrを同時検出参照値Qiで除した補正値「Qavr/Qi」と検出値Siとの乗算結果として求められる。From equation (3), the corrected detection value SA i is obtained as a result of multiplying the correction value “Q avr / Q i ” obtained by dividing the average reference value Q avr by the simultaneous detection reference value Q i and the detection value S i .
式(3)に式(2−1)、式(2−2)を代入すると、次式が得られる。 Substituting Equations (2-1) and (2-2) into Equation (3) yields the following equation.
式(4)における「Qavr/Q」は、第1静電容量Cxに対する補正検出値SAiの誤差を示す。従って、補正検出値SAiの誤差は、第1参照静電容量Qに対する平均参照値Qavrの誤差によって決まり、平均参照値Qavrが第1参照静電容量Qに近づくほど小さくなる。“Q avr / Q” in Expression (4) indicates an error of the corrected detection value SA i with respect to the first capacitance C x . Accordingly, the error correction detection value SA i is determined by the error of the mean reference value Q avr for the first reference capacitance Q, the average reference value Q avr decreases closer to the first reference capacitance Q.
図8は、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから人体ノイズの影響が推定されることを説明するための図である。図4において示したように、人体からのノイズは、第1静電容量Cxに対する検出値Siの一次関数の傾きを変化させる。この傾きは、第1静電容量Cxに対する同時検出参照値Qiの一次関数と同じであり、人体以外からのノイズを無視した場合は、図8に示すように、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから推定可能である。従って、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから推定される傾き(1+Ai)を第1静電容量Cxに対する検出値Siの一次関数に適用することにより、検出値Siに対応する第1静電容量Cxの推定値として、補正検出値SAiを算出できる。FIG. 8 is a diagram for explaining that the influence of human body noise is estimated from the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr . As shown in FIG. 4, the noise from the human body changes the slope of the linear function of the detection value S i with respect to the first capacitance C x . This slope is the same as a linear function of the simultaneous detection reference value Q i for the first capacitance C x , and when noise from other than the human body is ignored, as shown in FIG. 8, the simultaneous detection reference value Q i And the average reference value Q avr can be estimated. Therefore, by applying the slope (1 + A i ) estimated from the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr to the linear function of the detection value S i for the first capacitance C x , the detection value S i is obtained. The corrected detection value SA i can be calculated as the estimated value of the corresponding first capacitance C x .
なお、同時検出参照値Qiがあまり大きく変動しておらず、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差ΔQi(ΔQi=Qi−Qavr)が小さい場合は、式(3)に示す補正検出値SAiを次式のように近似することも可能である。If the simultaneous detection reference value Q i does not vary so much and the difference ΔQ i (ΔQ i = Q i −Q avr ) between the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr is small, It is also possible to approximate the corrected detection value SA i shown in (3) as follows.
また、補正検出値SAiは演算処理によって求めてもよいし、演算結果の数値を含んだ変換テーブルを使って取得しても。Further, the correction detection value SA i may be obtained by a calculation process, or may be acquired by using a conversion table including a numerical value of the calculation result.
[第2ノイズ源N2からのノイズ(非人体のノイズ)を補正する場合]
この場合、式(1)において、人体の第1ノイズ源N1に起因する第1ノイズ成分(Ai*Cx)をゼロと仮定する。そのため、検出値Siは、非人体の第2ノイズ源N2に起因する第2ノイズ成分(Bi*Cs)と第1静電容量Cxとの和として表わされる。[When correcting noise (non-human body noise) from the second noise source N2]
In this case, in Equation (1), it is assumed that the first noise component (A i * C x ) resulting from the first noise source N1 of the human body is zero. Therefore, the detection value S i is represented as the sum of the second noise component (B i * C s ) caused by the non-human second noise source N2 and the first capacitance C x .
また、非人体の第2ノイズ源N2と参照電極との静電容量を「第2参照静電容量Cq」とすると、同時検出参照値Qiは、式(1)における「Cs」を「Cq」に置き換えたものとみなせる。同時検出参照値Qiにおいても、検出値Siと同様に、人体の第1ノイズ源N1に起因するノイズ成分をゼロとみなす。非人体の第2ノイズ源N2に起因するノイズ成分は、検出値Siと同じ時刻に同じ第2ノイズ源N2から第2参照静電容量Cqを通じて伝搬したノイズ成分であるため、検出値Siと同じ第2ノイズ係数Biを用いて「Bi*Cq」と表わされる。従って、同時検出参照値Qiは、非人体のノイズ成分(Bi*Cq)と第1参照静電容量Qとの和として表わされる。
以上をまとめると、検出値Siと同時検出参照値Qiはそれぞれ次式のように表わされる。Further, when the capacitance between the non-human body second noise source N2 and the reference electrode is “second reference capacitance C q ”, the simultaneous detection reference value Q i is “C s ” in the equation (1). It can be considered that it is replaced with “C q ”. Also in the simultaneous detection reference value Q i , the noise component caused by the first noise source N1 of the human body is regarded as zero, similarly to the detection value S i . Since the noise component caused by the second noise source N2 in non-human body, a noise component propagated through the second reference capacitance C q from the detection value S i and the same second noise source at the same time N2, the detection value S It is expressed as “B i * C q ” using the same second noise coefficient B i as i . Therefore, the simultaneous detection reference value Q i is expressed as the sum of the non-human body noise component (B i * C q ) and the first reference capacitance Q.
In summary, the detection value S i and the simultaneous detection reference value Q i are represented by the following equations, respectively.
式(6−1)における「Cx」を補正検出値SAiに置き換えて式(6−1)と式(6−2)を整理すると、補正検出値SAiは次式のように表わされる。When “C x ” in equation (6-1) is replaced with correction detection value SA i and equations (6-1) and (6-2) are rearranged, correction detection value SA i is expressed as the following equation. .
式(7)から、補正検出値SAiは、同時検出参照値Qiから平均参照値Qavrを減算した値に所定の係数(Cs/Cq)を乗じた補正値「(Qi−Qavr)*(Cs/Cq)」を検出値Siから減算した結果として求められる。From Expression (7), the corrected detection value SA i is obtained by multiplying a value obtained by subtracting the average reference value Q avr from the simultaneous detection reference value Q i by a predetermined coefficient (C s / C q ) “(Q i − Q avr ) * (C s / C q ) ”is obtained as a result of subtraction from the detection value S i .
なお、第2静電容量Csと第2参照静電容量Cqは人体の近接と無関係に一定であり、電極ごとに予め測定できるため、例えば、各測定値を記憶部80に格納しておき、補正部72が補正検出値SAiを算出する際にそれらの測定値を用いるようにしてもよい。The second capacitance C s and the second reference capacitance C q are constant regardless of the proximity of the human body and can be measured in advance for each electrode. For example, each measured value is stored in the
式(7)に式(6−1)、式(6−2)を代入すると、次式が得られる。 Substituting Equations (6-1) and (6-2) into Equation (7) yields the following equation.
式(8)における「(Q−Qavr)*(Cs/Cq)」は、第1静電容量Cxに対する補正検出値SAiの誤差を示す。第2ノイズ源N2から各検出電極に誘導するノイズと同様のノイズが参照電極にも誘導するように参照電極を選択することで、式(8)における係数「Cs/Cq」は1に近い適当な値にすることが可能である。従って、補正検出値SAiの誤差は、第1参照静電容量Qに対する平均参照値Qavrの誤差によって概ね決まり、平均参照値Qavrが第1参照静電容量Qに近づくほど小さくなる。“(Q−Q avr ) * (C s / C q )” in Expression (8) indicates an error of the corrected detection value SA i with respect to the first capacitance C x . The coefficient “C s / C q ” in Equation (8) is set to 1 by selecting the reference electrode so that the same noise as the noise induced from the second noise source N2 to each detection electrode is also induced in the reference electrode. It is possible to make it close to a suitable value. Accordingly, the error correction detection value SA i is generally determined by the error of the mean reference value Q avr for the first reference capacitance Q, the average reference value Q avr decreases closer to the first reference capacitance Q.
図9は、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから非人体ノイズの影響が推定されることを説明するための図である。図5において示したように、非人体からのノイズは、第1静電容量Cxに対する検出値Siの一次関数の切片を変化させ、その切片は第2静電容量Csと第2ノイズ係数Biとの積(Bi*Cs)で表わされる。また、非人体からのノイズは、第1静電容量Cxに対する同時検出参照値Qiの一次関数の切片も変化させ、その切片は第2参照静電容量Cqと第2ノイズ係数Biとの積(Bi*Cq)で表わされる。人体からのノイズを無視した場合、図9に示すように、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから切片(Bi*Cq)を推定できる。従って、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrから推定される切片(Bi*Cq)に基づいて第2ノイズ係数Biを求め、これを第1静電容量Cxに対する検出値Siの一次関数に適用することにより、検出値Siに対応した補正検出値SAiを算出できる。FIG. 9 is a diagram for explaining that the influence of non-human body noise is estimated from the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr . As shown in FIG. 5, the noise from the non-human body changes the intercept of the linear function of the detected value S i with respect to the first capacitance C x , and the intercept is the second capacitance C s and the second noise. It is represented by the product (B i * C s ) with the coefficient B i . The noise from the non-human body also changes the intercept of the linear function of the simultaneous detection reference value Q i for the first capacitance C x , and the intercept is the second reference capacitance C q and the second noise coefficient B i. (B i * C q ). When noise from the human body is ignored, as shown in FIG. 9, the intercept (B i * C q ) can be estimated from the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr . Accordingly, the second noise coefficient B i is obtained based on the intercept (B i * C q ) estimated from the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr , and this is the detected value for the first capacitance C x . by applying a linear function of S i, it can be calculated corresponding to the detected value S i corrected detection value SA i.
なお、上記2種類のノイズ補正方法では、式(3),式(7)から分かるように、何れも同時検出参照値Qiが平均参照値Qavrに対して大きくなるほど検出値Siが小さくなり、同時検出参照値Qiが平均参照値Qavrに対して小さくなるほど検出値Siが大きくなるように検出値Siの補正が行われる。逆に言えば、平均参照値Qavrが同時検出参照値Qiに対して小さくなるほど検出値Siが小さくなり、平均参照値Qavrが同時検出参照値Qiに対して大きくなるほど検出値Siが大きくなるように検出値Siの補正が行われる。すなわち、上記2つの補正方法では、同時検出参照値Qiの変化の方向に対して検出値Siが逆方向に補正され、平均参照値Qavrの変化の方向に対して検出値Siが同方向に補正される。これは、平均参照値Qavrを第1静電容量Cxの真値とみなし、真値と検出値Siとの違いをノイズ量として補正することに起因する。従って、同時検出参照値Qi及び平均参照値Qavrの変化方向に応じて検出値Siを上述のように逆方向又は同方向へ補正すれば、式(3),式(7)に限らず、真値との誤差を小さくする補正効果を得ることが可能である。In the above two types of noise correction methods, as can be seen from the equations (3) and (7), the detection value S i decreases as the simultaneous detection reference value Q i increases with respect to the average reference value Q avr . becomes, simultaneous detection reference value Q i is the correction of the detected value S i such becomes smaller as the detected value S i to the average reference value Q avr increases performed. Conversely, becomes smaller as the detected value S i mean reference value Q avr is against simultaneous detection reference value Q i becomes smaller, as the average reference value Q avr increases relative simultaneous detection reference value Q i detected value S The detection value S i is corrected so that i increases. That, in the two correction methods, is corrected to the detected value S i is opposite to the direction of change of the simultaneous detection reference value Q i, the detection value S i with respect to the direction of change in the average reference value Q avr is It is corrected in the same direction. This is because the average reference value Q avr is regarded as the true value of the first capacitance C x and the difference between the true value and the detected value S i is corrected as a noise amount. Therefore, if the detection value S i is corrected in the reverse direction or the same direction as described above according to the change direction of the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr , the expression is limited to Expression (3) and Expression (7). It is possible to obtain a correction effect that reduces the error from the true value.
以上説明したように、本実施形態に係る入力装置によれば、人体等の物体が近接することによって、検出値Siとグランドとの間の静電容量が変化する。参照電極では、検出電極ESiにノイズをもたらすノイズ源(N1,N2)からのノイズが検出される。第1静電容量検出部40では、検出電極ESiとグランドとの間の静電容量が検出され、その検出結果として検出値Siが取得される。また、第2静電容量検出部50では、参照電極とグランドとの間の静電容量が検出され、その検出結果として参照値が取得される。第1静電容量検出部40において静電容量の検出が行われるとき、同時に第2静電容量検出部50においても静電容量の検出が行われ、検出結果の参照値が検出値Siに対応する同時検出参照値Qiとして取得される。また、第2静電容量検出部50では静電容量の検出が反復されて、その検出結果として複数の参照値が取得される。第1静電容量検出部40の検出値Siは、第2静電容量検出部50において同時の検出により取得された同時検出参照値Qiと、第2静電容量検出部50において取得された複数の参照値を平均化した平均参照値Qavrとに基づいて補正される。As described above, according to the input device according to the present embodiment, the capacitance between the detection value Si and the ground changes when an object such as a human body approaches. The reference electrode, noise from the noise source to provide a noise detection electrodes ES i (N1, N2) are detected. In the first
従って、近接する物体(人体等)のノイズ源(N1)に起因したノイズを参照電極において検出する場合には、参照電極と物体との第1参照静電容量Qが平均参照値Qavrによって推定可能となる。そして、平均参照値Qavrにより推定される第1参照静電容量Qと同時検出参照値Qiとの違いから、検出値Siの検出時におけるノイズ源(N1)からのノイズの強さが推定可能となる。これにより、近接する物体のノイズ源(N1)に起因したノイズを検出値Siから有効に除去できる。そのため、物体の近接による検出電極ESiの静電容量の変化を正確に検出できる。Therefore, when the noise caused by the noise source (N1) of a nearby object (such as a human body) is detected at the reference electrode, the first reference capacitance Q between the reference electrode and the object is estimated by the average reference value Qavr . It becomes possible. From the difference between the first reference capacitance Q estimated by the average reference value Q avr and the simultaneous detection reference value Q i , the intensity of noise from the noise source (N1) at the time of detection of the detection value S i is determined. It can be estimated. Thereby, the noise resulting from the noise source (N1) of the adjacent object can be effectively removed from the detection value S i . Therefore, it accurately detects changes in capacitance of the detection electrode ES i by proximity of an object.
また、近接する物体以外のノイズ源(N2)に起因したノイズを参照電極において検出する場合においても、参照電極と物体との第1参照静電容量Qが平均参照値Qavrによって推定可能となり、その推定される第1参照静電容量Qと同時検出参照値Qiとの違いから、検出値Siの検出時におけるノイズ源(N2)からのノイズの強さが推定可能となる。これにより、近接する物体以外のノイズ源(N2)に起因したノイズについても、検出値Siから有効に除去できる。そのため、物体の近接による検出電極ESiの静電容量の変化を正確に検出できる。In addition, even when noise caused by a noise source (N2) other than an adjacent object is detected at the reference electrode, the first reference capacitance Q between the reference electrode and the object can be estimated by the average reference value Q avr . From the difference between the estimated first reference capacitance Q and the simultaneous detection reference value Q i , the strength of noise from the noise source (N2) at the time of detection of the detection value S i can be estimated. Thereby, the noise caused by the noise source (N2) other than the adjacent object can also be effectively removed from the detection value S i . Therefore, it accurately detects changes in capacitance of the detection electrode ES i by proximity of an object.
全ての検出電極にそれぞれ静電容量検出用の回路を設けて、全検出電極の静電容量を同時に検出する方法が一般に知られている。この方法によれば、近接する物体から各検出電極へノイズが誘導している場合でも、各検出電極において検出される静電容量を相対的に比較することによって、どの検出電極に物体が近接しているかを特定できる。しかしながら、この方法には、静電容量検出用の回路の数が増えるという根本的な問題に加えて、個々の検出電極の検出結果におけるノイズ成分と静電容量成分とを区別できないという問題が存在する。例えば、複数の検出電極へ同時に物体が近接した場合(手の平が広範囲に接触した場合など)、各検出電極の静電容量を相対的に比較しても、それらの違いがノイズ成分によるものか静電容量成分によるものかを区別できない。そのため、ある検出電極においてノイズにより偶然大きな測定値が得られた場合、この検出電極に物体が近接しているものと誤って判定される可能性がある。
これに対し、本実施形態に係る入力装置では、個々の検出電極の静電容量変化(物体と検出電極との第1静電容量Cxの変化)を精度よく検出できるため、複数の検出電極へ同時に手の平などが接触した場合でも、上記のような物体の近接位置の誤判定を生じ難くすることができる。すなわち、本実施形態に係る入力装置によれば、全検出電極において同時に静電容量を検出する方法と同等以上の性能を、僅か2つの静電容量検出部で達成できる。A method is generally known in which all detection electrodes are each provided with a circuit for detecting capacitance, and the capacitances of all the detection electrodes are simultaneously detected. According to this method, even when noise is induced from a nearby object to each detection electrode, by comparing the capacitance detected at each detection electrode relatively, which detection electrode is close to which detection electrode. Can be identified. However, in this method, in addition to the fundamental problem that the number of capacitance detection circuits increases, there is a problem that noise components and capacitance components in detection results of individual detection electrodes cannot be distinguished. To do. For example, if an object is in close proximity to multiple detection electrodes (such as when the palm is in contact with a wide area), even if the capacitances of the detection electrodes are compared relatively, whether the difference is due to noise components or static It cannot be distinguished whether it is due to the capacitance component. Therefore, when a large measurement value is accidentally obtained at a certain detection electrode due to noise, it may be erroneously determined that an object is close to the detection electrode.
In contrast, in the input device according to this embodiment, since the capacitance change of the individual detection electrodes (change of the first capacitance C x of the object and the detection electrode) can be detected accurately, a plurality of detection electrodes Even when a palm or the like is in contact at the same time, it is possible to make it difficult to make an erroneous determination of the proximity position of the object as described above. That is, according to the input device according to the present embodiment, it is possible to achieve performance equivalent to or better than the method of simultaneously detecting the capacitance in all the detection electrodes with only two capacitance detection units.
また、本実施形態に係る入力装置では、参照電極と物体との第1参照静電容量Qが平均参照値Qavrによって推定され、その推定される第1参照静電容量Qと同時検出参照値Qiとの違いから、検出電極ESiと物体(人体等)との第1静電容量Cxに対する検出値Siの関係が推定され、第1静電容量Cxの真値へ近づくように検出値Siが補正される。そのため、検出値Siの補正精度(第1静電容量Cxの真値に対する精度)は、平均参照値Qavrによる第1参照静電容量Qの推定精度に依存する。平均参照値Qavrは、平均化する参照値の数を増やすことによって第1参照静電容量Qの真値に容易に近づけることが可能であり、平均参照値Qavrによる第1参照静電容量Qの推定精度を容易に向上できる。従って、検出値Siの補正の精度を容易に向上できるため、物体の近接による検出電極ESiの静電容量の変化を正確に検出できる。In the input device according to the present embodiment, the first reference capacitance Q between the reference electrode and the object is estimated by the average reference value Q avr , and the estimated first reference capacitance Q and the simultaneously detected reference value are estimated. From the difference from Q i , the relationship of the detection value S i with respect to the first capacitance C x between the detection electrode ES i and the object (human body, etc.) is estimated, and approaches the true value of the first capacitance C x. The detected value S i is corrected. Therefore, the correction accuracy of the detection value S i (accuracy with respect to the true value of the first capacitance C x ) depends on the estimation accuracy of the first reference capacitance Q based on the average reference value Q avr . The average reference value Q avr can be easily approximated to the true value of the first reference capacitance Q by increasing the number of reference values to be averaged. The first reference capacitance based on the average reference value Q avr Q estimation accuracy can be easily improved. Therefore, since the accuracy of correcting the detection value S i can be easily improved, a change in the capacitance of the detection electrode ES i due to the proximity of an object can be detected accurately.
更に、本実施形態に係る入力装置では、複数の検出電極の中から1つ又は複数の検出電極が第2選択部30において参照電極として選択され、第2静電容量検出部50に接続されるため、ノイズ検出専用の参照電極を設ける必要がない。これにより、装置サイズを小型化できるとともに、部品点数を抑えることができる。
Furthermore, in the input device according to the present embodiment, one or more detection electrodes are selected from the plurality of detection electrodes as reference electrodes in the
しかも、本実施形態に係る入力装置では、直近に取得された複数の検出電極の検出値若しくは当該検出値に対する補正部72の補正結果に基づいて、物体が近接した検出電極が特定され、当該特定された検出電極が第2選択部30において参照電極として選択されて第2静電容量検出部50に接続される。これにより、近接する物体から大きなノイズが検出されるように参照電極が選択されるため、検出値Siの補正の精度を向上できる。Moreover, in the input device according to the present embodiment, the detection electrodes close to the object are identified based on the detection values of the plurality of detection electrodes acquired most recently or the correction result of the
次に、第1の実施形態に係る入力装置の幾つかの変形例について説明する。 Next, several modifications of the input device according to the first embodiment will be described.
(変形例1)
図10は、第1の実施形態に係る入力装置の一変形例の構成を示す図であり、ノイズ検出専用の参照電極ERを有する第1の例を示す。
図10に示す入力装置は、図1に示す入力装置から第2選択部30を削除するとともに、ノイズ検出専用の参照電極ERを新たに設け、この参照電極ERを第2静電容量検出部50に直接接続したものである。検出電極ES1〜ESnに誘導されるノイズを参照電極ERにおいて安定して高い感度で検出できる場合には、参照電極ERを第2静電容量検出部50に直結させることにより、第2選択部30を削除することが可能となり、構成を簡易化できる。例えば、検出対象物(人体など)が近接する操作面の全面にメッシュ状の参照電極ERを張り巡らせることにより、検出対象物の近接位置に依存することなく人体ノイズを参照電極ERに誘導できる。(Modification 1)
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a modification of the input device according to the first embodiment, and illustrates a first example having a reference electrode ER dedicated to noise detection.
The input device shown in FIG. 10 deletes the
(変形例2)
図11は、第1の実施形態に係る入力装置の一変形例の構成を示す図であり、ノイズ検出専用の参照電極ERを有する第2の例を示す。
図11に示す入力装置は、図1に示す入力装置にノイズ検出専用の参照電極ERを追加したものである。参照電極ERは、第2選択部30を経由することなく第2静電容量検出部50に直接接続される。検出電極ES1〜ESnにノイズをもたらすノイズ源からのノイズをこれらの検出電極よりも高感度に検出できるように参照電極ERを設けることによって、検出値Siの補正精度を高めることができる。(Modification 2)
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a modification of the input device according to the first embodiment, and shows a second example having a reference electrode ER dedicated to noise detection.
The input device shown in FIG. 11 is obtained by adding a reference electrode ER dedicated to noise detection to the input device shown in FIG. The reference electrode ER is directly connected to the second
(変形例3)
図12は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第1の変形例を説明するためのフローチャートである。図12に示すフローチャートは、図7に示すフローチャートにステップST310,ST320を追加したものである。(Modification 3)
FIG. 12 is a flowchart for explaining a first modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 12 is obtained by adding steps ST310 and ST320 to the flowchart shown in FIG.
補正部72は、検出値S1〜Snから順番に一の検出値Siを選択すると(ST300)、まず、選択した検出値Siに対応する同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差(同時検出参照値Qiから平均参照値Qavrを減算した結果の絶対値)と所定のしきい値TH1とを比較する(ST310)。当該差がしきい値TH1より小さい場合、補正部72は、検出値Siの補正を中止する(ST320)。補正を中止する場合、補正部72は、検出値Siをそのまま補正検出値SAiとして扱う。他方、当該差がしきい値TH1より大きい場合、補正部72は、検出値Siを同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとに基づいて補正し、その補正結果として補正検出値SAiを取得する(ST350)。補正部72は、全ての検出値S1〜Snを補正するまで、ステップST300〜ST350の処理を繰り返す(ST380)。When the
回路を構成する素子は、僅かながらノイズ源となっている。これらは、熱雑音やショットノイズ、フリッカノイズなどの名で知られている。第1静電容量検出部40及び第2静電容量検出部50は別々の回路素子で構成されているため、このような素子ノイズは検出値Siや同時検出参照値Qiに個別のゆらぎを発生させる。また、デジタル回路では量子化ノイズが必ず発生し、これも検出値Siや同時検出参照値Qiに個別のゆらぎを発生させる。2つの静電容量検出部(40,50)の間で相関性を有しない上記のような個別の計測値のゆらぎは、既に述べた補正部72の方法では補正できない。もし、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差(|Qi−Qavr|)がこのような個別の計測値のゆらぎに近い値であれば、その値は信頼できず、逆に補正部72の補正を行うことによって誤差が加わる可能性もある。また、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差がゼロに近い値であることは、ノイズによる誤差がそもそも低いことを示しており、補正部72で補正を行う必要性が低い。従って、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差が所定のしきい値TH1より低い場合に補正部72の補正処理を中止することで、無駄な補正が行われることを防止できるとともに、補正による誤差の増大を防ぐことができる。The elements constituting the circuit are a slight noise source. These are known by names such as thermal noise, shot noise, and flicker noise. Since the first
(変形例4)
図13は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第2の変形例を説明するためのフローチャートである。図13に示すフローチャートは、図12に示す変形例3のフローチャートにステップST330を追加したものである。(Modification 4)
FIG. 13 is a flowchart for explaining a second modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 13 is obtained by adding step ST330 to the flowchart of Modification 3 shown in FIG.
補正部72は、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差が所定のしきい値TH1より小さい場合に加えて、同時検出参照値Qiが所定のしきい値TH2より小さい場合にも、検出値Siの補正を中止する(ST330)。同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差がしきい値TH1より大きく、かつ、同時検出参照値Qiがしきい値TH2より大きい場合、補正部72は検出値Siの補正を行い、補正検出値SAiを取得する(ST350)。In addition to the case where the difference between the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr is smaller than the predetermined threshold value TH1, the
人体からのノイズを補正する場合、同時検出参照値Qiがゼロに近づいたときは、式(3)に示す補正式の分母がゼロに近くなるため、演算誤差が大きくなる。これは過大なノイズが加わったときに発生し、補正部72における補正能力を超えている。このような場合は、補正部72の補正を中止するか、信号発生部60のドライブ波(復調波)の周波数を変更して静電容量検出をやり直すことが望ましい。When correcting noise from the human body, when the simultaneous detection reference value Q i approaches zero, the denominator of the correction equation shown in Equation (3) is close to zero, so that the calculation error increases. This occurs when excessive noise is added and exceeds the correction capability of the
(変形例5)
図14は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第3の変形例を説明するためのフローチャートである。図14に示すフローチャートは、図13に示す変形例4のフローチャートにステップST340,ST370を追加し、ステップST350をステップST360に置き換えたものである。(Modification 5)
FIG. 14 is a flowchart for explaining a third modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 14 is obtained by adding steps ST340 and ST370 to the flowchart of the modification 4 shown in FIG. 13 and replacing step ST350 with step ST360.
補正部72は、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差が所定のしきい値TH1より大きく(ST310)、かつ、同時検出参照値Qiが所定のしきい値TH2より大きい場合(ST330)、平均参照値Qavrが所定のしきい値TH3より大きいか否か判定する(ST340)。平均参照値Qavrがしきい値TH3より小さい場合、補正部72は、式(7)に示す非人体ノイズ用の補正検出値SAiを算出する(ST370)。他方、平均参照値Qavrがしきい値TH3より大きい場合、補正部72は、式(3)に示す人体ノイズ用の補正検出値SAiを算出する(ST360)。The
平均参照値Qavrは、近接する人体と参照電極との第1参照静電容量Qの推定値を示す。平均参照値Qavrが小さいということは、参照電極に人体が近接しておらず、参照電極で検出される参照値には人体のノイズが少ないことを示す。人体ノイズの補正誤差は、式(4)において示すように「Qavr/Q」で表わされるため、第1参照静電容量Qが小さくなるほど、平均参照値Qavrの僅かな計測誤差によって大きな補正誤差が生じる。そのため、平均参照値Qavrが極端に小さい場合は、式(3)で表わされる人体ノイズの補正検出値SAiを補正部72において算出することは好ましくない。
他方、参照値に人体のノイズが少ないことは、逆に言えば、参照値に含まれるノイズのほとんどが非人体のノイズであることを意味している。従って、平均参照値Qavrがしきい値TH3より小さい場合、非人体ノイズ用の補正検出値SAi(式(7))を算出することによって、検出値Siに含まれる非人体のノイズを精度よく補正することができる。The average reference value Q avr indicates an estimated value of the first reference capacitance Q between the adjacent human body and the reference electrode. That the average reference value Qavr is small indicates that the human body is not close to the reference electrode, and the reference value detected by the reference electrode has less human body noise. Since the human body noise correction error is expressed by “Q avr / Q” as shown in Equation (4), the smaller the first reference capacitance Q, the greater the correction due to the slight measurement error of the average reference value Q avr. An error occurs. Therefore, when the average reference value Q avr is extremely small, it is not preferable to calculate the correction detection value SA i for human body noise expressed by the equation (3) in the
On the other hand, the fact that the human body noise is small in the reference value means that most of the noise included in the reference value is non-human body noise. Therefore, when the average reference value Q avr is smaller than the threshold value TH3, the non-human body noise included in the detection value S i is calculated by calculating the corrected detection value SA i (formula (7)) for non-human body noise. It can be corrected with high accuracy.
なお、参照電極に人体が近接していなくても、別の検出電極に人体が近接している可能性があるため、平均参照値Qavrが極端に小さい場合は、第2選択部30において適切な参照電極が選択されていないとも考えられる。そこで、本実施形態の更に他の変形例では、ステップST340において平均参照値Qavrがしきい値TH3より小さいと判断された場合、ステップST320に移行して、補正処理を中止してもよい。あるいは、ステップST100(図6)に戻って、参照電極の選択をやり直すようにしてもよい。Even if the human body is not close to the reference electrode, there is a possibility that the human body is close to another detection electrode. Therefore , if the average reference value Q avr is extremely small, the
(変形例6)
図15は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第4の変形例を説明するためのフローチャートである。図15に示すフローチャートは、図6に示すフローチャートにおいてステップST110,ST120,ST150及びST200を追加し、ステップST240,ST250を削除したものである。(Modification 6)
FIG. 15 is a flowchart for explaining a fourth modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 15 is obtained by adding steps ST110, ST120, ST150, and ST200 and deleting steps ST240 and ST250 in the flowchart shown in FIG.
図6に示すフローチャートの処理では、全ての検出値S1〜Snと全ての同時検出参照値Q1〜Qnが取得された後に、平均参照値Qavrの算出と検出値Siの補正が行われる(ST240,ST250)。これに対し、図15に示すフローチャートの処理では、検出値Si及び同時検出参照値Qiの取得を繰り返すループ処理(ST130〜ST230)の中で、平均参照値Qavrの算出(ST150)と検出値Siの補正(ST200)が行われる。In the process of the flowchart shown in FIG. 6, after all the detection values S 1 to S n and all the simultaneous detection reference values Q 1 to Q n are acquired, the average reference value Q avr is calculated and the detection value S i is corrected. (ST240, ST250). On the other hand, in the process of the flowchart shown in FIG. 15, the average reference value Q avr is calculated (ST150) in the loop process (ST130 to ST230) that repeats the acquisition of the detection value S i and the simultaneous detection reference value Q i. The detection value S i is corrected (ST200).
ステップST150において平均参照値Qavrを算出する場合、1つのループ処理の中で取得された同時検出参照値Qiのみを用いる方法では、ループ処理の開始当初において、取得済みの同時検出参照値Qiの数が少ないため、第1参照静電容量Qの真値に対する平均参照値Qavrの誤差が大きくなる。そこで、補正部72は、実行中のループ処理で取得された同時検出参照値Qiだけでなく、過去のループ処理で得られた同時検出参照値Qiも含めた一連の所定数の同時検出参照値Qiを平均化することにより、平均参照値Qavrを算出する。When calculating the average reference value Q avr in step ST150, 1 single in the loop obtained simultaneous detection reference value Q i method of using only in at the beginning of the loop process, acquired the simultaneous detection reference value Q Since the number of i is small, the error of the average reference value Q avr with respect to the true value of the first reference capacitance Q becomes large. Accordingly, the
図16は、補正部72において一連の所定数の同時検出参照値Qiを平均化するための回路構成の一例を示す図である。図16の例において、補正部72は、縦続接続されたm個のフリップフロップFF1〜FFmと、フリップフロップFF1〜FFmの出力の平均値を算出する平均値算出部74とを有する。フリップフロップFF1〜FFmはFIFO(first in first out)を構成しており、初段のフリップフロップFF1に入力される同時検出参照値(Q1,Q2,…)が初段のフリップフロップFF1から終段のフリップフロップFFmに向かって順次にシフトされる。平均値算出部74は、フリップフロップFF1〜FFmに保持された一連のm個の同時検出参照値(Q1〜Qm)を平均化した平均参照値Qavrを算出する。なお、図16の例ではロジック回路(ハードウェア)によって平均値を算出しているが、コンピュータによりソフトウェアで平均値を算出することも可能である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for averaging a series of a predetermined number of simultaneously detected reference values Q i in the
なお、上述のように一連の所定数の同時検出参照値をFIFOに格納して平均値を算出する場合、ステップST100において参照電極が変更されると、過去の参照電極において検出された同時検出参照値がFIFOに残ってしまう。FIFOに古い同時検出参照値が残った状態で平均参照値Qavrが算出されると、現在の参照電極で得られるべき値に対して大きな誤差を生じる可能性がある。そこで、補正部72は、ステップST100において参照電極が変更されたか否かを監視し(ST110)、参照電極が変更された(第2選択部30で参照電極として選択される検出電極が変更された)と判定した場合には、FIFOに保持する一連の所定数の同時検出参照値を初期化する(ST120)。図6における「Qini」は、フリップフロップFF1〜FFmを初期化するために与える初期値を示す。補正部72は、この初期値Qiniを、変更後の参照電極(1つ又は複数の検出電極)について取得された補正検出値に基づいて設定する。例えば、変更後の参照電極が1つの検出電極である場合、補正部72は、その検出電極について取得された補正検出値を初期値QiniとしてFIFOの初期化を行う。また、変更後の参照電極が複数の検出電極である場合、補正部72は、その複数の検出電極について取得された補正検出値の和を初期値QiniとしてFIFOの初期化を行う。Note that, when the average value is calculated by storing a predetermined number of simultaneous detection reference values in the FIFO as described above and the reference electrode is changed in step ST100, the simultaneous detection reference detected in the past reference electrode The value remains in the FIFO. If the average reference value Q avr is calculated in a state where the old simultaneous detection reference value remains in the FIFO, a large error may occur with respect to the value to be obtained with the current reference electrode. Accordingly, the
(変形例7)
図17は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第5の変形例を説明するためのフローチャートである。図17に示すフローチャートは、図15に示す変形例6のフローチャートにステップST160及びST170を追加したものである。ステップST160及びST170における処理の内容は、既に説明した図12のフローチャート(変形例3)におけるステップST310及びST320と同じである。変形例7によれば、変形例3と同様に、同時検出参照値Qiと平均参照値Qavrとの差が所定のしきい値TH1より小さい場合(ST160)、検出値Siの補正が中止される(ST170)。(Modification 7)
FIG. 17 is a flowchart for explaining a fifth modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 17 is obtained by adding steps ST160 and ST170 to the flowchart of the modification 6 shown in FIG. The contents of the processing in steps ST160 and ST170 are the same as those in steps ST310 and ST320 in the flowchart (modification 3) already described in FIG. According to the modified example 7, as in the modified example 3, when the difference between the simultaneous detection reference value Q i and the average reference value Q avr is smaller than the predetermined threshold value TH1 (ST160), the detection value S i is corrected. Canceled (ST170).
(変形例8)
図18は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第6の変形例を説明するためのフローチャートである。図18に示すフローチャートは、図17に示す変形例7のフローチャートにステップST180を追加したものである。このステップST180における処理の内容は、既に説明した図13のフローチャート(変形例4)におけるステップST330と同じである。変形例8によれば、変形例4と同様に、同時検出参照値Qiが所定のしきい値TH2より小さい場合(ST180)、検出値Siの補正が中止される(ST170)。(Modification 8)
FIG. 18 is a flowchart for explaining a sixth modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 18 is obtained by adding step ST180 to the flowchart of the modified example 7 shown in FIG. The contents of the process in step ST180 are the same as those in step ST330 in the flowchart (Modification 4) of FIG. 13 already described. According to the modified example 8, as in the modified example 4, when the simultaneous detection reference value Q i is smaller than the predetermined threshold value TH2 (ST180), the correction of the detected value S i is stopped (ST170).
(変形例9)
図19は、第1の実施形態に係る入力装置における補正処理の第7の変形例を説明するためのフローチャートである。図19に示すフローチャートは、図18に示す変形例8のフローチャートにステップST190,ST220を追加し、ステップST200をステップST210に置き換えたものである。このステップST190,ST210,ST220の処理内容は、既に説明した図14のフローチャート(変形例5)におけるステップST340,ST360,ST370と同じである。変形例9によれば、変形例5と同様に、平均参照値Qavrがしきい値TH3より小さい場合には(ST190)、補正部72において式(7)に示す非人体ノイズ用の補正検出値SAiが算出され(ST220)、平均参照値Qavrがしきい値TH3より大きい場合には(ST190)、補正部72において式(3)に示す人体ノイズ用の補正検出値SAiが算出される(ST210)。(Modification 9)
FIG. 19 is a flowchart for explaining a seventh modification of the correction process in the input device according to the first embodiment. The flowchart shown in FIG. 19 is obtained by adding steps ST190 and ST220 to the flowchart of the modification 8 shown in FIG. 18 and replacing step ST200 with step ST210. The processing contents of steps ST190, ST210, and ST220 are the same as steps ST340, ST360, and ST370 in the flowchart (Modification 5) described above with reference to FIG. According to the modified example 9, as in the modified example 5, when the average reference value Q avr is smaller than the threshold value TH3 (ST190), the correction detection for the non-human body noise shown in the equation (7) in the correcting
なお、本実施形態の更に他の変形例では、ステップST190において平均参照値Qavrがしきい値TH3より小さいと判断された場合、ステップST170に移行して補正処理を中止してもよい。あるいは、この場合、ステップST100(図6)に戻って、参照電極の選択をやり直すようにしてもよい。In yet another modification of the present embodiment, when it is determined in step ST190 that the average reference value Qavr is smaller than the threshold value TH3, the process may move to step ST170 and the correction process may be stopped. Alternatively, in this case, the process may return to step ST100 (FIG. 6) and redo the selection of the reference electrode.
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態に係る入力装置では、人体のノイズ又は人体以外のノイズの何れか一方のみであれば補正可能であるが、この2種類のノイズが無視できない大きさで同時に加わった場合、両方のノイズを有効に補正できない。本実施形態に係る入力装置は、検出電極と2つの参照電極において同時に静電容量の検出を行い、2つの参照電極の検出結果を用いて上記2種類のノイズの大きさを推定することにより、両方のノイズを有効に補正できるようにしたものである。<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the input device according to the first embodiment, correction is possible if only one of the noise of the human body or the noise other than the human body, but both of these two types of noise are added at the same time in a magnitude that cannot be ignored. The noise cannot be corrected effectively. The input device according to the present embodiment detects capacitance at the same time in the detection electrode and the two reference electrodes, and estimates the magnitudes of the two types of noise using the detection results of the two reference electrodes. Both noises can be corrected effectively.
図20は、本発明の第2の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示す図である。
図20に示す入力装置は、図1に示す入力装置と同様な構成を有するとともに、第2選択部30Aと第2静電容量検出部50Aを有する。第2選択部30A及び第2静電容量検出部50Aの構成は、それぞれ図1における第2選択部30及び第2静電容量検出部50と同様である。第2選択部30Aは、検出電極ES1〜ESnから参照電極として選択した一つ若しくは複数の検出電極を第2静電容量検出部50Aに接続する。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the configuration of the input device according to the second embodiment of the present invention.
The input device shown in FIG. 20 has the same configuration as that of the input device shown in FIG. 1, and includes a second selection unit 30A and a second
検出制御部71は、既に説明した第2選択部30及び第2静電容量検出部50と同様に第2選択部30A及び第2静電容量検出部50Aを制御する。すなわち、検出制御部71は、第1静電容量検出部40の検出と同時に第2静電容量検出部50Aの検出を繰り返す。
The
ただし、検出制御部71は、第2選択部30Aにおいて、第2選択部30とは異なる検出電極を参照電極として選択する。例えば、検出制御部71は、検出対象の物体(指など)が近接した検出電極を第2選択部30において参照電極として選択する一方、第2選択部30Aにおいては、第2選択部30において選択されていない残りの検出電極の少なくとも一部を参照電極として選択する。すなわち、検出制御部71は、物体からのノイズを受け易い検出電極を第2選択部30において選択するとともに、物体からのノイズを受け難い検出電極を第2選択部30Aにおいて選択する。このように、物体からのノイズの検出感度を2つの参照電極において相違させることによって、後述する補正部72において物体からのノイズを効果的に補正できる。
However, the
補正部72は、第1静電容量検出部40において取得された検出値Siを、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて検出値Siと同時の検出により取得された2つの同時検出参照値(Qi,Pi)と、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて同時に取得された一連の同時検出参照値の平均である2つの平均参照値(Qavr,Pavr)とに基づいて補正する。ただし、同時検出参照値「Pi」は、第2静電容量検出部50Aにおいて検出値Siと同時の検出により取得された参照値を示す。また平均参照値「Qavr」は、第2静電容量検出部50Aにおいて取得された一連の複数の参照値を平均化した値を示す。The
図3に示す検出電極ESiのノイズの推定モデルが、第2静電容量検出部50の参照電極と第2静電容量検出部50Aの参照電極にも当てはまるものとすると、検出値Si,同時検出参照値Qi及び同時検出参照値Piはそれぞれ次の式で表わされる。Assuming that the noise estimation model of the detection electrode ES i shown in FIG. 3 also applies to the reference electrode of the second
式(9−1)は、既に説明した式(1)と同じである。第1静電容量Cxは、検出電極ESiと人体との間の静電容量を示す。第2静電容量Csは、検出電極ESiと非人体の第2ノイズ源N2との静電容量を示す。第1ノイズ係数Aiは、第1ノイズ源N1から伝搬するノイズの強度を示す。第2ノイズ係数Biは、第2ノイズ源N2から伝搬するノイズの強度を示す。検出値Siは、第1静電容量Cxと、第1ノイズ源N1に起因する第1ノイズ成分「Ai*Cx」と、第2ノイズ源N2に起因する第2ノイズ成分「Bi*Cs」との和として表わされる。Expression (9-1) is the same as Expression (1) already described. The first capacitance C x indicates the capacitance between the detection electrode ES i and the human body. The second capacitance C s indicates the capacitance between the detection electrode ES i and the non-human second noise source N2. The first noise coefficient A i indicates the intensity of noise propagating from the first noise source N1. The second noise coefficient B i indicates the intensity of noise propagating from the second noise source N2. The detection value S i includes the first capacitance C x , the first noise component “A i * C x ” attributed to the first noise source N1, and the second noise component “B” attributed to the second noise source N2. i * is expressed as the sum of the C s ".
式(9−2)において、第1参照静電容量Qは、第2選択部30により選択される参照電極と人体との静電容量を示す。第2参照静電容量Cqは、当該参照電極と第2ノイズ源N2との静電容量を示す。同時検出参照値Qiは、第1参照静電容量Qと、第1ノイズ源N1に起因する第1参照ノイズ成分「Ai*Q」と、第2ノイズ源N2に起因する第2参照ノイズ成分「Bi*Cq」との和として表わされる。In Expression (9-2), the first reference capacitance Q indicates the capacitance between the reference electrode selected by the
式(9−3)において、第1参照静電容量Pは、第2選択部30Aにより選択される参照電極と人体との静電容量を示す。第2参照静電容量Cpは、当該参照電極と第2ノイズ源N2との静電容量を示す。同時検出参照値Piは、第1参照静電容量Pと、第1ノイズ源N1に起因する第1参照ノイズ成分「Ai*P」と、第2ノイズ源N2に起因する第2参照ノイズ成分「Bi*Cp」との和として表わされる。In Formula (9-3), the first reference capacitance P indicates the capacitance between the reference electrode selected by the second selection unit 30A and the human body. The second reference capacitance C p indicates the capacitance between the reference electrode and the second noise source N2. The simultaneous detection reference value P i includes the first reference capacitance P, the first reference noise component “A i * P” caused by the first noise source N1, and the second reference noise caused by the second noise source N2. Expressed as the sum with the component “B i * C p ”.
式(9−2)における第1参照静電容量Qを平均参照値Qavrで近似し、式(9−3)における第1参照静電容量Pを平均参照値Pavrで近似し、式(9−1)における第1静電容量Cxを補正検出値SAiに置き換えて、これらの式を整理すると、補正検出値SAiは次式のように表わされる。The first reference capacitance Q in equation (9-2) is approximated by the average reference value Q avr , the first reference capacitance P in equation (9-3) is approximated by the average reference value P avr , and the equation (9) a first capacitance C x of 9-1) replaced with the correction detection value SA i, and rearranging these equations, the correction detection value SA i is expressed by the following equation.
式(10)は、次式のように表わすこともできる。 Equation (10) can also be expressed as:
従って、補正部72は、検出値Siと、同時検出参照値Qi及びPiと、平均参照値Qavr及びPavrと、第2参照静電容量Cq及びCpと、第2静電容量Csとに基づいて、式(10),(11)により補正検出値SAiを算出する。Accordingly, the
式(10)若しくは式(11)に式(9−1),(9−2),(9−3)を代入することにより、次の式が得られる。 By substituting the formulas (9-1), (9-2), and (9-3) into the formula (10) or the formula (11), the following formula is obtained.
式(12)から、平均参照値Qavrが第1参照静電容量Qと等しく(Q=Qavr)かつ平均参照値Pavrが第1参照静電容量Pと等しい場合(P=Pavr)、第1静電容量Cxに対する補正検出値SAiの誤差がゼロになることが分かる。この誤差には、個々の計測におけるノイズ(Ai,Bi)は含まれておらず、もっぱら平均参照値Qavr,Pavrの近似精度(第1参照静電容量Q,Pに対する誤差)に依存する。この近似精度は、平均参照値の算出に用いる参照値の数を多くすることで容易に高めることができる。従って、本実施形態においても、補正検出値SAiの精度を容易に高めることが可能である。From the equation (12), when the average reference value Q avr is equal to the first reference capacitance Q (Q = Q avr ) and the average reference value P avr is equal to the first reference capacitance P (P = P avr ) It can be seen that the error of the correction detection value SA i with respect to the first capacitance C x becomes zero. This error does not include noise (A i , B i ) in each measurement, and is only in the approximation accuracy of the average reference values Q avr and P avr (error with respect to the first reference capacitances Q and P). Dependent. This approximation accuracy can be easily increased by increasing the number of reference values used for calculating the average reference value. Therefore, also in this embodiment, it is possible to easily increase the accuracy of the correction detection value SA i .
図21は、2つの同時検出参照値(Qi,Pi)と2つの平均参照値(Qavr,Pavr)から2種類のノイズ(人体ノイズ,非人体ノイズ)の影響が推定されることを説明するための図である。
平均参照値Qavrに対する同時検出参照値Qiの関数は、式(9−2)において示すように一次関数となる。また、平均参照値Pavrに対する同時検出参照値Piの関数も、式(9−3)において示すように一次関数となる。仮に第2参照静電容量CqとCpが等しいものとすると、同時検出参照値Qiと平均参照値Pavrの一次関数が一致し、この一次関数は図21に示す一本の直線で表わされる。従って、2つの同時検出参照値(Qi,Pi)と2つの平均参照値(Qavr,Pavr)から、一次関数の傾きと切片が定まり、未知のパラメータである第1ノイズ係数Aiと第2ノイズ係数Biが定まるため、式(10),(11)で表わされる補正検出値SAiを算出することが可能となる。FIG. 21 shows that the influence of two types of noise (human body noise and non-human body noise) is estimated from two simultaneous detection reference values (Q i , P i ) and two average reference values (Q avr , P avr ). It is a figure for demonstrating.
The function of the simultaneous detection reference value Q i with respect to the average reference value Q avr is a linear function as shown in Expression (9-2). Further, the function of the simultaneous detection reference value P i with respect to the average reference value P avr is also a linear function as shown in Expression (9-3). If the second reference capacitances C q and C p are equal, the simultaneous detection reference value Q i and the linear function of the average reference value P avr coincide with each other, and this linear function is a single straight line shown in FIG. Represented. Accordingly, the slope and intercept of the linear function are determined from the two simultaneous detection reference values (Q i , P i ) and the two average reference values (Q avr , P avr ), and the first noise coefficient A i that is an unknown parameter is determined. Since the second noise coefficient B i is determined, the corrected detection value SA i represented by the equations (10) and (11) can be calculated.
平均参照値Qavrと平均参照値Pavr、同時検出参照値Qiと同時検出参照値Piは、互いの大小関係によってそれぞれ相補的に働き、これにより2種類のノイズ成分が分離して補正される。図21に示すように「Qavr>Pavr」,「Qi>Pi」の場合、平均参照値Qavrが増加するか同時検出参照値Piが増加すると、一次関数の傾きが減少し切片が増加するため、検出値Siは増加方向に補正される。平均参照値Pavrが増加するか同時検出参照値Qiが増加すると、一次関数の傾きが増加し切片が減少するため、検出値Siは減少方向に補正される。The average reference value Q avr , the average reference value P avr , the simultaneous detection reference value Q i and the simultaneous detection reference value P i work in a complementary manner depending on the magnitude relationship of each other, thereby separating and correcting two types of noise components Is done. As shown in FIG. 21, in the case of “Q avr > P avr ” and “Q i > P i ”, when the average reference value Q avr increases or the simultaneous detection reference value P i increases, the slope of the linear function decreases. Since the intercept increases, the detection value S i is corrected in the increasing direction. If the average reference value P avr increases or the simultaneous detection reference value Q i increases, the slope of the linear function increases and the intercept decreases, so that the detection value S i is corrected in the decreasing direction.
また、補正部72は、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて検出値Siと同時の検出により取得された2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)が所定のしきい値TH5より小さい場合や、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて同時に取得された一連の同時検出参照値の平均である2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)が所定のしきい値TH4より小さい場合には、検出値Siの補正を中止する。
上述したように、補正部72の補正処理では、2つの参照電極におけるノイズの検出感度の違いに基づいて、2種類のノイズ成分が推定される。そのため、2つの参照電極における静電容量の検出結果が近い値を持つ場合、補正による誤差が大きくなる可能性がある。従って、2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)や2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)が一定以下に小さくなった場合、検出値Siの補正を中止することによって、補正による誤差の増大を防止できる。In addition, the
As described above, in the correction process of the
なお、補正部72は、各検出電極における一連の補正検出値SAi(若しくは検出値Si)の推移などから、第1参照静電容量QとPが近い値を持つこと(すなわち、人体が近傍にないこと)を予測した場合に、検出値Siの補正を中止するようにしてもよい。Note that the
ここで、上述した構成を有する入力装置における静電容量の検出とその検出結果の補正に関する処理について説明する。 Here, processing relating to detection of capacitance and correction of the detection result in the input device having the above-described configuration will be described.
図22は、第1の実施形態に係る入力装置において検出電極の静電容量値を取得する処理を説明するためのフローチャートである。図22に示す処理も、図6に示す処理と同様に周期的に繰り返される。 FIG. 22 is a flowchart for explaining a process of acquiring the capacitance value of the detection electrode in the input device according to the first embodiment. The process shown in FIG. 22 is periodically repeated similarly to the process shown in FIG.
まず、検出制御部71は、電極部10の検出電極の中から、第2選択部30及び第2選択部30Aのそれぞれについて、ノイズ検出用の参照電極を決定する(ST500)。
次いで、検出制御部71は、第1選択部20において選択する検出電極と、第2選択部30において参照電極として選択する検出電極と、第2選択部30Aにおいて参照電極として選択する検出電極とをそれぞれ設定し、その設定に応じた電極を第1静電容量検出部40、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにそれぞれ接続する(ST530)。
そして、検出制御部71は、第1静電容量検出部40、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて静電容量の検出を同時に行い、検出値Si、同時検出参照値Qi及び同時検出参照値Piを取得する(ST540)。
検出制御部71は、全ての検出電極の静電容量が検出されるまで、ステップST530,ST540の処理を繰り返す(ST620)。First, the
Next, the
Then, the
The
全ての検出電極の静電容量が検出されると、補正部72は、同時検出参照値Q1〜Qnの平均値である平均参照値Qavr、並びに、同時検出参照値P1〜Pnの平均値である平均参照値Pavrを算出する(ST630)。そして、補正部72は、各検出電極の検出値Siを、2つの同時検出参照値Qi,Piと2つの平均参照値Qavr,Pavrとに基づいて補正し、その補正結果として各検出電極の補正検出値SAiを取得する(ST640)。When the capacitances of all the detection electrodes are detected, the
図23は、図22に示すフローチャートにおける検出値の補正処理(ST640)を説明するためのフローチャートである。
補正部72は、まず、ステップST630で算出した2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)を所定のしきい値TH4と比較する(ST700)。比較の結果、2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より小さい場合、補正部72は検出値Siの補正を中止し、検出値Siをそのまま補正検出値SAiとして取得する。FIG. 23 is a flowchart for explaining the detection value correction process (ST640) in the flowchart shown in FIG.
First, the
2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より大きい場合、補正部72は、検出値S1〜Snから順番に一の検出値Siを選択し(ST720)、選択した検出値Siに対応する2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)を所定のしきい値TH5と比較する(ST740)。2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より小さい場合、補正部72は検出値Siの補正を中止し、検出値Siをそのまま補正検出値SAiとして取得する(ST760)。他方、2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より大きい場合、補正部72は、補正検出値SAiの補正を行う。すなわち、補正部72は、検出値Siと、同時検出参照値Qi及びPiと、平均参照値Qavr及びPavrと、第2参照静電容量Cq及びCpと、第2静電容量Csとに基づいて、式(10),(11)により補正検出値SAiを算出する(ST750)。第2参照静電容量Cq及びCpと第2静電容量Csは、検出電極ごとに予め測定されて記憶部80に格納された静電容量値のデータを用いる。補正部72は、全ての検出値S1〜Snを補正するまでステップST720〜ST760を繰り返す(ST780)。The difference between the two average reference value (| Q avr -P avr |) is greater than the threshold value TH4, the
以上説明したように、本実施形態に係る入力装置によれば、第1静電容量検出部40において検出電極の静電容量の検出が行われるとき、同時に第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいても参照電極の静電容量の検出が行われ、その参照値が検出値Siに対応する2つの同時検出参照値(Qi,Pi)として取得される。また、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aでは静電容量の検出が反復されて、その検出結果として一連の複数の参照値がそれぞれ取得される。第1静電容量検出部40の検出値Siは、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいて同時の検出により取得された2つの同時検出参照値(Qi,Pi)と、第2静電容量検出部50及び第2静電容量検出部50Aにおいてそれぞれ取得された一連の参照値を平均化した2つの平均参照値(Qavr,Pavr)とに基づいて補正される。As described above, according to the input device according to the present embodiment, when the capacitance of the detection electrode is detected in the first
そのため、2つの参照電極と物体との第1参照静電容量Q,Pが、平均参照値Qavr,Pavrによって推定可能となる。また、平均参照値Qavrによって推定された第1参照静電容量Qと同時検出参照値Qiとの関係、並びに、平均参照値Pavrによって推定された第1参照静電容量Pと同時検出参照値Piとの関係から、近接する物体(人体等)のノイズ源(N1)に起因したノイズの強さ(Ai)と、近接する物体以外のノイズ源(N2)に起因したノイズの強さ(Bi)が何れも推定可能となる。従って、検出値Siに含まれる2種類のノイズ成分を有効に除去することが可能となり、物体の近接による検出電極ESiの静電容量の変化をより正確に検出できる。Therefore, the first reference capacitances Q and P between the two reference electrodes and the object can be estimated from the average reference values Q avr and P avr . Further, the relationship between the first reference capacitance Q estimated by the average reference value Q avr and the simultaneous detection reference value Q i, and the first reference capacitance P estimated by the average reference value P avr are detected simultaneously. From the relationship with the reference value P i , the noise intensity (A i ) caused by the noise source (N 1) of the adjacent object (human body, etc.) and the noise caused by the noise source (N 2) other than the adjacent object Any of the strengths (B i ) can be estimated. Therefore, it is possible to effectively remove two types of noise components included in the detection value S i , and it is possible to more accurately detect a change in the capacitance of the detection electrode ES i due to the proximity of an object.
また、本実施形態に係る入力装置によれば、検出値Siの補正精度(第1静電容量Cxの真値に対する精度)は、平均参照値Qavrによる第1参照静電容量Qの推定精度と、平均参照値Pavrによる第1参照静電容量Pの推定精度に依存する。平均参照値Qavr,Pavrは、平均化する参照値の数を増やすことによって第1参照静電容量Q,Pの真値へ近づけることが容易である。従って、検出値Siの補正の精度を容易に向上できるため、物体の近接による検出電極ESiの静電容量の変化を正確に検出できる。Further, according to the input device according to the present embodiment, the correction accuracy of the detection value S i (accuracy with respect to the true value of the first capacitance C x ) is the first reference capacitance Q based on the average reference value Q avr . It depends on the estimation accuracy and the estimation accuracy of the first reference capacitance P by the average reference value P avr . The average reference values Q avr and P avr can be easily brought close to the true values of the first reference capacitances Q and P by increasing the number of reference values to be averaged. Therefore, since the accuracy of correcting the detection value S i can be easily improved, a change in the capacitance of the detection electrode ES i due to the proximity of an object can be detected accurately.
次に、第2の実施形態に係る入力装置の幾つかの変形例について説明する。 Next, some modifications of the input device according to the second embodiment will be described.
(変形例1)
図24は、第2の実施形態に係る入力装置の一変形例の構成を示す図であり、ノイズ検出専用の参照電極ERを有する例を示す。
図24に示す入力装置は、図20に示す入力装置から第2選択部30Aを削除するとともに、ノイズ検出専用の参照電極ERを新たに設け、この参照電極ERを第2静電容量検出部50Aに接続したものである。検出電極ES1〜Snに誘導されるノイズを参照電極ERにおいて安定して高い感度で検出できる場合には、参照電極ERを第2静電容量検出部50に直結させることにより、第2選択部30Aを削除することが可能となり、構成を簡易化できる。(Modification 1)
FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a modification of the input device according to the second embodiment, and shows an example having a reference electrode ER dedicated to noise detection.
In the input device shown in FIG. 24, the second selection unit 30A is deleted from the input device shown in FIG. 20, and a reference electrode ER dedicated to noise detection is newly provided. The reference electrode ER is used as the second
例えば、参照電極ERは、検出対象物(人体など)からのノイズの誘導をほとんど受けない場所であって、検出対象物以外のノイズ源(電子機器内部の部品など)からのノイズを高い感度で検出できる場所に設置される。この場合、平均参照値Pavrをゼロとみなせるため、式(10)は次のように簡略化できる。For example, the reference electrode ER is a place where noise induction from a detection target (such as a human body) is hardly received, and noise from a noise source other than the detection target (such as parts inside the electronic device) is highly sensitive. It is installed in a place where it can be detected. In this case, since the average reference value P avr can be regarded as zero, Equation (10) can be simplified as follows.
検出対象物以外のノイズ源が液晶表示パネルのように電極部と面状に近接している場合などにおいては、電極部の各検出電極とノイズ源との静電容量結合値を個々の検出電極に依らずほぼ均一にすることも可能である。第2静電容量Cs,第2参照静電容量Cq及び第2参照静電容量Cpが同じ値であれば、式(13)はさらに次のように簡略化できる。When a noise source other than the object to be detected is close to the electrode unit in a planar shape like a liquid crystal display panel, the capacitance coupling value between each detection electrode of the electrode unit and the noise source is set to each detection electrode. It is also possible to make it almost uniform without depending on. If the second capacitance C s , the second reference capacitance C q, and the second reference capacitance C p are the same value, Equation (13) can be further simplified as follows.
(変形例2)
図25は、第2の実施形態に係る入力装置における補正処理の第1の変形例を説明するためのフローチャートである。
この変形例において、補正部72は、検出値S1〜Snから順番に一の検出値Siを選択し(ST720)、選択した検出値Siに対応する2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)を所定のしきい値TH4と比較する(ST730)。比較の結果、2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より大きい場合、補正部72は、検出値Siに対応する2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)を所定のしきい値TH5と比較する(ST740)。2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より大きい場合、補正部72は、式(10),(11)により補正検出値SAiを算出する(ST750)。他方、ステップST700において2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より小さいと判定した場合や、ステップST740において2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より小さいと判定した場合、補正部72は、式(7)に示す非人体ノイズ用の補正検出値SAiを算出する(ST770)。例えば、式(7)に示す非人体ノイズ用の補正検出値SAiを2つの参照電極についてそれぞれ算出し、その平均値を補正検出値SAiとして取得する。(Modification 2)
FIG. 25 is a flowchart for explaining a first modification of the correction process in the input device according to the second embodiment.
In this modification, the
2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)や2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)が一定以下に小さくなる場合、電極部10の検出電極に物体(人体)が近接していないことが考えられる。この場合は、物体(人体)からのノイズが小さいことから、物体(人体)以外からのノイズを補正する式(7)の補正検出値SAiを算出することにより、検出値Siに含まれるノイズの除去を試みてもよい。When the difference between the two average reference values (| Q avr −P avr |) or the difference between the two simultaneous detection reference values (| Q i −P i |) becomes smaller than a certain value, an object is applied to the detection electrode of the
(変形例3)
図26は、第2の実施形態に係る入力装置における補正処理の第2の変形例を説明するためのフローチャートである。図26に示すフローチャートは、図22に示すフローチャートにおいてステップST510,ST520,ST550〜ST590を追加し、ステップST630,ST640を削除したものである。(Modification 3)
FIG. 26 is a flowchart for explaining a second modification of the correction process in the input device according to the second embodiment. The flowchart shown in FIG. 26 is obtained by adding steps ST510, ST520, ST550 to ST590 and deleting steps ST630 and ST640 in the flowchart shown in FIG.
図22に示すフローチャートの処理では、全ての検出値S1〜Snと全ての同時検出参照値Q1〜Qn,P1〜Pnが取得された後に、平均参照値Qavr,Pavrの算出と検出値Siの補正が行われる(ST630,ST640)。これに対し、図26に示すフローチャートの処理では、検出値Si,同時検出参照値Qi及び同時検出参照値Piの取得を繰り返すループ処理(ST530〜ST620)の中で、平均参照値Qavr,Pavrの算出(ST550)と検出値Siの補正(ST580)が行われる。この場合、補正部72は、既に説明した図16に示すFIFOなどを用いて、移動平均値として平均参照値Qavr,Pavrを算出する。In the process of the flowchart shown in FIG. 22, after all of the detected
補正部72は、ステップST540において同時検出参照値Qi及び同時検出参照値Piを取得すると、図16に示すFIFOに新たな同時検出参照値Qi及び同時検出参照値Piを供給して、平均参照値Qavr,Pavrの値を更新する(ST550)。次いで、補正部72は、2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)をしきい値TH4と比較し(ST560)、これがしきい値TH4より小さい場合は、検出値Siの補正を中止する(ST590)。また、補正部72は、2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)をしきい値TH5と比較し、これがしきい値TH5より小さい場合も、検出値Siの補正を中止する(ST590)。2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より大きく、かつ、2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より大きい場合、補正部72は、式(10),(11)により補正検出値SAiを算出する(ST580)。補正部72は、全ての検出電極の静電容量が検出されるまで、ステップST530〜ST590の処理を繰り返す(ST620)。Correcting
また補正部72は、ステップST500において参照電極が変更されたか否かを監視し(ST510)、参照電極が変更された(第2選択部30又は第2選択部30Aで参照電極として選択される検出電極が変更された)と判定した場合には、FIFOに保持する一連の所定数の同時検出参照値を初期化する(ST520)。補正部72は、例えば、変更後の参照電極(1つ又は複数の検出電極)について取得された補正検出値に基づいて、FIFOに保持させる初期値を設定する。
Further, the
(変形例4)
図27は、第2の実施形態に係る入力装置における補正処理の第3の変形例を説明するためのフローチャートである。図27に示すフローチャートは、図26に示す変形例3のフローチャートにおけるステップST590をステップST600に置き換えたものである。この変形例において、補正部72は、ステップST560において2つの平均参照値の差(|Qavr−Pavr|)がしきい値TH4より小さいと判定した場合や、ステップST570において2つの同時検出参照値の差(|Qi−Pi|)がしきい値TH5より小さいと判定した場合に、式(7)に示す非人体ノイズ用の補正検出値SAiを算出する(ST770)。この場合は、物体(人体)からのノイズが小さいと予想されることから、物体(人体)以外からのノイズを補正する式(7)の補正検出値SAiを算出することにより、検出値Siに含まれるノイズの除去を試みてもよい。(Modification 4)
FIG. 27 is a flowchart for explaining a third modification of the correction process in the input device according to the second embodiment. The flowchart shown in FIG. 27 is obtained by replacing step ST590 in the flowchart of the third modification shown in FIG. 26 with step ST600. In this modification, the
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various variations.
上述した第2の実施形態では、2種類のノイズ源からもたらされるノイズを補正する例を挙げたが、本発明の他の実施形態では、3種類以上のノイズ源からもたらされるノイズを補正することも可能である。例えば、複数種類のノイズに関する未知のパラメータがN個ある場合、N個以上の参照電極において検出されるN個以上の同時検出参照値とN個以上の平均参照値を用いることで、検出値Siに含まれるノイズに関する当該N個のパラメータを推定可能であり、推定されるN個のパラメータを利用して検出値のノイズを補正できる。この場合、真の第1静電容量Cxと検出値Siとの関係が一次関数のような線形関数である必要はなく、適当な関数を仮定することによって解を求めることが可能である。仮定した関数が解析的に解けないものである場合は、例えばニュートン法などの解析手法を用いることで近似解を得ることも可能である。In the second embodiment described above, an example of correcting noise caused by two types of noise sources has been described. However, in another embodiment of the present invention, noise caused by three or more types of noise sources is corrected. Is also possible. For example, when there are N unknown parameters related to multiple types of noise, the detected value S can be obtained by using N or more simultaneously detected reference values and N or more average reference values detected by N or more reference electrodes. The N parameters related to the noise included in i can be estimated, and the noise of the detected value can be corrected using the estimated N parameters. In this case, the relationship between the true first capacitance C x and the detected value S i does not have to be a linear function such as a linear function, and a solution can be obtained by assuming an appropriate function. . If the assumed function cannot be solved analytically, an approximate solution can be obtained by using an analytical method such as Newton's method.
また、上述した第1の実施形態では式(3)に示す補正検出値SAi又は式(7)に示す補正検出値SAiのいずれか一方を算出する例を挙げたが、本発明の他の実施形態では、この2種類の補正を2重に実施してもよい。
例えば、図20に示す構成を持った入力装置において、第1参照静電容量Qが第1参照静電容量Pより大きいものとした場合(P<Q)、まず検出値Siと同時検出参照値Qiに対して、同時検出参照値Piと平均参照値Pavrを用いた式(7)に示す非人体ノイズ用の補正を実施する。そして次に、この補正後の検出値Siに対して、補正後の同時検出参照値Qiとその平均値(平均参照値)を用いた式(3)に示す人体用の補正を実施する。このように2種類の補正を二重に実施する方法でも、検出値に含まれる2種類のノイズを低減する効果がある。
なお、上記の例は、式(3)に示す人体用の補正を実施した後で、式(7)に示す非人体ノイズ用の補正を実施するように変形してもよい。In the first embodiment described above, an example is given in which one of the corrected detection value SA i shown in Expression (3) or the corrected detection value SA i shown in Expression (7) is calculated. In this embodiment, these two types of corrections may be performed twice.
For example, in the input device having the configuration shown in FIG. 20, when the first reference capacitance Q is larger than the first reference capacitance P (P <Q), the detection value S i and the simultaneous detection reference are first performed. The correction for non-human body noise shown in Formula (7) using the simultaneous detection reference value P i and the average reference value P avr is performed on the value Q i . Then, the correction for the human body shown in Expression (3) using the corrected simultaneous detection reference value Q i and its average value (average reference value) is performed on the corrected detection value S i . . As described above, even when the two types of correction are performed twice, there is an effect of reducing two types of noise included in the detection value.
Note that the above example may be modified so that the correction for non-human body noise shown in Expression (7) is performed after the correction for human body shown in Expression (3) is performed.
式(10),(11)などに示す補正式では、分母がゼロに近づくと演算誤差が大きくなるため、分母の値がゼロに近づいた場合には、別の補正式に切り替えるか、補正を中止するようにしてもよい。 In the correction equations shown in equations (10), (11), etc., the calculation error increases as the denominator approaches zero. Therefore, when the denominator value approaches zero, the correction equation is switched to another correction equation. You may make it cancel.
本実施形態の入力装置において用いられる複数の静電容量検出部は、同一の回路構成としてもよい。その場合、検出電極用の静電容量検出部と参照電極用の静電容量検出部を必要に応じて適宜入れ替えてもよい。また、複数の参照電極間において静電容量検出部を適宜入れ替えてもよい。 The plurality of capacitance detection units used in the input device of the present embodiment may have the same circuit configuration. In that case, the capacitance detection unit for the detection electrode and the capacitance detection unit for the reference electrode may be appropriately replaced as necessary. Moreover, you may replace | exchange the electrostatic capacitance detection part suitably between several reference electrodes.
上述した実施形態では、検出値Siの取得に際して毎回補正処理を行う例を挙げたが、条件に応じて補正処理をスキップするようにしてもよい。補正処理を行なわない期間においては、参照電極用の静電容量検出部も利用し、複数の静電容量検出部において検出電極の静電容量検出を同時に行ってもよい。例えば、静電容量を検出するべき検出電極が40個ある場合において、2つの静電容量検出部により同時に静電容量の検出を行えば、通常40回の検出シーケンスを繰り返すところを、20回の検出シーケンスで全検出電極の静電容量値の検出が完了する。In the above-described embodiment, the example in which the correction process is performed every time when the detection value S i is acquired has been described. However, the correction process may be skipped depending on conditions. In the period when the correction process is not performed, the capacitance detection unit for the reference electrode may also be used, and the capacitance detection of the detection electrode may be simultaneously performed in the plurality of capacitance detection units. For example, in the case where there are 40 detection electrodes for detecting electrostatic capacity, if the electrostatic capacity is detected simultaneously by two electrostatic capacity detection units, the detection sequence of 40 times is usually repeated 20 times. Detection of the capacitance values of all the detection electrodes is completed in the detection sequence.
また、上述した実施形態では、検出電極用の第1静電容量検出部が1つである例を挙げているが、本発明の他の実施形態では、第1静電容量検出部を複数設けて並列に検出動作を行うようにしてもよい。複数の第1静電容量検出部において並列に静電容量の検出を行うことで、全検出電極の静電容量値を短時間で得ることができる。この場合、複数の第1容量検出部において得られる各検出値は、同時検出参照値と平均参照値を用いてそれぞれノイズ補正を行えばよい。 In the above-described embodiment, an example in which there is one first capacitance detection unit for the detection electrode is given. However, in another embodiment of the present invention, a plurality of first capacitance detection units are provided. Thus, detection operations may be performed in parallel. Capacitance values of all the detection electrodes can be obtained in a short time by detecting the capacitance in parallel in the plurality of first capacitance detection units. In this case, each correction value obtained in the plurality of first capacitance detection units may be subjected to noise correction using the simultaneous detection reference value and the average reference value.
本発明の入力装置は、指等の操作による情報を入力するユーザーインターフェース装置に限定されない。すなわち、本発明の入力装置は、人体に限定されない種々の物体の近接によって生じる検出電極の静電容量の変化に応じた情報を入力する装置に広く適用可能である。 The input device of the present invention is not limited to a user interface device that inputs information by operating a finger or the like. That is, the input device of the present invention is widely applicable to devices that input information according to changes in the capacitance of the detection electrode caused by the proximity of various objects that are not limited to the human body.
10…電極部、20…第1選択部、30…第2選択部、40…第1静電容量検出部、41…オペアンプ、42…減算器、43…掛算器、44…積分器、45…AD変換器、50…第2静電容量検出部、60…信号発生部、70…処理部、80…記憶部、90…インターフェース部、71…検出制御部、72…補正部、73…座標計算部、ES1〜ESn…検出電極、ER…参照電極、Si…検出値、SAi…補正検出値、Qi,Pi…同時検出参照値、Qavr,Pavr…平均参照値、Cx…第1静電容量、Q,P…第1参照静電容量、Cs…第2静電容量、Cq,Cp…第2参照静電容量、Ai…第1ノイズ係数、Bi…第2ノイズ係数。DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記検出電極にノイズをもたらす少なくとも1つのノイズ源からのノイズを検出可能に設けられた参照電極と、
前記検出電極と前記グランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す検出値を取得する第1静電容量検出部と、
前記参照電極と前記グランドとの間の静電容量を検出し、当該検出結果を示す参照値を取得する第2静電容量検出部と、
前記第2静電容量検出部の検出を反復しつつ、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記第2静電容量検出部の検出を行う検出制御部と、
前記第1静電容量検出部において取得された前記検出値を、前記第2静電容量検出部において当該検出値と同時の検出により取得された前記参照値である同時検出参照値と、前記第2静電容量検出部において検出の反復により取得された複数の前記参照値を平均化した平均参照値とに基づいて補正する補正部と
を有することを特徴とする入力装置。A detection electrode provided in such a manner that an object electrically or electrostatically coupled to the ground can be brought close to the ground, and the capacitance between the ground and the detection electrode caused by the proximity of the object to the detection electrode; An input device for inputting information according to changes,
A reference electrode provided to detect noise from at least one noise source causing noise to the detection electrode;
A first capacitance detection unit that detects a capacitance between the detection electrode and the ground, and acquires a detection value indicating the detection result;
A second capacitance detection unit that detects a capacitance between the reference electrode and the ground, and acquires a reference value indicating the detection result;
A detection control unit that detects the second capacitance detection unit simultaneously with the detection of the first capacitance detection unit while repeating the detection of the second capacitance detection unit;
The detection value acquired by the first capacitance detection unit is used as the simultaneous detection reference value that is the reference value acquired by the second capacitance detection unit by detection at the same time as the detection value; 2. An input device comprising: a correction unit configured to correct based on an average reference value obtained by averaging a plurality of the reference values acquired by repeated detection in the capacitance detection unit.
複数の前記検出電極から一の検出電極を選択して前記第1静電容量検出部に接続する第1選択部とを有し、
前記第1静電容量検出部は、前記第1選択部を介して接続された前記検出電極について前記静電容量の検出を行い、
前記検出制御部は、複数の前記検出電極の各々を前記第1選択部において順に選択し、前記第1選択部において一の検出電極を選択する度に、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記第2静電容量検出部の検出を行い、
前記補正部は、前記第1選択部の順次の選択動作に伴って取得される一連の複数の前記同時検出参照値を平均化した前記平均参照値を用いて前記検出値の補正を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。A plurality of the detection electrodes;
A first selection unit that selects one detection electrode from the plurality of detection electrodes and connects to the first capacitance detection unit;
The first capacitance detection unit detects the capacitance of the detection electrode connected via the first selection unit,
The detection control unit sequentially selects each of the plurality of detection electrodes in the first selection unit, and each time one detection electrode is selected in the first selection unit, the detection of the first capacitance detection unit. At the same time, the second capacitance detector is detected,
The correction unit corrects the detection value by using the average reference value obtained by averaging a series of the plurality of simultaneously detected reference values acquired in accordance with the sequential selection operation of the first selection unit. The input device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の入力装置。The correction unit decreases the detected value as the simultaneous detection reference value increases with respect to the average reference value, and increases the detected value as the simultaneous detection reference value decreases with respect to the average reference value. The input device according to claim 2, wherein the detection value is corrected.
ことを特徴とする請求項3に記載の入力装置。The input device according to claim 3, wherein the correction unit stops correcting the detection value when a difference between the simultaneous detection reference value and the average reference value is smaller than a predetermined threshold value.
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の入力装置。The input device according to claim 3 or 4, wherein the correction unit stops correcting the detection value when the simultaneous detection reference value is smaller than a predetermined threshold value.
ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の入力装置。6. The correction unit according to claim 3, wherein the correction unit acquires a correction detection value corresponding to a multiplication result obtained by multiplying the correction value obtained by dividing the average reference value by the simultaneous detection reference value and the detection value. The input device according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項6に記載の入力装置。The correction unit stops correction of the detection value when the average reference value is smaller than a predetermined threshold value, or multiplies a value obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value by a predetermined coefficient. The input detection device according to claim 6, wherein a correction detection value corresponding to a subtraction result obtained by subtracting the correction value from the detection value is acquired.
ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の入力装置。The correction unit acquires a correction detection value corresponding to a subtraction result obtained by subtracting a correction value obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value by a predetermined coefficient from the detection value. The input device according to any one of claims 3 to 5.
前記第2静電容量検出部は、前記第2選択部を介して接続された検出電極を前記参照電極として前記静電容量の検出を行う
ことを特徴とする請求項2乃至8の何れか一項に記載の入力装置。A second selection unit that selects at least one detection electrode of the plurality of detection electrodes as the reference electrode and connects to the second capacitance detection unit;
The said 2nd electrostatic capacitance detection part detects the said electrostatic capacitance by making the detection electrode connected via the said 2nd selection part into the said reference electrode. The any one of Claims 2 thru | or 8 characterized by the above-mentioned. The input device according to item.
ことを特徴とする請求項9に記載の入力装置。When the first selection unit selects one detection electrode included in the group of detection electrodes selected as the reference electrode in the second selection unit, the one detection unit in the second selection unit The input device according to claim 9, wherein the selection of the electrode is canceled.
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の入力装置。The detection control unit identifies a detection electrode close to an object based on a detection value of the plurality of detection electrodes acquired most recently or a correction result of the correction unit with respect to the detection value, and determines the identified detection electrode. The input device according to claim 9 or 10, wherein the second selection unit selects the reference electrode.
ことを特徴とする請求項11に記載の入力装置。In the detection control unit, the correction result of the correction unit is larger than a predetermined threshold value, and / or the order in which the magnitudes of the correction results of the correction unit are relatively compared is within a predetermined order from the top. The input device according to claim 11, wherein at least one detection electrode satisfying a certain condition is specified as a detection electrode close to an object.
2つの前記参照電極に対応する2つの前記第2静電容量検出部と
を有し、
前記2つの第2静電容量検出部は、それぞれ対応する前記参照電極と前記グランドとの間の静電容量を検出し、
前記検出制御部は、前記第1選択部において一の検出電極を選択する度に、前記第1静電容量検出部の検出と同時に前記2つの第2静電容量検出部の検出を行い、
前記補正部は、前記第1静電容量検出部において取得された前記検出値を、前記2つの第2静電容量検出部において当該検出値と同時の検出により取得された2つの前記同時検出参照値と、前記2つの第2静電容量検出部において同時に取得された一連の前記同時検出参照値の平均である2つの前記平均参照値とに基づいて補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の入力装置。Two reference electrodes with different intensity of noise from the noise source;
Two second capacitance detectors corresponding to the two reference electrodes, and
The two second capacitance detection units detect capacitances between the corresponding reference electrodes and the ground, respectively.
The detection control unit performs detection of the two second capacitance detection units simultaneously with the detection of the first capacitance detection unit each time one detection electrode is selected in the first selection unit,
The correction unit refers to the two simultaneous detection references acquired by the two second capacitance detection units by detecting the detection value acquired by the first capacitance detection unit at the same time as the detection value. The correction is performed based on a value and two average reference values that are averages of a series of the simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the two second capacitance detection units. The input device described.
近接する物体を介して前記検出電極にノイズをもたらす第1ノイズ源からの第1ノイズ成分であって、前記物体と前記検出電極との間の第1静電容量と前記第1ノイズ源のノイズ強度を示す第1ノイズ係数との積に応じた第1ノイズ成分と、
前記物体を介さず前記検出電極にノイズをもたらす第2ノイズ源からの第2ノイズ成分であって、前記第2ノイズ源と前記検出電極との間の第2静電容量と前記第2ノイズ源のノイズ強度を示す第2ノイズ係数との積に応じた第2ノイズ成分と、
前記第1静電容量と
の和に等しいものと推定し、
前記第2静電容量検出部の前記同時検出参照値が、
前記物体を介して前記参照電極にノイズをもたらす前記第1ノイズ源からの第1参照ノイズ成分であって、前記物体と前記参照電極との間の第1参照静電容量と前記第1ノイズ係数との積に応じた第1参照ノイズ成分と、
前記物体を介さず前記参照電極にノイズをもたらす前記第2ノイズ源からの第2参照ノイズ成分であって、前記第2ノイズ源と前記参照電極との間の第2参照静電容量と前記第2ノイズ係数との積に応じた第2参照ノイズ成分と、
前記第1参照静電容量と
の和に等しいものと推定し、更に、
前記参照成分が前記平均参照値に等しいものと推定した場合において、
前記補正部は、前記検出値と、2つの前記同時検出参照値と、2つの前記平均参照値と、2つの前記参照電極について予め取得された2つの前記第2参照静電容量と、前記検出電極について予め取得された前記第2静電容量とに基づいて、前記第1静電容量に近似した補正検出値を算出する
ことを特徴とする請求項13に記載の入力装置。The detection value of the first capacitance detection unit is
A first noise component from a first noise source that causes noise to the detection electrode via an adjacent object, the first capacitance between the object and the detection electrode and the noise of the first noise source A first noise component corresponding to a product of a first noise coefficient indicating intensity;
A second noise component from a second noise source that causes noise to the detection electrode without passing through the object, the second capacitance between the second noise source and the detection electrode, and the second noise source A second noise component corresponding to a product of a second noise coefficient indicating the noise intensity of
Estimated to be equal to the sum of the first capacitance and
The simultaneous detection reference value of the second capacitance detection unit is
A first reference noise component from the first noise source that causes noise to the reference electrode through the object, the first reference capacitance between the object and the reference electrode and the first noise coefficient; A first reference noise component corresponding to the product of
A second reference noise component from the second noise source that causes noise to the reference electrode without passing through the object, the second reference capacitance between the second noise source and the reference electrode, and the second A second reference noise component corresponding to the product of the two noise coefficients;
Estimated to be equal to the sum of the first reference capacitance and
When estimating that the reference component is equal to the average reference value,
The correction unit includes the detection value, the two simultaneous detection reference values, the two average reference values, the two second reference capacitances acquired in advance for the two reference electrodes, and the detection The input detection device according to claim 13, wherein a correction detection value approximated to the first capacitance is calculated based on the second capacitance acquired in advance for the electrode.
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の入力装置。When the difference between the two simultaneous detection reference values acquired by the detection simultaneously with the detection value in the two second capacitance detection units is smaller than a predetermined threshold, and / or When a difference between two average reference values, which is an average of a series of the simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the two second capacitance detection units, is smaller than a predetermined threshold value, the detection value is corrected. The input device according to claim 13 or 14, wherein the input device is stopped.
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の入力装置。When the difference between the two simultaneous detection reference values acquired by the detection simultaneously with the detection value in the two second capacitance detection units is smaller than a predetermined threshold, and / or When a difference between two average reference values, which is an average of a series of the simultaneous detection reference values acquired simultaneously in the two second capacitance detection units, is smaller than a predetermined threshold value, the reference electrode in the one reference electrode The correction detection value corresponding to the subtraction result obtained by subtracting from the detection value a correction value obtained by subtracting a predetermined coefficient from a value obtained by subtracting the average reference value from the simultaneous detection reference value is obtained. The input device described in 1.
少なくとも1つの前記第2静電容量検出部は、前記第2選択部を介して接続された検出電極を前記参照電極として前記静電容量の検出を行う
ことを特徴とする請求項13乃至16の何れか一項に記載の入力装置。Having at least one second selection unit that selects at least one detection electrode of the plurality of detection electrodes as the reference electrode and connects to the second capacitance detection unit;
The at least one second capacitance detection unit detects the capacitance using the detection electrode connected via the second selection unit as the reference electrode. The input device according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項17に記載の入力装置。When the first selection unit selects one detection electrode included in the group of detection electrodes selected as the reference electrode in the second selection unit, the one detection unit in the second selection unit The input device according to claim 17, wherein the selection of the electrode is canceled.
ことを特徴とする請求項17又は18に記載の入力装置。The detection control unit identifies a detection electrode close to an object based on a detection value of the plurality of detection electrodes acquired most recently or a correction result of the correction unit with respect to the detection value, and determines the identified detection electrode. The input device according to claim 17 or 18, wherein the second selection unit selects the reference electrode.
直近に取得された前記同時検出参照値を含む一連の所定数の同時検出参照値を平均化することにより前記平均参照値を算出し、
前記第2選択部において前記参照電極として選択される検出電極が変更された場合、当該変更後の検出電極について前記第1静電容量検出部において直近に取得された前記検出値の補正後の値に基づいて、前記一連の所定数の同時検出参照値を初期化する
ことを特徴とする請求項9乃至12及び請求項17乃至19の何れか一項に記載の入力装置。The correction unit is
Calculating the average reference value by averaging a series of a predetermined number of simultaneously detected reference values including the recently acquired simultaneously detected reference values;
When the detection electrode selected as the reference electrode in the second selection unit is changed, a value after correction of the detection value most recently acquired in the first capacitance detection unit for the changed detection electrode The input device according to any one of claims 9 to 12 and 17 to 19, wherein the series of the predetermined number of simultaneous detection reference values is initialized.
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