JP6715155B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関する。

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

特開２０１３−１９０４０４号公報

静電容量式の入力装置は、例えば、静電センサ（静電スイッチ）に対応する電極の静電容量を検出し、指などの操作体による操作により生じる電極の静電容量の変化を判定することによって、電極に対応する静電センサに対して操作が行われていることを検出する。上記電極の静電容量の変化は、例えば、検出された電極の静電容量と所定の閾値とを比較することによって、判定される。

静電容量式の入力装置では、静電容量を検出する対象の電極（以下、「センサ電極」と示す。）と、基準電位点（グランド）との間に寄生容量が発生する。センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量は、センサ電極に対応する静電センサに対する操作の検出におけるノイズとなりうるので、当該寄生容量が大きい程、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）特性などにおいて不利となる。そのため、静電センサに対する操作の検出精度の向上を図る上では、センサ電極と基準電位点との間に発生する寄生容量をより小さくすることが望ましい。

また、静電容量式の入力装置では、温度変化や湿度変化などの操作体以外の要因によって、センサ電極の静電容量が変動する場合がある。上記のように操作体以外の要因によりセンサ電極の静電容量が変動した場合には、例えば“操作体による操作が行われていないにも関わらず、センサ電極に対応する静電センサに対して操作が行われていると判定されること”などが、生じる可能性がある。つまり、上記のように操作体以外の要因によりセンサ電極の静電容量が変動した場合には、静電容量式の入力装置において操作の誤検出が生じる恐れがある。

ここで、例えば特許文献１に記載の静電容量式センサのように、センサ電極（上記検出電極が該当する。）に加えて、センサ電極とは別体の電極（上記ガード電極が該当する。）が設けられる静電容量式の入力装置が、ある。

検出のための駆動信号（電圧信号）がセンサ電極に印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号（電圧信号）が、上記別体の電極に対して印加される場合には、センサ電極と上記別体の電極とは同電位となる。そのため、上記の場合には、センサ電極と上記別体の電極との間の静電容量は、十分に小さくなる。

よって、駆動信号がセンサ電極に印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号が、上記別体の電極に対して印加される場合には、例えばセンサ電極と基準電位点との間における寄生容量を低減させることが、可能となる。

したがって、駆動信号がセンサ電極に印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号が上記別体の電極に対して印加される場合には、静電容量式の入力装置における検出精度の向上を図ることが可能となるという、利点がある。

以下では、センサ電極に印加される駆動信号と同一の波形の信号が印加される上記別体の電極を、「キャンセル電極」と示す。また、以下では、“駆動信号がセンサ電極に印加されるときに、駆動信号と同一の波形の信号をキャンセル電極に対して印加させる制御”を、「キャンセル制御」と示す。

しかしながら、静電容量式の入力装置においてキャンセル制御が行われたとしても、上述したセンサ電極の静電容量の変動の影響を十分に低減することができない場合がある。よって、キャンセル制御が行われたとしても、静電容量式の入力装置では、上述したような誤検出が生じる恐れがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、操作体による操作の検出精度の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された入力装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一の観点によれば、第１電極、および上記第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有するスイッチ部と、上記第１電極の静電容量の変化に基づき上記スイッチ部に対する操作を検出する検出部と、上記操作の検出結果に基づいて、上記第１電極に対して駆動信号を印加させ、上記第２電極に対して上記駆動信号と同一波形の信号を印加させる第１の制御、または、上記第１電極を上記基準電位点に接続させ、上記第２電極に対して上記駆動信号を印加させる第２の制御を行う制御部と、を備える、入力装置が、提供される。

かかる構成によって、例えば、キャンセル制御により第１電極と基準電位点との間における寄生容量を低減させると共に、外部環境の変化による第１電極の静電容量の変動分を補正した上で、操作の検出を行うことが可能となる。よって、かかる構成によって、キャンセル制御のみが行われる場合よりも、操作体による操作の検出精度の向上を図ることができる。

また、上記第１の制御は、上記スイッチ部に対する操作を検出するための制御であり、上記第２の制御は、操作体以外による上記第１電極の静電容量の変化量を取得するための制御であってもよい。

また、上記制御部は、上記操作が検出されていないときには、上記第１の制御を行い、上記操作が検出された後に、上記第１の制御と上記第２の制御とを交互に行ってもよい。

また、上記制御部は、所定の時間が経過するごとに、上記第２の制御を行ってもよい。

また、上記検出部は、上記操作が検出されていない時点における上記第１電極の静電容量と、上記第２の制御が行われている複数の時点における上記第１電極の静電容量とに基づいて、操作体以外による上記第１電極の静電容量の変化量を算出し、上記変化量が算出されている場合には、算出された上記変化量に基づいて、上記操作体以外による上記第１電極の静電容量の変化分を補正して、上記スイッチ部に対する操作を検出してもよい。

また、上記検出部は、上記変化量が算出されていない場合には、上記変化分を補正せずに、上記スイッチ部に対する操作を検出してもよい。

また、上記第２の制御が行われている場合において、上記第２電極と上記基準電位点との間の静電容量は、上記第１電極と上記第２電極との間の静電容量よりも、十分に小さくてもよい。

本発明によれば、操作体による操作の検出精度の向上を図ることができる。

センサ電極とキャンセル電極とを有する入力装置において、キャンセル制御が行われる場合におけるセンサ電極の静電容量の一例を示す説明図である。 操作体の状態の変化によるセンサ電極の静電容量の変動の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第２の制御を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る入力装置の構成の一例を示すブロック図である。

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

以下では、静電容量式の入力装置を構成する電極のうち、センサ電極として機能する電極を“センサ１”と示す場合がある。また、以下では、静電容量式の入力装置を構成する電極のうち、キャンセル電極として機能する電極を“キャンセル１”と示す場合がある。さらに、以下では、静電容量式の入力装置を構成する電極のうち、基準電位点と電気的に接続されている電極を“ＧＮＤ１”と示す場合がある。

［１］静電容量式の入力装置において生じうる問題の一例
上述したように、静電容量式の入力装置（以下、単に「入力装置」と示す。）では、キャンセル制御が行われることによって、センサ電極と基準電位点との間における寄生容量を低減させることが可能である。

図１は、センサ電極とキャンセル電極とを有する入力装置において、キャンセル制御が行われる場合におけるセンサ電極の静電容量Ｃｓの一例を示す説明図である。

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

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

しかしながら、上述したように、キャンセル制御が行われたとしても、温度変化や湿度変化などの操作体以外の要因によって生じるセンサ電極の静電容量Ｃｓの変動の影響を十分に低減することができない場合がある。

ここで、キャンセル制御が行われる入力装置では、センサ電極とキャンセル電極との間、およびキャンセル電極と基準電位点との間に、絶縁体基材が用いられる基板などの絶縁体が存在する場合がある。上記のような絶縁体が存在する場合、入力装置では、例えば、温度変化や湿度変化などの外部環境の変化により当該絶縁体の比誘電率が変動することによって、センサ電極の静電容量Ｃｓの変動が生じる。ここで、絶縁体の比誘電率が変動することにより生じるセンサ電極の静電容量Ｃｓの変動としては、センサ電極の静電容量Ｃｓが小さくなる変動と、センサ電極の静電容量Ｃｓが大きくなる変動とが含まれる。

よって、操作体による操作の検出精度の向上を図るためには、上記のような外部環境の変化に起因するセンサ電極の静電容量Ｃｓの変動分を補正した上で、操作の検出を行うことが望ましい。

一方、センサ電極の静電容量Ｃｓを変動させる他の要因としては、“センサ電極に対する、指などの操作体の状態の変化”が挙げられる。

図２は、操作体の状態の変化によるセンサ電極の静電容量Ｃｓの変動の一例を示す説明図である。図２では、操作体として、入力装置に対して操作を行うユーザの指を示している。

図２に示すように、操作体とセンサ電極との間には静電容量Ｃｔが発生する。ここで、静電容量Ｃｔは、センサ電極に対する操作体の状態に応じて変動する。よって、図２に示すように、センサ電極の静電容量Ｃｓは、静電容量Ｃｔの変化に応じて変動する。

上記のように、センサ電極の静電容量Ｃｓが変動する要因としては、温度変化などの外部環境の変化、または、センサ電極に対する操作体の状態の変化が、挙げられる。

しかしながら、ユーザが静電センサをタッチする操作などの、静電センサに対応するセンサ電極に対する操作が行われている場合、例えば下記の数式１に示すように、センサ電極の静電容量Ｃｓの変動が、センサ電極に対する操作体の状態の変化によるものであるのか、または、外部環境の変化によるものなのかを、切り分けることが困難である。

ここで、下記の数式１に示す“ｅ_ｏ”は、真空の誘電率であり、下記の数式１に示す“ｅ_ｒ”は、比誘電率である。また、下記の数式１に示す“Ｓ”は、操作体などの面積であり、下記の数式１に示す“ｄ”は、操作体とセンサ電極との間の距離である。

また、上記のように、センサ電極の静電容量Ｃｓが変動する要因を切り分けることが困難であることから、外部環境の変化に起因するセンサ電極の静電容量Ｃｓの変動分を補正することもまた、困難である。

［２］本発明の実施形態に係る入力装置の概要
そこで、本発明の実施形態に係る入力装置は、第１電極と第２電極とを有するスイッチ部を備える。第２電極は、第１電極と基準電位点との間に設けられる。スイッチ部は、静電センサに該当する。なお、本発明の実施形態に係るスイッチ部の構成の一例については、後述する。

また、本発明の実施形態に係る入力装置は、第１電極および第２電極に対して、下記に示す第１の制御、または、下記に示す第２の制御を行う。
・第１の制御：第１電極に対して駆動信号を印加させ、第２電極に対して駆動信号と同一波形の信号を印加させる制御
・第２の制御：第１電極を基準電位点に接続させ、第２電極に対して駆動信号を印加させる制御

本発明の実施形態に係る入力装置は、スイッチ部に対する操作の検出結果に基づいて、第１の制御、または、第２の制御を行う。本発明の実施形態に係る入力装置は、スイッチ部に対する操作の検出結果に基づいて、第１の制御と第２の制御とを切り替えることによって、第１の制御または第２の制御を行う。本発明の実施形態に係る入力装置における、第１の制御と第２の制御との切り替えについては、後述する。

［２−１］第１の制御について
本発明の実施形態に係る第１の制御は、キャンセル制御に該当する。

第１の制御が行われる場合、スイッチ部を構成する第１電極および第２電極は、図１に示す状態となる。より具体的には、第１の制御が行われる場合、図１に示す“センサ１”が第１電極に該当し、図１に示す“キャンセル１”が第２電極に該当する。

つまり、第１の制御が行われる場合、第１電極および第２電極は、下記のように機能する。
・第１電極：センサ電極
・第２電極：キャンセル電極

また、図１に示す静電容量Ｃｐ１は、第１電極と第２電極との間における静電容量に該当し、図１に示す静電容量Ｃｐ２は、第２電極と基準電位点ＧＮＤとの間における静電容量に該当する。以下では、第１の制御が行われる場合における静電容量Ｃｐ１と静電容量Ｃｐ２との合成容量を、「第１電極の静電容量Ｃｓ」と示す場合がある。

上述したように、キャンセル制御が行われることによって、入力装置における検出精度の向上を図ることが可能となるという利点がある。よって、本発明の実施形態に係る入力装置において、第１の制御は、スイッチ部に対する操作を検出するために行われる。つまり、第１の制御は、スイッチ部に対する操作を検出するための制御であるといえる。

したがって、本発明の実施形態に係る入力装置は、第１の制御を行うことにより、入力装置における検出精度の向上を図ることができる。

［２−２］第２の制御について
本発明の実施形態に係る第２の制御は、操作体以外による第１電極の静電容量の変化量を取得するための制御である。ここで、本発明の実施形態に係る操作体以外による第１電極の静電容量の変化量とは、後述するように外部環境の変化による第１電極の静電容量の変化量に該当する。

図３は、本発明の実施形態に係る第２の制御を説明するための説明図である。

第２の制御が行われる場合、スイッチ部を構成する第１電極および第２電極は、図３に示す状態となる。より具体的には、第２の制御が行われる場合、図３に示す“ＧＮＤ１”が第１電極に該当し、図３に示す“センサ１”が第２電極に該当する。

つまり、第２の制御が行われる場合、第１電極および第２電極は、下記のように機能する。
・第１電極：基準電位点
・第２電極：センサ電極

また、図３に示す静電容量Ｃ_Ａは、第１電極と第２電極との間における静電容量に該当し、図３に示す静電容量Ｃ_Ｂは、第２電極と基準電位点ＧＮＤとの間における静電容量に該当する。以下では、静電容量Ｃ_Ａと静電容量Ｃ_Ｂとの合成容量を「合成容量Ｃｓ’」と示す。

よって、第２の制御が行われる場合には、操作体と第１電極との間における静電容量Ｃｔは、基準電位点に係る静電容量となるので、操作体に起因する静電容量の影響が排除される。

ここで、第１の制御が行われる場合、すなわち、キャンセル制御が行われる場合には、センサ電極として機能する第１電極の静電容量は、上述したように、“第１電極（センサ電極）と第２電極（キャンセル電極）との間における静電容量Ｃｐ１と、第２電極（キャンセル電極）と基準電位点ＧＮＤとの間における静電容量Ｃｐ２との合成容量Ｃｓ”で表される。

また、キャンセル制御が行われるときにおいて、第１電極（センサ電極）の静電容量Ｃｓが変動する場合、静電容量Ｃｓの変動では、第１電極（センサ電極）と第２電極（キャンセル電極）との間における静電容量Ｃｐ１の変動が、支配的となる。

第２の制御が行われる場合には、上記のように、操作体に起因する静電容量の影響が排除される。よって、第２の制御が行われる場合における合成容量Ｃｓ’の変動を、キャンセル制御が行われる場合における第１電極の静電容量Ｃｓの変動と近似させれば、合成容量Ｃｓ’の変動は、外部環境の変化による第１電極の静電容量Ｃｓの変動とみなすことができる。

そこで、本発明の実施形態に係る入力装置は、第２の制御が行われている場合において下記の条件が満たされるような構成を有する。
・第２電極と基準電位点との間の静電容量は、第１電極と第２電極との間の静電容量よりも、十分に小さい

ここで、本発明の実施形態に係る条件を満たす入力装置の構成例としては、“第２電極と基準電位点との間の静電容量が、第１電極と第２電極との間の静電容量の４倍以上であること”が、挙げられる。例えば、第２電極と基準電位点との間に存在する基板等の材料、第２電極と基準電位点との間の距離、第２電極の面積のうちの１または２以上が、設定されることによって、本発明の実施形態に係る条件を満たす入力装置の構成が、得られる。

なお、本発明の実施形態に係る条件を満たす入力装置の構成例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

本発明の実施形態に係る条件が満たされることによって、合成容量Ｃｓ’は、第１電極と第２電極との間における静電容量Ｃ_Ａが支配的な合成容量となる。また、このとき、合成容量Ｃｓ’のある期間における変動は、当該期間における第１電極の静電容量Ｃｓの変動に近似することとなる。

したがって、本発明の実施形態に係る入力装置は、第２の制御を行うことによって、“第１の制御を行う場合において生じうる、外部環境の変化による第１電極（センサ電極）の静電容量Ｃｓの変動量”を、取得することができる。なお、外部環境の変化による第１電極の静電容量の変化量の取得方法の一例、すなわち、操作体以外による第１電極の静電容量の変化量の取得方法の一例については、後述する。

また、外部環境の変化に起因する第１電極の静電容量Ｃｓの変動分が取得されることによって、本発明の実施形態に係る入力装置では、当該静電容量Ｃｓの変動分を補正した上で、操作の検出を行うことが可能となる。なお、外部環境の変化に起因する第１電極の静電容量Ｃｓの変動分の補正方法の一例については、後述する。

したがって、キャンセル制御に該当する第１の制御に加えて、第２の制御を行うことにより、本発明の実施形態に係る入力装置は、キャンセル制御のみが行われる場合よりも、操作体による操作の検出精度の向上を図ることができる。

［２−３］第１の制御と第２の制御との切り替え
次に、本発明の実施形態に係る入力装置における第１の制御と第２の制御との切り替えについて、説明する。

本発明の実施形態に係る入力装置は、スイッチ部に対する操作が検出されていないときには、第１の制御を行う。つまり、本発明の実施形態に係る入力装置は、キャンセル制御を行って、スイッチ部に対する操作を検出する。

また、本発明の実施形態に係る入力装置は、スイッチ部に対する操作が検出された後に、第１の制御と第２の制御とを交互に行うことによって、第１の制御と第２の制御とを切り替える。

本発明の実施形態に係る入力装置は、所定の時間が経過するごとに、第２の制御を行う。

ここで、本発明の実施形態に係る所定の時間としては、例えば、設定された一定の期間が挙げられる。上記一定の期間は、予め設定された固定の期間であってもよいし、本発明の実施形態に係る入力装置のユーザの操作などに基づいて変更可能な可変の期間であってもよい。所定の時間が一定の期間である場合、第２の制御は、一定のタイミングで繰り返し行われる。

なお、本発明の実施形態に係る所定の時間は、一定の期間に限られない。例えば、所定の時間は、ランダムに、あるいは、所定の規則に従って時間間隔が変動する期間であってもよい。

また、本発明の実施形態に係る入力装置は、例えば、後述する操作体以外による第１電極の静電容量の変化量の取得方法によって、第１電極の静電容量の変化量が取得された場合に、第１の制御と第２の制御との切り替えを停止し、第１の制御を行う。そして、本発明の実施形態に係る入力装置は、後述する外部環境の変化に起因する第１電極の静電容量Ｃｓの変動分の補正方法によって、第１電極の静電容量の変化分を補正して、スイッチ部に対する操作を検出する。

［３］本発明の実施形態に係る入力装置の構成例
以下、本発明の実施形態に係る入力装置の構成の一例を説明しつつ、本発明の実施形態に係る入力装置における処理について、より具体的に説明する。

図４は、本発明の実施形態に係る入力装置１００の構成の一例を示すブロック図である。入力装置１００は、例えば、スイッチ部１０２と、検出部１０４と、制御部１０６とを備える。

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

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

記憶部（図示せず）は、入力装置１００が備える記憶手段である。記憶部（図示せず）には、例えばアプリケーションソフトウェアなどの様々なデータが記憶される。

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

［３−１］スイッチ部１０２
スイッチ部１０２は、第１電極Ｅ１と、第２電極Ｅ２とを有する。第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間には、例えば絶縁体基材が用いられる基板が設けられる。また、図４では図示していないが、第２電極Ｅ２と基準電位点との間には、例えば絶縁体基材が用いられる基板が設けられる。

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

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

また、スイッチ部１０２は、例えば、“第２電極Ｅ２と基準電位点との間の静電容量が、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間の静電容量よりも、十分に小さい”という条件を満たすように構成される。

上述したように、上記条件が満たされることによって、第２の制御が行われる場合における合成容量Ｃｓ’は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間における静電容量Ｃ_Ａが支配的な合成容量となる。また、上記条件が満たされることによって、合成容量Ｃｓ’のある期間における変動は、当該期間における第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓの変動に近似することとなる。

［３−２］検出部１０４
［３−２−１］検出部１０４における処理
検出部１０４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化に基づきスイッチ部１０２に対する操作を検出する。検出部１０４は、第１の制御が行われている場合、すなわち、第１電極Ｅ１に対して駆動信号を印加させている場合に、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

検出部１０４は、自己容量方式によって第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２それぞれの静電容量値を検出する。検出部１０４は、例えば、駆動信号を印加している第１電極Ｅ１、または、駆動信号を印加している第２電極Ｅ２を、静電容量値の検出対象とする。検出部１０４は、第１の制御が行われている場合、または、第２の制御が行われている場合に、第１電極Ｅ１を静電容量値の検出対象とする。また、検出部１０４は、第２の制御が行われている場合に、第２電極Ｅ２を静電容量値の検出対象とする。

スイッチ部１０２に対する操作を検出する場合、検出部１０４は、検出された第１電極Ｅ１の静電容量値と設定されている所定の閾値とを比較することによって、スイッチ部１０２に対して操作が行われたことを検出する。

ここで、本発明の実施形態に係る所定の閾値は、予め設定されている固定の閾値であってもよいし、検出部１０４における操作の検出結果などに基づいて変わる可変の閾値であってもよい。操作の検出結果に基づく可変の閾値の例としては、例えば、“検出部１０４において操作が検出された場合に、閾値として、検出部１０４において操作が検出される前に設定されている閾値よりも、より小さな値が設定されること”などが、挙げられる。

第１の制御が行われている場合、第１電極Ｅ１の静電容量は、例えば指などの操作体が第１電極Ｅ１に近づくことなどによって変化する。検出部１０４は、上記のように所定の閾値を用いた閾値処理によって、第１電極Ｅ１の静電容量の変化を捉え、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

具体的には、検出部１０４は、例えば、検出された第１電極Ｅ１の静電容量値が所定の閾値以上である場合（または、当該静電容量値が当該所定の閾値より大きい場合）に、スイッチ部１０２に対して操作が行われたことを検出する。

また、検出部１０４は、例えば、スイッチ部１０２に対する操作が検出された場合に、スイッチ部１０２に対して操作が行われたと判定する。

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

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

より具体的には、検出部１０４は、例えば下記の（Ｉ）に示す処理および下記の（ＩＩ）に示す処理を行い、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を選択的に補正して、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。以下では、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を、「第１電極Ｅ１の静電容量の変化分」と示す場合がある。

（Ｉ）操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量の算出処理
検出部１０４は、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を算出する。以下では、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を、「第１電極Ｅ１の静電容量の変化量」、または単に「変化量」と示す場合がある。

上述したように、第２の制御が行われることによって、操作体に起因する静電容量の影響が排除される。また、スイッチ部１０２が本発明の実施形態に係る条件を満たす場合、ある期間における合成容量Ｃｓ’の変動は、当該期間における第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓの変動に近似することとなる。

そこで、検出部１０４は、例えば、操作が検出されていない時点における第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓと、第２の制御が行われている複数の時点における第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓ’とに基づいて、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を算出する。

より具体的には、検出部１０４は、例えば下記の数式２に示す演算を行うことによって、操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を算出する。

ここで、下記の数式２に示す“△Ｃｓ”は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量である。また、下記の数式２に示す“Ｃｓ”は、操作が検出されていない時点において検出される第１電極Ｅ１の静電容量であり、第１の制御が行われているときにおいて検出される第１電極Ｅ１の静電容量に該当する。また、下記の数式２に示す“Ｃｓ’１”は、第２の制御が行われている第１の時点において検出される第１電極Ｅ１の静電容量である。また、下記の数式２に示す“Ｃｓ’２”は、第２の制御が行われている第２の時点（第２の時点は、第１の時点よりも後の時点）において検出される第１電極Ｅ１の静電容量である。

例えば上記数式２に示す演算が行われることによって、ΔＴ（ΔＴは、上記第１の時点と上記第２の時点との間の期間）が経過した後における合成容量Ｃｓ’の変化率を利用して、ΔＴが経過した後における第１電極Ｅ１の静電容量の変化量が、推定される。また、合成容量Ｃｓ’の変化は、操作体に起因する静電容量の影響が排除されたものである。

よって、例えば上記数式２に示す演算により算出される第１電極Ｅ１の静電容量の変化量は、外部環境の変化による第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓの変化量であるといえる。

なお、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量の算出方法は、上記数式２に示す演算を用いる方法に限られない。例えば、検出部１０４は、第２の制御が行われている３つ以上の時点における第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓ’を利用して、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を算出することも可能である。

検出部１０４は、例えば、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量の算出を、定期的または非定期的に繰り返し行う。変化量が繰り返し算出される場合、検出部１０４は、下記の（ＩＩ）の処理において、新たに算出された変化量を用いて第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正する。

なお、検出部１０４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量の算出を１回のみ行ってもよい。また、検出部１０４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量の算出命令が取得されるまで、新たな変化量の算出を行わなくてもよい。上記算出命令は、例えば、本発明の実施形態に係る入力装置のユーザの所定の操作が行われた場合に、取得される。

（ＩＩ）スイッチ部１０２に対する操作の検出処理
第１電極Ｅ１の静電容量の変化量が算出された場合、検出部１０４は、算出された変化量に基づいて第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正して、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

検出部１０４は、例えば、“操作の検出に係る所定の閾値に、算出された変化量に対応する補正値を加算すること”、または、“検出された第１電極Ｅ１の静電容量値に、算出された変化量に対応する補正値を加算すること”によって、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正する。ここで、検出部１０４は、例えば、記憶部（図示せず）などの記録媒体に記憶されている“変化量と補正値とが対応付けられているテーブル（または、データベース）”を参照することによって、算出された変化量に対応する補正値を特定する。

なお、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正する方法（外部環境の変化に起因する第１電極の静電容量Ｃｓの変動分の補正方法）が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

また、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量が算出されていない場合には、検出部１０４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正せずに、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

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

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

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

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

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

処理回路１１４は、測定回路１１２において検出された第１電極Ｅ１の静電容量値と第１電極Ｅ２の静電容量値とに基づいて、上述した検出部１０４における処理を行う。また、処理回路１１４は、例えば、制御部１０６から伝達される制御の内容を示す制御信号に基づいて、入力装置１００において行われている制御を認識する。

より具体的には、処理回路１１４は、測定回路１１２において検出された第１電極Ｅ１の静電容量値に基づいて、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。処理回路１１４は、例えば上記（Ｉ）の処理および上記（ＩＩ）の処理を行うことによって、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正して、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

ここで、処理回路１１４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量が算出されている場合に、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正して、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。また、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量が算出されていない場合には、処理回路１１４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正せずに、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

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

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

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

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

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

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

（ａ）第１の制御が行われる場合
・スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３：オン状態
・スイッチング回路ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６：オフ状態

（ｂ）第２の制御が行われる場合
・スイッチング回路ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５：オン状態
・スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ６：オフ状態

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

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

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

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

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

検出部１０４は、例えば図４に示す構成によって、第１電極Ｅ１の静電容量の変化に基づきスイッチ部１０２に対する操作を検出する。

なお、検出部１０４の構成は、図４に示す例に限られない。

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

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

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

［３−３］制御部１０６
制御部１０６は、第１の制御（スイッチ部１０２に対する操作を検出するための制御）、または、第２の制御（操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を取得するための制御）を行う。

制御部１０６は、検出部１０４において操作が検出されていないときには、第１の制御を行う。また、制御部１０６は、検出部１０４において操作が検出された後に、第１の制御と第２の制御とを交互に行う。制御部１０６は、例えば、所定の時間が経過するごとに、第２の制御を行う。

制御部１０６は、例えば、検出部１０４を構成するスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれに対して、オン状態・オフ状態を切り替えるための信号を伝達することによって、第１の制御または第２の制御を行う。

また、制御部１０６は、例えば、検出部１０４を構成する処理回路１１４に対して、各スイッチング回路のオン状態・オフ状態を切り替えさせる命令を含む制御信号を伝達することによって、第１の制御または第２の制御を行ってもよい。制御部１０６が制御信号を処理回路１１４に伝達する場合、検出部１０４では、処理回路１１４が、伝達される制御信号に基づいて、スイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６それぞれに対して、オン状態・オフ状態を切り替えるための信号が伝達される。

なお、制御部１０６における制御は、上記に示す例に限られない。例えば、制御部１０６は、入力装置１００全体を制御する役目を果たしてもよい。

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

入力装置１００は、例えば図４に示す構成を有する。

第１の制御が行われる場合、スイッチ部１０２を構成する第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、図１に示すような状態となる。また、第２の制御が行われる場合、スイッチ部１０２を構成する第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２は、図３に示すような状態となる。

また、検出部１０４は、第１電極Ｅ１の静電容量の変化量を算出し、算出された変化量に基づいて操作体以外による第１電極Ｅ１の静電容量の変化分を補正して、スイッチ部１０２に対する操作を検出する。

ここで、検出部１０４が算出する変化量は、上述したように、外部環境の変化による第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓの変化量であるといえる。つまり、スイッチ部１０２に対する操作が行われた後に、温度変化や湿度変化などの外部環境の変化が生じることによって、第１電極Ｅ１の静電容量Ｃｓが変動した場合であっても、検出部１０４は、静電容量Ｃｓが変動を補正した上で、スイッチ部１０２に対する操作を検出することができる。

したがって、図４に示す入力装置１００は、キャンセル制御のみが行われる場合よりも、操作体による操作の検出精度の向上を図ることができる。

なお、本発明の実施形態に係る入力装置の構成は、図４に示す構成に限られない。

例えば、図４では、スイッチ部１０２を１つ備える例を示しているが、本発明の実施形態に係る入力装置は、スイッチ部１０２を複数備える構成であってもよい。つまり、本発明の実施形態に係る入力装置は、複数の自己容量式の静電スイッチを備える構成をとることも可能である。

また、図４では、電圧源１１０から出力される駆動信号が、第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２それぞれに印加される例を示しているが、本発明の実施形態に係る入力装置は、第２の制御を行う場合に、電圧源１１０と異なる電圧源から第２電極Ｅ２に対して、駆動信号と同一波形の信号が印加される構成であってもよい。

また、例えば、図４に示すスイッチ部１０２、および検出部１０４と同様の機能を有する入力装置と、制御部１０６と同様の機能を有する処理装置（例えば、入力装置の外部のマイクロコンピュータなど）とによって、図４に示す入力装置１００と同様の機能を有するシステムが、実現される。

［４］本発明の実施形態に係る入力装置の適用例
本発明の実施形態に係る入力装置は、例えば、車などの車両（または、車両システムを構成するＵＩ（User Interface）部分など車両システムの一部）や、携帯電話やスマートフォンなどの通信装置、タブレット型の装置、テレビ受像機、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータなど、様々なシステムや機器に適用することができる。

［５］本発明の実施形態に係るプログラム
コンピュータを、本発明の実施形態に係る入力装置として機能させるためのプログラム（例えば、図４に示す処理部１１４および制御部１０６として機能させるためのプログラム）が、コンピュータにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、操作体による操作の検出精度の向上を図ることができる。

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

例えば、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る入力装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記録媒体も併せて提供することができる。

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

Claims (6)

1. 第１電極、および前記第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有するスイッチ部と、
   前記第１電極の静電容量の変化に基づき前記スイッチ部に対する操作を検出する検出部と、
   前記操作の検出結果に基づいて、前記第１電極に対して駆動信号を印加させ、前記第２電極に対して前記駆動信号と同一波形の信号を印加させる第１の制御、または、前記第１電極を前記基準電位点に接続させ、前記第２電極に対して前記駆動信号を印加させる第２の制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記操作が検出されていないときには、前記第１の制御を行い、
   前記操作が検出された後に、前記第１の制御と前記第２の制御とを交互に行うことを特徴とする、入力装置。
2. 前記第１の制御は、前記スイッチ部に対する操作を検出するための制御であり、
   前記第２の制御は、操作体以外による前記第１電極の静電容量の変化量を取得するための制御であることを特徴とする、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記制御部は、所定の時間が経過するごとに、前記第２の制御を行うことを特徴とする、請求項１または請求項２のうちいずれか一項に記載の入力装置。
4. 前記検出部は、
   前記操作が検出されていない時点における前記第１電極の静電容量と、前記第２の制御が行われている複数の時点における前記第１電極の静電容量とに基づいて、操作体以外による前記第１電極の静電容量の変化量を算出し、
   前記変化量が算出されている場合には、算出された前記変化量に基づいて、前記操作体以外による前記第１電極の静電容量の変化分を補正して、前記スイッチ部に対する操作を検出することを特徴とする、請求項１から請求項３までのうちいずれか一項に記載の入力装置。
5. 前記検出部は、前記変化量が算出されていない場合には、前記変化分を補正せずに、前記スイッチ部に対する操作を検出することを特徴とする、請求項４に記載の入力装置。
6. 第１電極、および前記第１電極と基準電位点との間に設けられる第２電極を有するスイッチ部と、
   前記第１電極の静電容量の変化に基づき前記スイッチ部に対する操作を検出する検出部と、
   前記操作の検出結果に基づいて、前記第１電極に対して駆動信号を印加させ、前記第２電極に対して前記駆動信号と同一波形の信号を印加させる第１の制御、または、前記第１電極を前記基準電位点に接続させ、前記第２電極に対して前記駆動信号を印加させる第２の制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記第２の制御が行われている場合において、前記第２電極と前記基準電位点との間の静電容量は、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量よりも、十分に小さいことを特徴とする、入力装置。

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