JP7155441B2 - 静電容量センサおよび入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量センサおよび入力装置に関する。
従来、互いに直交する複数の縦電極と複数の横電極とを備えた静電容量センサにより、入力装置の操作面に対する操作体の近接状態を検出し、当該近接状態を表すイメージデータを生成する技術が知られている。
例えば、下記特許文献１には、静電容量センサを構成する、互いに直交する複数の縦電極および複数の横電極の各々について、当該各電極の一端側の検出部で検出される電流値と、当該各電極の他端側の検出部で検出される電流値との比率に基づいて、当該各電極における操作体の近接位置を検出する技術が開示されている。
国際公開第２０１８／０１２０３０号
ところで、従来の静電容量センサでは、複数の縦電極および複数の横電極には、複数の検出面が直線状に並べて設けられ、隣接する２つの検出面が接続部によって接続された検出電極が利用されている。このような静電容量センサでは、縦電極の検出面と横電極の検出面は、平面視において重ならないように配置されるが、縦電極の接続部と横電極の接続部とは交差させる必要がある。また、このような静電容量センサでは、上記のように各検出電極上の操作体の近接位置を検出するために、縦電極と横電極とが交差する各交差点において、縦電極の接続部と横電極の接続部との各々に抵抗を設ける場合がある。
しかしながら、従来の静電容量センサでは、各交差点において、縦電極の接続部に設けられた抵抗と、横電極の接続部に設けられた抵抗とが重なり合うため、それぞれの抵抗間を絶縁するために縦電極と横電極とを互いに異なる層に設ける必要があり、よって、静電容量センサ全体の薄型化が困難であった。また、縦電極と横電極とが交差する各交差点において、縦電極の接続部と横電極の接続部との各々に抵抗を設ける場合には、抵抗を形成するために用いる材料の使用量が増加することでコストが増大すると共に、作成工程数が増えるという問題を有していた。
一実施形態の静電容量センサは、互いに直交して配設された複数の第１検出電極および複数の第２検出電極を備え、複数の第１検出電極および複数の第２検出電極の各々が、直線状に並べて配置された複数の検出面と、隣接する２つの検出面の間を接続する複数の接続部とを有する静電容量センサであって、マトリクス状に配置された、複数の第１検出電極と複数の第２検出電極との複数の交差点を有し、第１検出電極の接続部に抵抗が設けられている交差点と、第２検出電極の接続部に抵抗が設けられている交差点とが、交互に配置されている。
一実施形態によれば、各検出電極に抵抗を設けることによって、各検出電極における近接位置を検出可能な静電容量センサにおいて、静電容量センサ全体の薄型化を実現することができる。
一実施形態に係る静電容量センサの構成を示す図 一実施形態に係る静電容量センサの側面図 一実施形態に係る入力装置の装置構成を示すブロック図 一実施形態に係る演算装置の機能構成を示すブロック図 一実施形態に係る演算装置による処理の手順を示すフローチャート 一実施形態に係る係数テーブル算出部による左係数テーブルの算出例を示す図 一実施形態に係る係数テーブル算出部による右係数テーブルの算出例を示す図 一実施形態に係る係数テーブル算出部による上係数テーブルの算出例を示す図 一実施形態に係る係数テーブル算出部による下係数テーブルの算出例を示す図
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
（静電容量センサ１００の構成）
図１は、一実施形態に係る静電容量センサ１００の構成を示す図である。図１（ａ）は、静電容量センサ１００の全体を表している。図１（ｂ）は、静電容量センサ１００の一部を拡大して表している。
図１に示すように、静電容量センサ１００は、互いに直交して配設された、複数（図１に示す例では、５つ）の第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと、複数（図１に示す例では、４つ）の第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとを備える。
第１検出電極Ｘａ～Ｘｅは、いずれも縦方向に延在する検出電極である。第１検出電極Ｘａ～Ｘｅは、横方向に一定の間隔を有して互いに平行に並べて配置されている。第１検出電極Ｘａ～Ｘｅは、いずれも、複数（図１に示す例では、５つ）の菱形の検出面Ｆが縦方向に直線状に並べて配置されており、且つ、隣接する検出面Ｆ同士が帯状の接続部Ｃ（図１に示す例では、検出部Ｄ１から検出部Ｄ２に向かって存在する４つの接続部Ｃ１～Ｃ４）によって接続された形状を有している。すなわち、図１に示す例では、静電容量センサ１００には、５本の第１検出電極Ｘａ～Ｘｅにより、２５個の検出面Ｆが５行×５列のマトリクス状に配置されている。第１検出電極Ｘａ～Ｘｅは、いずれも、上端部に各第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの静電容量値を検出するための検出部Ｄ１を有し、下端部に各第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの静電容量値を検出するための検出部Ｄ２を有する。第１検出電極Ｘａ～Ｘｅは、いずれも、金属膜（例えば、銅膜）やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）、他の導電性を有する材料が用いられて形成される。
第２検出電極Ｙａ～Ｙｄは、いずれも横方向に延在する検出電極である。第２検出電極Ｙａ～Ｙｄは、縦方向に一定の間隔を有して互いに平行に並べて配置されている。第２検出電極Ｙａ～Ｙｄは、いずれも、複数（図１に示す例では、６つ）の菱形の検出面Ｆが横方向に直線状に並べて配置されており、且つ、隣接する検出面Ｆ同士が帯状の接続部Ｃ（図１に示す例では、検出部Ｄ３から検出部Ｄ４に向かって存在する５つの接続部Ｃ１～Ｃ５）によって接続された形状を有している。すなわち、図１に示す例では、静電容量センサ１００には、４本の第２検出電極Ｙａ～Ｙｄにより、２４個の検出面Ｆが４行×６列のマトリクス状に配置されている。第２検出電極Ｙａ～Ｙｄは、いずれも、左端部に各第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの静電容量値を検出するための検出部Ｄ３を有し、右端部に各第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの静電容量値を検出するための検出部Ｄ４を有する。第２検出電極Ｙａ～Ｙｄは、いずれも、金属膜（例えば、銅膜）やＩＴＯ、他の導電性を有する材料が用いられて形成される。また、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの検出面Ｆと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの検出面Ｆとは互いに重ならないように配置されている。
図１に示すように、静電容量センサ１００は、マトリクス状に配置された、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとの複数の交差点Ｍを有する。図１に示す例では、静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとにより、２０個の交差点Ｍが４行×５列のマトリクス状に配置されている。各交差点Ｍは、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃとが交差する部分である。
ここで、図１に示すように、静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられ、且つ、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていない交差点Ｍと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられ、且つ、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていない交差点Ｍとが、交互に配置されている。すなわち、各交差点Ｍにおいては、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃ、または、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃの、いずれか一方のみに抵抗Ｒが設けられている。
具体的には、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々は、抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃと、抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃとが交互に設けられている。
そして、静電容量センサ１００において、ある交差点Ｍ（「第１の交差点Ｍ１」とする）においては、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅにおける抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄにおける抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃとが交差している。
また、静電容量センサ１００において、第１の交差点Ｍと隣接する交差点Ｍ（「第２の交差点Ｍ２」とする）においては、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅにおける抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄにおける抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃとが交差している。
これにより、静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていて、且つ、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていない第２の交差点Ｍ２と、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていて、且つ、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられていない第１の交差点Ｍ１とが、交互に配置されたものとなっている。
図２は、一実施形態に係る静電容量センサ１００の側面図である。図２では、左側から見た静電容量センサ１００の側面を表している。また、図２では、設置対象物１２（例えば、部品等）の表面に設置された状態の、静電容量センサ１００を表している。
図２に示すように、本実施形態の静電容量センサ１００は、基板１０２上に、図１に示す第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄが実装されている。また、図１にて説明したように、本実施形態の静電容量センサ１００は、複数の交差点Ｍの各々において、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃ、または、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃのいずれか一方のみに抵抗Ｒを設ける構成を採用している。
すなわち、本実施形態の静電容量センサ１００は、複数の交差点Ｍの各々において、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃ、または、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに設けられたそれぞれの２つの抵抗Ｒが重なり合わない。このため、本実施形態の静電容量センサ１００は、図２に示すように、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとを、上下方向に離間させる必要がなく、よって、同一平面上に設けることができる。
これにより、本実施形態の静電容量センサ１００は、当該静電容量センサ１００全体の薄型化を実現可能となっている。また、本実施形態の静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄが同一平面上に設けられているため、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの検出感度と、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの検出感度とを、同程度とすることができる。
なお、互いに交差する、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃとの間は、極めて薄くレジストが塗布されていることにより、両者が導通しないように、絶縁部が形成されている。または、抵抗Ｒが設けられていない側の接続部Ｃを、スルーホールを介して接続することで、両者が導通しないように形成されていても良い。
（入力装置１０の装置構成）
図３は、一実施形態に係る入力装置１０の装置構成を示すブロック図である。図３に示す入力装置１０は、操作面１０Ａに対する操作体の近接状態（位置、範囲、および距離）を検出し、検出された近接状態を表すイメージデータを生成および出力することが可能な装置である。
図３に示すように、入力装置１０は、静電容量センサ１００（図１参照）、検出回路１２０、および演算装置１４０を備える。
静電容量センサ１００は、操作面１０Ａに対して重ねて設けられている。静電容量センサ１００は、操作面１０Ａに対する操作体の近接状態に応じて、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の静電容量値が変化する。
検出回路１２０は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、上端の検出部Ｄ１における静電容量値、および、下端の検出部Ｄ２における静電容量値を検出する。第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々は、複数の抵抗Ｒを有するため、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々において、上端の検出部Ｄ１において検出される静電容量値と、下端の検出部Ｄ２において検出される静電容量値とは、操作体の近接位置に応じて異なるものとなる。
また、検出回路１２０は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、左端の検出部Ｄ３における静電容量値、および、右端の検出部Ｄ４における静電容量値を検出する。第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々は、複数の抵抗Ｒを有するため、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々において、左端の検出部Ｄ３において検出される静電容量値と、右端の検出部Ｄ４において検出される静電容量値とは、操作体の近接位置に応じて異なるものとなる。
演算装置１４０は、検出回路１２０によって検出された各静電容量値に基づいて、入力装置１０の操作面１０Ａに対する操作体の近接状態を表すイメージデータを算出する。演算装置１４０は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）によって実現される。
ここで、本実施形態の演算装置１４０は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅが備える複数の接続部Ｃの各々の静電容量値（以下、「静電容量算出値」と示す）と、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄが備える複数の接続部Ｃの各々の静電容量算出値とを算出することができる。そして、本実施形態の演算装置１４０は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅが備える複数の接続部Ｃの各々の静電容量算出値と、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄが備える複数の接続部Ｃの各々の静電容量算出値とに基づいて、操作体の近接状態を表すイメージデータを算出することができる。
（演算装置１４０の機能構成）
図４は、一実施形態に係る演算装置１４０の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算装置１４０は、記憶部１４１、係数テーブル算出部１４２、検出値取得部１４３、およびイメージデータ算出部１４５を備える。
記憶部１４１は、各静電容量算出値に基づき操作体のイメージデータの算出に用いる各種テーブルを記憶する。例えば、記憶部１４１は、横面積比テーブル５０１、縦面積比テーブル５０２、左抵抗比テーブル５１１、右抵抗比テーブル５１２、上抵抗比テーブル５１３、および下抵抗比テーブル５１４を記憶する。
係数テーブル算出部１４２は、記憶部１４１に記憶されている各種テーブルに基づき係数テーブルを算出する。例えば、係数テーブル算出部１４２は、記憶部１４１に記憶されている横面積比テーブル５０１と、記憶部１４１に記憶されている左抵抗比テーブル５１１とに基づいて、左係数テーブル５２１を算出する。
また、例えば、係数テーブル算出部１４２は、記憶部１４１に記憶されている横面積比テーブル５０１と、記憶部１４１に記憶されている右抵抗比テーブル５１２とに基づいて、右係数テーブル５２２を算出する。
また、例えば、係数テーブル算出部１４２は、記憶部１４１に記憶されている縦面積比テーブル５０２と、記憶部１４１に記憶されている上抵抗比テーブル５１３とに基づいて、上係数テーブル５２３を算出する。
また、例えば、係数テーブル算出部１４２は、記憶部１４１に記憶されている縦面積比テーブル５０２と、記憶部１４１に記憶されている下抵抗比テーブル５１４とに基づいて、下係数テーブル５２４を算出する。
検出値取得部１４３は、検出回路１２０から、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の、静電容量検出値を取得する。ここで、検出値取得部１４３は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、上端側（「第１検出電極の一端側」の一例）の検出部Ｄ１（「第１の検出部」の一例）で検出された静電容量検出値と、下端側（「第１検出電極の他端側」の一例）の検出部Ｄ２（「第２の検出部」の一例）で検出された静電容量検出値との各々を取得する。また、検出値取得部１４３は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、左端側（「第２検出電極の一端側」の一例）の検出部Ｄ３（「第３の検出部」の一例）で検出された静電容量検出値と、右端側（「第２検出電極の他端側」の一例）の検出部Ｄ４（「第４の検出部」の一例）で検出された静電容量検出値との各々を取得する。
イメージデータ算出部１４４は、検出値取得部１４３によって取得された複数の静電容量検出値と、係数テーブル算出部１４２によって算出された各係数テーブル５２１～５２４とに基づいて、交差点Ｍ毎の静電容量算出値を含む、イメージデータを算出する。このイメージデータは、入力装置１０の操作面１０Ａに対する操作体の近接状態を表すものである。イメージデータ算出部１４４によって算出されたイメージデータは、例えば、後続のアプリケーションに出力され、当該アプリケーションにおいて、操作体の近接状態に応じた処理を実行するために利用される。なお、イメージデータ算出部１４４によるイメージデータの具体的な算出方法については、図５のフローチャートを用いて後述する。
図４に示す演算装置１４０の各機能は、例えば、演算装置１４０（「コンピュータ」の一例）において、メモリに記憶されているプログラムをプロセッサが実行することによって実現される。
（演算装置１４０による処理の手順）
図５は、一実施形態に係る演算装置１４０による処理の手順を示すフローチャートである。
まず、係数テーブル算出部１４２が、記憶部１４１に記憶されている、横面積比テーブル５０１、縦面積比テーブル５０２、左抵抗比テーブル５１１、右抵抗比テーブル５１２、上抵抗比テーブル５１３、および下抵抗比テーブル５１４に基づいて、各係数テーブル５２１～５２４を算出する（ステップＳ５０１）。
次に、検出値取得部１４３が、検出回路１２０から、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の、静電容量検出値を取得する（ステップＳ５０２）。具体的には、検出値取得部１４３は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々の、上側の検出部Ｄ１で検出された静電容量検出値と、下側の検出部Ｄ２で検出された静電容量検出値とを取得する。また、検出値取得部１４３は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の、左側の検出部Ｄ３で検出された静電容量検出値と、右側の検出部Ｄ４で検出された静電容量検出値とを取得する。
次に、イメージデータ算出部１４４が、初期のイメージデータを生成する（ステップＳ５０３）。初期のイメージデータは、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとの交差点Ｍ毎に、所定の静電容量値が設定されたものである。例えば、イメージデータ算出部１４４は、各交差点Ｍに任意の０以外の正の静電容量値（例えば、「１」）が設定された、イメージデータを生成する。
次に、イメージデータ算出部１４４が、ステップＳ５０１で算出された各係数テーブル５２１～５２４と、ステップＳ５０３で生成された初期のイメージデータとに基づいて、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、静電容量検出値の予測値を算出する（ステップＳ５０４）。
具体的には、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、各交差点Ｍに位置する接続部Ｃ毎に、初期のイメージデータに設定されている静電容量値に、左係数テーブル５２１に設定されている係数を乗じることにより、第１算出値を算出する。そして、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、算出された複数の第１算出値を合計することにより、左側の検出部Ｄ３で検出される静電容量検出値の予測値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、接続部Ｃ毎に、イメージデータに設定されている値に、右係数テーブル５２２に設定されている係数を乗じることにより、第２算出値を算出する。そして、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、算出された複数の第２算出値を合計することにより、右側の検出部Ｄ４で検出される静電容量検出値の予測値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、接続部Ｃ毎に、イメージデータに設定されている値に、上係数テーブル５２３に設定されている係数を乗じることにより、第３算出値を算出する。そして、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、算出された複数の第３算出値を合計することにより、上側の検出部Ｄ１で検出される静電容量検出値の予測値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、接続部Ｃ毎に、イメージデータに設定されている値に、下係数テーブル５２４に設定されている係数を乗じることにより、第４算出値を算出する。そして、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、算出された複数の第４算出値を合計することにより、下側の検出部Ｄ２で検出される静電容量検出値の予測値を算出する。
次に、イメージデータ算出部１４４が、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、ステップＳ５０２で取得された静電容量検出値の実測値と、ステップＳ５０４で算出された静電容量検出値の予測値とに基づいて、係数補正値を算出する（ステップＳ５０５）。
具体的には、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、ステップＳ５０２で取得された左側の検出部Ｄ３の静電容量検出値を、ステップＳ５０４で算出された検出部Ｄ３の予測値で除することにより、検出部Ｄ３で検出される静電容量検出値の補正値（以下、「第１の係数補正値」と示す）を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、ステップＳ５０２で取得された右側の検出部Ｄ４の静電容量検出値を、ステップＳ５０４で算出された検出部Ｄ４の予測値で除することにより、検出部Ｄ４で検出される静電容量検出値の補正値（以下、「第２の係数補正値」と示す）を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、ステップＳ５０２で取得された上側の検出部Ｄ１の静電容量検出値を、ステップＳ５０４で算出された検出部Ｄ１の予測値で除することにより、検出部Ｄ１で検出される静電容量検出値の補正値（以下、「第３の係数補正値」と示す）を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、ステップＳ５０２で取得された下側の検出部Ｄ２の静電容量検出値を、ステップＳ５０４で算出された検出部Ｄ２の予測値で除することにより、検出部Ｄ２で検出される静電容量検出値の補正値（以下、「第４の係数補正値」と示す）を算出する。
次に、イメージデータ算出部１４４は、ステップＳ５０５で算出された各係数補正値に基づいて、各係数テーブル５２１～５２４を補正する（ステップＳ５０６）。
具体的には、イメージデータ算出部１４４は、左係数テーブル５２１に設定されている各係数に、ステップＳ５０５で算出された第１の係数補正値を乗じることにより、左係数テーブル５２１に設定されている各係数を補正する。
また、イメージデータ算出部１４４は、右係数テーブル５２２に設定されている各係数に、ステップＳ５０５で算出された第２の係数補正値を乗じることにより、右係数テーブル５２２に設定されている各係数を補正する。
また、イメージデータ算出部１４４は、上係数テーブル５２３に設定されている各係数に、ステップＳ５０５で算出された第３の係数補正値を乗じることにより、上係数テーブル５２３に設定されている各係数を補正する。
また、イメージデータ算出部１４４は、下係数テーブル５２４に設定されている各係数に、ステップＳ５０５で算出された第４の係数補正値を乗じることにより、下係数テーブル５２４に設定されている各係数を補正する。
次に、イメージデータ算出部１４４は、ステップＳ５０６で補正された各係数テーブル５２１～５２４に基づいて、ステップＳ５０３で生成されたイメージデータを補正することにより、交差点Ｍ毎の静電容量算出値を含む、補正後のイメージデータを算出する（ステップＳ５０７）。
具体的には、イメージデータ算出部１４４は、接続部Ｃ毎に、ステップＳ５０３で生成されたイメージデータに設定されている値に対し、補正後の左係数テーブル５２１に設定されている係数を乗じることにより、補正後のイメージデータの第１の値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、接続部Ｃ毎に、ステップＳ５０３で生成されたイメージデータに設定されている値に対し、補正後の右係数テーブル５２２に設定されている係数を乗じることにより、補正後のイメージデータの第２の値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、接続部Ｃ毎に、ステップＳ５０３で生成されたイメージデータに設定されている値に対し、補正後の上係数テーブル５２３に設定されている係数を乗じることにより、補正後のイメージデータの第３の値を算出する。
また、イメージデータ算出部１４４は、接続部Ｃ毎に、ステップＳ５０３で生成されたイメージデータに設定されている値に対し、補正後の下係数テーブル５２４に設定されている係数を乗じることにより、補正後のイメージデータの第４の値を算出する。
そして、イメージデータ算出部１４４は、交差点Ｍ毎に、当該交差点Ｍで交わる２つの検出電極について算出された４つの値（第１の値～第４の値）を合計することにより、交差点Ｍ毎の静電容量算出値を含む、補正後のイメージデータの値を算出する。
ステップＳ５０７の後、演算装置１４０は、図５に示す一連の処理を終了する。なお、演算装置１４０は、所定の終了条件（例えば、一定回数実施する、ステップＳ５０７で得られた補正後のイメージデータが所望の品質を満足する（すなわち、ステップＳ５０７での補正量が一定以下になる）、等）を満たすまで、ステップＳ５０７で得られた補正後のイメージデータを初期のイメージデータとして用いて、ステップＳ５０４～Ｓ５０７を繰り返し実行してもよい。これにより、演算装置１４０は、イメージデータにおける各接続部Ｃの静電容量算出値を、徐々に最適解に導くことができる。
（左係数テーブル５２１の算出例）
図６は、一実施形態に係る係数テーブル算出部１４２による左係数テーブル５２１の算出例を示す図である。図６に示すように、横面積比テーブル５０１は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、検出部Ｄ３から検出部Ｄ４に向かって存在する５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対する面積比が設定されている。なお、本実施形態では、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々において、複数の検出面Ｆの面積が同一であるため、図６に示す横面積比テーブル５０１においては、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対して同一の面積比が設定されている。
また、図６に示すように、左抵抗比テーブル５１１は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対する抵抗比が設定されている。左抵抗比テーブル５１１は、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々について、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの左端部に設けられた検出部Ｄ３によって検出される静電容量値への影響度を示すものであるから、検出部Ｄ３に近い接続部Ｃほど、より高い抵抗比が設定される。例えば、検出部Ｄ３に最も近い接続部Ｃ１の抵抗比は「１」であり、検出部Ｄ３に最も遠い接続部Ｃ５の抵抗比は「０」である。
但し、抵抗が設けられている接続部Ｃは、検出部Ｄ３側（すなわち、左側）に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃと同じ抵抗比が設定される。この隣接する２つの接続部Ｃは、検出部Ｄ１から見て、抵抗値が同じだからである。例えば、図６に例示する左抵抗比テーブル５１１では、第２検出電極Ｙａについて、抵抗が設けられている接続部Ｃ２は、検出部Ｄ３側に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃ１と同じ抵抗比（「１」）が設定されている。
係数テーブル算出部１４２は、横面積比テーブル５０１と、左抵抗比テーブル５１１とに基づいて、左係数テーブル５２１を算出する。具体的には、係数テーブル算出部１４２は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の各接続部Ｃについて、横面積比テーブル５０１に設定されている面積比に、左抵抗比テーブル５１１に設定されている抵抗比を乗じることにより、係数を算出する。これにより、係数テーブル算出部１４２は、図６に示すように、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、接続部Ｃ毎の係数が設定された左係数テーブル５２１を算出する。
（右係数テーブル５２２の算出例）
図７は、一実施形態に係る係数テーブル算出部１４２による右係数テーブル５２２の算出例を示す図である。図７に示すように、横面積比テーブル５０１は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、検出部Ｄ３から検出部Ｄ４に向かって存在する５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対する面積比が設定されている。なお、本実施形態では、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々において、複数の検出面Ｆの面積が同一であるため、図７に示す横面積比テーブル５０１においては、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対して同一の面積比が設定されている。
また、図７に示すように、右抵抗比テーブル５１２は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々に対する抵抗比が設定されている。右抵抗比テーブル５１２は、５つの接続部Ｃ１～Ｃ５の各々について、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの右端部に設けられた検出部Ｄ４によって検出される静電容量値への影響度を示すものであるから、検出部Ｄ４に近い接続部Ｃほど、より高い抵抗比が設定される。例えば、検出部Ｄ４に最も近い接続部Ｃ５の抵抗比は「１」であり、検出部Ｄ４に最も遠い接続部Ｃ１の抵抗比は「０」である。
但し、抵抗が設けられている接続部Ｃは、検出部Ｄ４側（すなわち、右側）に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃと同じ抵抗比が設定される。この隣接する２つの接続部Ｃは、検出部Ｄ４から見て、抵抗値が同じだからである。例えば、図７に例示する右抵抗比テーブル５１２では、第２検出電極Ｙａについて、抵抗が設けられている接続部Ｃ４は、検出部Ｄ４側に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃ５と同じ抵抗比（「１」）が設定されている。
係数テーブル算出部１４２は、横面積比テーブル５０１と、右抵抗比テーブル５１２とに基づいて、右係数テーブル５２２を算出する。具体的には、係数テーブル算出部１４２は、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の各接続部Ｃについて、横面積比テーブル５０１に設定されている面積比に、右抵抗比テーブル５１２に設定されている抵抗比を乗じることにより、係数を算出する。これにより、係数テーブル算出部１４２は、図７に示すように、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々について、接続部Ｃ毎の係数が設定された右係数テーブル５２２を算出する。
（上係数テーブル５２３の算出例）
図８は、一実施形態に係る係数テーブル算出部１４２による上係数テーブル５２３の算出例を示す図である。図８に示すように、縦面積比テーブル５０２は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、検出部Ｄ１から検出部Ｄ２に向かって存在する４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対する面積比が設定されている。なお、本実施形態では、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々において、複数の検出面Ｆの面積が同一であるため、図８に示す縦面積比テーブル５０２においては、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対して同一の面積比が設定されている。
また、図８に示すように、上抵抗比テーブル５１３は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対する抵抗比が設定されている。上抵抗比テーブル５１３は、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々について、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの上端部に設けられた検出部Ｄ１によって検出される静電容量値への影響度を示すものであるから、検出部Ｄ１に近い接続部Ｃほど、より高い抵抗比が設定される。例えば、第１検出電極Ｘａ，Ｘｃ，Ｘｅでは、検出部Ｄ１に最も近い接続部Ｃ１の抵抗比は「１」であり、検出部Ｄ１から最も遠い接続部Ｃ４の抵抗比は「０」である。また、第１検出電極Ｘｂ，Ｘｄでは、検出部Ｄ１に最も近い接続部Ｃ１の抵抗比は「０．７５」であり、検出部Ｄ１から最も遠い接続部Ｃ４の抵抗比は「０．２５」である。
但し、抵抗が設けられている接続部Ｃは、検出部Ｄ１側（すなわち、上側）に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃと同じ抵抗比が設定される。この隣接する２つの接続部Ｃは、検出部Ｄ１から見て、抵抗値が同じだからである。例えば、図８に例示する上抵抗比テーブル５１３では、第１検出電極Ｘｂ，Ｘｄについて、抵抗が設けられている接続部Ｃ２は、検出部Ｄ１側に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃ１と同じ抵抗比（「０．７５」）が設定されている。
係数テーブル算出部１４２は、縦面積比テーブル５０２と、上抵抗比テーブル５１３とに基づいて、上係数テーブル５２３を算出する。具体的には、係数テーブル算出部１４２は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々の各接続部Ｃについて、縦面積比テーブル５０２に設定されている面積比に、上抵抗比テーブル５１３に設定されている抵抗比を乗じることにより、係数を算出する。これにより、係数テーブル算出部１４２は、図８に示すように、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、接続部Ｃ毎の係数が設定された上係数テーブル５２３を算出する。
（下係数テーブル５２４の算出例）
図９は、一実施形態に係る係数テーブル算出部１４２による下係数テーブル５２４の算出例を示す図である。図９に示すように、縦面積比テーブル５０２は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、検出部Ｄ１から検出部Ｄ２に向かって存在する４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対する面積比が設定されている。なお、本実施形態では、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々において、複数の検出面Ｆの面積が同一であるため、図９に示す縦面積比テーブル５０２においては、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対して同一の面積比が設定されている。
また、図９に示すように、下抵抗比テーブル５１４は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々に対する抵抗比が設定されている。下抵抗比テーブル５１４は、４つの接続部Ｃ１～Ｃ４の各々について、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの下端部に設けられた検出部Ｄ２によって検出される静電容量値への影響度を示すものであるから、検出部Ｄ２に近い接続部Ｃほど、より高い抵抗比が設定される。例えば、第１検出電極Ｘｂ，Ｘｄでは、検出部Ｄ２に最も近い接続部Ｃ４の抵抗比は「１」であり、検出部Ｄ２から最も遠い接続部Ｃ１の抵抗比は「０」である。また、第１検出電極Ｘａ，Ｘｃ，Ｘｅでは、検出部Ｄ２に最も近い接続部Ｃ４の抵抗比は「０．７５」であり、検出部Ｄ２から最も遠い接続部Ｃ１の抵抗比は「０．２５」である。
但し、抵抗が設けられている接続部Ｃは、検出部Ｄ２側（すなわち、下側）に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃと同じ抵抗比が設定される。この隣接する２つの接続部Ｃは、検出部Ｄ２から見て、抵抗値が同じだからである。例えば、図９に例示する下抵抗比テーブル５１４では、第１検出電極Ｘａ，Ｘｃ，Ｘｅについて、抵抗が設けられている接続部Ｃ３は、検出部Ｄ２側に１つ手前の、抵抗が設けられていない接続部Ｃ４と同じ抵抗比（「０．７５」）が設定されている。
係数テーブル算出部１４２は、縦面積比テーブル５０２と、下抵抗比テーブル５１４とに基づいて、下係数テーブル５２４を算出する。具体的には、係数テーブル算出部１４２は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々の各接続部Ｃについて、縦面積比テーブル５０２に設定されている面積比に、下抵抗比テーブル５１４に設定されている抵抗比を乗じることにより、係数を算出する。これにより、係数テーブル算出部１４２は、図９に示すように、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの各々について、接続部Ｃ毎の係数が設定された下係数テーブル５２４を算出する。
以上説明したように、本実施形態に係る静電容量センサ１００は、互いに直交して配設された第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄを備え、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々が、直線状に並べて配置された複数の検出面Ｆと、隣接する検出面Ｆ同士を接続する複数の接続部Ｃとを有する静電容量センサ１００であって、マトリクス状に配置された、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとの複数の交差点Ｍを有し、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられている交差点Ｍと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの接続部Ｃに抵抗Ｒが設けられている交差点Ｍとが、交互に配置されている。
これにより、本実施形態に係る静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅに設けられた抵抗Ｒと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄに設けられた抵抗Ｒとが重なる交差点Ｍを有しないため、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとの離間距離を短くすることができる。したがって、本実施形態に係る静電容量センサ１００によれば、当該静電容量センサ１００全体の薄型化を実現することができる。
また、本実施形態に係る静電容量センサ１００によれば、縦電極と横電極とが交差する各交差点において、縦電極の接続部と横電極の接続部との各々に抵抗を設ける場合に比べて、抵抗を形成するために用いる材料の使用量を削減することでコストを削減することができると共に、作成工程数を削減することができる。
また、本実施形態に係る静電容量センサ１００において、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々は、抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃと、抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃとが交互に設けられており、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅにおける抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄにおける抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃとが交差し、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅにおける抵抗Ｒが設けられている接続部Ｃと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄにおける抵抗Ｒが設けられていない接続部Ｃとが交差する。
これにより、本実施形態に係る静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄを互いに直交させて配設するだけで、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅに設けられた抵抗Ｒと、第２検出電極Ｙａ～Ｙｄに設けられた抵抗Ｒとが重なる交差点Ｍを有しない構成とすることができる。したがって、本実施形態に係る静電容量センサ１００によれば、当該静電容量センサ１００全体の薄型化を容易に実現することができる。
また、本実施形態に係る静電容量センサ１００は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅと第２検出電極Ｙａ～Ｙｄとが同一平面上に設けられている。
これにより、本実施形態に係る静電容量センサ１００は、当該静電容量センサ１００全体のさらなる薄型化を実現することができる。
また、本実施形態に係る入力装置１０は、静電容量センサ１００と、静電容量センサ１００の検出部Ｄ１～Ｄ４において検出された、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の静電容量検出値に基づいて、操作面１０Ａに対する操作体の近接状態を表すイメージデータを算出する演算装置１４０とを備える入力装置１０であって、演算装置１４０は、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々の、静電容量検出値を取得する検出値取得部１４３と、検出値取得部１４３によって取得された複数の静電容量検出値と、第１検出電極Ｘａ～Ｘｅおよび第２検出電極Ｙａ～Ｙｄの各々に対して予め設定された接続部Ｃ毎の位置に応じた抵抗比とに基づいて、交差点Ｍ毎の静電容量算出値を含む、イメージデータを算出するイメージデータ算出部１４４とを備え、イメージデータ算出部１４４は、互いに隣接し、且つ、検出部Ｄ１～Ｄ４からの抵抗値が同一である２つの接続部Ｃに対し、同一の抵抗比を用いる。
これにより、本実施形態に係る入力装置１０は、各検出電極において抵抗Ｒを交互に配置したことによって、検出部Ｄ１～Ｄ４からの抵抗値が同一となる、互いに隣接する２つの接続部Ｃが生じたことに応じて、これら２つの接続部Ｃに対して同一の抵抗比を用いることにより、イメージデータをより高精度に算出することができる。
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。
例えば、演算装置１４０において、係数テーブル算出部１４２によって算出された各係数テーブル５２１～５２４を、記憶部１４１に記憶させるようにしてもよい。この場合、演算装置１４０は、次回以降の処理において、記憶部１４１から各係数テーブル５２１～５２４を読み出すようにしてもよい。
また、例えば、演算装置１４０において、各面積比テーブル５０１，５０２の設定値が全て同値である場合には、各抵抗比テーブル５１１～５１４を、そのまま、各係数テーブル５２１～５２４として用いてもよい。
本国際出願は、２０１９年９月１８日に出願した日本国特許出願第２０１９－１６９６８３号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
１０ 入力装置
１０Ａ 操作面
１００ 静電容量センサ
１２０ 検出回路
１４０ 演算装置
１４１ 記憶部
１４２ 係数テーブル算出部
１４３ 検出値取得部
１４４ イメージデータ算出部
５０１ 横面積比テーブル
５０２ 縦面積比テーブル
５１１ 左抵抗比テーブル
５１２ 右抵抗比テーブル
５１３ 上抵抗比テーブル
５１４ 下抵抗比テーブル
５２１ 左係数テーブル
５２２ 右係数テーブル
５２３ 上係数テーブル
５２４ 下係数テーブル
Ｃ 接続部
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 検出部
Ｆ 検出面
Ｍ 交差点
Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄ，Ｘｅ 第１検出電極
Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄ 第２検出電極

Claims (4)

  1. 互いに直交して配設された複数の第１検出電極および複数の第２検出電極を備え、前記複数の第１検出電極および前記複数の第２検出電極の各々が、直線状に並べて配置された複数の検出面と、隣接する２つの前記検出面の間を接続する複数の接続部とを有する静電容量センサであって、
    マトリクス状に配置された、前記複数の第１検出電極と前記複数の第２検出電極との複数の交差点を有し、
    前記第１検出電極の前記接続部に抵抗が設けられている前記交差点と、前記第２検出電極の前記接続部に抵抗が設けられている前記交差点とが、交互に配置されている
    ことを特徴とする静電容量センサ。
  2. 前記複数の第１検出電極および前記複数の第２検出電極の各々は、抵抗が設けられている前記接続部と、抵抗が設けられていない前記接続部とが交互に設けられており、
    前記第１検出電極における前記抵抗が設けられていない接続部と、前記第２検出電極における前記抵抗が設けられている接続部とが交差し、
    前記第１検出電極における前記抵抗が設けられている接続部と、前記第２検出電極における前記抵抗が設けられていない接続部とが交差する
    ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
  3. 前記複数の第１検出電極と前記複数の第２検出電極とが同一平面上に設けられている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量センサ。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の静電容量センサと、
    前記静電容量センサの検出部において検出された、前記複数の第１検出電極および前記複数の第２検出電極の各々の静電容量検出値に基づいて、操作面に対する操作体の近接状態を表すイメージデータを算出する演算装置と
    を備える入力装置であって、
    前記演算装置は、
    前記複数の第１検出電極および前記複数の第２検出電極の各々の、前記静電容量検出値を取得する検出値取得部と、
    前記検出値取得部によって取得された複数の前記静電容量検出値と、前記複数の第１検出電極および前記複数の第２検出電極の各々に対して予め設定された前記接続部毎の位置に応じた抵抗比とに基づいて、前記交差点毎の静電容量算出値を含む、前記イメージデータを算出するイメージデータ算出部と
    を備え、
    前記イメージデータ算出部は、
    互いに隣接し、且つ、前記検出部からの抵抗値が同一である２つの接続部に対し、同一の前記抵抗比を用いる
    ことを特徴とする入力装置。
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