JP7224874B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
静電容量型のタッチパネルと、回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、前記センサコントローラは、前記導体が前記タッチパネルに対向していない状態での静電容量に対応した基準信号を保持し、第1センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第1位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第1センサ信号と、前記基準信号と、に基づいて前記導体の第1座標を検出する、センサ装置が提供される。
静電容量型のタッチパネルと、回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、前記センサコントローラは、第1センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第1位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第1センサ信号に基づいてベースラインを生成し、第2センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第2位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第2センサ信号に基づいてローデータを生成し、前記ベースラインと前記ローデータとの差分値に相当するデルタを算出し、前記デルタにおける負のシグナルの第1積分値及び正のシグナルの第2積分値に基づいてシグナル比を算出し、前記シグナル比に基づいて前記導体の回転角を検出する、センサ装置が提供される。
タッチパネル100は、複数の駆動電極Tx及び複数の検出電極Rxを備えている。m個の駆動電極Tx1乃至Txmは、一方向に間隔をおいて並んでいる。n個の検出電極Rx1乃至Rxnは、間隔をおいて並び、駆動電極Tx1乃至Txmと交差するように配置されている。駆動電極Tx1乃至Txm及び検出電極Rx1乃至Rxnが互いに交差する領域SAは、物体のタッチパネル100への接触または接近を検出する検出領域に相当する。なお、m及びnは、2以上の整数である。
センサコントローラ300は、タッチパネル100を制御する。すなわち、センサコントローラ300は、駆動電極Txに対して駆動信号Stxを送信する。検出電極Rxは、駆動電極Txへの駆動信号Stxの供給に伴って、センシングに必要なセンサ信号Srxを出力する。センサ信号Srxは、駆動電極Tx及び検出電極Rxの静電容量(以下、単に容量と称する)に基づいた信号である。
このようなセンサコントローラ300は、メモリMを内蔵している。メモリMは、上記の回転情報及び押圧情報を検出するのに必要な各種プログラム、基準信号等に対応したデータを記憶している。基準信号とは、導体220がタッチパネル100に対向していない状態での静電容量に対応した信号であり、駆動電極Txに駆動信号Stxを送信したときに、検出電極Rxから出力されるセンサ信号Srxと同等の信号に相当する。つまり、基準信号とは、1個の駆動電極Tx及び1個の検出電極Rxの相互容量に対応した信号である。メモリMは、検出領域SAの全域にわたる基準信号、つまり、すべての駆動電極Tx1乃至Txmと、すべての検出電極Rx1乃至Rxnとの相互容量に対応した信号も記憶している。
センサコントローラ300は、検出した回転情報及び押圧情報をホスト側に送信する。
導体220は、円周C上の一部に位置している。本実施形態では、導体220は、非環状に形成されており、円周C上には導体が存在しない無効領域NAが形成されている。図示した例では、導体220は、円周C上において、点状に形成されている。導体220の円周Cに沿った長さは、無効領域NAの円周Cに沿った長さより短い。図2を参照して説明したように、導体220はタッチパネル100に対向し接触している一方で、無効領域NAはタッチパネル100から離間している。
ノブ210が回転軸Oを中心として図中の矢印Aに沿って回転された場合、導体220は、円周C上を移動する。導体220はノブ210に保持されているため、導体220の回転角はノブ210の回転角と等しい。
ローデータ(RawData)は、第1センシング期間以降の第2センシング期間において、例えば、m個の駆動電極Txとn個の検出電極Rxとの相互容量に基づくm*n個の第2センサ信号をプロットすることによって得られたデータである。このローデータは、センシング期間毎に更新される。
デルタ(Delta)は、各センシング期間において、差分値〔(ベースライン)-(ローデータ)〕に相当するデータである。
なお、図中に点線で示すベースライン、及び、図中に実線で示すローデータは、1個の駆動電極Txを駆動した際に得られるデータである。
第2位置P2のローデータの値は、導体220の接触により、初期状態よりも低下し、導体220が置かれていない他の位置P0のローデータの値より小さくなる。このため、第2位置P2のデルタは、正のシグナルとなる。
図1に示したセンサコントローラ300は、検出領域SA全域の位置にわたり、図5の(B)を参照して説明したデルタを解析することにより、ノブ210(または導体220)の回転情報を検出することができる。上記の手法の場合、センサコントローラ300は、図5の(B)に示した負のシグナルに基づいて第1位置P1の第1座標(x1,y1)を検出し、また、正のシグナルに基づいて第2位置P2の第2座標(x2,y2)を検出する。そして、センサコントローラ300は、これらの第1座標及び第2座標に基づいて導体220の移動距離を算出し、この移動距離に基づいて回転角を検出する。
1センシング期間において、センサコントローラ300は、例えばm個の駆動電極Tx1乃至Txmを順次駆動し、n個の検出電極Rx1乃至Rxmからセンサ信号を受信し、算出したデルタを解析することで導体220の座標を検出する。第1センシング期間において、検出電極Rxから受信したセンサ信号は第1センサ信号に相当し、導体220の第1位置P1に対応した第1座標(x1,y1)が検出される。また、第1センシング期間とは異なる第2センシング期間において、検出電極Rxから受信したセンサ信号は第2センサ信号に相当し、導体220の第2位置P2に対応した第2座標(x2,y2)が検出される。
そして、センサコントローラ300は、第1座標及び第2座標に基づいて導体220の移動距離を算出する(ステップST13)。そして、センサコントローラ300は、算出した移動距離に基づいて導体220の回転角(すなわちノブ210の回転角)を検出する(ステップST14)。なお、ステップST12において検出した座標(x2,y2)がステップST11において検出した座標(x1,y1)に一致する場合、あるいは、ステップST13において算出した移動距離がゼロの場合には、センサコントローラ300は、回転角が0°であるものと判断する。
第1センシング期間では、第1位置P1に位置する導体220の第1座標が検出される。第2センシング期間でも同様にして、第2位置P2に位置する導体220の第2座標が検出される。そして、図8に示したステップST13において、導体220の移動距離が算出され、ステップST14において、導体220の回転角(すなわちノブ210の回転角)が検出される。
したがって、センサ装置1の使用環境によらず、第1座標、第2座標、移動距離、及び、回転角を高精度に検出することができる。
負のシグナルとは、デルタのシグナルレベル(容量の大きさ)がマイナスである場合に相当する。正のシグナルとは、デルタのシグナルレベル(容量の大きさ)がプラスである場合に相当する。図示したように、回転角が30°以下の場合、回転角が小さい場合ほど、負のシグナルレベル及び正のシグナルレベルがともに小さいことがわかる。
なお、第3積分値Sn0及び第4積分値Sp0は、厳密には、図中の面積に相当するものではない。図15のシグナル和Sについて説明したのと同様に、第3積分値Sn0は3次元的に分布する負のシグナルの体積に相当し、第4積分値Sp0は三次元的に分布する正のシグナルの体積に相当する。
回転角が10°の場合、シグナル比は33%~47%となる。回転角が20°の場合、シグナル比は65%~85%となる。回転角が30°の場合、シグナル比は90%~110%となる。
ばね241及び242は、ノブ210がタッチパネル100に向かって押圧されるのに伴って圧縮される。第2導体222は、ノブ210が押圧されるのに伴ってタッチパネル100に接触する。また、ばね241及び242はノブ210が解放されると伸長し、第2導体222はタッチパネル100から離間する。
表示装置DSPは、表示パネルPNL及び照明装置ILを備えている。一例では、表示パネルPNLは、例えば、液晶表示パネルであり、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、液晶層LCと、を備えている。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、シールSEによって接着されている。液晶層LCは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に保持されている。なお、表示パネルPNLは、表示素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子、電気泳動素子等を備えた表示パネルであってもよい。
なお、図20に示した構成例は、タッチパネル100が表示パネルPNLに内蔵されたいわゆるインセル型を示す構成例に相当するが、タッチパネル100は、表示パネルPNLと重畳するように設けられるアウトセル型あるいはオンセル型であってもよい。
100…タッチパネル Tx…駆動電極 Rx…検出電極
200…入力装置 210…ノブ 220…導体
300…センサコントローラ
Claims (5)
- 静電容量型のタッチパネルと、
回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、
前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、
前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、
前記センサコントローラは、
第1センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第1位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第1センサ信号に基づいてベースラインを生成し、
第2センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第2位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第2センサ信号に基づいてローデータを生成し、
前記ベースラインと前記ローデータとの差分値に相当するデルタを算出し、
前記デルタにおける負のシグナルの第1積分値及び正のシグナルの第2積分値に基づいてシグナル比を算出し、
前記シグナル比に基づいて前記導体の回転角を検出する、センサ装置。 - 前記センサコントローラは、負のシグナルの第3積分値及び正のシグナルの第4積分値の和の最大値Smaxを保持し、
前記デルタを算出した後に、算出した前記デルタにおける前記第1積分値及び前記第2積分値のシグナル和Sを算出し、
(S/Smax)で定義される前記シグナル比を算出する、請求項1に記載のセンサ装置。 - 前記タッチパネルは、複数の駆動電極と、前記駆動電極と交差する複数の検出電極と、を備え、
前記センサコントローラは、前記駆動電極に対して駆動信号を送信し、前記検出電極から前記第1センサ信号を受信する、請求項1または2に記載のセンサ装置。 - 前記導体は、前記円周上において、点状に形成されている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
- 前記導体は、前記円周に沿って延出し、前記円周の一部に切欠を有するC字状に形成されている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
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