JPWO2019187405A1 - 検出装置および制御装置 - Google Patents

Abstract

検出目的が互いに異なる複数の検出電極を備えた検出装置において、当該検出装置のサイズの大型化を抑制可能としつつ、検出能力の低下を抑制可能とすること。【解決手段】検出装置は、上部検出電極と、上部検出電極の下側に重ねて設けられた下部検出電極と、上部検出電極および下部検出電極の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面に対する検出対象の近接状態を検出する近接状態検出手段と、上部検出電極および下部検出電極を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能な切替手段とを備える。

Description

本発明は、検出装置および制御装置に関する。

従来、検出面に設けられた検出電極における静電容量の変化に基づいて、検出面に対する検出対象の近接状態を検出する検出装置が知られている。また、このような検出装置において、検出電極の裏側に、シールド電極を重ねて設けるようにした技術が利用されている。

例えば、下記特許文献１には、表示装置において、複数の検出電極の裏側にシールド電極を設け、シールド電極の静電容量の変化に基づいて、前面への物体の近接または接触を検出し、複数の検出電極の各々の静電容量の変化に基づいて、物体の位置を検出する技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、複数の駆動電極の下層にシールド電極を備えた入力装置において、複数の駆動電極の中から選択された駆動電極に、シールド電極の駆動電圧と同相の駆動電圧を印加し、残りの駆動電極にシールド電極の駆動電圧と逆相の駆動電圧を印加する技術が開示されている。

特開２０１７−１０２８１１号公報 特開２０１５−１２１９５８号公報

ところで、従来の検出装置では、検出面に対する検出対象の接触を検出するための検出電極（以下「接触検出電極」と示す）と、検出面に対して検出対象が近づいたことを検出するための検出電極（以下「近接検出電極」と示す）とで、異なる検出電極を用いることにより、検出能力の適正化を図っている。しかしながら、従来の技術では、接触検出電極と近接検出電極とを、同一平面上において互いに異なる位置に設けた場合、検出装置のサイズが大型化する虞がある。また、従来の技術では、接触検出電極と近接検出電極とを、互いに重ねて設けた場合、上側に配置された検出電極が、下側に配置された検出電極の検出能力を低下させてしまう虞がある。そこで、検出目的が互いに異なる複数の検出電極を備えた検出装置において、当該検出装置のサイズの大型化を抑制可能としつつ、検出能力の低下を抑制可能とすることが求められている。

一実施形態の検出装置は、上部検出電極と、上部検出電極の下側に重ねて設けられた下部検出電極と、上部検出電極および下部検出電極の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面に対する検出対象の近接状態を検出する近接状態検出手段と、上部検出電極および下部検出電極を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能な切替手段とを備える。

一実施形態によれば、検出目的が互いに異なる複数の検出電極を備えた検出装置において、当該検出装置のサイズの大型化を抑制可能としつつ、検出能力の低下を抑制可能とすることができる。

一実施形態に係る検出装置の構成を示す図である。 一実施形態に係る検出装置が備える検出部の平面図である。 一実施形態に係る制御回路の機能構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る制御回路が有する検出モードを示す図である。 一実施形態に係る制御回路による処理の手順を示すフローチャートである。 一実施形態に係る制御回路による検出感度の補正方法を説明するための図である。

〔一実施形態〕
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（検出装置１０の構成）
図１は、一実施形態に係る検出装置１０の構成を示す図である。図２は、一実施形態に係る検出装置１０が備える検出部１００の平面図である。図１および図２に示すように、検出装置１０は、検出部１００、スイッチ１２０、および制御回路１４０を備えて構成されている。

検出部１００は、検出面１０Ａに対する検出対象２０（例えば、指等）の近接状態を検出可能な装置である。図１および図２に示すように、検出部１００は、複数の構成部材が積層された積層構造を有する。具体的には、検出部１００は、検出面１０Ａ側（図中Ｚ軸正側）から順に、上部検出電極１０２、絶縁層１０４、下部検出電極１０６、絶縁層１０７、シールド電極１０８、絶縁層１１０、およびグラウンド電極１１２を備える。

上部検出電極１０２は、検出部１００の最上層に設けられている。下部検出電極１０６は、絶縁層１０４を介して、上部検出電極１０２の下側に重ねて設けられている。上部検出電極１０２および下部検出電極１０６は、検出面１０Ａに対する、検出対象２０の近接状態を検出する。具体的には、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６は、制御回路１４０から交流電圧が印加されることによって駆動され、検出対象２０の近接状態に応じて静電容量が変化すると、当該静電容量の変化に応じて電流値が変化する。この電流値は、制御回路１４０によって、検出対象２０の近接状態を表す値として検出される。上部検出電極１０２および下部検出電極１０６としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、金属膜（例えば、銀、銅、アルミとモリブデンとの複合素材）等、薄膜状の導体を用いることができる。

絶縁層１０４は、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６との間に設けられており、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とを互いに絶縁するために設けられている。絶縁層１０４としては、薄膜状の絶縁性素材を用いることができる。例えば、本実施形態の検出部１００では、絶縁層１０４として極めて薄いレジストを塗布して用いている。これにより、本実施形態の検出部１００は、絶縁層１０４による下部検出電極１０６の検出能力の低下を抑制できるようになっている。

絶縁層１０７は、下部検出電極１０６とシールド電極１０８との間に設けられており、下部検出電極１０６とシールド電極１０８とを互いに絶縁するために設けられている。絶縁層１０７としては、薄板状または薄膜状の絶縁性素材を用いることができる。

シールド電極１０８は、絶縁層１０７を介して、下部検出電極１０６の下側に重ねて設けられている。シールド電極は、制御回路１４０によって駆動され、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６から、グラウンド電極１１２への電流の流出を阻止することで、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６によって検出可能な静電容量を増やすために設けられている。シールド電極１０８としては、薄板状または薄膜状の導体を用いることができる。

絶縁層１１０は、シールド電極１０８とグラウンド電極１１２との間に設けられており、シールド電極１０８とグラウンド電極１１２とを互いに絶縁するために設けられている。絶縁層１１０としては、薄板状または薄膜状の絶縁性素材を用いることができる。

グラウンド電極１１２は、検出部１００の最下層に設けられている。グラウンド電極１１２は、接地される。グラウンド電極１１２としては、薄板状または薄膜状の導体を用いることができる。

スイッチ１２０は、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とに対して電気的に接続されている。スイッチ１２０は、制御回路１４０から供給される切り替え信号によって、オン状態に切り替えられることにより、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とを互いに短絡した第２の状態とすることができる。反対に、スイッチ１２０は、制御回路１４０から供給される切り替え信号によって、オフ状態に切り替えられることにより、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とを互いに絶縁された第１の状態とすることができる。

制御回路１４０は、「制御装置」の一例である。制御回路１４０は、上部検出電極１０２、下部検出電極１０６、およびシールド電極１０８と電気的に接続されている。制御回路１４０は、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態を検出することができる。また、制御回路１４０は、スイッチ１２０を制御することにより、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能である。また、制御回路１４０は、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の各々について、ドライブ状態（駆動状態）、オープン状態（非駆動状態）、およびシールド電極１０８と短絡した状態のいずれかに、選択的に切り替えることができる。制御回路１４０としては、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）が用いられる。

（検出部１００の平面構成）
図２は、一実施形態に係る検出装置１０が備える検出部１００の平面図である。図２に示すように、上方（図中Ｚ軸正方向）からの平面視において、下部検出電極１０６は、上部検出電極１０２よりも広い検出面積を有しており、且つ、上部検出電極１０２の検出範囲を包含している。すなわち、下部検出電極１０６の検出面の一部は、上部検出電極１０２によって覆われている。

図２に示す例では、検出部１００は、上部検出電極１０２として、渦巻き状をなす１本の帯状の導体が設けられているが、上部検出電極１０２の数および形状は、これに限らない。例えば、検出部１００は、上部検出電極１０２として、同一平面上に下部検出電極１０６と同様に矩形状の導体が複数設けられてもよい。また、例えば、検出部１００は、上部検出電極１０２として、静電容量方式を用いたタッチパネルと同様の構成（例えば、複数の検出電極がマトリクス状に配置された構成）を採用することにより、検出面１０Ａにおける検出対象２０の接触位置を検出できるようにしてもよい。

また、図２に示す例では、検出部１００は、下部検出電極１０６として、１枚の矩形状の導体が設けられているが、下部検出電極１０６の数および形状は、これに限らない。例えば、検出部１００は、下部検出電極１０６として、同一平面上に複数の導体が設けられてもよい。

（制御回路１４０の機能構成）
図３は、一実施形態に係る制御回路１４０の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御回路１４０は、電極駆動部１４２、近接状態検出部１４４、検出信号変換部１４６、出力部１５０、および切替部１５２を備える。

電極駆動部１４２は、上部検出電極１０２、下部検出電極１０６、およびシールド電極１０８を駆動する。具体的には、電極駆動部１４２は、制御回路１４０の検出モードに応じて、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の一方または双方を駆動するとともに、シールド電極１０８を駆動する。なお、検出モード毎の、電極駆動部１４２によって駆動される電極については、図４を用いて後述する。また、電極駆動部１４２は、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の駆動電圧と同位相の駆動電圧によって、シールド電極１０８を駆動する。

近接状態検出部１４４は、「近接状態検出手段」の一例である。近接状態検出部１４４は、電極駆動部１４２によって駆動された電極の電流値を、検出対象２０の近接状態を表す値として検出する。具体的には、制御回路１４０の検出モードに応じて、電極駆動部１４２によって駆動された電極（上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の一方または双方）の電流値を検出する。なお、電極駆動部１４２によって駆動された電極は、検出対象２０の近接状態が変化すると、静電容量が変化し、これに伴って、電流値も変化することとなる。したがって、近接状態検出部１４４によって検出される電流値は、検出対象２０の近接状態を表す値となる。

検出信号変換部１４６は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値（アナログ信号）に対する所定の変換処理を行う。例えば、検出信号変換部１４６は、所定の変換処理として、近接状態検出部１４４によって検出された電流値に対する、アナログ−デジタル変換処理を行う。なお、検出信号変換部１４６は、所定の変換処理として、近接状態検出部１４４によって検出された電流値を、検出対象２０の近接状態を示す他の単位の値（例えば、近接距離等）へ変換する処理を行ってもよい。

出力部１５０は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値（検出信号変換部１４６による変換処理後の電流値）を、検出対象２０の近接状態を示す値として、外部の情報処理装置へ出力する。なお、出力部１５０は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値とともに、当該電流値が検出されたときの制御回路１４０の検出モードを、外部の情報処理装置へ出力するようにしてもよい。これにより、例えば、外部の情報処理装置は、制御回路１４０の検出モードに応じた処理を行うことができるようになる。

切替部１５２は、「切替手段」の一例である。切替部１５２は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値（すなわち、電極駆動部１４２によって駆動された電極の静電容量値）に基づいて、制御回路１４０の検出モードを切り替える。すなわち、切替部１５２は、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態に応じて、制御回路１４０の検出モードを切り替えることができる。

例えば、切替部１５２は、後述する「近接検出モード」（「第１の検出モード」の一例）において、近接状態検出部１４４によって検出された電流値が、所定の第１の閾値ｔｈ１よりも小さい場合、制御回路１４０の検出モードを、後述する「第２遠方検出モード」（「第２の検出モード」の一例）に切り替える。これにより、切替部１５２は、「近接検出モード」において、検出対象２０が検出面１０Ａよりも所定の距離以上離れた場合、「第２遠方検出モード」に切り替えることができる。なお、第１の閾値ｔｈ１としては、例えば、検出モードの切り替えを行う検出距離に応じた好適な値が、メモリに予め格納されている。また、第１の閾値ｔｈ１は、例えば外部の情報処理装置から値の変更が可能である。

また、例えば、切替部１５２は、「第２遠方検出モード」において、近接状態検出部１４４によって検出された電流値が、所定の第２の閾値ｔｈ２よりも大きい場合（すなわち、検出対象２０が検出面１０Ａよりも所定の距離以上離れていない場合）、制御回路１４０の検出モードを「近接検出モード」に切り替える。なお、第２の閾値ｔｈ２としては、例えば、検出モードの切り替えを行う検出距離に応じた好適な値が、好適な値がメモリに予め格納されている。また、第２の閾値ｔｈ２は、例えば外部の情報処理装置から値の変更が可能である。また、第２の閾値ｔｈ２は、第１の閾値ｔｈ１と同じ値であってもよく、第１の閾値ｔｈ１と異なる値であってもよい。

（制御回路１４０が有する検出モード）
図４は、一実施形態に係る制御回路１４０が有する検出モードを示す図である。図４に示すように、制御回路１４０は、検出モードとして、「近接検出モード」および「遠方検出モード」を有する。

「近接検出モード」は、「第１の検出モード」の一例である。「近接検出モード」は、検出対象２０が検出面１０Ａから比較的近い位置にあるときに、検出対象２０を検出するために使用するのが好ましい検出モードである。例えば、「近接検出モード」は、検出面１０Ａに対する検出対象２０の接触を検出するために使用するのが好ましい。「近接検出モード」では、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６が互いに絶縁した状態で、上部検出電極１０２およびシールド電極１０８が駆動され、上部検出電極１０２の静電容量の変化に基づいて、検出対象２０の近接状態が検出される。なお、「近接検出モード」では、制御回路１４０の制御により、下部検出電極１０６がシールド電極１０８に短絡した状態となる。これにより、下部検出電極１０６をシールド電極１０８の一部として機能させ、上部検出電極１０２からグラウンド電極１１２への電流の流出阻止能力を高めることができる。

「遠方検出モード」は、検出対象２０が検出面１０Ａから比較的離れた位置にあるときに、検出対象２０を検出するために使用するのが好ましい検出モードである。例えば、「遠方検出モード」は、検出面１０Ａに対する検出対象２０の非接触操作（例えば、ジェスチャ操作）を検出するために使用するのが好ましい。「遠方検出モード」は、「第１遠方検出モード」、「第２遠方検出モード」、および「第３遠方検出モード」を有する。

「第１遠方検出モード」は、「第４の検出モード」の一例である。「第１遠方検出モード」は、検出能力が「中」である検出モードである。「第１遠方検出モード」では、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６が互いに絶縁し、且つ、上部検出電極１０２がシールド電極１０８に短絡した状態（またはオープン状態）で、下部検出電極１０６およびシールド電極１０８が駆動され、下部検出電極１０６の静電容量の変化に基づいて、検出対象２０の近接状態が検出される。

「第２遠方検出モード」は、「第２の検出モード」の一例である。「第２遠方検出モード」は、検出能力が「大」である検出モードである。「第２遠方検出モード」では、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６が互いに短絡した状態で、上部検出電極１０２、下部検出電極１０６、およびシールド電極１０８が駆動され、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の静電容量の変化に基づいて、検出対象２０の近接状態が検出される。

「第３遠方検出モード」は、「第３の検出モード」の一例である。「第３遠方検出モード」は、検出能力が「大」である検出モードである。「第３遠方検出モード」では、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６が互いに絶縁した状態で、上部検出電極１０２、下部検出電極１０６、およびシールド電極１０８が駆動され、上部検出電極１０２の静電容量の変化と、下部検出電極１０６の静電容量の変化とに基づいて、検出対象２０の近接状態が検出される。

本実施形態の検出部１００は、下部検出電極１０６の上側に、上部検出電極１０２が重ねて設けられているため、上部検出電極１０２の面積分、下部検出電極１０６の検出面積が低下してしまい、これにより、下部検出電極１０６の検出能力が低下してしまう虞がある。そこで、本実施形態の検出部１００は、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」において、下部検出電極１０６の静電容量値に加えて、上部検出電極１０２の静電容量値を用いることにより、上記した検出能力の低下分を、上部検出電極１０２の静電容量値によって補うことができる。すなわち、あたかも、下部検出電極１０６の上側に、上部検出電極１０２が重ねられていないかの如く、検出対象２０の近接状態を検出することができる。したがって、本実施形態の検出部１００は、検出対象２０が検出面１０Ａから比較的離れた位置にあるときであっても、検出対象２０の近接状態を高精度に検出することができる。

なお、「第２遠方検出モード」は、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とをハードウェア的に結合することにより、検出対象２０の近接状態を検出する検出モードである。すなわち、「第２遠方検出モード」は、上部検出電極１０２と下部検出電極１０６とをハードウェア的に結合する回路構成（例えば、スイッチ１２０）を、検出装置１０に設ける必要がある。具体的には、電極駆動部１４２が、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を、一の検出電極とみなして駆動する。そして、近接状態検出部１４４が、近接状態検出部１４４によって検出された一の検出電極の電流値を、検出対象２０の近接状態を表す値として検出する。

一方、「第３遠方検出モード」は、上部検出電極１０２の静電容量値と下部検出電極１０６の静電容量値とをソフトウェア的に結合することにより、検出対象２０の近接状態を検出する検出モードである。すなわち、「第３遠方検出モード」は、上部検出電極１０２の静電容量値と下部検出電極１０６の静電容量値とを結合する処理プログラムを、制御回路１４０に導入する必要がある。具体的には、電極駆動部１４２が、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の双方を駆動する。そして、近接状態検出部１４４が、上部検出電極１０２の電流値と、下部検出電極１０６の電流値との合算値を、検出対象２０の近接状態を表す値として算出する。

例えば、検出装置１０を製品化する際には、使用目的、コスト制約、サイズ制約等に応じて、「第２遠方検出モード」を利用可能な構成としてもよく、「第３遠方検出モード」を利用可能な構成としてもよい。または、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」の双方を利用可能な構成とし、ユーザがいずれのモードを使用するかを任意に選択できるようにしてもよい。または、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」の双方を利用可能な構成とし、所定の切り替え条件に基づいて、「第２遠方検出モード」と「第３遠方検出モード」との間の切り替えを、処理プログラムによって動的に切り替える構成としてもよい。

また、「第１遠方検出モード」は、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」よりも検出能力が低いが、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」よりも消費電力が小さいため、「第２遠方検出モード」および「第３遠方検出モード」に対して付加的に設け、ユーザが任意に選択できるようにするとよい。

（制御回路１４０による処理の手順）
図５は、一実施形態に係る制御回路１４０による処理の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、「遠方検出モード」として「第２遠方検出モード」を用いることにするが、他の検出モードを用いてもよい。

まず、切替部１５２が、制御回路１４０の検出モードを「遠方検出モード」に切り替える（ステップＳ５０１）。具体的には、切替部１５２は、スイッチ１２０をオン状態に切り替えることにより、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を、互いに短絡した状態にする。

次に、電極駆動部１４２が、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を駆動する（ステップＳ５０２）。そして、近接状態検出部１４４が、ステップＳ５０２で駆動された上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の静電容量の変化として、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態を表す電流値を検出する（ステップＳ５０３）。また、検出信号変換部１４６が、ステップＳ５０３で検出された電流値に対する所定の変換処理を行う（ステップＳ５０４）。さらに、出力部１５０が、ステップＳ５０３で検出された電流値を、外部の情報処理装置へ出力する（ステップＳ５０５）。

次に、切替部１５２が、ステップＳ５０３で検出された電流値が、所定の第２の閾値ｔｈ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

ステップＳ５０６において、ステップＳ５０３で検出された電流値が、所定の第２の閾値ｔｈ２よりも大きくないと判定された場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、制御回路１４０は、ステップＳ５０２へ処理を戻す。

一方、ステップＳ５０６において、ステップＳ５０３で検出された電流値が、所定の第２の閾値ｔｈ２よりも大きいと判定された場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、切替部１５２が、制御回路１４０の検出モードを「近接検出モード」に切り替える（ステップＳ５０７）。具体的には、切替部１５２は、スイッチ１２０をオフ状態に切り替えることにより、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を、互いに絶縁した状態にする。

続いて、電極駆動部１４２が、上部検出電極１０２を駆動する（ステップＳ５０８）。そして、近接状態検出部１４４が、ステップＳ５０９で駆動された上部検出電極１０２の静電容量の変化として、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態を表す電流値を検出する（ステップＳ５０９）。また、検出信号変換部１４６が、ステップＳ５０９で検出された電流値に対する所定の変換処理を行う（ステップＳ５１０）。さらに、出力部１５０が、ステップＳ５０９で検出された電流値を、外部の情報処理装置へ出力する（ステップＳ５１１）。

そして、切替部１５２が、ステップＳ５０９で検出された電流値が、所定の第１の閾値ｔｈ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５１２）。

ステップＳ５１２において、ステップＳ５１０で検出された電流値が、所定の第１の閾値ｔｈ１よりも小さくないと判定された場合（ステップＳ５１２：Ｎｏ）、制御回路１４０は、ステップＳ５０８へ処理を戻す。

一方、ステップＳ５１２において、ステップＳ５１０で検出された電流値が、所定の第１の閾値ｔｈ１よりも小さいと判定された場合（ステップＳ５１２：Ｙｅｓ）、制御回路１４０は、ステップＳ５０１へ処理を戻す。

図５に示す一連の処理により、制御回路１４０の動作モードは、検出対象２０の近接状態に応じて、「遠方検出モード」と「近接検出モード」との間で、交互に切り替わることとなる。

（電流値の補正方法）
図６は、一実施形態に係る制御回路１４０による電流値の補正方法を説明するための図である。図６では、検出部１００の平面構成を表している。なお、図６では、説明をわかり易くするため、絶縁層１０４、絶縁層１０７、絶縁層１１０、およびグラウンド電極１１２の図示を省略している。また、図６では、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の数および形状を、図２と異ならせている。

図６に示す例では、マトリクス状に配置された複数の矩形状の下部検出電極１０６が、シールド電極１０８の上側に重ねて設けられている。また、複数の下部検出電極１０６の各々の上側に対して、マトリクス状に配置された複数の矩形状の上部検出電極１０２が重ねて設けられている。

図６に示す例では、上記した「近接検出モード」を用いて、複数の上部検出電極１０２の静電容量の変化により、検出面１０Ａに対する検出対象２０の接触位置を検出する。また、図６に示す例では、上記した「第２遠方検出モード」を用いて、互いに短絡した状態の、複数の上部検出電極１０２および複数の下部検出電極１０６の静電容量の変化により、検出面１０Ａに対する検出対象２０の距離を検出する。

ここで、本発明の発明者らは、検出電極の検出感度は、検出電極の検出面積に略比例することを実験等によって見出した。これを考慮すると、「第２遠方検出モード」の電流値（すなわち、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の電流値）は、下部検出電極１０６単体（すなわち、上部検出電極１０２が重ねられていない状態）の電流値と等しくなることが理想的である。

そこで、制御回路１４０は、「第２遠方検出モード」において、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の電流値を、理想的な値となるように補正するようにしてもよい。

例えば、下部検出電極１０６単体の電流値を、測定値１として測定する。そして、測定値１を測定したときと同じ測定条件で、互いに短絡した状態の上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の電流値を、測定値２として測定する。測定値２が測定値１と等しければ、補正は不要である。一方、測定値２が測定値１未満であれば、下記数式（１）により、補正係数を算出する。

補正係数＝測定値１／測定値２・・・（１）

例えば、測定値１が「１００」であり、測定値２が「８０」である場合、補正係数は「１．２５」となる。この場合、補正係数「１．２５」を用いて、測定値２が「１００」となるように補正する。

第１の補正方法として、制御回路１４０において、近接状態検出部１４４によって検出された電流値に、補正係数「１．２５」を乗じる。これにより、当該電流値を、理想的な値に補正することができる。

第２の補正方法として、制御回路１４０において、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の検出感度の設定値に、補正係数「１．２５」を乗じる。これにより、近接状態検出部１４４によって検出された電流値を、理想的な値に補正することができる。

以上説明したように、一実施形態に係る検出装置１０は、上部検出電極１０２と、上部検出電極１０２の下側に重ねて設けられた下部検出電極１０６と、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態を検出する近接状態検出部１４４と、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能な切替部１５２とを備える。これにより、一実施形態に係る検出装置１０は、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を互いに短絡させることにより、下部検出電極１０６の検出面積の低下分を、上部検出電極１０２によって補うことができる。特に、一実施形態に係る検出装置１０は、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６が互いに重ねて設けられているため、当該検出装置１０のサイズの大型化を抑制することができる。したがって、一実施形態に係る検出装置１０によれば、検出目的が互いに異なる複数の検出電極を備えた検出装置において、当該検出装置のサイズの大型化を抑制可能としつつ、検出能力の低下を抑制可能とすることができる。

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、上記実施形態において、制御回路１４０が備える機能の一部を、制御回路１４０の外部の情報処理装置に設けるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、制御回路１４０の外部に設けられたスイッチ１２０により、上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を互いに短絡させるようにしているが、制御回路１４０の内部に同様のスイッチを設けて、当該スイッチにより上部検出電極１０２および下部検出電極１０６を互いに短絡させるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態において、制御回路１４０は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値に基づいて、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接状態を判定する判定部をさらに備えるようにしてもよい。

例えば、判定部は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値に基づいて、検出面１０Ａに対して検出対象２０が近接しているか否かを判定してもよい。この場合、例えば、判定部は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値と、所定の閾値とに基づいて、検出面１０Ａに対して検出対象２０が近接しているか否かを判定してもよい。

また、例えば、判定部は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値に基づいて、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接距離を判定してもよい。この場合、例えば、判定部は、近接状態検出部１４４によって検出された電流値と、所定の変換式または変換テーブルとに基づいて、検出面１０Ａに対する検出対象２０の近接距離を判定してもよい。

また、上記判定部を設けた場合、出力部１５０は、上記判定部による判定結果を、外部の情報処理装置へ出力するようにしてもよい。

本国際出願は、２０１８年３月２６日に出願した日本国特許出願第２０１８−０５８６７５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 検出装置
１０Ａ 検出面
２０ 検出対象
１００ 検出部
１０２ 上部検出電極
１０４ 絶縁層
１０６ 下部検出電極
１０８ シールド電極
１１０ 絶縁層
１１２ グラウンド電極
１２０ スイッチ
１４０ 制御回路
１４２ 電極駆動部
１４４ 近接状態検出部（近接状態検出手段）
１４６ 検出信号変換部
１５０ 出力部
１５２ 切替部（切替手段）

Claims (8)

1. 上部検出電極と、
   前記上部検出電極の下側に重ねて設けられた下部検出電極と、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面に対する検出対象の近接状態を検出する近接状態検出手段と、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能な切替手段と
   を備えることを特徴とする検出装置。
2. 第１の検出モードおよび第２の検出モードを有し、
   前記第１の検出モードにおいて、
   前記切替手段は、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、前記第１の状態に切り替え、
   前記近接状態検出手段は、
   前記上部検出電極の静電容量の変化に基づいて、前記検出対象の近接状態を検出し、
   前記第２の検出モードにおいて、
   前記切替手段は、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、前記第２の状態に切り替え、
   前記近接状態検出手段は、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極の静電容量の変化に基づいて、前記検出対象の近接状態を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記切替手段は、
   前記第１の検出モードにおいて、前記上部検出電極の電流値が、所定の第１の閾値よりも小さくなった場合、前記第２の検出モードに切り替え、
   前記第２の検出モードにおいて、前記上部検出電極および前記下部検出電極の電流値が、所定の第２の閾値よりも大きくなった場合、前記第１の検出モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
4. 前記下部検出電極の下側に重ねて設けられたシールド電極をさらに備え、
   前記切替手段は、
   前記第１の検出モードにおいて、前記シールド電極を前記下部検出電極に短絡させることにより、前記下部検出電極を前記シールド電極の一部として機能させる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の検出装置。
5. 前記シールド電極は、
   前記第１の検出モードにおいて、前記上部検出電極の駆動電圧と同位相の駆動電圧によって駆動される
   ことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。
6. 第３の検出モードをさらに有し、
   前記第３の検出モードにおいて、
   前記切替手段は、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、前記第１の状態に切り替え、
   前記近接状態検出手段は、
   前記上部検出電極の静電容量の変化と、前記下部検出電極の静電容量の変化とに基づいて、前記検出対象の近接状態を検出する
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の検出装置。
7. 第４の検出モードをさらに有し、
   前記第４の検出モードにおいて、
   前記切替手段は、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、前記第１の状態に切り替え、
   前記近接状態検出手段は、
   前記下部検出電極の静電容量の変化に基づいて、前記検出対象の近接状態を検出する
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の検出装置。
8. 上部検出電極と、前記上部検出電極の下側に重ねて設けられた下部検出電極と、を有する検出部を制御する制御装置であって、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極の一方または双方の静電容量の変化に基づいて、検出面に対する検出対象の近接状態を検出する近接状態検出手段と、
   前記上部検出電極および前記下部検出電極を、互いに絶縁した第１の状態と、互いに短絡した第２の状態とに切り替えることが可能な切替手段と
   を備えることを特徴とする制御装置。

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