(57)【要約】【課題】キャンセル制御を行うことが可能な入力装置におけるシールド電極またはセンサ電極に係る断線を検出する。【解決手段】駆動信号が印加されるセンサ電極、および上記センサ電極と基準電位点との間における寄生容量を減少させるためのシールド電極を有し、上記センサ電極に対して上記駆動信号を印加させる制御と、上記シールド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キャンセル制御とが行われる入力装置における、上記シールド電極または上記センサ電極に係る断線を検出する検出部、を備え、上記検出部は、上記シールド電極に対して上記駆動信号を印加させる制御と、上記センサ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制御と、が行われる断線検出スキャン時に検出した上記シールド電極の静電容量に基づいて、上記シールド電極または上記センサ電極に係る断線を検出する、検出装置が提供される。【選択図】図２
2020113960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号が印加されるセンサ電極、および前記センサ電極と基準電位点との間における寄生容量を減少させるためのシールド電極を有し、前記センサ電極に対して前記駆動信号を印加させる制御と、前記シールド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キャンセル制御とが行われる入力装置における、前記シールド電極または前記センサ電極に係る断線を検出する検出部、
を備え、
前記検出部は、前記シールド電極に対して前記駆動信号を印加させる制御と、前記センサ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制御と、が行われる断線検出スキャン時に検出した前記シールド電極の静電容量に基づいて、前記シールド電極または前記センサ電極に係る断線を検出する、
検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記断線検出スキャン時に検出した前記シールド電極の静電容量が所定値よりも減少している場合、前記シールド電極に係る断線が生じていることを検出する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記断線検出スキャン時に検出した前記シールド電極の静電容量が所定値よりも増加している場合、前記センサ電極に係る断線が生じていることを検出する、
請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記センサ電極および前記シールド電極に対する信号の印加を切り替えるスイッチング回路を制御する、
請求項１〜３のいずれかに記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式の入力装置において操作の誤判定の防止を図る技術が開発されている。上記技術としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−３７３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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って生じる電極の静電容量の変化を検出することによって、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か否かを判定する。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、検出される。
【０００５】
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の大きさは、センサ電極の面積などに依存する。
【０００６】
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判定におけるノイズとなりうるので、センサ電極と基準電位点との間に発生する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を向上させ、操作の誤判定の防止を図る上では、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。
【０００７】
ここで、例えば特許文献１に記載の入力装置は、センサ電極とキャンセル電極（以下、シールド電極、とも称する）とを備える。センサ電極は、操作の検出のための駆動信号（電圧信号）が印加される電極であり、シールド電極は、センサ電極と基準電位点との間における寄生容量を減少させるための電極である。特許文献１に記載の入力装置では、センサ電極に対して駆動信号を印加させる制御と、シールド電極に対して駆動信号と同一波形の信号（電圧信号）を印加させるキャンセル制御とが行われる。
【０００８】
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シールド電極に対して印加される場合には、センサ電極とシールド電極とは同電位となる。そのため、上記の場合には、センサ電極とシールド電極との間には、寄生容量が発生しない。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、シールド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。
【０００９】
したがって、特許文献１に記載の入力装置のようなキャンセル制御を行う静電容量式の入力装置では、“操作の検出精度を向上させ、操作の誤判定の防止を図ることができる”という効果が奏される。
【００１０】
しかし、ここで、例えば断線によりシールド電極に駆動信号と同一の波形の信号を印加することができなくなった場合には、キャンセル制御を行うことができなくなり、この場合、キャンセル制御を行うことが可能な入力装置は上記効果を奏することができない。以下では、駆動信号と同一の波形の信号をシールド電極に印加するための信号線における断線を「シールド電極に係る断線」と示す。また、センサ電極に駆動信号を印加するための信号線における断線を「センサ電極に係る断線」と示す。
【００１１】
本発明の目的とするところは、キャンセル制御を行うことが可能な入力装置におけるシールド電極またはセンサ電極に係る断線を検出することが可能な、新規かつ改良された検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、駆動信号が印加されるセンサ電極、および上記センサ電極と基準電位点との間における寄生容量を減少させるためのシールド電極を有し、上記センサ電極に対して上記駆動信号を印加させる制御と、上記シールド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キャンセル制御とが行われる入力装置における、上記シールド電極または上記センサ電極に係る断線を検出する検出部、を備え、上記検出部は、上記シールド電極に対して上記駆動信号を印加させる制御と、上記センサ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制御と、が行われる断線検出スキャン時に検出した上記シールド電極の静電容量に基づいて、上記シールド電極または上記センサ電極に係る断線を検出する、検出装置が提供される。
【００１３】
また、上記検出部は、上記断線検出スキャン時に検出した上記シールド電極の静電容量が所定値よりも減少している場合、上記シールド電極に係る断線が生じていることを検出してもよい。
【００１４】
また、上記検出部は、上記断線検出スキャン時に検出した上記シールド電極の静電容量が所定値よりも増加している場合、上記センサ電極に係る断線が生じていることを検出してもよい。
【００１５】
また、上記検出部は、上記センサ電極および上記シールド電極に対する信号の印加を切り替えるスイッチング回路を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、キャンセル制御を行うことが可能な入力装置におけるシールド電極またはセンサ電極に係る断線を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来における検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシールド断線検出スキャンが実行される際の検出装置の構成を示す図である。
【図３】同実施形態に係るタッチ検出スキャンが実行される際の検出装置１０の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に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。
【００１９】
＜１．従来構成＞
まず、従来におけるタッチ操作検出とキャンセル制御とについて述べる。図１は、従来における検出装置９０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、従来の検出装置９０は、例えば、静電容量検出部９１０、センサ電極９２０、シールド電極９３０、芯金９４０、およびオペアンプ９５０を備える。
【００２０】
（静電容量検出部９１０）
静電容量検出部９１０は、センサ電極９２０の静電容量を検出し、指などの操作体による操作によって生じる静電容量の変化を検出することによって、ユーザによるタッチ操作が行われているか否かを判定する。
【００２１】
（センサ電極９２０）
センサ電極９２０は、タッチ操作の検出のための駆動信号（電圧信号）が印加される電極である。
【００２２】
（シールド電極９３０）
シールド電極９３０は、センサ電極９２０と基準電位点との間における寄生容量を減少させるための電極である。キャンセル制御が行われる場合、シールド電極９３０には、センサ電極９２０に印加される駆動信号と同一波形の信号が印加される。
【００２３】
（芯金９４０）
芯金９４０は、グランドとして機能する。
【００２４】
（オペアンプ９５０）
オペアンプ９５０は、センサ電極９２０と同電位・低インピーダンスの信号をセンサ電極９２０および芯金９４０間、すなわちシールド電極９３０に印加する。
【００２５】
以上、従来における検出装置９０の構成について述べた。係る構成によれば、オペアンプ９５０を用いて駆動信号と同一波形の信号をシールド電極９３０に印加することで、センサ電極９２０と芯金９４０の間の大きな寄生容量をキャンセルすることが可能である。
【００２６】
しかし、上記の構成では、シールド電極９３０に信号を印加する信号線に断線が生じた場合、静電容量検出部９１０が検出する静電容量の変化が、タッチ操作によるものなのか、上記断線によるものなのかを判断することができない。このため、従来の検出装置９０では、シールド電極９３０に係る断線が生じた場合、タッチ操作を誤判定する可能性があることから、タッチ操作と断線とを確実に切り分けることが可能な構成が求められる。
【００２７】
＜２．実施形態＞
次に、本発明の一実施形態に係る検出装置１０の構成について述べる。図２は、本実施形態に係るシールド断線検出スキャンが実行される際の検出装置１０の構成を示す図である。図２に示すように、本実施形態に係る検出装置１０は、静電容量検出部１１０、センサ電極１２０、シールド電極１３０、芯金１４０、オペアンプ１５０、およびスイッチング回路１６０ａ〜１６０ｄを備える。なお、センサ電極１２０、シールド電極１３０、芯金１４０、オペアンプ１５０については、それぞれ上述したセンサ電極９２０、シールド電極９３０、芯金９４０、オペアンプ９５０と実質的に同一の構成であってよいため、詳細な説明は省略する。
【００２８】
（静電容量検出部１１０）
本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、センサ電極１２０の静電容量を検出し、指などの操作体による操作によって生じる電極の静電容量の変化を検出することによって、ユーザによるタッチ操作が行われているか否かを判定する。
【００２９】
また、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、断線検出スキャン時に検出したシールド電極１３０の静電容量に基づいて、シールド電極１３０またはセンサ電極１２０に係る断線を検出すること、を特徴の一つとする。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る断線検出スキャンとは、センサ電極１２０をシールドとして駆動し、シールド電極１３０の静電容量を検出する制御を指す。すなわち、本実施形態に係る断線検出スキャンにおいては、シールド電極１３０に対して駆動信号を印加させる制御と、センサ電極１２０に対して当該駆動信号と同一波形の信号を印加させる制御とが行われる。
【００３１】
本実施形態に係る断線検出スキャンは、スイッチング回路１６０ａ〜１６０ｄの切り替えにより実現される。図２に示す一例の場合、スイッチング回路１６０ａおよび１６０ｃをＯＮに、スイッチング回路１６０ｂおよび１６０ｄをＯＦＦにすることにより、駆動信号がシールド電極１３０に印加され、当該駆動信号と同一波形の信号がセンサ電極１２０に印加される。
【００３２】
このように、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、スイッチング回路１６０ａ〜１６０ｄを制御することによりセンサ電極１２０およびシールド電極１３０に対する信号の印加を切り替えることが可能である。
【００３３】
本実施形態に係る静電容量検出部１１０による断線検出スキャンによれば、センサ電極１２０に対するタッチ操作が行われた場合であってもシールド電極１３０と芯金１４０との間の静電容量を正確に測定することができる。
【００３４】
この際、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、検出した静電容量と所定値とを比較することにより、センサ電極１２０に係る断線やシールド電極１３０に係る断線を判定することが可能である。
【００３５】
例えば、センサ電極１２０に係る断線が生じた場合、断線検出スキャン時に検出される静電容量は、センサ電極１２０またはシールド電極１３０に係る断線が生じていない場合に検出される静電容量（所定値）よりも増加することとなる。
【００３６】
このため、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、断線検出スキャン時に検出したシールド電極１３０の静電容量が所定値よりも増加している場合、センサ電極１２０に係る断線が生じていることを検出することができる。
【００３７】
一方、シールド電極１３０に係る断線が生じた場合、断線検出スキャン時に検出される静電容量は、センサ電極１２０またはシールド電極１３０に係る断線が生じていない場合に検出される静電容量（所定値）よりも減少することとなる。
【００３８】
このため、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、断線検出スキャン時に検出したシールド電極１３０の静電容量が所定値よりも減少している場合、シールド電極１３０に係る断線が生じていることを検出することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る断線検出スキャンでは、センサ電極１２０をシールドとして駆動することにより、センサ電極１２０に影響されることなく、シールド電極１３０と芯金１４０との間の静電容量を正確に測定することができる。
【００４０】
係る制御によれば、タッチ操作の判定を行う前に、センサ電極１２０またはシールド電極１３０の断線を確実に検出することができ、タッチ操作の誤判定を効果的に防止することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、断線検出スキャンの終了後、スイッチング回路１６０ａ〜１６０ｄを制御することにより、ユーザによるタッチ操作を検出するタッチ検出スキャンに切り替えを行うことができる。
【００４２】
図３は、本実施形態に係るタッチ検出スキャンが実行される際の検出装置１０の構成を示す図である。図３に示すように、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、スイッチング回路１６０ｂおよび１６０ｄをＯＮに、スイッチング回路１６０ａおよび１６０ｃをＯＦＦにすることにより、タッチ検出スキャンへの切り替えを行う。
【００４３】
本実施形態に係るタッチ検出スキャンでは、駆動信号がセンサ電極１２０に印加され、当該駆動信号と同一波形の信号がシールド電極１３０に印加される。係る制御によれば、センサ電極１２０の静電容量の変化により、ユーザによるタッチ操作が検出可能となる。
【００４４】
以上、本実施形態に係る静電容量検出部１１０が有する機能について説明した。なお、本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、上述した制御に加え、センサ電極１２０およびシールド電極１３０への信号の印加を制御してもよい。
【００４５】
本実施形態に係る静電容量検出部１１０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により実現される。
【００４６】
（スイッチング回路１６０）
本実施形態に係るスイッチング回路１６０は、静電容量検出部１１０による制御に基づいてセンサ電極１２０およびシールド電極１３０に対する信号の印加を切り替えるための構成である。
【００４７】
本実施形態に係るスイッチング回路１６０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ＯＮ状態（導通状態）またはＯＦＦ状態（非導通状態）となる。
【００４８】
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。
【００４９】
以上、本実施形態に係る検出装置１０の構成について述べた。なお、図２および図３を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る検出装置１０の構成は係る例に限定されない。
【００５０】
例えば、上記では、本実施形態に係る検出装置１０が入力装置を兼ねる場合を例に説明したが、本実施形態に係る検出装置１０は、別途に備えられる入力装置における、シールド電極やセンサ電極に係る断線を検出することも可能である。
【００５１】
また、例えば、上記では、センサ電極が単一である場合を例に述べたが、本実施形態に係るセンサ電極の数は係る例に限定されない。本実施形態に係る静電容量検出部１１０は、入力装置が複数のセンサ電極を備える場合であっても、当該複数のセンサ電極やシールド電極に係る断線を検出することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る断線検出スキャンは、タッチ操作が行われるアプリケーションの仕様などに応じて実行頻度が決定されてよい。断線検出スキャンの実行頻度が高いほどタッチ操作が誤判定される可能性を低下させることができる。
【００５３】
本実施形態に係る検出装置１０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、ＰＣ（Personal  Computer）などのコンピュータ、ＡＴＭ（Automated  Teller  Machine）など、静電容量式の入力装置を含む様々なシステムや機器に適用することができる。
【００５４】
＜３．まとめ＞
以上説明したように、本開示の一実施形態に係る検出装置１０は、駆動信号が印加されるセンサ電極１２０、およびセンサ電極１２０と基準電位点（芯金１４０）との間における寄生容量を減少させるためのシールド電極１３０を有し、センサ電極１２０に対して駆動信号を印加させる制御と、シールド電極１３０に対して駆動信号と同一波形の信号を印加させるキャンセル制御とが行われる入力装置における、シールド電極１３０またはセンサ電極１２０に係る断線を検出する検出部（静電容量検出部１１０）を備える。
【００５５】
また、本開示の一実施形態に係る静電容量検出部１１０は、シールド電極１３０に対して駆動信号を印加させる制御と、センサ電極１２０に対して当該駆動信号と同一波形の信号を印加させる制御と、が行われる断線検出スキャン時に検出したシールド電極１３０の静電容量に基づいて、シールド電極１３０またはセンサ電極１２０に係る断線を検出すること、を特徴の一つとする。
【００５６】
上記の構成によれば、キャンセル制御を行うことが可能な入力装置におけるシールド電極またはセンサ電極に係る断線を検出することが可能となる。
【００５７】
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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００５９】
また、コンピュータに内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、検出装置１０が有する構成と同等の機能を発揮させるためのプログラムも作成可能であり、当該プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な非一過性の記録媒体も提供され得る。
【符号の説明】
【００６０】
１０      検出装置、  １１０    静電容量検出部、  １２０    センサ電極、  １３０    シールド電極、  １４０    芯金、  １５０    オペアンプ、  １６０    スイッチング回路
【図１】
2020113960.tif 000003
【図２】
2020113960.tif 000004
【図３】
2020113960.tif 000005