(57)【要約】【課題】ノイズの影響を抑制して接触を検知することができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、静電容量方式のタッチパネル３に設けられた複数の電極３０１−３０Ｎが接続されたＭＵＸと２０と、ＭＵＸ２０に接続された補正用抵抗ＲＣＡＬと、複数の電極３０１−３０Ｎ及び補正用抵抗ＲＣＡＬに定電流の電源を供給する定電流源２１と、ＭＵＸ２０と接続されて複数の電極３０１−３０Ｎの静電容量及び補正用抵抗ＲＣＡＬが接続された場合の測定値を測定するＡ／Ｄ変換部２２と、ＭＵＸ２０を制御して、複数の電極３０１−３０Ｎの一の静電容量及び補正用抵抗ＲＣＡＬが接続された場合の測定値をＡ／Ｄ変換部２２に測定させ、当該静電容量と当該測定値との比を計算してタッチパネル３に対する接触体の接触座標を判定する制御部２３とを有する。【選択図】図１
2014021692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量方式のタッチパネルに設けられた複数の電極が接続され、当該複数の電極を選択的に接続する選択回路と、
前記選択回路に接続された補正用抵抗と、
前記複数の電極及び前記補正用抵抗に定電流の電源を供給する定電流源と、
前記選択回路と接続されて前記複数の電極の静電容量及び前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を測定するＡ／Ｄ変換部と、
前記選択回路を制御して、前記複数の電極の一の静電容量及び前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を前記Ａ／Ｄ変換部に測定させ、当該静電容量と当該測定値との比を計算して前記タッチパネルに対する接触体の接触座標を判定する制御部とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記選択回路を制御して前記複数の電極の一以外を非接続にして、前記Ａ／Ｄ変換部に前記複数の電極の一の第１の静電容量を測定させ、又前記複数の電極の一以外を接地させて、前記Ａ／Ｄ変換部に前記複数の電極の一の第２の静電容量を測定させて、当該第１の静電容量と当該第２の静電容量とを比較することで、前記タッチパネルの検出面上に水滴があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、静電容量方式のタッチパネルに設けられた電極に電荷が充電される際の充電時間と放電される際の放電時間を計測して誤検知を防止する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この入力装置は、接触検出領域に二次元的に配置された複数の電極の対と、複数の電極の対をそれぞれ順次選択する選択回路と、選択回路によって選択された電極の対を充電する充電回路と、充電回路が電極の対に充電を開始してから予め定めた上閾値になるまでの充電時間を計測する充電時間計測回路と、充電された電極の対を放電する放電回路と、放電回路が、予め定めた上閾値まで充電された電極の対の放電を開始してから予め定めた下閾値になるまでの放電時間を計測する放電時間計測回路とを有し、充電時間と放電時間の比に基づいてタッチ領域に対する接触体の接触を検知したのか誤検知であるのかを判別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示す入力装置は、誤検知であるか否かを判別できるが、誤検知の原因となるノイズの影響を抑制して接触を検知するものではでない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ノイズの影響を抑制して接触を検知することができる入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、静電容量方式のタッチパネルに設けられた複数の電極が接続され、当該複数の電極を選択的に接続する選択回路と、
前記選択回路に接続された補正用抵抗と、
前記複数の電極及び前記補正用抵抗に定電流の電源を供給する定電流源と、
前記選択回路と接続されて前記複数の電極の静電容量及び前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を測定するＡ／Ｄ変換部と、
前記選択回路を制御して、前記複数の電極の一の静電容量及び前記補正用抵抗が接続された場合の測定値を前記Ａ／Ｄ変換部に測定させ、当該静電容量と当該測定値との比を計算して前記タッチパネルに対する接触体の接触座標を判定する制御部とを有することを特徴とする入力装置を提供する。
【０００８】
上記入力装置の前記制御部は、前記選択回路を制御して前記複数の電極の一以外を非接続にして、前記Ａ／Ｄ変換部に前記複数の電極の一の第１の静電容量を測定させ、又前記複数の電極の一以外を接地させて、前記Ａ／Ｄ変換部に前記複数の電極の一の第２の静電容量を測定させて、当該第１の静電容量と当該第２の静電容量とを比較することで、前記タッチパネルの検出面上に水滴があるか否かを判定してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ノイズの影響を抑制して接触を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、入力装置の動作の一例を示す概略グラフ図である。
【図３】図３は、入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、タッチパネルの接触検出面上に水滴がある場合の回路構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（入力装置の構成）
図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略図である。
【００１２】
この入力装置１は、静電容量方式のタッチパネル３から操作者の入力操作に基づいた静電容量の変化を検出して接触座標を検出する信号処理部２と、接触検出領域の下にマトリクス状に設けられた電極３０１〜３０Ｎを有するタッチパネル３と、信号処理部２とタッチパネル３とを接続する電極コネクタ４とを有する。
【００１３】
また、入力装置１は、一例として、車両の空調やオーディオ等の操作部として、また、携帯型音楽プレイヤー、携帯電話等の電化製品の操作部として用いられる。
【００１４】
信号処理部２は、選択回路としてのマルチプレクサ（以下、「ＭＵＸ」という。）２０と、定電流を発生する定電流源２１と、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２２と、補正用抵抗のＲＣＡＬと、電界効果トランジスタのＦＥＴ１、ＦＥＴ２と、制御部２３とを有する。
【００１５】
ＭＵＸ２０は、スイッチ２０１−２０Ｎと、スイッチ２０ＣＡＬとを有し、スイッチ２０１−２０Ｎ及びスイッチ２０ＣＡＬのオン／オフ状態を切り替えることで、タッチパネル３の電極３０１〜３０Ｎと、補正用抵抗ＲＣＡＬとを順次切り替えて接続する。
【００１６】
定電流源２１は、定電流を発生する電源２１ａと、電源２１ａから出力される定電流の電源の外部に対する出力を制御するＦＥＴ２１ｂと、定電流源２１と外部との接続を切り替えるスイッチ２１ｃとを有する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部２２は、Ａ／Ｄ変換部２２と外部との接続を切り替えるスイッチ２２ａと、ホールド用コンデンサのＣＨＯＬＤとを有する。なお、ＶＳＳは、グランド電圧を指す。
【００１８】
制御部２３は、ＭＵＸ２０のスイッチ２０１−２０Ｎ及びスイッチ２０ＣＡＬの切り替え制御と、定電流源２１のＦＥＴ２１ｂの制御及びスイッチ２１ｃの切り替え制御と、Ａ／Ｄ変換部２２の制御及びＡ／Ｄ変換部２２のスイッチ２２ａの切り替え制御と、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２の切り替え制御とを行う。なお、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、サージ電流対策のために設けられる。
【００１９】
タッチパネル３は、接触検出領域がＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムやガラス等のカバーで覆われ、カバーの裏面に印刷やスパッタ等により導電ポリマーやＩＴＯ等の導電膜を被着して形成されてマトリクス状に配置された電極３０１−３０Ｎとを有する。電極３０１−３０Ｎは、それぞれ２枚の電極の対で構成されるものである。なお、タッチパネル３は、表示部に重ねて設けられるものであってもよい。
【００２０】
（動作）
以下に、入力装置１の動作を図１〜３を参照しつつ、説明する。また、図３は、入力装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【００２１】
まず、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、電極３０１より順に（Ｓ１）、他の電極３０２〜３０Ｎ及び３０ＣＡＬのスイッチ２０２〜２０Ｎ及び２０ＣＡＬをオフにした状態、すなわち「ＯＰＥＮ」状態とし、電極３０１のスイッチ２０１をオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電極３０１の静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）を測定する（Ｓ２）。
【００２２】
なお、静電容量の測定は、以下に説明するように行う。
【００２３】
まず、制御部２３は、定電流源２１を制御して一定時間、電極３０１及びホールドコンデンサＣＨＯＬＤを充電する。
【００２４】
次に、制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電圧Ｖを測定する。測定される電圧Ｖは、以下に示す式（１）で表される。
【数１】
2014021692.tif 000003
ここで、ｉは定電流源２１の電流、ｔｃｈａｒｇｅは充電時間、Ｃｐは電極３０１の寄生容量である。
【００２５】
なお、利用者がタッチパネル３に触れることで接触体の一例としての指と電極３０１〜３０Ｎとの間に生じる静電容量をＣｆとすると、Ａ／Ｄ変換部２２で測定される電圧Ｖは、以下に示す式（２）で表される。
【数２】
2014021692.tif 000004
【００２６】
上記した式（１）又は（２）から、Ａ／Ｄ変換部２２は、静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）を測定する。
【００２７】
次に、制御部２３はＭＵＸ２０を制御して、他の電極３０２〜３０Ｎ及び３０ＣＡＬのスイッチ２０２〜２０Ｎ及び２０ＣＡＬを接地させた状態、すなわち「Ｌｏｗ」状態とし、電極３０１のスイッチ２０１をオンにした状態で、Ａ／Ｄ変換部２２を制御して電極３０１の静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）を測定する（Ｓ３）。
【００２８】
次に、制御部２３は、Ａ／Ｄ変換部２２が測定した静電容量がノイズを含んだものであるか否かを判定するため（Ｓ４）、Ａ／Ｄ変換部２２がステップＳ２で測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）と、ステップＳ３で測定した静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）との差を算出する。
【００２９】
図２は、入力装置１の動作の一例を示す概略グラフ図である。
【００３０】
図２中では、Ａ／Ｄ変換部２２がステップＳ２で測定した静電容量が破線で示され、ステップＳ３で測定した静電容量が実線の細線で示され、また、算出されたこれらの差が実線の太線で示されている。
【００３１】
通常、タッチパネル３上に水滴がなく、水滴の影響がない状態（時刻０−ｔ１）において、Ａ／Ｄ変換部２２がステップＳ２で測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）と、ステップＳ３で測定した静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）とは差がないが、タッチパネル３上に水滴があり、水滴の影響がある状態（ｔ１以降）において、Ａ／Ｄ変換部２２がステップＳ２で測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）と、ステップＳ３で測定した静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）との間には差が生じる。これは、以下に示す図４のように、水滴による容量結合がＧＮＤにつながる場合と、そうでない場合との差である。
【００３２】
図４（ａ）〜（ｄ）は、タッチパネル３の接触検出面３１上に水滴がある場合の回路構成例を示す概略図である。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、タッチパネル３の接触検出面３１上に水滴がある場合であって、電極３０ｊの静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）を測定するために他の電極を「ＯＰＥＮ」にしている場合、図４（ｂ）に示すように水滴Ｗの影響により接触検出面３１と電極３０ｊとで構成されるコンデンサ及び接触検出面３１と電極３０ｉとで構成されるコンデンサは、直列に接続された状態となり、かつ、電極３０ｉは「ＯＰＥＮ」であることにより接触検出面３１と電極３０ｉとで構成されるコンデンサは接地されない状態となる。
【００３４】
一方、図４（ｃ）に示すように、タッチパネル３の接触検出面３１上に水滴がある場合であって、電極３０ｊの静電容量ＡＤＬｏｗ（ＣＳ）を測定するために他の電極を接地して「Ｌｏｗ」にしている場合、図４（ｄ）に示すように水滴Ｗの影響により接触検出面３１と電極３０ｊとで構成されるコンデンサ及び接触検出面３１と電極３０ｉとで構成されるコンデンサは、直列に接続された状態となり、かつ、電極３０ｉは「Ｌｏｗ」であることにより接触検出面３１と電極３０ｉとで構成されるコンデンサは接地された状態となる。
【００３５】
図２中において、時刻ｔ１−ｔ２の間の特性は、例えば、タッチパネル３上に水滴が付着して複数の電極がショートしている場合に見られるものである。また、時刻ｔ２、ｔ３及びｔ４において水滴をふき取ったことで、時刻ｔ２−ｔ３の間、時刻ｔ３−ｔ４の間、そして、時刻ｔ４以降と、段階的に水滴の影響が減少している。
【００３６】
制御部２３は、上記した特性に基づいてＡ／Ｄ変換部２２がステップＳ２で測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）と、ステップＳ３で測定した静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）との差を算出することで、測定した静電容量に水滴の影響があるか否かを判定する（Ｓ４）。
【００３７】
次に、Ａ／Ｄ変換部２２は、電極３０１〜３０Ｎのスイッチ２０１〜２０Ｎをオフにした状態で、抵抗ＲＣＡＬのスイッチ２０ＣＡＬをオンにし、抵抗ＲＣＡＬに定電流ｉを流したときの測定値ＡＤ（ＲＣＡＬ）を検出する（Ｓ５）。
【００３８】
ここで、ステップＳ２でＡ／Ｄ変換部２２が測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）及びステップＳ５でＡ／Ｄ変換部２２が測定した測定値ＡＤ（ＲＣＡＬ）にノイズが含まれる場合、ノイズが含まれない場合の静電容量をそれぞれａｄＯＰＥＮ（Ｃｓ）及びａｄ（ＲＣＡＬ）とすると、静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）及び測定値ＡＤ（ＲＣＡＬ）は、以下に示す式（３）、式（４）で示される。
【数３】
2014021692.tif 000005
【００３９】
従って、制御部２３は、これらの比を計算することでノイズの影響αＮＺを無視することができ、以下の数式（５）によってノイズを除去する（Ｓ６）。
【数４】
2014021692.tif 000006
【００４０】
なお、上記したステップＳ２〜Ｓ６の処理は、一例として、１つの電極あたり５０μｓｅｃ毎に行われ、すべての電極に対して行われる（Ｓ７、Ｓ８）。
【００４１】
次に、制御部２３は、式（５）において算出した値に基づいて、利用者の指等が接触したタッチパネル上の座標を判定する（Ｓ９）。
【００４２】
次に、制御部２３は、判定したタッチパネル上の座標を接触座標値として出力する（Ｓ１０）。
【００４３】
なお、出力された接触座標値は、外部又は制御部２３において、予め用意された座標値と制御信号とを対応付けた図示しないテーブル等を参照することにより、制御信号へと変換し、例えば、車両の空調やオーディオ等を制御したり、携帯型音楽プレイヤー、携帯電話等の動作を制御する。
【００４４】
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、ＭＵＸ２０に補正用抵抗ＲＣＡＬを接続し、補正用抵抗ＲＣＡＬが選択的に接続された場合に測定される測定値と、電極３０１−３０Ｎの一が選択的に接続された場合の静電容量との比を計算したため、ノイズの影響を抑制してタッチパネル３に対する接触体の接触を検知することができる。
【００４５】
また、Ａ／Ｄ変換部２２が図３のステップＳ２で測定した静電容量ＡＤＯＰＥＮ（ＣＳ）と、ステップＳ３で測定した静電容量ＡＤＬＯＷ（ＣＳ）との差を算出したため、当該差が０でない場合に測定した静電容量にノイズが含まれると判定することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１     入力装置
２     信号処理部
３     タッチパネル
４     電極コネクタ
２０   ＭＵＸ
２０１-２０Ｎ、２０ＣＡＬ   スイッチ
２１   定電流源
２１ａ 電源
２１ｂ ＦＥＴ
２１ｃ スイッチ
２２   Ａ／Ｄ変換部
２２ａ スイッチ
２３   制御部
３０１-３０Ｎ 電極
【図１】
2014021692.tif 000007
【図２】
2014021692.tif 000008
【図３】
2014021692.tif 000009
【図４】
2014021692.tif 000010