(57)【要約】  単数または複数の検出電極を有する検出パネル１と、充放電を繰り返し行う充放電手段２と、特性を繰り返し抽出する特性抽出手段３と、特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段４と、物体の接近や位置を求める後処理手段５と、全体の状態及びシーケンスを管理する制御手段７とを有する静電検出装置において、前記特性抽出手段３に充放電の最初と最後の特性抽出の利得を変化させる可変利得手段５２を設けるか、または、異常があるかどうか検出する異常検出手段を設けることにより、簡単な構成でノイズの影響を減衰ないし除去をすることができる。
2010004867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出装置において、  単数または複数の検出電極を有する検出パネルと、  前記検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電手段と、  前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段と、  前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段と、  前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理手段と、  全体の状態及びシーケンスを管理する制御手段とを有し、  前記特性抽出手段は充放電特性を値に変換するＱＶ変換手段と前記充放電に同期して反転させる反転手段と前記繰り返される充放電の最初と最後の特性抽出の利得を変化させる可変利得手段とを有する静電検出装置。
【請求項２】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最初の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項３】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最後の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項４】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電の最初の利得または最後の利得は他の利得の０．２倍以上０．８倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項５】
前記可変利得手段において、前記利得は抵抗値の違いにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項６】
前記可変利得手段において、前記利得はスイッチのオン時間の違いにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項７】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出装置において、単数または複数の検出電極を有する電極パネルと、  前記検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電手段と、  前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段と、  前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段と、  前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理手段と、  前記特性抽出手段の出力に異常があるかどうかを検出する異常検出手段と、  全体の状態及びシーケンスを管理する制御手段と、  を有する静電検出装置。
【請求項８】
前記異常検出手段は、前記特性抽出手段の出力する以前の充放電の特性を保持する保持手段と、  前記充放電の特性と前記保持手段の出力とから前記充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出する外乱抽出手段と、  前記外乱抽出手段の出力を閾値と比較する比較判定手段とを有する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項９】
前記異常検出手段は、前記特性抽出手段の出力する前記複数の検出電極に対応した充放電の特性を集約する集約手段を有する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１０】
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記処理手段で異常の回数により前記累積アナログデジタル変換手段からのデジタル値を補正する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１１】
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記充放電手段による前記充放電と前記特性抽出手段による前記特性の抽出を１回の充放電分繰り返す請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１２】
前記外乱抽出手段は、前記充放電の特性と前記保持手段の差を演算する減算手段と、前記減算手段の出力の絶対値を抽出する絶対値抽出手段とを有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１３】
前記異常検出手段は、前記外乱抽出手段の出力する変化量を入力して前記比較判定手段に閾値を出力する閾値生成手段を有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１４】
前記異常検出手段は、前記外乱抽出手段の出力する偏差を入力して前記比較判定手段に閾値を出力する閾値生成手段を有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１５】
前記異常検出手段は、前記比較判定手段の閾値に上限閾値と下限閾値を設けて充放電の特性が前記上限閾値と前記下限閾値の範囲外である場合に異常と判定する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１６】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出方法において、  検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電工程と、  前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、  前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換工程と、  前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理工程と、  全体の状態及びシーケンスを管理する制御工程とを有し、  前記特性抽出工程は充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程と前記充放電に同期して反転させる反転工程と前記繰り返される充放電の最初と最後の特性抽出の利得を変化させる可変利得工程とを有することを特徴とする静電検出方法。
【請求項１７】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最初の利得を、他の利得と異なることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項１８】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最後の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項１９】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電の最初の利得または最後の利得は他の利得の０．２倍以上０．８倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２０】
前記可変利得工程において、前記利得は抵抗値の違いにより決定されることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２１】
前記可変利得工程において、前記利得はスイッチのオン時間の違いにより決定されることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２２】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出方法において、  検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電工程と、  前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、  前記特性抽出工程で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換工程と、  前記累積アナログデジタル変換工程の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理工程と、  前記特性抽出手段の出力に異常があるかどうかを検出する異常検出工程と、  全体の状態及びシーケンスを管理する制御工程と、  を有する静電検出方法。
【請求項２３】
前記異常検出工程は、前記特性抽出工程の出力する以前の充放電の特性を保持する保持手段と、  前記充放電の特性と前記保持工程の出力とから前記充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出する外乱抽出工程と、  前記外乱抽出工程の出力を閾値と比較する比較判定工程とを有する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２４】
前記異常検出工程は、前記特性抽出工程の出力する複数の検出電極に対応した充放電の特性を集約する集約工程を有する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２５】
前記異常検出工程が異常を検出した場合に、前記処理工程で異常の回数により前記累積アナログデジタル変換工程からのデジタル値を補正する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２６】
前記異常検出工程が異常を検出した場合に、前記充放電工程による前記充放電と前記特性抽出工程による前記特性の抽出を１回の充放電分繰り返す請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２７】
前記外乱抽出工程は、前記充放電の特性と前記保持工程の差を演算する減算工程と、前記減算工程の出力の絶対値を抽出する絶対値抽出工程とを有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項２８】
前記異常検出工程は、前記外乱抽出工程の出力する変化量を入力して前記比較判定工程に閾値を出力する閾値生成工程を有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項２９】
前記異常検出工程は、前記外乱抽出工程の出力する偏差を入力して前記比較判定工程に閾値を出力する閾値生成工程を有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項３０】
前記異常検出工程は、前記比較判定工程の閾値に上限閾値と下限閾値を設けて充放電の特性が前記上限閾値と前記下限閾値の範囲外である場合に異常と判定する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項３１】
請求項１ないし１５の静電検出装置のいずれか１つの入力装置を有する情報機器。
【請求項３２】
前記情報機器が携帯電話からなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３３】
前記情報機器がマルチメディアプレイヤーからなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３４】
前記情報機器がナビゲーションシステムからなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３５】
前記情報機器がコンピュータからなる請求項３１に記載の情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、単数あるいは複数の検出電極により人の指などの物体の接近や位置を静電結合の変化として捉える、静電結合方式のタッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】  人の指など浮遊容量を持つ物体が電極に接近すると、電極自体の見かけの静電容量や電極間の静電容量が変化することが知られている。これらの原理を応用して、物体の接近や位置などを検出する静電検出装置が実用化されている。【０００３】  これらの静電検出装置では、図１８に示すように、検出電極を有する検出パネル１１の各電極に充放電手段１２が繰り返し充電、放電あるいは充放電、以下では、単に充放電と称す、を行い、特性抽出手段１３で物体の接近により変化する充放電の特性を繰り返し抽出し、得られた特性を累積手段１４で累積し、アナログデジタル変換手段１６でアナログデジタル変換し、後処理手段１５でアナログデジタル変換手段１６の出力から前記物体の接近や位置を求めていた。ここで、制御手段１７は、全体の状態およびシーケンスを管理するためのものである。【０００４】  ここで、繰り返される特性を累積して検出するのは、人などの接近による静電容量の変化が微弱なためであることと、ノイズの影響を減衰させるためである。【０００５】  また、充放電に関する周波数成分のみを抽出するために、近時間内に逆相の充放電を行いながら合成する方法が、開示されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００６】  図８（ａ）に示すようなノイズの影響があった場合に、図８（ｂ）に示すように、時間的に交互にノイズの影響を反転させて累積することにより、ノイズの影響を減衰させる方法である。図８において、横軸は共通の時間であり、矢印は検出している時点のノイズの影響を示すものである。図８（ａ）の縦軸はノイズの影響の大きさであり、図８（ｂ）の縦軸はノイズの影響を反転させて累積させたものである。ここで、黒丸印は、反転の１サイクル毎のその時点での累積的なノイズの影響を示す。【０００７】  充放電の周波数のみを抽出するために、短時間内に逆相の充放電を行い合成する方法や、充放電に同期した波形を畳み込む方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。【０００８】  また、液晶表示装置からの駆動に同期した信号を入力して、ノイズを発生する期間に静電検出を停止する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４０１４６６０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２５７８９０号明細書
【特許文献３】特開２００６−１４６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  上述したように、近時間内の逆相の充放電の合成を行いながら複数回の特性を累積することによりノイズの影響を減衰させるが、大きなノイズが印加された場合などにはノイズの減衰が必ずしも充分ではないという課題があった。【００１１】  そこで、本発明による静電検出装置及びその方法の目的は、比較的簡単な手段あるいは方法で、ノイズの影響を少なくする静電検出装置、情報機器およびその方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明による静電検出装置は、一方の検出電極と他方の検出電極を有する検出パネルと、検出電極あるいはそれらの交点に繰り返し充放電を行う充放電手段と、物体の接近により変化する充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段と、特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積する累積手段と、アナログデジタル変換するアナログデジタル変換手段と、アナログデジタル変換手段の出力から物体の接近や位置を求める後処理手段と、異常検出手段と、全体の状態とシーケンスを管理する制御手段とにより構成した。ここで、特性抽出手段は、充放電手段からの充放電特性を値に変換するＱＶ変換手段と、特性抽出手段の利得を変化させる可変利得手段と、可変利得手段の出力を充放電手段の動作と同期して反転させる反転手段と、により構成した。【００１３】  また、本発明による第一の静電検出方法は、検出パネルの各検出電極に繰り返し充放電を行う充放電工程と、物体の接近により変化する充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、特性抽出工程で繰り返し抽出した特性を累積する累積工程と、特性をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換工程と、アナログデジタル変換工程の出力から物体の接近や位置を求める後処理工程と、全体の状態とシーケンスを管理する制御工程とにより実現した。また、必要に応じて充放電工程、特性抽出工程、累積工程およびアナログデジタル変換工程を所定数繰り返した。【００１４】  ここで、特性抽出工程は、充放電工程での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程と、特性抽出手段の利得を変化させる可変利得工程と、可変利得工程の出力を充放電工程の動作と同期して反転させる反転工程と、により実現した。【００１５】  また、第二の静電検出方法は、検出パネルの各検出電極に繰り返し充放電を行う充放電工程と、物体の接近により変化する充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、特性抽出工程で繰り返し抽出した特性を累積する累積工程と、特性をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換工程と、アナログデジタル変換工程の出力から物体の接近や位置を求める後処理工程と、全体の状態とシーケンスを管理する制御工程と、異常検出工程とにより実現した。異常検出工程は特性抽出工程から入力を受け、その出力が異常の可否を調べる。その後、異常である場合累積アナログデジタル変換手段へその異常値を検出値として出力しないように制御する。また、必要に応じて充放電工程、特性抽出工程、累積工程およびアナログデジタル変換工程を所定数繰り返した。【００１６】  また、本発明による情報機器は、情報機器を保護するケース、情報を出力するディスプレイ、検出パネルからの入力を受け付け、物体の接近や位置を特定する本発明の静電検出装置、静電検出装置からの入力と、ディスプレイへの出力を制御するＣＰＵにより成り立つ。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、比較的簡単な手段あるいは方法で、ノイズを更に減衰させることのできる静電検出装置、情報機器およびその方法を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る静電検出装置の実施例１を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る検出パネルの一例を示す構造図である。
【図３】実施例１の特性抽出手段の例を示す回路図である。
【図４】実施例１の特性抽出手段の動作を示すタイミング図である。
【図５】実施例１の可変抵抗を示す回路図である。
【図６】実施例１の静電検出方法を示すフローチャートである。
【図７】実施例１の特性抽出手段の他の構成を示すブロック図である。
【図８】実施例１の効果の一例を示す概念図である。
【図９】実施例１の効果の一例を示す概念図である。
【図１０】本発明に係る静電検出装置の実施例２を示すブロック図である。
【図１１】実施例２の異常検出手段のブロック図である。
【図１２】実施例２の閾値の設定方法を示す図である。
【図１３】実施例２の静電検出方法を示すフローチャート図である。
【図１４】実施例２の異常検出工程に関するフローチャート図である。
【図１５】実施例２の動作を示すタイミング図である。
【図１６】実施例２の他の静電検出方法を示すフローチャート図である。
【図１７】実施例２の他の構成を示すブロック図である。
【図１８】従来の静電検出装置のブロック図である。
【図１９】本発明の効果をシミュレーションした図である。
【図２０】本発明を用いる情報機器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  本発明に関しての好適な実施例を２つ、以下に示す。
【実施例１】
【００２０】  本発明による実施例１の静電検出装置は、図１に示すように、検出パネル１の各検出電極に繰り返し充放電を行う充放電手段２と、物体の接近により変化する充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段３と、特性抽出手段３で繰り返し抽出した特性を累積しアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段４と、累積アナログデジタル変換手段４の出力から物体の接近や位置を求める後処理手段５と、全体の状態とシーケンスを管理する制御手段７とにより構成した。ここで、特性抽出手段３は、充放電手段２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換手段５１と、特性抽出手段３の利得を変化させる可変利得手段５２と、可変利得手段５２の出力を充放電手段２の動作と同期して反転させる反転手段５３とにより構成した。【００２１】  また、本発明による静電検出方法は、検出パネル１の各検出電極に充放電を行う充放電工程６２と、物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する特性抽出工程６３と、特性抽出工程６３で抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換工程６４と、累積アナログデジタル変換工程６４の出力から物体の接近や位置を求める後処理工程６５と、全体の状態とシーケンスを管理する制御工程とにより実現した。ここで、特性抽出工程６３は、充放電工程６２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程７１と、特性抽出工程６３の利得を変化させる可変利得工程７２と、可変利得工程７２の出力を充放電工程６２の動作と同期して反転させる反転工程７３と、により実現した。また、充放電工程６２、特性抽出工程６３および累積アナログデジタル変換工程６４は繰り返し動作させた。【００２２】  これより、図１および図６に基づいて、詳細に説明する。【００２３】  ここで、検出パネル１は、図２に例を示すように、支持基板４１上に配置された検出電極４２ａ、４２ｂは以降、検出電極４２ａと検出電極４２ｂとをまとめて検出電極４２とも呼ぶ。物体の接近を検出することができる。物体が接近すると検出電極４２自体あるいは検出電極４２ａと検出電極４２ｂとの間の静電容量が変化する。検出電極４２ａ、４２ｂは検出する位置座標に対応して通常複数配置され、物体の接近及び位置を検出するが、配置される検出電極４２ａ、４２ｂが単数の場合には物体の接近のみを検出することが可能となる。充放電手段２または充放電工程６２では、検出電極４２に繰り返し充放電を行う。特性抽出手段３または特性抽出工程６３は、充放電の特性を抽出して、物体の接近の影響を抽出する。【００２４】  ここで、繰り返される複数サイクルの充放電の特性を累積するのは、人の指などの接近による検出電極４２あるいは検出電極４２ａと検出電極４２ｂ間の静電容量の変化が微弱なためであり、ノイズの影響を減衰させる必要があるためである。【００２５】  特性抽出手段３あるいは特性抽出工程６３で抽出された静電容量に対応する特性は、累積アナログデジタル変換手段４または累積アナログデジタル変換工程６４において、複数回の充放電に対応する特性が累積されて、デシタル値に変換される。累積手段８または累積工程６８は、ノイズを除去するために複数回の充放電に対応する特性を累積するためのもので、通常コンデンサに蓄積する。ここで演算増幅器などを用いて累積精度を向上させることが出来ることは言うまでもない。累積されたコンデンサの電圧は、アナログデジタル変換手段９であるアナログデジタル変換器によりデジタル値に変換される。【００２６】  累積アナログデジタル変換手段４あるいは累積アナログデジタル変換工程６４は、例えばデルタシグマ型のアナログデジタル変換器などにより累積しながらデジタル値に変換することにより、累積手段８とアナログデジタル変換手段９あるいは累積工程６８とアナログデジタル変換工程６９をまとめて実現することが可能である。【００２７】  後処理手段５または後処理工程６５では、累積アナログデジタル変換手段４または累積アナログデジタル変換工程６４からのデジタル値により検出パネル１への物体の接近や位置を求める。例えば、後処理手段５または後処理工程６５では、まず必要に応じて、フィルタ処理等による更なるノイズの除去や、物体が接近していない場合の値をオフセットとして差し引くことにより物体の接近による静電容量の変化に対応した値に変換する。次に、この変化がある値より大きい場合に物体の接近として判定して、接近物体の位置を求めるようにしても良い。【００２８】  実施例１の特徴を詳細に説明する。【００２９】  従来の静電検出装置及びそれを用いた静電検出方法と異なるのは、この特性抽出手段３に可変利得手段５２を設け、特性抽出工程６３に可変利得工程７２を組み込んで、充放電に同期して特性抽出の利得を変化させるようにしたことである。つまり、図１に示すように、ＱＶ変換手段５１と可変利得手段５２と反転手段５３とにより特性抽出手段３を構成し、ＱＶ変換工程７１と可変利得工程７２と反転工程７３とにより特性抽出工程６３を実現したことである。【００３０】  図３は、図１に示す特性抽出手段３をＱＶ変換手段５１、可変利得手段５２、反転手段５３の順に構成した場合の、特性抽出手段３の回路の一例である。図３において、静電容量Ｃｘは検出電極４２ａと検出電極４２ｂ間の静電容量に対応し、一方から充放電波形が印加されている。静電容量Ｃｘの他方は、ＱＶ変換手段５１に接続され、電圧Ｖｓｔｄに仮想設置された演算増幅器による積分回路により、静電容量Ｃｘの値に対応して流れ込む電荷を積分して電圧値に変換する。ＱＶ変換手段５１の出力は、可変抵抗Ｒｖを用いた可変利得手段５２において、演算増幅器により増幅される。可変抵抗Ｒｖは、具体的には、図５（ａ）に示すように異なる値の抵抗をスイッチで選択するようにしても良いし、図５（ｂ）に示すように抵抗と直列接続するスイッチをオンする時間により実質的に抵抗値を変えたことと同じ作用をさせるようにしても良い。可変抵抗Ｒｖの値が制御手段７により制御されることにより、利得は繰り返される充放電に同期して変化する。可変利得手段５２の出力は、反転手段５３において、反転した信号と反転していない信号を充放電に同期して交互に選択回路により選択するように構成したものである。【００３１】  図３の回路構成を動作させる特性抽出工程６３の一例を、図４及び図６を基に説明する。図４において、横軸は共通の時間軸である。【００３２】  充放電波形は、充放電工程６２で作られる���ューティ比が５０％の矩形波である。なお、図４は、便宜上３サイクルの充放電についてのものであるが、この限りでないことは言うまでもない。【００３３】  図４の説明をする。【００３４】  充放電波形は、ＬＯＷの状態とＨＩＧＨの状態の２値を持つ交流波形である。【００３５】  ＳＷＣの波形はスイッチＳＷＣのオンオフを表しており、充放電波形の変化に前だって周期的にパルス状の波形が発生している。スイッチＳＷＣがオンになるとＱＶ変換工程７１のコンデンサＣｉの両端が短絡され電圧値Ｖｉは初期化される。【００３６】  Ｖｉの波形はＱＶ変換手段５１へと流れ込む電荷を積分した電圧波形Ｖｉを表す。電圧波形Ｖｉは、演算増幅器により反転するため、充放電波形が立ち上がる時には負の値に変化し、充放電波形が立ち下がる時には正の値へと変化する。立ち上がり時、立下り時ともに時間経過により一定値へと漸近する。スイッチＳＷＣにより電圧波形Ｖｉは初期化される。波形に遅延があるのは、検出電極４２の配線抵抗と静電容量によるものである。【００３７】  Ｖ１の波形は可変利得工程７２において充放電波形の最初の立ち上がりと最後の立下りに対応した電圧を半分にした値を示す。電圧波形が反転しているのは、同様に演算増幅器によるものである。【００３８】  Ｖ２の波形は電圧波形Ｖ１の値を反転工程７３により反転させた電圧波形Ｖ２を表している。【００３９】  Ｓｅｌの波形は反転前の信号Ｖ１と反転した信号Ｖ２とを選択するＳｅｌ信号を表す。Ｓｅｌ信号はオンとオフの２値を有し、オンの状態では反転しない信号Ｖ１を選択し、オフの状態では反転した信号Ｖ２を選択する。本実施例では選択した電圧波形を正にするためにＳｅｌ信号を用いる。【００４０】  容量特性の波形は、Ｓｅｌ信号を元に電圧波形Ｖ１と電圧波形Ｖ２のいずれかを選択し、電圧変化を常に同じ極性にした容量特性を示す電圧波形を生成する。【００４１】  累積の波形は、累積手段８で累積するタイミングを示し、特性抽出工程６３の出力する容量特性を示す電圧波形が安定した時点で累積するようにしたものである。【００４２】  図６の説明をする。図６は静電検出方法の一例を示すフローである。【００４３】  まず、反復回数を表すＮを０の状態に設定する。続いて、充放電工程６２において検出電極４２を有する検出パネル１の各検出電極４２に充放電を行う。充放電工程６２の後に、特性抽出工程６３において物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する。特性抽出工程６３で抽出した特性を累積アナログデジタル変換工程６４において、累積工程６８において累積し、かつアナログデジタル変換工程６９でアナログからデジタルへと変換する。【００４４】  次に、反復回数を表すＮに１をインクリメントし、その後Ｎがあらかじめ設定した反復回数である所定数を満たしているかどうか判定を行う。Ｎが所定数以下である場合は充放電工程６２へとフローを戻し、動作を繰り返し行う。Ｎが所定数に達した場合、後処理工程６５へ進む。【００４５】  その後、後処理工程６５においてアナログデジタル変換工程６９の出力を基にして物体の接近や位置を求める。【００４６】  また、図示はしていないが制御工程により全体の状態とシーケンスを管理する。以上の工程を経て静電検出を行う。【００４７】  特性抽出工程６３は、充放電工程６２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程７１と、ＱＶ変換工程７１の利得を変化させる可変利得工程７２と、可変利得工程７２の出力を充放電工程６２の動作と同期して反転させる反転工程７３と、により構成する。【００４８】  また、特性抽出工程６３では、充放電波形の立ち上がりと立ち下がりに対応した特性を、片方を反転して選択することにより合成するようにしたものである。【００４９】  以上に、一例として、特性抽出手段３をＱＶ変換手段５１、可変利得手段５２、反転手段５３の順に構成し、特性抽出工程６３をＱＶ変換工程７１、可変利得工程７２、反転工程７３の順に構成した場合の例について説明したが、特性抽出手段３あるいは特性抽出工程６３はこの限りではない。ＱＶ変換手段５１のコンデンサの値を可変にしたり、図７（ａ）に示すように例えばＱＶ変換手段５１あるいはＱＶ変換工程７１と可変利得手段５２あるいは可変利得工程７２を一体化して、可変利得ＱＶ変換手段５４あるいは可変利得ＱＶ工程にしても良い。また、図７（ｂ）に示すように可変利得手段５２あるいは可変利得工程７２と反転手段５３あるいは反転工程７３とを入れ換えても良いし、図７（ｃ）に示すように可変利得手段５２あるいは可変利得工程７２と反転手段５３あるいは反転工程７３を一体化して、可変利得反転工程あるいは可変利得反転手段５５にしても良い。【００５０】  これより、本発明の作用と効果について、図８を基に説明する。図８において、横軸は図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に共通の時間軸である。【００５１】  図８（ａ）は、縦軸がノイズの影響の強さを示し、曲線はノイズの影響の強さの時間変化を示している。図８（ａ）の縦の矢印は、充放電波形の立ち上がりと立ち下がりに対応した特性抽出を行っているタイミングのノイズの大きさを示したものである。この例では、立ち上がりに対応した特性抽出から立ち下がりに対応した特性抽出までの時間と、立ち下がりに対応した特性抽出から立ち上がりに対応した特性抽出までの時間が等しい場合である。【００５２】  図８（ｂ）は、可変利得手段５２および可変利得工程７２のない従来の静電検出装置及びそれを用いた静電検出方法における、累積手段８あるいは累積工程６８で累積されたノイズの影響を示したものである。交互に矢印の向きが反転しているのは、反転手段５３あるいは反転工程７３の動作によるものである。図中の黒丸印は１サイクルの充放電毎の累積ノイズの大きさを示している。充放電の立ち上がりと立ち下がりに対応して交互に反転しているため、反転せずにノイズの影響を累積するよりはノイズの影響が大幅に軽減されることは言うまでもないが、必ずしも充分ではなかった。【００５３】  これに対して、本発明では、図８（ｃ）に示すように、最初と最後の利得を約半分にしている。それにより、ノイズの影響も最初と最後が約半分になる。ここで、黒丸印は各矢印の中間で、そのタイミングで累積を終了したと仮定した場合の累積ノイズの大きさである。【００５４】  図８（ｃ）における黒丸印の示す累積ノイズの大きさは、従来の図８（ｂ）における黒丸印の示す累積ノイズの大きさより明らかに小さくなっている��【００５５】  これは、累積ノイズを上下でほぼ包絡する２つの点線がほぼ上下対称になっており、従来の図８（ｂ）における黒丸印は下側を包絡する線にほぼ沿って変化しているのに対し、本発明による図８（ｃ）における黒丸印は上下を包絡する線のほぼ中央に位置するために変化が小さく、ノイズの影響を効果的に除去していると考えると分かりやすい。なお、累積ノイズを上下でほぼ包絡する２つの点線がほぼ上下対称になっているのは、上向きの矢印の時間から下向きの矢印の時間までと下向きの矢印の時間から上向きの矢印の時間までが同じために、変化の程度もほぼ同様になるためである。【００５６】  図１９は、本発明の効果の効果をシミュレーションにより計算したものである。横軸は周波数で、縦軸はノイズの減衰率である。図中の点線の特性は図８（ｂ）に示す従来の方法で立ち上がりに対応した特性と立下りに対応した特性をそのまま累積した場合のものであり、図中の実線の特性は図８（ｃ）に示す本発明を用いて最初と最後の利得を半分にした場合のものであり、効果的にノイズを減衰させていることが分かる。【００５７】  また、本発明によると、図８（ｃ）の黒丸の位置からもわかるように、必ずしも充放電波形の立ち上がりと立ち下がりの複数サイクルを繰り返す必要はなく、立ち上がりから始めて立ち上がりで累積を終了しても良いし、立ち下がりから始めて立ち下がりで累積を終了しても良く、もちろん立ち下りから始めて立ち上がりで累積を終了しても良い。【００５８】  以上に、充放電波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間と立ち下がりから立ち上がりまでの時間が等しい、デューティ比が５０％の場合について説明した。【００５９】  これより、デューティ比が５０％でないより一般的な充放電波形の場合について、図８の場合と同様に、図９を基に説明する。デューティ比が通常５０％でない具体的な例として、１サイクルの特性抽出の後にアナログデジタル変換を動作させる場合が挙げられる。【００６０】  図９（ａ）は、図８（ａ）と同様に、特性抽出するタイミングにおけるノイズの影響を矢印の大きさで示したものである。【００６１】  図９（ｂ）は、図８（ｂ）と同様に、可変利得手段５２および可変利得工程７２のない従来の静電検出装置及びそれを用いた静電検出方法における、累積手段８あるいは累積工程６８で累積されたノイズの影響を示したものである。充放電波形の立ち上がりに対応する特性抽出のタイミングと立ち下がりに対応する特性抽出のタイミングが近づくほど、累積ノイズは小さくなる。ほぼ同時に特性抽出することができれば、ノイズの影響は互いにキャンセルされてほとんどなくすことができるが、実際には検出パネル１の電極における波形の遅延や特性抽出や累積に時間がかかる。そのため、通常同時にすることはできず、必ずしも充分ノイズを減衰させることはできない。【００６２】  図９（ｃ）は、図８（ｃ）と同様に最初と最後の可変利得手段５２あるいは可変利得工程７２での利得を小さくして、累積手段８あるいは累積工程６８で累積されるノイズを効果的に減衰させるものである。【００６３】  ここで、最初の充放電の特性抽出から次の逆相の充放電の特性抽出までの時間をｆ，逆相の充放電の特性抽出から��の特性抽出までの時間をｒとし、これを繰り返すものとする。通常、時間ｆは充放電波形の前縁から後縁までの時間に対応し、時間ｒは充放電の後縁から前縁までの時間に対応する。【００６４】  図９（ｃ）は、前縁でのノイズの影響が上向きで、後縁でのノイズの影響が下向きの矢印で表されている場合の例である。この限りでないことは言うまでもない。この場合には、累積ノイズを上側でほぼ包絡する点線の時間的な変化は、後縁から前縁までの時間ｒにほぼ比例する。低い周波数のノイズについては、時間が長いほどノイズの影響の変化が大きいからである。同様に、累積ノイズを下側でほぼ包絡する点線の変化は、前縁から後縁までの時間ｆにほぼ比例する。【００６５】  このため、最初の充放電（前縁）に対応する特性抽出手段３の可変利得手段５２での利得を通常の利得のＲ倍する。また、最後の特性抽出手段３の可変利得手段５２での利得については、前縁の場合には通常の利得のＦ倍とし、後縁の場合には通常の利得のＲ倍にするようにした。但し、これらＦとＲの係数は、数１および数２で表されるものである。【００６６】（数１）Ｆ＝ｆ／（ｆ＋ｒ）【００６７】（数２）Ｒ＝ｒ／（ｆ＋ｒ）  このように、可変利得手段５２での利得を設定することにより、どのタイミングで累積を終了しても、累積ノイズが図９（ｃ）の黒丸の位置で表されるため、効果的に累積ノイズを減衰させることができる。また、検出パネル１での遅延時間により充放電波形のデューティ比を５０％から大きく変えることは通常難しいため、最初の利得と最後の利得のみを０．２倍以上０．８倍以下の範囲に設定することが効果的である。これらの利得は、回路の互換性のために、任意の値にプログラマブルに変えられるように構成しても良いことは言うまでもない。【００６８】  なお、充放電波形のデューティ比が途中で変わった場合には、デューティ比毎に最初と最後の利得を累積ノイズが小さくなるように設定すれば良い。
【実施例２】
【００６９】  本発明の実施例２を、図１０、図１１を基に説明する。【００７０】  図１０は本発明に係る静電検出装置のブロック図である。複数の検出電極４２を有する検出パネル１と、検出パネル１の各検出電極４２に繰り返し充電あるいは放電あるいは充放電を行う充放電手段２と、物体の接近により変化する充電あるいは放電あるいは充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段３と、特性抽出手段３で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段４と、累積アナログデジタル変換手段４の出力から物体の接近や位置を求める後処理手段５と、特性抽出手段３の出力に異常があるかどうかによりアナログデジタル変換手段９の繰り返し動作を制御する異常検出手段１０と、全体の状態とシーケンスを管理する制御手段７とにより構成されている。累積アナログデジタル変換手段４は、異常検出手段１０からの異常を示す信号を受けた場合、累積手段８で異常と判断された特性値を累積しないようにすることで異常値の影響を回避する。【００７１】  特性抽出手段３は、充放電手段２からの充放電特性を値に変換するＱＶ変換手段５１と、ＱＶ変換手段５１の出力を充放電手段２の動作と同期して反転させる反転手段５３とにより構成される。【００７２】  図１１は異常検出手段１０のブロック図である。集約手段２１と保持手段２２と外乱抽出手段２３と比較判定手段２７とにより構成され、通常より大きなノイズが印加された場合には異常として判定する。【００７３】  ここで、集約手段２１では、外部からのノイズは全ての検出電極４２に同様に印加されることが多い。また集約手段２１は、複数の検出電極４２に対応する特性抽出手段３からの特性を集約するためのもので、必要に応じて設ければよい。例えば、抵抗を介して１つの信号にまとめて平均化したり、演算増幅器や演算等により合計したりするなどして集約することができる。【００７４】  保持手段２２は、以前の充放電に対応して集約手段２１から出力された値を保持する。例えば、繰り返される充放電の例えば１回前に対応して検出された特性値を、サンプルホールド回路や記憶手段などにより保持する。あるいは、検出された値からフィルタなどにより変動要因を取り除いて、平均的な値を保持するようにしても良い。【００７５】  外乱抽出手段２３は、集約手段２１の出力する今回の充放電に対応する特性値と保持手段２２の出力する以前の充放電に対応する特性値とから、充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出する。例えば、今回の充放電に対応する特性値と保持手段２２で保持された特性値の差の絶対値を求める。【００７６】  外乱抽出手段２３で得られた特性値の差の絶対値を元にして、比較判定手段２７において所定の閾値あるいは後述する手段で決定される閾値と比較を行ない、閾値と比較して異常かどうか判定を行う。比較判定手段２７からの出力は、異常あるいは正常の２値を示す値である。【００７７】  また、本発明による実施例２の静電検出方法について、図１３と図１４のフロー図を基に説明する。【００７８】  実施例２の一つの構成を図１３に示す。【００７９】  はじめに、反復回数を表すＮを０の状態に設定する。続いて、充放電工程６２にお��て各検出電極４２に充放電を行う。充放電工程６２の後に、特性抽出工程６３において物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する。次に、特性抽出工程６３で抽出した特性をもとに異常検出工程９１において、異常か否かの判定を行う。正常と判断された場合、累積工程６８内にある今回累積工程で抽出した特性を累積する。異常と判断された場合、累積工程６８内にある前回累積工程で今回の特性ではなく、異常でなかった直前の特性を累積する。【００８０】  続いて、アナログデジタル変換工程６９では特性抽出工程６３で得た特性値を基にしてアナログデジタル変換を行う。次に、反復回数を表すＮに１をインクリメントし、その後Ｎがあらかじめ設定した反復回数である所定数を満たしているかどうか判定を行う。Ｎが所定数以下である場合は充放電工程６２へとフローを戻し、動作を繰り返し行う。Ｎが所定数に達した場合、後処理工程６５へ進む。アナログデジタル変換工程６９の出力から後処理工程６５において物体の接近や位置を求める。また、図示はしていないが制御工程により全体の状態とシーケンスを管理する。以上の工程を経て静電検出を行う。【００８１】  図１３には示していないが特性抽出工程６３には、図６のように充放電工程６２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程７１と、前の工程で得た利得を充放電工程６２の動作と同期して反転させる反転工程７３と、により構成されている。ただし、これらＱＶ変換工程７１と、反転工程７３とは、順番は入れ替えても構わない。【００８２】  また、累積工程６８とアナログデジタル変換工程６９を併せて、累積アナログデジタル変換工程６４と呼ぶ。【００８３】  異常検出工程９１の詳細について図１４に示す。【００８４】  異常検出工程９１内において、特性抽出工程６３からの入力を集約工程９２において集約する。次に、集約工程９２で得た信号を保持工程９３にてサンプルホールド回路や記憶手段などにより保持する。続いて減算工程９５で外乱に関する減算を行い、また絶対値演算工程９６において変化の絶対値または偏差の絶対値など所定の極性の揃った値に変換する。その後、絶対値演算工程９６からの出力を元に、比較判定工程９７において所定の閾値と比較する。比較判定工程９７において、絶対値演算工程９６からの出力が閾値よりも低い場合、正常と判断する。比較判定工程９７において、絶対値演算工程９６からの出力が閾値よりも高い場合、異常と判断する。正常・異常の判断をした後は、図１３に記載のフローに従い処理を行う。【００８５】  これより、各手段及び工程について、図１０および図１３の構成を基にして詳細に説明する。【００８６】  ここで、検出パネル１は、図２に例を示すように、支持基板４１上に配置された検出電極４２からなり物体の接近を検出することができる。物体が接近すると検出電極４２自体あるいは検出電極４２間の静電容量が変化する。検出電極４２は通常複数配置され、物体の接近及び位置を検出するが、配置される検出電極４２が単数の場合には物体の接近のみを検出することが可能となる。充放電手段２または充放電工程６２では、検出電極４２に繰り返し充放電を行う。特性抽出手段３または特性抽出工程６３は、充放電の特性を抽出して、物体の接近の影響を抽出する。【００８７】  このように特性抽出手段３あるいは特性抽出工程６３で抽出された静電容量に対応する特性は、累積手段８または累積工程６８において複数回の充放電に対応する特性が累積され、アナログデジタル変換手段９またはアナログデジタル変換工程６９においてデシタル値に変換される。累積手段８または累積工程６８は、ノイズを除去するために複数回の充放電に対応する特性を累積するためのもので、通常コンデンサに蓄積する。ここで演算増幅器などを用いて累積精度を向上させることが出来ることは言うまでもない。累積されたコンデンサの電圧は、アナログデジタル変換手段９またはアナログデジタル変換工程６９のアナログデジタル変換器によりデジタル値に変換される。【００８８】  また、例えばデルタシグマ型のアナログデジタル変換器などにより累積しながらデシタル値に変換することにより、累積手段８とアナログデジタル変換手段９あるいは累積工程６８とアナログデジタル変換工程６９をまとめて実現することも可能である。【００８９】  後処理手段５または後処理工程６５では、アナログデジタル変換手段９またはアナログデジタル変換工程６９からのデジタル値により検出パネル１への物体の接近や位置を求める。例えば、後処理手段５または後処理工程６５では、まず必要に応じて、フィルタ処理等による更なるノイズの除去や、物体が接近していない場合の値をオフセットとして差し引くことにより物体の接近による静電容量の変化に対応した値に変換する。次に、この変化がある値より大きい場合に物体の接近として判定して、接近物体の位置を求める。【００９０】  制御手段７または制御工程は、全体の状態とシーケンスを管理する。このため、前述の各工程の同期をとって整然と動作するように制御する。【００９１】  以上に説明した検出パネル１と充放電手段２と特性抽出手段３とアナログデジタル変換手段９と後処理手段５と制御手段７あるいは充放電工程６２と特性抽出工程６３とアナログデジタル変換工程６９と後処理工程６５と制御工程は、従来の静電検出装置あるいはその方法とほぼ同様のものである。本発明による実施例２では、特性抽出手段３あるいは特性抽出工程６３の出力に異常なノイズが印加されていないかを検出する異常検出手段１０あるいは異常検出工程９１を設け、異常の場合には累積手段８または累積工程６８で累積しないようにする特徴がある。このため、特性抽出手段３または特性抽出工程６３で抽出した電圧は、１回の充放電に対する静電容量に対応する特性として検出され、累積するまでの間サンプルホールド回路などにより一時保持しておくようにする。【００９２】  本発明では、通常充放電の周期は数十ｋＨｚから数ＭＨｚ程度と高速のため、検出対象の物体の移動により特性抽出手段３または特性抽出工程６３の検出する特性値が充放電ごとに大きく変動することがないことに着目して、異常に大きい変化をノイズとして検出できることに着目している。【００９３】  図１５（ａ）において、ＬＣＤ交流化は周期的に変化する矩形波を示しており、充放電特性値は特性抽出手段３から抽出した特性値を示す。図１５の例では指など外部からの入力がない状態を示しているため、充放電特性値は基本的���０付近を前後することになる。しかし、ＬＣＤ交流化において電圧の変化が生じたタイミングでは充放電特性値も合わせて大きく変化している。変化の絶対値は、充放電特性値の変化量の絶対値を示したものである。変化の絶対値はＬＣＤ交流化における変化の影響を受けている。ここで、一定の閾値を設定し、閾値を超えたかどうかを判断する。図の例では、閾値を超えたタイミングは充放電特性値上に×印で示される。つまり、変化の絶対値に貢献している測定点を示す。【００９４】  図１５（ｂ）は偏差の絶対値に対して閾値を設けた例である。図１５（ｂ）において、ＬＣＤ交流化と充放電特性値は図１５（ａ）と同じである。偏差の絶対値・閾値は充放電特性値の偏差を表している。図１５（ａ）の変化の絶対値・閾値とは異なり、偏差の絶対値・閾値において一定の閾値を超えているタイミングはＬＣＤ交流化における電圧が変化したタイミングと一致する。【００９５】  図１５（ａ）と１５（ｂ）とでの特筆すべき相違点として、変化の絶対値と偏差の絶対値とでは、閾値を超えると判定するタイミングが異なる点が挙げられる、図１５（ａ）に示す例では、保持手段２２で前回の値を保持しているため、前回との変化を抽出して判定を行う。それに対して、図１５（ｂ）に示す例では、保持手段２２で以前の平均的な値を保持しているため、今回の充放電の特性値の偏差の絶対値を抽出して判定を行う。【００９６】  このため、外乱抽出手段２３を減算手段２５と絶対値演算手段２６とにより構成し、外乱抽出工程９４は減算工程９５と絶対値演算工程９６とにより実現して、変化や偏差などノイズの影響度合いを抽出するようにしたが、この限りでなく、集約手段２１あるいは集約工程９２の出力する今回の充放電に対応する特性値と保持手段２２あるいは保持工程９３の出力する以前の充放電に対応する特性値とから、充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出するようなものであればどのような手段あるいは工程を用いても良い。【００９７】  また、比較が確定した後に今回の充放電に対応した特性値を次回の充放電の判定のために保持手段２２または保持工程９３で保持しておくように更新したり、平均的な値を更新したりする。ここで、異常と判定された場合は保持手段２２または保持工程９３で保持する値を更新しないようにしても良いが、この場合には初期的に異常な場合でも異常が続かないような配慮が別途必要となる。【００９８】  なお、比較判定手段２７または比較判定工程９７で用いる閾値は、予め設定された値を用いても良い。それ以外の方法として、例えば図１２に示すように外乱抽出手段２３の出力する変化量を閾値生成手段３１のフィルタ手段２４によりフィルタリングして得られるその時点での平均的なノイズレベルを乗算器３３により係数倍するなど、動的に変動するようにしても良い。【００９９】  以上に、図１５（ａ）、（ｂ）を基に異常検出手段１０あるいは異常検出工程で、変化あるいは偏差の絶対値を閾値と比較するように構成した場合の例を示したが、異常検出手段１０や異常検出工程における３つめの例について図１５（ｃ）を基に説明する。図１５（ｃ）は図１５（ａ）、（ｂ）と同様に、ＬＣＤ交流化は周期的に変化する矩形波を示してお��、充放電特性値は平均値からの偏差を表している。図１５（ｃ）の例では、充放電の変化や偏差の絶対値を計算する代わりに、閾値として上限閾値と下限閾値を設けて、充放電の特性の偏差がこれらの間に入らない場合に異常として判定するようにした。変化についても上限と下限により判定しても良いことは言うまでもない。このように、異常検出手段１０あるいは異常検出工程は、充放電の特性が異常であることを検出できる手段や工程であれば、どのように構成しても良い。【０１００】  図１５の便宜的な充放電特性値に×印で示すように、異常検出手段１０または異常検出工程９１が異常と判定した場合には、特性抽出手段３または特性抽出工程６３で保持されている特性値を累積しないようにする。こうすることにより、例えば透明な検出パネル１を液晶表示装置と重ねて使用する場合などに、液晶の交流化に伴って他のノイズと比較にならない位大きなノイズが周期的に印加された場合でも、その時の特性値を用いないようにすることができる。【０１０１】  但し、異常判定された場合には、アナログデジタル変換する値がその分小さくなるために、そのままでは変換されるデジタル値が小さくなってしまう。これを回避するための処理方法のフローの例として前述のほかに、図１６（ａ）、１６（ｂ）の２つの構成が挙げられる。【０１０２】  実施例２の別の検出方法を図１６（ａ）に示す。【０１０３】  はじめに、反復回数を表すＮを０の状態に設定する。続いて、充放電工程６２において各検出電極４２に充放電を行う。充放電工程６２の後に、特性抽出工程６３において物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する。次に、特性抽出工程６３で抽出した特性をもとに異常検出工程９１において、異常か否かの判定を行う。【０１０４】  正常と判断された場合、累積アナログデジタル変換工程６４において、累積工程６８で抽出した特性を累積し、アナログデジタル変換工程６９においてアナログデジタル変換を行う。【０１０５】  異常と判断された場合、累積アナログデジタル変換工程６４をスキップする。【０１０６】  続いて、反復回数を表すＮに１をインクリメントし、その後Ｎがあらかじめ設定した反復回数である所定数を満たしているかどうか判定を行う。Ｎが所定数以下である場合は充放電工程６２へとフローを戻し、動作を繰り返し行う。Ｎが所定数に達した場合、後処理工程６５へ進む。後処理工程６５において物体の接近や位置を求める。【０１０７】  また、図示はしていないが制御工程により全体の状態とシーケンスを管理する。以上の工程を経て静電検出を行う。【０１０８】  補足として、図示していないが特性抽出工程６３には、充放電工程６２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程７１と、前の工程で得た利得を充放電工程６２の動作と同期して反転させる反転工程７３と、により構成されている。ただし、これらＱＶ変換工程７１と、反転工程７３とは、順番は入れ替えても構わない。【０１０９】  後処理工程６５で回数減分の補正を行うことにより、例えば、２０回の充放電のうちに３回の充放電について異常判定されてアナログデジタル変換の回数が少なくなった場合には、変換されたデジタル値を１７分の２０倍して補正する。【０１１０】  実施��２のさらに別の検出方法を図１６（ｂ）に示す。【０１１１】  はじめに、反復回数を表すＮを０の状態に設定する。続いて、充放電工程６２において各検出電極４２に充放電を行う。充放電工程６２の後に、特性抽出工程６３において物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する。次に、特性抽出工程６３で抽出した特性をもとに異常検出工程９１において、異常か否かの判定を行う。【０１１２】  正常と判断された場合、累積アナログデジタル変換工程６４において、累積工程６８で抽出した特性を累積し、アナログデジタル変換工程６９においてアナログデジタル変換を行い、反復回数を表すＮに１をインクリメントする。【０１１３】  異常と判断された場合、累積アナログデジタル変換工程６４と反復回数をカウントするインクリメント（Ｎ＝Ｎ＋１）をスキップする。【０１１４】  正常時、異常時共に所定のフローを経過後、Ｎがあらかじめ設定した反復回数である所定数を満たしているかどうか判定を行う。Ｎが所定数に達した場合、後処理工程６５に進む。アナログデジタル変換工程６９の出力から後処理工程６５において物体の接近や位置を求める。Ｎが所定数以下である場合は充放電工程６２へとフローを戻し、動作を繰り返し行う。【０１１５】  図示していないが、特性抽出工程６３には、充放電工程６２での充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程７１と、前の工程で得た利得を充放電工程６２の動作と同期して反転させる反転工程７３と、により構成されている。ただし、これらＱＶ変換工程７１と、反転工程７３とは、順番は入れ替えても構わない。【０１１６】  図１６（ｂ）に示すように、異常検出工程９１の出力を一旦制御工程に入力して、異常判定の場合には、アナログデジタル変換工程６９での累積をおこなわずに、充放電からやり直すようにしても良い。【０１１７】  図１７は実施例２の他の構成を示すブロック図である。図１７を構成する各手段は、図１０を構成する各手段と同様である。複数の検出電極４２を有する検出パネル１と、検出パネル１の各検出電極４２に充放電を行う充放電手段２と、物体の接近により変化する充放電の特性を抽出する特性抽出手段３と、特性抽出手段３で抽出した特性を累積する累積手段８と、特性抽出手段３の特性をアナログデジタル変換するアナログデジタル変換手段９と、アナログデジタル変換手段９の出力から物体の接近や位置を求める後処理手段５と、特性抽出手段３の出力に異常があるかどうかによりアナログデジタル変換手段９の動作を制御する異常検出手段１０と、全体の状態とシーケンスを管理する制御手段７とにより構成されている。また、累積手段８とアナログデジタル変換手段９を併せて累積アナログデジタル変換手段４と呼ぶ。【０１１８】  図１０の例と異なるのは、異常検出手段１０が異常と判断した場合、制御手段７に異常を示す信号を送り、制御手段７により異常と判断された特性値を累積しないよう異常値のノイズを回避する。【０１１９】  以上に示したように、実施例１における静電検出装置およびその方法では、簡単な構成及び工程を追加することにより、低い周波数のノイズを効果的に減衰させる静電検出装置とその方法を実現することが出来る。【０１２０】  また、実施例２における静電検出装置およびその方法においても、簡単な構成及び工程を追加することにより、静電容量に対応する特性値が異常に変化した場合に、その特性値を用いないようにするため、不測のタイミングで大きなノイズが印加されても、ほとんど影響を受けずに検出することが可能となる。【０１２１】  なお、実施例１、実施例２の工程は共に、反復回数を表すＮに１をインクリメントし、その後Ｎがあらかじめ設定した反復回数である所定数を満たしているかどうか判定を行ったあとにアナログデジタル変換工程６９で変換を行ってもよい。【０１２２】  なお、本発明における検出パネル１と充放電手段２と特性抽出手段３あるいは充放電工程６２と特性抽出工程６３の具体的な構成または手順には、様々なものが考えられる。以下では代表的なものについて説明する。【０１２３】  まず、ロード方式と呼ばれる検出パネル１の検出電極４２自体の静電容量の変化を用いる手段や方法について説明する。この場合では、単数または複数の検出電極４２が検出パネル１に配置されており、個々の検出電極４２をスイッチとして用いたり、整然と配置してスライダーとして用いたり、あるいは２次元的に配置して接近物体の座標検出として用いたりすることができる。この場合、充放電手段２と特性抽出手段３あるいは充放電工程６２と特性抽出工程６３では、初期化した後に、例えば一定時間定電流で充電するなど所定の電荷を充電して検出電極４２の電圧を測定したり、あるいは初期化した後に一定の電圧に到達するまでの定電流充電時間を測定したり、逆に一定の電圧を検出電極４２に印加した後に放電させて放電時に流れる電荷量を直接あるいは間接的に測定する手段や方法などを用いるのが一般的である。さらに、周囲の検出電極４２あるいは周囲の交点の検出電極４２間の静電容量の変化を用いて加重平均により位置精度を向上させることができる。【０１２４】  次に、シャント方式と呼ばれる、検出パネル１の２次元的に配列された複数の検出電極４２の交点などの電極間の静電容量の変化を用いる手段や方法について説明する。この場合には、通常２次元的に配列された検出電極４２の一方の次元の検出電極４２を送信電極として所定の電圧波形を印加して、もう一方の次元の検出電極４２を低インピーダンスにした受信電極として流れ込む電荷を測定する。さらに、ロード方式と同様に、周囲の検出電極４２あるいは周囲の交点の検出電極４２間の静電容量の変化を用いて加重平均により位置精度を向上させることができる。【０１２５】  さらに、サーフェス方式と呼ばれる検出面全体にわたる長方形の電極の四隅から同一の交流電圧を印加して、各々の電流値を測定し、電流値の変化のバランスから物体の接近位置を求める手段や方法も用いることが出来る。【０１２６】  本発明は上記のように多様な方式を用いて、ノイズの影響を除去する静電検出装置及び静電検出方法を実現することが出来る。【０１２７】  また、本発明による静電検出装置及び静電検出方法により、図２０（ａ）に示すような携帯電話や図２０（ｂ）に示すようなマルチメデイアプレーヤーや図２０（ｃ）に示すようなナビゲ―ションシステムや図２０（ｄ）に示すようなコンピュータなどのディスプレイ装置上に透明な検出パネルを重ねる���とにより、ノイズに強い安定した操作を可能にした携帯機器やコンピュータなどの情報機器を構成することが出来る。【０１２８】  図２０（ａ）〜（ｄ）に示す情報機器の構成として、情報機器を保護するケースと、情報を出力するディスプレイと、検出パネル１からの入力を受け付け物体の接近や位置を特定する本発明の静電検出装置と、静電検出装置からの入力と、ディスプレイへの出力を制御するＣＰＵと、により成り立つ。また、図２０（ａ）、図２０（ｂ）や図２０（ｄ）に示されるようにキーボードが情報機器に備え付けられていても良い。
【符号の説明】
【０１２９】１  検出パネル２  充放電手段３  特性抽出手段４  累積アナログデジタル変換手段５  後処理手段７  制御手段８  累積手段９  アナログデジタル変換手段１０  異常検出手段２１  集約手段２２  保持手段２３  外乱抽出手段２４  フィルタ手段２５  減算手段２６  絶対値演算手段２７  比較判定手段３１  閾値生成手段３３  乗算器４１  支持基板４２ａ、４３ｂ  検出電極５１  ＱＶ変換手段５２  可変利得手段５３  反転手段５４  可変利得ＱＶ変換手段５５  可変利得反転手段６２  充放電工程６３  特性抽出工程６４  累積アナログデジタル変換工程６５  後処理工程６８  累積工程６９  アナログデジタル変換工程７１  ＱＶ変換工程７２  可変利得工程７３  反転工程９１  異常検出工程９２  集約工程９３  保持工程９４  外乱抽出工程９５  減算工程９６  絶対値演算工程９７  比較判定工程１１  従来例の検出パネル１２  従来例の充放電手段１３  従来例の特性抽出手段１４  従来例の累積手段１６  従来例のアナログデジタル変換手段１５  従来例の後処理手段１７  従来例の制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月18日(2009.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出装置において、
単数または複数の検出電極を有する検出パネルと、
前記検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電手段と、
前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段と、
前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段と、
前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理手段と、
全体の状態及びシーケンスを管理する制御手段とを有し、
前記特性抽出手段は充放電特性を値に変換するＱＶ変換手段と前記充放電に同期して反転させる反転手段と前記繰り返される充放電の最初と最後の特性抽出の利得を変化させる可変利得手段とを有する静電検出装置。
【請求項２】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最初の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項３】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最後の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項４】
前記可変利得手段において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電の最初の利得または最後の利得は他の利得の０．２倍以上０．８倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項５】
前記可変利得手段において、前記利得は抵抗値の違いにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項６】
前記可変利得手段において、前記利得はスイッチのオン時間の違いにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。
【請求項７】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出装置において、単数または複数の検出電極を有する検出パネルと、
前記検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電手段と、
前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出手段と、
前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換手段と、
前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理手段と、
前記特性抽出手段の出力に異常があるかどうかを検出する異常検出手段と、
全体の状態及びシーケンスを管理する制御手段と、
を有する静電検出装置。
【請求項８】
前記異常検出手段は、前記特性抽出手段の出力する以前の充放電の特性を保持する保持手段と、
前記充放電の特性と前記保持手段の出力とから前記充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出する外乱抽出手段と、
前記外乱抽出手段の出力を閾値と比較する比較判定手段とを有する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項９】
前記異常検出手段は、前記特性抽出手段の出力する前記複数の検出電極に対応した充放電の特性を集約する集約手段を有する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１０】
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記後処理手段で異常の回数により前記累積アナログデジタル変換手段からのデジタル値を補正する請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１１】
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記充放電手段による前記充放電と前記特性抽出手段による前記特性の抽出を１回の充放電分繰り返す請求項７に記載の静電検出装置。
【請求項１２】
前記外乱抽出手段は、前記充放電の特性と前記保持手段の差を演算する減算手段と、前記減算手段の出力の絶対値を抽出する絶対値抽出手段とを有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１３】
前記異常検出手段は、前記外乱抽出手段の出力する変化量を入力して前記比較判定手段に閾値を出力する閾値生成手段を有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１４】
前記異常検出手段は、前記外乱抽出手段の出力する偏差を入力して前記比較判定手段に閾値を出力する閾値生成手段を有する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１５】
前記異常検出手段は、前記比較判定手段の閾値に上限閾値と下限閾値を設けて充放電の特性が前記上限閾値と前記下限閾値の範囲外である場合に異常と判定する請求項８に記載の静電検出装置。
【請求項１６】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出方法において、
検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電工程と、
前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、
前記特性抽出手段で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換工程と、
前記累積アナログデジタル変換手段の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理工程と、
全体の状態及びシーケンスを管理する制御工程とを有し、
前記特性抽出工程は充放電特性を値に変換するＱＶ変換工程と前記充放電に同期して反転させる反転工程と前記繰り返される充放電の最初と最後の特性抽出の利得を変化させる可変利得工程とを有することを特徴とする静電検出方法。
【請求項１７】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最初の利得を、他の利得と異なることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項１８】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電における最後の利得は他の利得と異なることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項１９】
前記可変利得工程において、前記充放電の前縁から後縁までの時間をｆ，後縁から次の充放電の前縁までの時間をｒとした場合に、同一のタイミングで繰り返される前記充放電の最初の利得または最後の利得は他の利得の０．２倍以上０．８倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２０】
前記可変利得工程において、前記利得は抵抗値の違いにより決定されることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２１】
前記可変利得工程において、前記利得はスイッチのオン時間の違いにより決定されることを特徴とする請求項１６に記載の静電検出方法。
【請求項２２】
人の指など物体の接近や位置を静電結合の変化により検出する静電検出方法において、
検出パネルの各検出電極に充放電を繰り返し行う充放電工程と、
前記物体の接近により変化する前記充放電の特性を繰り返し抽出する特性抽出工程と、
前記特性抽出工程で繰り返し抽出した特性を累積してアナログデジタル変換する累積アナログデジタル変換工程と、
前記累積アナログデジタル変換工程の出力から前記物体の接近や位置を求める後処理工程と、
前記特性抽出手段の出力に異常があるかどうかを検出する異常検出工程と、
全体の状態及びシーケンスを管理する制御工程と、
を有する静電検出方法。
【請求項２３】
前記異常検出工程は、前記特性抽出工程の出力する以前の充放電の特性を保持する保持手段と、
前記充放電の特性と前記保持工程の出力とから前記充放電の特性に含まれるノイズの影響度合いを抽出する外乱抽出工程と、
前記外乱抽出工程の出力を閾値と比較する比較判定工程とを有する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２４】
前記異常検出工程は、前記特性抽出工程の出力する複数の検出電極に対応した充放電の特性を集約する集約工程を有する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２５】
前記異常検出工程が異常を検出した場合に、前記後処理工程で異常の回数により前記累積アナログデジタル変換工程からのデジタル値を補正する請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２６】
前記異常検出工程が異常を検出した場合に、前記充放電工程による前記充放電と前記特性抽出工程による前記特性の抽出を１回の充放電分繰り返す請求項２２に記載の静電検出方法。
【請求項２７】
前記外乱抽出工程は、前記充放電の特性と前記保持工程の差を演算する減算工程と、前記減算工程の出力の絶対値を抽出する絶対値抽出工程とを有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項２８】
前記異常検出工程は、前記外乱抽出工程の出力する変化量を入力して前記比較判定工程に閾値を出力する閾値生成工程を有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項２９】
前記異常検出工程は、前記外乱抽出工程の出力する偏差を入力して前記比較判定工程に閾値を出力する閾値生成工程を有する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項３０】
前記異常検出工程は、前記比較判定工程の閾値に上限閾値と下限閾値を設けて充放電の特性が前記上限閾値と前記下限閾値の範囲外である場合に異常と判定する請求項２３に記載の静電検出方法。
【請求項３１】
請求項１ないし１５の静電検出装置のいずれか１つの入力装置を有する情報機器。
【請求項３２】
前記情報機器が携帯電話からなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３３】
前記情報機器がマルチメディアプレイヤーからなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３４】
前記情報機器がナビゲーションシステムからなる請求項３１に記載の情報機器。
【請求項３５】
前記情報機器がコンピュータからなる請求項３１に記載の情報機器。
【国際調査報告】
2010004867.tif 000023
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