(57)【要約】【課題】キャリブレーション機能を損なわずに断線等の異常を検出する。【解決手段】コントローラ２００は、複数のセンサ電極１０２を制御する。複数のセンスピン２０２には、複数のセンサ電極１０２が接続される。複数の容量検出回路２１０はそれぞれ、対応するセンスピン２０２の容量を測定する。キャリブレーション回路２３０は、複数の容量検出回路２１０を校正する。複数のセンスピン２０２それぞれの容量の相対関係は、異常検出に使用される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
前記複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得する異常検出回路と、
を備えることを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。
【請求項２】
前記異常検出回路は、取得した前記相対関係と、当該相対関係の期待値との比較結果にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項３】
前記相対関係の期待値を、ホストコントローラから受信することを特徴とする請求項２に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項４】
前記異常検出回路が異常を検出すると、前記ホストコントローラに割り込みをかけることを特徴とする請求項３に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項５】
前記異常検出回路が異常を検出すると、すべてのセンスピンの容量測定を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項６】
前記異常検出回路が異常を検出すると、異常が検出されたセンスピンの容量測定を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項７】
前記異常検出回路が異常を検出すると、前記ホストコントローラに割り込みをかけることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項８】
前記異常検出回路が取得した前記相対関係を、ホストコントローラに送信可能であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項９】
前記異常検出回路は、前記複数のセンスピンそれぞれの容量の順序を取得することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１０】
前記異常検出回路は、前記複数のセンスピンから選択される一の基準ピンを校正対象としたときに得られた校正結果を、全センスピンに適用し、その結果得られる各センスピンの容量の測定値にもとづいて、前記基準ピンとその他のセンスピンの相対関係を判定することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１１】
前記複数のセンスピンそれぞれを順に基準ピンに選択しながら、同じ動作を繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１２】
前記異常検出回路は、いずれかのセンスピンの容量の測定値が、測定レンジの上限を超えた場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より大きいと判定し、そのセンスピンの容量の測定値が測定レンジの下限を下回った場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より小さいと判定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１３】
前記容量検出回路は、可変回路素子を含み、
前記キャリブレーション回路は、各センスピンについて、前記センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変回路素子の特性を調節することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１４】
前記異常検出回路は、前記可変回路素子の調節後の前記特性の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１３に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１５】
前記容量検出回路は、前記センスピンに接続可能な校正用の可変キャパシタを含み、
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルについて、前記センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変キャパシタの容量を調節することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１６】
前記異常検出回路は、前記可変キャパシタの調節後の容量の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１５に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１７】
前記異常検出回路は、各センスピンに所定の容量変化を与えたときの測定値の変化量の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１８】
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルの検出感度が均一化されるように前記容量検出回路のゲインを調節し、
前記異常検出回路は、調節後のゲインの相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１７に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１９】
複数のセンサ電極と、
請求項１から１８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラと、
を備えることを特徴とする静電容量スイッチ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の静電容量スイッチを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２１】
複数のセンサ電極の異常を検出する方法であって、
前記複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得するステップと、
取得した前記相対関係と、当該相対関係の期待値との比較結果にもとづいて、異常を検出するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量スイッチコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、電話機、ファクシミリなどのＯＡ機器や、エアコン、冷蔵庫、炊飯器などの家電製品は、ユーザインタフェースとして、ユーザによりタッチ可能なスイッチを備える。近年、このようなスイッチとして、機械式のタクトスイッチに代えて、静電容量スイッチが普及している。
【０００３】
図１（ａ）、（ｂ）は、静電容量スイッチ１１００のブロック図である。静電容量スイッチ１１００は、複数のセンサ電極１１０２と、静電容量スイッチコントローラ（以下、単にコントローラという）１２００を備える。この静電容量スイッチ１１００は、自己容量方式（Self Capacitance）方式のタッチスイッチである。センサ電極１１０２が形成する静電容量は、ユーザの指が接触あるいは近接することにより変化する。コントローラ１２００は、複数のセンサ電極１１０２それぞれの静電容量を測定し、その変化量に応じて、各センサ電極１１０２について、タッチの有無を判定する。
【０００４】
図１（ａ）は、複数のセンサ電極１１０２と、複数のコントローラ１２００が同一のプリント基板１３００上に実装される例である。複数のセンサ電極１１０２は、コントローラ１２００と、プリント基板１３００上に形成される配線１１０４を介して接続される。
【０００５】
図１（ｂ）は、複数のセンサ電極１１０２と、複数のコントローラ１２００が、別々のプリント基板１３０２，１３０４上に実装される例である。図１（ｂ）のレイアウトでは、２つのプリント基板１３０２と１３０４は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Frexible Printed Circuits）１３０６を介して接続される。したがってセンサ電極１１０２とコントローラ１２００を結ぶ配線１１０４は、プリント基板１３０２，１３０４およびフレキシブルプリント基板１３０６やコネクタ１３０８を通過する。
【０００６】
図２は、静電容量スイッチ１１００の等価回路図である。図２には１チャンネル分の構成のみが示される。センサ電極１１０２とコントローラ１２００の間の配線１１０４は、寄生容量ＣＰを有する。寄生容量ＣＰは、隣接する配線１１０４間、配線１１０４とグランドパターンの間、コネクタなどに発生する。
【０００７】
コントローラ１２００は、容量検出回路１２０２を備える。容量検出回路１２０２は、センサ電極１１０２と人体（指）の間に形成される静電容量ＣＳと寄生容量ＣＰとの合成容量を検出することとなる。
【０００８】
静電容量ＣＳは、センサ電極１１０２を覆う誘電フィルムの材料や厚み、人体の接触面積等に依存するが、典型的には１ｐＦより小さい場合が多い。一方、寄生容量ＣＰは、配線パターンのレイアウトにも依存するが、典型的には数ｐＦ〜数十ｐＦであり、静電容量ＣＳよりも大きい。さらにこの寄生容量ＣＰは、製造ばらつきの影響を受けやすい。
【０００９】
かかる事情から、コントローラ１２００は、寄生容量ＣＰのばらつき、変動の影響が小さくなるようにキャリブレーションを実行する。キャリブレーションは、タッチが発生していない状態、すなわち静電容量ＣＳが実質的にゼロであるときに、容量検出回路１２０２が検出した寄生容量ＣＰの測定値が、所定の基準値に近づくように行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２５８５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８２７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者らは、図１（ａ）、（ｂ）のタッチスイッチについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【００１２】
図１（ａ）や（ｂ）のタッチスイッチにおいて、配線１１０４が断線したり、コントローラ１２００のピンの実装不良（はんだ外れ）が発生したり、あるいはコネクタ外れが発生すると、タッチスイッチとしての機能が失われる。特に図１（ｂ）においては、フレキシブルプリント基板１３０６が外的ストレスを受けやすくいため、断線が生じやすい。
【００１３】
たとえば配線１１０４において断線が生ずると、寄生容量ＣＰの変化となって現れる。ところが上述のように、コントローラ１２００のキャリブレーション機能によって、断線による寄生容量ＣＰの変化が相殺されてしまう。つまりキャリブレーション機能が、断線などの異常検出を困難なものとしている。
【００１４】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、キャリブレーション機能を損なわずに断線等の異常を検出可能な静電容量スイッチコントローラの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のある態様は、複数のセンサ電極を有するシステム、回路、機器等における異常検出方法に関する。この方法では、複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係が取得される。そして取得した相対関係を、当該相対関係の期待値と比較し、比較結果にもとづいて、異常を検出する。
【００１６】
なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る静電容量スイッチコントローラによれば、キャリブレーション機能を損なわずに、断線等の異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は、静電容量スイッチのブロック図である。
【図２】静電容量スイッチの等価回路図である。
【図３】第１の実施の形態に係る静電容量スイッチのブロック図である。
【図４】容量検出回路の構成例の回路図である。
【図５】異常検出のシーケンス図である。
【図６】変形例１に係る異常検出のシーケンス図である。
【図７】実施の形態に係る静電容量スイッチを備える電子機器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態の概要）
本明細書に開示される一実施の形態は、静電容量スイッチコントローラに関する。静電容量スイッチコントローラは、複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、それぞれが、対応するセンスピンの容量を測定する複数の容量検出回路と、複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得する異常検出回路と、を備える。
【００２０】
対応するセンスピンとセンサ電極間の電気的な接続に、断線や地絡、天絡等の異常が発生すると、センスピンの容量が変化する。正常であるときの複数のセンスピンの容量の相対関係（期待順序）を、回路動作中に得られた相対関係と比較することにより、異常の発生を検出できる。
【００２１】
異常検出回路は、複数のセンスピンそれぞれの容量の順序を取得してもよい。これにより、いずれのセンスピンにおいて異常が発生したかを判定することができる。
【００２２】
異常検出回路は、複数のセンスピンから選択される一の基準ピンを校正対象としたときに得られた校正結果を、全センスピンに適用し、その結果得られる各センスピンの容量の測定値にもとづいて、基準ピンとその他のセンスピンの相対関係を判定してもよい。
【００２３】
たとえば、その他のセンスピンの容量の測定値が、測定レンジの上限を超えた場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より大きいと判定してもよい。反対に、その他のセンスピンの容量の測定値が測定レンジの下限を下回った場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より小さいと判定してもよい。
【００２４】
複数のセンスピンそれぞれを順に基準ピンに選択しながら、同じ動作を繰り返してもよい。これにより、複数のセンスピンすべての容量の順序を判定できる。
【００２５】
容量検出回路は、可変回路素子を含んでもよい。キャリブレーション回路は、各センスピンについて、センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、可変回路素子の特性を調節してもよい。
【００２６】
異常検出回路は、可変回路素子の調節後の特性の相対関係にもとづいて、異常を検出してもよい。各容量検出回路における調節後の可変回路素子の特性は、センスピンの容量と相関を有する。したがってこの方式によっても、複数のセンスピンの容量の相対関係に関する情報を得ることができる。
【００２７】
容量検出回路は、センスピンに接続可能な校正用の可変キャパシタを含んでもよい。キャリブレーション回路は、各チャンネルについて、センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、可変キャパシタの容量を調節してもよい。
【００２８】
異常検出回路は、可変キャパシタの調節後の容量の相対関係にもとづいて、異常を検出してもよい。
【００２９】
異常検出回路は、各センスピンに所定の容量変化を与えたときの測定値の変化量の相対関係にもとづいて、異常を検出してもよい。
【００３０】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３１】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３２】
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３３】
（第１の実施の形態）
図３は、第１の実施の形態に係る静電容量スイッチ１００のブロック図である。静電容量スイッチ１００は、複数のセンサ電極１０２と、静電容量スイッチコントローラ（以下、単にコントローラという）２００を備える。コントローラ２００は、Ｉ２Ｃ（Inter IC）インタフェースやＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などを介して外部のプロセッサ（ホストコントローラ）３００と接続され、プロセッサ３００からの制御に応じて動作する。
【００３４】
コントローラ２００は、複数のセンスピン２０２＿１〜２０２＿Ｎと、複数の容量検出回路２１０＿１〜２１０＿Ｎと、タッチ判定部２２０、キャリブレーション回路２３０、異常検出回路２５０を備える。
【００３５】
タッチ判定部２２０、キャリブレーション回路２３０および異常検出回路２５０は、デジタル信号処理回路２９０として一体に構成されてもよい。タッチ判定部２２０、キャリブレーション回路２３０および異常検出回路２５０それぞれの機能は、ハードウェアで実装してもよいし、ソフトウェアとＣＰＵの組み合わせで実装してもよい。なおタッチ判定部２２０の機能は、プロセッサ３００に実装してもよい。
【００３６】
各センスピン２０２には、配線１０４を介して複数のセンサ電極１０２の対応するひとつが接続される。なお、図３における配線１０４は、プリント基板上の配線のほか、コネクタやフレキシブル基板上の配線などを包括的に示したものである。センスピン２０２の個数（チャンネル数）は特に限定されず、Ｎ＝２，４，８，１６，３２などが例示されるが、図３ではＮ＝４の場合を説明する。
【００３７】
理解の容易化のため、配線１０４＿１〜１０４＿４の寄生容量ＣＰ１〜ＣＰ４は、断線等の生じていない正常状態において、ＣＰ１＞ＣＰ２＞ＣＰ３＞ＣＰ４の関係が成り立つものとする。
【００３８】
容量検出回路２１０＿１〜２１０＿Ｎは、対応するセンスピン２０２＿１〜２０２＿Ｎの容量を測定し、測定した容量を示すデジタルの測定値Ｄ１〜ＤＮを生成する。また容量検出回路２１０は、ハードウェア的にキャリブレート可能に構成される。容量検出回路２１０の構成は特に限定されず、公知の回路構成を用いればよい。
【００３９】
キャリブレーション回路２３０は、非タッチ状態における測定値Ｄ１〜ＤＮが、基準値ＤＲＥＦと一致するように、複数の容量検出回路２１０を校正する。この校正は、コントローラ２００の起動毎に実行してもよい。また外部のプロセッサ３００からの要求に応じても実行可能となっている。
【００４０】
タッチ判定部２２０は、実動作中に、複数の容量検出回路２１０により得られた測定値Ｄ１〜ＤＮにもとづいて、センサ電極１０２＿１〜１０２＿Ｎがタッチされたか否かを判定する。このときの測定値は、寄生容量ＣＰと人体とセンサ電極１０２が形成する静電容量ＣＳの合成容量を表す。
【００４１】
たとえば第ｉチャンネルＣＨｉに関して、測定値Ｄｉと基準値ＤＲＥＦとの差分がしきい値を超えたときに、タッチ状態と判定される。
【００４２】
異常検出回路２５０は、非タッチ状態において、複数のセンスピン２０２それぞれの容量の相対関係を取得する。非タッチ状態でのセンスピンの容量は、寄生容量ＣＰにほかならない。ここで必要なのはあくまでも、複数のセンスピン２０２の容量ＣＰ１〜ＣＰＮの相対関係であり、複数のセンスピン２０２の容量の絶対的な値を要しない。またセンスピン２０２の容量は、キャリブレーション回路２３０による校正の影響を受けない本当の容量であり、したがって校正後の測定値Ｄ１〜ＤＮとは異なることに留意されたい。言い換えれば、校正後の容量検出回路２１０によって得られる測定値Ｄ１〜ＤＮは、センスピン２０２の容量を表さない。
【００４３】
なお、校正前の容量検出回路２１０によって、センスピン２０２の容量を測定すると、容量検出回路２１０の測定レンジを外れる可能性が高い。したがって、校正前の容量検出回路２１０によって得られる測定値Ｄ１〜ＤＮもまた、センスピン２０２の容量を表さない。
【００４４】
複数のセンスピン２０２の容量の相対関係の取得方法については後述する。
【００４５】
異常検出回路２５０には、断線等が発生していない回路の正常状態における、複数のセンスピン２０２の容量の相対関係が期待値として保持されている。本実施の形態では、ＣＰ１＞ＣＰ２＞ＣＰ３＞ＣＰ４の関係が期待値（期待順序）となる。
【００４６】
そして異常検出回路２５０は、測定結果にもとづく複数の容量の相対関係と、当該相対関係の期待値との比較結果にもとづいて、異常の有無を判定する。より詳しくは、測定結果にもとづく複数の容量の相対関係が期待値と一致する場合、正常、不一致の場合、異常と判定する。
【００４７】
好ましくは異常検出回路２５０は、非タッチ状態において、複数のセンスピン２０２それぞれの容量の順序を取得してもよい。異常検出回路２５０は、正常状態における複数のセンスピン２０２の容量の順序を期待値として保持する。これにより、複数のセンスピン２０２のいずれにおいて異常が生じているかを判定することができる。
【００４８】
以上が静電容量スイッチ１００の構成である。続いてその動作を説明する。
【００４９】
製造バラツキによって、複数のセンスピンの容量自体はばらつくが、ばらつきの大きさは、容量の相対関係に影響を与えない程度に小さい。異常検出回路２５０は、複数のセンスピン２０２の容量の相対関係（すなわち順序）を取得する。断線等が生じていなければ、取得された容量の順序は、期待順序と一致する。
【００５０】
もしあるチャンネルの配線１０４が断線していたとすると、そのチャンネルのセンスピン２０２の容量が小さくなり、取得された容量の順序が、期待順序と一致しなくなる。たとえば第２チャンネルにおいて断線が生ずると、測定結果にもとづく容量の順序は、ＣＰ１＞ＣＰ３＞ＣＰ４＞ＣＰ２となる。この場合、取得した容量の順序から、断線が生じたチャンネルを特定することが可能である。
【００５１】
異常検出回路２５０は、異常を検出すると、プロセッサ３００に通知する。これによりプロセッサ３００は、ユーザに故障を通知したり、ログを残すなどの処理が可能となる。
【００５２】
なお、正常状態において、いくつかのチャンネルのセンスピン２０２の容量が近く、断線が生じていなくても、製造ばらつきによって順序が入れ替わる場合もある。この場合は、入れ替わりを許容して期待順序を規定すればよい。
たとえばＣＰ１，ＣＰ２の順序の入れ替わりを許容する場合、期待順序を、（ＣＰ１，ＣＰ２）＞ＣＰ３＞ＣＰ４のように規定すればよい。（ＣＰ１，ＣＰ２）は順序の入れ替わりを許容することを表す。
たとえば、ＣＰ１＞ＣＰ２＞ＣＰ３＞ＣＰ４、ＣＰ２＞ＣＰ１＞ＣＰ３＞ＣＰ４の２通りの期待順序を定義しておき、いずれか一方と一致した場合は正常と判定してもよい。
【００５３】
続いて、複数のセンスピン２０２の容量の順序を取得する方法について説明する。
【００５４】
（第１の取得方法）
第１の取得方法では、キャリブレーション回路２３０による校正機能を利用して複数のセンスピンの容量の順序が取得される。
キャリブレーション回路２３０は、複数のセンスピン２０２＿１〜２０２＿Ｎから選択される一の基準ピンを校正対象とする。異常検出回路２５０は、このときに得られた校正結果を、全センスピン２０２に適用し、そのときの複数のセンスピン２０２の容量の測定値Ｄ１〜ＤＮを取得する。異常検出回路２５０は、測定値Ｄ１〜ＤＮにもとづいて、基準ピンとその他のセンスピン２０２の相対関係を判定する。
【００５５】
たとえば第１チャンネルＣＨ１のセンスピン２０２＿１が基準ピンとして選択され、第１チャンネルＣＨ１について、校正が行われる。その結果、容量検出回路２１０＿１について、校正結果（校正値）が取得される。この校正値が、ほかのチャンネルの容量検出回路２１０＿２〜２１０＿Ｎに適用される。そのときに、あるチャンネルＣＨｊにおいて、測定値Ｄｊが、容量検出回路２１０の測定レンジの上限を超えていれば、ＣＰ１＜ＣＰｊと判定する。反対に、容量検出回路２１０の測定レンジの下限を下回っていれば、ＣＰ１＞ＣＰｊと判定する。
【００５６】
一般化すると、第ｋチャンネルＣＨｋのセンスピン２０２＿ｋが基準ピンであるときに、あるチャンネルＣＨｊにおいて、測定値Ｄｊが、容量検出回路２１０の測定レンジの上限を超えていれば、ＣＰｋ＜ＣＰｊと判定する。反対に、容量検出回路２１０の測定レンジの下限を下回っていれば、ＣＰｋ＞ＣＰｊと判定する。
【００５７】
なお、基準ピン２０２＿ｋの容量の測定値は、校正の結果、基準値ＤＲＥＦと一致している。あるチャンネルＣＨｊにおける測定値Ｄｊが、容量検出回路２１０の測定レンジに含まれていて、基準値ＤＲＥＦより大きい場合、ＣＰｋ＜ＣＰｊと判定し、基準値ＤＲＥＦより小さい場合、ＣＰｋ＞ＣＰｊと判定してもよい。
【００５８】
複数のセンスピン２０２それぞれを順に基準ピンに選択しながら、同じ動作を繰り返すことにより、すべてのセンスピンの容量ＣＰ１〜ＣＰＮの大小関係（順序）を取得することができる。
【００５９】
（第２の取得方法）
上述のように容量検出回路２１０は、ハードウェア的に校正可能に校正され、具体的には校正用の可変回路素子を含む。可変回路素子は、可変キャパシタや可変抵抗、可変電流源などが例示されるがその限りでない。キャリブレーション回路２３０は、各センスピン２０２について、センスピン２０２の容量の測定値が基準値ＤＲＥＦに近づくように、可変回路素子の特性（容量値、抵抗値、電流値）を調節する。この場合において、可変回路素子の調節後の特性は、センスピンの容量（寄生容量）と相関を有する。したがって異常検出回路２５０は、可変回路素子の調節後の特性の相対関係にもとづいて、異常の有無を判定できる。
【００６０】
図４は、容量検出回路２１０の構成例の回路図である。図４には、１チャンネルのみが示される。容量検出回路２１０は、Ｃ／Ｖ（容量−電圧）変換回路２１４とＡ／Ｄコンバータ２１６を含む。Ｃ／Ｖ変換回路２１４は、容量を電圧に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２１６は、Ｃ／Ｖ変換回路２１４の出力電圧をデジタルの測定値Ｄｉに変換する。
【００６１】
容量検出回路２１０には、可変回路素子として可変キャパシタ２１２が設けられている。可変キャパシタ２１２は、センスピン２０２に接続されている。配線１０４の寄生容量ＣＰのバラツキが相殺されるように、可変キャパシタ２１２の特性（容量値）を最適化することにより、校正が可能となる。
【００６２】
寄生容量ＣＰの容量値が小さいチャンネルに関しては、可変キャパシタ２１２の容量値ＣＶが大きくなり、反対に寄生容量ＣＰの容量値が大きいチャンネルに関しては、可変キャパシタ２１２の容量値ＣＶが小さくなる。したがって、複数チャンネルの可変キャパシタ２１２の校正後の容量値にもとづいて、複数のセンスピンの容量の相対関係が推定できる。そして推定された順序と期待順序の関係にもとづいて、正常・異常の判定が可能となる。なお、異常検出回路２５０は、正常状態における可変キャパシタ２１２の校正後の容量値の順序を、期待順序として保持しておいてもよい。
【００６３】
可変回路素子はキャパシタには限定されず、Ｃ／Ｖ変換回路の検出方式や回路構成に応じてさまざまである。Ｃ／Ｖ変換回路には、センスピン２０２に電流をソースし、検出対象の容量（ＣＰ＋ＣＳ）に所定の電圧変化を生じるさせ、そのときに容量に流れ込む電流の総量にもとづいて、容量を測定するものがある。この場合、可変回路素子は、センスピンに電流をソースする可変電流源であってもよい。
【００６４】
（第３の取得方法）
センスピン２０２から見える寄生容量ＣＰの大きさによって、センスピン２０２にある容量変化が生じたときの測定値Ｄの変化量（すなわち検出感度）が異なる。すなわち各チャンネルの検出感度は、寄生容量ＣＰの大きさと相関を有する。そこで第３の取得方法では、複数のチャンネルの感度の順序にもとづいて、異常を検出する。
【００６５】
図４を参照する。全チャンネルについて、キャリブレーション回路２３０による校正が行われ、測定値Ｄｉが基準値ＤＲＥＦと一致するように可変キャパシタ２１２の容量値ＣＶが最適化される。
【００６６】
またキャリブレーション回路２３０は、複数のチャンネルの検出感度が均一化されるように、Ｃ／Ｖ変換回路２１４のゲインを最適化する。この場合、各チャンネルの調節後のゲインは、寄生容量ＣＰと相関を有する。異常検出回路２５０は、複数のチャンネルのキャリブレーション後のゲインの順序を、その期待順序と比較することにより、正常・異常の判定を行う。
【００６７】
図５は、異常検出のシーケンス図である。プロセッサ３００からコントローラ２００に、複数の容量の相対関係の期待値（期待順序）が送信される（Ｓ１００）。続いて、プロセッサ３００からコントローラ２００に、診断スタートのコマンドが送信される（Ｓ１０２）。このスタートコマンドに応じて、コントローラ２００は、複数の容量の相対関係を取得する（Ｓ１０４）。そして測定結果にもとづく相対関係と、期待順序とを比較し、異常の有無を判定する（Ｓ１０６）。そしてチャンネルごとの正常か異常かを示すフラグを、レジスタに格納してもよい。
【００６８】
コントローラ２００は、プロセッサ３００に診断結果を送信する（Ｓ１０８）。具体的には異常が検出されなければ、プロセッサ３００に、正常であることを通知する。異常が検出された場合、プロセッサ３００に異常であることを通知する。この通知には、割り込みを利用するとよい。異常の割り込み通知を受けたプロセッサ３００は、Ｉ２Ｃインタフェースなどを利用してレジスタにアクセスし、異常が発生しているチャンネルを取得することができる。
【００６９】
またコントローラ２００は、異常なセンサに対応するチャンネルを無効化し、正常なセンサに対応するチャンネルを有効とする（Ｓ１１０）。異常が検出された場合、プロセッサ３００は、すべてのセンサを無効化してもよい。あるいはいずれのチャンネルを無効化すべきかの判断を、プロセッサ３００に委ねてもよい。
【００７０】
この例では、プロセッサ３００側に期待順序を不揮発的に保持しておき、コントローラ２００にロードしたがその限りでなく、コントローラ２００に不揮発性メモリを設けておき、期待順序をコントローラ２００自身に格納しておいてもよい。
【００７１】
（変形例１）
上述の説明では、コントローラ２００が、測定結果にもとづく相対関係と期待順序の比較処理を行ったがその限りでなく、比較処理をプロセッサ３００が行ってもよい。図６は、変形例１に係る異常検出のシーケンス図である。
【００７２】
プロセッサ３００からコントローラ２００に、診断スタートのコマンドが送信される（Ｓ２００）。このスタートコマンドに応じて、コントローラ２００は、複数の容量の相対関係を取得する（Ｓ２０２）。
【００７３】
そしてコントローラ２００は、測定結果にもとづく相対関係をコントローラ２００に送信する（Ｓ２０４）。プロセッサ３００は、受信した相対関係を期待順序と比較し、異常の有無を判定する（Ｓ２０６）。
【００７４】
プロセッサ３００は、比較結果にもとづいて無効とすべきチャンネルを決定し（Ｓ２０８）、コントローラ２００に、無効チャンネルを示すデータを送信する（Ｓ２１０）。たとえばコントローラ２００は、チャンネルごとに有効、無効を設定するためのレジスタを有し、プロセッサ３００は、チャンネルごとのレジスタにアクセスすることで、有効、無効を設定してもよい。コントローラ２００はプロセッサ３００により指定されたチャンネルを無効化する。
【００７５】
（用途）
図７は、実施の形態に係る静電容量スイッチ１００を備える電子機器６００を示す図である。電子機器６００は、ＯＡ機器や家電製品であるが、ここではプリンター複合機を例とする。  電子機器６００は、電源ボタン６０２、スタートボタン６０４、選択ボタン６０６，６０８を備える。電源ボタン６０２は、電子機器６００のオン、オフを切りかえる際にタッチされる。スタートボタン６０４は、コピーやスキャンの開始するときにユーザがタッチする。選択ボタン６０６，６０８は、ユーザがディスプレイ６１２に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）を操作する際にタッチされる。なおこれらのボタンのレイアウトや種類は、電子機器６００の種類や機能に応じて様々である。複数のボタン６０２，６０４，６０６，６０８には、上述のセンサ電極が埋め込まれており、それらは共通のコントローラ（不図示）によって制御される。
【００７６】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用の一側面を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００７７】
１００  静電容量スイッチ
１０２  センサ電極
１０４  配線
２００  コントローラ
２０２  センスピン
２１０  容量検出回路
２２０  タッチ判定部
２３０  キャリブレーション回路
２５０  異常検出回路
２７０  タッチ判定部
２１２  可変キャパシタ
２１４  Ｃ／Ｖ変換回路
２１６  Ａ／Ｄコンバータ
【図１】
2019075780.tif 000003
【図２】
2019075780.tif 000004
【図３】
2019075780.tif 000005
【図４】
2019075780.tif 000006
【図５】
2019075780.tif 000007
【図６】
2019075780.tif 000008
【図７】
2019075780.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月16日(2018.10.16)
【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】
複数のセンサ電極が接続されるべき複数のセンスピンと、
それぞれが、対応するセンスピンの容量を測定する複数の容量検出回路と、
前記複数の容量検出回路を校正するキャリブレーション回路と、
前記複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得する異常検出回路と、
を備えることを特徴とする静電容量スイッチコントローラ。
【請求項２】
前記異常検出回路は、取得した前記相対関係と、当該相対関係の期待値との比較結果にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項３】
前記相対関係の期待値を、ホストコントローラから受信することを特徴とする請求項２に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項４】
前記異常検出回路が異常を検出すると、前記ホストコントローラに割り込みをかけることを特徴とする請求項３に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項５】
前記異常検出回路が異常を検出すると、すべてのセンスピンの容量測定を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項６】
前記異常検出回路が異常を検出すると、異常が検出されたセンスピンの容量測定を停止することを特徴とする請求項３または４に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項７】
前記異常検出回路が取得した前記相対関係を、ホストコントローラに送信可能であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項８】
前記異常検出回路は、前記複数のセンスピンそれぞれの容量の順序を取得することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項９】
前記異常検出回路は、前記複数のセンスピンから選択される一の基準ピンを校正対象としたときに得られた校正結果を、全センスピンに適用し、その結果得られる各センスピンの容量の測定値にもとづいて、前記基準ピンとその他のセンスピンの相対関係を判定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１０】
前記複数のセンスピンそれぞれを順に基準ピンに選択しながら、同じ動作を繰り返すことを特徴とする請求項９に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１１】
前記異常検出回路は、いずれかのセンスピンの容量の測定値が、測定レンジの上限を超えた場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より大きいと判定し、そのセンスピンの容量の測定値が測定レンジの下限を下回った場合、そのセンスピンの容量が、基準ピンの容量より小さいと判定することを特徴とする請求項９または１０に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１２】
前記容量検出回路は、可変回路素子を含み、
前記キャリブレーション回路は、各センスピンについて、前記センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変回路素子の特性を調節することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１３】
前記異常検出回路は、前記可変回路素子の調節後の前記特性の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１２に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１４】
前記容量検出回路は、前記センスピンに接続可能な校正用の可変キャパシタを含み、
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルについて、前記センスピンの容量の測定値が基準値に近づくように、前記可変キャパシタの容量を調節することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１５】
前記異常検出回路は、前記可変キャパシタの調節後の容量の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１４に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１６】
前記異常検出回路は、各センスピンに所定の容量変化を与えたときの測定値の変化量の相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１７】
前記キャリブレーション回路は、各チャンネルの検出感度が均一化されるように前記容量検出回路のゲインを調節し、
前記異常検出回路は、調節後のゲインの相対関係にもとづいて、異常を検出することを特徴とする請求項１６に記載の静電容量スイッチコントローラ。
【請求項１８】
複数のセンサ電極と、
請求項１から１７のいずれかに記載の静電容量スイッチコントローラと、
を備えることを特徴とする静電容量スイッチ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の静電容量スイッチを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
複数のセンサ電極の異常を検出する方法であって、
前記複数のセンスピンそれぞれの容量の相対関係を取得するステップと、
取得した前記相対関係と、当該相対関係の期待値との比較結果にもとづいて、異常を検出するステップと、
を備えることを特徴とする方法。