(57)【要約】【課題】圧力の検出効率を向上させる。【解決手段】制御装置１０においてドライバ１２−１は、容量素子３１Ａ−１に対して接続ポイントＰ３１と反対側から正相信号を印可する。また、ドライバ１２−２は、容量素子３１Ａ−２に対して接続ポイントＰ３１と反対側から逆相信号を印可する。制御部１４は、接続ポイントＰ３１の電位変動に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１容量素子と、
前記第１容量素子と直列に接続された第２容量素子と、
前記第１容量素子と前記第２容量素子との接続ポイントと反対側から前記第１容量素子に正相信号を印可する第１ドライバと、
前記接続ポイントと反対側から前記第２容量素子に逆相信号を印可する第２ドライバと、
前記接続ポイントにおける電位変動に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する制御部と、
を具備する圧力センサ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記接続ポイントにおける電位変動の位相及び振幅を算出し、前記算出した位相及び振幅に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する、
請求項１記載の圧力センサ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記算出した位相及び振幅と、前記第１容量素子及び前記第２容量素子の両方に圧力が加えられていないときの前記接続ポイントの電位変動に対応する判定基準とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する、
請求項２記載の圧力センサ装置。
【請求項４】
各容量ペアが前記第１容量素子及び前記第２容量素子をそれぞれ含む複数の容量ペアを具備し、
前記第１ドライバ及び前記第２ドライバは、前記複数の容量ペアのうちの一の容量ペアに対する印可タイミングが他の容量ペアの印可タイミングと重ならないように、前記正相信号及び前記逆相信号を印可する、
請求項１記載の圧力センサ装置。
【請求項５】
圧力検出対象領域が分割された複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の容量グループを具備し、
各容量グループは、各容量ペアが前記第１容量素子及び前記第２容量素子をそれぞれ含み且つ互いに並列の複数の容量ペアを有し、
前記第１ドライバ及び前記第２ドライバは、前記複数の容量グループのうちの一の容量グループに対する印可タイミングが他の容量グループの印可タイミングと重ならないように、前記正相信号及び前記逆相信号を印可する、
請求項１記載の圧力センサ装置。
【請求項６】
各分割領域は、２つの第１サブ領域及び第２サブ領域を有し、
各容量グループに含まれる各容量ペアの前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、前記第１サブ領域及び前記第２サブ領域にそれぞれ配設される、
請求項５記載の圧力センサ装置。
【請求項７】
前記第１サブ領域及び前記第２サブ領域は、それぞれ、複数の単位領域を含み、
前記各容量ペアの前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、互いに隣接しない２つの前記単位領域にそれぞれ配設され、
前記制御部は、前記第１サブ領域に配設された複数の容量素子に加えられた圧力を検出した場合、該複数の容量素子のうちで前記接続ポイントにおける電位変動の振幅値の最も大きい容量素子を、圧力の加えられた容量素子として特定する、
請求項６記載の圧力センサ装置。
【請求項８】
前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、各単位領域が圧力検出対象領域を分割した領域であり且つ各単位領域には１つの容量素子が配設される複数の単位領域のうちで、互いに隣接しない２つの単位領域にそれぞれ配設されている、
請求項１記載の圧力センサ装置。
【請求項９】
互いに直列に接続された第１容量素子及び第２容量素子に加えられた圧力を検出する制御装置であって、
正相信号及び逆相信号をそれぞれ出力する第１ドライバ及び第２ドライバと、
前記第１容量素子と前記第２容量素子との接続ポイントと反対側から前記第１容量素子に接続されるための端子であって、前記第１ドライバから出力された正相信号を前記第１容量素子へ出力する第１出力端子と、
前記接続ポイントと反対側から前記第２容量素子に接続されるための端子であって、前記第２ドライバから出力された逆相信号を前記第２容量素子へ出力する第２出力端子と、
前記接続ポイントに接続されるための端子であって前記接続ポイントにおける電位を入力する入力端子と、
前記入力端子から入力された電位の変動に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する制御部と、
を具備する制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記入力端子から入力された電位の変動における位相及び振幅を算出し、前記算出した位相及び振幅に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する、
請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記算出した位相及び振幅と、前記第１容量素子及び前記第２容量素子の両方に圧力が加えられていないときの前記接続ポイントの電位変動に対応する判定基準とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記第１容量素子及び前記第２容量素子に加えられた圧力を検出する、
請求項１０記載の制御装置。
【請求項１２】
各容量ペアが前記第１容量素子及び前記第２容量素子をそれぞれ含む複数の容量ペアにそれぞれ対応する、前記第１出力端子及び前記第２出力端子の複数の出力端子ペアと、
前記第１ドライバ及び前記第２ドライバと接続される接続対象端子ペアを前記複数の出力端子ペアのうちで順次切り替える切替スイッチと、
を具備する請求項９記載の制御装置。
【請求項１３】
複数の容量グループのそれぞれが前記第１容量素子及び前記第２容量素子をそれぞれ含む複数の容量ペアを有し且つ圧力検出対象領域が分割された複数の分割領域にそれぞれ対応する前記複数の容量グループにそれぞれ対応する、前記第１出力端子及び前記第２出力端子の複数の出力端子ペアと、
前記第１ドライバ及び前記第２ドライバと接続される接続対象端子ペアを前記複数の出力端子ペアのうちで順次切り替える切替スイッチと、
を具備する請求項９記載の制御装置。
【請求項１４】
各分割領域は、２つの第１サブ領域及び第２サブ領域を有し、
各容量グループに含まれる各容量ペアの前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、前記第１サブ領域及び前記第２サブ領域にそれぞれ配設される、
請求項１３記載の制御装置。
【請求項１５】
前記第１サブ領域及び前記第２サブ領域は、それぞれ、複数の単位領域を含み、
前記各容量ペアの前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、互いに隣接しない２つの前記単位領域にそれぞれ配設され、
前記制御部は、前記第１サブ領域に配設された複数の容量素子に加えられた圧力を検出した場合、該複数の容量素子のうちで前記接続ポイントにおける電位変動の振幅値の最も大きい容量素子を、圧力の加えられた容量素子として特定する、
請求項１４記載の制御装置。
【請求項１６】
前記第１容量素子及び前記第２容量素子は、各単位領域が圧力検出対象領域を分割した領域であり且つ各単位領域には１つの容量素子が配設される複数の単位領域のうちで、互いに隣接しない２つの単位領域にそれぞれ配設されている、
請求項９記載の制御装置。
【請求項１７】
前記入力端子から入力された電位の変動を量子化するアナログディジタル変換器を含む受信回路と、
出力段が前記入力端子と接続され、且つ、前記逆相信号と逆位相の電流信号を出力する第３ドライバと、
前記受信回路と前記入力端子との間を導通させる導通状態と導通させない非導通状態とで切り替わる第１切替スイッチと、
前記第３ドライバから前記電流信号を出力させる出力状態と出力させない非出力状態とで切り替わる第２切替スイッチと、
前記第１出力端子と前記第１ドライバとの間を導通させる導通状態と導通させない非導通状態とで切り替わる第３切替スイッチと、
を具備し、
前記制御部は、
前記制御装置が前記第１容量素子及び前記第２容量素子と接続される第１モードでは、前記第１切替スイッチ、前記第２切替スイッチ、及び第３切替スイッチを制御して、前記第１切替スイッチを導通状態に切り替え、前記第２切替スイッチを非出力状態に切り替え、且つ、前記第３切替スイッチを導通状態に切り替え、
前記制御装置が前記第１容量素子及び前記第２容量素子以外の他の負荷と接続される第２モードでは、前記第１切替スイッチ、前記第２切替スイッチ、及び前記第３切替スイッチを制御して、前記第２切替スイッチを出力状態に切り替えることにより、前記入力端子を前記電流信号を出力する第３出力端子として機能させ、前記第１切替スイッチを非導通状態に切り替え、且つ、前記第３切替スイッチを非導通状態に切り替える、
請求項９記載の制御装置。
【請求項１８】
互いに直列に接続され且つ接続ポイントと反対側から正相信号及び逆相信号が印可される第１容量素子及び第２容量素子と、
前記接続ポイントにおける電位変動を出力する出力端子と、
を具備する圧力センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサ装置、制御装置、及び、圧力センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容量にパルス信号を入力し、該容量から出力される信号を用いて容量に加えられた圧力を検出する容量センサが開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、１つのタイミングで１つの容量に加えられた圧力を検出するので、圧力の検出効率が良くない可能性がある。
【０００５】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、互いに直列に接続された第１容量素子及び第２容量素子に対して正相信号及び逆相信号を接続ポイントと反対側からそれぞれ印可し、該接続ポイントにおける電位変動に基づいて、第１容量素子及び第２容量素子に加えられた圧力を検出する。
【発明の効果】
【０００７】
前記一実施の形態によれば、圧力の検出効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。
【図２】圧力センサ装置における主要動作の説明に供する図である。
【図３】理想状態における合成信号の説明に供する図である。
【図４】非理想状態における合成信号の説明に供する図である。
【図５】第２実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。
【図７】圧力センサ群の配置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１０】
＜第１実施形態＞
＜圧力センサ装置の構成例＞
図１は、第１実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。図１において圧力センサ装置１は、制御装置１０と、圧力センサユニット（容量ペア）３０とを有している。圧力センサユニット３０は、「負荷」として、制御装置１０の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を介して制御装置１０に電気的に接続されている。圧力センサユニット３０は、制御装置１０に対して着脱可能に構成されていてもよい。
【００１１】
＜圧力センサユニットの構成例＞
図１に示すように圧力センサユニット３０は、２つの容量素子３１Ａ−１，３１Ａ−２を有している。容量素子３１Ａ−１と容量素子３１Ａ−２とは、理想的には、同じ容量を有している。容量素子３１Ａ−１と容量素子３１Ａ−２とは、接続ポイントＰ３１において直列に接続されている。容量素子３１Ａ−１は、一端において接続ポイントＰ３１と接続され、他端において制御装置１０の端子Ｔ１と接続されている。容量素子３１Ａ−２は、一端において接続ポイントＰ３１と接続され、他端において制御装置１０の端子Ｔ２と接続されている。接続ポイントＰ３１は、制御装置１０の端子Ｔ３と接続されている。これにより、後述する制御装置１０の端子Ｔ１から出力される「正相信号」及び端子Ｔ２から出力される「逆相信号」は、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２を通過して、接続ポイントＰ３１にて合成される。そして、接続ポイントＰ３１における合成信号（つまり、「電位変動」）が、制御装置１０の端子Ｔ３へ入力される。圧力センサユニット３０は、接続ポイントＰ３１における合成信号を出力する出力端子（図示せず）を有している。
【００１２】
ここで、容量素子３１Ａ−１と容量素子３１Ａ−２とは、例えば、タッチパネルに搭載され、タッチパネルの「圧力検出対象領域」に含まれる複数の「単位領域」のうちの異なる２つの単位領域にそれぞれ配設される。容量素子３１Ａ−１が配設された単位領域に圧力が加えられると、容量素子３１Ａ−１の容量値が変化する。一方、容量素子３１Ａ−２が配設された単位領域に圧力が加えられると、容量素子３１Ａ−２の容量値が変化する。このため、圧力が加えられた単位領域が容量素子３１Ａ−１の単位領域であるか又は容量素子３１Ａ−２の単位領域であるかによって、接続ポイントＰ３１における合成信号の状態が変化することになる。
【００１３】
＜制御装置の構成例＞
図１に示すように制御装置１０は、信号発生器１１−１，１１−２と、ドライバ１２−１，１２−２と、受信回路（受信部）１３と、制御部１４とを有している。制御装置１０は、例えば、集積回路（Integrated Circuit）によって実現される。
【００１４】
信号発生器１１−１は、制御部１４の制御によって、正相のサイン波をドライバ１２−１へ出力する。信号発生器１１−２は、制御部１４の制御によって、逆相のサイン波をドライバ１２−２へ出力する。
【００１５】
ドライバ１２−１は、信号発生器１１−１から受け取った正相のサイン波をインピーダンス変換し、得られた「正相信号」を端子Ｔ１へ出力する。この端子Ｔ１は、上記の通り、接続ポイントＰ３１と反対側の容量素子３１Ａ−１の他端に接続されている。すなわち、ドライバ１２−１は、容量素子３１Ａ−１に対して接続ポイントＰ３１と反対側から正相信号を印可している。
【００１６】
ドライバ１２−２は、信号発生器１１−２から受け取った逆相のサイン波をインピーダンス変換し、得られた「逆相信号」を端子Ｔ２へ出力する。この端子Ｔ２は、上記の通り、接続ポイントＰ３１と反対側の容量素子３１Ａ−２の他端に接続されている。すなわち、ドライバ１２−２は、容量素子３１Ａ−２に対して接続ポイントＰ３１と反対側から逆相信号を印可している。ここで、該「逆相信号」は、理想的には、上記「正相信号」と逆位相で且つ同じ振幅を有する信号である。
【００１７】
受信回路１３は、増幅器１３Ａとアナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１３Ｂとを有している。増幅器１３Ａは、端子Ｔ３を介して受け取った接続ポイントＰ３１における合成信号（電位変動）を増幅し、増幅後の合成信号をアナログディジタル変換器１３Ｂへ出力する。アナログディジタル変換器１３Ｂは、増幅器１３Ａから受け取る増幅後の合成信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して、得られたディジタル信号を制御部１４へ出力する。
【００１８】
制御部１４は、接続ポイントＰ３１における合成信号（電位変動）に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。例えば、制御部１４は、受信回路１３によって接続ポイントＰ３１における合成信号から得られた、ディジタル信号に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。
【００１９】
具体的には、制御部１４は、受信回路１３から受け取ったディジタル信号を用いて、接続ポイントＰ３１における合成信号の位相及び振幅の両方を算出する。
【００２０】
そして、制御部１４は、算出した合成信号の位相及び振幅に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。例えば、制御部１４は、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の両方に圧力が加えられていないときの接続ポイントＰ３１の合成信号（電位変動）に対応する位相値及び振幅値を「判定基準」として予め記憶している。そして、制御部１４は、算出した合成信号の位相及び振幅と、予め記憶している判定基準とを比較し、該比較の結果に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。さらに、制御部１４は、算出した振幅と「判定基準」の振幅値との差分を算出し、該算出した差分値に基づいて、加えられた圧力値を算出してもよい。
【００２１】
＜圧力センサ装置の動作例＞
以上の構成を有する圧力センサ装置の動作例について説明する。図２は、圧力センサ装置における主要動作の説明に供する図である。図３は、理想状態における合成信号の説明に供する図である。
【００２２】
図２に示すように、ドライバ１２−１は、容量素子３１Ａ−１に対して接続ポイントＰ３１と反対側から正相信号を印可する。また、ドライバ１２−２は、容量素子３１Ａ−２に対して接続ポイントＰ３１と反対側から逆相信号を印可する。
【００２３】
そして、容量素子３１Ａ−１と容量素子３１Ａ−２との接続ポイントＰ３１は、容量素子３１Ａ−１を通過した正相信号と容量素子３１Ａ−２を通過した逆相信号とを合成する。
【００２４】
「理想状態」では、ドライバ１２−１及びドライバ１２−２から出力される正相信号及び逆相信号は、逆位相で且つ同じ振幅を有している。そして、容量素子３１Ａ−１の容量値と容量素子３１Ａ−２の容量値とは同じである。従って、「理想状態」においては、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の両方に圧力が加えられていない場合、接続ポイントＰ３１において正相信号と逆相信号とがすべて打ち消し合う。このため、「理想状態」において容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の両方に圧力が加えられていない場合、接続ポイントＰ３１における合成信号Ｓ２は、図３に示すように、振幅がゼロの信号となる。
【００２５】
これに対して、容量素子３１Ａ−１に圧力が加えられた場合には、容量素子３１Ａ−１の容量値が圧力を加えられていない状態と比べて大きく変化する。これにより、容量素子３１Ａ−１を通過した正相信号の振幅は、圧力を加えられていない状態と比べて圧力を加えられた状態の方が大きくなる。このため、容量素子３１Ａ−１に圧力が加えられた場合には、合成信号において逆相信号よりも正相信号が有利となり、正相信号と同じ位相を持ち且つ容量素子３１Ａ−１に加えられた圧力値に応じた振幅を有する、合成信号Ｓ１が得られることになる（図３参照）。
【００２６】
また、同様に、容量素子３１Ａ−２に圧力が加えられた場合には、容量素子３１Ａ−２の容量値が圧力を加えられていない状態と比べて大きく変化する。これにより、容量素子３１Ａ−２を通過した逆相信号の振幅は、圧力を加えられていない状態と比べて圧力を加えられた状態の方が大きくなる。このため、容量素子３１Ａ−２に圧力が加えられた場合には、合成信号において正相信号よりも逆相信号が有利となり、逆相信号と同じ位相を持ち且つ容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力値に応じた振幅を有する、合成信号Ｓ３が得られることになる（図３参照）。
【００２７】
そして、増幅器１３Ａ及びアナログディジタル変換器１３Ｂを含む受信回路１３によって、接続ポイントＰ３１における合成信号（電位変動）に対する増幅処理及びアナログディジタル変換処理が行われ、得られたディジタル信号が制御部１４へ入力される。
【００２８】
制御部１４は、理想状態の場合、例えば振幅値ゼロ及び正相信号の位相値を「判定基準」として記憶しておく。そして、制御部１４は、受信回路１３から受け取ったディジタル信号を用いて、接続ポイントＰ３１における合成信号の位相及び振幅を算出する。そして、制御部１４は、算出した位相及び振幅と判定基準とを比較し、比較の結果、算出した振幅値がゼロでなく且つ算出した位相と判定基準とが一致する場合、容量素子３１Ａ−１に圧力が加えられたと判定する。一方、算出した振幅値がゼロでなく且つ算出した位相と判定基準とが一致しない場合、制御部１４は、容量素子３１Ａ−２に圧力が加えられたと判定する。これにより、制御部１４は、１つのタイミングで、２つの容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出することができる。なお、算出した合成信号の振幅値がゼロで一定である場合、制御部１４は、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２のいずれもが圧力を加えられていない状態であると判定することができる。
【００２９】
次に、「非理想状態」のケースについて説明する。図４は、非理想状態における合成信号の説明に供する図である。
【００３０】
「非理想状態」では、例えば、正相信号と逆相信号とが逆位相関係ではなく、振幅が同じでない。また、例えば、容量素子３１Ａ−１の容量値と容量素子３１Ａ−２の容量値とは、異なっている。これは、例えば、ドライバ１２−１及びドライバ１２−２の個体差、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の個体差によるものである。従って、「非理想状態」においては、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の両方に圧力が加えられていない場合であっても、接続ポイントＰ３１において正相信号と逆相信号とがすべて打ち消し合うことはない。このため、「非理想状態」において容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２の両方に圧力が加えられていない場合であっても、接続ポイントＰ３１における合成信号Ｓ１２は、図４に示すように、ゼロでない振幅を持つ信号となる。図４に示す例では、合成信号Ｓ１２は、正相信号と同じ位相を持ち且つゼロでない振幅を持つ信号となっている。ここで、制御部１４は、例えば、このときの位相値及び振幅値を「判定基準」として記憶しておく。
【００３１】
これに対して、容量素子３１Ａ−１に圧力が加えられた場合には、合成信号において逆相信号よりも正相信号が有利となり、正相信号と同じ位相を持ち且つ容量素子３１Ａ−１に加えられた圧力値に応じた振幅を有する、合成信号Ｓ１１が得られることになる（図４参照）。正確言えば、合成信号Ｓ１１の振幅値と合成信号Ｓ１２の振幅値（つまり、上記「判定基準」の振幅値）との差分値が、容量素子３１Ａ−１に加えられた圧力値に応じた値となる。
【００３２】
また、容量素子３１Ａ−２に圧力が加えられた場合には、合成信号において正相信号よりも逆相信号が有利となり、逆相信号と同じ位相を持ち且つ容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力値に応じた振幅を有する、合成信号Ｓ１３が得られる（図４参照）。ここで、上記の通り、図４に示す例では、合成信号Ｓ１２は、正相信号と同じ位相を持ち且つゼロでない振幅を持つ信号となっている。従って、容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力が小さい場合、正相信号と同じ位相を持ち且つ容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力値に応じた振幅を有する、合成信号が得られることもある。正確言えば、合成信号Ｓ１３の振幅値と合成信号Ｓ１２の振幅値（つまり、上記「判定基準」の振幅値）との差分値が、容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力値に応じた値となる。
【００３３】
そして、増幅器１３Ａ及びアナログディジタル変換器１３Ｂを含む受信回路１３によって、接続ポイントＰ３１における合成信号（電位変動）に対する増幅処理及びアナログディジタル変換処理が行われ、得られたディジタル信号が制御部１４へ入力される。
【００３４】
制御部１４は、上記の通り、非理想状態の場合、例えば合成信号Ｓ１２の位相値及び振幅値を「判定基準」として記憶しておく。そして、制御部１４は、受信回路１３から受け取ったディジタル信号を用いて、接続ポイントＰ３１における合成信号の位相及び振幅を算出する。そして、制御部１４は、算出した位相及び振幅が「判定基準」と一致する場合、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２のいずれもが圧力を加えられていない状態であると判定する。また、制御部１４は、算出した位相が「判定基準」の位相と一致し且つ算出した振幅が「判定基準」の振幅よりも大きい場合、合成信号Ｓ１２の例に従えば、容量素子３１Ａ−１に加えられたと判定する。また、制御部１４は、算出した位相が「判定基準」の位相と一致し且つ算出した振幅が「判定基準」の振幅よりも小さい場合、合成信号Ｓ１２の例に従えば、容量素子３１Ａ−２に加えられたと判定する。また、制御部１４は、算出した位相が「判定基準」の位相と一致しない場合、合成信号Ｓ１２の例に従えば、容量素子３１Ａ−２に加えられたと判定する。
【００３５】
以上のように第１実施形態によれば、制御装置１０においてドライバ１２−１は、容量素子３１Ａ−１に対して接続ポイントＰ３１と反対側から正相信号を印可する。また、ドライバ１２−２は、容量素子３１Ａ−２に対して接続ポイントＰ３１と反対側から逆相信号を印可する。制御部１４は、接続ポイントＰ３１の電位変動に基づいて、容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２に加えられた圧力を検出する。
【００３６】
この制御装置１０の構成により、１つのタイミングで２つの容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２のいずれに圧力が加えられたか、又は、２つの容量素子３１Ａ−１及び容量素子３１Ａ−２のいずれにも圧力が加えられていないかを検出することができる。これにより、圧力の検出効率を向上させることができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
＜圧力センサ装置の構成例＞
図５は、第２実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。図５において圧力センサ装置２は、制御装置４０と、圧力センサ群６０とを有している。圧力センサ群６０は、「第１負荷」として、制御装置４０の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を介して制御装置４０に電気的に接続されている。圧力センサ群６０は、制御装置４０に対して着脱可能に構成されていてもよい。
【００３８】
＜圧力センサ群の構成例＞
図５に示すように圧力センサ群６０は、４つの圧力センサユニット３０を有している。第１の圧力センサユニット３０は、２つの容量素子３１Ａ−１，３１Ａ−２を有している。第２の圧力センサユニット３０は、２つの容量素子３１Ｂ−１，３１Ｂ−２を有している。第３の圧力センサユニット３０は、２つの容量素子３１Ｃ−１，３１Ｃ−２を有している。第４の圧力センサユニット３０は、２つの容量素子３１Ｄ−１，３１Ｄ−２を有している。第１の圧力センサユニット３０、第２の圧力センサユニット３０、第３の圧力センサユニット３０、及び第４の圧力センサユニット３０は、互いに並列に設けられている。
【００３９】
第１の圧力センサユニット３０において容量素子３１Ａ−１は端子Ｔ１−１と接続され、容量素子３１Ａ−２は端子Ｔ２−１と接続され、容量素子３１Ａ−１と容量素子３１Ａ−２の接続ポイントは端子Ｔ３−１と接続されている。端子Ｔ１−１と端子Ｔ２−１とを、「第１の出力端子ペア」と呼ぶことができる。
【００４０】
同様に、第２の圧力センサユニット３０は、端子Ｔ１−２と端子Ｔ２−２と端子Ｔ３−２と接続されている。端子Ｔ１−２と端子Ｔ２−２とを、「第２の出力端子ペア」と呼ぶことができる。同様に、第３の圧力センサユニット３０は、端子Ｔ１−３と端子Ｔ２−３と端子Ｔ３−３と接続されている。端子Ｔ１−３と端子Ｔ２−３とを、「第３の出力端子ペア」と呼ぶことができる。同様に、第４の圧力センサユニット３０は、端子Ｔ１−４と端子Ｔ２−４と端子Ｔ３−４と接続されている。端子Ｔ１−４と端子Ｔ２−４とを、「第４の出力端子ペア」と呼ぶことができる。なお、端子Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，Ｔ１−４を総称して、端子Ｔ１と呼ぶことができる。
【００４１】
＜制御装置の構成例＞
図５に示すように制御装置４０は、信号発生器４１と、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４と、切替スイッチ部４３，４４，４５，４６と、制御部４７とを有している。また、制御装置４０は、４つの受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４を有している。４つの受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４のそれぞれは、第１実施形態で説明した受信回路１３と同じ構成を有している。制御装置４０は、例えば、集積回路（Integrated Circuit）によって実現される。なお、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４を総称して、電流ドライバ４２と呼ぶことができる。また、受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４を総称して、受信回路１３と呼ぶことができる。
【００４２】
ここで、制御装置４０に圧力センサ群（第１負荷）が接続されているときの制御装置４０のモードを「第１モード（圧力検出モード）」と呼ぶ。また、制御装置４０に第２負荷が接続されているときの制御装置４０のモードを「第２モード」と呼ぶ。第１モードと第２モードとは、時分割で切り替えられてもよい。
【００４３】
切替スイッチ部４４は、制御部４７の制御に従って、第１モードでは、ドライバ１２−１と接続される接続対象端子を端子Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，Ｔ１−４のうちで順番に切り替える。また、切替スイッチ部４５は、制御部４７の制御に従って、第１モードでは、ドライバ１２−２と接続される接続対象端子を端子Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３，Ｔ２−４のうちで順番に切り替える。すなわち、切替スイッチ部４４及び切替スイッチ部４５は、ドライバ１２−１及びドライバ１２−２と接続される接続対象端子ペアを、第１の出力端子ペア、第２の出力端子ペア、第３の出力端子ペア、及び第４の出力端子ペアのうちで順次切り替える。これにより、第１の圧力センサユニット３０、第２の圧力センサユニット３０、第３の圧力センサユニット３０、及び第４の圧力センサユニット３０のそれぞれに、異なるタイミングで正相信号及び逆相信号を印可することができる。
【００４４】
端子Ｔ３−１と受信回路１３−１とは、切替スイッチ部４６を介して接続されている。同様に、端子Ｔ３−２と受信回路１３−２とは、切替スイッチ部４６を介して接続されている。端子Ｔ３−３と受信回路１３−３とは、切替スイッチ部４６を介して接続されている。端子Ｔ３−４と受信回路１３−４とは、切替スイッチ部４６を介して接続されている。切替スイッチ部４６は、通常、オフ状態にあり、端子Ｔ３と受信回路１３との間を非接続状態（非導通状態）としている。そして、切替スイッチ部４６は、第１モードでは、制御部４７の制御に従って、第１の出力端子ペアがドライバ１２−１，１２−２と接続されているタイミングｔ１において、端子Ｔ３−１と受信回路１３−１とを接続状態（導通状態）にする。そして、切替スイッチ部４６は、第２の出力端子ペアがドライバ１２−１，１２−２と接続されているタイミングｔ２において、端子Ｔ３−２と受信回路１３−２とを接続状態（導通状態）にする。そして、切替スイッチ部４６は、第３の出力端子ペアがドライバ１２−１，１２−２と接続されているタイミングｔ３において、端子Ｔ３−３と受信回路１３−３とを接続状態（導通状態）にする。そして、切替スイッチ部４６は、第４の出力端子ペアがドライバ１２−１，１２−２と接続されているタイミングｔ４において、端子Ｔ３−４と受信回路１３−４とを接続状態（導通状態）にする。これにより、制御部４７は、第１の圧力センサユニット３０、第２の圧力センサユニット３０、第３の圧力センサユニット３０、及び第４の圧力センサユニット３０のそれぞれの接続ポイントの合成信号から得られるディジタル信号を時分割で順次取得することができる。
【００４５】
そして、制御部１４は、第１モードでは、受信回路１３から受け取ったディジタル信号に基づいて、圧力センサユニット３０に加えられた圧力を検出する。
【００４６】
切替スイッチ部４３は、第１モードでは、オフ状態にあり、信号発生器４１と電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４とを非接続状態（非導通状態）としている。すなわち、切替スイッチ部４３は、第１モードでは、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４から正相電流信号が出力されない非出力状態に切り替わる。これに対して、切替スイッチ部４３は、第２モードでは、信号発生器４１と電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４とを接続状態（導通状態）とする。すなわち、切替スイッチ部４３は、第２モードでは、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４から正相電流信号が出力される出力状態に切り替わる。
【００４７】
信号発生器４１は、正相のサイン波を切替スイッチ部４３へ出力する。従って、第１モードでは、正相のサイン波は、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４に入力されない一方、第２モードでは、電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４に入力される。
【００４８】
電流ドライバ４２−１，４２−２，４２−３，４２−４のそれぞれは、第２モードでは、入力された正相のサイン波を正相電流信号に変換し、得られた正相電流信号を端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４へそれぞれ出力する。すなわち、第２モードでは、端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４は、出力端子として機能する。
【００４９】
ここで、切替スイッチ部４４は、第２モードでは、制御部４７の制御に従って、ドライバ１２−１と端子Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，Ｔ１−４との間を非接続状態（非導通状態）とする。これに対して、切替スイッチ部４５は、第２モードでは、制御部４７の制御に従って、ドライバ１２−２と端子Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３，Ｔ２−４との間を接続状態（導通状態）とする。
【００５０】
上記の通り、電流ドライバ４２は正相電流信号を出力し、ドライバ１２−２は逆相信号を出力している。このため、制御装置４０は、第２モードでは、端子Ｔ３と端子Ｔ２との間に接続される第２負荷に対して、正相電流信号の電圧絶対値と逆相信号の電圧絶対値とを足し合わせた高電圧を与えることができる。すなわち、第２モードは、「高電圧供給モード」と呼ぶことができる。なお、第２負荷は、特に限定されるものではないが、例えば、ディスプレイに搭載されて電磁誘導（ＥＭＲ）式ペンの位置検出に用いられる位置検出回路であってもよい。
【００５１】
以上のように第２実施形態によれば、制御装置４０においてドライバ１２−１及びドライバ１２−２は、第１から第４の圧力センサユニット３０に対して印可タイミングが重ならないように、正相信号及び逆相信号を印可する。
【００５２】
この制御装置４０の構成により、複数の圧力センサユニット３０の圧力検出を時分割で順次行うことができる。
【００５３】
また、制御装置４０の制御部４７は、第１モードでは、ドライバ１２−１及びドライバ１２−２と端子Ｔ１及び端子Ｔ２とを導通させる導通状態に、切替スイッチ部４４及び切替スイッチ部４５を切り替える。また、制御部４７は、第１モードでは、端子Ｔ３と受信回路１３とを導通させる導通状態に切替スイッチ部４６を切り替え、切替スイッチ部４３を上記非出力状態に切り替える。また、第２モードでは、制御部４７は、ドライバ１２−１と端子Ｔ１とを導通させない非導通状態に切替スイッチ部４４を切り替え、ドライバ１２−２と端子Ｔ２とを導通させる導通状態に切替スイッチ部４５を切り替える。また、第２モードでは、制御部４７は、端子Ｔ３と受信回路１３とを導通させない非導通状態に切替スイッチ部４６を切り替え、切替スイッチ部４３を上記出力状態に切り替える。
【００５４】
この制御装置４０の構成により、２つのモードを制御可能な制御装置を実現することができる。また、第１モードと第２モードとで例えばドライバ１２−１を共用することができるので、装置規模を小さくすることができる。
【００５５】
なお、以上の説明では、制御装置４０に４つの受信回路１３を設けた構成を一例として挙げたが、制御装置４０の構成はこれに限定されない。例えば、受信回路１３は、１つであってもよい。この場合、切替スイッチ部４６は、第１モードにおいて、１つの受信回路１３と接続する接続対象端子を、端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４のうちで順次切り替えることになる。
【００５６】
また、増幅器１３Ａを可変増幅器としてもよい。これにより、第１から第４の圧力センサユニット３０に含まれる容量素子の圧力に対する容量変化が小さい場合であっても、増幅器１３Ａの増幅率を高く設定することにより、アナログディジタル変換器１３Ｂのダイナミックレンジにマッチするように増幅することができる。これにより、耐ノイズ特性を向上させることができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
＜圧力センサ装置の構成例＞
図６は、第３実施形態の圧力センサ装置の一例を示すブロック図である。図６において圧力センサ装置３は、制御装置７０と、圧力センサ群９０とを有している。圧力センサ群９０は、「第１負荷」として、制御装置７０の端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を介して制御装置７０に電気的に接続されている。圧力センサ群９０は、制御装置７０に対して着脱可能に構成されていてもよい。
【００５８】
＜圧力センサ群の構成例＞
図６に示すように圧力センサ群９０は、１２個の圧力センサユニット３０を有している。そして、この１２個の圧力センサユニット３０は、３つの容量グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に分けられている。１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０に着目すると、該４つの圧力センサユニット３０は、１つの端子Ｔ１及び１つの端子Ｔ２を含む出力端子ペアに対して、並列に接続されている。そして、該４つの圧力センサユニット３０の接続ポイントは、端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４にそれぞれ接続されている。すなわち、１つの印可タイミングにおいて、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０のすべてに正相信号及び逆相信号が印可され、該４つの圧力センサユニット３０の接続ポイントから合成信号が端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４へそれぞれ出力されることになる。
【００５９】
＜圧力センサ群の配置例＞
第１実施形態で説明したように、圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、例えば、タッチパネルに搭載され、タッチパネルの「圧力検出対象領域」に含まれる複数の「単位領域」のうちの異なる２つの単位領域にそれぞれ配設される。好ましくは、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、隣り合わない２つの単位領域にそれぞれ配設される。これにより、ユーザが操作時にタッチパネルを押圧したときに、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１に同時に圧力が加えられることを防止することができる。すなわち、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１に同時に同程度の圧力が加えられることによって、制御装置７０が該圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１のいずれにも圧力が加えられていないと誤って判定してしまう可能性を低減することができる。
【００６０】
図７は、圧力センサ群の配置の一例を示す図である。図７における一番大きな矩形の全体が、「圧力検出対象領域」である。図７において圧力検出対象領域は、３つの「分割領域」に分割されている。この３つの分割領域は、上記３つの容量グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３にそれぞれ対応している。そして、各分割領域は、２つの「サブ領域」に分割されている。
【００６１】
図７において容量グループＧ１に対応する分割領域に着目すると、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、その分割領域の２つのサブ領域にそれぞれ配設されている。そして、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、間に１つの単位領域を挟んだ、隣接しない２つの単位領域にそれぞれ配設されている。他の容量グループＧ２，Ｇ３に関しても、これと同じことが言える。
【００６２】
＜制御装置の構成例＞
図６に示すように制御装置７０は、第２実施形態の制御装置４０と略同じ構成を有している。図６に示す制御装置７０には３つの端子Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３及び３つのＴ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３が設けられているが、これは圧力センサ群９０の容量グループを３つとしているためである。また、制御装置７０に４つの端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４が設けられているが、これは１つの容量グループに４つの圧力センサユニット３０が設けられているためである。すなわち、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の数はこれらに限定されるものではない。制御装置７０は、例えば、集積回路（Integrated Circuit）によって実現される。
【００６３】
第３実施形態の切替スイッチ部４４は、第２実施形態と同様に、制御部４７の制御に従って、第１モードでは、ドライバ１２−１と接続される接続対象端子を端子Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３のうちで順番に切り替える。また、第３実施形態の切替スイッチ部４５は、第２実施形態と同様に、制御部４７の制御に従って、第１モードでは、ドライバ１２−２と接続される接続対象端子を端子Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３のうちで順番に切り替える。すなわち、切替スイッチ部４４及び切替スイッチ部４５は、ドライバ１２−１及びドライバ１２−２と接続される接続対象端子ペアを、第１の出力端子ペア、第２の出力端子ペア、及び第３の出力端子ペアのうちで順次切り替える。これにより、容量グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３のそれぞれに、異なるタイミングで正相信号及び逆相信号を印可することができる。
【００６４】
第３実施形態の切替スイッチ部４６は、第２実施形態と異なり、第１モードでは、端子Ｔ３−１，Ｔ３−２，Ｔ３−３，Ｔ３−４と受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４とを常に接続状態（導通状態）とする。これは、第３実施形態では、１つの印可タイミングで、１つの容量グループの４つの圧力センサユニット３０に対して正相信号及び逆相信号が印可されるためである。
【００６５】
以上のことから、第３実施形態の制御部４７は、同じタイミングで、受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４から、それぞれディジタル信号を受け取ることになる。同じタイミングで制御部４７が受け取る、４つのディジタル信号は、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０の接続ポイントにおける合成信号にそれぞれ対応する。
【００６６】
そして、第３実施形態の制御部４７は、同じタイミングで受信回路１３−１，１３−２，１３−３，１３−４から受け取ったディジタル信号に基づいて、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０に加えられた圧力を検出する。
【００６７】
例えば、第３実施形態の制御部４７は、第１実施形態の制御部１４と同様に、受信回路１３から受け取ったディジタル信号を用いて、接続ポイントＰ３１における合成信号の位相及び振幅の両方を算出する。
【００６８】
そして、第３実施形態の制御部４７は、第１実施形態と同様に、算出した合成信号の位相及び振幅に基づいて、どの容量素子３１に圧力が加えられているかを検出する。
【００６９】
さらに、第３実施形態の制御部４７は、第１実施形態と同様に、容量素子３１に加えられた圧力値を算出する。
【００７０】
ここで、例えば、ユーザが操作する際に図７の容量素子３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１，３１Ｄ−１が配設されている４つの単位領域に跨がって押してしまい、容量素子３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１，３１Ｄ−１に圧力が加えられる可能性がある。この場合、第３実施形態の制御部４７は、容量素子３１Ａ−１，３１Ｂ−１，３１Ｃ−１，３１Ｄ−１に加えられた圧力値をそれぞれ算出し、最も圧力値の高い容量素子３１を、押された容量素子３１（つまり、圧力が加えられた容量素子３１）として特定してもよい。これにより、例えば容量素子３１Ａ−１の単位領域に対応するディスプレイ領域に表示されたボタンをユーザが押そうとしたときに誤って周辺の領域も同時に押してしまった場合でも、該周辺の領域に比べて高い圧力が加えられる、表示ボタンに対応する単位領域を特定することができる。
【００７１】
以上のように第３実施形態によれば、制御装置７０においてドライバ１２−１及びドライバ１２−２は、１つの印可タイミングにおいて、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０のすべてに正相信号及び逆相信号を印可する。そして、制御部４７は、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０の接続ポイントにおける電位変動に基づいて、１つの容量グループに含まれる４つの圧力センサユニット３０に加えられた圧力を検出する。
【００７２】
この制御装置７０の構成により、より効率的に圧力検出を行うことができる。
【００７３】
また、制御装置７０においてドライバ１２−１及びドライバ１２−２は、複数の容量グループに対して印可タイミングが重ならないように、正相信号及び逆相信号を印可する。
【００７４】
この制御装置７０の構成により、複数の容量グループの圧力検出を時分割で順次行うことができる。
【００７５】
また、圧力センサ装置３において複数の容量グループは、圧力検出対象領域が分割された複数の分割領域にそれぞれ配設される。各分割領域は、２つのサブ領域を有している。各サブ領域は、複数の単位領域を有している。１つの容量グループに含まれる各圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、該１つの容量グループに対応する分割領域に含まれる２つのサブ領域にそれぞれ配設されている。
【００７６】
この圧力センサ装置３の構成により、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１に同時に同程度の圧力が加えられることによって、制御装置７０が該圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１のいずれにも圧力が加えられていないと誤って判定してしまう可能性を低減することができる。
【００７７】
また、圧力センサ装置３において１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１は、間に１つの単位領域を挟んだ、隣接しない２つの単位領域にそれぞれ配設されている。
【００７８】
この圧力センサ装置３の構成により、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１に同時に同程度の圧力が加えられる可能性をさらに低減することができる。この結果として、１つの圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１に同時に同程度の圧力が加えられることによって、制御装置７０が該圧力センサユニット３０に含まれる２つの容量素子３１のいずれにも圧力が加えられていないと誤って判定してしまう可能性をさらに低減することができる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３  圧力センサ装置
１０，４０，７０  制御装置
１１  信号発生器
１２  ドライバ
１３  受信回路
１３Ａ  増幅器
１３Ｂ  アナログディジタル変換器
１４，４７  制御部
３０  圧力センサユニット
３１  容量素子
４１  信号発生器
４２  電流ドライバ
４３，４４，４５，４６  切替スイッチ部
６０，９０  圧力センサ群
Ｐ３１  接続ポイント
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  端子
【図１】
2019113391.tif 000003
【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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