(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別スイッチを縦、横に配置したスイッチパネルと、前記、縦、横に配置されているスイッチを接続する切換器と、該切換器に接続され、コンデンサと抵抗とで、周波数を生成する周波数生成部と、該周波数生成部で、生成された周波数を読み取るインプットキャプチャと、該インプットキャプチャで読み取った周波数を格納するメモリ部と、周波数の閾値を格納したメモリと、前記スイッチパネルの状態を、他の裝置へ転送する為のシリアル通信部と、指が縦、横に配置されたスイッチパネルに触れた時に、インプットキャプチャで読み取られた周波数を、予めメモリに格納された閾値と比較し、閾値を超えた場合は、スイッチをONとし、前記予めメモリに格納された閾値を超えていない場合は、スイッチをOFFとして制御する静電容量方式のスイッチであって、前記スイッチパネルに設けられたスイッチのうち、１つの個別スイッチに対し、該個別スイッチに触れた時に前記インプットキャプチャで読み取られた周波数により、触れた個別スイッチの位置を検出するアナログスイッチを設けたことを特徴とする静電容量方式を用いたスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチパネルが導電性のパターンで形成されており、コンデンサと抵抗で生成された周波数をＣＰＵに接続されたインプットキャプチャで読み取り、指が導電性のパターンで形成されたスイッチパネルに触れた時または触れていない時に、インプットキャプチャで読み取られた周波数の変化量により、予め定めた変化量値を超えた場合をスイッチのＯＮとし、変化しない場合をＯＦＦとしたスイッチのＯＮまたはＯＦＦの状態を検出でき、指を触れた場所をも検出することができる静電容量方式を用いたスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全面が導電性のパターンで構成されたスイッチパネル（図１を参照）で、指がスイッチパネルの何処に触れたかを検出する静電容量方式のアナログ方式のスイッチでは、指が触れた位置を検出するため、スイッチパネルの四隅で対角となる２カ所より指が触れた場所の位置の信号を検出する方法を用いて、指が触れた場所の座標を検出している。
【０００３】
図１（１）指１個触れた場合のスイッチパネルで四隅を、ａ、ｂ、ｃ、ｄとし、指が触れた場所をｘとする。指が触れた場所ｘは、対角となるａとｄ、ｂとｃにより位置検出の制御を行う。具体的には、最初Ｄを基準とし、Ａより検出した指が、触れた場所Ｘの指とスイッチ盤面の間に出来る電気容量値をＺ１とし、次にＡを基準とし、Ｄより検出した指が、触れた場所Ｘの指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値をＺ２とした場合（Ｚ１＋Ｚ２）／２を指が触れた場所Ｘの位置とし、次にＣを基準としＢより検出した指が触れた場所Ｘの指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値をＺ３とし、Ｂを基準としＣより検出した指が触れた場所Ｘの指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値をＺ４とした場合（Ｚ３＋Ｚ４）／２を指が触れた場所とし、指が触れた場所Ｘの位置を検出している。
【０００４】
導電性パターンに対し、指を２カ所同時に触れた時（図１（２）指２個触れた場合を参照）、指１が触れた場所をＸ１、指２が触れた場所をＸ２とした場合、指が触れた場所は、対角となるＡとＤ、ＢとＣにより位置を検出している。最初、対角となるＡとＤで、Ｄを基準としＡより検出した指はＡに近いＸ１の指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値を検出し、次にＡを基準としＤより検出した指はＤに近いＸ２の指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値を検出する。指が触れた場所は、Ｘ１とＸ２とで検出した指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値の比が違い、Ｘ１とＸ２の中心位置となる。また、対角となるＢとＣで、Ｃを基準としＢより検出した指は、Ｂに近いＸ１の容量値を検出し、次にＢを基準としてＣより検出した指はＣに近いＸ２の容量値を検出する。指が触れた場所は、Ｘ１とＸ２とで検出した指とスイッチパネル盤面の間に出来る電気容量値の比が違い、Ｘ１とＸ２の信号の中心位置となる。そのためアナログ方式の静電容量スイッチで、指を２カ所同時に触れた時、２カ所触れた場所の中心位置の１カ所の座標として検出してしまう。このため、前記全面が導電性パターンで構成されたスイッチパネルを、２分割して、２分割した領域をそれぞれＯＮおよびＯＦＦ制御させるスイッチパネルには使用できなかった。
【特許文献１】特開２００５−０８４９８２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アナログ方式の静電容量式スイッチは、全面を導電性パターンで形成されたパターンに指が触れた時の位置を検出する。全面が導電性のパターンで、半分を個別スイッチとして指が触れた場所の位置を検出するアナログ方式と、残り半分を、数個の領域に分割し、分割した領域を１つのＯＮおよびＯＦＦのスイッチパネルとして動作するデジタル方式を共存させ、分割した領域をｏｎおよびｏｆｆの制御ができるデジタルスイッチとして使用する場合には、指が同時に２個の個別スイッチに触れると、触れた場所の位置は、２個の個別スイッチの中心を検出してしまう。そのため、デジタルスイッチとして使用することができないのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
個別スイッチを縦、横に配置したスイッチパネルと、前記、縦、横に配置されているスイッチを接続する切換器と、該切換器に接続され、コンデンサと抵抗とで、周波数を生成する周波数生成部と、該周波数生成部で、生成された周波数を読み取るインプットキャプチャと、該インプットキャプチャで読み取った周波数を格納するメモリ部と、周波数の閾値を格納したメモリと、前記スイッチパネルの状態を、他の裝置へ転送する為のシリアル通信部と、指が縦、横に配置されたスイッチパネルに触れた時に、インプットキャプチャで読み取られた周波数を、予めメモリに格納された閾値と比較し、閾値を超えた場合は、スイッチをONとし、前記予めメモリに格納された閾値を超えていない場合は、スイッチをOFFとして制御する静電容量方式のスイッチであって、前記スイッチパネルに設けられたスイッチのうち、１つの個別スイッチに対し、該個別スイッチに触れた時に前記インプットキャプチャで読み取られた周波数により、触れた個別スイッチの位置を検出するアナログスイッチを設けた静電容量方式を用いたスイッチを提案するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は静電容量方式を用いたスイッチの制御装置で、導電性の個別スイッチを縦、横に配置したパネルスイッチと、各個別スイッチに対し、ｏｎおよびｏｆｆの制御ができるパネルスイッチとして動作し、同時に複数のパネルスイッチに触れた場合でも、おのおの単独の個別スイッチとしてｏｎおよびｏｆｆの制御ができる。また縦、横に個別スイッチを配置したスイッチパネルをアナログ方式として使用する場合に、個別スイッチに触れた場所を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の静電容量方式を用いたスイッチの制御装置は、指で触れるための縦、横に配置されたスイッチパネル、縦、横に配置したスイッチパネルの内、１つの個別スイッチを選択する切換器、コンデンサ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ１）とで構成された周波数を生成する周波数生成部、生成された周波数を読み取ることと、縦、横のスイッチの選択およびアナログスイッチ部の切り離しを行う制御部、生成された周波数値のデータを格納するｒａｍ、ｅｅｐｒｏｍ及びプログラムが格納されたｒｏｍのメモリ部、スイッチパネルの状態を他の装置（図示せず）へシリアル方式で転送することができるｓｉｏ部を装備している。
【０００９】
本発明の静電容量方式スイッチは、縦、横に配列された個別スイッチを設けたスイッチパネルをデジタルのＯＮおよびＯＦＦを制御するスイッチパネルとして使用する場合、全ての個別スイッチに対し、指が接触、又は非接触の有無を、コンデンサ（Ｃ１）および抵抗（Ｒ１）で生成された周波数を、インプットキャプチャを介し、読み取りメモリに格納する。ＥＥＰＲＯＭには予め各個別スイッチに対し、基準となるＯＮとする周波数およびＯＦＦとする周波数が格納され、インプットキャプチャを介して読み取られ、読み取りメモリに格納された周波数との対比で、各個別スイッチのＯＮ状態、ＯＦＦ状態を判断する。
【００１０】
また、縦、横に配置された個別スイッチを設けたスイッチパネルを座標検出するアナログ制御として使用する場合、各々の個別スイッチに対し、同様にインプットキャプチャを介し、読みとられた周波数をメモリに格納する。メモリには予め、個別スイッチに触れていないときの周波数および個別スイッチの真ん中を触れた時の周波数を格納しておき、インプットキャプチャを介して、読みとられた周波数との比で、触られた個別スイッチの位置を検出することができる。個別スイッチの真ん中に触れた時は、個別スイッチの中心のため読みとられる周波数が最大になる。指がスイッチパネルをなぞった場合、各々の個別スイッチで読みとられる周波数により指が触れた個別スイッチが判断できる。この制御により縦、横に配置されたスイッチパネルでＯＮおよびＯＦＦ制御ができるデジタルスイッチとしての役割と、座標が検出でき、指が触れられたアナログ方式のスイッチが共存できる。
【実施例１】
【００１１】
本発明の静電容量方式スイッチを、図２を用いて構成を説明する。本願の静電容量方式スイッチパネルは、指１１を接触させるための導電性パターンで構成されたスイッチ部（以下スイッチパネル５とする。）、縦、横に配置されたスイッチパネル５を接続し、スイッチパネル５に接続したい個別スイッチのみを接続させるための切換器（以下、切換器とする。）、切換器６に接続され、コンデンサ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ１）と周波数を生成させるための周波数生成部（以下、周波数生成部７という）、周波数生成部７で生成された周波数の読み取り制御を行う周波数制御部（以下インプットキャプチャ８とする）、使用するスイッチパネル５と周波数生成部７とを接続するための切換器６の選択、インプットキャプチャ８の制御を行うＣＰＵ１、スイッチパネル５を制御するためのプログラムが格納されているメモリ部（以下ＲＯＭ２する。）、スイッチパネル５の制御プログラムを動作させるためのバッファおよび、インプットキャプチャ８で読み取られた周波数を格納し、たえず読みとられた周波数を更新して読み書きができるメモリ部（以下ＲＡＭ３とする。）、スイッチパネル５をＯＮ又は、ＯＦＦ状態にするための周波数の設定値を格納でき、また、スイッチパネル５の中心に指が触れた時の周波数、スイッチパネル５に指が触れていない時の周波数の設定値を格納でき、電源を切られても周波数の設定値として格納したデータが消えないメモリ部（以下ＥＥＰＲＯＭ４とする。）、図示しない接続された機器へ、スイッチパネル５の入力状態（スイッチの状態がＯＮまたはＯＦＦ）のデータの送信および送信制御のためのコマンドをシリアル方式で受信できるシリアル通信部（以下ＳＩＯ９とする。）、スイッチパネル５を動作させるため、外部から供給する電源部（以下電源部１０）より構成されている。
【００１２】
次にインプットキャプチャ８の制御方法を説明する。インプットキャプチャ８は予め内部で固定された周期の周波数が電源部１０に電源投入と共に絶えず発生している。周波数生成部７で生成された周波数を、インプットキャプチャ８内の固定の周波数でサンプリングし、周波数生成部７の周波数の１周期に対し、インプットキャプチャ８で固定された周期の周波数データがいくつ入るかの機能を有している。インプットキャプチャ８で発生する固定の周波数は、周波数生成部７で発生する周波数より早い周波数で発生されている。図２の周波数生成部７で生成された周波数がＬＨｚとして、インプットキャプチャ８で発生する固定の周波数をＮＨｚとした場合、周波数生成部７より発生する周波数は、インプットキャプチャ８より発生する周波数のＬ／Ｎ個のデータとしてＣＰＵ１が読み取ることができる。
【００１３】
スイッチパネル５に指１１が触れていない時、指１１の容量は発生しなく、周波数生成部７で生成される周波数は、コンデンサ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ１）とで生成され、周波数値としてはｆ＝１．４４／（Ｃ１＊Ｒ１）で求められる。
【００１４】
指１１がスイッチパネル５に触れたとき、指１１の容量であるコンデンサ（Ｃ３）が切換器６を通じ、コンデンサ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ１）に接続される。周波数値としてはコンデンサ（Ｃ１）に対し、指１１の容量であるコンデンサ（Ｃ３）が並列に接続するため周波数としてはｆ＝１．４４／（（Ｃ１＋Ｃ３）＊Ｒ１）となり周波数は遅くなる。インプットキャプチャ８で発生する固定の周波数は、予め指１１が触れる前と同じ周波数ＮＨｚを発生しているため、周波数生成部７より発生された周波数ＭＨｚがコンデンサ（Ｃ３）分遅くなり、インプットキャプチャ８より発生する固定の周波数のＭ／Ｎ個のデータとしてＣＰＵ１は読み取ることができる。インプットキャプチャ８で読まれる値として、指１１がスイッチパネル５に触れていない時の周波数はＬ／Ｎ、指１１がスイッチパネル５に触れた時の周波数は、Ｍ／Ｎとなり数値の比較としては、（Ｌ／Ｎ）＜（Ｍ／Ｎ）で（Ｍ／Ｎ）−（Ｌ／Ｎ）の数値分がスイッチパネル５に指１１が触れた時の値となる。ここで指１１がスイッチパネル５に触れ、スイッチがＯＮになる時の定義は、前記の式で示した（スイッチパネル５に指１１が触れた時のインプットキャプチャ８の値）−（スイッチパネル５に指１１に触れていない時のインプットキャプチャ８の値）で表される。スイッチパネル５に指１１が触れて、スイッチがＯＮになるための条件の値は、初期値としてＥＥＰＲＯＭ４に予め格納しておく。スイッチがＯＮになるための条件の値は、切換器６に接続された各々縦、横に配置されたスイッチパネル５ごとに値を決め、各々のスイッチパネル５のＯＮになるための条件値としてＥＥＰＲＯＭ４に予め格納しておく。また、指１１がスイッチパネル５に触れていないときをＯＦＦとし、スイッチパネル５がＯＦＦとなる条件値としてＥＥＰＲＯＭ４に予め格納しておく。縦、横に配置した各々のスイッチパネル５の状態をＳＩＯ９を通じ、図示しない接続された機器へ送信する。
【００１５】
本発明を縦３列、横４行のスイッチパネルを配置し、図２、図３を用いて説明する。図３のスイッチパネル５の配置は、各々のスイッチパネルの番号を個別スイッチの１番〜１２番に対し英文字のＡ〜Ｌが割付け、個別スイッチの状態がＯＮの時、各々の番号の個別スイッチに対し、大文字のＡ〜Ｌの文字（図３：ＯＮ状態の割付１２）がＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。また、個別スイッチの状態がＯＦＦの時、各々の番号の個別スイッチに対し、小文字のａ〜ｌの文字（図３：ＯＦＦ状態の割付１３）がＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。縦４列、横３行に配置されたスイッチパネル５に指１１が触れた時、インプットインプットキャプチャ８で読みとられた値が、ＯＮになる規定値以上の値であればＯＮの状態として割り当てた個別スイッチの大文字をＳＩＯ９を通じて図示しない接続された機器へ送信する。次に指１１が触れたスイッチパネルより指１１を離した時、スイッチパネル５に触れていないため、インプットキャプチャ８で読みとられた値がＯＦＦの状態として割り当てたスイッチの小文字をＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。ここで縦４列、横３行のスイッチパネル５に対してＯＮ状態およびＯＦＦ状態を制御するデジタルのスイッチとして使用できる。また、スイッチパネル５の１番から３番までの個別スイッチを１番から順に指１１を触れ、個別スイッチの３番で指１１を離した時、スイッチパネルに指１１が触れ、離す動作で連続で大文字のＡ、小文字のａ、大文字のＢ、小文字のｂ、大文字のＣ、小文字のｃがＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。デジタルのＯＮ状態およびＯＦＦ状態を制御できるデジタルのスイッチでも、スイッチパネル５上で指１１を動かした方向および配置したスイッチパネルの寸法により指１１を動かした長さがわかる。
【００１６】
次に本発明の静電容量方式スイッチがアナログ動作として使用する場合を、図２、図３を用いて説明する。前述で説明したが、縦、横に配置したスイッチパネル５に指１１を触れ、インプットキャプチャ８で読まれる値は、指１１がスイッチパネル５に触れていない時の周波数（Ｌ／Ｎ）、指１１がスイッチパネル５に触れた時の周波数（Ｍ／Ｎ）となり数値の比較としては、（Ｌ／Ｎ）＜（Ｍ／Ｎ）で（Ｍ／Ｎ）−（Ｌ／Ｎ）の数値分がスイッチパネル５に指１１が触れた時の値となる。ここで、指１１がスイッチパネル５に触れ、スイッチパネル５上で（Ｍ／Ｎ）−（Ｌ／Ｎ）の数値が最大になる場所は、四方八方共通に容量が受けるスイッチパネル５の中心である。スイッチパネル５に指１１が触れて、（Ｍ／Ｎ）−（Ｌ／Ｎ）の数値が最大になる値をスイッチパネル５の中心位置としての周波数（ＭＡＸ／Ｎ）としてＥＥＰＲＯＭ４に予め格納しておく。図４でスイッチパネル５の中心位置を位置Ｙ１４とする。位置Ｙ１４よりスイッチパネル５の端までの長さを距離Ｘ１５とする。ここで指１１がスイッチパネル５に触れた場所を位置Ｙ１６とする。指１１がスイッチパネル５に触れた場所は、スイッチパネル５の位置Ｙ１４としての周波数（Ｍ／Ｎ）と指１１が触れた位置Ｙ１６の周波数（Ｙ１６／Ｎ）の比にスイッチパネル５の中心としての距離Ｘ１５を掛けることで、スイッチパネル５の中心よりの位置が求まる。式としては（Ｙ１６／Ｎ）／（Ｍ／Ｎ）＊Ｘ１５である。得られたスイッチパネルの位置をＹ１で最初に指１１が触れたスイッチパネルとしてＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。次に横方向に指１１をそのまま動かし、隣りの個別スイッチ上に指１１が触れた時の周波数が（Ｍ／Ｎ）の場合、触れた場所は同様にスイッチパネル５の中心よりの位置が求まり、得られたスイッチパネルの位置をＹ２としてＳＩＯ９を通じ図示しない接続された機器へ送信する。スイッチパネル５の配置より指が動いた方向、Ｙ１からＹ2への移動距離を検出することができる。
【００１７】
本静電容量方式スイッチは、縦、横に配置したスイッチパネル５でＯＮ状態およびＯＦＦ状態の制御ができるデジタルのスイッチとしての機能を持ち、尚かつ１つのスイッチパネル５に対し、スイッチの中心よりの位置を検出することができ、アナログのスイッチとしての機能も持ち合わせ動作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アナログ方式読み取り図
【図２】静電容量方式スイッチの構成図
【図３】パネルスイッチの割付図
【図４】静電容量方式スイッチのアナログ検出図パネルスイッチの割付図
【符号の説明】
【００１９】
１    ＣＰＵ
２    ＲＯＭ
３    ＲＡＭ
４    ＥＥＰＲＯＭ
５    スイッチパネル
６    切換器
７    周波数生成部
８    インプットキャプチャ
９    ＳＩＯ
１０  電源部
１１  指
１２  ＯＮ状態の割付１２
１３  ＯＦＦ状態の割付１３
１４  位置Ｙ１４
１５  距離Ｘ１５
１６  位置Ｙ１６
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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