JP2009238701A - タッチスイッチ検出装置及びそれを用いた給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人の操作と水滴の付着とを的確に判断することができる、あるいは操作感を損なわないようにすることができるタッチスイッチ検出装置及びそれを用いた給水装置を提供する。
【解決手段】使用者が接触可能な複数の接触電極と、絶縁体を介して前記複数の接触電極のそれぞれに対向して設けられた複数のタッチ検出電極と、前記接触電極と前記タッチ検出電極との間の静電容量を反映した検出出力に基づいて使用者の操作の有無を判定する操作判定部と、を備え、前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明の態様は、一般的に、タッチスイッチ検出装置に関し、具体的には静電容量方式のタッチスイッチ検出装置及びそれを用いた給水装置に関する。

静電容量方式のタッチスイッチ検出装置においては、例えば、絶縁物からなるタッチパネルの裏面にタッチ検出電極が設けられている。ここで、検出感度を良くするための１つの方法として、絶縁物（タッチパネル）を介してタッチ検出電極に対向した電極（対向電極）を絶縁物の表面に設け、その対向電極の面積を大きくとる方法が挙げられる。対向電極を設けない場合には、絶縁物を触る指の接触面積によって静電容量が変化するため、絶縁物に指を押し当てる必要がある。これに対して、対向電極を設けた場合には、指が対向電極の一部に触れただけで、対向電極の面積に相当する面積を触っていることになるため、対向電極に指を押し当てなくとも検出感度は良くなる。

ここで、静電容量方式のタッチスイッチ検出装置を給水装置などの水廻りの機器の操作スイッチとして使用する場合には、水がタッチ検出電極の近傍に直接かかることを想定する必要がある。そのため、タッチ検出電極に対向した対向電極を絶縁物の表面に設け、その対向電極の面積を大きくとると、水滴などが付いた場合に誤動作するおそれがある。

そこで、小動物や水滴などが電極部に触れても誤動作することを抑制するために、電極部を電気的に複数に分割したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１（特開２００５−５０６３５号公報）に記載された装置は、分割された電極部の間に設けられた溝に使用者が触れること、すなわち分割された電極部に跨って使用者が触れることで、その使用者の操作があったと認識するものである。したがって、分割された電極部のいずれか１つの電極部に使用者が触れても、その使用者の操作があったとは認識しない。

しかしながら、特許文献１（特開２００５−５０６３５号公報）に記載された装置は、分割された電極部に水滴が跨って付着し、その電極部同士が電気的に繋がってしまうと、誤動作するおそれがある。また、この装置は、分割された電極部の一部に使用者が触れても、その使用者の操作を検出しないため、操作感を損なうおそれがある。さらに、長期間使用した場合には、電極部の少なくともいずれかが擦れて小さくなり、検出感度が低下するため、操作感を損なうおそれがある。
特開２００５−５０６３５号公報

本発明の態様は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、人の操作と水滴の付着とを的確に判断することができる、あるいは操作感を損なわないようにすることができるタッチスイッチ検出装置及びそれを用いた給水装置を提供する。

本発明の一態様によれば、使用者が接触可能な複数の接触電極と、絶縁体を介して前記複数の接触電極のそれぞれに対向して設けられた複数のタッチ検出電極と、前記接触電極と前記タッチ検出電極との間の静電容量を反映した検出出力に基づいて使用者の操作の有無を判定する操作判定部と、を備え、前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、上記のタッチスイッチ検出装置と、給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐出する吐水口と、前記操作判定部の判定に基づいて、前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする給水装置が提供される。

本発明の態様によれば、人の操作と水滴の付着とを的確に判断することができる、あるいは操作感を損なわないようにすることができるタッチスイッチ検出装置及びそれを用いた給水装置が提供される。

第１の発明は、使用者が接触可能な複数の接触電極と、絶縁体を介して前記複数の接触電極のそれぞれに対向して設けられた複数のタッチ検出電極と、前記接触電極と前記タッチ検出電極との間の静電容量を反映した検出出力に基づいて使用者の操作の有無を判定する操作判定部と、を備え、前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置である。
このタッチスイッチ検出装置によれば、接触電極に接触した場所や押し方に関わらず、良好な操作を維持したままで水滴による誤動作を防止することができる。また、接触電極の一部を触れた場合であっても、人の操作を的確に判断することができる。そのため、操作感が損なわれることもない。

第２の発明は、第１の発明において、前記操作判定部は、前記検出出力が前記検知閾値以上である場合に、前記使用者の操作が有ったと判定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置である。
このタッチスイッチ検出装置によれば、接触電極に接触した数に基づいて検知閾値を設定しているため、タッチ検出電極の検出出力のアナログ値に応じた演算を行うことなく、その絶対値が検知閾値の絶対値以上である場合に限って使用者の操作が有ったと判断できる。そのため、複雑な信号処理をしなくても簡略的に、人の操作と水滴の付着とをより的確に判断することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数が多いほど、前記検知閾値を大きく設定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置である。
このタッチスイッチ検出装置によれば、接触電極に接触した数が多いほど、接触電極とタッチ検出電極との静電容量が大きくなるので、それを補正した検知閾値に設定する。これにより、接触電極に接触した場所や押し方に関わらず、良好な操作を維持したままで水滴による誤動作を防止することができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明のタッチスイッチ検出装置と、給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐出する吐水口と、前記操作判定部の判定に基づいて、前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする給水装置である。
この給水装置によれば、水滴がタッチ検出電極にかかっても、より正確な操作判断をして吐水動作を行うことができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記操作判定部は、前記電磁弁の開閉状態に応じて、前記検知閾値を設定変更することを特徴とする給水装置である。
この給水装置によれば、水滴がかかりやすい機器の状況に応じて検知閾値を変更できるため、より正確な操作判断を行うことができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記操作判定部は、前記電磁弁が開状態の場合は、前記電磁弁が閉状態の場合よりも大きい検知閾値に設定することを特徴とする給水装置である。
この給水装置によれば、電磁弁が開状態の場合には、タッチ検出電極に水がかかりやすく、また止水するときに濡れた手で操作されることが多いため、そのタッチ検出電極の操作に関する水滴の影響を考慮してより正確な操作判断を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかるタッチスイッチ検出装置のタッチスイッチ部を例示する模式図である。なお、図１（ａ）は、タッチスイッチ部を表面側から眺めた模式図であり、図１（ｂ）は、タッチスイッチ部を側面から眺めた模式図である。

タッチスイッチ部２００は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄと、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと、タッチパネル２４０と、を有している。接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは、タッチパネル２４０の表面側に設けられている。また、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、タッチパネル２４０の裏面側であって、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄのそれぞれに対向する位置（図１（ｂ）において直下の位置）に設けられている。タッチパネル２４０は、プラスチックやガラスなどの電気絶縁物からなる。

接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは、使用者が指などで直接触れる部分である。一方、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、タッチパネル２４０の裏面側に設けられているため、使用者が直接触れる部分ではない。ここで、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄと、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと、のそれぞれの電極同士は、タッチパネル２４０を挟んで対向しているため、所定の静電容量を有するコンデンサーが構成されている。

対象物が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの少なくともいずれかに接触している場合には、接触している接触電極と、その接触電極に対向したタッチ検出電極と、の間の静電容量が変化する。これにより、タッチスイッチ検出装置は、対象物が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄのいずれの接触電極に接触しているかを判断することができる。本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定することができる。

一方、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄには、後に詳述するように、発振回路から高周波電圧が印加されている。高周波電圧の電圧振幅は、対象物が接触している接触電極と、その接触電極に対向したタッチ検出電極と、の間における静電容量の変化に応じて変化し、検知信号（検出出力）として出力される。そこで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、タッチ検出電極から出力される検出出力が検知閾値以上になると、使用者の操作があったと判断することができる。

図２は、本実施形態にかかるタッチスイッチ検出装置およびこれを用いた給水装置を例示する模式図である。
本実施形態のタッチスイッチ検出装置１００は、タッチスイッチ部２００（図１参照）と、使用者の操作の有無を判定する操作判定部３００と、を備えている。また、操作判定部３００は、切替回路３１０と、発振回路３２０と、検波回路３３０と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）３４０と、増幅回路３５０と、制御部３６０と、電磁弁駆動回路３７０と、を有している。

切替回路３１０は、制御部３６０からの指示を受け、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄのそれぞれの回路を所定時間間隔で切り替えている。また、発振回路３２０は高周波信号を出力し、その高周波信号に基づいて高周波電圧を形成してタッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄのそれぞれに印加している。対象物が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄのいずれにも接触していない場合には、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに印加される高周波電圧の電圧振幅は変化せず、検波回路３３０へ出力される。

これに対して、対象物が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの少なくともいずれかに接触している場合には、対象物が接触している接触電極と、その接触電極に対向したタッチ検出電極と、の間の静電容量が変化する。その結果、対象物が接触している接触電極に対向したタッチ検出電極に印加される高周波電圧の電圧振幅は、静電容量の変化に応じて変化し、検波回路３３０へ出力される。検波回路３３０は、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに印加される電圧値を検知信号としてＬＰＦ３４０へ出力する。

ＬＰＦ３４０へ出力された検知信号は、高周波帯域の電圧が除去されて増幅回路３５０に出力される。増幅回路３５０に出力された検知信号は、増幅された状態で制御部３６０に出力される。制御部３６０は、この検知信号（検出出力）をＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル変換器）変換し、その変換結果に基づき電磁弁駆動回路３７０に制御指令を与えている。

ここで、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄに指や水滴などの対象物が触れると、接触電極に対する対象物の接触面積は大きくなっていくため、その接触電極に対向したタッチ検出電極から出力される電圧値は下がることになる。その後、この電圧値は増幅回路３５０にて反転増幅される。そのため、対象物が触れている接触電極に対向したタッチ検出電極から出力され、増幅回路３５０を介した電圧値（検出出力）は上昇する。なお、増幅回路３５０が反転増幅ではなく、非反転増幅を行う場合には、対象物が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ，２１０ｄに触れると、増幅回路３５０を介した電圧値は低下していく。すなわち、増幅回路３５０が反転増幅を行うか、あるいは非反転増幅を行うかによって、対象物が接触電極に触れた場合の増幅回路３５０を介した電圧値が上昇するか否かが決まる。以下、増幅回路３５０が反転増幅を行う場合を例に挙げて説明する。

本実施形態にかかるタッチスイッチ検出装置１００は、例えば給水装置などに用いられる。図２に表した給水装置５００は、タッチスイッチ検出装置１００と、電磁弁５２０と、吐水口５３０と、を備えている。ここで、タッチスイッチ部２００は、例えば「吐水／止水切替スイッチ」、としての機能を有することができる。

制御部３６０は、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄから出力された信号に基づいて、使用者の操作の有無を判断し、電磁弁駆動回路３７０に吐止水動作を指示する。電磁弁駆動回路３７０は、制御部３６０から出力された指示に基づいて電磁弁５２０の開閉動作を駆動する。これにより、給水装置５００の吐水口５３０からの吐水が制御される。

以下、本実施形態のタッチスイッチ検出装置の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図３は、使用者が２個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。なお、図３（ａ）は、タッチスイッチ部を表面側から眺めた模式図であり、図３（ｂ）は、タッチスイッチ部を側面から眺めた模式図である。
また、図４は、使用者が２個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。なお、図４（ａ）は、静電容量の変化を説明するための模式図であり、図４（ｂ）は、検出出力の変化を説明するための模式図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に表したように、使用者が接触電極２１０ａ、２１０ｂを指で押した場合には、接触電極２１０ａと接触電極２１０ｂとは指によって短絡される。そのため、図４（ａ）に表したように、使用者が触れた接触電極の面積は、接触電極２１０ａと接触電極２１０ｂとの和である接触電極２１０ｅの面積と同じであると考えることができる。すなわち、接触電極２１０ａと接触電極２１０ｂとの面積が同じであれば、接触電極２１０ｅの面積は、接触電極２１０ａまたは接触電極２１０ｂの面積の２倍であると考えることができる。

また、使用者が接触電極２１０ａ、２１０ｂに触れている場合には、接触電極２１０ｅに直列的に人体の容量２５０ａが繋がっていると考えることができる。人体の容量は水滴などに比べると大きく、また使用者は大地とも接触しているため、大地に対する人体の容量２５０ａは大きい。そのため、接触電極２１０ａの見かけ上の面積が大きくなったことと、人体の容量２５０ａが繋がったことと、により接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は大きくなる。これは、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量についても同様である。

接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量と、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量と、が略同じ程度大きくなることで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、接触電極２１０ａと接触電極２１０ｂとが繋がったことを検出することができる。すなわち、タッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極の数は２個であることを検出することができる。

このとき、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極は接触電極２１０ａおよび接触電極２１０ｂであると判断し、この接触電極の数（２個）に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定する。この場合の検知閾値は、図１１に関して後述するように、「中（Ｖ２ａ）」に設定される。

一方、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量が大きくなることによって、図４（ｂ）に表したように、タッチ検出電極２２０ａから出力される検出出力の電圧値は高くなる。これと同様に、タッチ検出電極２２０ｂから出力される検出出力の電圧値も高くなる。ここで、図４（ｂ）に表したように、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂから出力される検出出力の電圧値が、検知閾値以上となった場合には、操作判定部３００は使用者の操作が有ったと判定し、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付ける。これに対して、タッチ検出電極２２０ａ、２２０ｂから出力される検出出力の電圧値が、検知閾値以上とならなかった場合には、操作判定部３００は使用者の操作は無かったと判定し、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付けない。

図５は、使用者が４個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。なお、図５（ａ）は、タッチスイッチ部を表面側から眺めた模式図であり、図５（ｂ）は、タッチスイッチ部を側面から眺めた模式図である。
また、図６は、使用者が４個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。なお、図６（ａ）は、静電容量の変化を説明するための模式図であり、図６（ｂ）は、検出出力の変化を説明するための模式図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に表したように、使用者が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄを指で押した場合には、図３に関して前述したように、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは指によって短絡される。そのため、図６（ａ）に表したように、使用者が触れた接触電極の面積は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの和である接触電極２１０ｆの面積と同じであると考えることができる。すなわち、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの面積が全て同じであれば、接触電極２１０ｆの面積は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄのそれぞれの面積の４倍であると考えることができる。

また、図４に関して前述したように、使用者が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄに触れている場合には、接触電極２１０ｆに直列的に人体の容量２５０ａが繋がっていると考えることができる。そのため、接触電極２１０ａの見かけ上の面積が大きくなったことと、人体の容量２５０ａが繋がったことと、により接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は大きくなる。

このとき、接触電極２１０ａの見かけ上の面積は、接触電極を２個押した場合（図３および図４参照）における見かけ上の面積よりも大きいため、本具体例における静電容量は、図３および図４に例示した具体例における静電容量よりも大きくなる。これは、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量、接触電極２１０ｃとタッチ検出電極２２０ｃとの間の静電容量、接触電極２１０ｄとタッチ検出電極２２０ｄとの間の静電容量についても同様である。

接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量と、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量と、接触電極２１０ｃとタッチ検出電極２２０ｃとの間の静電容量と、接触電極２１０ｄとタッチ検出電極２２０ｄとの間の静電容量と、が略同じ程度大きくなることで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄが繋がったことを検出することができる。すなわち、タッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極の数は４個であることを検出することができる。

このとき、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極は接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄであると判断し、この接触電極の数（４個）に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定する。この場合の検知閾値は、図１１に関して後述するように、「高（Ｖ４ａ）」に設定される。

一方、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量が大きくなることによって、図６（ｂ）に表したように、タッチ検出電極２２０ａから出力される検出出力の電圧値は高くなる。前述したように、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は、接触電極を２個押した場合（図３および図４参照）における静電容量よりも大きくなるため、検出出力の電圧値も図３および図４に例示した具体例よりも大きくなる。

そのため、検知閾値は「高（Ｖ４ａ）」に設定されるが、使用者が接触電極を４個押した場合の検出出力の電圧値は検知閾値以上となる。したがって、本具体例の場合には、操作判定部３００は使用者の操作が有ったと判定し、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付けることができる。

図７は、使用者が１個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。なお、図７（ａ）は、タッチスイッチ部を表面側から眺めた模式図であり、図７（ｂ）は、タッチスイッチ部を側面から眺めた模式図である。
また、図８は、使用者が１個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。なお、図８（ａ）は、静電容量の変化を説明するための模式図であり、図８（ｂ）は、検出出力の変化を説明するための模式図である。

図７（ａ）および図７（ｂ）に表したように、使用者が接触電極２１０ａのみを指で押した場合には、接触電極２１０ａは他の接触電極と短絡されることはない。そのため、接触電極２１０ａの見かけ上の面積は、接触電極２１０ａの面積と同じである。

また、図４に関して前述したように、使用者が接触電極２１０ａに触れている場合には、接触電極２１０ａに直列的に人体の容量２５０ａが繋がっていると考えることができる。そのため、人体の容量２５０ａが繋がったことにより接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は大きくなる。

このとき、接触電極２１０ａの見かけ上の面積は、接触電極を２個押した場合（図３および図４参照）や、接触電極を４個押した場合（図５および図６参照）における見かけ上の面積よりも小さいため、本具体例における静電容量は、それらの具体例における静電容量よりも小さい。そのため、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量が大きくなることによって、図８（ｂ）に表したように、タッチ検出電極２２０ａから出力される検出出力の電圧値は高くなるが、図４（ｂ）および図６（ｂ）に表した電圧値のようには高くならない。

一方、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量のみが大きくなることで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極は接触電極２１０ａのみであると判断する。この判断結果に基づいて、タッチスイッチ検出装置は、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定する。この場合の検知閾値は、図１１に関して後述するように、「低（Ｖ１ａ）」に設定される。

そのため、タッチ検出電極２２０ａから出力される検出出力の電圧値は、図４（ｂ）および図６（ｂ）に表した電圧値のようには高くならないが、検知閾値が「低（Ｖ１ａ）」に設定されるため、使用者が接触電極２１０ａのみを押した場合の検出出力の電圧値は、検知閾値以上となる。したがって、本具体例の場合にも、操作判定部３００は使用者の操作が有ったと判定し、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付けることができる。

以上説明したように、使用者が接触電極を２個押した場合であっても、４個押した場合であっても、１個のみを押した場合であっても、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、その使用者の操作を検出することができる。すなわち、接触電極の一部を触れた場合であっても、使用者の操作を検出することができる。したがって、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、操作感を損なわないようにすることができる。

また、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの少なくともいずれかが、長期間使用のために擦れて小さくなり検出感度が低下しても、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が実質的に接触している接触電極の数を判断して検知閾値を設定することができる。そのため、検出感度が低下することなく、操作感を損なわないようにすることができる。

次に、本実施形態のタッチスイッチ検出装置に水滴が付いた場合の動作の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図９は、水滴が４個の接触電極に付いた場合の具体例を例示する模式図である。なお、図９（ａ）は、タッチスイッチ部を表面側から眺めた模式図であり、図９（ｂ）は、タッチスイッチ部を側面から眺めた模式図である。
また、図１０は、水滴が４個の接触電極に付いた場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。なお、図１０（ａ）は、静電容量の変化を説明するための模式図であり、図１０（ｂ）は、検出出力の変化を説明するための模式図である。

図９（ａ）および図９（ｂ）に表したように、水滴４１０が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄに跨って付いた場合には、図５に関して前述したように、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは水滴４１０によって短絡される。そのため、図１０（ａ）に表したように、水滴４１０が付いた接触電極の面積は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄとの和である接触電極２１０ｆの面積と同じであると考えることができる。すなわち、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄの面積が全て同じであれば、接触電極２１０ｆの面積は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄのそれぞれの面積の４倍であると考えることができる。

また、水滴４１０が接触電極２１０ａ、２１０ｂ，２１０ｃ、２１０ｄに付いている場合には、接触電極２１０ｆに直列的に水滴の容量２５０ｂが繋がっていると考えることができる。大地に対する水滴の容量２５０ｂは、大地に対する人体の容量２５０ａに比べると小さい。そのため、接触電極２１０ａの見かけ上の面積が大きくなったことと、水滴の容量２５０ｂが繋がったことと、により接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は大きくなるが、使用者が４個の接触電極を押した場合のようには大きくならない。これは、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量、接触電極２１０ｃとタッチ検出電極２２０ｃとの間の静電容量、接触電極２１０ｄとタッチ検出電極２２０ｄとの間の静電容量についても同様である。

接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量と、接触電極２１０ｂとタッチ検出電極２２０ｂとの間の静電容量と、接触電極２１０ｃとタッチ検出電極２２０ｃとの間の静電容量と、接触電極２１０ｄとタッチ検出電極２２０ｄとの間の静電容量と、が略同じ程度大きくなることで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄとが繋がったことを検出することができる。すなわち、タッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極の数は４個であることを検出することができる。

このとき、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極は接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄであると判断し、この接触電極の数（４個）に基づいて、検知閾値を「高（Ｖ４ａ）」に設定する。

一方、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量が大きくなることによって、図１０（ｂ）に表したように、タッチ検出電極２２０ａから出力される検出出力の電圧値は高くなるが、使用者が４個の接触電極を押した場合のようには高くならない。これは、前述したように、水滴の容量２５０ｂは人体の容量２５０ａに比べると小さく、接触電極２１０ａとタッチ検出電極２２０ａとの間の静電容量は、使用者が４個の接触電極を押した場合のようには大きくならないためである。このことは、タッチ検出電極２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄから出力される検出出力の電圧値についても同様である。

そのため、検知閾値が「高（Ｖ４ａ）」に設定され、且つタッチ検出電極から出力される検出出力の電圧値は、使用者が４個の接触電極を押した場合のようには高くならないため、その電圧値は検知閾値以上にはならない。したがって、本具体例の場合には、操作判定部３００は使用者の操作は無かったと判定し、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付けない。

また、水滴４１０が接触電極２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄに残った状態で、検知閾値が「高（Ｖ４ａ）」に設定されていた場合であっても、使用者が１つの接触電極を押したときには、その使用者は４つの接触電極を押したことと同等になる。そのため、検出出力の電圧値は検知閾値以上となり、タッチスイッチ検出装置１００はこの操作を受け付けることができる。したがって、タッチスイッチ検出装置は、操作感を損なわないようにすることができる。

図１１は、本実施形態のタッチスイッチ検出装置が設定する検知閾値と、対象物が接触している接触電極の数と、の関係を表したテーブルである。
本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、前述したように、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、検知閾値を設定することができる。ここで、タッチスイッチ検出装置は複雑な計算を避けて、図１１に表したようなテーブルを参照することによって検知閾値を決定することができる。すなわち、対象物が接触していると判断した接触電極の数から求めたテーブルを参照して、検知閾値を決定することができる。このようなテーブルは、例えば制御部３６０に設けられたメモリにデータとして格納することができる。

対象物が接触している接触電極の数が４個の場合には、検知閾値を「Ｖ４ａ（高）」に設定する。すなわち、４個分の接触電極と、大地に対する人体と、の容量によって検知閾値を「Ｖ４ａ（高）」に設定する。これに対して、対象物が接触している接触電極の数が１個の場合には、検知閾値を「Ｖ１ａ（低）」に設定する。すなわち、１個分の接触電極と、大地に対する人体と、の容量によって検知閾値を「Ｖ１ａ（低）」に設定する。これは、前述したように、対象物が接触している接触電極の数が多くなると、接触電極の見かけ上の面積が大きくなり、接触電極とタッチ検出電極との間の静電容量がより大きくなるためである。なお、検知閾値については、次式の関係式が成り立つ。

Ｖ１ａ＜Ｖ２ａ＜Ｖ３ａ＜Ｖ４ａ 式（１）

検知閾値を「Ｖ４ａ」に設定したとしても、使用者が４個の接触電極に触れた場合には、接触電極とタッチ検出電極との間の静電容量が大きくなることによってタッチ検出電極から出力される検出出力の電圧値も大きくなる。そのため、この電圧値は検知閾値以上になることができる。これに対して、使用者が１個のみの接触電極に触れた場合には、タッチ検出電極から出力される検出出力の電圧値は小さいが、検知閾値が「Ｖ１ａ」に設定されるため、この場合であっても検出出力の電圧値は検知閾値以上になることができる。

したがって、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、対象物が接触している接触電極の数が多いほど検知閾値を大きく設定することによって、人の操作と水滴の付着とを的確に判断することができる。また、接触電極の一部を触れた場合であっても、使用者の操作を検出することができる。したがって、本実施形態のタッチスイッチ検出装置は、操作感を損なわないようにすることができる。

なお、前述したように、本実施形態にかかるタッチスイッチ検出装置１００は、例えば給水装置などに用いられる。電磁弁５２０が開放している場合には、タッチスイッチ検出装置１００が用いられた給水装置が使用者によって使用され、使用者の手が濡れている可能性が高い。また、電磁弁５２０が開放している場合には、その装置が使用者によって使用され、洗浄物などに対する反射により、タッチスイッチ部２００に水滴が付く可能性が高い。そこで、本実施形態のタッチスイッチ検出装置１００は、電磁弁５２０が開放している場合には、使用者がタッチ検出電極を濡れた指で押す可能性が高いと推定し、電磁弁５２０が閉じている場合の検知閾値よりも大きい検知閾値を設定することができる。つまり、電磁弁５２０が開放している場合には、次式の関係式が成り立つ検知閾値を設定することができる。

Ｖ１ｂ＜Ｖ２ｂ＜Ｖ３ｂ＜Ｖ４ｂ 式（２）

Ｖ１ａ＜Ｖ１ｂ 式（３）

Ｖ２ａ＜Ｖ２ｂ 式（４）

Ｖ３ａ＜Ｖ３ｂ 式（５）

Ｖ４ａ＜Ｖ４ｂ 式（６）

これにより、水滴が接触電極にかかっても、より正確な操作判断をして吐水動作を行うことができる。また、電磁弁が開放状態の場合には、接触電極に水がかかりやすく、また止水するときに濡れた手で操作されることが多いため、そのタッチ検出電極の操作に関する水滴の影響を考慮してより正確な操作判断を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、接触電極やタッチ検出電極の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。つまり、接触電極およびタッチ検出電極の数は、それぞれ４個に限定されるわけではなく、５個以上設けることもできる。あるいは、２個または３個であってもよい。さらに、接触電極およびタッチ検出電極の形状は、それぞれ矩形に限定されるわけではなく、三角形、台形、扇形などであってもよい。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

本発明の実施の形態にかかるタッチスイッチ検出装置のタッチスイッチ部を例示する模式図である。 本実施形態にかかるタッチスイッチ検出装置およびこれを用いた給水装置を例示する模式図である。 使用者が２個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。 使用者が２個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。 使用者が４個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。 使用者が４個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。 使用者が１個の接触電極を押した場合の具体例を例示する模式図である。 使用者が１個の接触電極を押した場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。 水滴が４個の接触電極に付いた場合の具体例を例示する模式図である。 水滴が４個の接触電極に付いた場合の静電容量および検出出力の変化を説明するための模式図である。 本実施形態のタッチスイッチ検出装置が設定する検知閾値と、対象物が接触している接触電極の数と、の関係を表したテーブルである。

符号の説明

１００ タッチスイッチ検出装置、 ２００ タッチスイッチ部、 ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ 接触電極、 ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ タッチ検出電極、 ２４０ タッチパネル、 ２５０ａ 人体の容量、 ２５０ｂ 水滴の容量、 ３００ 操作判定部、 ３１０ 切替回路、 ３２０ 発振回路、 ３３０ 検波回路、 ３４０ ＬＰＦ、 ３５０ 増幅回路、 ３６０ 制御部、 ３７０ 電磁弁駆動回路、 ４１０ 水滴、 ５００ 給水装置、 ５２０ 電磁弁、 ５３０ 吐水口

Claims (6)

1. 使用者が接触可能な複数の接触電極と、
   絶縁体を介して前記複数の接触電極のそれぞれに対向して設けられた複数のタッチ検出電極と、
   前記接触電極と前記タッチ検出電極との間の静電容量を反映した検出出力に基づいて使用者の操作の有無を判定する操作判定部と、
   を備え、
   前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数に基づいて、使用者の操作の有無を判定する判断基準である検知閾値を設定することを特徴とするタッチスイッチ検出装置。
2. 前記操作判定部は、前記検出出力が前記検知閾値以上である場合に、前記使用者の操作が有ったと判定することを特徴とする請求項１記載のタッチスイッチ検出装置。
3. 前記操作判定部は、対象物が接触していると判断した接触電極の数が多いほど、前記検知閾値を大きく設定することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチスイッチ検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のタッチスイッチ検出装置と、
   給水流路を開閉する電磁弁と、
   前記給水流路を介して供給された水を吐出する吐水口と、
   前記操作判定部の判定に基づいて、前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする給水装置。
5. 前記操作判定部は、前記電磁弁の開閉状態に応じて、前記検知閾値を設定変更することを特徴とする請求項４記載の給水装置。
6. 前記操作判定部は、前記電磁弁が開状態の場合は、前記電磁弁が閉状態の場合よりも大きい検知閾値に設定することを特徴とする請求項５記載の給水装置。

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