JP2014126365A - 静電容量結合方式静電センサー - Google Patents
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Abstract
【課題】水滴による誤動作を防止可能な静電容量センサの提供。
【解決手段】絶縁体に、導電性材料からなる電極と導通部材を配置し、前記導通部材と前記電極の静電容量を測定する。測定は、同期がとれたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を作り、前記ｓｉｎ信号を印加した複数の電極からなる電極群Ａ１０に印加し、電極群Ｂ１１からの出力を電流・電圧変換した信号と前記ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号とを掛算する掛算し、ローパスフィルタ２１，２２を通してＤＣ信号化された電圧を計測する。電極群Ａ１０の電極をドライブする配線と電流・電圧変換回路１５を経由して電極群Ｂ１１の電極に接続する配線と未接続にする配線の組み合わせを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理し、電極群Ａ１０の電極と電極群Ｂ１１の電極に指が近接した状態と、電極群Ａ１０の電極と電極群Ｂ１１の電極に物体が載置した状態とを判別する。
【選択図】図１
【解決手段】絶縁体に、導電性材料からなる電極と導通部材を配置し、前記導通部材と前記電極の静電容量を測定する。測定は、同期がとれたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を作り、前記ｓｉｎ信号を印加した複数の電極からなる電極群Ａ１０に印加し、電極群Ｂ１１からの出力を電流・電圧変換した信号と前記ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号とを掛算する掛算し、ローパスフィルタ２１，２２を通してＤＣ信号化された電圧を計測する。電極群Ａ１０の電極をドライブする配線と電流・電圧変換回路１５を経由して電極群Ｂ１１の電極に接続する配線と未接続にする配線の組み合わせを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理し、電極群Ａ１０の電極と電極群Ｂ１１の電極に指が近接した状態と、電極群Ａ１０の電極と電極群Ｂ１１の電極に物体が載置した状態とを判別する。
【選択図】図１
Description
本発明は、入力方式に静電容量結合方式を利用した入力装置に関するものである。
近年、静電容量結合方式を利用した入力装置は、屋外や浴室、トイレなどの水滴のかかる場所での設置が求められ、それに答えるように防水対策が図られるようになった。
例えば特許文献１、特許文献２や特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された静電容量型タッチスイッチ装置は、ＰＥＴフィルムに銀ペーストでスイッチ電極を印刷している。更に湾曲すると、抵抗値が変化するレジスタ電極を、搭載した電極シートを作成したタッチスイッチに対し、指で押した状態と、押さない状態でレジスタ電極の抵抗値の変化量と、スイッチ電極の静電容量の変化量とを計測する演算回路と、抵抗値及び静電容量の両方の変化量を記憶する不揮発性メモリとを搭載し、水滴による誤動作を防止することが記載されている。
特許文献２に記載されたタッチスイッチ検出装置は、自己容量方式の静電容量型タッチスイッチを採用し、指が接触していると判定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基準である検知閾値を設定することが記載されている。
特許文献３に記載されたタッチパネル装置は、相互容量方式の静電容量型タッチパネルを採用し、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し、出力する変化量分布計算部と、前記検出信号の変化量分布のピーク値が所定の負の閾値以下のとき、前記静電容量型タッチパネルへの接触が水滴であると判定する判定部を備えたことが記載されている。
例えば特許文献１、特許文献２や特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された静電容量型タッチスイッチ装置は、ＰＥＴフィルムに銀ペーストでスイッチ電極を印刷している。更に湾曲すると、抵抗値が変化するレジスタ電極を、搭載した電極シートを作成したタッチスイッチに対し、指で押した状態と、押さない状態でレジスタ電極の抵抗値の変化量と、スイッチ電極の静電容量の変化量とを計測する演算回路と、抵抗値及び静電容量の両方の変化量を記憶する不揮発性メモリとを搭載し、水滴による誤動作を防止することが記載されている。
特許文献２に記載されたタッチスイッチ検出装置は、自己容量方式の静電容量型タッチスイッチを採用し、指が接触していると判定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基準である検知閾値を設定することが記載されている。
特許文献３に記載されたタッチパネル装置は、相互容量方式の静電容量型タッチパネルを採用し、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し、出力する変化量分布計算部と、前記検出信号の変化量分布のピーク値が所定の負の閾値以下のとき、前記静電容量型タッチパネルへの接触が水滴であると判定する判定部を備えたことが記載されている。
上述した特許文献１に記載された静電容量型タッチスイッチ装置は、水滴による誤動作を防止できるものの、抵抗値を読み取るレジスタ電極が必要となるため、構成が複雑になるという課題を有している。
特許文献２に記載されたタッチスイッチ検出装置は、自己容量方式の静電容量型タッチスイッチを採用しているため、水滴を検出したときの検出信号の変化量が指を検出したときの検出信号の変化量と同様にプラスになるため、タッチスイッチ上の水滴の面積が変化し、増大すると指と判別することができず、誤反応してしまうという課題がある。
特許文献３に記載されたタッチパネル装置は、検出信号変化量に基づき検出信号の変化量分布を計算し出力する変化量分布計算部が必要である。さらに、変化量分布を記憶する記憶部が必要である。そのために多くのメモリを要してしまうという課題がある。
また、相互容量方式の静電タッチパネルの検出信号変化量は０値を中心にプラスの値とマイナスの値が出力され、水の場合、検出信号変化量はマイナスの値をとり、指とペンの接触の場合、検出信号変化量はプラスの値をとるとしている。これは、逐次送信側電極と受信側電極の交点を計測する場合、水滴が複数箇所の交点に連続して載置すると、計測している送信側電極の信号が、計測していない送信側電極と受信側電極に電圧があるため、水滴を介して吸収され、計測している受信側電極の検出信号が小さくなり、検出信号変化量がマイナスの値となる。
しかしながら、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、送信側電極と受信側電極の１つの交点上にのみ水滴を載置した場合は、水滴の載置場所の検出信号の変化量分布は、プラスの値を示す。これは、計測している送信側電極の信号が、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、水滴が複数箇所の交点に連続して載置していないため、計測していない送信側電極と受信側電極の吸収が非常に少なく、水滴を載置した送信側電極と、受信側電極の交点の場所が、水滴の載置前は空気であり、水滴の方が空気に対して比誘電率が大きいために、水滴が載置した前記交点の検出信号変化量がプラスの値となり、水滴が前記交点に載置していないときの指と、ペンの接触の場合と同じような検出信号変化量がプラスの値となり、座標入力が可能になる。このことより、指又はペンの接触による座標入力と誤入力する可能性がある。
また、相互容量方式の静電タッチパネルの検出信号変化量は０値を中心にプラスの値とマイナスの値が出力され、水の場合、検出信号変化量はマイナスの値をとり、指とペンの接触の場合、検出信号変化量はプラスの値をとるとしている。これは、逐次送信側電極と受信側電極の交点を計測する場合、水滴が複数箇所の交点に連続して載置すると、計測している送信側電極の信号が、計測していない送信側電極と受信側電極に電圧があるため、水滴を介して吸収され、計測している受信側電極の検出信号が小さくなり、検出信号変化量がマイナスの値となる。
しかしながら、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、送信側電極と受信側電極の１つの交点上にのみ水滴を載置した場合は、水滴の載置場所の検出信号の変化量分布は、プラスの値を示す。これは、計測している送信側電極の信号が、各送信側電極の間隔と各受信側電極の間隔が離れ、水滴が複数箇所の交点に連続して載置していないため、計測していない送信側電極と受信側電極の吸収が非常に少なく、水滴を載置した送信側電極と、受信側電極の交点の場所が、水滴の載置前は空気であり、水滴の方が空気に対して比誘電率が大きいために、水滴が載置した前記交点の検出信号変化量がプラスの値となり、水滴が前記交点に載置していないときの指と、ペンの接触の場合と同じような検出信号変化量がプラスの値となり、座標入力が可能になる。このことより、指又はペンの接触による座標入力と誤入力する可能性がある。
本発明は、絶縁体に、導電性材料からなる電極と導通部材を配置し、前記導通部材と前記電極の静電容量を、前記導通部材と、前記電極との間に流れる電流を電圧に変換するために、発振器で生成する信号を、同期発振回路により同期がとれたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に変換し、前記ｓｉｎ信号を印加した複数の電極からなる電極群Ａをドライブする配線と、電流・電圧変換回路とそれを経由して複数の電極からなる電極群Ｂに接続する配線と、電流・電圧変換された信号と前記ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号とを掛算する掛算回路と、前記掛算回路による信号をＤＣ信号とするローパスフィルタ回路と、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理する制御装置からなる静電容量結合方式静電センサーにおいて、
電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線と未接続にする配線の組み合わせを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理する手段と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態とを判別する手段とを備えた静電容量結合方式静電センサーを第一の要旨とするものである。
電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線と未接続にする配線の組み合わせを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理する手段と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態とを判別する手段とを備えた静電容量結合方式静電センサーを第一の要旨とするものである。
本発明では、抵抗値が異なるスイッチ電極を使用した場合でも、ｓｉｎ信号と９０度位相の違うｃｏｓ信号の２つを電流・電圧変換回路の出力に掛算回路で掛けることにより、真の電流値のＡＣ信号だけが、ＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、ローパスフィルタを通すことでＤＣ信号になる。スイッチ電極が接続されても、全てｓｉｎ信号の周波数より高い周波数となり、高い周波数のＡＣ信号のままローパスフィルタを通すことで、ｓｉｎ信号の周波数以外のノイズ周波数がスイッチ電極に混入されても正確にスイッチ電極と指および手との間に静電容量が発生し、タッチスイッチのオン／オフの状態を検出することができる。そして、タッチスイッチ上に水滴が載置しても、水滴による誤動作を個々のタッチスイッチに対応して防止することができる。
静電容量結合方式を利用したタッチスイッチは、スイッチ電極を指または手が触れることのできる領域をタッチスイッチとし、指または手がそのスイッチ電極に近づいたことを検出するものであり、タッチスイッチのオン／オフを検出するデジタル入力装置である。
スイッチ電極は、例えば、電気的に導通する導電性材料をＰＥＴフィルム表面に、スクリーン印刷方式により印刷してタッチスイッチを形成している。スクリーン印刷は、オープニングと呼ばれる糸と糸の間の空間（スクリーン版）からスキージ（ゴムのヘラ、または金属のヘラ）を使ってインキを押し出し、画像パターンを形成する印刷法であり、古くから捺染や印染などの伝統工芸として日本に根付いている工法である。また、できあがった画像パターンの厚みは、使用したスクリーン版の厚みである。現在、スクリーン印刷は、エレクトロニクス分野ではなくてはならない工法として確立しており、プリント配線板や電子部品、フラットパネルディスプレイ、自動車メーターなどを製造する工程には、必ずスクリーン印刷法が用いられていることが知られている。スイッチ電極は、スクリーン印刷方式によりＰＥＴフィルムの表面に導電性材料である銀ペースト（物質は銀）インク、ＩＴＯ（酸化インジウム）（物質は錫）インクを用いて印刷することでタッチスイッチを形成している。スイッチ電極を形成するためのスクリーン版の厚さは１０〜３０μｍの版を使用している。また、導電性材料である銀ペーストインク、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）インクの抵抗率値は高く、数Ω〜数ｋΩ/ cm２の面積抵抗を持っている。ＰＥＴフィルム上に、スイッチ電極を形成したスイッチを、タッチスイッチの入力領域として使用し、使用者の指は、ＰＥＴフィルムを介して、タッチスイッチの入力領域にタッチする。
スイッチ電極は、例えば、電気的に導通する導電性材料をＰＥＴフィルム表面に、スクリーン印刷方式により印刷してタッチスイッチを形成している。スクリーン印刷は、オープニングと呼ばれる糸と糸の間の空間（スクリーン版）からスキージ（ゴムのヘラ、または金属のヘラ）を使ってインキを押し出し、画像パターンを形成する印刷法であり、古くから捺染や印染などの伝統工芸として日本に根付いている工法である。また、できあがった画像パターンの厚みは、使用したスクリーン版の厚みである。現在、スクリーン印刷は、エレクトロニクス分野ではなくてはならない工法として確立しており、プリント配線板や電子部品、フラットパネルディスプレイ、自動車メーターなどを製造する工程には、必ずスクリーン印刷法が用いられていることが知られている。スイッチ電極は、スクリーン印刷方式によりＰＥＴフィルムの表面に導電性材料である銀ペースト（物質は銀）インク、ＩＴＯ（酸化インジウム）（物質は錫）インクを用いて印刷することでタッチスイッチを形成している。スイッチ電極を形成するためのスクリーン版の厚さは１０〜３０μｍの版を使用している。また、導電性材料である銀ペーストインク、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）インクの抵抗率値は高く、数Ω〜数ｋΩ/ cm２の面積抵抗を持っている。ＰＥＴフィルム上に、スイッチ電極を形成したスイッチを、タッチスイッチの入力領域として使用し、使用者の指は、ＰＥＴフィルムを介して、タッチスイッチの入力領域にタッチする。
本発明では、抵抗値が異なるスイッチ電極を使用した場合でも、ｓｉｎ信号を印加したスイッチ電極群Ａのスイッチ電極をドライブする配線と、電流・電圧変換回路と、それを経由してスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極に接続される配線を接続し、発振器で生成する信号を同期発信回路によって、ｓｉｎ信号と９０度位相の違うｃｏｓ信号の２つを発振し、ｓｉｎ信号の一つは増幅回路経由で信号をドライブし、スイッチ電極を介して、電流・電圧変換回路の抵抗Ｒに接続する。これらの配線をしているスイッチ電極群Ａのスイッチ電極とスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極間で、コンデンサを形成し、１つのタッチスイッチを構成する。この際、配線していないスイッチ電極群Ａのスイッチ電極とスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極は、未接続の状態で良い。
そして、走査として、一つのスイッチを構成する一つのスイッチ電極群Ａのスイッチ電極と一つのスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極を接続し、他のスイッチ電極を未接続にして計測する。同様にして、他のスイッチを逐次計測する方法がある。
また、他の走査として、一つのスイッチを構成するスイッチ電極群Ａのスイッチ電極を全て接続し、一つのスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極を接続し、他のスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極を未接続にして計測する。同様にして、他のスイッチを順次計測する方法がある。
ここで、ｓｉｎ信号の一つは、２つの掛算回路に接続される。また、ｃｏｓ信号はもう一つの掛算回路に接続される。電流・電圧変換回路の出力は、増幅回路を経由して、バンドパスフィルタを介して、それぞれ２つの掛算回路に接続し、それぞれｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号と掛けられる。真の電流値のＡＣ信号だけが、ＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、ローパスフィルタを通過することでＤＣ信号になる。
スイッチ電極へ混入されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の周波数以外のノイズは、全てｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号との掛算によりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より高い周波数のＡＣ信号になりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より十分低いローパスフィルタを通すことでなくすことができる。
ここで、ｓｉｎ信号の一つは、２つの掛算回路に接続される。また、ｃｏｓ信号はもう一つの掛算回路に接続される。電流・電圧変換回路の出力は、増幅回路を経由して、バンドパスフィルタを介して、それぞれ２つの掛算回路に接続し、それぞれｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号と掛けられる。真の電流値のＡＣ信号だけが、ＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、ローパスフィルタを通過することでＤＣ信号になる。
スイッチ電極へ混入されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の周波数以外のノイズは、全てｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号との掛算によりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より高い周波数のＡＣ信号になりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より十分低いローパスフィルタを通すことでなくすことができる。
また、発振器で生成する信号の周波数を制御することで、発振器からの信号を同期発信回路によりｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に変換して、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号の周波数の設定を行うことができる。そして、バンドパスフィルタを設けて、使用するｓｉｎ信号の周波数の帯域の高調波成分のノイズをとることができるため、ｓｉｎ信号の周波数に対応したバンドパスフィルタを使用することが望ましい。
ここで、一つのタッチスイッチについて説明する。ｓｉｎ信号のドライブと電流・電圧変換回路の抵抗Ｒに接続する個々のスイッチ電極に、ｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘとｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙが生成され、ｘとｙの検出信号が各ローパスフィルタを介し、各Ａ／Ｄ変換器で変換して、２つずつのデジタルデータを生成する。このデジタルデータをベクトル値として制御装置に保存する。特に電源投入後等の初期化の状態でのベクトル値を、基準値とし（以上ベース値と呼ぶ）、ｓｉｎ信号側をＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ値、ｃｏｓ信号側をＳＷ１＿ｙ＿ｂａｓｅ値と呼ぶことにする。
そして、指および手とスイッチ電極の状態を計測する場合、ｓｉｎ信号のドライブと、電流・電圧変換回路の抵抗Ｒに接続したスイッチ電極との間の静電容量を計測し、そのときのｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘと、ｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙとからのベクトル値とベース値のそれぞれの差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔを求める。ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔは（ＳＷ１＿ｘ-ＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ）、ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔは、（ＳＷ１＿ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ）である。これより、変化量ＳＷ１＿ｄｔを式ルート（ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの二乗 ＋ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔの二乗）を計算し求める。
ここで、上述の差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ、変化量ＳＷ１＿ｄｔを、基準となる金属の棒を手に持ち、金属の棒をスイッチ電極に接した状態で、基準のスケール値とするため、差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ、変化量ＳＷ１＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｓｃａｌｅとして、ＥＥＰＲＯＭに保存する。この保存の際、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅとスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅには、接したときのプラスの方向の変化量なのか、マイナスの方向変化量なのかの方向性も合わせて保存する。そして、指および手とスイッチ電極の状態を計測する状態での、変化量を正規化する。これは、各スイッチ電極間の形や大きさによる計測の違いを補正するためである。この正規化した値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌは、ＳＷ１＿ｄｔ／ＳＷ１＿ｓｃａｌｅ×１００によりパーセント表現する。さらに、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅとスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの絶対値の大きい方の符号を用いて、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅの符号と変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの符号が違うか、または、スケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの符号と変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔの符号が違うならば、正規化した値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌにマイナスを掛けて、新たな正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌとする。これは、ｓｉｎ信号を印加したスイッチ電極群Ａのスイッチ電極をドライブする配線の経路より入力する２つの掛算回路に入力する過程で、同期発信回路によって、ｓｉｎ信号と９０度位相の違うｃｏｓ信号の２つを入力する掛算回路で、ｓｉｎ信号を印加したスイッチ電極群Ａのスイッチ電極をドライブする配線の経路よりの入力に位相の遅れが発生する場合に対応するためである。
また、予め、外部処理装置からスイッチＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１、スイッチＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２、水滴の載置ＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３、水滴の載置ＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４を入力し、ＥＥＰＲＯＭに設定する。スイッチはプラス値、水の閾値はマイナス値を表し、条件はｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１＞ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３＞ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４にする。
そして、正規化値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１以上の場合は、スイッチ電極の近傍に、指および手が接しているとして、オンと判断し、オンの後、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２以下の場合は、スイッチ電極から指および手が離れているとして、オフと判断する。これによりスイッチ電極のオンとオフにヒステリシスの制御を行うことができる。さらに、正規化値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４以下の場合は、水滴が載置していると判断し、載置と判断した後、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３以上の場合は、水滴が載置していないと判断する。これにより水滴の載置のあり、なしのヒステリシスの制御を行うことができる。
ここで、一つのタッチスイッチについて説明する。ｓｉｎ信号のドライブと電流・電圧変換回路の抵抗Ｒに接続する個々のスイッチ電極に、ｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘとｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙが生成され、ｘとｙの検出信号が各ローパスフィルタを介し、各Ａ／Ｄ変換器で変換して、２つずつのデジタルデータを生成する。このデジタルデータをベクトル値として制御装置に保存する。特に電源投入後等の初期化の状態でのベクトル値を、基準値とし（以上ベース値と呼ぶ）、ｓｉｎ信号側をＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ値、ｃｏｓ信号側をＳＷ１＿ｙ＿ｂａｓｅ値と呼ぶことにする。
そして、指および手とスイッチ電極の状態を計測する場合、ｓｉｎ信号のドライブと、電流・電圧変換回路の抵抗Ｒに接続したスイッチ電極との間の静電容量を計測し、そのときのｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘと、ｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙとからのベクトル値とベース値のそれぞれの差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔを求める。ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔは（ＳＷ１＿ｘ-ＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ）、ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔは、（ＳＷ１＿ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ）である。これより、変化量ＳＷ１＿ｄｔを式ルート（ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの二乗 ＋ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔの二乗）を計算し求める。
ここで、上述の差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ、変化量ＳＷ１＿ｄｔを、基準となる金属の棒を手に持ち、金属の棒をスイッチ電極に接した状態で、基準のスケール値とするため、差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ、差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ、変化量ＳＷ１＿ｄｔのスケール値をＳＷ１＿ｓｃａｌｅとして、ＥＥＰＲＯＭに保存する。この保存の際、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅとスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅには、接したときのプラスの方向の変化量なのか、マイナスの方向変化量なのかの方向性も合わせて保存する。そして、指および手とスイッチ電極の状態を計測する状態での、変化量を正規化する。これは、各スイッチ電極間の形や大きさによる計測の違いを補正するためである。この正規化した値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌは、ＳＷ１＿ｄｔ／ＳＷ１＿ｓｃａｌｅ×１００によりパーセント表現する。さらに、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅとスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの絶対値の大きい方の符号を用いて、スケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅの符号と変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの符号が違うか、または、スケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの符号と変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔの符号が違うならば、正規化した値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌにマイナスを掛けて、新たな正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌとする。これは、ｓｉｎ信号を印加したスイッチ電極群Ａのスイッチ電極をドライブする配線の経路より入力する２つの掛算回路に入力する過程で、同期発信回路によって、ｓｉｎ信号と９０度位相の違うｃｏｓ信号の２つを入力する掛算回路で、ｓｉｎ信号を印加したスイッチ電極群Ａのスイッチ電極をドライブする配線の経路よりの入力に位相の遅れが発生する場合に対応するためである。
また、予め、外部処理装置からスイッチＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１、スイッチＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２、水滴の載置ＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３、水滴の載置ＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４を入力し、ＥＥＰＲＯＭに設定する。スイッチはプラス値、水の閾値はマイナス値を表し、条件はｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１＞ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３＞ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４にする。
そして、正規化値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１以上の場合は、スイッチ電極の近傍に、指および手が接しているとして、オンと判断し、オンの後、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２以下の場合は、スイッチ電極から指および手が離れているとして、オフと判断する。これによりスイッチ電極のオンとオフにヒステリシスの制御を行うことができる。さらに、正規化値ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４以下の場合は、水滴が載置していると判断し、載置と判断した後、閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３以上の場合は、水滴が載置していないと判断する。これにより水滴の載置のあり、なしのヒステリシスの制御を行うことができる。
ここで、複数のタッチスイッチのスイッチ電極上に水滴が載置した状態で、希望するスイッチを構成するスイッチ電極群Ａのスイッチ電極とスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極間の近傍に指および手が接している場合、希望するタッチスイッチ以外のタッチスイッチも水滴を介して、ＯＮになる可能性がある。これは、希望するタッチスイッチ以外のタッチスイッチが、水滴を介して、指および手より人体を介して接地するためであり、希望するタッチスイッチ以外のタッチスイッチをより多くの水滴で覆うことにより、ＯＮになる可能性が増す。しかしながら、希望するタッチスイッチ以外のタッチスイッチでは、水滴を介する距離が長いため、希望するタッチスイッチに比べて、変化量の正規化値が小さくなる。そのため、正規化値の最も大きな値が希望するタッチスイッチのスイッチ電極の近傍に指および手が接していると判断して、外部処理装置に通知する。
また、現在の複数のタッチスイッチのスイッチ電極の近傍に指および手が接している状態、タッチスイッチ上に水滴の載置状態を外部処理装置に通知する。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
図１に、静電容量結合方式静電センサーによるタッチスイッチのオン／オフを計測する場合の構成図を示す。
まず、制御装置２は、ＣＰＵ３と、プログラムを内蔵するＲＯＭ２８と、ワーキングメモリを内蔵するＲＡＭ２９と、定数（例えば閾値）を内蔵するＥＥＰＲＯＭ３２と、信号をｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に変換する同期発信回路５、６に信号を出力する発振器４、ｓｉｎ信号を供給するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を選択する切替回路８を制御するスイッチ選択２７と、ｓｉｎ信号を受信するスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を選択する切替回路１３を制御するスイッチ選択２６と、バンドパスフィルタ回路１７よりｓｉｎ信号の周波数帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する切替回路１８を制御するスイッチ選択２５と、同期発信回路５からのｓｉｎ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路１９で掛算する。ローパスフィルタ２１を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２３と、同期発信回路６からのｃｏｓ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路２０で掛算し、ローパスフィルタ２２を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、２つのＡ／Ｄ変換回路２３、２４のデジタルデータを演算して、タッチスイッチのオンまたはオフ情報を外部処理装置３１に各タッチスイッチのＩ／Ｏとして出力する外部Ｉ／Ｆ３０とから構成している。
ここで、本実施例ではタッチスイッチの数を４個設けたものを例に説明する。タッチスイッチ１２１は、コンデンサを形成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１との対より構成し、同様に、タッチスイッチ１２２はスイッチ電極１０２と１１２との対より構成し、タッチスイッチ１２３は、スイッチ電極１０３と１１３との対より構成し、タッチスイッチ１２４は、スイッチ電極１０４と１１４との対から構成する。
そして、ＰＥＴフィルム９上に、スイッチ電極群Ａ１０およびスイッチ電極群Ｂ１１を形成し、使用者の指は、ＰＥＴフィルム９を介して、タッチスイッチ１２１〜１２４の入力領域にタッチする。また、発振器４から出力する発振周波数の種類を３個とし、このｓｉｎ信号の周波数の帯域を通過させるバンドパスフィルタの種類も３個として説明する。
まず、制御装置２は、ＣＰＵ３と、プログラムを内蔵するＲＯＭ２８と、ワーキングメモリを内蔵するＲＡＭ２９と、定数（例えば閾値）を内蔵するＥＥＰＲＯＭ３２と、信号をｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に変換する同期発信回路５、６に信号を出力する発振器４、ｓｉｎ信号を供給するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を選択する切替回路８を制御するスイッチ選択２７と、ｓｉｎ信号を受信するスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を選択する切替回路１３を制御するスイッチ選択２６と、バンドパスフィルタ回路１７よりｓｉｎ信号の周波数帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する切替回路１８を制御するスイッチ選択２５と、同期発信回路５からのｓｉｎ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路１９で掛算する。ローパスフィルタ２１を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２３と、同期発信回路６からのｃｏｓ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路２０で掛算し、ローパスフィルタ２２を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、２つのＡ／Ｄ変換回路２３、２４のデジタルデータを演算して、タッチスイッチのオンまたはオフ情報を外部処理装置３１に各タッチスイッチのＩ／Ｏとして出力する外部Ｉ／Ｆ３０とから構成している。
ここで、本実施例ではタッチスイッチの数を４個設けたものを例に説明する。タッチスイッチ１２１は、コンデンサを形成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１との対より構成し、同様に、タッチスイッチ１２２はスイッチ電極１０２と１１２との対より構成し、タッチスイッチ１２３は、スイッチ電極１０３と１１３との対より構成し、タッチスイッチ１２４は、スイッチ電極１０４と１１４との対から構成する。
そして、ＰＥＴフィルム９上に、スイッチ電極群Ａ１０およびスイッチ電極群Ｂ１１を形成し、使用者の指は、ＰＥＴフィルム９を介して、タッチスイッチ１２１〜１２４の入力領域にタッチする。また、発振器４から出力する発振周波数の種類を３個とし、このｓｉｎ信号の周波数の帯域を通過させるバンドパスフィルタの種類も３個として説明する。
制御装置２のＣＰＵ３によって発振器４から出力する発振周波数を設定し、発振器から出力する信号を２つの同期発信回路より、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を９０度の位相差に変換して出力する。この発振周波数の設定の際には、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御してｓｉｎ信号の周波数の帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する。そして、ｓｉｎ信号は増幅回路７により、タッチスイッチ１２１〜１２４の４個のスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４をドライブする線を選択する切替回路８に接続する。
スイッチ選択２７より切替回路８を制御して選択したドライブするスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４の何れかを介した増幅したｓｉｎ信号の電圧により、もう一方のスイッチ選択２６より切替回路１３で、選択したスイッチ電極１０１〜１０４に対となるスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を通じ抵抗１４に電流が流れる。
このとき、選択しないスイッチ電極は、スイッチ選択２７より切替回路８を、スイッチ選択２６より切替回路１３を制御して、未接続にする。タッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極１１１〜１１４を介した電流ｉ１〜ｉ４は、抵抗１４を通過することで電圧Ｅ１〜Ｅ４に変換し、増幅回路１６で増幅する。そして、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御して発振器４より出力する発振周波数によって、生成するｓｉｎ信号の帯域に対応するバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを通過し、ｓｉｎ信号の周波数の通過帯域以外の周波数をカットする。
バンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかより切替回路１８を介して出力する周波数は、それぞれ２つの掛算回路１９、２０のｙ側に入力する。
スイッチ選択２７より切替回路８を制御して選択したドライブするスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４の何れかを介した増幅したｓｉｎ信号の電圧により、もう一方のスイッチ選択２６より切替回路１３で、選択したスイッチ電極１０１〜１０４に対となるスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を通じ抵抗１４に電流が流れる。
このとき、選択しないスイッチ電極は、スイッチ選択２７より切替回路８を、スイッチ選択２６より切替回路１３を制御して、未接続にする。タッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極１１１〜１１４を介した電流ｉ１〜ｉ４は、抵抗１４を通過することで電圧Ｅ１〜Ｅ４に変換し、増幅回路１６で増幅する。そして、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御して発振器４より出力する発振周波数によって、生成するｓｉｎ信号の帯域に対応するバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを通過し、ｓｉｎ信号の周波数の通過帯域以外の周波数をカットする。
バンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかより切替回路１８を介して出力する周波数は、それぞれ２つの掛算回路１９、２０のｙ側に入力する。
２つの掛算回路１９、２０のＸ側にｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号が入力する。それぞれの掛算回路１９、２０の通過によって、周波数をそれぞれの掛算回路１９，２０の結果は、非常に低い周波数帯域を通過させるローパスフィルタ２１、２２において、ノイズ信号が消され、ＤＣ信号が取り出される。
そして、それぞれのＤＣ信号は制御装置２のＡ／Ｄ変換器２３、２４でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ３に入力する。ＣＰＵ３は、タッチスイッチ１２１から、タッチスイッチ１２２、タッチスイッチ１２３、タッチスイッチ１２４の順番に、スイッチ選択２７とスイッチ選択２６を介して、切替回路８と切替回路１３を逐次制御して、デジタルデータを入力する。
そして、それぞれのＤＣ信号は制御装置２のＡ／Ｄ変換器２３、２４でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ３に入力する。ＣＰＵ３は、タッチスイッチ１２１から、タッチスイッチ１２２、タッチスイッチ１２３、タッチスイッチ１２４の順番に、スイッチ選択２７とスイッチ選択２６を介して、切替回路８と切替回路１３を逐次制御して、デジタルデータを入力する。
図２に、実施例１のタッチスイッチのオン／オフを計測する場合の掛算回路１９，２０の波形図を示す。掛算回路１９、２０のＸ入力には、ｓｉｎ信号あるいはｃｏｓ信号を入力する。抵抗１４の片側はＧＮＤにする。または、抵抗１４の片側はｓｉｎ信号あるいはｃｏｓ信号の中間電位にしてもよい。反対側は、増幅回路７を通過したｓｉｎ信号が切替回路８を介したドライブ線を接続したタッチスイッチを構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４と対になるスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４に切替回路１３を介して接続する。
例えば、人間の指および手が、接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１及びスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１からなるタッチスイッチ１２１に近づくと、電流ｉ１は、ドライブ線を接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１から指等を介し、電流が流れて変化し、抵抗１４の両端に電位差Ｅ１に変化が発生し、掛算回路１９、２０のＹに入力する。
ＸとＹの入力信号は、掛算され真の電流値のＡＣ信号だけがＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、次のローパスフィルタ２１、２２を通すことでＤＣ信号になる。タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に他の周波数成分であるノイズが混入しても、ノイズの周波数は全てｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号との掛算によりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より高い周波数のＡＣ信号になりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より十分低いローパスフィルタ２１、２２を通すことでなくすことができる。このようにして、人間の指および手等が、タッチスイッチ１２１に近づいていることを把握することができる。
例えば、人間の指および手が、接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１及びスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１からなるタッチスイッチ１２１に近づくと、電流ｉ１は、ドライブ線を接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１から指等を介し、電流が流れて変化し、抵抗１４の両端に電位差Ｅ１に変化が発生し、掛算回路１９、２０のＹに入力する。
ＸとＹの入力信号は、掛算され真の電流値のＡＣ信号だけがＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、次のローパスフィルタ２１、２２を通すことでＤＣ信号になる。タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に他の周波数成分であるノイズが混入しても、ノイズの周波数は全てｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号との掛算によりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より高い周波数のＡＣ信号になりｓｉｎ信号・ｃｏｓ信号の周波数より十分低いローパスフィルタ２１、２２を通すことでなくすことができる。このようにして、人間の指および手等が、タッチスイッチ１２１に近づいていることを把握することができる。
図３に、本発明の入力信号レベルと位相差図を示す。図２の掛算回路１９、２０でｓｉｎ信号と掛算された入力信号はｓｉｎによる検出信号になり、ｃｏｓ信号と掛算された入力信号はｃｏｓによる検出信号になる。ここで、電源投入時等の初期化の状態で、タッチスイッチ１２１〜１２４を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４と対となるスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４に指および手等が接していない状態で、水滴が載置していない状態での、ｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘとｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙとからＡ／Ｄ変換器２３、２４を介して計測し、計測したデジタルデータをベクトル値とし、特に、電源投入時等でのベクトル値をベース値と呼ぶ。そのベース値のｓｉｎ信号側をｘ＿ｂａｓｅ値、ｃｏｓ信号側をｙ＿ｂａｓｅ値とする。そして、計測を行うときには、そのときのｓｉｎ信号との掛算による検出信号ｘとｃｏｓ信号との掛算による検出信号ｙとから、入力信号のベクトル値とベース値のｓｉｎ側の差分の変化量ｘ＿ｄｔ、ｃｏｓ側の差分の変化量ｙ＿ｄｔを求める。ｘ＿ｄｔは（ｘ-ｘ＿ｂａｓｅ）、ｙ＿ｄｔは、（ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ）である。
これより、変化量ｄｔを式ルート（（ｘ-ｘ＿ｂａｓｅ）の二乗＋（ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ）の二乗）を計算する。また、位相差は式アークタンジェント（（ｘ-ｘ＿ｂａｓｅ）／（ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ））から求められる。図３では、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたときの、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態を実線の矢印で示し、このときのｓｉｎ信号側の検出信号をｘ１、ｃｏｓ信号側の検出信号をｙ１と表している。また、水滴が載置している状態で、かつ、指が接していない状態を破線の矢印で示し、このときのｓｉｎ信号側の検出信号をｘ２、ｃｏｓ信号側の検出信号をｙ２と表している。そして、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたとき、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態での検出信号ｘ１、ｙ１と、水滴が載置している状態で、かつ、指が接していない状態での検出信号ｘ２、ｙ２とでは、方向性が違うことを示している。 また、水滴が載置している状態で、かつ、指が接している状態での検出信号は、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたときの、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態での検出信号ｘ１、ｙ１と同じ方向性で、入力信号の変化量は、大きい傾向を示す。
これらのことより、入力信号のベクトル値、位相差を求め利用することは、精度が要求される位置座標検出等にはとても有効な手段である。
これより、変化量ｄｔを式ルート（（ｘ-ｘ＿ｂａｓｅ）の二乗＋（ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ）の二乗）を計算する。また、位相差は式アークタンジェント（（ｘ-ｘ＿ｂａｓｅ）／（ｙ-ｙ＿ｂａｓｅ））から求められる。図３では、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたときの、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態を実線の矢印で示し、このときのｓｉｎ信号側の検出信号をｘ１、ｃｏｓ信号側の検出信号をｙ１と表している。また、水滴が載置している状態で、かつ、指が接していない状態を破線の矢印で示し、このときのｓｉｎ信号側の検出信号をｘ２、ｃｏｓ信号側の検出信号をｙ２と表している。そして、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたとき、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態での検出信号ｘ１、ｙ１と、水滴が載置している状態で、かつ、指が接していない状態での検出信号ｘ２、ｙ２とでは、方向性が違うことを示している。 また、水滴が載置している状態で、かつ、指が接している状態での検出信号は、ｘ＿ｂａｓｅとｙ＿ｂａｓｅを原点としたときの、水滴が載置していない状態で、かつ、指が接している状態での検出信号ｘ１、ｙ１と同じ方向性で、入力信号の変化量は、大きい傾向を示す。
これらのことより、入力信号のベクトル値、位相差を求め利用することは、精度が要求される位置座標検出等にはとても有効な手段である。
図４に水滴がない状態での指とスイッチ電極との関係を示す。図４の（１）は指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１より離れていても、指とスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１の間には静電容量は発生するが、静電容量は非常に小さい。このため、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１に供給しているｓｉｎ信号の電圧は、そのままスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に伝わる。このときのスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１の電流をｉ’は、スイッチ電極群Ａ１１のスイッチ電極１０１の電流ｉより、失った電流Δｉを引いた値になる。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号を、ベース値として使用する。
図４の（２）は指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチを構成するスイッチ電極に近づく、または接触した場合である。人間の指とタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１の間に静電容量が発生し、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１から指を介して大地に流れだし、電流Δｉを失うため、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１ではｓｉｎ信号の電圧は、図４の（１）より減少する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）より小さくなる。
水滴がなく、人間の指がタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に指がふれていない時の電流ｉ’を前もって測定し、指がふれたときの電流ｉ’をタッチスイッチ１２１がオン状態となる電流の変化量を閾値とし、また、指がはなれたときの電流ｉ’をタッチスイッチ１２１がオフ状態となる電流の変化量を閾値とすることで、タッチスイッチとして動作する。
図５に水滴がある状態での指とスイッチ電極との関係を示し、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１上にＰＥＴフィルム９を介して水滴を載置している。図５の（１）は指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１より離れていても、指とスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１の間には静電容量は発生するが、静電容量は非常に小さい。このため、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１に供給しているｓｉｎ信号の電圧は、そのままスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に伝わる。但し、スイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１の間には水滴があり、その水の比誘電率が約８０であるのに対して、図４の（１）では水滴のある位置に空気があり、その空気の比誘電率が約１である。そのため、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１の電圧は、図４の（１）より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）より大きくなる。
同様な傾向は、空気より比誘電率が大きい、氷４．２、砂３．０〜５．０、小麦粉２．５〜３．０、紙２．０〜２．５、石油２．０〜２．２等も表れる。また、導体である金属、例えば、銅のコインをスイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１の上に載置すると、銅のコインが結線の働きをし、結果、コンデンサを形成しているスイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１間の距離が疑似的に短くなり、そのため、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１の電圧は、図４の（１）より増加し、電流も増加する。
同様な傾向は、空気より比誘電率が大きい、氷４．２、砂３．０〜５．０、小麦粉２．５〜３．０、紙２．０〜２．５、石油２．０〜２．２等も表れる。また、導体である金属、例えば、銅のコインをスイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１の上に載置すると、銅のコインが結線の働きをし、結果、コンデンサを形成しているスイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１間の距離が疑似的に短くなり、そのため、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１の電圧は、図４の（１）より増加し、電流も増加する。
図５の（２）は指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチを構成するスイッチ電極に近づく、または、接触した場合である。人間の指とタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１の間に静電容量が発生し、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δｉを失うため、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１ではｓｉｎ信号の電圧は、図４の（１）および図４の（２）より減少する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）および図４の（２）より小さくなる。
水滴がなく、人間の指がタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に指がふれていない時の電流ｉ’を前もって測定し、水滴が載置したときの電流ｉ’をタッチスイッチ１２１に水が載置した状態となる電流の変化量を閾値とし、また、水滴が減少したときの電流ｉ’をタッチスイッチ１２１に水が載置した状態となる電流の変化量を閾値とすることで、タッチスイッチの水滴の載置している動作とする。
図６、図７に水滴がある状態での指とスイッチ電極との関係を示し、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１と、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２の各電極上にＰＥＴフィルム９を介して水滴を載置している。そして、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１と、電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２は、切替回路２７と切替回路２５によって、逐次切替て計測する。尚、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１と、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２とは、同じ大きさであるとして説明する。
図６では、指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチを構成するスイッチ電極より遠方の場合である。人間の指が、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１と、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２および、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２より離れていても、指とスイッチ電極１０１および、スイッチ電極１０２の間には静電容量は発生するが、静電容量は非常に小さい。このため、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極から指を介して大地にほとんど流れないため、タッチスイッチ１２１を計測しているときには、ドライブ線に接続しているスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１に供給しているｓｉｎ信号の電圧は、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に、タッチスイッチ１２２を計測しているときには、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２に供給しているｓｉｎ信号の電圧は、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２に伝わる。
但し、スイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１とスイッチ電極１０２とスイッチ電極１１２との間には水滴があり、その水の誘電率が８０であるのに対して、図４の（１）では水滴のある位置に空気があり、その空気の誘電率が１である。そのため、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１とスイッチ電極１１２の電圧は、図４の（１）より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）より大きくなる。
但し、スイッチ電極１０１とスイッチ電極１１１とスイッチ電極１０２とスイッチ電極１１２との間には水滴があり、その水の誘電率が８０であるのに対して、図４の（１）では水滴のある位置に空気があり、その空気の誘電率が１である。そのため、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１とスイッチ電極１１２の電圧は、図４の（１）より増加し、電流も増加する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）より大きくなる。
図７では、図６の状態に対して、指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１およびスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１に近づく、または、接触した場合である。
人間の指とタッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１の間に静電容量が発生し、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１から指を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δｉを失うため、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１ではｓｉｎ信号の電圧は、図４の（１）および図４の（２）より減少する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）および図４の（２）より小さくなる。
人間の指と、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２の間に静電容量が発生し、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２から指と水滴を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δｉを失うため、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２ではｓｉｎ信号の電圧は、図４の（１）および図４の（２）より減少する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）および図４の（２）より小さくなるが、上述のタッチスイッチ１２１よりは大きくなる。 これは、指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチ１２１に近づく、または、接触しているため、タッチスイッチ１２２より距離が離れているためである。
人間の指と、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２の間に静電容量が発生し、電流Δｉがスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２から指と水滴を介して大地に流れ、また、水滴から指を介して大地に流れて、電流Δｉを失うため、スイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２ではｓｉｎ信号の電圧は、図４の（１）および図４の（２）より減少する。その後の増幅回路１６、バンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介し、ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号との掛算回路１９、２０を通った信号は、図４の（１）および図４の（２）より小さくなるが、上述のタッチスイッチ１２１よりは大きくなる。 これは、指が、ＰＥＴフィルム９を介してタッチスイッチ１２１に近づく、または、接触しているため、タッチスイッチ１２２より距離が離れているためである。
図８にｓｉｎ信号掛算波形図を示す。ａ・ｓｉｎαとｂ・ｓｉｎαを掛けると式は、 （ａ・ｓｉｎα）・（ｂ・ｓｉｎα）＝（ａ・ｂ／２）−（ａ・ｂ・ｃｏｓ２α）／２となり、ａ・ｂ／２だけ加えられたところに２倍の周波数の半分になったｃｏｓ信号がある。この演算結果が十分低いローパスフィルタ２１または２２を通過するとｃｏｓ信号分が０となり、ａ・ｂ／２の定数のみになる。この式によりａ・ｓｉｎαの周波数以外のノイズ周波数が混入してもノイズ周波数をカットし、ノイズ周波数による影響はなくなる。
図９〜図１２を用いて制御フローを説明する。
図９は、実施例１のメインの制御フローを表し、図１０は、実施例１のタッチスイッチ１２１の演算処理フローを表し、図１１は、実施例１のスイッチ状態のフラグ補正を表し、図１２は、制御フローに使用するＲＡＭ２９、ＥＥＰＲＯＭ３２に配置しているメモリを表している。
図９は、実施例１のメインの制御フローを表し、図１０は、実施例１のタッチスイッチ１２１の演算処理フローを表し、図１１は、実施例１のスイッチ状態のフラグ補正を表し、図１２は、制御フローに使用するＲＡＭ２９、ＥＥＰＲＯＭ３２に配置しているメモリを表している。
まず、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を初期化する。そして、ＥＥＰＲＯＭ３２のメモリＨＺに保存している発振周波数のデータを発振器４に設定し、発振周波数のデータに対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３から選択し、スイッチ選択２５を介して切替回路１８に設定する（Ｓ１）（Ｓはステップを表す）。そして、ＲＡＭ２９上に配置しているタッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１を０に設定してＯＦＦの状態とし、また、水滴の載置状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ２〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ２を０に設定して水滴載置無しの状態とする（Ｓ２）。
次にタッチスイッチ１２１のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ、ＳＷ１＿ｙ＿ｂａｓｅにベース値として保存する（Ｓ３）。
次にタッチスイッチ１２１のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ、ＳＷ１＿ｙ＿ｂａｓｅにベース値として保存する（Ｓ３）。
同様にタッチスイッチ１２２のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ２＿ｘ＿ｂａｓｅ、ＳＷ２＿ｙ＿ｂａｓｅにベース値として保存する（Ｓ４）。
同様にタッチスイッチ１２３のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２３を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０３とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１３をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ３＿ｘ＿ｂａｓｅ、ＳＷ３＿ｙ＿ｂａｓｅにベース値として保存する（Ｓ５）。
同様にタッチスイッチ１２４のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２４を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０４とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１４をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ４＿ｘ＿ｂａｓｅ、ＳＷ４＿ｙ＿ｂａｓｅにベース値として保存する（Ｓ６）。
ステップ１からステップ６は、本静電容量結合方式静電センサーのキャリブレーションの期間であり、このときには、各タッチスイッチのスイッチ電極に、指および手等が接していない状態で、かつ、水滴が載置していない状態にする。
次にタッチスイッチ１２１のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ１＿ｘ、ＳＷ１＿ｙにベクトル値として保存する（Ｓ７）。
次にタッチスイッチ１２１のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２１を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ１＿ｘ、ＳＷ１＿ｙにベクトル値として保存する（Ｓ７）。
同様にタッチスイッチ１２２のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２２を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０２とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１２をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ２＿ｘ、ＳＷ２＿ｙにベクトル値として保存する（Ｓ８）。
同様にタッチスイッチ１２３のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２３を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０３とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１３をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ３＿ｘ、ＳＷ３＿ｙにベクトル値として保存する（Ｓ９）。
同様にタッチスイッチ１２４のデジタルデータを計測するため、タッチスイッチ１２４を構成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０４とスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１４をオンにし、その他のスイッチ電極をオフにするようにスイッチ選択２７を介して切替回路８を、スイッチ選択２６を介して切替回路１３を設定する。そして、そのときの発振器４のｓｉｎ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２３を介したデジタルデータと、発振器４のｃｏｓ信号で計測したＡ／Ｄ変換器２４を介したデジタルデータとをＲＡＭ２９上にＳＷ４＿ｘ、ＳＷ４＿ｙにベクトル値として保存する（Ｓ１０）。
そして、タッチスイッチ１２１の演算処理を行う（Ｓ１１）。この演算処理については、以降で詳しく説明するが、ベクトル値とベース値からの変化量の計算、方向性を設定した変化量の正規化、各閾値に対応したスイッチの状態および水滴の状態の設定等行う。
同様に、タッチスイッチ１２２の演算処理を行う（Ｓ１２）。タッチスイッチ１２１の演算処理と処理方法は等価なので、説明は省略する。
同様に、タッチスイッチ１２２の演算処理を行う（Ｓ１３）。タッチスイッチ１２１の演算処理と処理方法は等価なので、説明は省略する。
同様に、タッチスイッチ１２２の演算処理を行う（Ｓ１４）。タッチスイッチ１２１の演算処理と処理方法は等価なので、説明は省略する。
そして、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、周波数の切替命令があったどうか確認し（Ｓ１６），命令がない場合は、ステップ１８に進み、命令が有る場合は、ステップ１７に進む。
ステップ１７では、ＥＥＰＲＯＭ３２上のメモリＨＺに発振周波数のデータを保存し、その発振周波数のデータを発振器４に設定し、その発振周波数のデータに対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３から選択し、スイッチ選択２５を介して切替回路１８に設定する。そして、ステップ１８に進む。
ステップ１７では、ＥＥＰＲＯＭ３２上のメモリＨＺに発振周波数のデータを保存し、その発振周波数のデータを発振器４に設定し、その発振周波数のデータに対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３から選択し、スイッチ選択２５を介して切替回路１８に設定する。そして、ステップ１８に進む。
ステップ１８では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチの状態の要求が有ったかどうかを確認し，要求がない場合は、ステップ２０に進み、要求が有る場合は、ステップ１９に進む。
ステップ１９では、ＲＡＭ２９上のタッチスイッチ１２１〜１２４のＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正したＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋの内容と、スイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１の内容と、水滴の有り・無しのフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ２〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ２の内容を外部Ｉ／Ｆ３０を介して、ホストに出力する。そして、ステップ２０に進む。
ステップ２０では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのスケールの保存命令を確認し，命令がない場合は、ステップ２２に進み、命令が有る場合は、ステップ２１に進む。
ステップ２１では、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｓｃａｌｅに保存し、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｓｃａｌｅに保存し、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｓｃａｌｅに保存する。これらは、各タッチスイッチのスイッチ電極に、指および手等が接していない状態で、かつ、水滴が載置していない状態で電源投入後に、基準となる金属の棒を手に持ち、金属の棒をスイッチ電極に接したときに計測するベクトル値とベース値の変化量の最大値とそのときのｓｉｎ側の差分の変化量とｃｏｓ側の差分の変化量とを保存している。そして、ステップ２２に進む。
ステップ２２では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのベクトル値、ベース値の要求が有ったかどうかを確認し，要求がない場合は、ステップ２４に進み、要求が有る場合は、ステップ２３に進む。
ステップ２３では、ＲＡＭ２９上の各タッチスイッチのベクトル値ＳＷ１＿ｘ〜ＳＷ４＿ｘの内容と、ベース値ＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｂａｓｅの内容を外部Ｉ／Ｆ３０を介して、ホストに出力する。そして、ステップ２４に進む。
ステップ２４では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのスケールの設定データを確認し，設定データがない場合は、ステップ２６に進み、設定データがある場合は、ステップ２５に進む。
ステップ２３と組み合わせることによって、外部処理装置３１でベクトル値とベース値の変化量の最大値とそのときのｓｉｎ側の差分の変化量とｃｏｓ側の差分の変化量を外部処理装置３１から設定できる。これは、金属の棒をスイッチ電極に接したときの設定方法に有用になる。
ステップ２５では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのスケールの設定データを、ＥＥＰＲＯＭ３２上のＳＷ１＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｓｃａｌｅと、ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｓｃａｌｅと、ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｓｃａｌｅとに保存する。そして、ステップ２６に進む。
ステップ２１では、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｓｃａｌｅに保存し、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｓｃａｌｅに保存し、ＲＡＭ２９上のＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘの内容を、ＥＥＰＲＯＭ３２のＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｓｃａｌｅに保存する。これらは、各タッチスイッチのスイッチ電極に、指および手等が接していない状態で、かつ、水滴が載置していない状態で電源投入後に、基準となる金属の棒を手に持ち、金属の棒をスイッチ電極に接したときに計測するベクトル値とベース値の変化量の最大値とそのときのｓｉｎ側の差分の変化量とｃｏｓ側の差分の変化量とを保存している。そして、ステップ２２に進む。
ステップ２２では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのベクトル値、ベース値の要求が有ったかどうかを確認し，要求がない場合は、ステップ２４に進み、要求が有る場合は、ステップ２３に進む。
ステップ２３では、ＲＡＭ２９上の各タッチスイッチのベクトル値ＳＷ１＿ｘ〜ＳＷ４＿ｘの内容と、ベース値ＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｂａｓｅの内容を外部Ｉ／Ｆ３０を介して、ホストに出力する。そして、ステップ２４に進む。
ステップ２４では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのスケールの設定データを確認し，設定データがない場合は、ステップ２６に進み、設定データがある場合は、ステップ２５に進む。
ステップ２３と組み合わせることによって、外部処理装置３１でベクトル値とベース値の変化量の最大値とそのときのｓｉｎ側の差分の変化量とｃｏｓ側の差分の変化量を外部処理装置３１から設定できる。これは、金属の棒をスイッチ電極に接したときの設定方法に有用になる。
ステップ２５では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、各タッチスイッチのスケールの設定データを、ＥＥＰＲＯＭ３２上のＳＷ１＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｓｃａｌｅと、ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｓｃａｌｅと、ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｓｃａｌｅとに保存する。そして、ステップ２６に進む。
ステップ２６では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、タッチスイッチの閾値の設定データを確認し，設定データがない場合は、ステップ７に戻り、設定データがある場合は、ステップ２７に進む。
ステップ２７では、外部処理装置３１、例えば、ホストに接続する外部Ｉ／Ｆ３０を介して、閾値の設定データを、ＥＥＰＲＯＭ３２上のｔｈｒｅｓｈｈｏｌｄ１〜ｔｈｒｅｓｈｈｏｌｄ４に保存する。そして、ステップ７に戻る。
続いて、タッチスイッチ１２１の演算処理について、図１０と図１２を用いて、詳細に説明する。
まず、ステップ２８では、計測したベクトル値よりベース値を引いて、差分の変化量のデータを求める。ｓｉｎ側のベクトル値ＳＷ１＿ｘよりベース値ＳＷ１＿ｘ＿ｂａｓｅを引いたｓｉｎ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔを、ｃｏｓ側のベクトル値ＳＷ１＿ｙよりベース値ＳＷ１＿ｙ＿ｂａｓｅを引いたｃｏｓ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔを求める。そして、変化量ＳＷ１＿ｄｔに式ルート（ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの二乗＋ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔの二乗）を計算した保存する。さらに、変化量を正規化するに当たり、変化量ＳＷ１＿ｄｔをスケール値ＳＷ１＿ｓｃａｌｅで割って、１００倍した値を正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌに保存する。 そして、ステップ２９に進む。
ステップ２９では、変化量ＳＷ１＿ｄｔが、現在までの最大値の変化量ＳＷ１＿ｄｔ＿ｍａｘより大きいときは、ステップ３０に進み、現在までの最大値の変化量ＳＷ１＿ｄｔ＿ｍａｘ以下のときは、ステップ３１に進む。
ステップ３０では、変化量ＳＷ１＿ｄｔが、現在までの最大値の変化量ＳＷ１＿ｄｔ＿ｍａｘに保存し、そのときのｓｉｎ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔを変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘに保存し、そのときのｃｏｓ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔを変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘに保存して、ステップ３１に進む。
ステップ３１では、ｓｉｎ側のスケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅの絶対値とｃｏｓ側のスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの絶対値を比較し、ｓｉｎ側のスケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅの絶対値が大きければ、ステップ３２に進み、それ以外ならば、ステップ３４に進む。
ステップ３２では、ｓｉｎ側のスケール値ＳＷ１＿ｘ＿ｓｃａｌｅの符号とｓｉｎ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｘ＿ｄｔの符号が違えば、ステップ３３に進み、同じならばステップ３６に進む。
ステップ３３では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌをマイナスにして、再保存する。そして、ステップ３６に進む。
ステップ３４では、ｃｏｓ側のスケール値ＳＷ１＿ｙ＿ｓｃａｌｅの符号とｓｉｎ側の差分の変化量ＳＷ１＿ｙ＿ｄｔ符号が違えば、ステップ３５に進み、同じならばステップ３６に進む。
ステップ３５では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌをマイナスにして、再保存する。そして、ステップ３６に進む。
ステップ３６では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが０以上ならばステップ３７に進み、０未満ならばステップ４２に進む。
ステップ３７では、タッチスイッチ１２１の水滴の載置状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ２を０にし、水滴の載置無しの状態とする。そして、ステップ３８に進む。
ステップ３８では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、スイッチＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１を超えているならば、ステップ３９に進み、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ１を超えていないならば、ステップ４０に進む。
ステップ３９では、タッチスイッチ１２１のスイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１を１とし、スイッチＯＮ状態にする。そして、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
ステップ４０では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、スイッチＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２未満ならば、ステップ４１に進み、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２以上ならば、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
ステップ４１では、タッチスイッチ１２１のスイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１を０とし、スイッチＯＦＦ状態にする。そして、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
ステップ４２では、タッチスイッチ１２１のスイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１を０に設定し、ＯＦＦの状態にする。そして、ステップ４３に進む。
ステップ４３では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、水滴の載置ＯＮの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４未満ならば、ステップ４４に進み、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ４以上ならば、ステップ４５に進む。
ステップ４４では、タッチスイッチ１２１の水滴の載置状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ２を１とし、水滴載置有りの状態にする。そして、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
ステップ４５では、正規化した変化量としてＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが、水滴の載置ＯＦＦの閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３を超えているならば、ステップ４６に進み、ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ３以上ならば、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
ステップ４６では、タッチスイッチ１２１の水滴の載置状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ２を０とし、水滴載置無しの状態にする。そして、タッチスイッチ１２１の演算処理を終了する。
タッチスイッチ１２２〜１２４の演算処理は、タッチスイッチ１２１の演算処理の方法と同じなので、説明しないが、各タッチスイッチ１２２〜１２４の演算処理では、ＲＡＭ２８上の、ｓｉｎ側の差分の変化量ＳＷ２＿ｘ＿ｄｔ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｄｔ、ｃｏｓ側の差分の変化量ＳＷ２＿ｙ＿ｄｔ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｄｔ、変化量ＳＷ２＿ｄｔ〜ＳＷ４＿ｄｔ、正規化した変化量ＳＷ２＿ｎｏｒｍａｌ〜ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌ、ｓｉｎ側の差分の変化量の最大値ＳＷ２＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｘ＿ｄｔ＿ｍａｘ、ｃｏｓ側の差分の変化量ＳＷ２＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｙ＿ｄｔ＿ｍａｘ、変化量ＳＷ２＿ｄｔ＿ｍａｘ〜ＳＷ４＿ｄｔ＿ｍａｘ、スイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ２＿ｆｌａｇ１〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１、水滴の載置状態を表すフラグＳＷ２＿ｆｌａｇ２〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ２を設定する。
続いて、フラグの補正について、図１１と図１２を用いて、詳細に説明する。
まず、ステップ４７では、タッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を表すフラグＳＷ１＿ｆｌａｇ１〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１を全て加算し、ＲＡＭ２８上のワークメモリｗｋに保存する。そして、ステップ４８に進む。
ステップ４８では、ＲＡＭ２８上のワークメモリｗｋが０ならば、タッチスイッチ１２１〜１２４の全てのスイッチがＯＦＦ状態を判断し、ステップ４９に進み、０以外ならば、タッチスイッチ１２１〜１２４の一つ以上のスイッチがＯＮの状態と判断して、ステップ５０に進む。
ステップ４９では、タッチスイッチ１２１〜１２４の全てのスイッチがＯＦＦ状態として、スイッチのＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正するＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ〜ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋにスイッチＯＦＦの状態として０を保存する。そして、フラグ補正を終了する。
ステップ５０では、タッチスイッチ１２１〜１２４の正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌ〜ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌの中から、ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌが一番大きければ、ステップ５１に進み、それ以外は、ステップ５２に進む。
ステップ５１では、タッチスイッチ１２１に対応する、スイッチのＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正するＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋをスイッチＯＮとして１を保存し、他のタッチスイッチに対応するＳＷ２＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ３＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋにＯＦＦの状態として０を保存する。そして、フラグ補正を終了する。
ステップ５２では、タッチスイッチ１２１〜１２４の正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌ〜ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌの中から、ＳＷ２＿ｎｏｒｍａｌが一番大きければ、ステップ５３に進み、それ以外は、ステップ５４に進む。
ステップ５３では、タッチスイッチ１２２に対応する、スイッチのＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正するＳＷ２＿ｆｌａｇ１＿ｗｋをスイッチＯＮとして１を保存し、他のタッチスイッチに対応するＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ３＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋにＯＦＦの状態として０を保存する。そして、フラグ補正を終了する。
ステップ５４では、タッチスイッチ１２１〜１２４の正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌ〜ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌの中から、ＳＷ３＿ｎｏｒｍａｌが一番大きければ、ステップ５５に進み、それ以外は、ステップ５６に進む。
ステップ５５では、タッチスイッチ１２３に対応する、スイッチのＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正するＳＷ３＿ｆｌａｇ１＿ｗｋをスイッチＯＮとして１を保存し、他のタッチスイッチに対応するＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ２＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋにＯＦＦの状態として０を保存する。そして、フラグ補正を終了する。
ステップ５６では、タッチスイッチ１２１〜１２４の正規化した変化量ＳＷ１＿ｎｏｒｍａｌ〜ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌの中から、ＳＷ４＿ｎｏｒｍａｌが一番大きければ、ステップ５７に進み、それ以外は、フラグ補正を終了する。
ステップ５７では、タッチスイッチ１２４に対応する、スイッチのＯＮ・ＯＦＦのフラグを補正するＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋをスイッチＯＮとして１を保存し、他のタッチスイッチに対応するＳＷ１＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ２＿ｆｌａｇ１＿ｗｋ、ＳＷ４＿ｆｌａｇ１＿ｗｋにＯＦＦの状態として０を保存する。そして、フラグ補正を終了する。
第１の実施例のフラグ補正では、複数のタッチスイッチのスイッチがＯＮの場合には、各タッチスイッチの正規化した変化量の中で一番大きい値のスイッチをＯＮとし、その他をＯＦＦとして、フラグ補正を行っているが、水滴のような液体に有用であり、複数のタッチスイッチのスイッチがＯＮの場合には、全てＯＦＦとしてフラグ補正し、複数のタッチスイッチ上に載置した導体に指がタッチした場合の誤入力の防止に対応してもよい。
次に、第２の実施例を示す。第１の実施例において、各タッチスイッチ１２１〜１２４を計測するにあたり、スイッチ選択２７より切替回路８を制御して選択したドライブするスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を全て接続状態にし、スイッチ電極１０１〜１０４を一つの電極としている。
図１３に、第２の実施例の静電容量結合方式静電センサーによるタッチスイッチのオン／オフを計測する場合の構成図を示す。まず、制御装置２は、ＣＰＵ３と、プログラムを内蔵するＲＯＭ２８と、ワーキングメモリを内蔵するＲＡＭ２９と、定数（例えば閾値）を内蔵するＥＥＰＲＯＭ３２と、信号をｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に変換する同期発信回路５，６に信号を出力する発振器４、ｓｉｎ信号を供給するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を選択する切替回路８を制御するスイッチ選択２７と、ｓｉｎ信号を受信するスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を選択する切替回路１３を制御するスイッチ選択２６と、バンドパスフィルタ回路１７よりｓｉｎ信号の周波数帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する切替回路１８を制御するスイッチ選択２５と、同期発信回路５からのｓｉｎ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路１９で掛算し、ローパスフィルタ２１を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２３と、同期発信回路６からのｃｏｓ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路２０で掛算し、ローパスフィルタ２２を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、２つのＡ／Ｄ変換回路２３、２４のデジタルデータを演算して、タッチスイッチのオンまたはオフ情報を外部処理装置３１に各タッチスイッチのＩ／Ｏとして出力する外部Ｉ／Ｆ３０とから構成している。
ここで、本実施例ではタッチスイッチの数を４個設けたものを例に説明する。タッチスイッチ１２１は、コンデンサを形成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１との対より構成し、同様に、タッチスイッチ１２２はスイッチ電極１０２と１１２との対より構成し、タッチスイッチ１２３は、スイッチ電極１０３と１１３との対より構成し、タッチスイッチ１２４は、スイッチ電極１０４と１１４との対から構成する。そして、ＰＥＴフィルム９上に、スイッチ電極群Ａ１０およびスイッチ電極群Ｂ１１を形成し、使用者の指は、ＰＥＴフィルム９を介して、タッチスイッチ１２１〜１２４の入力領域にタッチする。また、発振器４から出力する発振周波数の種類を３個とし、このｓｉｎ信号の周波数の帯域を通過させるバンドパスフィルタの種類も３個として説明する。
次に、第２の実施例を示す。第１の実施例において、各タッチスイッチ１２１〜１２４を計測するにあたり、スイッチ選択２７より切替回路８を制御して選択したドライブするスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を全て接続状態にし、スイッチ電極１０１〜１０４を一つの電極としている。
図１３に、第２の実施例の静電容量結合方式静電センサーによるタッチスイッチのオン／オフを計測する場合の構成図を示す。まず、制御装置２は、ＣＰＵ３と、プログラムを内蔵するＲＯＭ２８と、ワーキングメモリを内蔵するＲＡＭ２９と、定数（例えば閾値）を内蔵するＥＥＰＲＯＭ３２と、信号をｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号に変換する同期発信回路５，６に信号を出力する発振器４、ｓｉｎ信号を供給するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を選択する切替回路８を制御するスイッチ選択２７と、ｓｉｎ信号を受信するスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４を選択する切替回路１３を制御するスイッチ選択２６と、バンドパスフィルタ回路１７よりｓｉｎ信号の周波数帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する切替回路１８を制御するスイッチ選択２５と、同期発信回路５からのｓｉｎ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路１９で掛算し、ローパスフィルタ２１を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２３と、同期発信回路６からのｃｏｓ信号とバンドパスフィルタ回路１７のバンドフィルタ１７１〜１７３の何れかを介したｓｉｎ信号とを掛算回路２０で掛算し、ローパスフィルタ２２を介した信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、２つのＡ／Ｄ変換回路２３、２４のデジタルデータを演算して、タッチスイッチのオンまたはオフ情報を外部処理装置３１に各タッチスイッチのＩ／Ｏとして出力する外部Ｉ／Ｆ３０とから構成している。
ここで、本実施例ではタッチスイッチの数を４個設けたものを例に説明する。タッチスイッチ１２１は、コンデンサを形成するスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１と、スイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１との対より構成し、同様に、タッチスイッチ１２２はスイッチ電極１０２と１１２との対より構成し、タッチスイッチ１２３は、スイッチ電極１０３と１１３との対より構成し、タッチスイッチ１２４は、スイッチ電極１０４と１１４との対から構成する。そして、ＰＥＴフィルム９上に、スイッチ電極群Ａ１０およびスイッチ電極群Ｂ１１を形成し、使用者の指は、ＰＥＴフィルム９を介して、タッチスイッチ１２１〜１２４の入力領域にタッチする。また、発振器４から出力する発振周波数の種類を３個とし、このｓｉｎ信号の周波数の帯域を通過させるバンドパスフィルタの種類も３個として説明する。
制御装置２のＣＰＵ３によって発振器４から出力する発振周波数を設定し、発振器から出力する信号を２つの同期発信回路より、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を９０度の位相差に変換して出力する。この発振周波数の設定の際には、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御してｓｉｎ信号の周波数の帯域に対応したバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを選択する。そして、ｓｉｎ信号は増幅回路７により、タッチスイッチ１２１〜１２４の４個のスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４をドライブする線を選択する切替回路８に接続する。スイッチ選択２７より切替回路８を制御して全てドライブするスイッチ電極群Ａ１０のスイッチ電極１０１〜１０４を介した増幅したｓｉｎ信号の電圧により、もう一方のスイッチ選択２６より切替回路１３で、スイッチ電極１０１〜１０４に対となる選択したスイッチ電極群Ｂ１１のスイッチ電極１１１〜１１４の何れかを通じ抵抗１４に電流が流れる。
このとき、選択しないスイッチ電極は、スイッチ選択２６より切替回路１３を制御して、未接続にする。タッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極１１１〜１１４を介した電流ｉ１〜ｉ４は、抵抗１４を通過することで電圧Ｅ１〜Ｅ４に変換し、増幅回路１６で増幅する。そして、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御して発振器４より出力する発振周波数によって、生成するｓｉｎ信号の帯域に対応するバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを通過し、ｓｉｎ信号の周波数の通過帯域以外の周波数をカットする。
バンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかより切替回路１８を介して出力する周波数は、それぞれ２つの掛算回路１９、２０のｙ側に入力する。２つの掛算回路１９、２０のＸ側にはｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号が入力する。それぞれの掛算回路１９、２０の通過によって、周波数をそれぞれの掛算回路１９，２０の結果は、非常に低い周波数帯域を通過させるローパスフィルタ２１、２２において、ノイズ信号が消され、ＤＣ信号が取り出される。そして、それぞれのＤＣ信号は制御装置２のＡ／Ｄ変換器２３、２４でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ３に入力する。ＣＰＵ３は、タッチスイッチ１２１から、タッチスイッチ１２２、タッチスイッチ１２３、タッチスイッチ１２４の順番に、スイッチ選択２６を介して、切替回路１３を逐次制御して、デジタルデータを入力する。
制御フローは、第１の実施例と同様な制御を行うことにより、制御することができる。
このとき、選択しないスイッチ電極は、スイッチ選択２６より切替回路１３を制御して、未接続にする。タッチスイッチ１２１〜１２４のスイッチ電極群Ｂのスイッチ電極１１１〜１１４を介した電流ｉ１〜ｉ４は、抵抗１４を通過することで電圧Ｅ１〜Ｅ４に変換し、増幅回路１６で増幅する。そして、スイッチ選択２５より切替回路１８を制御して発振器４より出力する発振周波数によって、生成するｓｉｎ信号の帯域に対応するバンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかを通過し、ｓｉｎ信号の周波数の通過帯域以外の周波数をカットする。
バンドパスフィルタ回路１７のバンドパスフィルタ１７１〜１７３の何れかより切替回路１８を介して出力する周波数は、それぞれ２つの掛算回路１９、２０のｙ側に入力する。２つの掛算回路１９、２０のＸ側にはｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号が入力する。それぞれの掛算回路１９、２０の通過によって、周波数をそれぞれの掛算回路１９，２０の結果は、非常に低い周波数帯域を通過させるローパスフィルタ２１、２２において、ノイズ信号が消され、ＤＣ信号が取り出される。そして、それぞれのＤＣ信号は制御装置２のＡ／Ｄ変換器２３、２４でデジタルデータに変換し、ＣＰＵ３に入力する。ＣＰＵ３は、タッチスイッチ１２１から、タッチスイッチ１２２、タッチスイッチ１２３、タッチスイッチ１２４の順番に、スイッチ選択２６を介して、切替回路１３を逐次制御して、デジタルデータを入力する。
制御フローは、第１の実施例と同様な制御を行うことにより、制御することができる。
１ 指
２ 制御装置
３ ＣＰＵ
４ 発振器
５ 同期発信回路
６ 同期発信回路
７ 増幅回路
８ 切替回路
９ ＰＥＴフィルム
１０ スイッチ電極群Ａ
１０１ スイッチ電極
１０２ スイッチ電極
１０３ スイッチ電極
１０４ スイッチ電極
１１ スイッチ電極群Ｂ
１１１ スイッチ電極
１１２ スイッチ電極
１１３ スイッチ電極
１１４ スイッチ電極
１２１ タッチスイッチ
１２２ タッチスイッチ
１２３ タッチスイッチ
１２４ タッチスイッチ
１３ 切替回路
１４ 抵抗
１５ 電流電圧変換器
１６ 増幅回路
１７ バンドパスフィルタ回路
１７１ バンドパスフィルタ
１７２ バンドパスフィルタ
１７３ バンドパスフィルタ
１８ 切替回路
１９ 掛算回路
２０ 掛算回路
２１ ローパスフィルタ
２２ ローパスフィルタ
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ スイッチ選択
２６ スイッチ選択
２７ スイッチ選択
２８ ＲＯＭ
２９ ＲＡＭ
３０ 外部Ｉ／Ｆ
３１ 外部処理装置
３２ ＥＥＰＲＯＭ
２ 制御装置
３ ＣＰＵ
４ 発振器
５ 同期発信回路
６ 同期発信回路
７ 増幅回路
８ 切替回路
９ ＰＥＴフィルム
１０ スイッチ電極群Ａ
１０１ スイッチ電極
１０２ スイッチ電極
１０３ スイッチ電極
１０４ スイッチ電極
１１ スイッチ電極群Ｂ
１１１ スイッチ電極
１１２ スイッチ電極
１１３ スイッチ電極
１１４ スイッチ電極
１２１ タッチスイッチ
１２２ タッチスイッチ
１２３ タッチスイッチ
１２４ タッチスイッチ
１３ 切替回路
１４ 抵抗
１５ 電流電圧変換器
１６ 増幅回路
１７ バンドパスフィルタ回路
１７１ バンドパスフィルタ
１７２ バンドパスフィルタ
１７３ バンドパスフィルタ
１８ 切替回路
１９ 掛算回路
２０ 掛算回路
２１ ローパスフィルタ
２２ ローパスフィルタ
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ スイッチ選択
２６ スイッチ選択
２７ スイッチ選択
２８ ＲＯＭ
２９ ＲＡＭ
３０ 外部Ｉ／Ｆ
３１ 外部処理装置
３２ ＥＥＰＲＯＭ
Claims (7)
- 絶縁体に、導電性材料からなる電極と導通部材を配置し、前記導通部材と前記電極の静電容量を、前記導通部材と、前記電極との間に流れる電流を電圧に変換するために、発振器で生成する信号を、同期発振回路により同期がとれたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に変換し、前記ｓｉｎ信号を印加した複数の電極からなる電極群Ａをドライブする配線と、電流・電圧変換回路とそれを経由して複数の電極からなる電極群Ｂに接続する配線と、電流・電圧変換された信号と前記ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号とを掛算する掛算回路と、前記掛算回路による信号をＤＣ信号とするローパスフィルタ回路と、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理する制御装置からなる静電容量結合方式静電センサーにおいて、電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線と未接続にする配線の組み合わせを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理する手段と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態とを判別することを特徴とする静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項１記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、計測しない電極群Ａの電極の配線と、電極群Ｂの電極の配線とを未接続にし、電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線とを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理することによって、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態とを判別する手段とを備えた静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項１記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、計測しない電極群Ａの電極の配線を接続し、電極群Ｂの電極の配線を未接続にし、電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線とを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測し、演算処理することによって、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態と、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態とを判別する手段とを備えた静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項１記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、開始時の電極群Ａの電極をドライブする配線と、前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線とを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を基準値とし、以降の電極群Ａの電極をドライブする配線と前記電流・電圧変換回路を経由して電極群Ｂの電極に接続する配線とを逐次変えて、前記ＤＣ信号化された電圧を計測値とし、予め設定した前記変化量の基準スケールと、前記変化量の方向とによって、演算処理することを特徴とする静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項１記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、第１の閾値を設けて、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が近接した状態を判断し、第２の閾値を設けて、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に指が離れた状態を判断し、第３の閾値を設けて、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が載置した状態を判断し、第４の閾値を設けて、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極に物体が離れた状態を判断することを特徴とする静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項５記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極とのオン、オフ状態の通知を指が近接した状態と、指が離れた状態とし、電極群Ａの電極と電極群Ｂの電極の複数に物体が載値した場合に備えて、前記のオンとオフ状態を補正して通知することを特徴とする静電容量結合方式静電センサー。
- 請求項５記載の静電容量結合方式静電センサーにおいて、指が近接した状態と、指が離れた状態と、物体が近接した状態と、物体が離れた状態とを通知することを特徴とする静電容量結合方式静電センサー。
Priority Applications (1)
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| JP2012280688A JP6123286B2 (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 静電容量結合方式静電センサー |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016086220A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | ぺんてる株式会社 | 静電容量結合方式静電センサー |
| JP2017017450A (ja) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | ぺんてる株式会社 | 静電容量結合方式静電センサー |
Citations (6)
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| JP2014025811A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Pentel Corp | 静電容量結合方式静電センサー |
-
2012
- 2012-12-25 JP JP2012280688A patent/JP6123286B2/ja active Active
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