WO2020110455A1 - センサ装置 - Google Patents

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WO2020110455A1
WO2020110455A1 PCT/JP2019/038663 JP2019038663W WO2020110455A1 WO 2020110455 A1 WO2020110455 A1 WO 2020110455A1 JP 2019038663 W JP2019038663 W JP 2019038663W WO 2020110455 A1 WO2020110455 A1 WO 2020110455A1
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WO
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conductor
sensor
signal
touch panel
circumference
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PCT/JP2019/038663
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高田　直樹
田中　俊彦
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 1D translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts
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    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a sensor device.
  • an input device detachable from the display device is disclosed.
  • This input device mechanically, optically, or magnetically detects a rotational operation of an operation input unit that moves rotationally with respect to a stationary unit.
  • the detection signal is transmitted to the display device by wireless communication.
  • the purpose of this embodiment is to provide a sensor device capable of highly accurate sensing.
  • a capacitance type touch panel a knob rotatably provided around a rotation axis, and a conductor held by the knob and opposed to the touch panel at a part of a circumference around the rotation axis.
  • a sensor controller for controlling the touch panel, wherein the sensor controller holds a reference signal corresponding to the capacitance in a state where the conductor does not face the touch panel, and in the first sensing period,
  • a sensor device is provided which detects a first coordinate of the conductor based on a first sensor signal received from the touch panel and the reference signal in a state where the conductor faces a first position of the touch panel.
  • a capacitance type touch panel a knob rotatably provided around a rotation axis, and a conductor held by the knob and opposed to the touch panel at a part of a circumference around the rotation axis.
  • a sensor controller for controlling the touch panel, wherein the sensor controller is based on a first sensor signal received from the touch panel in a first sensing period with the conductor facing a first position of the touch panel.
  • the sensor controller is based on a first sensor signal received from the touch panel in a first sensing period with the conductor facing a first position of the touch panel.
  • a sensor device is provided for detecting a rotation angle of a conductor.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the sensor device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the sensor device 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first configuration example of the input device 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second configuration example of the input device 200.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method of detecting the rotation information of the knob 210 (or the conductor 220).
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the process of detecting the coordinates of the conductor 220.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the process shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the process of detecting the rotation angle of the conductor 220.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the sensor device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the sensor device 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the process shown in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining another process of detecting the coordinates of the conductor 220.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a correction method when the sensor device 1 of the present embodiment is used in a high temperature environment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a correction method when the sensor device 1 of the present embodiment is used in a low temperature environment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a state in which the touch panel 100 and the input device 200 are superimposed.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining another process of detecting the rotation angle of the conductor 220.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a state in which the rotation angle (or movement distance) of the conductor 220 is small.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of calculating the delta.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the signal ratio.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle and the signal ratio.
  • FIG. 19 is a diagram showing a third configuration example of the input device 200.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device DSP equipped with the sensor device 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the sensor device 1 according to the present embodiment.
  • the sensor device 1 includes a touch panel 100, an input device 200, and a sensor controller 300.
  • the touch panel 100 is, for example, a capacitive touch panel.
  • the mutual capacitance type touch panel 100 will be described.
  • the touch panel 100 includes a plurality of drive electrodes Tx and a plurality of detection electrodes Rx.
  • the m driving electrodes Tx1 to Txm are arranged at intervals in one direction.
  • the n detection electrodes Rx1 to Rxn are arranged at intervals and are arranged so as to intersect the drive electrodes Tx1 to Txm.
  • An area SA where the drive electrodes Tx1 to Txm and the detection electrodes Rx1 to Rxn intersect each other corresponds to a detection area for detecting contact or approach of an object with the touch panel 100.
  • m and n are integers of 2 or more.
  • the sensor controller 300 controls the touch panel 100. That is, the sensor controller 300 transmits the drive signal Stx to the drive electrode Tx.
  • the detection electrode Rx outputs a sensor signal Srx necessary for sensing when the drive signal Stx is supplied to the drive electrode Tx.
  • the sensor signal Srx is a signal based on the electrostatic capacitance (hereinafter, simply referred to as capacitance) of the drive electrode Tx and the detection electrode Rx.
  • a period for transmitting the drive signal Stx to each of the drive electrodes Tx1 to Txm is referred to as one sensing period (or one frame).
  • the sensor controller 300 receives the sensor signal Srx output from each of the detection electrodes Rx1 to Rxn in one sensing period, detects the presence/absence of an object touching or approaching the touch panel 100, and detects the position coordinates of the object. To detect.
  • the input device 200 is attached to the detection area SA of the touch panel 100. Although the details of the input device 200 will be described later, the input device 200 includes a knob 210 rotatably provided and a conductor 220 held by the knob 210. The conductor 220 faces and is in contact with the touch panel 100. The conductor 220 may be arranged close to the touch panel 100 without contacting the touch panel 100 while facing the touch panel 100.
  • the sensor controller 300 transmits the drive signal Stx to each of the drive electrodes Tx1 to Txm, receives the sensor signal Srx output from each of the detection electrodes Rx1 to Rxn, and outputs the rotation information of the knob 210 and the pressing information of the knob 210.
  • the rotation information includes the rotation angle of the knob 210, the position coordinates of the conductor 220, and the like.
  • the pressing information includes whether or not the knob 210 is pressed, the position coordinates of the conductor 220 when the knob 210 is pressed, and the like.
  • Such a sensor controller 300 has a built-in memory M.
  • the memory M stores various programs necessary for detecting the rotation information and the pressing information, data corresponding to a reference signal, and the like.
  • the reference signal is a signal corresponding to the capacitance when the conductor 220 does not face the touch panel 100, and is a sensor signal output from the detection electrode Rx when the drive signal Stx is transmitted to the drive electrode Tx. It corresponds to a signal equivalent to Srx. That is, the reference signal is a signal corresponding to the mutual capacitance of one drive electrode Tx and one detection electrode Rx.
  • the memory M also stores a reference signal over the entire detection area SA, that is, a signal corresponding to the mutual capacitance between all the drive electrodes Tx1 to Txm and all the detection electrodes Rx1 to Rxn.
  • the sensor controller 300 transmits the detected rotation information and pressure information to the host side.
  • touch panel 100 described above is not limited to the mutual capacitance type and may be a self capacitance type.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the sensor device 1 shown in FIG.
  • the touch panel 100 includes a dielectric layer De and a cover member CV in addition to the drive electrode Tx and the detection electrode Rx.
  • the dielectric layer De is located between the drive electrode Tx and the detection electrode Rx.
  • the cover member CV covers the detection electrode Rx.
  • the surface CVa of the cover member CV is a surface that faces the user, and is a surface that the user or an object can touch.
  • the input device 200 is provided on the front surface CVa.
  • the detection electrode Rx is located between the drive electrode Tx and the input device 200.
  • the input device 200 includes a fixed body 230 in addition to the knob 210 and the conductor 220.
  • the fixed body 230 is fixed to the touch panel 100 by being bonded to the surface CVa.
  • the knob 210 is rotatably provided with respect to the fixed body 230.
  • the knob 210 is separated from the surface CVa.
  • the knob 210 and the fixed body 230 are formed in a tubular shape extending along the rotation axis O.
  • the rotation axis O is orthogonal to the surface CVa, for example.
  • the knob 210 and the fixed body 230 are made of an insulating material.
  • the conductor 220 is located outside the fixed body 230 and is held by the knob 210.
  • the tip of the conductor 220 is in contact with the surface CVa.
  • the state where the conductor 220 is in contact with the touch panel 100 corresponds here to the state where the conductor 220 is in contact with the cover member CV of the touch panel 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first configuration example of the input device 200.
  • a circle C around the rotation axis O is shown by a chain line.
  • the conductor 220 is located on a part of the circumference C.
  • the conductor 220 is formed in a non-annular shape, and an invalid area NA where no conductor exists is formed on the circumference C.
  • the conductor 220 is formed in a dot shape on the circumference C.
  • the length of the conductor 220 along the circumference C is shorter than the length of the invalid area NA along the circumference C.
  • the conductor 220 faces and contacts the touch panel 100, while the invalid area NA is separated from the touch panel 100.
  • the knob 210 is rotated about the rotation axis O along the arrow A in the drawing, the conductor 220 moves on the circumference C. Since the conductor 220 is held by the knob 210, the rotation angle of the conductor 220 is equal to the rotation angle of the knob 210.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second configuration example of the input device 200.
  • the second configuration example shown in FIG. 4 is different from the first configuration example shown in FIG. 3 in that the conductor 220 is formed in a C shape. That is, the conductor 220 extends along the circumference C and has a notch NT in a part on the circumference C. The area overlapping the notch NT on the circumference C corresponds to the ineffective area NA.
  • the length of the conductor 220 along the circumference C is longer than 1/2 of the circumference C. That is, the length of the conductor 220 along the circumference C is longer than the length of the invalid area NA along the circumference C.
  • the central angle ⁇ 1 on the side along the conductor 220 is It is larger than the central angle ⁇ 2 on the side along the notch NT. Further, the central angle ⁇ 1 is larger than 180°.
  • the conductor 220 of the second configuration example also faces and contacts the touch panel 100, while the notch NT is separated from the touch panel 100.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining one method of detecting the rotation information of the knob 210 (or the conductor 220).
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the initial state immediately after the power is turned on
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the state after rotating the knob 210.
  • the baseline is based on the mutual capacitance between the m drive electrodes Tx and the n detection electrodes Rx in the first sensing period immediately after the power is turned on. It is the data obtained by plotting the first sensor signal.
  • the raw data (RawData) represents, for example, m*n second sensor signals based on mutual capacitance between the m drive electrodes Tx and the n detection electrodes Rx in the second sensing period after the first sensing period. It is the data obtained by plotting. This raw data is updated every sensing period.
  • Delta (Delta) is data corresponding to a difference value [(baseline)-(raw data)] in each sensing period.
  • the baseline shown by the dotted line in the figure and the raw data shown by the solid line in the figure are data obtained when one drive electrode Tx is driven.
  • the conductor 220 in the initial state, the conductor 220 is in contact with the touch panel 100 at the first position P1.
  • the raw data value of the first position P1 is smaller than the raw data value of the other position P0 where the conductor 220 is not placed.
  • the values of raw data at other positions where the conductor 220 is not placed are all at the same level. In such an initial state, the raw data matches the baseline. Therefore, the delta is zero throughout regardless of the position of the conductor 220.
  • the conductor 220 contacts the touch panel 100 at the second position P2 and is removed from the first position P1.
  • the baseline is the same as the initial state.
  • the raw data value at the first position P1 increases from the initial state as the conductor 220 is removed, and is at the same level as the raw data value at another position P0 where the conductor 220 is not placed. Therefore, the delta at the first position P1 becomes a negative signal.
  • the value of raw data at the second position P2 is lower than that in the initial state due to the contact of the conductor 220, and becomes smaller than the value of raw data at other positions P0 where the conductor 220 is not placed.
  • the sensor controller 300 illustrated in FIG. 1 detects the rotation information of the knob 210 (or the conductor 220) by analyzing the delta described with reference to FIG. 5B over the entire position of the detection area SA. be able to.
  • the sensor controller 300 detects the first coordinate (x1, y1) of the first position P1 based on the negative signal shown in FIG. 5B, and also based on the positive signal.
  • the second coordinate (x2, y2) of the second position P2 is detected.
  • the sensor controller 300 calculates the moving distance of the conductor 220 based on the first coordinates and the second coordinates, and detects the rotation angle based on the moving distance.
  • the negative signal and the positive signal are adjacent to each other. For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of the coordinates based on the signal may be lowered, and further the error of the moving distance or the rotation angle may be increased.
  • the first method for detecting the rotation information of the knob 210 (or the conductor 220) of this embodiment will be described below.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the process of detecting the coordinates of the conductor 220. The steps described here are executed by the sensor controller 300 shown in FIG. Further, the sensor controller 300 holds the reference signal as described with reference to FIG.
  • the sensor controller 300 first transmits the drive signal Stx to the drive electrode Tx of the touch panel 100 shown in FIG. 1 and receives the sensor signal Srx from each of the n detection electrodes Rx (step ST1). Then, the sensor controller 300 calculates the delta corresponding to the difference value between the two based on the received sensor signal Srx and the reference signal stored in the memory M (step ST2). Then, the sensor controller 300 detects the coordinates of the conductor 220 based on the calculated delta (step ST3). In one sensing period, the sensor controller 300 sequentially drives, for example, m driving electrodes Tx1 to Txm, receives sensor signals from n detection electrodes Rx1 to Rxm, and analyzes the calculated delta to analyze the conductor 220. Detect coordinates.
  • the sensor signal received from the detection electrode Rx corresponds to the first sensor signal, and the first coordinate (x1, y1) corresponding to the first position P1 of the conductor 220 is detected.
  • the sensor signal received from the detection electrode Rx corresponds to the second sensor signal, and the second coordinate (x2, y2) corresponding to the second position P2 of the conductor 220. Is detected.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the process shown in FIG.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the step of detecting the first coordinates (x1, y1) of the first position P1
  • FIG. 7B is the second coordinate (x2) of the second position P2.
  • Y2) is a diagram for explaining a process of detecting.
  • the baseline in the figure is obtained by plotting the reference signals corresponding to the mutual capacitances of one drive electrode Tx and n detection electrodes Rx1 to Rxn.
  • the raw data in the figure is obtained by plotting the sensor signals received from each of the n detection electrodes Rx in step ST1.
  • the delta in the figure is obtained by plotting the difference value [(reference signal)-(sensor signal)] between each sensor signal and each reference signal in step ST2. In other words, the delta is data corresponding to the difference value [(baseline)-(raw data)].
  • the delta at the first position P1 becomes a positive signal. ..
  • the deltas at the other positions are almost zero.
  • the sensor controller 300 determines that the position of the conductor 220 is the first position P1 by analyzing the delta calculated in the first sensing period, and determines the first coordinate (x1, y1) corresponding to the first position P1. To detect.
  • the delta at the second position P2 is a positive signal. ..
  • the deltas of the other positions including the first position P1 are substantially zero.
  • the sensor controller 300 determines that the position of the conductor 220 is the second position P2 by analyzing the delta calculated in the second sensing period, and determines the second coordinate (x2, y2) corresponding to the second position P2. To detect.
  • the first coordinate (x1, y1) and the second coordinate (x2, y2) are detected by analyzing the delta over the entire detection area SA and calculating the center of gravity of the delta.
  • the x coordinate value of the first coordinate and the second coordinate corresponds to, for example, the value on the horizontal axis in the drawing, and is a value defined by the detection electrodes Rx1 to Rxn.
  • the y coordinate value is, for example, a value defined by the drive electrodes Tx1 to Txm.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the process of detecting the rotation angle of the conductor 220.
  • the sensor controller 300 executes the process shown in (A) of FIG. 6 and FIG. 7 in the first sensing period to detect the first coordinate (x1, y1) of the first position P1 (step ST11). .. Subsequently, the sensor controller 300 executes the steps shown in FIGS. 6 and 7 in the second sensing period to detect the second coordinates (x2, y2) of the second position P2 (step ST12). Then, the sensor controller 300 calculates the moving distance of the conductor 220 based on the first coordinate and the second coordinate (step ST13).
  • the sensor controller 300 detects the rotation angle of the conductor 220 (that is, the rotation angle of the knob 210) based on the calculated moving distance (step ST14). If the coordinates (x2, y2) detected in step ST12 match the coordinates (x1, y1) detected in step ST11, or if the movement distance calculated in step ST13 is zero, the sensor controller 300 , It is determined that the rotation angle is 0°.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the process shown in FIG.
  • the knob 210 rotates in the direction indicated by arrow A1 (counterclockwise direction) together with the conductor 220, and the rotation angle is detected in units of 10°.
  • the position of 0° in the drawing corresponds to the first position P1
  • the position of 10°, 20°, or 30° in the drawing corresponds to the second position P2.
  • the moving distance L in step ST13 shown in FIG. 8 includes the coordinates (x1, y1) of the first position P1 detected in step ST11 and the coordinates (x2, y2) of the second position P2 detected in step ST12. It is calculated as the straight line distance between.
  • the minimum rotation angle ⁇ min to be detected corresponds to the resolution in the sensor device 1 of this embodiment.
  • the sensor controller 300 calculates that the moving distance L calculated in step ST13 is (La/2) or more. , (3*La/2), it is detected that the rotation angle is ⁇ min.
  • the rotation angle ⁇ min is 10°
  • the reference straight line distance La between the two points is 4 mm
  • the sensor controller 300 determines that the rotation angle is 10 when the calculated moving distance L is 2 mm or more and less than 6 mm. Detected to be °.
  • the sensor controller 300 previously holds the reference signal corresponding to the mutual capacitance of the drive electrode Tx and the detection electrode Rx in the state where the conductor 220 does not face the touch panel 100. ..
  • signals having different polarities do not appear in the process of calculating the difference value between the reference signal and the sensor signal.
  • the difference value corresponding to each of the first position P1 and the second position P2 becomes a positive signal, and a negative signal does not appear. Therefore, even if the first position P1 and the second position P2 are close to each other, adjacent signals do not cancel each other.
  • the first coordinate and the second coordinate can be detected with high accuracy. Further, the moving distance of the conductor 220 and the rotation angle of the knob 210 or the conductor 220 based on the first coordinate and the second coordinate can be detected with high accuracy. Therefore, in detecting the rotation information of the knob 210, highly accurate sensing is possible.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining another process of detecting the coordinates of the conductor 220.
  • the sensor controller 300 first transmits a drive signal to the drive electrode Tx of the touch panel 100 shown in FIG. 1 and receives a sensor signal from each of the n detection electrodes Rx1 to Rxn (step ST21). Then, the sensor controller 300 calculates the average value of the plurality of received sensor signals (step ST22).
  • the average value of the plurality of sensor signals will be referred to as a sensor average value hereinafter.
  • the sensor average value here is, for example, an average value of m*n sensor signals in the entire detection area SA of the touch panel 100 shown in FIG. 1.
  • the sensor controller 300 calculates the average value of the sensor signals respectively received from the n detection electrodes Rx1 to Rxm when the m drive electrodes Tx1 to Txm are sequentially driven. Note that the sensor controller 300 may calculate, as the sensor average value, the average value of the sensor signals in the area where the input device 200 is provided in the detection area SA of the touch panel 100.
  • the sensor controller 300 calculates the offset amount based on the difference value between the calculated sensor average value and the average value of the plurality of reference signals (step ST23).
  • the average value of the plurality of reference signals is hereinafter referred to as the reference average value.
  • the reference average value here is, for example, an average value of m*n reference signals in the entire detection area SA. All these reference signals are stored in the memory M in advance, as described above. The reference average value may also be stored in the memory M in advance.
  • the average value of the reference signal in the area where the input device 200 is provided may be applied as the reference average value.
  • the area where the reference average value is calculated preferably coincides with the area where the sensor average value is calculated.
  • the offset amount has a negative value when the sensor average value is larger than the reference average value, and has a positive value when the sensor average value is smaller than the reference average value.
  • the sensor controller 300 calculates the corrected sensor signal based on the sensor signal received in step ST21 and the offset amount calculated in step ST23 (step ST24). For example, when the sensor average value is larger than the reference average value, the sum of the received sensor signal and the negative offset amount becomes the corrected sensor signal. When the sensor average value is smaller than the reference average value, the sum of the received sensor signal and the positive offset amount becomes the corrected sensor signal. When m*n sensor signals are received, m*n corrected sensor signals are calculated.
  • the sensor controller 300 calculates the delta corresponding to the difference value between the two based on the calculated corrected sensor signal and the reference signal stored in the memory M (step ST25). Then, the sensor controller 300 detects the coordinates of the conductor 220 based on the calculated delta (step ST26).
  • the above correction method may be applied every time in each sensing period, or may be applied periodically with a predetermined interval.
  • the reference signal stored in the memory M is set in advance on the assumption that the sensor device 1 is used in a room temperature environment (for example, 25° C.).
  • the sensor signal does not necessarily match the case of the room temperature environment. For example, when the situation where the sensor device 1 is used in a room temperature environment is compared with the situation where it is used in a high temperature environment (for example, 50° C.), the sensor signal when used in a high temperature environment is used in a room temperature environment.
  • the sensor signal tends to be higher than the sensor signal in the case of Further, when comparing the situation where the sensor device 1 is used in a room temperature environment and the situation where it is used in a low temperature environment (for example, 0° C.), the sensor signal when used in a low temperature environment is The sensor signal tends to be lower than the sensor signal.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a correction method when the sensor device 1 of the present embodiment is used in a high temperature environment.
  • 11A is a diagram for explaining the sensor signal before correction
  • FIG. 11B is a diagram for explaining the corrected sensor signal.
  • the baseline is obtained by plotting the reference signal in the room temperature environment.
  • the raw data 0 shown for reference is obtained by plotting the sensor signals received from each of the n detection electrodes Rx in step ST21 of the room temperature environment.
  • a sensor signal higher than each sensor signal of raw data 0 is obtained.
  • the raw data 1 is obtained by plotting the sensor signals received from each of the n detection electrodes Rx in step ST21 of the high temperature environment. As shown in the figure, it can be seen that the raw data 1 is shifted so as to be higher than the raw data 0.
  • the sensor average value AV1 calculated in step ST22 corresponds to the average value of a plurality of sensor signals forming the raw data 1.
  • the reference average value AV0 corresponds to the average value of the plurality of reference signals forming the baseline.
  • the sensor average value AV1 is higher than the reference average value AV0.
  • the offset amount calculated in step ST23 corresponds to the difference value (reference average value AV0-sensor average value AV1) and is a negative value.
  • the corrected raw data indicated by the solid line corresponds to the sum of the raw data 1 indicated by the dotted line and the negative offset amount. That is, in step ST24, a corrected sensor signal corresponding to the sum of the sensor signal received in step ST21 and the negative offset amount calculated in step ST23 is calculated.
  • the correction raw data shown corresponds to a plot of the calculated correction sensor signal.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a correction method when the sensor device 1 of the present embodiment is used in a low temperature environment.
  • 12A is a diagram for explaining a sensor signal before correction
  • FIG. 12B is a diagram for explaining a corrected sensor signal.
  • the raw data 2 is obtained by plotting the sensor signal received from each of the n detection electrodes Rx in step ST21 of the low temperature environment. As shown in the figure, it can be seen that the raw data 2 is shifted so as to be lower than the raw data 0.
  • the sensor average value AV2 calculated in step ST22 corresponds to the average value of a plurality of sensor signals forming the raw data 2.
  • the sensor average value AV2 is lower than the reference average value AV0.
  • the offset amount calculated in step ST23 corresponds to the difference value (reference average value AV0-sensor average value AV2) and is a positive value.
  • the corrected raw data indicated by the solid line corresponds to the sum of the raw data 2 indicated by the dotted line and the positive offset amount. That is, in step ST24, a corrected sensor signal corresponding to the sum of the sensor signal received in step ST21 and the positive offset amount calculated in step ST23 is calculated.
  • the correction raw data shown corresponds to a plot of the calculated correction sensor signal.
  • step ST25 a delta corresponding to the difference value between the corrected raw data and the baseline shown in FIGS. 11 and 12 is calculated.
  • step ST26 the first coordinate of the conductor 220 is detected based on the calculated delta. In the first sensing period, the first coordinates of the conductor 220 located at the first position P1 are detected. Similarly in the second sensing period, the second coordinates of the conductor 220 located at the second position P2 are detected. Then, in step ST13 shown in FIG. 8, the moving distance of the conductor 220 is calculated, and in step ST14, the rotation angle of the conductor 220 (that is, the rotation angle of the knob 210) is detected. Therefore, the first coordinate, the second coordinate, the movement distance, and the rotation angle can be detected with high accuracy regardless of the usage environment of the sensor device 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a state in which the touch panel 100 and the input device 200 are superimposed.
  • the drive electrode Tx and the detection electrodes Rx16 to Rx29 of the touch panel 100 are shown.
  • the position P10 where the conductor 220 is arranged in the initial state corresponds to the position where the rotation angle is 0°.
  • the conductor 220 is It is a movable position.
  • the positions P10 to P13 are overlapped with the region where one drive electrode Tx intersects with the plurality of detection electrodes Rx16 to Rx29.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining another process of detecting the rotation angle of the conductor 220.
  • the sensor controller 300 transmits the drive signal to the drive electrode Tx and receives the first sensor signal from each of the plurality of detection electrodes Rx16 to Rx29 in the first sensing period immediately after the power is turned on (initial state). (Step ST31). Then, the sensor controller 300 generates a baseline based on the received first sensor signal (step ST32).
  • the sensor controller 300 transmits the drive signal to the drive electrode Tx in the second sensing period after the first sensing period, and outputs the second sensor signal from each of the plurality of detection electrodes Rx including the detection electrodes Rx16 to Rx29. It is received (step ST33). Then, the sensor controller 300 generates raw data based on the received second sensor signal (step ST34).
  • the sensor controller 300 calculates a delta corresponding to the difference value between the generated baseline and raw data (step ST35). Then, the sensor controller 300 calculates the sum of the first integrated value of the negative signal and the second integrated value of the positive signal in the calculated delta (step ST36). The sum of the first integrated value and the second integrated value is hereinafter referred to as the signal sum S. Then, the sensor controller 300 calculates a signal ratio S/Smax described later based on the calculated signal sum S (step ST37).
  • the sensor controller 300 determines whether the calculated signal ratio is less than 90% (step ST38). When the sensor controller 300 determines that the signal ratio is less than 90% (step ST38, YES), the sensor controller 300 detects the rotation angle of the conductor 220 based on the calculated signal ratio (step ST39).
  • the sensor controller 300 determines that the signal ratio is 90% or more (step ST38, NO)
  • the sensor controller 300 detects the first coordinate (x1, y1) of the first position P1 based on the negative signal. (Step ST40). Then, the sensor controller 300 detects the second coordinate (x2, y2) of the second position P2 based on the positive signal (step ST41). Then, the sensor controller 300 calculates the moving distance of the conductor 220 based on the first coordinate and the second coordinate (step ST42). Then, the sensor controller 300 detects the rotation angle of the conductor 220 based on the calculated moving distance (step ST43).
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a state in which the rotation angle (or movement distance) of the conductor 220 is small.
  • the baseline in the figure is generated in step ST32.
  • the first position P1 of the conductor 220 when generating the baseline corresponds to the position P10 of 0° in FIG. That is, the first sensor signal necessary to generate the baseline is received from the touch panel 100 with the conductor 220 facing the first position P1 (0° position in FIG. 13) of the touch panel 100.
  • the illustrated baseline is obtained by plotting the first sensor signals from the plurality of detection electrodes Rx including the detection electrodes Rx16 to Rx29.
  • Raw data in the figure is generated in step ST34.
  • the second position P2 of the conductor 220 when generating the raw data corresponds to the position P11 of 10°, the position P12 of 20°, or the position P13 of 30° in FIG. That is, the second sensor signal required to generate the raw data is received from the touch panel 100 with the conductor 220 facing the second position P2 (position P11 or position P12 or position P13 in FIG. 13) of the touch panel 100. It is a thing.
  • the illustrated raw data is obtained by plotting the second sensor signals from the plurality of detection electrodes Rx including the detection electrodes Rx16 to Rx29.
  • Delta in the figure is calculated as a difference value [(baseline)-(raw data)] in step ST35.
  • the delta at the first position P1 gives a negative signal and the delta at the second position P2 gives a positive signal.
  • the rotation angle (or the moving distance) of the conductor 220 is small, the negative signal of the first position P1 and the positive signal of the second position P2 are close to each other. For this reason, the negative signal and the positive signal partially cancel each other, and the delta signal level (magnitude of capacity) tends to decrease.
  • the signal sum S calculated in step ST36 corresponds to the sum of the first integral value Sn1 of the negative signal and the second integral value Sp1 of the positive signal.
  • the first integrated value Sn1 and the second integrated value Sp1 do not correspond to the area in the drawing. That is, in the illustrated example, the delta when driving one drive electrode Tx is shown, but the delta when driving another drive electrode close to this drive electrode Tx is also calculated separately.
  • the value obtained by integrating the negative signals in all these deltas corresponds to the first integrated value Sn1
  • the value obtained by integrating the positive signals in all the deltas corresponds to the second integrated value Sp1. That is, the first integrated value Sn1 corresponds to the volume of the negative signal distributed three-dimensionally, and the second integrated value Sp1 corresponds to the volume of the positive signal distributed three-dimensionally.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of calculating the delta.
  • the case where the rotation angle is 0° corresponds to the case where the second position P2 is the position P10 of 0° in FIG.
  • the case where the rotation angle is 10° corresponds to the case where the second position P2 is the position P11 of 10° in FIG. 13.
  • the case where the rotation angle is 20° corresponds to the case where the second position P2 is the position P12 of 20° in FIG. 13.
  • the case where the rotation angle is 30° corresponds to the case where the second position P2 is the position P13 of 30° in FIG.
  • the first position P1 is assumed to be the 0° position in FIG.
  • a negative signal corresponds to a case where the signal level (volume size) of Delta is negative.
  • a positive signal corresponds to a positive delta signal level (amount of capacity). As shown in the figure, when the rotation angle is 30° or less, both the negative signal level and the positive signal level are smaller as the rotation angle is smaller.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the signal ratio.
  • the illustrated example corresponds to a case where the first position P1 and the second position P2 are sufficiently separated from each other, and the rotation angle of the conductor 220 is, for example, 40° or more.
  • the negative signal obtained corresponding to the first position P1 and the positive signal obtained corresponding to the second position P2 are sufficiently separated and do not cancel each other. Therefore, both the negative signal and the positive signal are maximum.
  • the maximum value Smax of the signal sum corresponds to the sum of the third integrated value Sn0 of the negative signal and the fourth integrated value Sp0 of the positive signal.
  • Such a maximum value Smax is a fixed value.
  • the sensor controller 300 holds the maximum value Smax in advance. That is, the memory M shown in FIG.
  • the third integrated value Sn0 and the fourth integrated value Sp0 do not correspond to the area in the drawing. Similar to the description of the signal sum S in FIG. 15, the third integral value Sn0 corresponds to the volume of the negative signal distributed three-dimensionally, and the fourth integral value Sp0 is the positive signal distributed three-dimensionally. Equivalent to the volume of.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle and the signal ratio.
  • a position PA shown in FIG. 18A corresponds to a position of 0°
  • a position PB corresponds to a position of 45° counterclockwise with respect to the position PA
  • a position PC corresponds to a position of counterclockwise with respect to the position PA.
  • the conductor 220A at the position PA, the conductor 220B at the position PB, and the conductor 220C at the position PC all rotate counterclockwise.
  • FIG. 18B is a diagram showing the relationship between the rotation angle and the signal ratio.
  • the horizontal axis indicates the respective rotation angles (°) of the conductor 220A rotating from the position PA, the conductor 220B rotating from the position PB, and the conductor 220C rotating from the position PC.
  • the vertical axis represents the signal ratio (%).
  • the illustrated relationship is a plot of the signal ratio calculated in steps ST31 to ST37 when each of the conductors 220A, 220B, and 220C rotates by 5°. As shown in the figure, the signal ratio increases as the rotation angle increases, regardless of the position where the rotation starts. When the rotation angle is 10°, the signal ratio is 33% to 47%. When the rotation angle is 20°, the signal ratio is 65% to 85%. When the rotation angle is 30°, the signal ratio is 90% to 110%.
  • the rotation angle of less than 30° can be detected by calculating the signal ratio. That is, when it is determined in step ST38 that the signal ratio is less than 90% (step ST38, YES), the sensor controller 300 determines that the calculated signal ratio is within the range of 33% to 47%. , Detects that the rotation angle is 10°. If the calculated signal ratio is within the range of 65% to 85%, the sensor controller 300 detects that the rotation angle is 20°.
  • the signal ratio becomes 90% or more, and it becomes difficult to detect the angle from the signal ratio.
  • the signal ratio of 90% or more corresponds to the state where the first position P1 and the second position P2 are sufficiently separated from each other, as described with reference to FIG. Therefore, based on the negative signal obtained corresponding to the first position P1 and the positive signal obtained corresponding to the second position P2, the first coordinate, the second coordinate, the movement distance, and the rotation. The corner is detected.
  • FIG. 19 is a diagram showing a third configuration example of the input device 200.
  • FIG. 19A is a plan view of the input device 200.
  • 19B is a cross-sectional view of the sensor device 1 obtained by cutting the input device 200 shown in FIG. 19A along the line AB.
  • the input device 200 includes a first conductor 221 and a second conductor 222 located on the circumference C.
  • the first conductor 221 and the second conductor 222 are both held by the knob 210.
  • the first conductor 221 and the second conductor 222 are separated from each other.
  • the first conductor 221 and the second conductor 222 are electrically insulated from each other.
  • the first conductor 221 is formed in a dot shape on the circumference C, similarly to the first configuration example shown in FIG.
  • the second conductor 222 is formed in a C shape similarly to the second configuration example shown in FIG.
  • the first conductor 221 is located in the notch NT of the second conductor 222.
  • the first conductor 221 is in contact with the touch panel 100 and the second conductor 222 is separated from the touch panel 100.
  • the second conductor 222 may be in contact with the touch panel 100 and the first conductor 221 may be separated from the touch panel 100.
  • the spring 241 is arranged between the knob 210 and the first conductor 221.
  • the spring 242 is arranged between the knob 210 and the fixed body 230.
  • the spring 242 is held between the holding plates 251 and 252.
  • the springs 241 and 242 are compressed as the knob 210 is pressed toward the touch panel 100.
  • the second conductor 222 contacts the touch panel 100 as the knob 210 is pressed.
  • the springs 241 and 242 extend when the knob 210 is released, and the second conductor 222 separates from the touch panel 100.
  • the first conductor 221 is in contact with the touch panel 100 regardless of whether the knob 210 is pressed or not, and like the conductor 220, corresponds to an object for detecting rotation information of the input device 200.
  • the second conductor 222 contacts the touch panel 100 when the knob 210 is pressed, and corresponds to an object for detecting the pressing of the input device 200.
  • the pressure information of the input device 200 can be detected.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration example of a display device DSP equipped with the sensor device 1.
  • the display device DSP includes a display panel PNL and a lighting device IL.
  • the display panel PNL is, for example, a liquid crystal display panel, and includes a first substrate SUB1, a second substrate SUB2, and a liquid crystal layer LC.
  • the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 are adhered by a seal SE.
  • the liquid crystal layer LC is held between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the display panel PNL may be a display panel including an organic electroluminescence element, an electrophoretic element, or the like as a display element.
  • the display panel PNL incorporates the touch panel 100 of the sensor device 1. That is, the first substrate SUB1 includes the drive electrodes Tx of the touch panel 100 and the pixel electrodes PE. One drive electrode Tx faces the plurality of pixel electrodes PE.
  • the second substrate SUB2 includes the detection electrodes Rx of the touch panel 100.
  • the drive electrode Tx and the detection electrode Rx are arranged so as to intersect with each other in the XY plane defined by the first direction X and the second direction Y.
  • the plurality of drive electrodes Tx are arranged at intervals along the first direction X, and each drive electrode Tx extends in the second direction Y.
  • the plurality of detection electrodes Rx are arranged at intervals along the second direction Y, and each detection electrode Rx extends in the first direction X.
  • the insulating substrate and the organic insulating film of the second substrate SUB2 and the liquid crystal layer LC correspond to the dielectric layer De of the touch panel 100.
  • the optical element OD1 including the polarizing plate PL1 is located between the first substrate SUB1 and the illumination device IL and is bonded to the first substrate SUB1.
  • the optical element OD2 including the polarizing plate PL2 is located between the second substrate SUB2 and the cover member CV, and is bonded to the second substrate SUB2.
  • the cover member CV is adhered to the optical element OD2 with a transparent adhesive AD.
  • the input device 200 is provided on the surface CVa of the cover member CV.
  • the conductor 220 is in contact with the surface CVa.
  • the knob 210 is formed in a tubular shape extending along the rotation axis O. Therefore, it is possible to visually recognize the image displayed on the display panel PNL not only in the outer region of the input device 200 but also in the inner region surrounded by the knob 210.
  • the configuration example shown in FIG. 20 corresponds to a configuration example in which the touch panel 100 is a so-called in-cell type in which the touch panel 100 is built in the display panel PNL, but the touch panel 100 is an out-cell type provided so as to overlap the display panel PNL or It may be an on-cell type.
  • Sensor device 100 Touch panel Tx... Drive electrode Rx... Detection electrode 200
  • Input device 210 Knob 220... Conductor 300

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Abstract

本実施形態の目的は、高精度のセンシングが可能なセンサ装置を提供することにある。　本実施形態のセンサ装置は、静電容量型のタッチパネルと、回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、前記センサコントローラは、前記導体が前記タッチパネルに対向していない状態での静電容量に対応した基準信号を保持し、第１センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第１位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第１センサ信号と、前記基準信号と、に基づいて前記導体の第１座標を検出する。

Description

センサ装置
　本発明の実施形態は、センサ装置に関する。
　近年、表示装置のインターフェイス等として、指などの物体の接触あるいは接近を検出するセンサが実用化されている。一例として、表示装置に対して着脱可能な入力装置が開示されている。この入力装置は、静止部に対して回転移動する操作入力部の回転操作を、機械的、光学的、あるいは、磁気的に検知するものである。検知信号は、無線通信により表示装置に送信される。
国際公開第２０１７／０９４２３４号
　本実施形態の目的は、高精度のセンシングが可能なセンサ装置を提供することにある。
　一実施形態によれば、　
　静電容量型のタッチパネルと、回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、前記センサコントローラは、前記導体が前記タッチパネルに対向していない状態での静電容量に対応した基準信号を保持し、第１センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第１位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第１センサ信号と、前記基準信号と、に基づいて前記導体の第１座標を検出する、センサ装置が提供される。
　一実施形態によれば、　
　静電容量型のタッチパネルと、回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、前記センサコントローラは、第１センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第１位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第１センサ信号に基づいてベースラインを生成し、第２センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第２位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第２センサ信号に基づいてローデータを生成し、前記ベースラインと前記ローデータとの差分値に相当するデルタを算出し、前記デルタにおける負のシグナルの第１積分値及び正のシグナルの第２積分値に基づいてシグナル比を算出し、前記シグナル比に基づいて前記導体の回転角を検出する、センサ装置が提供される。
　本実施形態によれば、高精度のセンシングが可能なセンサ装置を提供することができる。
図１は、本実施形態におけるセンサ装置１の一構成例を示す図である。 図２は、図１に示したセンサ装置１の主要部を示す断面図である。 図３は、入力装置２００の第１構成例を示す図である。 図４は、入力装置２００の第２構成例を示す図である。 図５は、ノブ２１０（または導体２２０）の回転情報を検出する一手法を説明するための図である。 図６は、導体２２０の座標を検出する工程を説明するためのフローチャートである。 図７は、図６に示した工程を説明するための図である。 図８は、導体２２０の回転角を検出する工程を説明するためのフローチャートである。 図９は、図８に示した工程を説明するための図である。 図１０は、導体２２０の座標を検出する他の工程を説明するためのフローチャートである。 図１１は、本実施形態のセンサ装置１が高温環境で使用される場合の補正方法を説明するための図である。 図１２は、本実施形態のセンサ装置１が低温環境で使用される場合の補正方法を説明するための図である。 図１３は、タッチパネル１００及び入力装置２００が重畳した状態の一例を示す図である。 図１４は、導体２２０の回転角を検出する他の工程を説明するためのフローチャートである。 図１５は、導体２２０の回転角（または移動距離）が小さい状態を説明するための図である。 図１６は、デルタの算出例を示す図である。 図１７は、シグナル比を説明するための図である。 図１８は、回転角とシグナル比との関係を説明するための図である。 図１９は、入力装置２００の第３構成例を示す図である。 図２０は、センサ装置１を搭載した表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。
　以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
　図１は、本実施形態におけるセンサ装置１の一構成例を示す図である。センサ装置１は、タッチパネル１００と、入力装置２００と、センサコントローラ３００と、を備えている。タッチパネル１００は、例えば、静電容量型のタッチパネルである。ここでは、相互容量方式のタッチパネル１００について説明する。　
　タッチパネル１００は、複数の駆動電極Ｔｘ及び複数の検出電極Ｒｘを備えている。ｍ個の駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍは、一方向に間隔をおいて並んでいる。ｎ個の検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎは、間隔をおいて並び、駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍと交差するように配置されている。駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍ及び検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎが互いに交差する領域ＳＡは、物体のタッチパネル１００への接触または接近を検出する検出領域に相当する。なお、ｍ及びｎは、２以上の整数である。　
　センサコントローラ３００は、タッチパネル１００を制御する。すなわち、センサコントローラ３００は、駆動電極Ｔｘに対して駆動信号Ｓｔｘを送信する。検出電極Ｒｘは、駆動電極Ｔｘへの駆動信号Ｓｔｘの供給に伴って、センシングに必要なセンサ信号Ｓｒｘを出力する。センサ信号Ｓｒｘは、駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘの静電容量（以下、単に容量と称する）に基づいた信号である。
　本実施形態において、駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍの各々に駆動信号Ｓｔｘを送信する期間を１センシング期間（あるいは１フレーム）と称する。センサコントローラ３００は、１センシング期間において、検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎの各々から出力されるセンサ信号Ｓｒｘを受信し、タッチパネル１００に接触あるいは接近する物体の有無を検出し、また、物体の位置座標などを検出する。
　入力装置２００は、タッチパネル１００の検出領域ＳＡに装着されている。入力装置２００の詳細については後述するが、入力装置２００は、回転自在に設けられたノブ２１０と、ノブ２１０に保持された導体２２０と、を備えている。導体２２０は、タッチパネル１００に対向し接触している。なお、導体２２０は、タッチパネル１００に対向した状態でタッチパネル１００に接触せず、タッチパネル１００に近接して配置されていてもよい。
　センサコントローラ３００は、駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍの各々に駆動信号Ｓｔｘを送信し、検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎの各々から出力されるセンサ信号Ｓｒｘを受信し、ノブ２１０の回転情報及びノブ２１０の押圧情報を検出する。回転情報とは、ノブ２１０の回転角、導体２２０の位置座標などを含んでいる。押圧情報とは、ノブ２１０の押圧操作の有無、押圧された際の導体２２０の位置座標などを含んでいる。　
　このようなセンサコントローラ３００は、メモリＭを内蔵している。メモリＭは、上記の回転情報及び押圧情報を検出するのに必要な各種プログラム、基準信号等に対応したデータを記憶している。基準信号とは、導体２２０がタッチパネル１００に対向していない状態での静電容量に対応した信号であり、駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｓｔｘを送信したときに、検出電極Ｒｘから出力されるセンサ信号Ｓｒｘと同等の信号に相当する。つまり、基準信号とは、１個の駆動電極Ｔｘ及び１個の検出電極Ｒｘの相互容量に対応した信号である。メモリＭは、検出領域ＳＡの全域にわたる基準信号、つまり、すべての駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍと、すべての検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎとの相互容量に対応した信号も記憶している。　
　センサコントローラ３００は、検出した回転情報及び押圧情報をホスト側に送信する。
　なお、上記したタッチパネル１００は、相互容量方式に限らず、自己容量方式であってもよい。
　図２は、図１に示したセンサ装置１の主要部を示す断面図である。タッチパネル１００は、駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘに加えて、誘電体層Ｄｅと、カバー部材ＣＶと、を備えている。誘電体層Ｄｅは、駆動電極Ｔｘと検出電極Ｒｘとの間に位置している。カバー部材ＣＶは、検出電極Ｒｘをカバーしている。カバー部材ＣＶの表面ＣＶａは、ユーザと向かい合う面であり、ユーザまたは物体がタッチ可能な面である。入力装置２００は、表面ＣＶａに設けられている。検出電極Ｒｘは、駆動電極Ｔｘと入力装置２００との間に位置している。
　入力装置２００は、ノブ２１０及び導体２２０に加えて、固定体２３０を備えている。固定体２３０は、表面ＣＶａに接着されるなどしてタッチパネル１００に固定されている。ノブ２１０は、固定体２３０に対して回転自在に設けられている。ノブ２１０は、表面ＣＶａから離間している。図示した例では、ノブ２１０及び固定体２３０は、回転軸Ｏに沿って延びた筒状に形成されている。なお、回転軸Ｏは、例えば表面ＣＶａに直交している。ノブ２１０及び固定体２３０は、絶縁材料によって形成されている。導体２２０は、固定体２３０よりも外側に位置し、ノブ２１０に保持されている。導体２２０の先端は、表面ＣＶａに接している。上記の導体２２０がタッチパネル１００に接触した状態とは、ここでは、導体２２０がタッチパネル１００のカバー部材ＣＶに接触している状態に相当する。
　図３は、入力装置２００の第１構成例を示す図である。ノブ２１０と重畳する位置において、回転軸Ｏを中心とした円周Ｃを一点鎖線で示している。　
　導体２２０は、円周Ｃ上の一部に位置している。本実施形態では、導体２２０は、非環状に形成されており、円周Ｃ上には導体が存在しない無効領域ＮＡが形成されている。図示した例では、導体２２０は、円周Ｃ上において、点状に形成されている。導体２２０の円周Ｃに沿った長さは、無効領域ＮＡの円周Ｃに沿った長さより短い。図２を参照して説明したように、導体２２０はタッチパネル１００に対向し接触している一方で、無効領域ＮＡはタッチパネル１００から離間している。　
　ノブ２１０が回転軸Ｏを中心として図中の矢印Ａに沿って回転された場合、導体２２０は、円周Ｃ上を移動する。導体２２０はノブ２１０に保持されているため、導体２２０の回転角はノブ２１０の回転角と等しい。
　図４は、入力装置２００の第２構成例を示す図である。図４に示した第２構成例は、図３に示した第１構成例と比較して、導体２２０がＣ字状に形成された点で相違している。すなわち、導体２２０は、円周Ｃに沿って延出し、円周Ｃ上の一部に切欠ＮＴを有している。円周Ｃ上において切欠ＮＴに重畳する領域は、無効領域ＮＡに相当する。導体２２０の円周Ｃに沿った長さは、円周Ｃの１／２より長い。つまり、導体２２０の円周Ｃに沿った長さは、無効領域ＮＡの円周Ｃに沿った長さより長い。あるいは、回転軸Ｏと導体２２０の一端とを結ぶ線Ｌ１と、回転軸Ｏと導体２２０の他端とを結ぶ線Ｌ２とを定義した場合に、導体２２０に沿った側の中心角θ１は、切欠ＮＴに沿った側の中心角θ２よりも大きい。また、中心角θ１は、１８０°よりも大きい。このような第２構成例の導体２２０も、図２に示したように、タッチパネル１００に対向し接触している一方で、切欠ＮＴはタッチパネル１００から離間している。
　図５は、ノブ２１０（または導体２２０）の回転情報を検出する一手法を説明するための図である。図５の（Ａ）は電源投入直後の初期状態を説明するための図であり、図５の（Ｂ）はノブ２１０を回転させた後の状態を説明するための図である。
　ここで説明する手法において、ベースライン（Ｂａｓｅｌｉｎｅ）は、電源投入直後の第１センシング期間において、例えば、ｍ個の駆動電極Ｔｘとｎ個の検出電極Ｒｘとの相互容量に基づくｍ＊ｎ個の第１センサ信号をプロットすることによって得られたデータである。　
　ローデータ（ＲａｗＤａｔａ）は、第１センシング期間以降の第２センシング期間において、例えば、ｍ個の駆動電極Ｔｘとｎ個の検出電極Ｒｘとの相互容量に基づくｍ＊ｎ個の第２センサ信号をプロットすることによって得られたデータである。このローデータは、センシング期間毎に更新される。　
　デルタ（Ｄｅｌｔａ）は、各センシング期間において、差分値〔（ベースライン）－（ローデータ）〕に相当するデータである。　
　なお、図中に点線で示すベースライン、及び、図中に実線で示すローデータは、１個の駆動電極Ｔｘを駆動した際に得られるデータである。
　図５の（Ａ）に示すように、初期状態では、導体２２０は、第１位置Ｐ１でタッチパネル１００に接している。第１位置Ｐ１のローデータの値は、導体２２０が置かれていない他の位置Ｐ０のローデータの値より小さい。導体２２０が置かれていない他の位置のローデータの値は、すべて同レベルである。このような初期状態では、ローデータは、ベースラインと一致する。このため、デルタは、導体２２０の位置にかかわらず、全域においてゼロである。
　図５の（Ｂ）に示すように、ノブ２１０を回転させた状態では、導体２２０は、第２位置Ｐ２でタッチパネル１００に接し、第１位置Ｐ１から除去される。このような状態であっても、ベースラインは、初期状態と変わらない。第１位置Ｐ１のローデータの値は、導体２２０が除去されたのに伴って初期状態よりも増加し、導体２２０が置かれていない他の位置Ｐ０のローデータの値と同レベルとなる。このため、第１位置Ｐ１のデルタは、負のシグナルとなる。　
　第２位置Ｐ２のローデータの値は、導体２２０の接触により、初期状態よりも低下し、導体２２０が置かれていない他の位置Ｐ０のローデータの値より小さくなる。このため、第２位置Ｐ２のデルタは、正のシグナルとなる。　
　図１に示したセンサコントローラ３００は、検出領域ＳＡ全域の位置にわたり、図５の（Ｂ）を参照して説明したデルタを解析することにより、ノブ２１０（または導体２２０）の回転情報を検出することができる。上記の手法の場合、センサコントローラ３００は、図５の（Ｂ）に示した負のシグナルに基づいて第１位置Ｐ１の第１座標（ｘ１，ｙ１）を検出し、また、正のシグナルに基づいて第２位置Ｐ２の第２座標（ｘ２，ｙ２）を検出する。そして、センサコントローラ３００は、これらの第１座標及び第２座標に基づいて導体２２０の移動距離を算出し、この移動距離に基づいて回転角を検出する。
　このとき、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が近接している場合（例えば、ノブ２１０の回転角が３０度未満に相当する場合）には、負のシグナルと正のシグナルとが隣接する。このため、シグナルに基づいた座標の検出精度の低下、さらには、移動距離あるいは回転角の誤差の拡大を招くおそれがある。
　以下に、本実施形態のノブ２１０（または導体２２０）の回転情報を検出する第１手法について説明する。
　図６は、導体２２０の座標を検出する工程を説明するためのフローチャートである。なお、ここで説明する工程は、図１に示したセンサコントローラ３００によって実行されるものである。また、センサコントローラ３００は、図１を参照して説明したように、基準信号を保持している。
　センサコントローラ３００は、まず、図１に示したタッチパネル１００の駆動電極Ｔｘに対して駆動信号Ｓｔｘを送信し、ｎ個の検出電極Ｒｘの各々からセンサ信号Ｓｒｘを受信する（ステップＳＴ１）。そして、センサコントローラ３００は、受信したセンサ信号ＳｒｘとメモリＭに記憶していた基準信号とに基づいて、両者の差分値に相当するデルタを算出する（ステップＳＴ２）。そして、センサコントローラ３００は、算出したデルタに基づいて、導体２２０の座標を検出する（ステップＳＴ３）。　
　１センシング期間において、センサコントローラ３００は、例えばｍ個の駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍを順次駆動し、ｎ個の検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｍからセンサ信号を受信し、算出したデルタを解析することで導体２２０の座標を検出する。第１センシング期間において、検出電極Ｒｘから受信したセンサ信号は第１センサ信号に相当し、導体２２０の第１位置Ｐ１に対応した第１座標（ｘ１，ｙ１）が検出される。また、第１センシング期間とは異なる第２センシング期間において、検出電極Ｒｘから受信したセンサ信号は第２センサ信号に相当し、導体２２０の第２位置Ｐ２に対応した第２座標（ｘ２，ｙ２）が検出される。
　図７は、図６に示した工程を説明するための図である。図７の（Ａ）は第１位置Ｐ１の第１座標（ｘ１，ｙ１）を検出する工程を説明するための図であり、図７の（Ｂ）は第２位置Ｐ２の第２座標（ｘ２，ｙ２）を検出する工程を説明するための図である。
　図中のベースラインは、１個の駆動電極Ｔｘとｎ個の検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎとのそれぞれの相互容量に対応した基準信号をプロットすることによって得られるものである。図中のローデータは、ステップＳＴ１において、ｎ個の検出電極Ｒｘの各々から受信したセンサ信号をプロットすることによって得られるものである。図中のデルタは、ステップＳＴ２において、センサ信号の各々と基準信号の各々との差分値〔（基準信号）－（センサ信号）〕をプロットすることによって得られるものである。換言すると、デルタは、差分値〔（ベースライン）－（ローデータ）〕に相当するデータである。
　図７の（Ａ）に示した例では、第１センシング期間において、基準信号と第１センサ信号との差分値として算出されたデルタのうち、第１位置Ｐ１のデルタは、正のシグナルとなる。他の位置のデルタは、ほぼゼロとなる。センサコントローラ３００は、第１センシング期間で算出したデルタを解析することにより、導体２２０の位置が第１位置Ｐ１であると判断し、第１位置Ｐ１に対応した第１座標（ｘ１，ｙ１）を検出する。
　図７の（Ｂ）に示した例では、第２センシング期間において、基準信号と第２センサ信号との差分値として算出されたデルタのうち、第２位置Ｐ２のデルタは、正のシグナルとなる。第１位置Ｐ１を含む他の位置のデルタは、ほぼゼロとなる。センサコントローラ３００は、第２センシング期間で算出したデルタを解析することにより、導体２２０の位置が第２位置Ｐ２であると判断し、第２位置Ｐ２に対応した第２座標（ｘ２，ｙ２）を検出する。
　なお、第１座標（ｘ１，ｙ１）、及び、第２座標（ｘ２，ｙ２）は、検出領域ＳＡの全域にわたるデルタを解析し、デルタの重心を計算することで検出される。第１座標及び第２座標のうちのｘ座標値は、例えば、図中の横軸の値に相当し、検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎによって規定される値である。また、ｙ座標値は、例えば、駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍによって規定される値である。
　図８は、導体２２０の回転角を検出する工程を説明するためのフローチャートである。まず、センサコントローラ３００は、第１センシング期間において、図６及び図７の（Ａ）に示した工程を実行し、第１位置Ｐ１の第１座標（ｘ１，ｙ１）を検出する（ステップＳＴ１１）。続いて、センサコントローラ３００は、第２センシング期間において、図６及び図７に示した工程を実行し、第２位置Ｐ２の第２座標（ｘ２，ｙ２）を検出する（ステップＳＴ１２）。　
　そして、センサコントローラ３００は、第１座標及び第２座標に基づいて導体２２０の移動距離を算出する(ステップＳＴ１３)。そして、センサコントローラ３００は、算出した移動距離に基づいて導体２２０の回転角（すなわちノブ２１０の回転角）を検出する（ステップＳＴ１４）。なお、ステップＳＴ１２において検出した座標（ｘ２，ｙ２）がステップＳＴ１１において検出した座標（ｘ１，ｙ１）に一致する場合、あるいは、ステップＳＴ１３において算出した移動距離がゼロの場合には、センサコントローラ３００は、回転角が０°であるものと判断する。
　図９は、図８に示した工程を説明するための図である。ここでは、ノブ２１０が導体２２０とともに矢印Ａ１で示す方向（反時計回りの方向）に回転するものとし、回転角が１０°単位で検出される場合を想定する。例えば、図中の０°の位置が第１位置Ｐ１に対応し、図中の１０°、２０°、または、３０°の位置が第２位置Ｐ２に対応する。図８に示したステップＳＴ１３の移動距離Ｌは、ステップＳＴ１１で検出された第１位置Ｐ１の座標（ｘ１，ｙ１）と、ステップＳＴ１２で検出された第２位置Ｐ２の座標（ｘ２，ｙ２）との間の直線距離として算出される。
　検出すべき最小の回転角θｍｉｎは、本実施形態のセンサ装置１における解像度に相当する。回転角θｍｉｎで導体２２０が回転した場合に、導体２２０が移動した２点間の基準直線距離をＬａとしたとき、センサコントローラ３００は、ステップＳＴ１３で算出した移動距離Ｌが（Ｌａ／２）以上、（３＊Ｌａ／２）未満の場合に、回転角がθｍｉｎであることを検出する。一例では、回転角θｍｉｎが１０°の場合、２点間の基準直線距離Ｌａが４ｍｍであるとき、センサコントローラ３００は、算出した移動距離Ｌが２ｍｍ以上、６ｍｍ未満の場合に、回転角が１０°であることを検出する。
　このような本実施形態によれば、センサコントローラ３００は、予め、導体２２０がタッチパネル１００に対向していない状態での駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘの相互容量に対応した基準信号を保持している。第１位置Ｐ１の第１座標及び第２位置Ｐ２の第２座標を検出するに際して、基準信号とセンサ信号との差分値を算出する過程で極性の異なるシグナルは出現しない。上記の例では、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のそれぞれに対応した差分値は正のシグナルとなり、負のシグナルは出現しない。このため、たとえ、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が近接している場合であっても、隣接するシグナルが互いに打ち消しあうことがない。これにより、第１座標及び第２座標を高精度に検出することができる。また、第１座標及び第２座標に基づいた導体２２０の移動距離と、ノブ２１０または導体２２０の回転角とを高精度に検出することができる。したがって、ノブ２１０の回転情報を検出する上で、高精度のセンシングが可能となる。
　次に、温度などの使用環境によってセンサ信号のレベルがシフトした場合の補正方法について説明する。
　図１０は、導体２２０の座標を検出する他の工程を説明するためのフローチャートである。センサコントローラ３００は、まず、図１に示したタッチパネル１００の駆動電極Ｔｘに対して駆動信号を送信し、ｎ個の検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｎの各々からセンサ信号を受信する（ステップＳＴ２１）。そして、センサコントローラ３００は、受信した複数のセンサ信号の平均値を算出する（ステップＳＴ２２）。複数のセンサ信号の平均値は、以下、センサ平均値と称する。ここでのセンサ平均値は、例えば、図１に示したタッチパネル１００の検出領域ＳＡの全域におけるｍ＊ｎ個のセンサ信号の平均値である。換言すると、センサコントローラ３００は、ｍ個の駆動電極Ｔｘ１乃至Ｔｘｍを順次駆動したときに、ｎ個の検出電極Ｒｘ１乃至Ｒｘｍからそれぞれ受信したセンサ信号の平均値を算出している。なお、センサコントローラ３００は、センサ平均値として、タッチパネル１００の検出領域ＳＡのうち、入力装置２００が設けられる領域でのセンサ信号の平均値を算出してもよい。
　続いて、センサコントローラ３００は、算出したセンサ平均値と、複数の基準信号の平均値との差分値に基づいてオフセット量を算出する（ステップＳＴ２３）。複数の基準信号の平均値は、以下、基準平均値と称する。ここでの基準平均値は、例えば、検出領域ＳＡの全域におけるｍ＊ｎ個の基準信号の平均値である。これらのすべての基準信号は、上記の通り、予めメモリＭに記憶されている。また、基準平均値も、予めメモリＭに記憶されていてもよい。なお、基準平均値として、入力装置２００が設けられる領域での基準信号の平均値が適用されてもよい。基準平均値が算出される領域は、センサ平均値が算出する領域と一致していることが望ましい。オフセット量は、センサ平均値が基準平均値より大きい場合に負の値となり、センサ平均値が基準平均値より小さい場合に正の値となる。
　続いて、センサコントローラ３００は、ステップＳＴ２１で受信したセンサ信号、及び、ステップＳＴ２３で算出したオフセット量に基づいて、補正センサ信号を算出する（ステップＳＴ２４）。例えば、センサ平均値が基準平均値より大きい場合には、受信したセンサ信号と負のオフセット量との和が補正センサ信号となる。また、センサ平均値が基準平均値より小さい場合には、受信したセンサ信号と正のオフセット量との和が補正センサ信号となる。ｍ＊ｎ個のセンサ信号を受信した場合、ｍ＊ｎ個の補正センサ信号が算出される。
　続いて、センサコントローラ３００は、算出した補正センサ信号とメモリＭに記憶していた基準信号とに基づいて、両者の差分値に相当するデルタを算出する（ステップＳＴ２５）。そして、センサコントローラ３００は、算出したデルタに基づいて、導体２２０の座標を検出する（ステップＳＴ２６）。
　上記の補正方法は、各センシング期間において毎回適用してもよいし、所定の間隔を置いて定期的に適用してもよい。
　本実施形態において、メモリＭに記憶されている基準信号は、例えば、センサ装置１が室温環境（例えば２５℃）で使用される状況を想定して予め設定されるものである。一方、本実施形態のセンサ装置１が室温環境とは異なる環境で使用された場合、センサ信号は必ずしも室温環境の場合と一致しない。例えば、センサ装置１が室温環境で使用される状況と、高温環境（例えば５０℃）で使用される状況とを比較した場合、高温環境で使用される場合のセンサ信号は、室温環境で使用される場合のセンサ信号よりも高くなる傾向にある。また、センサ装置１が室温環境で使用される状況と、低温環境（例えば０℃）で使用される状況とを比較した場合、低温環境で使用される場合のセンサ信号は、室温環境で使用される場合のセンサ信号よりも低くなる傾向にある。
　本実施形態によれば、図１０に示した補正方法を適宜適用することにより、センサ装置１の使用環境（温度、湿度、気圧など）が変化した場合であっても、高精度のセンシングが可能となる。
　図１１は、本実施形態のセンサ装置１が高温環境で使用される場合の補正方法を説明するための図である。図１１の（Ａ）は補正前のセンサ信号を説明するための図であり、図１１の（Ｂ）は補正センサ信号を説明するための図である。
　図１１の（Ａ）において、ベースラインは、室温環境での基準信号をプロットすることによって得られるものである。参考までに図示するローデータ０は、室温環境のステップＳＴ２１において、ｎ個の検出電極Ｒｘの各々から受信したセンサ信号をプロットすることによって得られるものである。センサ装置１が高温環境で使用された場合には、ローデータ０の各センサ信号よりも高いセンサ信号が得られる。ローデータ１は、高温環境のステップＳＴ２１において、ｎ個の検出電極Ｒｘの各々から受信したセンサ信号をプロットすることによって得られるものである。図示したように、ローデータ１は、ローデータ０よりも高くなるようにシフトしていることがわかる。
　ステップＳＴ２２において算出されるセンサ平均値ＡＶ１は、ローデータ１を構成する複数のセンサ信号の平均値に相当する。基準平均値ＡＶ０は、ベースラインを構成する複数の基準信号の平均値に相当する。センサ平均値ＡＶ１は、基準平均値ＡＶ０よりも高い。ステップＳＴ２３において算出されるオフセット量は、差分値（基準平均値ＡＶ０－センサ平均値ＡＶ１）に相当し、負の値となる。
　図１１の（Ｂ）において、実線で示す補正ローデータは、点線で示すローデータ１と負のオフセット量との和に相当する。すなわち、ステップＳＴ２４では、ステップＳＴ２１で受信したセンサ信号、及び、ステップＳＴ２３で算出した負のオフセット量との和に相当する補正センサ信号を算出する。図示した補正ローデータは、算出した補正センサ信号をプロットしたものに相当する。
　図１２は、本実施形態のセンサ装置１が低温環境で使用される場合の補正方法を説明するための図である。図１２の（Ａ）は補正前のセンサ信号を説明するための図であり、図１２の（Ｂ）は補正センサ信号を説明するための図である。
　図１２の（Ａ）に示すように、センサ装置１が低温環境で使用された場合には、ローデータ０の各センサ信号よりも低いセンサ信号が得られる。ローデータ２は、低温環境のステップＳＴ２１において、ｎ個の検出電極Ｒｘの各々から受信したセンサ信号をプロットすることによって得られるものである。図示したように、ローデータ２は、ローデータ０よりも低くなるようにシフトしていることがわかる。
　ステップＳＴ２２において算出されるセンサ平均値ＡＶ２は、ローデータ２を構成する複数のセンサ信号の平均値に相当する。センサ平均値ＡＶ２は、基準平均値ＡＶ０よりも低い。ステップＳＴ２３において算出されるオフセット量は、差分値（基準平均値ＡＶ０－センサ平均値ＡＶ２）に相当し、正の値となる。
　図１２の（Ｂ）において、実線で示す補正ローデータは、点線で示すローデータ２と正のオフセット量との和に相当する。すなわち、ステップＳＴ２４では、ステップＳＴ２１で受信したセンサ信号、及び、ステップＳＴ２３で算出した正のオフセット量との和に相当する補正センサ信号を算出する。図示した補正ローデータは、算出した補正センサ信号をプロットしたものに相当する。
　ステップＳＴ２５では、図１１及び図１２に示した補正ローデータとベースラインとの差分値に相当するデルタが算出される。ステップＳＴ２６では、算出したデルタに基づいて導体２２０の第１座標が検出される。　
　第１センシング期間では、第１位置Ｐ１に位置する導体２２０の第１座標が検出される。第２センシング期間でも同様にして、第２位置Ｐ２に位置する導体２２０の第２座標が検出される。そして、図８に示したステップＳＴ１３において、導体２２０の移動距離が算出され、ステップＳＴ１４において、導体２２０の回転角（すなわちノブ２１０の回転角）が検出される。　
　したがって、センサ装置１の使用環境によらず、第１座標、第２座標、移動距離、及び、回転角を高精度に検出することができる。
　次に、本実施形態のノブ２１０（または導体２２０）の回転角を検出する第２手法を説明する。
　図１３は、タッチパネル１００及び入力装置２００が重畳した状態の一例を示す図である。図示した例では、タッチパネル１００について、駆動電極Ｔｘと、検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９とが示されている。また、入力装置２００について、導体２２０が初期状態に配置される位置Ｐ１０は、回転角が０°の位置に相当する。位置Ｐ１０に対して回転角が１０°の位置Ｐ１１、位置Ｐ１０に対して回転角が２０°の位置Ｐ１２、及び、位置Ｐ１０に対して回転角が３０°の位置Ｐ１３は、いずれも導体２２０が移動可能な位置である。位置Ｐ１０乃至Ｐ１３は、１個の駆動電極Ｔｘと、複数の検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９とが交差する領域に重畳している。
　図１４は、導体２２０の回転角を検出する他の工程を説明するためのフローチャートである。センサコントローラ３００は、電源投入直後（初期状態）の第１センシング期間において、駆動電極Ｔｘに駆動信号を送信し、検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９を含む複数の検出電極Ｒｘからそれぞれ第１センサ信号を受信する（ステップＳＴ３１）。そして、センサコントローラ３００は、受信した第１センサ信号に基づいてベースラインを生成する（ステップＳＴ３２）。
　続いて、センサコントローラ３００は、第１センシング期間の後の第２センシング期間において、駆動電極Ｔｘに駆動信号を送信し、検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９を含む複数の検出電極Ｒｘからそれぞれ第２センサ信号を受信する（ステップＳＴ３３）。そして、センサコントローラ３００は、受信した第２センサ信号に基づいてローデータを生成する（ステップＳＴ３４）。
　続いて、センサコントローラ３００は、生成したベースライン及びローデータの差分値に相当するデルタを算出する（ステップＳＴ３５）。そして、センサコントローラ３００は、算出したデルタにおける負のシグナルの第１積分値と正のシグナルの第２積分値との和を算出する（ステップＳＴ３６）。第１積分値と第２積分値との和は、以下、シグナル和Ｓと称する。そして、センサコントローラ３００は、算出したシグナル和Ｓに基づいて、後述するシグナル比Ｓ／Ｓｍａｘを算出する（ステップＳＴ３７）。
　続いて、センサコントローラ３００は、算出したシグナル比が９０％未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ３８）。センサコントローラ３００は、シグナル比が９０％未満であると判断した場合には（ステップＳＴ３８、ＹＥＳ）、算出したシグナル比に基づいて導体２２０の回転角を検出する（ステップＳＴ３９）。
　一方、センサコントローラ３００は、シグナル比が９０％以上であると判断した場合には（ステップＳＴ３８、ＮＯ）、負のシグナルに基づいて第１位置Ｐ１の第１座標（ｘ１，ｙ１）を検出する（ステップＳＴ４０）。そして、センサコントローラ３００は、正のシグナルに基づいて第２位置Ｐ２の第２座標（ｘ２，ｙ２）を検出する（ステップＳＴ４１）。そして、センサコントローラ３００は、第１座標及び第２座標に基づいて導体２２０の移動距離を算出する(ステップＳＴ４２)。そして、センサコントローラ３００は、算出した移動距離に基づいて導体２２０の回転角を検出する（ステップＳＴ４３）。
　図１５は、導体２２０の回転角（または移動距離）が小さい状態を説明するための図である。図中のベースラインは、ステップＳＴ３２において生成されるものである。ベースラインを生成するときの導体２２０の第１位置Ｐ１は、図１３の０°の位置Ｐ１０に相当する。つまり、ベースラインを生成するのに必要な第１センサ信号は、導体２２０がタッチパネル１００の第１位置Ｐ１（図１３の０°の位置）に対向した状態でタッチパネル１００から受信したものである。図示したベースラインは、検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９を含む複数の検出電極Ｒｘからの第１センサ信号をプロットすることによって得られたものである。
　図中のローデータは、ステップＳＴ３４において生成されるものである。ローデータを生成するときの導体２２０の第２位置Ｐ２は、図１３の１０°の位置Ｐ１１、または、２０°の位置Ｐ１２、または、３０°の位置Ｐ１３に相当する。つまり、ローデータを生成するのに必要な第２センサ信号は、導体２２０がタッチパネル１００の第２位置Ｐ２（図１３の位置Ｐ１１または位置Ｐ１２または位置Ｐ１３）に対向した状態でタッチパネル１００から受信したものである。図示したローデータは、検出電極Ｒｘ１６乃至Ｒｘ２９を含む複数の検出電極Ｒｘからの第２センサ信号をプロットすることによって得られたものである。
　図中のデルタは、ステップＳＴ３５において差分値〔（ベースライン）－（ローデータ）〕として算出されるものである。第１位置Ｐ１のデルタは負のシグナルとなり、第２位置Ｐ２のデルタは正のシグナルとなる。導体２２０の回転角（または移動距離）が小さい場合、第１位置Ｐ１の負のシグナルと、第２位置Ｐ２の正のシグナルとが近接する。このため、負のシグナルと正のシグナルとが一部で互いに打ち消しあい、デルタのシグナルレベル（容量の大きさ）が低下する傾向にある。
　ステップＳＴ３６において算出されるシグナル和Ｓは、負のシグナルの第１積分値Ｓｎ１と正のシグナルの第２積分値Ｓｐ１との和に相当する。なお、第１積分値Ｓｎ１及び第２積分値Ｓｐ１は、厳密には、図中の面積に相当するものではない。すなわち、図示した例では、１個の駆動電極Ｔｘを駆動した際のデルタが示されているが、この駆動電極Ｔｘに近接する他の駆動電極を駆動した際のデルタも別途算出される。そして、これらすべてのデルタにおける負のシグナルを積分した値が第１積分値Ｓｎ１に相当し、またすべてのデルタにおける正のシグナルを積分した値が第２積分値Ｓｐ１に相当する。つまり、第１積分値Ｓｎ１は３次元的に分布する負のシグナルの体積に相当し、第２積分値Ｓｐ１は三次元的に分布する正のシグナルの体積に相当する。
　図１６は、デルタの算出例を示す図である。回転角が０°の場合とは、第２位置Ｐ２が図１３の０°の位置Ｐ１０である場合に相当する。回転角が１０°の場合とは、第２位置Ｐ２が図１３の１０°の位置Ｐ１１である場合に相当する。回転角が２０°の場合とは、第２位置Ｐ２が図１３の２０°の位置Ｐ１２である場合に相当する。回転角が３０°の場合とは、第２位置Ｐ２が図１３の３０°の位置Ｐ１３である場合に相当する。なお、いずれの場合についても、第１位置Ｐ１は、図１３の０°の位置であるものとする。　
　負のシグナルとは、デルタのシグナルレベル（容量の大きさ）がマイナスである場合に相当する。正のシグナルとは、デルタのシグナルレベル（容量の大きさ）がプラスである場合に相当する。図示したように、回転角が３０°以下の場合、回転角が小さい場合ほど、負のシグナルレベル及び正のシグナルレベルがともに小さいことがわかる。
　図１７は、シグナル比を説明するための図である。図示した例は、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が十分に離れた状態を示し、導体２２０の回転角としては例えば４０°以上である場合に相当する。このときのデルタについては、第１位置Ｐ１に対応して得られる負のシグナルと、第２位置Ｐ２に対応して得られる正のシグナルとが十分に離れ、互いに打ち消しあうことがない。このため、負のシグナル及び正のシグナルは、いずれも最大となる。シグナル和の最大値Ｓｍａｘは、負のシグナルの第３積分値Ｓｎ０と正のシグナルの第４積分値Ｓｐ０との和に相当する。このような最大値Ｓｍａｘは、固定値である。センサコントローラ３００は、予め最大値Ｓｍａｘを保持している。つまり、図１に示したメモリＭは、最大値Ｓｍａｘを記憶している。　
　なお、第３積分値Ｓｎ０及び第４積分値Ｓｐ０は、厳密には、図中の面積に相当するものではない。図１５のシグナル和Ｓについて説明したのと同様に、第３積分値Ｓｎ０は３次元的に分布する負のシグナルの体積に相当し、第４積分値Ｓｐ０は三次元的に分布する正のシグナルの体積に相当する。
　ステップＳＴ３７において算出されるシグナル比（ＳｉｇｎａｌＲａｔｉｏ）は、算出したシグナル和Ｓと、固定値であるシグナル和の最大値Ｓｍａｘとの比（＝Ｓ／Ｓｍａｘ）として定義されるものである。
　図１８は、回転角とシグナル比との関係を説明するための図である。図１８の（Ａ）に示す位置ＰＡは０°の位置に相当し、位置ＰＢは位置ＰＡに対して反時計回りに４５°の位置に相当し、位置ＰＣは位置ＰＡに対して反時計回りに９０°の位置に相当する。位置ＰＡの導体２２０Ａ、位置ＰＢの導体２２０Ｂ、及び、位置ＰＣの導体２２０Ｃは、いずれも反時計回りに回転するものである。
　図１８の（Ｂ）は、回転角とシグナル比との関係を示す図である。横軸は、位置ＰＡから回転する導体２２０Ａ、位置ＰＢから回転する導体２２０Ｂ、及び、位置ＰＣから回転する導体２２０Ｃのそれぞれの回転角（°）を示している。縦軸は、シグナル比（％）を示している。図示した関係は、導体２２０Ａ、２２０Ｂ、及び、２２０Ｃのそれぞれが５°単位で回転したときに、上記のステップＳＴ３１乃至ステップＳＴ３７によって算出されたシグナル比をプロットしたものである。図示したように、回転開始の位置にかかわらず、シグナル比は、回転角の増加に伴って増加している。　
　回転角が１０°の場合、シグナル比は３３％～４７％となる。回転角が２０°の場合、シグナル比は６５％～８５％となる。回転角が３０°の場合、シグナル比は９０％～１１０％となる。
　換言すると、シグナル比を算出することによって３０°未満の回転角を検出することができる。すなわち、上記のステップＳＴ３８においてシグナル比が９０％未満であると判断された場合には（ステップＳＴ３８、ＹＥＳ）、算出したシグナル比が３３％～４７％の範囲内であれば、センサコントローラ３００は、回転角が１０°であることを検出する。また、算出したシグナル比が６５％～８５％の範囲内であれば、センサコントローラ３００は、回転角が２０°であることを検出する。
　一方で、回転角が３０度以上の場合には、シグナル比が９０％以上となり、シグナル比から角度を検出することが困難となる。シグナル比が９０％以上であることは、図１７を参照して説明したように、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が十分に離れた状態に相当する。このため、第１位置Ｐ１に対応して得られる負のシグナル、及び、第２位置Ｐ２に対応して得られる正のシグナルに基づいて、第１座標、第２座標、移動距離、及び、回転角が検出される。
　このような第２手法においても、第１手法と同様に高精度のセンシングが可能となる。
　図１９は、入力装置２００の第３構成例を示す図である。図１９の（Ａ）は、入力装置２００の平面図である。図１９の（Ｂ）は、図１９の（Ａ）に示す入力装置２００をＡ－Ｂ線に沿って切断したセンサ装置１の断面図である。
　図１９の（Ａ）に示すように、入力装置２００は、円周Ｃ上に位置する第１導体２２１及び第２導体２２２を備えている。第１導体２２１及び第２導体２２２は、いずれもノブ２１０に保持されている。また、第１導体２２１及び第２導体２２２は、互いに離間している。第１導体２２１及び第２導体２２２は、互いに電気的に絶縁されている。第１導体２２１は、図３に示した第１構成例と同様に、円周Ｃ上において点状に形成されている。第２導体２２２は、図４に示した第２構成例と同様に、Ｃ字状に形成されている。第１導体２２１は、第２導体２２２の切欠ＮＴに位置している。
　図１９の（Ｂ）に示すように、第１導体２２１はタッチパネル１００に接触し、第２導体２２２はタッチパネル１００から離間している。なお、第２導体２２２がタッチパネル１００に接触し、第１導体２２１がタッチパネル１００から離間していてもよい。ばね２４１は、ノブ２１０と第１導体２２１との間に配置されている。ばね２４２は、ノブ２１０と固定体２３０との間に配置されている。ばね２４２は、保持板２５１及び２５２の間に保持されている。　
　ばね２４１及び２４２は、ノブ２１０がタッチパネル１００に向かって押圧されるのに伴って圧縮される。第２導体２２２は、ノブ２１０が押圧されるのに伴ってタッチパネル１００に接触する。また、ばね２４１及び２４２はノブ２１０が解放されると伸長し、第２導体２２２はタッチパネル１００から離間する。
　第１導体２２１は、ノブ２１０の押圧の有無にかかわらず、タッチパネル１００に接触しており、上記の導体２２０の如く、入力装置２００の回転情報を検出するための物体に相当する。第２導体２２２は、ノブ２１０が押圧されたときにタッチパネル１００に接触するものであり、入力装置２００の押圧を検出するための物体に相当する。
　このような第３構成例によれば、入力装置２００の回転情報に加えて、入力装置２００の押圧情報を検出することができる。
　図２０は、センサ装置１を搭載した表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。　
　表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬ及び照明装置ＩＬを備えている。一例では、表示パネルＰＮＬは、例えば、液晶表示パネルであり、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、シールＳＥによって接着されている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持されている。なお、表示パネルＰＮＬは、表示素子として、有機エレクトロルミネッセンス素子、電気泳動素子等を備えた表示パネルであってもよい。
　表示パネルＰＮＬは、センサ装置１のタッチパネル１００を内蔵している。すなわち、第１基板ＳＵＢ１は、タッチパネル１００の駆動電極Ｔｘと、画素電極ＰＥとを備えている。１つの駆動電極Ｔｘは、複数の画素電極ＰＥと対向している。第２基板ＳＵＢ２は、タッチパネル１００の検出電極Ｒｘを備えている。駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ－Ｙ平面において互いに交差するように配置されている。一例では、複数の駆動電極Ｔｘは、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並び、各々の駆動電極Ｔｘは、第２方向Ｙに延出している。また、複数の検出電極Ｒｘは、第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並び、各々の検出電極Ｒｘは、第１方向Ｘに延出している。詳述しないが、第２基板ＳＵＢ２の絶縁基板や有機絶縁膜、及び、液晶層ＬＣは、タッチパネル１００の誘電体層Ｄｅに相当する。
　偏光板ＰＬ１を含む光学素子ＯＤ１は、第１基板ＳＵＢ１と照明装置ＩＬとの間に位置し、第１基板ＳＵＢ１に接着されている。偏光板ＰＬ２を含む光学素子ＯＤ２は、第２基板ＳＵＢ２とカバー部材ＣＶとの間に位置し、第２基板ＳＵＢ２に接着されている。カバー部材ＣＶは、透明な接着剤ＡＤにより光学素子ＯＤ２に接着されている。
　入力装置２００は、カバー部材ＣＶの表面ＣＶａに設けられている。導体２２０は、表面ＣＶａに接している。ノブ２１０は、回転軸Ｏに沿って延出した筒状に形成されている。このため、入力装置２００の外側の領域のみならず、ノブ２１０によって囲まれた内側の領域において、表示パネルＰＮＬに表示された画像を視認することができる。　
　なお、図２０に示した構成例は、タッチパネル１００が表示パネルＰＮＬに内蔵されたいわゆるインセル型を示す構成例に相当するが、タッチパネル１００は、表示パネルＰＮＬと重畳するように設けられるアウトセル型あるいはオンセル型であってもよい。
　以上説明したように、本実施形態によれば、高精度のセンシングが可能なセンサ装置を提供することができる。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…センサ装置
　１００…タッチパネル　Ｔｘ…駆動電極　Ｒｘ…検出電極
　２００…入力装置　２１０…ノブ　２２０…導体
　３００…センサコントローラ

Claims (14)

  1. 　静電容量型のタッチパネルと、
    　回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、
    　前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、
    　前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、
    　前記センサコントローラは、前記導体が前記タッチパネルに対向していない状態での静電容量に対応した基準信号を保持し、
    　第１センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第１位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第１センサ信号と、前記基準信号と、に基づいて前記導体の第１座標を検出する、センサ装置。
  2. 　前記センサコントローラは、前記第１センサ信号と前記基準信号との差分値に基づいて前記第１座標を検出する、請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 　前記センサコントローラは、
    　第２センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第２位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第２センサ信号と、前記基準信号と、に基づいて前記導体の第２座標を検出し、
    　前記第１座標及び前記第２座標に基づいて前記導体の移動距離を算出し、
    　前記移動距離に基づいて前記導体の回転角を検出する、請求項１に記載のセンサ装置。
  4. 　前記センサコントローラは、
    　検出すべき最小の回転角θｍｉｎで前記導体が回転した場合に前記導体が移動した２点間の基準直線距離をＬａとしたとき、算出した前記移動距離が（Ｌａ／２）以上、（３＊Ｌａ／２）未満の場合に、前記回転角がθｍｉｎであることを検出する、請求項３に記載のセンサ装置。
  5. 　前記センサコントローラは、
    　前記第１センシング期間において受信した複数の前記第１センサ信号の平均値を算出し、
    　複数の前記第１センサ信号の平均値と、複数の前記基準信号の平均値との差分値に基づいてオフセット量を算出し、
    　前記第１センサ信号と前記オフセット量とに基づいて補正センサ信号を算出し、
    　前記補正センサ信号と前記基準信号との差分値に基づいて前記第１座標を検出する、請求項１に記載のセンサ装置。
  6. 　静電容量型のタッチパネルと、
    　回転軸を中心として回転自在に設けられたノブと、
    　前記ノブに保持され、前記回転軸を中心とした円周上の一部で前記タッチパネルに対向している導体と、
    　前記タッチパネルを制御するセンサコントローラと、を備え、
    　前記センサコントローラは、
    　第１センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第１位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第１センサ信号に基づいてベースラインを生成し、
    　第２センシング期間において、前記導体が前記タッチパネルの第２位置に対向した状態で前記タッチパネルから受信した第２センサ信号に基づいてローデータを生成し、
    　前記ベースラインと前記ローデータとの差分値に相当するデルタを算出し、
    　前記デルタにおける負のシグナルの第１積分値及び正のシグナルの第２積分値に基づいてシグナル比を算出し、
    　前記シグナル比に基づいて前記導体の回転角を検出する、センサ装置。
  7. 　前記センサコントローラは、負のシグナルの第３積分値及び正のシグナルの第４積分値の和の最大値Ｓｍａｘを保持し、
    　前記デルタを算出した後に、算出した前記デルタにおける前記第１積分値及び前記第２積分値のシグナル和Ｓを算出し、
    　（Ｓ／Ｓｍａｘ）で定義される前記シグナル比を算出する、請求項６に記載のセンサ装置。
  8. 　前記タッチパネルは、複数の駆動電極と、前記駆動電極と交差する複数の検出電極と、を備え、
    　前記センサコントローラは、前記駆動電極に対して駆動信号を送信し、前記検出電極から前記第１センサ信号を受信する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  9. 　前記導体は、前記円周上において、点状に形成されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  10. 　前記導体は、前記円周に沿って延出し、前記円周の一部に切欠を有するＣ字状に形成されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  11. 　前記導体の前記円周に沿った長さは、前記導体が存在しない無効領域の前記円周に沿った長さより短い、請求項９に記載のセンサ装置。
  12. 　前記導体の前記円周に沿った長さは、前記切欠の前記円周に沿った長さより長い、請求項１０に記載のセンサ装置。
  13. 　前記導体は、前記タッチパネルに接触している第１導体と、前記第１導体から離間した第２導体と、を備え、
    　前記第２導体は、前記ノブが押圧されるのに伴って前記タッチパネルに接触する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ装置。
  14. 　前記第１導体及び前記第２導体のうちの一方の導体は、前記円周に沿って延出し、前記円周の一部に切欠を有するＣ字状に形成され、
    　前記第１導体及び前記第２導体のうちの他方の導体は、前記切欠に位置している、請求項１３に記載のセンサ装置。
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