タッチセンサ及びタッチ検出方法
【課題】人体の近接又は接触による静電容量の変化を簡易な構成と制御により検出することができ、外部へ放射される高周波ノイズを低減することが可能なタッチセンサ及びタッチ検出方法を提供する。
【解決手段】人体が近接又は接触する検出電極２と、検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極Ａが接続された蓄電器３と、電極Ａと接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路４と、蓄電器３の他方の電極Ｂと接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路５と、電極Ｂと直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路６と、電極Ｂの電位を計測する計測回路７と、電圧印加回路６、第１の接地回路４及び第２の接地回路５をそれぞれ切り替え、計測回路７による計測値によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、を備える。
【解決手段】人体が近接又は接触する検出電極２と、検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極Ａが接続された蓄電器３と、電極Ａと接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路４と、蓄電器３の他方の電極Ｂと接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路５と、電極Ｂと直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路６と、電極Ｂの電位を計測する計測回路７と、電圧印加回路６、第１の接地回路４及び第２の接地回路５をそれぞれ切り替え、計測回路７による計測値によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ及びタッチ検出方法に関し、詳しくは、人体の近接又は接触による静電容量等の変化を簡易な構成及び制御により検出することができるタッチセンサ及びタッチ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体が近接又は接触する検出電極を備え、人体による浮遊容量又は接地（大地）との間の静電容量の変化を計測することにより人体の近接又は接触を検知するタッチセンサが広く用いられている。このようなタッチセンサにおいては、検出電極に生じる静電容量を充放電させて電圧や電荷量を計測したり、検出回路のインピーダンスの変化等を利用したりすることによって静電容量の変化が検出される。しかし人体の近接又は接触によって生じる静電容量の変化は微小な値であるため、充放電を繰返すことによって検出精度を向上させるタッチセンサが知られている。例えば、既知のコンデンサとスイッチ手段を備え、人体等によって生じる未知のコンデンサを繰返し充放電させ、電荷を既知のコンデンサに集積させることによって精度よく計測する電荷移動式キャパシタンス測定回路が開示されている（特許文献１、２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５３０６８０号公報
【特許文献２】特開２００６−７８２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記電荷移動式キャパシタンス測定回路等を使用したタッチセンサにおいては、人体等が近接又は接触する検出電極に繰返し充放電や充電を行い、その充放電特性を累積して静電容量を計測するため、検出電極から周囲環境に充放電動作による高周波ノイズが放射される。一般には、装置から外部に放出される高周波ノイズを低減するために、当該装置を金属等のケースによって密閉するような方法がある。しかし、タッチセンサの場合、人体が近接又は接近する検出電極は外部に開放される必要があるため、電極部を電磁的にシールドする対策は不可能である。
とくに、車両に搭載されるタッチセンサである場合には、周囲の電子装置の動作を阻害する電磁妨害（ＥＭＩ、Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が重大な問題となっている。例えば、タッチセンサの上記充放電の繰返し時間が約７μｓであれば、ほぼ１４０ｋＨｚを中心とする周波数領域だけでなく、広い周波数範囲で高周波ノイズが放射される。こうした高周波ノイズが放射されると、ラジオ放送の受信やスマートエントリーシステム等車載装置の動作を阻害する問題が生じた。
【０００５】
また、前記のような従来のタッチセンサでは、充電や充放電を高速で制御するために専用のプロセッサを使用する等、構成及び処理が複雑なものとなった。このため、複数の検出電極を備えて、各検出電極に対する人体の近接又は接触を検知するように構成する場合には、タッチセンサが複雑化・大形化し、高コストとなる問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑み、人体の近接又は接触による静電容量等の変化を簡易な構成及び制御により検出することができ、外部に放出される高周波ノイズを低減することができるタッチセンサ及びタッチ検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、人体の近接又は接触を検出するタッチセンサであって、人体が近接又は接触する検出電極と、前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３において、前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されることを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４において、前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５において、車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体であることを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、人体の近接又は接触を検出するタッチ検出方法であって、人体が近接又は接触する検出電極と、前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、を備えるタッチセンサを用いて、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記第３ステップは、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７において、前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるタッチセンサを用いて、前記第１ステップは、前記第１の論理回路素子の出力及び前記第２の論理回路素子の出力を低レベルとし、前記第２ステップは、前記第１の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第２の論理回路素子の出力を高レベルとすることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１０において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第１の論理回路素子の出力を低レベルとした後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
【００１３】
請求項１３に記載の発明は、請求項７乃至１２において、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のタッチセンサによれば、人体が近接又は接触する検出電極と、その検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電位を計測する計測回路とを備えるため、少ない部品数と簡単な回路構成によってタッチセンサを構成することができる。また、前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部を備え、その制御部は、電圧印加回路を切断するとともに第１の接地回路及び第２の接地回路を接続する第１ステップと、第１の接地回路及び第２の接地回路を切断するとともに電圧印加回路を接続する第２ステップと、計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うため、極めて簡単な制御及び計測処理によって検出電極に生じる静電容量の変化を検知することができ、人体が近接又は接触しているか否かを判定することができる。さらに、前記第１ステップ〜第３ステップを高速に行う必要がないため、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、判定のために利用することが可能となる。また、高周波ノイズの発生を抑えることができ、周囲の電子装置への電磁妨害を大幅に低減することができる。
【００１５】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う場合には、極めて簡単な動作シーケンスにより、蓄電器の電極に生じる電位の変化を計測することができる。
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う場合には、人体の近接又は接触によって蓄電器の電極に生じる電位の微少な変化を計測することが容易となる。
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成される場合には、極めて少ない部品数によりタッチセンサを構成することができる。これによって、複数の検出電極を備えるタッチセンサを構成することも容易となる。
【００１６】
前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことが好ましい。これによって、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、判定のために利用することが容易となる。また、高周波ノイズの発生を抑えることができ、周囲の電子装置への電磁妨害を大幅に低減することができる。
車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体である場合には、広い面積又は長尺の検出電極を用いる場合であっても検出電極からの高周波ノイズの放射を抑え、周囲の車載電子装置に対する電磁妨害を低減することが可能になる。
【００１７】
本発明のタッチ検出方法によれば、上記のタッチセンサの効果を発揮させるに好適なタッチ検出方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】タッチセンサの構成を表わすブロック図である。
【図２】タッチセンサの別の構成を表わすブロック図である。
【図３】タッチセンサの第１の接地回路、第２の接地回路及び電圧印加回路を論理回路素子により構成する例を表す回路図である。
【図４】図１に示したタッチセンサの電圧印加回路、第１の接地回路及び第２の接地回路をそれぞれ切り替えて行う動作ステップを示す図である。
【図５】図２に示したタッチセンサの電圧印加回路、第１の接地回路及び第２の接地回路をそれぞれ切り替えて行う動作ステップを示す図である。
【図６】図１に示したタッチセンサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図２に示したタッチセンサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本タッチセンサの実施例を表わすブロック図である。
【図９】複数の検出電極を備えて構成されるタッチセンサの実施例を表わすブロック図である。
【図１０】図９に示した実施例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】検出電極に近接又は接触して移動する手指等の動作を表わす模式図である。
【図１２】（ａ）は検出電極に近接又は接触して手指等を動かしたときの蓄電器の電極の電位の変化を表わし、（ｂ）は本タッチセンサの各ステップを繰り返し行う動作を表わした図である。
【図１３】タッチセンサにより、人体が近接又は接触したときに生じる静電容量による電位の変化と、静電誘導による電位の変化とが合せて計測されることを表わすタイムチャートである。
【図１４】計測の周期を変えて、人体が近接又は接触したときに生じる電極の電位の変化（静電容量による変化と静電誘導による変化）を計測した結果を表わす表である。
【図１５】長尺又は略長方形の検出電極を備えるタッチセンサの例を表わす模式図である。
【図１６】タッチ検出方法の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００２０】
（タッチセンサの構成）
本発明のタッチセンサは、図１及び図２に示すように、人体が近接又は接触する検出電極２を備える。静電容量Ｃｘは、検出電極２と大地（接地）との間に生じる静電容量の総和を表わし、人体が検出電極２に近接又は接触した場合には、検出電極２と大地との間に介在する人体によって静電容量が増加することとなる。
本タッチセンサ（１ａ、１ｂ）は、上記検出電極２と抵抗器Ｒ１を介して直列に一方の電極Ａが接続された蓄電器３と、蓄電器３の電極Ａと接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路４と、蓄電器３の他方の電極Ｂと接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路５と、蓄電器３の電極Ｂと直流電源（Ｖｃｃ）とを接続又は切断する電圧印加回路６と、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂのいずれか１つに接続され、その電極の電位を計測する計測回路７と、制御部８とを備える。タッチセンサ１ａにおいては、計測回路７は蓄電器３の電極Ａに接続されており、タッチセンサ１ｂにおいては、計測回路７は蓄電器３の電極Ｂに接続されている。制御部８は、電圧印加回路６、第１の接地回路４及び第２の接地回路５をそれぞれ接続又は切断するように制御し、所定のタイミングで計測回路７により前記電極Ａ又は電極Ｂの電位を計測し、その計測値によって検出電極２への人体の近接又は接触の有無を判断するように構成される。
【００２１】
タッチセンサ（１ａ、１ｂ）が車両に搭載される場合には、車両のバッテリから給電を受ける電源（図示せず）によって、タッチセンサの各部に必要な電力が供給される。また、大地への接続（接地）は、車体、又は車体への電気的な接続とすることができる。
【００２２】
前記検出電極２は、その表面に人体が近接又は接触するように配設される導電体であり、形状、大きさ、構造等はとくに限定されない。例えば、指でタッチできる程度のサイズの導電体であってもよいし、掌よりも広い面積の平面状の導電体であってもよいし、長尺状の板状又は棒状の導電体であってもよい。また、導電体の材質もとくに限定されず、金属の他、導電布等が使用されてもよい。
検出電極２への人体の「近接」とは、掌や手指を検出電極の表面に近付ける形態の他、検出電極の表面を覆う絶縁物を介して人体が接触する形態も含むものとする。また「接触」は、検出電極の表面に直接人体が接触する形態をいうものとする。
【００２３】
蓄電器３は、その両電極（Ａ，Ｂ）間に既知の静電容量を有する。蓄電器３の一方の電極Ａは、抵抗器Ｒ１を直列に介して検出電極２と接続されている。蓄電器３の静電容量、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、検出電極のサイズや計測の時間、精度等の条件によって、適宜に設計されればよい。例えば、蓄電器３の静電容量は数十ｐＦ〜数千ｐＦ、抵抗器Ｒ１の抵抗値は数百Ω〜数十ｋΩとすることができる。
また、蓄電器３の電極Ａは、第１の接地回路４と接続されている。第１の接地回路４は、電極Ａから抵抗器Ｒ２及びスイッチＳＷ１ａを直列に介して接地される。抵抗器Ｒ２の抵抗値は適宜の値とすることができる（例えば、０Ω〜数ｋΩ）。スイッチＳＷ１ａが接続状態にされたとき（ｏｎとされたとき）、蓄電器３の電極Ａは抵抗器Ｒ２を介して接地電位（Ｇｎｄ）と導通され、スイッチＳＷ１ａが切断状態にされたとき（ｏｆｆとされたとき）、電極Ａと接地電位との間は遮断される。
【００２４】
蓄電器３の他方の電極Ｂは、第２の接地回路５及び電圧印加回路６と接続されている。
第２の接地回路５は、蓄電器３の電極Ｂと接地電位（Ｇｎｄ）とをスイッチＳＷ２ａを介して接続する回路である。スイッチＳＷ２ａが接続状態（ｏｎ）のとき電極Ｂは接地電位と導通され、スイッチＳＷ２ａが切断状態（ｏｆｆ）のとき電極Ｂと接地電位との間は遮断される。
電圧印加回路６は、蓄電器３の電極Ｂと直流電源（Ｖｃｃ）とをスイッチＳＷ２ｂを介して接続する回路である。スイッチＳＷ２ｂが接続状態（ｏｎ）のとき電極Ｂに直流電源Ｖｃｃが印加され、スイッチＳＷ２ｂが切断状態（ｏｆｆ）のとき電極Ｂと直流電源Ｖｃｃとの間は遮断される。なお、スイッチＳＷ２ａとＳＷ２ｂが同時にｏｎとなることはないものとする。
【００２５】
計測回路７は、図１に示すタッチセンサ１ａにおいては蓄電器３の電極Ａに接続されており、図２に示すタッチセンサ１ｂにおいては蓄電器３の電極Ｂに接続されている。計測回路７は、接続されている蓄電器３の電極の電位をデジタル値に変換する回路である。計測回路７として、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）を使用することができる。その場合、計測すべき電位の範囲に対応してＡＤ変換器の変換範囲を最適にするために、基準電圧Ｖｒｅｆを与えることができる。また、計測回路７は、当該電極の電位を所定の基準電位と比較するコンパレータ等により構成されてもよい。計測回路７は、計測値（又は比較結果）を制御部８に送出する。
【００２６】
制御部８は、前記第１の接地回路４、前記第２の接地回路５及び前記電圧印加回路６にそれぞれ備えられているスイッチを制御し、所定のタイミングで前記計測回路７により計測を行ってその計測値（又は比較結果）を入力するように構成されている。計測値は検出電極２に生じた静電容量Ｃｘに対応した値となるため、制御部８は、その計測値を基に演算、比較等の処理を行うことによって、検出電極２への人体の近接又は接触の有無を判定するように構成される。
制御部８の処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適には、図示しないＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。また、プログラム可能な論理回路、ゲートアレーその他の論理回路を用いて構成されてもよい。このマイクロコントローラ等に、前記計測回路や、前記第１の接地回路、第２の接地回路、電圧印加回路等が内蔵されていてもよい。
その他、制御部８は、各種装置（車載装置の例では、車内灯、車内イルミネーション、自動開閉式窓、ラジオ、エアコンディショナ等）と電気的に接続され、人体の近接又は接触状態と判定した場合には、その判定又は判定による動作をさせるための近接検出信号をそれら装置に出力するように構成することができる。
【００２７】
前記スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂは、半導体論理回路素子を用いて構成されてもよい。前記第１の接地回路４は、蓄電器３の電極Ａにその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路６及び前記第２の接地回路５は、蓄電器３の他方の電極Ｂにその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるようにすることができる。この構成例を図３に示す。このタッチセンサ１１ａにおいては計測回路７が蓄電器３の電極Ａに接続されているが、前記のとおり、計測回路７を蓄電器３の電極Ｂ側に接続してタッチセンサ（１１ｂ）を構成してもよい。
【００２８】
図３に示されるタッチセンサ１１ａにおいて、第１の接地回路４１は、第１の論理回路素子４１１の出力を抵抗器Ｒ２を介して蓄電器３の電極Ａに接続することによって構成されている。論理回路素子４１１は３ステート出力回路を備え、例えば、制御信号ｅｎ４が「１」のとき出力可能であり、入力信号ｄ４が「１」の場合には高レベル（Ｖｃｃレベル）の電圧、入力信号ｄ４が「０」の場合には低レベル（０Ｖ）の電圧を出力するものとすることができる。この場合、制御信号ｅｎ４が「０」のときには、論理回路素子４１１の出力回路は高インピーダンス状態（High-impedance）となる。すなわち、論理回路素子４１１の出力は、制御信号ｅｎ４＝１かつ入力信号ｄ４＝０のとき低レベルとなり、前記スイッチＳＷ１ａをｏｎとした状態に対応する。一方、制御信号ｅｎ４＝０のとき出力は高インピーダンスとなり、前記スイッチＳＷ１ａをｏｆｆとした状態に対応する。信号ｅｎ４及びｄ４は、制御部８１により出力することができる。
【００２９】
また、タッチセンサ１１ａの電圧印加回路６１及び第２の接地回路５１は、１つの３ステート出力素子（第２の論理回路素子）６１１の出力回路を蓄電器３の電極Ｂに接続することによって構成することができる。前記同様に、論理回路素子６１１は、例えば、制御信号ｅｎ６が「１」のとき出力可能であり、入力信号ｄ６が「１」の場合には高レベル（Ｖｃｃレベル）の電圧、入力信号ｄ６が「０」の場合には低レベル（０Ｖ）の電圧を出力するものとすることができる。制御信号ｅｎ６が「０」のときには、論理回路素子６１１の出力回路は高インピーダンス状態となる。これによって、論理回路素子６１１の出力は、制御信号ｅｎ６＝１かつ入力信号ｄ６＝０のとき出力は低レベルとなり、前記スイッチＳＷ２ａをｏｎかつ前記スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆとした状態に対応する。一方、制御信号ｅｎ６＝１かつ入力信号ｄ６＝１のとき出力は高レベルとなり、スイッチＳＷ２ａをｏｆｆかつスイッチＳＷ２ｂをｏｎとした状態に対応する。また、制御信号ｅｎ６＝０のとき出力は高インピーダンスとなり、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをともにｏｆｆとした状態に対応する。信号ｅｎ６及びｄ６は、制御部８１により出力することができる。
【００３０】
（タッチセンサの動作）
タッチセンサ（１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ）に備えられる第１の接地回路（４、４１）、第２の接地回路（５、５１）及び電圧印加回路（６、６１）は、制御部（８、８１）により、図４又は図５に示すように制御することができる。ここで、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂのｏｎ（接続）、ｏｆｆ（切断）は、前記のとおり第１の論理回路素子４１１及び第２の論理回路素子６１１を用いて、それに対応する状態に制御することができる。
【００３１】
図４は、タッチセンサ１ａ又は１１ａにおける制御を表す。まず、第１ステップにおいて、スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆとすることにより電圧印加回路を切断するとともに、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｎとすることにより第１の接地回路及び第２の接地回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂは接地電位に接続される。
次に、第２ステップにおいては、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｆｆとすることにより第１の接地回路及び第２の接地回路を切断するとともに、スイッチＳＷ２ｂをｏｎとすることにより電圧印加回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａは接地と遮断され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）レベルに接続される。
続く第３ステップにおいては、前記第２ステップの状態をそのまま継続する。そして、この第３ステップの状態において、制御部（８、８１）は計測回路７により蓄電器３の電極Ａの電位の計測を行う。
【００３２】
図５は、タッチセンサ１ｂ又は１１ｂにおける制御を表す。この第１ステップ及び第２ステップは、上記タッチセンサ１ａ又は１１ａの場合と同じである。
続く第３ステップにおいて、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをｏｆｆとすることにより電圧印加回路及び第２の接地回路を切断するとともに、スイッチＳＷ１ａをｏｎとすることにより第１の接地回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａは接地電位に接続され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）及び接地電位のいずれからも切断される。
上記第３ステップの状態において、制御部（８、８１）は計測回路７により蓄電器３の電極Ｂの電位の計測を行う。
【００３３】
本タッチセンサの動作シーケンスの例を図６及び図７に示す。これらの図では、第１の接地回路により蓄電器３の電極Ａ部に与えられる電圧Ｖ１、第２の接地回路及び電圧印加回路により蓄電器３の電極Ｂ部に与えられる電圧Ｖ２と、電極Ａ部の電位ＶＡ、電極Ｂ部の電位ＶＢの変化を表す。また、期間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、それぞれ前記第１ステップ、第２ステップ及び第３ステップの状態を表わしている。期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各時間は適宜に設定さればよく、例えば、数μｓ〜数ｍｓ程度とすることができる。期間Ｔ１は、少なくとも蓄電器３及び未知の静電容量Ｃｘを放電させる時間であればよいが、計測動作（第２ステップ、第３ステップ）を実行しない間は第１ステップの状態を継続させることができる。また、期間Ｔ３は、少なくとも電極の電位を計測するために十分な時間であればよい。
【００３４】
図６は、タッチセンサ１ａ、１１ａの動作を示す。期間Ｔ１（第１ステップ）において上記電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２は０Ｖとされることにより、蓄電器３及び未知のキャパシタンスＣｘの電荷は放電され、蓄電器３の電極Ａ部の電位ＶＡは０Ｖとなる。
次に、期間Ｔ２（第２ステップ）において、電極Ａ部が接地から遮断されるため電極Ａ部（Ｖ１）は高インピーダンス状態とされ、電極Ｂ部（Ｖ２）にＶｃｃが印加される。これによって、蓄電器３と抵抗器Ｒ１とキャパシタンスＣｘとが直列に接続された回路により、時間とともに各静電容量が充電される。そして、電極Ａ部の電位ＶＡは、時間とともに蓄電器３（静電容量Ｃｓ）及び未知のキャパシタンスＣｘ（静電容量Ｃｘ）によって定まる次の値に近づく。
ＶＡ＝Ｖｃｃ−ΔＶａ、 ΔＶａ＝（Ｃｘ／（Ｃｓ＋Ｃｘ））Ｖｃｃ
Ｃｓ、Ｃｘ及び抵抗器Ｒ１によって定まる充電の時定数よりも期間Ｔ２を十分長くとることができるため、期間Ｔ２終了時における蓄電器３の充電電圧（電極Ａと電極Ｂとの間の電圧）は上記ΔＶａとすることができる。
【００３５】
期間Ｔ３（第３ステップ）においては前記の状態を継続して、電極Ａ部の電位ＶＡを計測回路７に入力することができる。したがって、期間Ｔ３内のタイミングＭにおいて電位ＶＡの値を測定すれば上記ΔＶａの値を知ることができ、未知のキャパシタンスＣｘの容量を求めることができる。
【００３６】
図７は、タッチセンサ１ｂ、１１ｂの動作を示す。期間Ｔ１（第１ステップ）及び期間Ｔ２（第２ステップ）における動作は、上記タッチセンサ１ａ、１１ａの場合と同様である。
期間Ｔ３（第３ステップ）において、電極Ｂ部（Ｖ２）をＶｃｃから遮断して高インピーダンスの状態とし、電極Ａ部（Ｖ１）を０Ｖに接続すると、キャパシタンスＣｘに蓄積されていた電荷は第１の接地回路により放電される。キャパシタンスＣｘの静電容量は小さいため放電の時定数は小さく、放電によって蓄電器３の電極Ａ部の電位ＶＡは速やかに０Ｖとなる。また、蓄電器３の電極Ｂ部は高インピーダンス状態であるため、蓄電器３に蓄積されていた電荷は保持される。すなわち、蓄電器３の充電電圧ΔＶａが保持されるため、電極Ｂ部の電位ＶＢは前記ΔＶａの値となる。
この状態で、電極Ｂ部の電位ＶＢを計測回路７に入力することができる。したがって、期間Ｔ３内のタイミングＭにおいて電位ＶＢを測定すれば上記ΔＶａの値を知ることができ、未知のキャパシタンスＣｘの容量を求めることができる。
【００３７】
一例として、蓄電器３の静電容量を５００ｐＦ、抵抗器Ｒ１の抵抗値を１０ｋΩ、電源電圧Ｖｃｃを５Ｖとする。また、キャパシタンスＣｘは、人体の近接又は接触時３０ｐＦ程度、非近接時１０ｐＦ程度とする。この場合、上記タイミングＭにおいて計測される電極Ｂ部の電位ΔＶａは、人体の非近接時には０．１０Ｖ程度、人体の近接又は接触時には０．２８Ｖ程度となる。したがって、この計測値を所定の基準値（例えば０．２Ｖ）と比較する等の方法によって、人体の近接又は接触を判定することができる。
【００３８】
（タッチ検出方法）
上記タッチセンサのタッチ検出方法を、図１６のフローチャートに示す。この処理は、前記制御部によって実行されるものとすることができる。図１６は、前記タッチセンサ１ｂ、１１ｂにおける検出方法を表す。本図においてＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂは、それぞれ前記第１の接地回路、第２の接地回路及び電圧印加回路に備えられるスイッチを表わす。
【００３９】
まず、スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆ（切断）とし、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｎ（接続）とする（Ｓ１０）。これにより前記第１ステップの状態となり、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂは接地電位に接続されるため、蓄電器３及びキャパシタンスＣｘの電荷は放電される。そして、所定時間すなわち前記期間Ｔ１の経過を待つ（Ｓ１１）。
次に、第２ステップにおいては、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｆｆとし、スイッチＳＷ２ｂをｏｎとする（Ｓ２０）。これにより、蓄電器３の電極Ａは接地と遮断され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）レベルとされるため、時間とともに蓄電器３及びキャパシタンスＣｘが充電される。そして、所定時間すなわち前記期間Ｔ２の経過を待つ（Ｓ２１）。
【００４０】
続いて、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをｏｆｆとし、スイッチＳＷ１ａをｏｎとする（Ｓ３０）。これにより前記第３ステップの状態となり、蓄電器３の電極Ａは接地電位に接続され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）及び接地のいずれからも切断されるため、電極Ｂ部の電位は前記ΔＶａとなる。そして、上記第３ステップを開始してから所定時間ｔ３の経過を待つ（Ｓ３１）。時間ｔ３は、第３ステップの開始後適宜の時間とすることができる。時間ｔ３の経過後、計測回路により電極Ｂの電位ΔＶａを計測する（Ｓ４０）。
【００４１】
前記タッチセンサ１ａ又は１１ａを用いる場合には、上記第３ステップの状態とするための制御（Ｓ３０）は不要である。また、電極Ｂの電位を計測すること（Ｓ４０）に換え、電極Ａの電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）を計測回路により計測することとすればよい。
【００４２】
上記の計測値から求められた電位ΔＶａから、検出電極への人体の近接又は接触を判定する（Ｓ５０）。以上の処理を周期的に繰り返すことによって、キャパシタンスＣｘの容量の変化を検出することもできる。また、複数の検出電極を備える場合には、検出電極ごとに上記処理を行うことができる。検出電極への人体の近接又は接触は、例えば上記計測値を所定の基準値と比較することによって判定することができる。また、その基準値は、周期的に繰り返す計測の結果によって補正等がされてもよい。
【００４３】
（実施例）
本タッチセンサ及びタッチ検出方法は、種々の形態で実施することができる。例えば、図８に示すタッチセンサ１２のように、出力ポート１（４２）、出力ポート２（６２（５２））及びＡＤ変換器７２が内蔵されたマイクロコントローラ等８２を使用すれば、極めて少ない部品により簡単にタッチセンサを構成することができる。この例では、前記第１の論理回路素子として出力ポート１（４２）が使用され、前記第２の論理回路素子として出力ポート２（６２（５２））が使用されている。この構成により、前記図２に説明したタッチセンサ１ｂと同様の動作をさせることができる。
また、上記ＡＤ変換器７２は、端子９１部又は蓄電器３の電極Ａ部に接続されてもよい。その場合には、前記図１に説明したタッチセンサ１ａと同様の動作をさせることができる。
【００４４】
また、複数の検出電極を備えたタッチセンサを構成することも容易である。例えば、図９に示すタッチセンサ１２１は６個の検出電極２ａ〜２ｆを備えており、それぞれの検出電極について、出力ポート１ａ〜１ｆ（４２ａ〜４２ｆ）及び出力ポート２ａ〜２ｆ（６２ａ〜６２ｆ）を制御し、ＡＤ変換器ａ〜ｆ（７２ａ〜７２ｆ）を用いて蓄電器３ａ〜３ｆの電極Ｂすなわち端子９２ａ〜９２ｆ部の電位を計測することができる。
図１０は、上記構成により検出電極２ａ〜２ｆについて順次、電位を計測する動作を表す。図１０において、ＶＡａ〜ＶＡｆは蓄電器３ａ〜３ｆそれぞれの電極Ａの電位を表わし、ＶＢａ〜ＶＢｆは蓄電器３ａ〜３ｆそれぞれの電極Ｂの電位を表わす。
まず、検出電極２ａについて、出力ポート１ａ（４２ａ）及び出力ポート２ａ（６２ａ）を図７に示したＶ１及びＶ２と同様に制御し、ＡＤ変換器ＡＤＣａ（７２ａ）を用いて端子９２ａ部の電位を計測することができる。前記第３ステップの所定のタイミングＭａにおいて電位ＶＢａを計測することによって、検出電極２ａへの人体の近接又は接触を判断することができる。同様にして、順次、検出電極２ｂ〜２ｆについてタイミングＭｂ〜Ｍｆにおいて各電位ＶＢｂ〜ＶＢｆを計測することにより、各検出電極への人体の近接又は接触を判断することができる。
また、図９に示されるＡＤ変換器７２ａ〜７２ｆは、それぞれ端子９１ａ〜９１ｆ部又は蓄電器３ａ〜３ｆの電極Ａ部に接続されてもよい。その場合には、検出電極２ａ〜２ｆのそれぞれについて、前記図６に説明したタッチセンサ１ａの動作と同様の動作をさせることができる。
【００４５】
本タッチセンサは、前記第１ステップ〜第３ステップ（図４〜図７を参照）を一連の動作とし、それを周期的に繰り返すことによって検出電極に生じる静電容量の変化を検知し、人体が近接又は接触しているか否かを判定することができる。本タッチセンサは、繰返し静電容量を充電等してその充放電特性を累積させる必要がないため、第１ステップ〜第３ステップを高速に実行する必要はなく、その繰り返しの周期も適宜とすることができる。これによって、本タッチセンサは高周波ノイズの発生を抑えることができるばかりでなく、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、上記判定のために利用することが可能となる。
【００４６】
通常、人体は帯電した状態にある。そのため、図１１に表わすように、本タッチセンサ１４の検出電極２１に近接して手指等を移動させたり、検出電極２１を覆った絶縁膜上に手指等を摺動させたりしたとき等に、検出電極２１に静電誘導が生じる。例えば、タッチセンサ１４において、ポート１（４２）の出力回路を高インピーダンスとし、且つポート２（６２）の出力電圧をＶｃｃとした状態（すなわち前記Ｔ２に相当する状態）において上記の静電誘導が生じた場合、蓄電器３の電極Ａの電位ＶＡは図１２（ａ）に示すように変化する。上記静電誘導により電位ＶＡに変化が生じる期間をＴＸとすると、Ｔｘは実際上１００ｍｓ（数１０ｍｓ〜１ｓ）程度となる。
図１２（ｂ）は、前記第１ステップ（Ｔ１）から第３ステップ（Ｔ３）までを一連の動作とし、それを一定の周期ＴＣで間断なく繰り返して行うタッチセンサの動作を表わした図である。すなわち上記ＴＣは電位ＶＢの計測を行う周期となる。そこで、第２ステップ（Ｔ２）の期間を長くし且つ上記周期ＴＣを適宜に設定すれば、静電誘導により図１２（ａ）のように変動する電位ＶＡを検出することが可能となる。
【００４７】
図１３は、上記静電誘導により電位ＶＡの変動が生じた場合の前記タッチセンサ１４の各部電位を表わす図である。第１ステップＴ１から第３ステップＴ３までのポート１の出力Ｖ１及びポート２の出力Ｖ２の制御については、図７で示した動作と同様である。第２ステップの期間Ｔ２において、蓄電器３の電極Ａの電位ＶＡには、検出電極２１に生じている静電容量（Ｃｘ）の充電による変化分ΔＶａと、静電誘導に起因する変化分ΔＶｉとが加わる。これによって、第３ステップＴ３における蓄電器３の電極Ｂの電位ＶＢは（ΔＶａ＋ΔＶｉ）となり、静電誘導による変動を検出することができる。
なお、図１３に示す期間Ｔ２においては、静電誘導によって、電極Ａの電位ＶＡが、破線で示す静電容量の充電による電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）よりもΔＶｉ低下する場合を示している。図１２（ａ）から明らかなように、電位ＶＡは、静電誘導によって上記電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）より上昇する場合もある。
【００４８】
図１４は、前記タッチセンサ１４（図１１参照）を用いて、検出電極に近接して手指を移動させたときの上記電位ＶＢすなわち（ΔＶａ＋ΔＶｉ）を計測した例を表にしたものである。タッチセンサ１４の回路において、蓄電器３の静電容量を５００ｐＦ、抵抗Ｒ１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１ｋΩとした。前記繰り返し周期ＴＣを０．１ｍｓ〜１０ｍｓの範囲で変えて（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の値を測定した結果は、表に示すとおりであった。
人体の静電容量は２０〜３０ｐＦであるので、その静電容量によって生じる電位の変化分（ΔＶａ）は０．２〜０．３Ｖ程度となる。表に示されているように、周期ＴＣが０．１ｍｓの場合の（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は０．２５Ｖとなるため、静電誘導による変動分（ΔＶｉ）を捉えることができていないものと考えられる。周期ＴＣを１ｍｓとした場合には、（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は０．４Ｖとなり、その計測値に静電誘導による変動分が含まれることは明らかである。さらに、周期ＴＣが７ｍｓを超える場合、（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は２．２Ｖから大きくは変化しなくなった。周期ＴＣを長くするとタッチセンサとしての応答性を損なうこととなるため、上記計測結果から、上記繰り返し周期ＴＣを１ｍｓ〜７ｍｓとすることが好ましい（さらに好ましくは１ｍｓ）といえる。
以上のように、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導により蓄電器３の電極部には大きな変動が現れるため、制御部は上記周期Ｔｃごとに計測を行うことにより電極部の電位の変動を検知し、人体が近接又は接触しているか否かの判定のために利用することができる。
【００４９】
また、本タッチセンサは、車両に搭載され、前記検出電極のサイズが大きいような場合にも効果的に適用することができる。検出電極が面積の大きいシート状又は板状の導電体（形状は問わず、例えば略長方形、楕円形等が挙げられる）である場合や、長尺の板状、シート状又は棒状の導電体である場合等である。図１５に表わすように、例えば、長さ（Ｌ）２０〜５００ｍｍ、幅（Ｗ）２〜５０ｍｍ程度の長尺状の導電体により検出電極２２を構成することができる。また、長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）がそれぞれ２０〜５００ｍｍ程度の広い面積の導電体により検出電極２２を構成することができる。このような長尺の検出電極又は面積の大きな検出電極が使用される場合であっても、本タッチセンサは、検出電極に周波数の高い信号を供給したり、検出電極に生じる静電容量を高速で充放電等したりする必要がないため、不要な高周波ノイズの放射を低く抑えることが可能である。
【００５０】
上記特徴により、本タッチセンサは車載用のタッチセンサとして好適に用いることができる。自動車内の照明、加飾パネル、表示パネル、空調装置、着座判定装置など、各種車載電子機器・装置を操作するためのタッチセンサとして適用することが可能である。例えば、上記長尺の検出電極２２をコンソールボックスやグローブボックス内に配設することにより、乗員の掌や手指が検出電極２２に近接したときにボックス内を照らすことができる。また、例えば、広い面積の検出電極を天井部に配設することにより、検出電極に掌や手指が近接したときにルームランプを点けることができる。
【００５１】
なお、本発明においては、上述の実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２、１２１、１４、１５；タッチセンサ、２、２１、２２；検出電極、３；蓄電器、４、４１；第１の接地回路、４１１；第１の論理回路素子、５、５１；第２の接地回路、６、６１；電圧印加回路、６１１；第２の論理回路素子、７、７２；計測回路（ＡＤ変換器）、８、８１；制御部、Ｃｘ；未知のキャパシタンス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ及びタッチ検出方法に関し、詳しくは、人体の近接又は接触による静電容量等の変化を簡易な構成及び制御により検出することができるタッチセンサ及びタッチ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体が近接又は接触する検出電極を備え、人体による浮遊容量又は接地（大地）との間の静電容量の変化を計測することにより人体の近接又は接触を検知するタッチセンサが広く用いられている。このようなタッチセンサにおいては、検出電極に生じる静電容量を充放電させて電圧や電荷量を計測したり、検出回路のインピーダンスの変化等を利用したりすることによって静電容量の変化が検出される。しかし人体の近接又は接触によって生じる静電容量の変化は微小な値であるため、充放電を繰返すことによって検出精度を向上させるタッチセンサが知られている。例えば、既知のコンデンサとスイッチ手段を備え、人体等によって生じる未知のコンデンサを繰返し充放電させ、電荷を既知のコンデンサに集積させることによって精度よく計測する電荷移動式キャパシタンス測定回路が開示されている（特許文献１、２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５３０６８０号公報
【特許文献２】特開２００６−７８２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記電荷移動式キャパシタンス測定回路等を使用したタッチセンサにおいては、人体等が近接又は接触する検出電極に繰返し充放電や充電を行い、その充放電特性を累積して静電容量を計測するため、検出電極から周囲環境に充放電動作による高周波ノイズが放射される。一般には、装置から外部に放出される高周波ノイズを低減するために、当該装置を金属等のケースによって密閉するような方法がある。しかし、タッチセンサの場合、人体が近接又は接近する検出電極は外部に開放される必要があるため、電極部を電磁的にシールドする対策は不可能である。
とくに、車両に搭載されるタッチセンサである場合には、周囲の電子装置の動作を阻害する電磁妨害（ＥＭＩ、Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が重大な問題となっている。例えば、タッチセンサの上記充放電の繰返し時間が約７μｓであれば、ほぼ１４０ｋＨｚを中心とする周波数領域だけでなく、広い周波数範囲で高周波ノイズが放射される。こうした高周波ノイズが放射されると、ラジオ放送の受信やスマートエントリーシステム等車載装置の動作を阻害する問題が生じた。
【０００５】
また、前記のような従来のタッチセンサでは、充電や充放電を高速で制御するために専用のプロセッサを使用する等、構成及び処理が複雑なものとなった。このため、複数の検出電極を備えて、各検出電極に対する人体の近接又は接触を検知するように構成する場合には、タッチセンサが複雑化・大形化し、高コストとなる問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑み、人体の近接又は接触による静電容量等の変化を簡易な構成及び制御により検出することができ、外部に放出される高周波ノイズを低減することができるタッチセンサ及びタッチ検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、人体の近接又は接触を検出するタッチセンサであって、人体が近接又は接触する検出電極と、前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３において、前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されることを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４において、前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５において、車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体であることを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、人体の近接又は接触を検出するタッチ検出方法であって、人体が近接又は接触する検出電極と、前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、を備えるタッチセンサを用いて、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記第３ステップは、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７において、前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるタッチセンサを用いて、前記第１ステップは、前記第１の論理回路素子の出力及び前記第２の論理回路素子の出力を低レベルとし、前記第２ステップは、前記第１の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第２の論理回路素子の出力を高レベルとすることを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１０において、前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記第３ステップは、前記第２の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第１の論理回路素子の出力を低レベルとした後、前記計測回路により電位の計測を行うことを要旨とする。
【００１３】
請求項１３に記載の発明は、請求項７乃至１２において、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のタッチセンサによれば、人体が近接又は接触する検出電極と、その検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電位を計測する計測回路とを備えるため、少ない部品数と簡単な回路構成によってタッチセンサを構成することができる。また、前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部を備え、その制御部は、電圧印加回路を切断するとともに第１の接地回路及び第２の接地回路を接続する第１ステップと、第１の接地回路及び第２の接地回路を切断するとともに電圧印加回路を接続する第２ステップと、計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うため、極めて簡単な制御及び計測処理によって検出電極に生じる静電容量の変化を検知することができ、人体が近接又は接触しているか否かを判定することができる。さらに、前記第１ステップ〜第３ステップを高速に行う必要がないため、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、判定のために利用することが可能となる。また、高周波ノイズの発生を抑えることができ、周囲の電子装置への電磁妨害を大幅に低減することができる。
【００１５】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う場合には、極めて簡単な動作シーケンスにより、蓄電器の電極に生じる電位の変化を計測することができる。
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う場合には、人体の近接又は接触によって蓄電器の電極に生じる電位の微少な変化を計測することが容易となる。
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成される場合には、極めて少ない部品数によりタッチセンサを構成することができる。これによって、複数の検出電極を備えるタッチセンサを構成することも容易となる。
【００１６】
前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行うことが好ましい。これによって、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、判定のために利用することが容易となる。また、高周波ノイズの発生を抑えることができ、周囲の電子装置への電磁妨害を大幅に低減することができる。
車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体である場合には、広い面積又は長尺の検出電極を用いる場合であっても検出電極からの高周波ノイズの放射を抑え、周囲の車載電子装置に対する電磁妨害を低減することが可能になる。
【００１７】
本発明のタッチ検出方法によれば、上記のタッチセンサの効果を発揮させるに好適なタッチ検出方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】タッチセンサの構成を表わすブロック図である。
【図２】タッチセンサの別の構成を表わすブロック図である。
【図３】タッチセンサの第１の接地回路、第２の接地回路及び電圧印加回路を論理回路素子により構成する例を表す回路図である。
【図４】図１に示したタッチセンサの電圧印加回路、第１の接地回路及び第２の接地回路をそれぞれ切り替えて行う動作ステップを示す図である。
【図５】図２に示したタッチセンサの電圧印加回路、第１の接地回路及び第２の接地回路をそれぞれ切り替えて行う動作ステップを示す図である。
【図６】図１に示したタッチセンサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】図２に示したタッチセンサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本タッチセンサの実施例を表わすブロック図である。
【図９】複数の検出電極を備えて構成されるタッチセンサの実施例を表わすブロック図である。
【図１０】図９に示した実施例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】検出電極に近接又は接触して移動する手指等の動作を表わす模式図である。
【図１２】（ａ）は検出電極に近接又は接触して手指等を動かしたときの蓄電器の電極の電位の変化を表わし、（ｂ）は本タッチセンサの各ステップを繰り返し行う動作を表わした図である。
【図１３】タッチセンサにより、人体が近接又は接触したときに生じる静電容量による電位の変化と、静電誘導による電位の変化とが合せて計測されることを表わすタイムチャートである。
【図１４】計測の周期を変えて、人体が近接又は接触したときに生じる電極の電位の変化（静電容量による変化と静電誘導による変化）を計測した結果を表わす表である。
【図１５】長尺又は略長方形の検出電極を備えるタッチセンサの例を表わす模式図である。
【図１６】タッチ検出方法の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００２０】
（タッチセンサの構成）
本発明のタッチセンサは、図１及び図２に示すように、人体が近接又は接触する検出電極２を備える。静電容量Ｃｘは、検出電極２と大地（接地）との間に生じる静電容量の総和を表わし、人体が検出電極２に近接又は接触した場合には、検出電極２と大地との間に介在する人体によって静電容量が増加することとなる。
本タッチセンサ（１ａ、１ｂ）は、上記検出電極２と抵抗器Ｒ１を介して直列に一方の電極Ａが接続された蓄電器３と、蓄電器３の電極Ａと接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路４と、蓄電器３の他方の電極Ｂと接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路５と、蓄電器３の電極Ｂと直流電源（Ｖｃｃ）とを接続又は切断する電圧印加回路６と、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂのいずれか１つに接続され、その電極の電位を計測する計測回路７と、制御部８とを備える。タッチセンサ１ａにおいては、計測回路７は蓄電器３の電極Ａに接続されており、タッチセンサ１ｂにおいては、計測回路７は蓄電器３の電極Ｂに接続されている。制御部８は、電圧印加回路６、第１の接地回路４及び第２の接地回路５をそれぞれ接続又は切断するように制御し、所定のタイミングで計測回路７により前記電極Ａ又は電極Ｂの電位を計測し、その計測値によって検出電極２への人体の近接又は接触の有無を判断するように構成される。
【００２１】
タッチセンサ（１ａ、１ｂ）が車両に搭載される場合には、車両のバッテリから給電を受ける電源（図示せず）によって、タッチセンサの各部に必要な電力が供給される。また、大地への接続（接地）は、車体、又は車体への電気的な接続とすることができる。
【００２２】
前記検出電極２は、その表面に人体が近接又は接触するように配設される導電体であり、形状、大きさ、構造等はとくに限定されない。例えば、指でタッチできる程度のサイズの導電体であってもよいし、掌よりも広い面積の平面状の導電体であってもよいし、長尺状の板状又は棒状の導電体であってもよい。また、導電体の材質もとくに限定されず、金属の他、導電布等が使用されてもよい。
検出電極２への人体の「近接」とは、掌や手指を検出電極の表面に近付ける形態の他、検出電極の表面を覆う絶縁物を介して人体が接触する形態も含むものとする。また「接触」は、検出電極の表面に直接人体が接触する形態をいうものとする。
【００２３】
蓄電器３は、その両電極（Ａ，Ｂ）間に既知の静電容量を有する。蓄電器３の一方の電極Ａは、抵抗器Ｒ１を直列に介して検出電極２と接続されている。蓄電器３の静電容量、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、検出電極のサイズや計測の時間、精度等の条件によって、適宜に設計されればよい。例えば、蓄電器３の静電容量は数十ｐＦ〜数千ｐＦ、抵抗器Ｒ１の抵抗値は数百Ω〜数十ｋΩとすることができる。
また、蓄電器３の電極Ａは、第１の接地回路４と接続されている。第１の接地回路４は、電極Ａから抵抗器Ｒ２及びスイッチＳＷ１ａを直列に介して接地される。抵抗器Ｒ２の抵抗値は適宜の値とすることができる（例えば、０Ω〜数ｋΩ）。スイッチＳＷ１ａが接続状態にされたとき（ｏｎとされたとき）、蓄電器３の電極Ａは抵抗器Ｒ２を介して接地電位（Ｇｎｄ）と導通され、スイッチＳＷ１ａが切断状態にされたとき（ｏｆｆとされたとき）、電極Ａと接地電位との間は遮断される。
【００２４】
蓄電器３の他方の電極Ｂは、第２の接地回路５及び電圧印加回路６と接続されている。
第２の接地回路５は、蓄電器３の電極Ｂと接地電位（Ｇｎｄ）とをスイッチＳＷ２ａを介して接続する回路である。スイッチＳＷ２ａが接続状態（ｏｎ）のとき電極Ｂは接地電位と導通され、スイッチＳＷ２ａが切断状態（ｏｆｆ）のとき電極Ｂと接地電位との間は遮断される。
電圧印加回路６は、蓄電器３の電極Ｂと直流電源（Ｖｃｃ）とをスイッチＳＷ２ｂを介して接続する回路である。スイッチＳＷ２ｂが接続状態（ｏｎ）のとき電極Ｂに直流電源Ｖｃｃが印加され、スイッチＳＷ２ｂが切断状態（ｏｆｆ）のとき電極Ｂと直流電源Ｖｃｃとの間は遮断される。なお、スイッチＳＷ２ａとＳＷ２ｂが同時にｏｎとなることはないものとする。
【００２５】
計測回路７は、図１に示すタッチセンサ１ａにおいては蓄電器３の電極Ａに接続されており、図２に示すタッチセンサ１ｂにおいては蓄電器３の電極Ｂに接続されている。計測回路７は、接続されている蓄電器３の電極の電位をデジタル値に変換する回路である。計測回路７として、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）を使用することができる。その場合、計測すべき電位の範囲に対応してＡＤ変換器の変換範囲を最適にするために、基準電圧Ｖｒｅｆを与えることができる。また、計測回路７は、当該電極の電位を所定の基準電位と比較するコンパレータ等により構成されてもよい。計測回路７は、計測値（又は比較結果）を制御部８に送出する。
【００２６】
制御部８は、前記第１の接地回路４、前記第２の接地回路５及び前記電圧印加回路６にそれぞれ備えられているスイッチを制御し、所定のタイミングで前記計測回路７により計測を行ってその計測値（又は比較結果）を入力するように構成されている。計測値は検出電極２に生じた静電容量Ｃｘに対応した値となるため、制御部８は、その計測値を基に演算、比較等の処理を行うことによって、検出電極２への人体の近接又は接触の有無を判定するように構成される。
制御部８の処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適には、図示しないＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。また、プログラム可能な論理回路、ゲートアレーその他の論理回路を用いて構成されてもよい。このマイクロコントローラ等に、前記計測回路や、前記第１の接地回路、第２の接地回路、電圧印加回路等が内蔵されていてもよい。
その他、制御部８は、各種装置（車載装置の例では、車内灯、車内イルミネーション、自動開閉式窓、ラジオ、エアコンディショナ等）と電気的に接続され、人体の近接又は接触状態と判定した場合には、その判定又は判定による動作をさせるための近接検出信号をそれら装置に出力するように構成することができる。
【００２７】
前記スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂは、半導体論理回路素子を用いて構成されてもよい。前記第１の接地回路４は、蓄電器３の電極Ａにその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路６及び前記第２の接地回路５は、蓄電器３の他方の電極Ｂにその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるようにすることができる。この構成例を図３に示す。このタッチセンサ１１ａにおいては計測回路７が蓄電器３の電極Ａに接続されているが、前記のとおり、計測回路７を蓄電器３の電極Ｂ側に接続してタッチセンサ（１１ｂ）を構成してもよい。
【００２８】
図３に示されるタッチセンサ１１ａにおいて、第１の接地回路４１は、第１の論理回路素子４１１の出力を抵抗器Ｒ２を介して蓄電器３の電極Ａに接続することによって構成されている。論理回路素子４１１は３ステート出力回路を備え、例えば、制御信号ｅｎ４が「１」のとき出力可能であり、入力信号ｄ４が「１」の場合には高レベル（Ｖｃｃレベル）の電圧、入力信号ｄ４が「０」の場合には低レベル（０Ｖ）の電圧を出力するものとすることができる。この場合、制御信号ｅｎ４が「０」のときには、論理回路素子４１１の出力回路は高インピーダンス状態（High-impedance）となる。すなわち、論理回路素子４１１の出力は、制御信号ｅｎ４＝１かつ入力信号ｄ４＝０のとき低レベルとなり、前記スイッチＳＷ１ａをｏｎとした状態に対応する。一方、制御信号ｅｎ４＝０のとき出力は高インピーダンスとなり、前記スイッチＳＷ１ａをｏｆｆとした状態に対応する。信号ｅｎ４及びｄ４は、制御部８１により出力することができる。
【００２９】
また、タッチセンサ１１ａの電圧印加回路６１及び第２の接地回路５１は、１つの３ステート出力素子（第２の論理回路素子）６１１の出力回路を蓄電器３の電極Ｂに接続することによって構成することができる。前記同様に、論理回路素子６１１は、例えば、制御信号ｅｎ６が「１」のとき出力可能であり、入力信号ｄ６が「１」の場合には高レベル（Ｖｃｃレベル）の電圧、入力信号ｄ６が「０」の場合には低レベル（０Ｖ）の電圧を出力するものとすることができる。制御信号ｅｎ６が「０」のときには、論理回路素子６１１の出力回路は高インピーダンス状態となる。これによって、論理回路素子６１１の出力は、制御信号ｅｎ６＝１かつ入力信号ｄ６＝０のとき出力は低レベルとなり、前記スイッチＳＷ２ａをｏｎかつ前記スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆとした状態に対応する。一方、制御信号ｅｎ６＝１かつ入力信号ｄ６＝１のとき出力は高レベルとなり、スイッチＳＷ２ａをｏｆｆかつスイッチＳＷ２ｂをｏｎとした状態に対応する。また、制御信号ｅｎ６＝０のとき出力は高インピーダンスとなり、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをともにｏｆｆとした状態に対応する。信号ｅｎ６及びｄ６は、制御部８１により出力することができる。
【００３０】
（タッチセンサの動作）
タッチセンサ（１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ）に備えられる第１の接地回路（４、４１）、第２の接地回路（５、５１）及び電圧印加回路（６、６１）は、制御部（８、８１）により、図４又は図５に示すように制御することができる。ここで、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂのｏｎ（接続）、ｏｆｆ（切断）は、前記のとおり第１の論理回路素子４１１及び第２の論理回路素子６１１を用いて、それに対応する状態に制御することができる。
【００３１】
図４は、タッチセンサ１ａ又は１１ａにおける制御を表す。まず、第１ステップにおいて、スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆとすることにより電圧印加回路を切断するとともに、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｎとすることにより第１の接地回路及び第２の接地回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂは接地電位に接続される。
次に、第２ステップにおいては、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｆｆとすることにより第１の接地回路及び第２の接地回路を切断するとともに、スイッチＳＷ２ｂをｏｎとすることにより電圧印加回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａは接地と遮断され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）レベルに接続される。
続く第３ステップにおいては、前記第２ステップの状態をそのまま継続する。そして、この第３ステップの状態において、制御部（８、８１）は計測回路７により蓄電器３の電極Ａの電位の計測を行う。
【００３２】
図５は、タッチセンサ１ｂ又は１１ｂにおける制御を表す。この第１ステップ及び第２ステップは、上記タッチセンサ１ａ又は１１ａの場合と同じである。
続く第３ステップにおいて、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをｏｆｆとすることにより電圧印加回路及び第２の接地回路を切断するとともに、スイッチＳＷ１ａをｏｎとすることにより第１の接地回路を接続する。すなわち、蓄電器３の電極Ａは接地電位に接続され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）及び接地電位のいずれからも切断される。
上記第３ステップの状態において、制御部（８、８１）は計測回路７により蓄電器３の電極Ｂの電位の計測を行う。
【００３３】
本タッチセンサの動作シーケンスの例を図６及び図７に示す。これらの図では、第１の接地回路により蓄電器３の電極Ａ部に与えられる電圧Ｖ１、第２の接地回路及び電圧印加回路により蓄電器３の電極Ｂ部に与えられる電圧Ｖ２と、電極Ａ部の電位ＶＡ、電極Ｂ部の電位ＶＢの変化を表す。また、期間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、それぞれ前記第１ステップ、第２ステップ及び第３ステップの状態を表わしている。期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各時間は適宜に設定さればよく、例えば、数μｓ〜数ｍｓ程度とすることができる。期間Ｔ１は、少なくとも蓄電器３及び未知の静電容量Ｃｘを放電させる時間であればよいが、計測動作（第２ステップ、第３ステップ）を実行しない間は第１ステップの状態を継続させることができる。また、期間Ｔ３は、少なくとも電極の電位を計測するために十分な時間であればよい。
【００３４】
図６は、タッチセンサ１ａ、１１ａの動作を示す。期間Ｔ１（第１ステップ）において上記電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２は０Ｖとされることにより、蓄電器３及び未知のキャパシタンスＣｘの電荷は放電され、蓄電器３の電極Ａ部の電位ＶＡは０Ｖとなる。
次に、期間Ｔ２（第２ステップ）において、電極Ａ部が接地から遮断されるため電極Ａ部（Ｖ１）は高インピーダンス状態とされ、電極Ｂ部（Ｖ２）にＶｃｃが印加される。これによって、蓄電器３と抵抗器Ｒ１とキャパシタンスＣｘとが直列に接続された回路により、時間とともに各静電容量が充電される。そして、電極Ａ部の電位ＶＡは、時間とともに蓄電器３（静電容量Ｃｓ）及び未知のキャパシタンスＣｘ（静電容量Ｃｘ）によって定まる次の値に近づく。
ＶＡ＝Ｖｃｃ−ΔＶａ、 ΔＶａ＝（Ｃｘ／（Ｃｓ＋Ｃｘ））Ｖｃｃ
Ｃｓ、Ｃｘ及び抵抗器Ｒ１によって定まる充電の時定数よりも期間Ｔ２を十分長くとることができるため、期間Ｔ２終了時における蓄電器３の充電電圧（電極Ａと電極Ｂとの間の電圧）は上記ΔＶａとすることができる。
【００３５】
期間Ｔ３（第３ステップ）においては前記の状態を継続して、電極Ａ部の電位ＶＡを計測回路７に入力することができる。したがって、期間Ｔ３内のタイミングＭにおいて電位ＶＡの値を測定すれば上記ΔＶａの値を知ることができ、未知のキャパシタンスＣｘの容量を求めることができる。
【００３６】
図７は、タッチセンサ１ｂ、１１ｂの動作を示す。期間Ｔ１（第１ステップ）及び期間Ｔ２（第２ステップ）における動作は、上記タッチセンサ１ａ、１１ａの場合と同様である。
期間Ｔ３（第３ステップ）において、電極Ｂ部（Ｖ２）をＶｃｃから遮断して高インピーダンスの状態とし、電極Ａ部（Ｖ１）を０Ｖに接続すると、キャパシタンスＣｘに蓄積されていた電荷は第１の接地回路により放電される。キャパシタンスＣｘの静電容量は小さいため放電の時定数は小さく、放電によって蓄電器３の電極Ａ部の電位ＶＡは速やかに０Ｖとなる。また、蓄電器３の電極Ｂ部は高インピーダンス状態であるため、蓄電器３に蓄積されていた電荷は保持される。すなわち、蓄電器３の充電電圧ΔＶａが保持されるため、電極Ｂ部の電位ＶＢは前記ΔＶａの値となる。
この状態で、電極Ｂ部の電位ＶＢを計測回路７に入力することができる。したがって、期間Ｔ３内のタイミングＭにおいて電位ＶＢを測定すれば上記ΔＶａの値を知ることができ、未知のキャパシタンスＣｘの容量を求めることができる。
【００３７】
一例として、蓄電器３の静電容量を５００ｐＦ、抵抗器Ｒ１の抵抗値を１０ｋΩ、電源電圧Ｖｃｃを５Ｖとする。また、キャパシタンスＣｘは、人体の近接又は接触時３０ｐＦ程度、非近接時１０ｐＦ程度とする。この場合、上記タイミングＭにおいて計測される電極Ｂ部の電位ΔＶａは、人体の非近接時には０．１０Ｖ程度、人体の近接又は接触時には０．２８Ｖ程度となる。したがって、この計測値を所定の基準値（例えば０．２Ｖ）と比較する等の方法によって、人体の近接又は接触を判定することができる。
【００３８】
（タッチ検出方法）
上記タッチセンサのタッチ検出方法を、図１６のフローチャートに示す。この処理は、前記制御部によって実行されるものとすることができる。図１６は、前記タッチセンサ１ｂ、１１ｂにおける検出方法を表す。本図においてＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂは、それぞれ前記第１の接地回路、第２の接地回路及び電圧印加回路に備えられるスイッチを表わす。
【００３９】
まず、スイッチＳＷ２ｂをｏｆｆ（切断）とし、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｎ（接続）とする（Ｓ１０）。これにより前記第１ステップの状態となり、蓄電器３の電極Ａ及び電極Ｂは接地電位に接続されるため、蓄電器３及びキャパシタンスＣｘの電荷は放電される。そして、所定時間すなわち前記期間Ｔ１の経過を待つ（Ｓ１１）。
次に、第２ステップにおいては、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ２ａをｏｆｆとし、スイッチＳＷ２ｂをｏｎとする（Ｓ２０）。これにより、蓄電器３の電極Ａは接地と遮断され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）レベルとされるため、時間とともに蓄電器３及びキャパシタンスＣｘが充電される。そして、所定時間すなわち前記期間Ｔ２の経過を待つ（Ｓ２１）。
【００４０】
続いて、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂをｏｆｆとし、スイッチＳＷ１ａをｏｎとする（Ｓ３０）。これにより前記第３ステップの状態となり、蓄電器３の電極Ａは接地電位に接続され、電極Ｂは電源（Ｖｃｃ）及び接地のいずれからも切断されるため、電極Ｂ部の電位は前記ΔＶａとなる。そして、上記第３ステップを開始してから所定時間ｔ３の経過を待つ（Ｓ３１）。時間ｔ３は、第３ステップの開始後適宜の時間とすることができる。時間ｔ３の経過後、計測回路により電極Ｂの電位ΔＶａを計測する（Ｓ４０）。
【００４１】
前記タッチセンサ１ａ又は１１ａを用いる場合には、上記第３ステップの状態とするための制御（Ｓ３０）は不要である。また、電極Ｂの電位を計測すること（Ｓ４０）に換え、電極Ａの電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）を計測回路により計測することとすればよい。
【００４２】
上記の計測値から求められた電位ΔＶａから、検出電極への人体の近接又は接触を判定する（Ｓ５０）。以上の処理を周期的に繰り返すことによって、キャパシタンスＣｘの容量の変化を検出することもできる。また、複数の検出電極を備える場合には、検出電極ごとに上記処理を行うことができる。検出電極への人体の近接又は接触は、例えば上記計測値を所定の基準値と比較することによって判定することができる。また、その基準値は、周期的に繰り返す計測の結果によって補正等がされてもよい。
【００４３】
（実施例）
本タッチセンサ及びタッチ検出方法は、種々の形態で実施することができる。例えば、図８に示すタッチセンサ１２のように、出力ポート１（４２）、出力ポート２（６２（５２））及びＡＤ変換器７２が内蔵されたマイクロコントローラ等８２を使用すれば、極めて少ない部品により簡単にタッチセンサを構成することができる。この例では、前記第１の論理回路素子として出力ポート１（４２）が使用され、前記第２の論理回路素子として出力ポート２（６２（５２））が使用されている。この構成により、前記図２に説明したタッチセンサ１ｂと同様の動作をさせることができる。
また、上記ＡＤ変換器７２は、端子９１部又は蓄電器３の電極Ａ部に接続されてもよい。その場合には、前記図１に説明したタッチセンサ１ａと同様の動作をさせることができる。
【００４４】
また、複数の検出電極を備えたタッチセンサを構成することも容易である。例えば、図９に示すタッチセンサ１２１は６個の検出電極２ａ〜２ｆを備えており、それぞれの検出電極について、出力ポート１ａ〜１ｆ（４２ａ〜４２ｆ）及び出力ポート２ａ〜２ｆ（６２ａ〜６２ｆ）を制御し、ＡＤ変換器ａ〜ｆ（７２ａ〜７２ｆ）を用いて蓄電器３ａ〜３ｆの電極Ｂすなわち端子９２ａ〜９２ｆ部の電位を計測することができる。
図１０は、上記構成により検出電極２ａ〜２ｆについて順次、電位を計測する動作を表す。図１０において、ＶＡａ〜ＶＡｆは蓄電器３ａ〜３ｆそれぞれの電極Ａの電位を表わし、ＶＢａ〜ＶＢｆは蓄電器３ａ〜３ｆそれぞれの電極Ｂの電位を表わす。
まず、検出電極２ａについて、出力ポート１ａ（４２ａ）及び出力ポート２ａ（６２ａ）を図７に示したＶ１及びＶ２と同様に制御し、ＡＤ変換器ＡＤＣａ（７２ａ）を用いて端子９２ａ部の電位を計測することができる。前記第３ステップの所定のタイミングＭａにおいて電位ＶＢａを計測することによって、検出電極２ａへの人体の近接又は接触を判断することができる。同様にして、順次、検出電極２ｂ〜２ｆについてタイミングＭｂ〜Ｍｆにおいて各電位ＶＢｂ〜ＶＢｆを計測することにより、各検出電極への人体の近接又は接触を判断することができる。
また、図９に示されるＡＤ変換器７２ａ〜７２ｆは、それぞれ端子９１ａ〜９１ｆ部又は蓄電器３ａ〜３ｆの電極Ａ部に接続されてもよい。その場合には、検出電極２ａ〜２ｆのそれぞれについて、前記図６に説明したタッチセンサ１ａの動作と同様の動作をさせることができる。
【００４５】
本タッチセンサは、前記第１ステップ〜第３ステップ（図４〜図７を参照）を一連の動作とし、それを周期的に繰り返すことによって検出電極に生じる静電容量の変化を検知し、人体が近接又は接触しているか否かを判定することができる。本タッチセンサは、繰返し静電容量を充電等してその充放電特性を累積させる必要がないため、第１ステップ〜第３ステップを高速に実行する必要はなく、その繰り返しの周期も適宜とすることができる。これによって、本タッチセンサは高周波ノイズの発生を抑えることができるばかりでなく、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導によって生じる電位の変化を検知し、上記判定のために利用することが可能となる。
【００４６】
通常、人体は帯電した状態にある。そのため、図１１に表わすように、本タッチセンサ１４の検出電極２１に近接して手指等を移動させたり、検出電極２１を覆った絶縁膜上に手指等を摺動させたりしたとき等に、検出電極２１に静電誘導が生じる。例えば、タッチセンサ１４において、ポート１（４２）の出力回路を高インピーダンスとし、且つポート２（６２）の出力電圧をＶｃｃとした状態（すなわち前記Ｔ２に相当する状態）において上記の静電誘導が生じた場合、蓄電器３の電極Ａの電位ＶＡは図１２（ａ）に示すように変化する。上記静電誘導により電位ＶＡに変化が生じる期間をＴＸとすると、Ｔｘは実際上１００ｍｓ（数１０ｍｓ〜１ｓ）程度となる。
図１２（ｂ）は、前記第１ステップ（Ｔ１）から第３ステップ（Ｔ３）までを一連の動作とし、それを一定の周期ＴＣで間断なく繰り返して行うタッチセンサの動作を表わした図である。すなわち上記ＴＣは電位ＶＢの計測を行う周期となる。そこで、第２ステップ（Ｔ２）の期間を長くし且つ上記周期ＴＣを適宜に設定すれば、静電誘導により図１２（ａ）のように変動する電位ＶＡを検出することが可能となる。
【００４７】
図１３は、上記静電誘導により電位ＶＡの変動が生じた場合の前記タッチセンサ１４の各部電位を表わす図である。第１ステップＴ１から第３ステップＴ３までのポート１の出力Ｖ１及びポート２の出力Ｖ２の制御については、図７で示した動作と同様である。第２ステップの期間Ｔ２において、蓄電器３の電極Ａの電位ＶＡには、検出電極２１に生じている静電容量（Ｃｘ）の充電による変化分ΔＶａと、静電誘導に起因する変化分ΔＶｉとが加わる。これによって、第３ステップＴ３における蓄電器３の電極Ｂの電位ＶＢは（ΔＶａ＋ΔＶｉ）となり、静電誘導による変動を検出することができる。
なお、図１３に示す期間Ｔ２においては、静電誘導によって、電極Ａの電位ＶＡが、破線で示す静電容量の充電による電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）よりもΔＶｉ低下する場合を示している。図１２（ａ）から明らかなように、電位ＶＡは、静電誘導によって上記電位（Ｖｃｃ−ΔＶａ）より上昇する場合もある。
【００４８】
図１４は、前記タッチセンサ１４（図１１参照）を用いて、検出電極に近接して手指を移動させたときの上記電位ＶＢすなわち（ΔＶａ＋ΔＶｉ）を計測した例を表にしたものである。タッチセンサ１４の回路において、蓄電器３の静電容量を５００ｐＦ、抵抗Ｒ１を１０ｋΩ、抵抗Ｒ２を１ｋΩとした。前記繰り返し周期ＴＣを０．１ｍｓ〜１０ｍｓの範囲で変えて（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の値を測定した結果は、表に示すとおりであった。
人体の静電容量は２０〜３０ｐＦであるので、その静電容量によって生じる電位の変化分（ΔＶａ）は０．２〜０．３Ｖ程度となる。表に示されているように、周期ＴＣが０．１ｍｓの場合の（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は０．２５Ｖとなるため、静電誘導による変動分（ΔＶｉ）を捉えることができていないものと考えられる。周期ＴＣを１ｍｓとした場合には、（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は０．４Ｖとなり、その計測値に静電誘導による変動分が含まれることは明らかである。さらに、周期ＴＣが７ｍｓを超える場合、（ΔＶａ＋ΔＶｉ）の計測値は２．２Ｖから大きくは変化しなくなった。周期ＴＣを長くするとタッチセンサとしての応答性を損なうこととなるため、上記計測結果から、上記繰り返し周期ＴＣを１ｍｓ〜７ｍｓとすることが好ましい（さらに好ましくは１ｍｓ）といえる。
以上のように、検出電極に近接又は接触して移動する手指等の静電誘導により蓄電器３の電極部には大きな変動が現れるため、制御部は上記周期Ｔｃごとに計測を行うことにより電極部の電位の変動を検知し、人体が近接又は接触しているか否かの判定のために利用することができる。
【００４９】
また、本タッチセンサは、車両に搭載され、前記検出電極のサイズが大きいような場合にも効果的に適用することができる。検出電極が面積の大きいシート状又は板状の導電体（形状は問わず、例えば略長方形、楕円形等が挙げられる）である場合や、長尺の板状、シート状又は棒状の導電体である場合等である。図１５に表わすように、例えば、長さ（Ｌ）２０〜５００ｍｍ、幅（Ｗ）２〜５０ｍｍ程度の長尺状の導電体により検出電極２２を構成することができる。また、長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）がそれぞれ２０〜５００ｍｍ程度の広い面積の導電体により検出電極２２を構成することができる。このような長尺の検出電極又は面積の大きな検出電極が使用される場合であっても、本タッチセンサは、検出電極に周波数の高い信号を供給したり、検出電極に生じる静電容量を高速で充放電等したりする必要がないため、不要な高周波ノイズの放射を低く抑えることが可能である。
【００５０】
上記特徴により、本タッチセンサは車載用のタッチセンサとして好適に用いることができる。自動車内の照明、加飾パネル、表示パネル、空調装置、着座判定装置など、各種車載電子機器・装置を操作するためのタッチセンサとして適用することが可能である。例えば、上記長尺の検出電極２２をコンソールボックスやグローブボックス内に配設することにより、乗員の掌や手指が検出電極２２に近接したときにボックス内を照らすことができる。また、例えば、広い面積の検出電極を天井部に配設することにより、検出電極に掌や手指が近接したときにルームランプを点けることができる。
【００５１】
なお、本発明においては、上述の実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２、１２１、１４、１５；タッチセンサ、２、２１、２２；検出電極、３；蓄電器、４、４１；第１の接地回路、４１１；第１の論理回路素子、５、５１；第２の接地回路、６、６１；電圧印加回路、６１１；第２の論理回路素子、７、７２；計測回路（ＡＤ変換器）、８、８１；制御部、Ｃｘ；未知のキャパシタンス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の近接又は接触を検出するタッチセンサであって、
人体が近接又は接触する検出電極と、
前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、
前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、
前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、
前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、
前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行う請求項１乃至４のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項６】
車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体である請求項１乃至５のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項７】
人体の近接又は接触を検出するタッチ検出方法であって、
人体が近接又は接触する検出電極と、
前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、
前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、
前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、
を備えるタッチセンサを用いて、
前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、
前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、
前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、
を順次行うことを特徴とするタッチ検出方法。
【請求項８】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項９】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項１０】
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるタッチセンサを用いて、
前記第１ステップは、前記第１の論理回路素子の出力及び前記第２の論理回路素子の出力を低レベルとし、
前記第２ステップは、前記第１の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第２の論理回路素子の出力を高レベルとする請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項１１】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項１０記載のタッチ検出方法。
【請求項１２】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第１の論理回路素子の出力を低レベルとした後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項１０記載のタッチ検出方法。
【請求項１３】
前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行う請求項７乃至１２のいずれかに記載のタッチ検出方法。
【請求項１】
人体の近接又は接触を検出するタッチセンサであって、
人体が近接又は接触する検出電極と、
前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、
前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、
前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、
前記電圧印加回路、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路をそれぞれ切り替え、前記計測回路により計測された電位によって人体の近接又は接触を判断する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、を順次行うことを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、
前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行う請求項１乃至４のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項６】
車両に搭載され、前記検出電極は、略長方形のシート状の導電体、又は長尺状の板状もしくは棒状の導電体である請求項１乃至５のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項７】
人体の近接又は接触を検出するタッチ検出方法であって、
人体が近接又は接触する検出電極と、
前記検出電極と抵抗器を介して直列に一方の電極（Ａ）が接続された蓄電器と、
前記蓄電器の一方の電極（Ａ）と接地電位とを接続又は切断する第１の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と接地電位とを接続又は切断する第２の接地回路と、
前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）と直流電源とを接続又は切断する電圧印加回路と、
前記蓄電器のいずれか1つの電極に接続され、その電極の電位を計測する計測回路と、
を備えるタッチセンサを用いて、
前記電圧印加回路を切断するとともに前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を接続する第１ステップと、
前記第１の接地回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記電圧印加回路を接続する第２ステップと、
前記計測回路により電位の計測を行う第３ステップと、
を順次行うことを特徴とするタッチ検出方法。
【請求項８】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項９】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路を切断するとともに前記第１の接地回路を接続した後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項１０】
前記第１の接地回路は、前記蓄電器の一方の電極（Ａ）にその出力が接続された第１の論理回路素子により構成され、前記電圧印加回路及び前記第２の接地回路は、前記蓄電器の他方の電極（Ｂ）にその出力が接続された第２の論理回路素子により構成されるタッチセンサを用いて、
前記第１ステップは、前記第１の論理回路素子の出力及び前記第２の論理回路素子の出力を低レベルとし、
前記第２ステップは、前記第１の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第２の論理回路素子の出力を高レベルとする請求項７記載のタッチ検出方法。
【請求項１１】
前記計測回路は前記蓄電器の一方の前記電極（Ａ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２ステップの状態を継続するとともに前記計測回路により電位の計測を行う請求項１０記載のタッチ検出方法。
【請求項１２】
前記計測回路は前記蓄電器の他方の前記電極（Ｂ）に接続されており、
前記第３ステップは、前記第２の論理回路素子の出力を高インピーダンスとするとともに前記第１の論理回路素子の出力を低レベルとした後、前記計測回路により電位の計測を行う請求項１０記載のタッチ検出方法。
【請求項１３】
前記第１ステップから前記第３ステップまでを１ｍｓ〜７ｍｓの周期で繰り返して行う請求項７乃至１２のいずれかに記載のタッチ検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２５７８８２（Ｐ２０１１−２５７８８２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３０４５１（Ｐ２０１０−１３０４５１）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（３０６０２６８１０）株式会社アウトソーシングセントラル (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（３０６０２６８１０）株式会社アウトソーシングセントラル (3)
【Ｆターム（参考）】
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