水中用的输入装置、其控制电路、使用了其的水中灯及设备、以及水中的触摸输入检测方法与流程

1.本公开涉及一种水中用的输入装置。


背景技术：

2.各种设备包括作为用户接口的开关或按钮(以下，统称为开关)。开关大致被分为利用了机械式的触点的开关和电子式的开关。作为电子式的开关，近年来，静电电容方式的开关开始普及。
3.静电电容方式的开关主要包括电容传感器，该电容传感器对传感器电极、以及传感器电极与周围之间形成的静电电容进行测定。在传感器电极孤立的状态下，传感器电极的静电电容非常小，但在手指或触摸笔接近时，静电电容会増加。因此，能够通过测定静电电容来对手指的触摸输入或接近进行检测。


技术实现要素：

4.[发明要解决的课题]
[0005]
当水附着于埋入有传感器电极的面板的表面，产生电路径时，由于与电极并联的电容，静电电容会増加，因此会误检测到触摸输入。因此，静电电容方式的开关无法用于在水中操作的设备，需要使用机械式的开关。水中的操作者一般会穿戴防止的较厚的手套，因此难以以指尖进行精细的操作，不容易按下机械式的开关。此外，为了防止来自可动部的浸水，机械式的开关需要密封等对策，可能会成为成本上升的主要原因。
[0006]
本公开在上述状况下完成，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种可在水中使用的开关。
[0007]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0008]
本公开的一个方案涉及一种在水中使用，对由穿戴了穿戴用具的用户操作的输入装置进行控制的控制电路。控制电路包括：感测引脚，其与被配置为可由用户触摸的传感器电极连接；电容传感器，其与感测引脚连接，对传感器电极所形成的静电电容进行检测；以及处理部，其在电容传感器所检测到的静电电容与非触摸状态相比降低时，判定为存在用户的触摸输入。
[0009]
另外，将以上构成要素任意地组合后得到的结果，或将本公开的表达方式在方法、装置等之间转换后的结果，作为本发明的方案也是有效的。
[0010]
发明效果
[0011]
根据本公开的一个方案，在水中也能够对触摸输入进行检测。
附图说明
[0012]
图1是表示实施方式的输入装置的图。
[0013]
图2的(a)、图2的(b)是对图1的输入装置的动作原理进行说明的图。
[0014]
图3是表示静电电容cs的变化的一例的时序图。
[0015]
图4的(a)～图4的(c)是表示实验的设置(setup)的照片。
[0016]
图5是示意性地表示实验的设置的图。
[0017]
图6是表示在图5的设置下测定的静电电容的波形图。
[0018]
图7是对模式控制进行说明的时序图。
[0019]
图8是表示作为水中设备的一例的水中灯的图。
具体实施方式
[0020]
(实施方式的概要)
[0021]
以下，对本公开的几个例示性的实施方式的概要进行说明。该概要作为后述的详细说明的前置，以实施方式的基本理解为目的，将一个或多个实施方式中的几个概念简化并对其进行说明，并不会限定发明或公开的广度。该概要并非可考虑的全部实施方式的总括性的概要，也并非意在全部实施方式的重要要素或对重要要素进行确定、以及扩大一部分或全部方案的范围。方便起见，“一个实施方式”有时用于指代本说明书所公开的一个实施方式(实施例或变形例)或多个实施方式(实施例或变形例)。
[0022]
一个实施方式的控制电路对输入装置进行控制，该输入装置在水中使用，由穿戴了穿戴用具的用户来操作。控制电路包括：感测引脚，其与被配置为可由用户触摸的传感器电极连接；电容传感器，其与感测引脚连接，对传感器电极所形成的静电电容进行检测；以及处理部，其在电容传感器所检测到的静电电容与非触摸状态相比降低时，判定为存在用户的触摸输入。
[0023]
在一个实施方式中，输入装置在水中使用，由穿戴了穿戴用具的用户来操作。输入装置包括：传感器电极，其被配置为可由用户触摸；电容传感器，其对传感器电极所形成的静电电容进行检测；以及处理部，其在电容传感器所检测到的静电电容与非触摸状态相比降低时，判定为存在用户的触摸输入。
[0024]
在非触摸状态下，传感器电极的周围由水覆盖，水能够视为接地，因此会形成静电电容。当穿戴了穿戴用具的用户触摸到传感器电极时，传感器电极的周围的水被推开，传感器电极所形成的静电电容会减少。根据该构成，能够与一般的静电开关反逻辑地，对用户的触摸输入进行检测。
[0025]
也可以是，在一个实施方式中，处理部在电容传感器所检测到的静电电容低于预定的阈值时，判定为存在用户的触摸输入。
[0026]
也可以是，在一个实施方式中，输入装置能够在第1模式与第2模式间切换，该第1模式中，电容传感器以相对较长的时间间隔来动作，该第2模式中，电容传感器以相对较短的时间间隔来动作，处理部在第1模式中检测到用户的触摸输入时，转移到第2模式，在第2模式中用户的非触摸状态持续预定时间时，转移到第1模式。
[0027]
电容传感器在静电电容的检测时，重复静电电容的充放电。因此，电容传感器的消耗电力中，与对静电电容进行充放电的电荷量成比例的成分占主导地位，因此，检测对象的静电电容越大，消耗电力就会越大。在地上使用的静电开关中，非触摸状态下的静电电容与水中时相比较小，因此电容传感器的消耗电力相对较小。与此不同，在水中使用的静电开关中，非触摸状态下的静电电容与地上相比较大，因此电容传感器的消耗电力会相对变大。因
此，在非触摸状态下，例如会使其做轮询动作，该轮询动作以较长的时间间隔定期地(间歇地)确认有无触摸。此外，也可以是，暂时地，在检测到触摸后，以较短的时间间隔，或连续地，进行检测。但是，仅通过这样去做，触摸状态下的消耗电力会变大，因此在细致的操作，或是不要求时间分辨率的应用中，在触摸状态下，也能够通过使其进行轮询动作来进一步使消耗电力变小。
[0028]
(实施方式)
[0029]
以下，参照附图，针对优选的实施方式进行说明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、以及处理，标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式并不对公开及发明进行限定，仅为例示，实施方式所记述的一切特征或其组合并非都是公开及发明的实质性内容。
[0030]
在本说明书中，所谓“构件a与构件b连接的状态”，除包含构件a与构件b物理性地直接连接的情况之外，还包含构件a与构件b介由不对其电连接状态产生实质影响，或者不会损害其结合所起到的功能或效果的其它构件间接地连接的情况。
[0031]
同样，所谓“构件c被设置在构件a与构件b之间的状态”，除包含构件a与构件c，或者构件b与构件c直接连接的情况之外，还包含介由不对其电连接状态产生实质影响，或者不会损害通过其结合而起到的功能或效果的其它构件间接地连接的情况。
[0032]
图1是表示实施方式的输入装置100的图。输入装置100为被搭载于以水中2的使用为前提的设备或装置(以下，称为水中设备300)的用户接口，对用户的触摸输入进行检测。用户以穿戴有手套等穿戴用具4的手来操作输入装置100。穿戴用具4如后所述，需要具有在触摸到传感器电极102的状态下，在与传感器电极102之间不会或难以形成静电电容的材质及厚度。即，穿戴用具4具有足够的绝缘性(非导电性)，并被要求难以保水的性质。在该点上，潜水员所利用的市售的潜水员用手套中的、具有足够的厚度且在材料中包含气泡的穿戴用具能够作为穿戴用具4来优选地使用。或者，也可以是，穿戴用具4为设想与输入装置100的组合而专用地设计得到的。
[0033]
输入装置100包括传感器电极102和控制电路200。传感器电极102被配置为可由穿戴了穿戴用具4的用户触摸。传感器电极102的表面无需直接暴露于水，其表面也可以由绝缘罩来覆盖。
[0034]
控制电路200包括感测引脚202、电容传感器210、以及处理部220，为被集成于一个半导体基板的功能ic(integrated circuit：集成电路)。在感测引脚202，连接有传感器电极102。电容传感器210对传感器电极102所形成的静电电容cs进行检测，生成表示静电电容cs的检测值ds。例如，电容传感器210包含自电容方式的电容检测电路和a/d转换器。电容检测电路为将传感器电极102的静电电容转换为电压信号的c/v转换电路。电容检测电路可以使用公知技术。a/d转换器将电容检测电路的输出信号转换为数字的检测值ds。
[0035]
处理部220在静电电容cs的检测值ds与非触摸状态相比降低时，判定为存在用户的触摸输入。
[0036]
例如，处理部220能够在电容传感器210所检测到的静电电容cs的检测值ds低于预定的阈值th时，判定为存在用户的触摸输入。阈值th既可以预先固定，也可以以在非触摸状态下测定的检测值为基准相对地确定。处理部220的判定结果被输入到水中设备300的主控制器302。主控制器302在检测到触摸输入时，执行预定的处理。
[0037]
以上是输入装置100的构成。接着，对其动作进行说明。图2的(a)、图2的(b)是对图1的输入装置100的动作原理进行说明的图。图2的(a)表示非触摸状态。在非触摸状态下，传感器电极102在与水之间会形成非常大的静电电容cw。电容传感器210所检测到的静电电容cs会成为与水之间的电容cw与寄生电容cp的合成电容cw+cp。
[0038]
图2的(b)表示触摸状态。在触摸状态下，传感器电极102的周围的水会被穿戴用具4推开，因此静电电容cw会变得非常小。此时，电容传感器210所检测到的静电电容cs会成为cs≈cp，与非触摸状态相比会变得非常小。
[0039]
图3为表示静电电容cs的变化的一例的时序图。在时刻t0以前，为非触摸状态，静电电容cs的检测值ds变大。当在时刻t0，用户触摸时，检测值ds会降低，当在时刻t1，用户将手离开时，检测值ds会回到原值。
[0040]
在图3的下部，示出了处理部220的判定结果，在检测值ds比阈值th更高的状态下，判定为非触摸状态，在检测值ds比阈值th更低的状态下，判定为触摸状态。
[0041]
另外，处理部220的具体的判定算法并不被特别地限定。例如，也可以是，处理部220在检测值ds低于阈值th的状态持续了预定的判定时间τ
det
的情况下，判定为触摸输入。在该情况下，会得到如以点划线表示的判定结果。通过设置判定时间τ
det
，能够防止噪声所导致的误检测。
[0042]
以上是输入装置100的动作。根据该输入装置100，能够在水中，提供利用了静电开关的接口。在戴着手套的状态下，现有的较细的按钮的操作较为困难，但在该输入装置100中，基于触摸的输入成为可能，无需细致的操作，因此能够改善水中设备300的操作性。此外，当将传感器电极102配置在壳体内的封闭空间内时，会没有密封等的必要，因此能够降低成本。
[0043]
以下，针对为了验证原理而进行的实验进行说明。图4的(a)～图4的(c)是表示实验的设置的照片。
[0044]
如图4的(a)所示，在放入了水的容器的侧面，粘贴4片电极，并对4片电极的静电电容进行了测定。如图4的(b)所示，在塑料袋中放入抹布，并将其用作穿戴用具4的代替品。如图4的(c)所示，通过图4的(b)的手套的代替品来覆盖1片电极。
[0045]
图5是示意性地表示实验的设置的图。4片电极#0～#3中的2片电极#2、#3被粘贴于接近容器500的侧面502的底面的区域，其余的2片电极#0、#1被粘贴于容器500的侧面502的上侧的区域。在实验中，一边使手套的代替品510与电极#1接触，一边使其从上向下滑动，然后，使其从下向上滑动。
[0046]
图6是表示在图5的设置下测定的静电电容的波形图。在时刻t0之前，容器是空的，多个电极的静电电容取零附近的值(实质上为零)。
[0047]
在时刻t0，开始注水。伴随水位的上升，靠近底面的2个电极#2、#3的静电电容先行増大，当2片电极#2、#3完全沉入水中时，静电电容成为最大值。进而，当水位上升时，上侧的2个电极#0、#1的静电电容会増大。当在时刻t1，所有电极沉入水中时，注水停止。
[0048]
在时刻t2～t3之间，使手套的代替品510一边与电极#1接触，一边从上向下滑动。在时刻t3中，几乎整个电极#1都被手套的代替品510覆盖。可知的是，伴随电极#1的表面中的、手套的代替品510所覆盖的部分的比例増加，电极#1的静电电容会降低下去。
[0049]
在时刻t3～t4之间，使手套的代替品510一边与电极#1接触，一边从下向上滑动。可
知的是，伴随电极#1的表面中的、手套的代替品510所覆盖的部分的比例降低，电极#1的静电电容会増大起来。
[0050]
因此，能够设置一个判定阈值th，将静电电容低于判定阈值th的状态检测为触摸状态，将静电电容高于判定阈值th的状态检测为非触摸状态。该实验结果表示本发明的有效性。
[0051]
也可以是，输入装置100能够在第1模式与第2模式间切换，该第1模式中，电容传感器210以相对较长的时间间隔间歇地动作，该第2模式中，电容传感器210以相对较短的时间间隔来动作。
[0052]
一般地，自电容方式的电容传感器210在静电电容cs的检测时，会重复静电电容cs的充放电。在充放电中的电压变化为v
dd
时，被积蓄于静电电容cs，然后被舍弃的电荷量会成为q＝cs
×vdd
，与静电电容cs成比例。因此，静电电容cs越大，电容传感器210就会消耗越大的电力。在地上使用的静电开关中，非触摸状态下的静电电容非常小，静电电容仅会增加短时间的触摸状态，因此电容传感器210的消耗电力较小。与此不同，在水中使用的静电开关的长时间的非触摸状态下的静电电容cs非常大，因此电容传感器的消耗电力会变大。
[0053]
也可以是，处理部220在第1模式中检测到用户的触摸输入时，转移到第2模式，在第2模式中用户的非触摸状态持续预定时间时，转移到第1模式。如此，通过切换2个动作模式来使用，虽然响应速度会降低，但能够削减消耗电力。
[0054]
图7是对模式控制进行说明的时序图。在时刻t0以前，水中设备300的电源为关断。当在时刻t0，电源接通时，输入装置100起动，电容传感器210在第1模式下开始动作。在第1模式下，交替地重复感测期间t
on
与休止期间t
off
的间歇动作的时间间隔(周期)被确定得相对较长。也可以是，在1次感测期间t
on
期间，多次对静电电容进行检测。在该例中，在1次感测期间t
on
期间，进行了2次感测，检测值ds会被更新2次。图中，检测值ds的条的长度表示静电电容cs的大小。处理部220将检测值x与阈值ref比较，生成表示比较结果的比较值d
comp
。在该例中，比较值d
comp
在x＞ref时，为“高”(h)，在x＜ref时，为“低”(l)。
[0055]
在时刻t1，当用户触摸时，静电电容cs会降低。在紧随其后的感测中生成的比较值d
comp
为“低”时，转移到第2模式。这样，电容传感器210的动作间隔(动作周期)会变短。在该例中，在第2模式下，电容传感器210进行了连续动作，检测值ds及比较值d
comp
被连续地生成。处理部220在连续的m个比较值d
comp
为“低”时，判定为在时刻t2存在触摸输入。个数m为相当于上述判定期间τ
det
的参数。
[0056]
当在时刻t3，用户使手离开时，静电电容cs増加，检测值ds増大。处理部220在检测到“高”的比较值d
comp
时，判定为非触摸状态。然后，当连续检测到n个“高”的比较值d
comp
时，在时刻t4，回到第1模式，成为间歇的感测。该控制尤其是在判定时间τ
det
较长的用途中是优选的。
[0057]
另外，也可以是，处理部220在时刻t1，当检测到第1个“低”的比较值d
comp
时，立即判定为存在触摸输入。即，也可以是，将判定时间τ
det
设为零。
[0058]
此外，在细致的操作，或不要求时间分辨率的用途中，能够通过即使在触摸状态下，也使其进行轮询动作(间歇动作)来进一步使消耗电力变小。
[0059]
(用途)
[0060]
接着，对水中设备300的具体例进行说明。图8是表示作为水中设备300的一例的水
中灯400的图。除了上述输入装置100以外，水中灯400还包括壳体402、主开关404、以及光源406。主开关404为主电源，通过将其接通，水中灯400成为动作状态。主开关404为机械式的触点，既可以为按钮式，也可以为滑动式。输入装置100被设置在壳体402内，传感器电极102被配置于容易由用户操作的位置。光源406根据主开关404和输入装置100的检测结果来切换点亮/熄灭。例如，也可以是，在检测到触摸输入期间，使得光源406点亮。
[0061]
以上是水中灯400的构成。接着，对其动作进行说明。在水上，潜水员等用户使主开关404接通。在地上，传感器电极102的静电电容cs较小，因此即使用户没有接触，输入装置100也会判定为触摸状态。结果，水中灯400暂时点亮。由此，能够进行水中灯400的电池检查及故障检查等。
[0062]
当用户以水中灯400潜入到水中时，传感器电极102的静电电容cs会増加，因此判定为非触摸状态，光源406熄灭。
[0063]
然后，根据需要，能够在主开关404接通时，当触摸到传感器电极102时，在触摸期间，使光源406点亮。
[0064]
另外，也可以是，设为如下这样的构成：将输入装置100用作肘节开关，每当检测到触摸输入时，光源406的接通、断开会切换。
[0065]
水中设备300的用途不被限定于水中灯400，也可以是水中照相机的外壳或水中照相机用的闪光灯、海底工作机器人等。
[0066]
本领域技术人员应理解的是，上述实施方式仅为例示，在它们的各构成要素或各处理过程的组合中能够存在各种变形例，且那样的变形例也在本发明的范围之内。以下，针对这样的变形例进行说明。
[0067]
(变形例1)
[0068]
在实施方式中，以检测对象为例，对简单的触摸输入进行了说明，但可通过输入装置100检测的输入的种类不被限定于此。例如，当使判定时间τ
det
长到秒级时，能够检测到所谓的长按。
[0069]
(变形例2)
[0070]
此外，能够通过排列多个电极地进行配置，并对它们的触摸进行检测，从而进行滑动输入等的检测。
[0071]
(变形例3)
[0072]
在实施方式中，对自电容方式的电容传感器进行了说明，但不限于此，本发明也能够适用于互电容方式的电容传感器。在该情况下，可以将传感器电极102形成为发送电极与接收电极的“对”。
[0073]
(变形例4)
[0074]
在实施方式中，对以手来操作的情况进行了说明，但不限于此，也可以是，使得能够以肘或身体、膝或脚等其他部位来操作。在该情况下，代替手套地，潜水服或脚蹼等会成为穿戴用具。
[0075]
虽然基于实施方式，使用具体的用语对本公开进行了说明，但实施方式仅表示本公开及/或发明的原理、应用，在实施方式中，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，允许许多变形例或配置的变更。
[0076]
[工业可利用性]
[0077]
本公开涉及一种水中用的输入装置。
[0078]
[附图标记说明]
[0079]
4 穿戴用具
[0080]
100 输入装置
[0081]
102 传感器电极
[0082]
200 控制电路
[0083]
202 感测引脚
[0084]
210 电容传感器
[0085]
220 处理部
[0086]
300 水中设备
[0087]
400 水中灯
[0088]
402 壳体
[0089]
404 主开关
[0090]
406 光源