JP5581553B2 - 電気機器の入力装置 - Google Patents

Description

この発明は、電気機器を手で操作するための電気機器の入力装置に関する。

従来より、手振りの動作を検出して電気機器の動作を制御するものとして、手振り検出方法及び装置（例えば、下記特許文献１参照）が知られている。この手振り検出装置は、４つの発光素子からそれぞれ位相が異なるパルス光を出射し、その出射した光による手からの反射光を受光素子で受光して、その受光量に基づき手振りの移動方向及び移動速度を含む手振りの状態を検出する。

特開平１０−１４８６４０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された手振り検出装置では、手振り状態を発光素子から出射された光が手に反射することにより得られる反射光を受光素子で受光するという光学的手段により検知する。このため、手の検知範囲が狭くなり誤検出や誤動作が起きやすいという問題と共に、次のような問題がある。

すなわち、（１）光学的手段が操作者から見えるような配置となるため、デザイン的に望ましくない場合がある。また、（２）ディスプレイ装置に適用する場合に、画面から発光される光の波長が光学的手段で用いられる光の波長と同波長であると確実に手振りを検出できなくなるおそれがある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、デザイン性が良好で配置自由度が高く、確実に手の位置を検出して電気機器の操作を行うことができる電気機器の入力装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電気機器の入力装置は、電気機器の操作を指示するためのスライド移動可能なインジケータを表示する表示手段と、前記表示手段の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出して前記インジケータの操作位置を検出する検出手段と、前記検出された操作位置に基づいて、前記インジケータの表示を変更する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る電気機器の入力装置は、インジケータを表示する表示手段の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部からの静電容量値によって、電気機器の操作を指示するためのインジケータの操作位置を検出しこの操作位置に基づきインジケータの表示を変更するので、デザイン性が良好で配置自由度が高く、確実に手の位置を検出することができる。

前記検出されたインジケータの操作位置に応じて、前記電気機器に出力信号を出力する出力手段を更に備えてもよい。

前記複数の静電容量センサ部は、前記表示手段を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む。また、前記複数の静電容量センサ部は、例えば前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む。

前記検出手段は、例えば前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量値の全体の和が予め設定されたしきい値以上となると共に、全ての静電容量値が増加しているときに、前記インジケータの動作を開始する。

また、前記検出手段は、例えば前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量値の全体の和が予め設定されたしきい値を下回ると共に、全ての静電容量値が減少しているときに、前記インジケータの動作を終了する。

前記複数の静電容量センサ部は、少なくとも１つの静電容量センサ部の主面を含む面と、前記表示手段の主面を含む面とが前記表示手段の前面側で鈍角を形成するように、前記表示手段に対して傾斜配置されてもよい。

この場合、前記少なくとも１つの静電容量センサ部は、前記表示手段に対する傾斜角度が調整可能に配置されるとよい。

本発明によれば、デザイン性が良好で配置自由度が高く、確実に手の位置を検出することができる電気機器の入力装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電気機器の入力装置の全体構成を示す図である。 同入力装置のセンサ部及び回路部の一部構成を示す図である。 同入力装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。 同入力装置を備えた電気機器の操作処理手順を示すフローチャートである。 同入力装置における操作位置とセンサ出力との関係に基づくインジケータの表示状態を説明するための図である。 同入力装置のセンサ部の配置例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気機器の入力装置におけるインジケータを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る電気機器の入力装置におけるインジケータを示す図である。 同入力装置における操作位置とセンサ出力との関係に基づくインジケータの表示状態を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る電気機器の入力装置の全体構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る電気機器の入力装置の静電容量検知回路を示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、この発明に係る電気機器の入力装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気機器の入力装置の全体構成を示す図である。図２は、この入力装置の静電容量センサ部及び回路部の一部構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る電気機器の入力装置１００は、静電容量を検知するセンサ部１０と、このセンサ部１０により検知された静電容量に基づく静電容量値を検出する回路部２０と、電気機器のディスプレイ装置３０とを備えて構成されている。センサ部１０は、ディスプレイ装置３０の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ１，２，３，４を備える。

センサ部１０は、図１においては、例えばディスプレイ装置３０の表示画面Ｄを横切る直線上に静電容量センサ１，２がそれぞれ配置され、この直線と表示画面Ｄ内で交わる他の直線上に静電容量センサ３，４がそれぞれ配置されて構成されている。具体的には、静電容量センサ１，２がそれぞれ表示画面Ｄを挟んで上下に対向配置され、静電容量センサ３，４がそれぞれ表示画面Ｄを挟んで左右に対向配置されている。

各静電容量センサ１〜４は、図２に示すように、それぞれ検知面（センサ表面）側に検知範囲が存するように構成される。これらは、例えば矩形平板状に形成されたセンサ電極７と、このセンサ電極７の裏面側に矩形平板状に形成されたシールド電極８と、センサ電極７と同一平面上に形成されセンサ電極７を囲むようなロの字状に形成されたシールド電極９とをそれぞれ備えて構成されている。

各静電容量センサ１〜４のセンサ電極７は、検知面側の検知範囲内にくる手（或いは指や人体、以下同じ）を検知する。シールド電極８は、センサ電極７の裏面側にてこれが検知されないようにシールドする。シールド電極９は、センサ電極７の主面に沿った周囲にて検知範囲を画定する。これらシールド電極８，９は、例えばこれらをセンサ電極７と同電位に駆動するシールド駆動回路２６に接続されていてもよい。

一方、回路部２０は、例えば静電容量センサ１〜４とそれぞれ接続された複数の静電容量検知回路２１，２２，２３，２４と、これら複数の静電容量検知回路２１〜２４とそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと、これらＡ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａと接続された演算処理部２５とを備えて構成されている。

各静電容量検知回路２１〜２４は、例えば各静電容量センサ１〜４のセンサ電極７によって検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）にそれぞれ変換するＣ−Ｖ変換機能を有する。これら静電容量検知回路２１〜２４は、例えば公知のＣＲ充放電時間を計測する回路、充電した電荷を既知のコンデンサに転送する回路、インピーダンスを測定する回路、発振回路を構成して発振周波数を計測する回路等を用いて構成することができる。

各Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａは、各静電容量検知回路２１〜２４から出力された電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。演算処理部２５は、例えば図示しないＣＰＵや、その一時記憶領域として利用されるＲＡＭ、データ格納用のＲＯＭ等の記憶手段を備えて構成されている。

また、演算処理部２５は、入力装置１００全体の制御を司ると共に、各Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａからのディジタル信号に基づく静電容量値Ｃを比較判定して、手の位置を検出する。更に、演算処理部２５は、ディスプレイ装置３０の表示制御を行う表示制御手段としての機能を備えると共に、電気機器に制御信号などの出力信号を出力する出力手段としての機能を備える。

なお、各静電容量センサ１〜４は、例えば図示しない複数の基板上にそれぞれ別体に、或いは１つの基板上に一体的に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板やリジッド基板、或いはこれらを組み合わせたものなど、いずれの基板をも採用することができる。

回路部２０は、各静電容量センサ１〜４が形成された基板の同一面側或いは裏面側に実装されて一体的に設けられていても、別途他の基板に実装されて別体に設けられていても良い。また、一組の静電容量検知回路及びＡ／Ｄ変換器を１つの回路要素とすると、この回路要素は、静電容量センサの数と対応するように複数設けられていてもよい。

各静電容量センサ１〜４のセンサ電極７及びシールド電極８，９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ガラスエポキシ樹脂、又はセラミック等の絶縁体からなる基板上に形成された銅、銅合金又はアルミニウムや鉄等の金属部材（導電材）や電線などで構成することができる。

なお、各静電容量センサ１〜４は、その配置態様によっては外観上目立たないように配置する必要が生じる場合がある。例えば、ディスプレイ装置３０の表示画面Ｄは表示領域であるので、各静電容量センサ１〜４はディスプレイ装置３０の意匠パネルなどの裏面側（下側）に配置されてもよいが、表面側に貼着或いは埋設して設けるような場合もある。

このような場合は、上記基板を透明性を有するパネルやフィルム材にて形成し、各電極７〜９を透明電極で構成するようにすればよい。透明電極は、例えば錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）や導電性ポリマーによって構成することができる。導電性ポリマーとしては、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォニック酸）や、ＰＥＤＯＴ／ＴｓＯ（ポリエチレンジオキシチオフェン／トルエンスルフォネート）などを用いることができる。

ディスプレイ装置３０は、ＬＣＤや有機ＥＬ、プラズマディスプレイ等からなり、電気機器の操作モードとなった場合は、この電気機器の操作を指示するためのスライド移動可能なインジケータを表示画面Ｄ上に表示する。図１に示す例では、インジケータとしてボリュームコントロールのスライドバー５０が表示画面Ｄの左右方向に長手方向を形成するように表示され、このスライドバー５０内に現状の設定値を示すバー５１が表示されている。スライドバー５０には、左側に近くなるほど小さくなる数値が割り当てられている。

なお、電気機器としては、カーナビゲーションシステム、カーオーディオシステム、カーエアコンシステム、カーテレビシステム、及びこれらの車以外で使用されるシステム等、人的な操作が要求される機器全般が挙げられる。また、インジケータとしては、上記スライドバー５０の他に、操作メータ、操作ダイヤル、操作つまみ等の種々の態様が含まれる。

次に、このように構成された電気機器の入力装置を用いた電気機器の操作処理について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る電気機器の入力装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。図４は、この入力装置を備えた電気機器の操作処理手順を示すフローチャートである。図５は、この入力装置における操作位置とセンサ出力との関係に基づくインジケータの表示状態を説明するための図である。

ここでは、図３に示すように、電気機器は、例えば車両１５０のインストルメントパネル１５１に搭載されたカーナビゲーション装置であり、ディスプレイ装置３０は、このカーナビゲーション装置のディスプレイ装置であるとする。また、このディスプレイ装置３０の外側に、表示画面Ｄを横切る直線上においては静電容量センサ１，２を、及びこの直線と表示画面Ｄ内で交わる他の直線上においては静電容量センサ３，４をそれぞれ配置した入力装置１００が備えられているとする。

そして、電気機器の操作処理として、図１に示したようなスライドバー５０を用いてカーナビゲーション装置のボリュームを操作する場合を例に挙げて説明する。図４に示すように、まず、ディスプレイ装置３０の表示画面Ｄ上にスライドバー５０が表示されていない状態で、演算処理部２５は、各静電容量センサ１〜４により測定された静電容量に基づく静電容量値Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を検出する（ステップＳ１００）。

次に、検出された静電容量値Ｃ１〜Ｃ４に基づき、操作モードが開始されたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。この操作モードの開始判断は、例えば各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の全体の和が、予め設定されたしきい値以上となると共に、全ての静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が増加しているか否かを判断することにより行われる。すなわち、ここでは、センサ部１０の検知範囲内に手６（図５参照）が近付いてきて、この手６がディスプレイ装置３０と所定の距離以内にあるか否かが判断される。

操作モードが開始されていないと判断した場合（ステップＳ１０２のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行して処理を繰り返す。操作モードが開始されたと判断した場合（ステップＳ１０２のＹ）は、ディスプレイ装置３０を制御して、表示画面Ｄ上にスライドバー５０を表示する（ステップＳ１０４）。

このとき、スライドバー５０内には、カーナビゲーション装置の現在設定されているボリューム値を示す位置にバー５１が表示される。そして、演算処理部２５は、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４に基づき、バー５１が移動可能な状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。すなわち、入力装置１００では、誤動作を防ぐために、操作モードが開始されただけではバー５１を操作することはできないようになっている。

このステップＳ１０６での判断処理は、手６（或いは指６ａ、図５参照、以下同じ）の位置が、バー５１の表示位置と正対しているか（又は、バー５１の表示位置に相当する位置にあるか）否かを判断することにより行われる。バー５１が移動可能な状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０６のＮ）は、移動可能な状態となるまで待って（ステップＳ１０６のＹ）、移動可能な状態を操作者に報知する表示処理が行われる（ステップＳ１０８）。

このステップＳ１０８での表示処理は、例えばバー５１の表示を点滅表示させたり、バー５１の表示色を変更したりすることにより行われる。このようにすれば、操作者にバー５１を操作することができる状態を容易に知らせることが可能となる。そして、演算処理部２５は、手６の位置を検出することでバー５１の操作位置を検出し（ステップＳ１１０）、検出した操作位置にバー５１が表示されるようにスライドバー５０の表示を変更する（ステップＳ１１２）。

なお、ここではスライドバー５０が横方向（左右方向）に移動するバー５１を備える構造であるので、ディスプレイ装置３０の左右に配置された静電容量センサ３，４のセンサ出力（静電容量値Ｃ３，Ｃ４）についてのみ着目する。ディスプレイ装置３０の上下に配置された静電容量センサ１，２のセンサ出力（静電容量値Ｃ１，Ｃ２）については、バー５１の操作位置の検出に影響のないように、例えば適宜重み付けや補正処理を行うようにすればよい。これにより、手６の上下方向の位置に影響されずに左右方向の位置を確実に検出することができる。

バー５１の操作位置は、次のように判断することができる。すなわち、例えば図５（Ａ）に示すスライドバー５０のように、手６や指６ａがディスプレイ装置３０の表示画面Ｄの左側端部近傍にある場合は、静電容量センサ３のセンサ出力３ａが大きくなり、静電容量センサ４のセンサ出力４ａが小さくなる。このようなときは、バー５１をスライドバー５０内の左端近傍で手６等の位置に相当する位置に表示する。

この状態から、図５（Ｂ）に示すように、手６等を表示画面Ｄの図５（Ａ）で示した状態よりも少し右側に動かした場合は、センサ出力３ａが少し減り、センサ出力４ａが少し増える。これにより、手６等が右側に移動したことが分かるので、バー５１をこの手６等の動きにスライドバー５０内で追従させてこの位置に相当する位置に表示する。

更に、図５（Ｃ）に示すように、そのまま手６等を表示画面Ｄの中央部よりも右側に動かした場合は、センサ出力４ａがセンサ出力３ａを上回るようになり、図５（Ｄ）に示すように、手６等が表示画面Ｄの右側端部近傍にある場合は、図５（Ａ）で示した状態とは逆にセンサ出力４ａが大きくなると共にセンサ出力３ａが小さくなる。このように、静電容量値に基づき検出した手６等の位置に合わせてバー５１の操作位置を表示する。

そして、演算処理部２５は、ナビゲーション装置のボリューム制御装置に対し、検出した操作位置に応じて、ボリュームの設定値を変更する信号を出力し（ステップＳ１１４）、操作者によるバー５１の操作が終了して所望する設定値が確定され、操作モードが終了されるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。

この操作モードの終了判断は、例えば各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の全体の和が、予め設定されたしきい値を下回ると共に、全ての静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が減少しているか否かを判断することにより行われる。すなわち、ここでは、センサ部１０の検知範囲内にあった手６が離れ、ディスプレイ装置３０と所定の距離よりも離れたか否かが判断される。

操作モードが終了されていないと判断した場合（ステップＳ１１６のＮ）は、上記ステップＳ１１０に移行してバー５１の操作位置を検出し、以降の処理を繰り返す。操作モードが終了されたと判断した場合（ステップＳ１１６のＹ）は、本フローチャートによる一連の操作処理を終了する。

なお、上記ステップＳ１１６での操作モードの終了判断は、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４に基づき、次のように行われてもよい。すなわち、操作者によるバー５１の操作が終了したときに、（１）手６を止めてから離す、（２）手６を表示画面Ｄに近付けてから離す、（３）スライドバー５０に対して直角方向に手６を動かす等の操作があった場合に、操作モードを終了するように判断されてもよい。

上記（１）の場合は、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の関係性が所定の範囲内で所定時間以上変化がなかった後に、これらの静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定値以下となった場合に判断することができる。また、上記（２）の場合は、同じく各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の関係性が所定の範囲内にあるときに、これらの値が所定値以上増加した後直ぐに所定値以下となった場合に判断することができる。

更に、上記（３）の場合は、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の変化が、スライドバー５０に対する直角方向を示す（例えば、手６が、表示画面Ｄから真っ直ぐ離れたり、表示画面Ｄの上下方向に真っ直ぐ移動したりしたことを示す）ような変化となった場合に判断することができる。このように、操作モードの終了判断は、操作者によるバー５１の操作が終了したことを検出することにより行われる。

また、以上の説明では、カーナビゲーション装置のボリュームを操作する場合を例に挙げたが、その他、表示画面Ｄの明るさや色合い等の画質調整の操作、表示画面Ｄのズーム調整の操作、カーエアコンシステムにおける温度調整の操作、風向き調整の操作、カーオーディオシステムにおけるチューナの周波数調整の操作など、種々の操作に適用することができる。

ここで、センサ部１０の各静電容量センサ１〜４は、図６に示すように配置されていてもよい。なお、図６には、静電容量センサ３，４のみを記載して例示するが、静電容量センサ１，２についても同様の構成とすることができる。すなわち、各静電容量センサ１〜４は、少なくとも１つの静電容量センサの主面を含む面と、ディスプレイ装置３０の主面を含む面とが、ディスプレイ装置３０の前面側で鈍角を形成するように、ディスプレイ装置３０に対して傾斜配置されてもよい。

図６においては、具体的には、静電容量センサ３の主面３ｂを含む面及び静電容量センサ４の主面４ｂを含む面と、ディスプレイ装置３０の主面３０ｂを含む面とが手６が近接／離間する前面側でそれぞれ鈍角を形成するように、静電容量センサ３，４が傾斜配置されている。

なお、各静電容量センサ１〜４の傾斜角度は、図示しない機械的な配置調整機構によって、図中矢印で示すように任意の角度に調整することができる。角度調整に際しては、例えば電気機器に備えられた機械式のダイヤル調整手段や、表示画面Ｄに表示されたインジケータを操作して配置調整機構を制御することで行うことができる。

このように、センサ部１０の各静電容量センサ１〜４の配置角度を調整可能とすれば、センサ部１０による検知範囲や検知感度を微調整することができる。従って、例えばバー５１の操作に必要な手６等のストロークの大きさを任意に設定し、複数の操作者が居る場合などに操作者毎に最適な操作環境を提供することが可能となる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る電気機器の入力装置におけるインジケータを示す図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を割愛する。上述した第１の実施形態に係る入力装置１００のインジケータは、図１に示したように、表示画面Ｄの左右方向に長手方向を有するボリュームコントロールのスライドバー５０であったが、本実施形態に係るインジケータは、次の点で相違している。

すなわち、インジケータは、カーエアコンシステムの風量コントロールのスライドバー５０Ａであって、表示画面Ｄの縦方向（上下方向）に長手方向を形成するように表示されている。このスライドバー５０Ａには、下側になるほど小さくなる数値が割り当てられており、バー５１が表示されている。

この場合、スライドバー５０Ａが縦方向（上下方向）に移動するバー５１を備える構造であるので、ディスプレイ装置３０の上下に配置された静電容量センサ１，２のセンサ出力（静電容量値Ｃ１，Ｃ２）についてのみ着目するようにすれば、手６等の上下方向の位置を確実に検出して上述したような操作を行うことができる。その他の構成や作用効果については第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る電気機器の入力装置におけるインジケータを示す図である。図９は、この入力装置における操作位置とセンサ出力との関係に基づくインジケータの表示状態を説明するための図である。上述した第１及び第２の実施形態では、インジケータとしてスライドバー５０，５０Ａを例に挙げたが、本実施形態のインジケータは、図８に示すように、円形状のスライドバー５０Ｂである点が相違している。

このスライドバー５０Ｂは、例えばカーエアコンシステムの温度コントロールのスライドバーであって、表示画面Ｄ上に円弧を形成するように表示されている。このスライドバー５０Ｂには、その形状に沿って左側になるほど小さくなる数値が割り当てられており、バー５１が表示されている。

この場合、回路部２０の演算処理部２５は、センサ部１０の静電容量センサ１，２のセンサ出力（静電容量値Ｃ１，Ｃ２）を比較して手６等の上下方向の位置を検出し、静電容量センサ３，４のセンサ出力（静電容量値Ｃ３，Ｃ４）を比較して手６等の左右方向の位置を検出する。

ここでは、バー５１が予め表示画面Ｄに対して左下側にある場合について説明する。図９（Ａ）に示すように、上述したような操作モードが開始され、手６等の位置がバー５１の表示位置と正対したことを検出してバー５１が移動可能な状態となった場合、バー５１を点滅表示等させて状態報知表示処理を行う。

このとき、静電容量センサ２，３のセンサ出力２ａ，３ａが大きくなり、静電容量センサ１，４のセンサ出力１ａ，４ａが小さくなる。従って、バー５１は、スライドバー５０Ｂの左下側近傍で手６等の位置に相当する位置に表示される。この状態から、図９（Ｂ）に示すように、手６等をスライドバー５０Ｂ上の表示画面Ｄに対する左上側に移動させると、センサ出力１ａが徐々に増加すると共にセンサ出力２ａが徐々に減少する。

これと共に、センサ出力３ａは出力が高い状態のまま若干増加して少し減少すると共に、センサ出力４ａは出力が低い状態のまま若干の増加傾向で推移する。これにより、手６等が上記左上側に移動したことが分かるので、バー５１をこの手６等の動きにスライドバー５０Ｂ内で追従させてこの位置に相当する位置に表示する。

次に、図９（Ｃ）に示すように、手６等をスライドバー５０Ｂ上の表示画面Ｄに対する中央上側に移動させると、センサ出力１ａは徐々に増加すると共にセンサ出力２ａは徐々に減少し、センサ出力３ａは徐々に減少すると共にセンサ出力４ａが徐々に増加する。このとき、センサ出力３ａ，４ａがほぼ等しい値となる。これにより、手６等が上記中央上側に移動したことが分かるので、バー５１をこれに合わせて表示する。

そして、図９（Ｄ），（Ｅ）に示す場合は、各センサ出力１ａ〜４ａの関係性は、図９（Ｂ），（Ａ）に示した場合とほぼ反対の状態となる。従って、本実施形態に係る入力装置によれば、スライドバー５０Ｂ上の手６等の位置を確実に検出して、バー５１の操作位置を表示し、これにより定まる温度の設定値をカーエアコンシステムに出力することができる。なお、各センサ出力１ａ〜４ａが、手６等がスライドバー５０Ｂに沿わないような位置で動いたこと等を表している場合は、バー５１の操作位置を変更しないようにすれば誤動作を防止することができる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係る電気機器の入力装置の全体構成を示す図である。図１１は、本発明の第５の実施形態に係る電気機器の入力装置の静電容量検知回路を示す図である。図１０に示すように、第４の実施形態に係る入力装置は、センサ部１０の静電容量センサ１〜４の配置態様や構成は上述した実施形態と同様である。

相違点は、回路部２０Ａに静電容量検知回路２８及びＡ／Ｄ変換器２８ａが１つずつ設けられ、静電容量検知回路２８及びシールド駆動回路２６がそれぞれスイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４介して各静電容量センサ１〜４のセンサ電極７やシールド電極８，９と接続されている点である。

すなわち、静電容量センサ１〜４のセンサ電極７は、それぞれスイッチＳＷ３１〜３４を介して静電容量検知回路２８と接続され、静電容量センサ１〜４のシールド電極８，９は、それぞれスイッチＳＷ４１〜４４を介してシールド駆動回路２６と接続される。また、演算処理部２５は、スイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４のスイッチ制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）、及びＡ／Ｄ変換器２８ａからのデータ取り込みタイミング制御を行う。

例えば、静電容量センサ１にて静電容量の検知を行う場合は、スイッチＳＷ３１，ＳＷ４２〜４４を閉じてスイッチＳＷ３２〜３４，ＳＷ４１を開くことにより、静電容量センサ１のセンサ電極７が静電容量検知回路２８に接続され、静電容量センサ２〜４のセンサ電極７がシールド駆動回路２６に接続される。各静電容量センサ２〜４についても同様に静電容量を検知する。

このように構成すれば、静電容量センサ１〜４と静電容量検知回路２８との接続を時間的に例えば高速に切り替えることにより、静電容量検知回路の個数を減らすことができる。なお、スイッチ制御とタイミング制御を演算処理部２５で行うとしたが、スイッチ制御は演算処理部２５と別途独立して周期的に行い、それぞれの切替時の出力をホールドして、それがＡ／Ｄ変換器２８ａに接続されるように構成してもよい。

また、図１１に示すように、第５の実施形態に係る入力装置の静電容量検知回路２１〜２４，２８は差動動作するものとして構成されている。各静電容量センサ１〜４は、センサ電極７、シールド電極８，９の他に、ダミーのセンサ電極（ダミー電極）１９を備えた構成を有している。

具体的には、例えば差動動作回路のプラス側入力端にセンサ電極７を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１９を接続して静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算し、その出力値をコンパレータなどで所定のしきい値と比較して手６等を検出するようにしたものである。

このような静電容量検知回路２１〜２４，２８の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）でスイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっているときに、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続すると、静電容量ＣａとＣｆにＶａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。

次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）及びスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）したときの出力電圧Ｖを測定する。このときの電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。

このように静電容量検知回路２１〜２４，２８を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したりコモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、このとき、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端にはダミー電極１９を接続するが、このダミー電極１９が手６等と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなる。従って、センサ電極７に対してダミー電極１９の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１９と手６等との間に同電位である他のシールド電極４７を設けて手６等との静電容量結合を小さくする必要がある。

なお、上述した実施形態においては、センサ部１０の静電容量センサが４つ設けられた場合を例に挙げて説明したが、少なくとも２つあればよく、例えば３つである場合はディスプレイ装置３０の外側における異なる位置に表示画面Ｄを囲む三角形を構成する状態で配置して二次元的な位置を検出したり、静電容量センサの数を増やすことで分解能を向上させたりするようにしてもよい。

また、各静電容量センサを立体的な配置にして三次元的な手６等の位置を検出するように構成してもよい。その他、回路部２０は静電容量検知回路の出力をそのまま利用する構成としたが、各静電容量センサ１〜４の近くに手６等やその他の物体がないときの静電容量値を初期容量値として、この初期容量値からの差分値を用いて手６等の位置を検出するようにしてもよい。

１〜４ 静電容量センサ
６ 手
７ センサ電極
８，９ シールド電極
１０ センサ部
２０ 回路部
２１〜２４ 静電容量検知回路
２１ａ〜２４ａ Ａ／Ｄ変換器
２５ 演算処理部
２６ シールド駆動回路
２８ 静電容量検知回路
２８ａ Ａ／Ｄ変換器
１００ 入力装置
１５０ 車両
１５１ インストルメントパネル

Claims (8)

1. 電気機器の操作を指示するためのスライド移動可能なインジケータを表示する表示手段と、
   前記表示手段の表示画面の周囲における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、
   前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出して前記インジケータの操作位置を検出する検出手段と、
   前記検出された操作位置に基づいて、前記インジケータの表示を変更する表示制御手段とを備え、
   前記検出手段は、
   前記複数の静電容量センサ部によってそれぞれ検出された各静電容量値及びこれらの経時変化に基づき前記電気機器の操作の開始と終了とを判断すると共に、前記静電容量値相互の比較結果に基づき前記操作位置を検出する
   ことを特徴とする電気機器の入力装置。
2. 前記検出されたインジケータの操作位置に応じて、前記電気機器に出力信号を出力する出力手段を更に備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の電気機器の入力装置。
3. 前記複数の静電容量センサ部は、前記表示手段を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気機器の入力装置。
4. 前記複数の静電容量センサ部は、前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む
   ことを特徴とする請求項３記載の電気機器の入力装置。
5. 前記検出手段は、前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量値の全体の和が予め設定されたしきい値以上となると共に、全ての静電容量値が増加しているときに、前記インジケータの動作を開始する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電気機器の入力装置。
6. 前記検出手段は、前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量値の全体の和が予め設定されたしきい値を下回ると共に、全ての静電容量値が減少しているときに、前記インジケータの動作を終了する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の電気機器の入力装置。
7. 前記複数の静電容量センサ部は、少なくとも１つの静電容量センサ部の主面を含む面と、前記表示手段の主面を含む面とが前記表示手段の前面側で鈍角を形成するように、前記表示手段に対して傾斜配置されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電気機器の入力装置。
8. 前記少なくとも１つの静電容量センサ部は、前記表示手段に対する傾斜角度が調整可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項７記載の電気機器の入力装置。

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