JP5914419B2 - 入力装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザの指などを用いて操作入力を行うための入力装置等に関する。

静電スイッチを用いた入力装置に関する先行例としては、例えば特開２００８−４０９５４号公報（特許文献１）に開示された入力装置が知られている。この種の入力装置は、電極とユーザの指によって構成されるコンデンサの静電容量値を検出することを原理としており、検出結果は電気信号（電圧）として出力される。具体的には、ユーザの指の接近により静電容量値が上昇するので、この静電容量値が所定のしきい値を超えたときにタッチ操作が行われたと判定することができる。また、このような静電スイッチを複数用いることにより、指を一方向へ滑らすようにする操作（以下「スライド操作」という。）を検出することができる。具体的には、複数の静電スイッチに対して順にタッチ操作が行われた場合には、スライド操作であると判定することができる。

ところで、通常のタッチ操作とスライド操作の双方を検出可能な入力装置を構成した場合には以下のような不都合が生じ得る。具体的には、複数の静電スイッチが連続的にタッチ操作された場合にスライド操作であると判定されるが、その際、通常のタッチ操作との識別をするためには、スライド操作の方向において隣り合う静電スイッチがある期間、同時にオン状態（タッチ操作されている状態）となっている必要がある。なぜならば、隣り合う静電スイッチが順にオン状態からオフ状態へ切り替わり、同時にオン状態となる期間が存在しない場合には、各静電スイッチへの操作は通常のタッチ操作と判定されるからである。このため、スライド操作を確実に検出するには、オン状態からオフ状態へ状態が切り替わる際にある程度の遅延時間を設けておく必要がある。ところが、スライド操作の速さはいつも一定とは限らず、ゆっくりとしたスライド操作が行われる場合もある。このような場合まで確実にスライド操作を検出しようとすると、上記の遅延時間をより長くする必要がある。しかしながら、オフ状態が確定するまでの遅延時間をより長くすると、通常のタッチ操作を行った場合においても、オンからオフへ状態が変化するまでに必要以上の時間を要することになり、ユーザの使用感としてはレスポンスの遅さを感じさせてしまうという不都合を生じる。

特開２００８−４０９５４号公報

本発明に係る具体的態様は、タッチ操作とスライド操作の双方を検出可能であっていずれの操作においても操作性に優れる入力装置等を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の入力装置は、（ａ）離間して配置された２つ以上の静電容量式の第１スイッチ部と、（ｂ）第１スイッチ部の相互間に配置された１つ以上の静電容量式の第２スイッチ部と、（ｃ）第１スイッチ部及び第２スイッチ部の各々の状態を表す検出値に基づいて当該第１スイッチ部及び第２スイッチ部への操作状態を判定し、当該操作状態に対応した操作信号を出力する操作信号出力部と、を含み、（ｄ）第１スイッチ部には各々に前記操作状態に対応した特定の機能が割り当てられており、第２スイッチ部には前記操作状態に対応した特定の機能が割り当てられておらず、（ｅ）操作信号出力部は、第２スイッチ部の感度を第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定して操作状態を判定する、入力装置である。

上記構成によれば、第１スイッチ部に挟まれた第２スイッチ部の感度を相対的に高くしていることにより、各第１スイッチ部との比較で、第２スイッチ部の操作状態が早い時点でオン状態と判定され、かつ遅い時点でオフ状態と判定される。このため、一方の第１スイッチ部から他方の第１スイッチ部へ向けてスライド操作を行った際には、第２スイッチ部のオン期間の始点付近および終点付近において各第１スイッチ部の操作状態がオン状態と判定される期間を重複させることができる。したがって、遅延時間を設けることなく、かつスライド操作の速さによらずにこのスライド操作を確実に判定することが可能となる。また、各第１スイッチ部に関しては感度を上げる必要がないので、各々に対する通常のタッチ操作を判定するのに適した感度を設定することができる。したがって、ユーザにレスポンスの遅さを感じさせてしまうことを回避することが可能となる。以上から、上記構成によれば、タッチ操作とスライド操作の双方を検出可能であっていずれの操作においても操作性に優れる入力装置を得ることができる。また、上記構成によれば、第２スイッチ部自体には何らの機能が割り当てられないので第２スイッチ部に対するタッチ操作がユーザにより行われることがなく、また仮にタッチ操作が行われたとしても何らの機能も奏しないので、感度の違いに起因する第１スイッチ部と第２スイッチ部との操作感の違いをユーザに感得させることがない。

本発明に係る他の態様の入力装置は、（ａ）離間して配置された２つ以上の静電容量式の第１スイッチ部と、（ｂ）第１スイッチ部の相互間に配置された１つ以上の静電容量式の第２スイッチ部と、（ｃ）第１スイッチ部及び第２スイッチ部の各々の状態を表す検出値に基づいて当該第１スイッチ部及び第２スイッチ部への操作状態を判定し、当該操作状態に対応した操作信号を出力する操作信号出力部と、を含み、（ｄ）第１スイッチ部にはユーザが操作することにより実行される機能を図柄で表現する意匠部が設けられており、第２スイッチ部には当該意匠部が設けられておらず、（ｅ）操作信号出力部は、第２スイッチ部の感度を第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定して操作状態を判定する、入力装置である。

本発明に係る他の態様の入力装置は、（ａ）離間して配置された２つ以上の静電容量式の第１スイッチ部と、（ｂ）第１スイッチ部の相互間に配置された１つ以上の静電容量式の第２スイッチ部と、（ｃ）第１スイッチ部及び第２スイッチ部の各々の状態を表す検出値に基づいて当該第１スイッチ部及び第２スイッチ部への操作状態を判定し、当該操作状態に対応した操作信号を出力する操作信号出力部と、を含み、（ｄ）第１スイッチ部の一方から第２スイッチ部を経由して他方の前記第１スイッチ部へかけて指を滑らすように触れる操作をすることが、１つの第１スイッチ部に対して操作をすることとは異なる機能の操作入力に対応付けられ、（ｅ）操作信号出力部は、第２スイッチ部の感度を第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定して操作状態を判定する、入力装置。

上記の入力装置において、操作信号出力部は、第１スイッチ部の検出値が第１しきい値以上であるときに当該第１スイッチ部がオン期間であると判定し、かつ第２スイッチ部の検出値が第２しきい値以上であるときに当該第２スイッチ部がオン期間であると判定するものであり、第１しきい値よりも第２しきい値を相対的に小さい値とすることによって第２スイッチ部の感度が第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定される、ことが好ましい。

上記構成によれば、第２スイッチ部に対応する第２しきい値の設定を変えることで容易に感度を調整することができる。

上記の入力装置において、操作信号出力部は、第１スイッチ部の検出値が第１しきい値以上であるときに当該第１スイッチ部がオン期間であると判定し、かつ第２スイッチ部の検出値が第２しきい値以上であるときに当該第２スイッチ部がオン期間であると判定するものであり、第２スイッチ部の検出値を第１スイッチ部の検出値よりも増幅することによって第２スイッチ部の感度が第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定される、ことも好ましい。

上記構成によれば、第２スイッチ部の検出値を増幅することで容易に感度を調整することができる。

本発明に係る一態様の電子機器は、上記した入力装置を備えて構成される。ここでいう電子機器に特段の限定はなく、例えば、車載用エアーコンディショナー、車載用カーナビゲーション装置、車載用オーディオ装置、あるいは携帯型の情報処理装置など種々のものが考えられる。

上記構成によれば、タッチ操作とスライド操作の双方を検出可能であっていずれの操作においても操作性に優れる入力装置を備えた電子機器が提供される。

図１は、一実施形態の入力装置の構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）は、各スイッチ部の構造について説明するための模式的な平面図である。図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、各スイッチ部を用いて行われる操作入力について説明するための模式図である。 図３（Ａ）はスイッチ部１０Ａにおける検出値を示す波形図であり、図３（Ｂ）はスイッチ部１０Ｂにおける検出値を示す波形図であり、図３（Ｃ）はスイッチ部１０Ｃにおける検出値を示す波形図である。図３（Ｄ）はスイッチ部１０Ａにおけるオンオフ判定の様子を示す波形図である。図３（Ｅ）はスイッチ部１０Ｂにおけるオンオフ判定の様子を示す波形図である。図３（Ｆ）はスイッチ部１０Ｃにおけるオンオフ判定の様子を示す波形図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、スイッチ部１０Ａからスイッチ部１０Ｃへ向かってスライド操作が行われた際における各スイッチのオン状態／オフ状態の検出結果の比較例を示す波形図である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、比較例における遅延時間を示す波形図である。 図６は、変形実施例について説明するための波形図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の入力装置の構成を示すブロック図である。この入力装置は、例えば車載用エアーコンディショナーへの指示入力を行うために車室内の所定位置に設置されているものであり、複数（本例では３つ）のスイッチ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、操作検出部１１と、制御部１２を含んで構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ部１０Ａとスイッチ部１０Ｃが「第１スイッチ部」に対応し、スイッチ部１０Ｂが「第２スイッチ部」に対応し、操作検出部１１と制御部１２が「操作信号出力部」に対応する。

各スイッチ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、ユーザが自身の指などで触れることにより各種の指示入力を行うために用いられる静電容量式のスイッチ部である。

操作検出部１１は、各スイッチ部１０Ａ等と接続されており、これらのスイッチ部１０Ａ等へのユーザによる操作状態を検出する。具体的には、操作検出部１１は、各スイッチ部１０Ａ等のいずれかにユーザの指などが接触すると、この操作状態を検出してその状態を表す電気信号（検出値）を出力する。ここでは、デジタル信号による検出値を出力するものとする。

制御部１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されたマイクロコンピュータであり、予めＲＯＭに記憶された所定の動作プログラムを実行することにより、入力装置の全体動作を制御する。具体的には、制御部１２は、操作検出部１１から得られる検出値に基づいて、各スイッチ部１０Ａ等への操作状態に対応した操作信号を生成し、車載用エアーコンディショナーへ出力する。なお、制御部１２は、車載用エアーコンディショナー自体に備わっているＣＰＵ等を共用して実現されていてもよい。

図２（Ａ）は、各スイッチ部の構造について説明するための模式的な平面図である。図示のように、各スイッチ部１０Ａ〜１０Ｃ（図中、単にＡ，Ｂ，Ｃと示す。）は、一方向に沿って隣接して配置されている。スイッチ部１０Ａは、表面材（ガラス、アクリル等）の内側に設けられた電極２０Ａと、この電極２０Ａの位置に対応して表面材の外側に印刷された意匠部３０Ａを含んで構成される。同様に、スイッチ部１０Ｃは、電極２０Ｃと意匠部３０Ｃを含んで構成される。なお、図示の都合上、電極と意匠部を左右に分離して表現しているが実際には両者は重なって配置される。ここでいう意匠部とはスイッチ部を操作することにより実行される機能を図柄で表現するものであり、本例の意匠部３０Ａ、３０Ｃでは、エアーコンディショナーの温度設定値を上昇／下降させる機能に対応している。なお、スイッチ部１０Ｂは、電極２０Ｂを有するがタッチ操作に対応した特定の機能が割り当てられていないために意匠部は有していない。

図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、各スイッチ部を用いて行われる操作入力について説明するための模式図である。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように意匠部３０Ａまたは意匠部３０Ｃを単独で触れる操作をタッチ操作とし、図２（Ｃ）に示すように意匠部３０Ａから意匠部３０Ｃへかけて、または意匠部３０Ｃから意匠部３０Ａへかけて指を滑らすように触れる操作をスライド操作とする。意匠部３０Ａへのタッチ操作は設定温度を所定値（例えば１℃）だけ上昇させる操作入力に対応し、意匠部３０Ｃへのタッチ操作は設定温度を所定値（例えば１℃）だけ下降させる操作入力に対応する。また、意匠部３０Ａから意匠部３０Ｃへかけてのスライド操作は設定温度を所定値（たとえば下限値）まで一挙に下降させる操作入力に対応し、意匠部３０Ｃから意匠部３０Ａへかけてのスライド操作は設定温度を所定値（たとえば上限値）まで一挙に上昇させる操作入力に対応する。

本実施形態の入力装置は上記の構成を備えており、次にその動作について詳細に説明する。

図３は、スイッチ部１０Ａからスイッチ部１０Ｃへ向かってスライド操作が行われた際における各スイッチにおける検出値の一例を示す波形図である。詳細には、図３（Ａ）はスイッチ部１０Ａにおける検出値を示す波形図であり、図３（Ｂ）はスイッチ部１０Ｂにおける検出値を示す波形図であり、図３（Ｃ）はスイッチ部１０Ｃにおける検出値を示す波形図である。

各図に示すように、スライド操作に伴ってスイッチ部１０Ａ、スイッチ部１０Ｂ、スイッチ部１０Ｃの順にユーザの指が接触するので、その順で各スイッチ部の検出値が上昇し、下降する。このとき、図３（Ａ）に示すように、スイッチ部１０Ａについては、その検出値が予め定められたしきい値であるON/OFF判定値以上である期間だけスイッチ部１０Ａ（スイッチＡ）がオン状態であると制御部１２において判定される。この様子を示したのが図３（Ｄ）の波形図である。スイッチ部１０Ｂ（スイッチＢ）、スイッチ部１０Ｃ（スイッチＣ）についても同様であり、それらの様子を示したのが図３（Ｅ）、図３（Ｆ）の波形図である。

ここで、本実施形態では、スイッチ部１０Ｂのオン／オフ状態を判定するためのしきい値であるON/OFF判定値（第２しきい値）をスイッチ部１０Ａおよびスイッチ部１０Ｃに対応するON/OFF判定値（第１しきい値）よりも相対的に低い値に設定している。別言すれば、スイッチ部１０Ａ、１０Ｃに比較してスイッチ部１０Ｂの感度を相対的に高い状態にしている。このため、各スイッチ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれに対するユーザの指の接触時間がほぼ同じであるとすれば、図３（Ｅ）に示すように、他のスイッチ部１０Ａ、１０Ｃの場合に比較してスイッチ部１０Ｂがオン状態であると判定される期間がより長くなる。これにより、スイッチ部１０Ａ、１０Ｃに対してオン状態からオフ状態へ状態が切り替わる際の遅延時間を特に設けておかなくても、図３（Ｅ）に示すように、スイッチ部１０Ａとスイッチ部１０Ｂがともにオン状態と判定されている重複期間ｔ１、スイッチ部１０Ｂとスイッチ部１０Ｃがともにオン状態と判定されている重複期間ｔ２を確保し、スライド操作を確実に検出することができる。なお、詳細な説明は省略するが、スイッチ部１０Ｃからスイッチ部１０Ａに向かってスライド操作が行われた際も同様である。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、スイッチ部１０Ａからスイッチ部１０Ｃへ向かってスライド操作が行われた際における各スイッチのオン状態／オフ状態の検出結果の比較例を示す波形図である。スライド操作が比較的早い指の移動によって行われたとすると、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の各図において左側に示すように、オン状態と判定される期間が短くなる。これに対して、スライド操作が比較的遅い指の移動によって行われたとすると、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の各図において右側に示すように、オン状態と判定される期間が長くなる。このとき、遅延期間を設けていなければ、スイッチ部１０Ａのオン状態の期間とスイッチ部１０Ｂのオン状態の期間の間にいずれのスイッチ部もオフ状態である期間が存在するとともに、スイッチ部１０Ｂのオン状態の期間とスイッチ部１０Ｃのオン状態の期間の間にいずれのスイッチ部もオフ状態である期間が存在する。このため、制御部１２では、スライド操作が行われたことを判定できず、各スイッチ部のそれぞれへのタッチ操作であると判定することになる。

また、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）で示すように、オフ状態である期間はスライド操作を行う際の指の移動の速さによって増減するものであり、指の移動が遅いほどオフ状態の期間が長くなる。このため、指の移動がある程度遅い場合でも確実にスライド操作を判定するためには、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に例示するように、各スイッチ部への実際の接触時間によるオン状態の期間に対してある程度長い遅延時間を加えることで、各スイッチ部がオフ状態へ遷移するのを遅延させてオン状態を判定する必要がある。しかしながら、そのような長い遅延時間を加えると、各スイッチ部に通常のタッチ操作が行われた際のレスポンスが著しく低下する。このため、比較例の入力装置では、タッチ操作とスライド操作の両立が困難となることが分かる。

以上のような本実施形態によれば、特に遅延時間を設けることなく、かつスライド操作の速さによらずにこのスライド操作を確実に判定することが可能となる。また、スイッチ部１０Ａ、１０Ｃに関しては感度を上げる必要がないので、各々に対する通常のタッチ操作を判定するのに適した感度を設定することができる。したがって、タッチ操作時においてユーザにレスポンスの遅さを感じさせてしまうことがない。以上から、上記構成によれば、タッチ操作とスライド操作の双方を検出可能であっていずれの操作においても操作性に優れる入力装置を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態ではスイッチ部１０Ｂのオン／オフ状態を判定する際のしきい値であるON/OFF判定値を相対的に低い値とすることでスイッチ部１０Ｂの感度を相対的に高くする作用を得ていたが、図６に例示するように、スイッチ部１０Ｂの検出値を他のスイッチ部の検出値よりも増幅することによっても同様の作用が得られる。この増幅処理については操作検出部１１において実行してもよいし、制御部１２において実行してもよい。このとき、ON/OFF判定値については他のスイッチ部と同じ値にすることもできるし、異なる値にしてもよい。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：スイッチ部
１１：操作検出部
１２：制御部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：電極
３０Ａ、３０Ｃ：意匠部

Claims (4)

1. 離間して配置された２つ以上の静電容量式の第１スイッチ部と、
   前記第１スイッチ部の相互間に配置された１つ以上の静電容量式の第２スイッチ部と、
   前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部の各々の状態を表す検出値に基づいて当該第１スイッチ部及び第２スイッチ部への操作状態を判定し、当該操作状態に対応した操作信号を出力する操作信号出力部と、
   を含み、
   前記第１スイッチ部には各々に前記操作状態に対応した特定の機能が割り当てられており、前記第２スイッチ部には前記操作状態に対応した特定の機能が割り当てられておらず、
   前記操作信号出力部は、前記第２スイッチ部の感度を前記第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定して前記操作状態を判定する、入力装置。
   
2. 前記操作信号出力部は、前記第１スイッチ部の検出値が第１しきい値以上であるときに当該第１スイッチ部がオン期間であると判定し、かつ前記第２スイッチ部の検出値が第２しきい値以上であるときに当該第２スイッチ部がオン期間であると判定するものであり、
   前記第１しきい値よりも前記第２しきい値を相対的に小さい値とすることによって前記第２スイッチ部の感度が前記第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定される、
   請求項１に記載の入力装置。
3. 前記操作信号出力部は、前記第１スイッチ部の検出値が第１しきい値以上であるときに当該第１スイッチ部がオン期間であると判定し、かつ前記第２スイッチ部の検出値が第２しきい値以上であるときに当該第２スイッチ部がオン期間であると判定するものであり、
   前記第２スイッチ部の検出値を前記第１スイッチ部の検出値よりも増幅することによって前記第２スイッチ部の感度が前記第１スイッチ部の感度よりも相対的に高く設定される、
   請求項１に記載の入力装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の入力装置を備える電子機器。
   

Images