JP6060034B2

JP6060034B2 - タッチスイッチおよび操作パネル

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Publication number: JP6060034B2
Application number: JP2013095784A
Authority: JP
Inventors: 泉土肥; 一幸福島
Original assignee: U-SHINLTD.
Current assignee: U-SHINLTD.
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: DE102014005485A1; DE102014005485B4; CN104135262B; US9564893B2; JP2014217019A; US20140320200A1; CN104135262A

Description

本発明は、人体などの導電体によるタッチ操作を静電容量の変化により検出する静電容量式のタッチスイッチおよびそのタッチスイッチを複数備えた操作パネルに関する。

車両の空調操作のための操作パネルでは、スイッチに割り当てられた機能を表す文字やシンボルを見易くしたり、スイッチの操作状態を表示するために、発光ダイオードを備えている。この発光ダイオードの輝度を夜間時に下げるなどのための輝度調整機能が知られている。そして、輝度調整機能の実現のために、部品点数が少なく安価なＰＷＭ（pulse width modulation：パルス幅変調）制御が一般的に用いられている。

ところで、近年、凹凸がないすっきりとしたデザインが実現できることや、スイッチ接点の摩耗による故障がないことなどの理由で、静電容量タイプのタッチスイッチが広く使われている。

静電容量タイプのタッチスイッチは、タッチ操作の対象となる操作部に近接して配置した電極を有する。そして、この電極に人体等の導電体が近接することに応じての静電容量の変化に基づいてタッチ操作を検知する。

具体的には、電極の静電容量に応じた大きさの検出値を一定の時間間隔で検出回路により得る。そして、最新の検出値と基準値との差が規定差値Δａ未満である場合に、タッチ操作がなされていないと判定するとともに、基準値を最新の検出値に更新する。最新の検出値と基準値との差が規定差値Δａ以上である場合には、タッチ操作がなされていると判定するとともに、基準値は更新しない。

図９は検出値の変化の一例を示すタイムチャートである。

この場合、時点Ｔ１１までは、基準値が最新の検出値により置き換えられてゆくが、検出値がＲａで一定であるために、基準値もＲａに一定となる。

時点Ｔ１２においては、最新の検出値と基準値との差が規定差値Δａ以上になるために、基準値は更新されず、Ｒａのままとなる。従って、その後の時点Ｔ１３までの期間には、いずれも最新の検出値と基準値との差が規定差値Δａ以上になるために、基準値は更新されず、Ｒａのままとなる。

時点Ｔ１４においては、最新の検出値と基準値Ｒａとの差が規定差値Δａ未満となるために基準値が更新されるが、最新の検出値がＲａであるために基準値はＲａで変わらない。

このように、基準値はＲａにほぼ一定となり、時点Ｔ１２から時点Ｔ１４までの期間Ｐ１１においてタッチ操作が検知される。

特開２０１１−５１４２７号公報

上記のような静電容量タイプのタッチスイッチを車両の空調操作パネルに用いた場合、タッチスイッチの電極に近接して発光ダイオードが配置されることになる。そして、このような構成において発光ダイオードの輝度調整をＰＷＭ制御で行うと、それによって生じるノイズにより電極の静電容量の変動が大きくなり、タッチ操作の誤判定が起こる恐れがある。

発光ダイオードを電極から離して配置する方法や、発光ダイオードの電流量を制御して輝度調整を行う方法により、上記のノイズの影響を低減することも考えられるが、いずれの方法も部品点数が増加してコストがアップしてしまう。

そこで本発明は、電極に近接して配置した発光ダイオードの輝度調整にＰＷＭ制御を用いながらも、ＰＷＭ制御に伴うノイズの影響による誤判定が生じる危険性を低減することを目的としている。

前記の目的を達成するために第１の発明は、導電体によるタッチ操作の対象となる操作部と、前記操作部に近接して配置された電極と、前記操作部を照明する発光素子と、前記発光素子の輝度調整をＰＷＭ（パルス幅変調）制御にて行う輝度調整手段と、基準値を記憶する記憶デバイスと、前記電極の静電容量に応じた検出値を出力する検出回路と、前記検出値と前記記憶デバイスにより記憶された基準値との差が規定値以上の場合に前記タッチ操作があると判定する判定手段とを具備したタッチスイッチに、前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させ、その他のタイミングで検出された検出値に変化が生じても前記記憶デバイスに記憶された前記基準値は更新させない基準値変更手段を備えた。

前記の目的を達成するために第２の発明は、前記第１の発明における前記基準値変更手段を、前記調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する際に前記判定手段が前記タッチ操作があると判定している場合には、その後に前記判定手段が前記タッチ操作がないと判定するようになったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させるものとした。

前記の目的を達成するために第３の発明は、複数のタッチスイッチと、制御ユニットとを備えた操作パネルにおいて、前記複数のタッチスイッチのそれぞれに、導電体によるタッチ操作の対象となる操作部と、前記操作部に近接して配置された電極と、前記操作部を照明する発光素子と、前記発光素子の輝度調整をＰＷＭ（パルス幅変調）制御にて行う輝度調整手段と、前記電極の静電容量に応じた検出値を出力する検出回路とを具備し、前記制御ユニットに、前記複数のタッチスイッチのそれぞれに対する基準値を記憶する記憶デバイスと、前記複数のタッチスイッチのそれぞれに関して、該当するタッチスイッチが備える前記検出回路による検出値と該当するタッチスイッチに対して前記記憶デバイスにより記憶された基準値との差が規定値以上の場合に該当するタッチスイッチについてのタッチ操作があると判定する判定手段と、前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する検出値をその検出回路を備える前記タッチスイッチに対しての前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させ、その他のタイミングで検出された検出値に変化が生じても前記記憶デバイスに記憶された前記基準値は更新させない基準値変更手段とを備えた。

前記の目的を達成するために第４の発明は、前記第３の発明における前記基準値変更手段を、前記調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する際に前記判定手段が前記複数のタッチスイッチのいずれかについて前記タッチ操作があると判定している場合には、その後に前記判定手段が前記複数のタッチスイッチの全てについて前記タッチ操作がないと判定するようになったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させるものとした。

前記の目的を達成するために第５の発明は、前記第３の発明における前記基準値変更手段を、前記複数のタッチスイッチのそれぞれに関して、個々のタッチスイッチに対して予め定められた別の一部のタッチスイッチのいずれかについて前記タッチ操作があると前記判定手段が判定している周辺タッチ状態にあるか否かを確認し、周辺タッチ状態にあるタッチスイッチについては、その後に周辺タッチ状態ではなくなったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させるものとした。

本発明によれば、ＰＷＭ制御に伴うノイズの影響による誤判定が生じる危険性を低減できる。

第１の実施形態に係る操作パネルの操作面の外観を示す平面図。操作部と電極および発光ダイオードとの位置関係を表す分解斜視図。第１の実施形態に係る操作パネルの電気的な要素の一部を示す図。図３中のＣＰＵによるタッチ判定処理のフローチャート。図３中のＣＰＵによる基準値更新処理のフローチャート。図５中の検出回路による検出値の変化の一例を示す図。第２の実施形態における１つのタッチスイッチの電極の構造を示す平面図。第２の実施形態に係る操作パネルの電気的な要素の一部を示す図。従来のタッチ操作の検出処理を説明するタイムチャート。

以下、図１〜８を参照して本発明の実施形態について説明する。

なおここでは、車両の空調操作のための操作パネルに本発明を適用した実施形態について説明するが、他の用途の操作パネルにおいても本発明を同様に適用可能である。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る操作パネル１００の操作面の外観を示す平面図である。

操作パネル１００は、その操作面に外部に露出する状態で、表示デバイス１および操作部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｍ，２ｎ，２ｐ，２ｒ，２ｓを備える。

表示デバイス１は、例えば液晶表示デバイスであり、車両の空調装置の動作状態を表した画像を表示する。

操作部２ａ〜２ｓは、操作面のうちで操作者がタッチ操作すべき部分である。操作部２ａ〜２ｓは、その一部は透光性の材料を用いて文字やシンボルを形成しており、その他の部分は遮光性の材料を用いて形成される。

操作パネル１００の内部には、操作部２ａ〜２ｓのそれぞれに対向した状態で１つずつの電極および少なくとも１つずつの発光ダイオードが配置される。

図２は操作部２ｊと電極３および発光ダイオード４ａ，４ｂとの位置関係を表す分解斜視図である。

操作部２ｊには、シンボル２１および状態表示窓２２が透光性の材料を用いて形成されている。シンボル２１は、自動車の輪郭およびＵ字の矢印を含み、操作部２ｊが内気循環モードを選択するためのものであることを表す。状態表示窓２２は、内気循環モードの設定／非設定を発光／非発光により表す。

電極３は、導電材料を用いて薄板状または薄膜状に形成される。電極３は、その前面が操作部２ｊに対向している。電極３の中央には、開口３ａが形成されている。

発光ダイオード４ａは、開口３ａの内部に、発光面を操作部２ｊに向けて配置されている。発光ダイオード４ａは、シンボル２１に対向している。かくして、発光ダイオード４ａは、シンボル２１を照明する。この発光ダイオード４ａが、発光素子の一例である。なお別種の発光素子を発光ダイオード４ａの代わりに用いても良い。

発光ダイオード４ｂは、電極３の側方に、発光面を操作部２ｊに向けて配置されている。発光ダイオード４ｂは、状態表示窓２２に対向している。かくして、発光ダイオード４ｂは、状態表示窓２２を照明する。

図示は省略するが、操作パネル１００は、他の操作部についても図２に示すのと同様な構造を持つ。ただし、他の操作部における状態表示窓２２に相当する表示窓は、その形状が状態表示窓２２とは異なる。また、操作部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｎは状態表示窓２２に相当する表示窓が形成されず、かつこれらの操作部に対向しては、発光ダイオード４ｂに相当する発光ダイオードを備えない。

図３は操作パネル１００の電気的な要素の一部を示す図である。

なお、図３において図２に示されるのと同一の要素には同一の符号を付している。

図３に示すように操作パネル１００は、検出回路５、駆動回路６ａ，６ｂおよび制御ユニット７を含む。なお、電極３、発光ダイオード４ａ、検出回路５および駆動回路６ａは操作部２ａ〜２ｓのそれぞれに対するものを個別に含み、駆動回路６ｂは操作部２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｍ，２ｒ，２ｓのそれぞれに対するものを個別に含むが、図３ではこのうちの操作部２ｊに対するもののみを図示している。

検出回路５は、抵抗器５１，５２，５３、比較器５４および積分回路５５を含んだ周知の回路であり、電極３の静電容量の大きさに応じた検出値を得て、当該検出値を制御ユニット７へ送る。

駆動回路６ａ，６ｂはそれぞれ、抵抗器６１，６２，６３およびトランジスタ６４を含んだ周知の回路である。駆動回路６ａは、制御ユニット７による制御の下に発光ダイオード４ａを駆動する。駆動回路６ｂは、制御ユニット７による制御の下に発光ダイオード４ｂを駆動する。

制御ユニット７は、ＣＰＵ（central processing unit）７１、ＲＯＭ（read-only memory）７２、ＲＡＭ（random-access memory）７３、インタフェースユニット７４およびバスライン７５を含む。そしてＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３およびインタフェースユニット７４は、いずれもバスライン７５に接続されている。つまり制御ユニット７としては、例えばマイクロコンピュータが利用できる。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に記憶されたプログラムに従って、操作部２ａ〜２ｓのそれぞれへのタッチ操作の有無の判定のためや、発光ダイオードの点灯／非点灯の切り替えのためや、発光ダイオードの輝度調整のための処理を行う。

ＲＯＭ７２は、上記のプログラムや、ＣＰＵ７１が各種の処理を行う上で参照する各種のデータを記憶する。

ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１が各種の処理を行う上での一時的なデータ保存のためのワークエリアとして利用される。

インタフェースユニット７４は、検出回路５の抵抗器５１の一端に矩形波を供給する。インタフェースユニット７４は、検出回路５の積分回路５５から出力される検出値を取り込む。インタフェースユニット７４は、スイッチング信号を駆動回路６へと出力する。なお、他の操作部に対する検出回路および駆動回路も、インタフェースユニット７４に接続される。そしてインタフェースユニット７４は、これらの検出回路および駆動回路に関しても上記と同様な動作を行う。

以上のように、操作部２ｊ、電極３、発光ダイオード４ａ，４ｂ、検出回路５、駆動回路６ａ，６ｂおよび制御ユニット７を含んで１つのタッチスイッチが構成される。他の操作部２ａ〜２ｉ，２ｋ〜２ｓについても、同様にタッチスイッチが構成される。ただし、操作部２ａ〜２ｇ，２ｎ，２ｐに関するタッチスイッチは、発光ダイオード４ｂおよび駆動回路６ｂを備えない。かくして操作パネル１００は、１６個のタッチスイッチを備える。

次に以上のように構成された操作パネル１００の動作について説明する。

ＣＰＵ７１は、一定の時間間隔で図４に示すタッチ判定処理を繰り返し開始する。

ステップＳａ１においてＣＰＵ７１は、操作パネル１００が備える全てのタッチスイッチのうちで今回のタッチ判定処理においてはまだ選択していない１つをチェックスイッチとして選択する。

ステップＳａ２においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチについての検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上であるか否かを確認する。ここで検出値差ΔＶは、チェックスイッチに含まれる検出回路５がこの時点で出力する検出値と、後述する基準値更新処理によりチェックスイッチに関して定められた基準値との差である。なお、基準値は、複数のタッチスイッチのそれぞれに関してＲＡＭ７３に記憶される。かくしてＲＡＭ７３は、記憶デバイスの一例である。ＲＡＭ７３の他に、ＥＥＰＲＯＭなどを備えて、ここに基準値を記憶しても良い。

ところで、検出回路５は、原理的には電極３に関係する静電容量に応じた大きさの検出値を出力する。電極３に関係する静電容量としては、プリント基板に形成されたグランドパターンとの間に生じる寄生容量（浮遊容量）ＰＣが常に存在している。電極３に人体などの導電体が近接すると、この導電体と電極３との間に静電容量が生じる。このようにして生じる静電容量は、寄生容量ＰＣに比べて大きいために、電極３に関する静電容量は導電体の近接の有無に応じて大きく変化する。なお、導電体と電極３との間に生じる静電容量の大きさは、導電体の導電率や、導電体と電極３との位置関係などによって変化するが、その変化量は、導電体の近接の有無に応じた静電容量の変化量に比べれば小さい。また、検出値は周囲温度や湿度などによっても変化するが、その変化量は、導電体の近接の有無に応じた検出値の変化量に比べれば小さい。規定差値Δａは、タッチ操作の有無による検出値の変化量と、その他の要因による検出値の変化量との中間的な値として、設計者などにより予め定められる。

チェックスイッチについての検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上であるためにステップＳａ２にてＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳａ３へと進む。

ステップＳａ３においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のカウント値を１つ増加させる。カウント値は、ＲＡＭ７３に記憶されるものであって、全てのタッチスイッチのそれぞれに関連付けられて１６個が用意されている。なお、このカウント値は、操作パネル１００の起動時などに全てが０にクリアされる。

ステップＳａ４においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のカウント値が規定値以上であるか否かを確認する。規定値は、設計者などにより適宜に定められる。そして該当するカウント値が規定値以上であるためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳａ５へと進む。

ステップＳａ５においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のオンフラグをセットする。オンフラグは、ＲＡＭ７３に記憶される１ビットのデータであって、全てのタッチスイッチのそれぞれに関連付けられて１６個が用意されている。オンフラグは、関連付けられたタッチスイッチがタッチ操作がなされた状態にあるか否かを表すフラグであって、セット状態がタッチ操作がなされた状態を表す。つまりＣＰＵ７１はこのとき、チェックスイッチがタッチ操作がなされた状態にあると判定し、それに応じてオンフラグをセット状態とするのである。そしてこののちにＣＰＵ７１は、ステップＳａ７へ進む。

ところで、チェックスイッチについての検出値差ΔＶが規定差値Δａ未満であるためにステップＳａ２にてＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳａ６へと進む。

ステップＳａ６においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のオンフラグをリセットする。ただし、このときにはチェックスイッチ用のオンフラグは既にリセット状態である場合もあり、必ずしもオンフラグの状態を更新する訳ではない。そしてこののちにＣＰＵ７１は、ステップＳａ７へと進む。

ステップＳａ７においてＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のカウント値を０にクリアする。つまりＣＰＵ７１は、オンフラグをセットまたはリセットした場合には、カウント値をクリアする。そしてこののちにＣＰＵ７１は、ステップＳａ８へ進む。

なお、チェックスイッチ用のカウント値が規定値未満であるためにステップＳａ４にてＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳａ５，６をパスしてステップＳａ８へと進む。つまりこの場合にＣＰＵ７１は、チェックスイッチ用のオンフラグの状態を変更しないし、チェックスイッチ用のカウント値はステップＳａ３にて更新された値のままとする。

ステップＳａ８においてＣＰＵ７１は、操作パネル１００が備える全てのタッチスイッチのうちで今回のタッチ判定処理においてはまだ選択していないタッチスイッチがもう無いか否かを確認する。そして、未選択のタッチスイッチが残っているためにＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳａ１に戻り、別のタッチスイッチをチェックスイッチとして上記の処理を繰り返す。そして、未選択のタッチスイッチがもう無いためにステップＳａ８にてＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、今回のタッチ判定処理を終了する。

以上のように、１回のタッチ判定処理において、全てのタッチスイッチのそれぞれに関して、検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上であるか否かを確認し、検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上であるタッチスイッチ用のカウント値を１つ増加し、この増加後のカウント値が規定値以上になったタッチスイッチがタッチ操作がなされた状態であると判定する。なお、カウント値は、検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上である状態の継続回数を表すことになるため、検出値差ΔＶが規定差値Δａ以上である状態が規定回数に渡って継続した場合にタッチスイッチがタッチ操作がなされた状態であると判定することになる。

一方でＣＰＵ７１は、一定の時間間隔で図５に示す基準値更新処理を繰り返し開始する。なお、基準値更新処理を開始するタイミングは、タッチ判定処理を開始するタイミングとは無関係であってよく、典型的には基準値更新処理の実行間隔はタッチ判定処理の実行間隔に比べて大きい。基準値更新処理の実行間隔およびタッチ判定処理の実行間隔は、設計者などによって予め適宜に定められる。

ステップＳｂ１においてＣＰＵ７１は、発光ダイオード４ａ，４ｂのいずれかの制御に関してＰＷＭ制御モードを適用中であるか否かを確認する。なお、ＰＷＭ制御モードの適用／不適用や、ＰＷＭ制御におけるデューティ比は、複数の発光ダイオード４ａの間、および複数の発光ダイオード４ｂの間でそれぞれ共通である。そしてＰＷＭ制御モードを適用中であるためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ２へと進む。

ステップＳｂ２においてＣＰＵ７１は、基準値更新処理を前回実行した際に今回と同様にＰＷＭ制御モードを適用中であったか否かを確認する。そして、前回も今回と同様にＰＷＭ制御モードを適用中であったためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ３へ進む。

ステップＳｂ３においてＣＰＵ７１は、現状におけるＰＷＭ制御におけるデューティ比が基準値更新処理を前回実行した際におけるデューティ比と異なるか否かを確認する。そして、両デューティ比が互いに異なるためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１はステップＳｂ５へと進む。

なお、基準値更新処理を前回実行した際に今回と同様にＰＷＭ制御モードが適用されていなかったためにステップＳｂ２にてＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ２からステップＳｂ３をパスしてステップＳｂ５へと進む。

さて、今回においてＰＷＭ制御モードが適用されていないためにステップＳｂ１にてＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ４へと進む。

ステップＳｂ４においてＣＰＵ７１は、基準値更新処理を前回実行した際に発光ダイオード４ａ，４ｂのいずれかの制御に関してＰＷＭ制御モードを適用中であったか否かを確認する。そして、前回にはＰＷＭ制御モードを適用中であったためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ５へ進む。

以上のようにしてＣＰＵ７１は、次の３つのケースのいずれかにおいてステップＳｂ５へと移行する。

(1) 前回から今回にかけてＰＷＭ制御モードが同様に継続しているものの、デューティ比が変更されている場合。

(2) 前回から今回にかけて発光ダイオード４ａ，４ｂの少なくともいずれか一方の制御に関してのＰＷＭ制御モードが終了されていた場合。

(3) 前回から今回にかけて発光ダイオード４ａ，４ｂの少なくともいずれか一方の制御に関してのＰＷＭ制御モードが開始されていた場合。

つまり、前回から今回にかけてＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じていた場合に、ＣＰＵ７１はステップＳｂ５へと移行する。

なお、ＰＷＭ制御は、ＣＰＵ７１による別タスクの処理によって実現される。つまり、ＣＰＵ７１は輝度調整手段として機能する。従って、ＣＰＵ７１は、ＰＷＭ制御の状態を管理しており、そのための情報を参照することによってステップＳｂ１〜４の判定が行える。

操作パネル１００を自動車に搭載する場合の具体例につき以下に記す。

（第１の具体例）
ＣＰＵ７１は、ＬＥＤ４ａを、自動車のライトスイッチがメータ照明をオフとする状態（以下、ライトオフ状態と称する）にあるときに非発光（非通電）とし、メータ照明をオンとする状態（以下、ライトオン状態と称する）にあるときに最大光量での発光（常時通電）とする。

またＣＰＵ７１は、ＬＥＤ４ｂを、割り付けられたモードが設定状態にあるときに発光（通電）とし、非設定状態にあるときに非発光（非通電）とする。ただしＬＥＤ４ｂの発光状態における発光量は、ライトオフ状態では最大光量とし、ライトオン状態では最大光量よりも低い低減光量とする。低減光量は、最大光量を１００％とすると、例えば２０％程度とすることが想定される。

ＣＰＵ７１が上記のような条件でＬＥＤ４ａ，４ｂを制御する場合、ＬＥＤ４ｂが低減光量で発光するとき、つまりライトオン状態であり、かつＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードが設定状態である場合に、ＰＷＭ制御が適用され、それ以外ではＰＷＭ制御は適用されない。

このため、ＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードが設定状態であるときにライトオフ状態とライトオン状態との切り換えが行われた場合と、ライトオン状態であるときにＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードの設定／非設定が切り換えられた場合とにおいてＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じる。

なお、この具体例においては、ＰＷＭ制御におけるデューティ比の変更は生じない。従ってステップＳｂ３においては、必ずＮＯと判定することになる。このため、ステップＳｂ３を省略し、ステップＳｂ２にてＹＥＳと判定した場合には、ステップＳｂ６へと進むようにしても良い。

（第２の具体例）
ＣＰＵ７１は、ＬＥＤ４ａ，４ｂの発光／非発光は第１の具体例と同様に制御するが、ライトオン状態におけるＬＥＤ４ａの発光量を調光ツマミなどの操作に応じて変化させる。

このようにしてＣＰＵ７１がＬＥＤ４ａ，４ｂを制御する場合、ライトオン状態であり、かつＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードが設定状態である場合に加えて、ライトオン状態であり、かつＬＥＤ４ａの発光量が最大光量以外に設定されている場合に、ＰＷＭ制御が適用される。

かくして、次のいずれかの場合においてＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じる。

(1) ＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードが設定状態であるときにライトオフ状態とライトオン状態との切り換えが行われた場合。

(2) ライトオン状態であるときにＬＥＤ４ｂに割り付けられたモードの設定／非設定が切り換えられた場合。

(3) ＬＥＤ４ａの発光量が最大光量以外に設定されている状態にあるときにライトオフ状態とライトオン状態との切り換えが行われた場合。

(4) ライトオン状態にあるときにＬＥＤ４ａの発光量が変更された場合。

ステップＳｂ５においてＣＰＵ７１は、条件成立フラグをセットする。条件成立フラグは、ＲＡＭ７３に記憶される１ビットのデータである。そしてこののちにＣＰＵ７１は、ステップＳｂ６へと進む。

なお、前回から今回にかけてＰＷＭ制御モードが継続中であり、かつデューティ比が変更されていないためにステップＳｂ３にてＮＯと判定した場合と、前回および今回においていずれもＰＷＭ制御モードが適用されていないためにステップＳｂ４にてＮＯと判定した場合とにおいてＣＰＵ７１は、ステップＳｂ５を行うことなしにステップＳｂ６へと進む。つまり、前述した(1)〜(3)のいずれかのケースのみにおいて条件成立フラグがセットされる。

ステップＳｂ６においてＣＰＵ７１は、条件成立フラグがセット状態であるか否かを確認する。そして、セット状態であるためにＹＥＳと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ７へと進む。

ステップＳｂ７においてＣＰＵ７１は、タッチスイッチのそれぞれに対応したオンフラグのうちにセット状態であるものが１つでもあるか否かを確認する。そして全てのオンフラグがリセット状態であるためにＮＯと判定したならばＣＰＵ７１は、ステップＳｂ８へと進む。

ステップＳｂ８においてＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３に記憶された基準値を更新する。ＣＰＵ７１は、各タッチスイッチの検出回路５がこの時点において出力する検出値をインタフェースユニット７４を介して順次に取得し、この検出値によって該当するタッチスイッチについての基準値を書き換えて行く。

ステップＳｂ９においてＣＰＵ７１は、条件成立フラグをリセットする。そしてこれをもってＣＰＵ７１は、基準値更新処理を終了する。

なお、条件成立フラグがリセット状態であるためにステップＳｂ６にてＮＯと判定した場合と、条件成立フラグはセット状態であるものの、セット状態にあるオンフラグが１つでもあるためにステップＳｂ７にてＹＥＳと判定した場合とにおいてＣＰＵ７１は、ステップＳｂ８，９を行うことなしに基準値更新処理を終了する。

以上のような基準値更新処理により、ＰＷＭ制御の開始時、終了時や、ＰＷＭ制御のデューティ比の変更時などでＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じていた場合に、その後に最初に検出された検出値によって基準値を更新する。その他のタイミングで検出された検出値に変化が生じても、基準値は更新されない。つまりＣＰＵ７１は、基準値更新処理の実行により基準値変更手段として機能する。

図６は検出値の変化の一例を示す図である。

図６における太線が検出値として検出されるべき値の変化を表し、黒点が検出回路５が検出する値を表す。

図６に示される初期の時点においては、基準値ａとなっている。

時点Ｔ２１においてＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じている。そして、次に検出回路５にて検出値が検出される時点Ｔ２２において検出された検出値によって基準値ｂに更新される。かくして、時点Ｔ２２を挟んで、期間Ｐ２１においては基準値ａに、また期間Ｐ２２においては基準値ｂに固定される。

時点Ｔ２３においてタッチ操作が開始されている。この結果として検出値が低下し、時点Ｔ２４，Ｔ２５，Ｔ２６における検出値と基準値ｂとの差が規定差値Δａ以上となっている。

時点Ｔ２７においてタッチ操作が終了されている。この結果として検出値が上昇し、時点Ｔ２８における検出値と基準値ｂとの差が規定差値Δａ未満となっている。かくして時点Ｔ２４から時点Ｔ２８までの期間Ｐ２３において、ＣＰＵ７１がタッチ操作がなされていると判定することとなる。

かくして本実施形態によれば、ＰＷＭ制御の状態が同一である状態が継続する期間における基準値は、その期間の当初における検出値に固定される。従って、ＰＷＭ制御に伴うノイズの影響によって検出値が頻繁に変動してしまったとしても、それによりタッチ操作の有無を誤検出してしまうことが防止される。

ところで、条件成立フラグがセット状態であるものの、タッチスイッチのそれぞれに対応したオンフラグのうちにセット状態であるものが１つでもあるならば、ＣＰＵ７１はステップＳｂ７にてＹＥＳと判定し、ステップＳｂ８，９を行うことなしに基準値更新処理を終了する。そしてこの場合には、条件成立フラグがセット状態のままで次回の基準値更新処理が開始されることになる。従って、次回の基準値更新処理においては、ステップＳｂ１〜５が如何にして行われようとも、ＣＰＵ７１はステップＳｂ６でＹＥＳと判定し、ステップＳｂ７の判断を行うことになる。つまり、ステップＳｂ７にて全てのオンフラグがリセット状態であるためにＮＯと判定できるまで待ち受けられることになる。

そして、全てのオンフラグがリセット状態となったならば、つまり全てのタッチスイッチに関してタッチ操作がなされていない状態となったならば、そのときにＰＷＭ制御の状態遷移が生じたか否かに拘わらずに、基準値を更新する。

１つのタッチスイッチに関する静電容量は、そのタッチスイッチに対するタッチ操作が行われていない場合であっても、近隣の別のタッチスイッチに対するタッチ操作が行われている場合にも変化する場合がある。そこで、上記のように操作パネル１００に含まれる複数のタッチスイッチの１つでもタッチ操作が行われている状態にてＰＷＭ制御に関する状態遷移が生じたとしても、その状態における検出値は基準値としない。そして、全てのタッチスイッチに対するタッチ操作が行われない状態になるのを待ち、その状態における検出値を遷移後の状態における基準値とするように更新するのである。

これにより、タッチ操作による影響を受けない状態における検出値を基準値として設定することとし、タッチ操作の検出のために適正な基準値を設定可能である。

（第２の実施形態）
図２に示す構造は、いわゆる自己キャパシタンス方式を採用する例であるが、相互キャパシタンス方式を採用する場合でも上記実施形態をほぼそのまま利用できる。

図７は第２の実施形態における１つのタッチスイッチの電極の構造を示す平面図である。なお、図７において図２に示されるものと同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、相互キャパシタンス方式を採用する場合には、１つのタッチスイッチに複数の受信電極３１と少なくとも１つの送信電極３２とを含む。なお、図７においては、４つの受信電極３１と１つの送信電極３２とを備える場合を図示している。

図８は第２の実施形態に係る操作パネル２００の電気的な要素の一部を示す図である。なお、図８において図３，７に示されるものと同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示す操作パネル２００は、図７に示す電極構造を採用するものである。操作パネル２００は、電極構造を上記のように変更するとともに、検出回路５に代えて検出回路８を備える。検出回路８へは、インタフェースユニット７４が出力する矩形波は供給されず、従って抵抗器５１を含まない。

インタフェースユニット７４が出力する矩形波は、送信電極３２へと供給される。複数の受信電極３１は、いずれも比較器５４の非反転入力端へと接続される。

このような構成においては、送信電極３２への矩形波の供給によって送信電極３２と受信電極３１との間に電界が生成される。指などの導電体が受信電極３１に近接したときには、その導電体によって上記の電界のエネルギの一部が吸収されることとなり、上記の電界は減少する。電界が減少することにより受信電極３１に関する静電容量も減少することから、検出回路８によって得られる検出値の変化として第１の実施形態と同様にしてタッチ操作の有無を判定することができる。

ただし、第１の実施形態においては、タッチ操作が行われたことに応じて静電容量が増加するのに対し、第２の実施形態においては、タッチ操作が行われたことに応じて静電容量が減少する。ＣＰＵ７１によるタッチ判定処理および基準値更新処理は、第１の実施形態と同様の処理をそのまま適用できる。ただし、タッチ操作の有無での検出値の変化量に差異が生じる可能性があるため、それに応じて規定差値Δａの値を適正に定めておくべきである。

このように相互キャパシタンス方式を採用することにより、第１の実施形態に比べてノイズ耐性を高めることが可能である。

なお、本発明は前記第１および第２の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施が可能である。

操作パネルが備えるタッチスイッチの数や配置は任意であって良い。

操作パネルとしてではなく、独立したタッチスイッチとして実現することも可能である。

基準値更新処理は、複数のタッチスイッチのそれぞれについて個別に行い、ステップＳｂ７においては対象とするタッチスイッチにおけるタッチ操作がなされているか否かを確認しても良い。つまり、別のタッチスイッチに対するタッチ操作がなされている状態であっても基準値の更新を行うようにしても良い。

基準値更新処理は、複数のタッチスイッチのそれぞれについて個別に行い、ステップＳｂ７においては、他のタッチスイッチのうちで影響のある一部のタッチスイッチにおけるタッチ操作がなされているか否かを確認しても良い。つまり、複数のタッチスイッチの配置によっては、あるタッチスイッチに関して、遠くに離れた別のタッチスイッチにおけるタッチ操作は何ら影響しないことも考えられる。そこでこのような場合においては、影響のないタッチスイッチにおけるタッチ操作の有無は無視することによって、速やかな基準値の更新を行える可能性を高めることができる。具体的には、例えば操作部２ｋを含むタッチスイッチに関しては、操作部２ｅ，２ｆ，２ｍのいずれかにおけるタッチ操作がなされているか否かをステップＳｂ７にて確認することとすることが考えられる。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

２ａ〜２ｓ…操作部、３…電極、４ａ，４ｂ…発光ダイオード、５，８…検出回路、６ａ，６ｂ…駆動回路、７…制御ユニット、７１…ＣＰＵ、７２…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、７４…インタフェースユニット、３１…受信電極、３２…送信電極、１００，２００…操作パネル。

Claims

導電体によるタッチ操作の対象となる操作部と、
前記操作部に近接して配置された電極と、
前記操作部を照明する発光素子と、
前記発光素子の輝度調整をＰＷＭ（パルス幅変調）制御にて行う輝度調整手段と、
基準値を記憶する記憶デバイスと、
前記電極の静電容量に応じた検出値を出力する検出回路と、
前記検出値と前記記憶デバイスにより記憶された基準値との差が規定値以上の場合に前記タッチ操作があると判定する判定手段とを具備したタッチスイッチにおいて、
前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させ、その他のタイミングで検出された検出値に変化が生じても前記記憶デバイスに記憶された前記基準値は更新させない基準値変更手段を備えることを特徴とするタッチスイッチ。
前記基準値変更手段は、前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する際に前記判定手段が前記タッチ操作があると判定している場合には、その後に前記判定手段が前記タッチ操作がないと判定するようになったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする請求項１に記載のタッチスイッチ。
複数のタッチスイッチと、制御ユニットとを備えた操作パネルにおいて、
前記複数のタッチスイッチはそれぞれ、
導電体によるタッチ操作の対象となる操作部と、
前記操作部に近接して配置された電極と、
前記操作部を照明する発光素子と、
前記発光素子の輝度調整をＰＷＭ（パルス幅変調）制御にて行う輝度調整手段と、
前記電極の静電容量に応じた検出値を出力する検出回路とを具備し、
前記制御ユニットは、
前記複数のタッチスイッチのそれぞれに対する基準値を記憶する記憶デバイスと、
前記複数のタッチスイッチのそれぞれに関して、該当するタッチスイッチが備える前記検出回路による検出値と該当するタッチスイッチに対して前記記憶デバイスにより記憶された基準値との差が規定値以上の場合に該当するタッチスイッチについてのタッチ操作があると判定する判定手段と、
前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する検出値をその検出回路を備える前記タッチスイッチに対しての前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させ、その他のタイミングで検出された検出値に変化が生じても前記記憶デバイスに記憶された前記基準値は更新させない基準値変更手段とを具備することを特徴とする操作パネル。
前記基準値変更手段は、前記輝度調整手段による前記ＰＷＭ制御の実施状態が遷移したのちに前記検出回路が最初に検出する際に前記判定手段が前記複数のタッチスイッチのいずれかについて前記タッチ操作があると判定している場合には、その後に前記判定手段が前記複数のタッチスイッチの全てについて前記タッチ操作がないと判定するようになったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする請求項３に記載の操作パネル。
前記基準値変更手段は、前記複数のタッチスイッチのそれぞれに関して、個々のタッチスイッチに対して予め定められた別の一部のタッチスイッチのいずれかについて前記タッチ操作があると前記判定手段が判定している周辺タッチ状態にあるか否かを確認し、周辺タッチ状態にあるタッチスイッチについては、その後に周辺タッチ状態ではなくなったのちに前記検出回路が最初に検出する検出値を前記基準値として前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする請求項３に記載の操作パネル。