JP6300027B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関し、特に、タッチパネルを介して入力操作を行う入力装置に関する。

従来から、静電容量式の入力装置は、操作者の手指などの操作体による近接操作に伴う静電容量の変化を検知することで入力操作を行うもので、携帯電話やタブレット型端末等の携帯機器や、ナビゲーション装置等の車載機器等に広く用いられている。

また、操作者がこのような入力装置の操作をする場合に、素手による操作だけではなく手袋を装着した状態で操作されることもあるため、このような操作に対応する技術が提案されている。

特許文献１（従来例）に記載の携帯端末（入力装置）９００では、図８に示すように、検知対象の近接および接触を検知するタッチパネル９２８と、検知された検知対象の、タッチパネル９２８の面に対する垂直方向の距離に基づく情報を抽出する抽出部９１３と、制御部９０５と、を備えている。

制御部９０５は、検知対象のタッチパネル９２８の面に対する近接操作に応じて抽出部９１３より情報を抽出し、検知対象とタッチパネル９２８の面に対する垂直方向の距離の変化を判定する。

検知対象とタッチパネル９２８の面に対する垂直方向の距離が、所定期間、定められた範囲を超えて変化していない場合に、検知対象がタッチパネル９２８に接触したと判断する接触閾値を変更し、素手と手袋を装着した状態との操作に対応する技術が開示されている。

特開２０１３‐２５４３３１号公報

しかしながら、上述した従来例では、タッチパネルの静電容量値から近接座標を算出しているため、特に検知対象とタッチパネルの面に対する垂直方向の距離には誤差が含まれてしまう。このため操作体が直接接触することなく近接操作を行っている場合においても静電容量（タッチパネルとの距離）の変化が小さい場合には、手袋を装着して接触操作を行っている状態との判別が困難になり、誤検知が発生してしまう虞があるという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、手袋を装着した状態でも接触を伴わない近接操作と接触操作とを精度良く判別することが可能な入力装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の入力装置は、複数の検出電極を有し、操作体が接触または近接による入力操作を行う入力部と、前記検出電極ごとに静電容量を計測し、計測した静電容量値を出力する容量計測部と、前記容量計測部から前記検出電極と関連付けて前記静電容量値を取得し、取得した前記静電容量値の変化量から操作体の位置を検出する制御部と、を有し、前記入力部に加わる操作体の接触圧から接触を検知する接触検知部を備え、前記制御部は、前記静電容量値の前記変化量が近接による操作を判断する第１の閾値を超えた際に、前記接触検知部の検出結果から、前記入力部への操作体の接触を検知した場合、接触操作が行われていると判断し、接触を検知しない場合、近接操作が行われていると判断し、前記入力部が載置される伝達部材と、第１の方向の一方側に前記伝達部材を支持する筺体と、前記伝達部材と前記筺体との間に配置され前記伝達部材を前記第１の方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁ソレノイドアクチュエータである振動体と、固定電極が設けられている基板と、を備え、前記振動体は、本体部と可動部とを有しており、前記本体部が前記筺体に支持され、前記可動部は前記第１の方向の一方側に前記伝達部材が接続され、前記第１の方向の他端側に可動電極が設けられ、前記可動部が前記伝達部材と一体に前記第１の方向に沿って往復自在に移動することで前記入力部に振動を与え、前記接触検知部は、前記固定電極と前記制御部に接続され、前記可動電極と前記固定電極との間に生じる静電容量を検出し、前記筺体は、内壁部と、前記内壁部を囲む外壁部と、が一体的に形成され、前記内壁部と前記外壁部との間に外溝部が形成され、前記伝達部材は、上面部と、その外周から延設された側壁部と、が形成され、前記側壁部が前記内壁部と前記外壁部とにガイドされて前記外溝部に挿入されていることを特徴とする。

これによれば、入力部に加わる操作体の接触圧から接触を検知する接触検知部を備えているので、入力部へ近接操作した場合と、手袋を装着して接触操作した場合とで、静電容量値の変化量の差が小さい場合でも、接触の有無を精度よく判別することができる。このため、手袋を装着した状態でも接触を伴わない近接操作と接触操作とを精度良く判別することが可能な入力装置を提供することができる。

また、本発明の入力装置は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値が設定され、前記制御部は、前記静電容量値の前記変化量が前記第２の閾値を超えた場合には前記入力部へ操作体が直接接触して操作を行っていると判断することを特徴とする。

これによれば、静電容量の変化値が大きな値の場合には、操作体が直接接触していると判断するので、直接接触での入力操作に迅速に対応することができる。

本発明によれば、手袋を装着した状態でも接触を伴わない近接操作と接触操作とを精度良く判別することが可能な入力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る入力装置の外観形状を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る入力装置の構成を示す分解斜視図である。 天板部を示す部品図である。 振動体を示す図である。 図１に示す入力装置のＡ‐Ａ断面を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る入力装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る入力装置の動作を示すフローチャートである。 従来例の入力装置の電気的構成を示すブロック図である。

［第１実施形態］
以下に第１実施形態における入力装置１００について説明する。

まず始めに本実施形態における入力装置１００の構成について図１から図４を用いて説明する。図１は入力装置１００の構成部品を示す分解斜視図である。図２は入力装置１００の構成を示す分解斜視図である。図３は天板部２２を示す図で、天板部２２を下（Ｚ２）側から見た斜視図である。図４は振動体４０を示す図で、図４（ａ）は振動体４０を上（Ｚ１）側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、振動体４０を下（Ｚ２）側から見た斜視図である。

入力装置１００は、図１に示すように、入力部１０と、筺体２０と、伝達部材３０と、が組み合わされて略直方体状の外観が形成されている。

また、入力装置１００は図２に示すように、入力部１０と、筺体２０を構成する基部２１と天板部２２と、伝達部材３０と、振動体４０と、基板５０と、付勢部材６０と、を備え、他に保持板８０と、ナット部材９０と、を用いている。

入力部１０は、その表面に操作者が入力部１０の操作面に接触または近接して入力操作することによって変化する静電容量を検出する入力操作部１１が構成されている。入力操作部１１には図１に示すように、操作者の指等の操作体５００が入力部１０の上（Ｚ１）側の面に沿って、接触または近接によって入力操作が行われることによって静電容量の変化を検出する複数の検出電極１１ａが設けられている。なお操作面は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の平面型表示装置を有するタッチパネルや、加飾パネル下に静電センサを構成するタッチパッド、タッチスイッチであってもよい。

伝達部材３０は合成樹脂からなり、図２に示すように直方体状の外形を有し、矩形状の上面部３０ａと、その外周から下（図２に示すＺ２）側に延設された側壁部３０ｂと、が形成されている。上面部３０ａの外周に沿って上（Ｚ１）側に突出し、入力部１０が載置される載置部３０ｃが設けられている。上面部３０ａと側壁部３０ｂとで囲まれた領域には空間が設けられており、筺体２０を構成する基部２１と組み合わせ可能に形成されている。載置部３０ｃの内側には、中心部に第１の貫通孔３０ｄと、その周囲に複数の第２の貫通孔３０ｅと、が設けられている。なお、本実施形態では、複数の第２の貫通孔３０ｅが３つの場合として説明を進める。

基部２１は合成樹脂材からなり、図２に示すように、直方体状の外形を有し、矩形状の基底部２１ａと、その外周から下（Ｚ２）側に延設された内壁部２１ｂと、内壁部２１ｂを囲む外壁部２１ｃと、が一体的に形成されている。内壁部２１ｂと外壁部２１ｃとの間には、外溝部２１ｄが形成されている。基底部２１ａと内壁部２１ｂとで囲まれた領域には空間が設けられており、振動体４０や基板５０が収納可能に形成されている。基底部２１ａの中心部には第３の貫通孔２１ｅが設けられ、その周囲には、伝達部材３０に設けられた第２の貫通孔３０ｅと対応する位置に、３つの円柱状の突起部２１ｆが設けられている。

天板部２２は合成樹脂からなり、図２に示すように、矩形板状で中心部に円形状の第４の貫通孔２２ａを有しており、下（Ｚ２）側の面には図３に示すように、第４の貫通孔２２ａを囲むように突出した規制部２２ｂが設けられている。

振動体４０は電磁ソレノイドアクチュエータであり、図２に示すように、本体部４１と、可動部４２と、を有しており、振動体４０に加えられる駆動信号によって、可動部４２が第１の方向（図２に示すＺ１‐Ｚ２方向）に沿って往復自在に移動する。

本体部４１は、円筒状の外形を有しており、可動部４２が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に沿って振動体４０に挿通されている。可動部４２は図４（ａ）に示すように、第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に突出する金属製の可動軸部４２ａを有しており、可動軸部４２ａの一端側には外周の一部にネジ山が形成されたネジ部４２ｂが設けられている。また、可動部４２の他端（Ｚ２）側には図４（ｂ）に示すように、可動軸部４２ａと鉄等の磁性を有する金属で形成された可動鉄心４２ｃが組み合わされて可動電極４２ｄが設けられている。従って可動電極４２ｄは、振動体４０の可動部４２の移動に伴って、可動部４２とともに移動することになる。

基板５０は、ガラスエポキシ等の基材に銅箔等で電極や不図示の配線パターン等が形成されており、図２に示すように矩形板状の外形を有している。基板５０の上（Ｚ１側）面には固定電極５０ａが可動電極４２ｄと略同一形状に設けられている。また、基板５０には容量計測部１、接触検知部２、および制御部３を構成する電子部品や、入力部１０に設けられた複数の検出電極１１ａと容量計測部１とを接続するためのコネクタ等が実装されている。

付勢部材６０は鋼等の弾性を有する金属線が巻き回されてコイルバネが形成されている。なお、図２では付勢部材６０が３つ用いられる例を示している。

保持板８０は鉄等の金属からなり、図２に示すように円形状で、その中心部には可動部４２の可動軸部４２ａが挿通可能な長円状の孔８０ａが設けられている。保持板８０は２つ用いられており、伝達部材３０を挟んで上下にそれぞれ配置されている。

ナット部材９０は鉄等の金属からなり、図２に示すように外周が六角形状で内周が円筒状に形成されており、内周には、ネジ溝が形成されている。本実施形態では、ナット部材９０を２つ用いてダブルナットを構成している。

次に入力装置１００の構造について図２、図４および図５を用いて説明する。図５は、図１に示す入力装置１００のＡ‐Ａ断面を示す断面図である。なお、図５では図面が煩雑にならないよう基板５０には固定電極５０ａのみ記載しその他の詳細な構成は省略している。

図５に示すように、筺体２０を構成する基部２１には、第３の貫通孔２１ｅから、可動部４２の可動軸部４２ａを上（Ｚ１）側に突出させた状態で、基底部２１ａの下（Ｚ２）側に振動体４０の本体部４１が支持されている。

可動部４２の可動軸部４２ａには、第１の方向（図２に示すＺ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に伝達部材３０が支持され、伝達部材３０は２つの保持板８０に狭持されてナット部材９０によって可動軸部４２ａに接続されている。伝達部材３０は、振動体４０の可動部４２に支持されることで、筺体２０の第１の方向（図２に示すＺ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に可動部４２と一体に第１の方向に沿って（Ｚ１‐Ｚ２方向）往復移動可能に支持されている。

保持板８０は、中心部に設けられた長円状の孔８０ａに可動軸部４２ａが挿通されており、伝達部材３０に設けられた第１の貫通孔３０ｄを上下（Ｚ１‐Ｚ２）方向に挟んで配置されている。

伝達部材３０は、上面部３０ａの中心部に設けられた第１の貫通孔３０ｄの直径が、可動軸部４２ａの直径よりも余裕をもって大きく設定されており、可動軸部４２ａが挿通されている。また、第２の貫通孔３０ｅ（図２参照）に基部２１の基底部２１ａに設けられた突起部２１ｆが挿通されており、筺体２０の基底部２１ａと伝達部材３０との間に付勢部材６０が配置され、伝達部材３０を第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に付勢している。このため、伝達部材３０は上側に付勢されて、天板部２２に設けられた規制部２２ｂに押し付けられた状態で静止している。この状態では、側壁部３０ｂが、基部２１の内壁部２１ｂと外壁部２１ｃとにガイドされてこれらの間に設けられた外溝部２１ｄに負荷なく挿入された状態となる。

ナット部材９０を、可動軸部４２ａに設けられたネジ部４２ｂ（図３参照）に締め付けることで、２つの保持板８０の間に伝達部材３０の上面部３０ａが挟持され、伝達部材３０と、可動部４２とが接続される。この状態では、可動部４２の、第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に伝達部材３０が配設されている。

筺体２０を構成する天板部２２は、基部２１の基底部２１ａに設けられた突起部２１ｆに、接着もしくは溶着等によって基部２１と一体に固定される。

基板５０は、不図示の固定手段によって筺体２０の基部２１の内側に形成されている空間に、振動体４０に設けられた可動電極４２ｄと対向して支持されている。基板５０は、固定電極５０ａが可動電極４２ｄと向かい合う位置となるように設けられており、可動電極４２ｄと固定電極５０ａが重なり合うように、上下（Ｚ軸）方向に距離Ｄだけ離れた位置に配置されている。

入力部１０は、入力操作部１１を上（Ｚ１）側として、伝達部材３０に設けられた載置部３０ｃの上（Ｚ１）側に固定されている。入力操作部１１は、操作体５００がその表面を接触することによって接触操作されるとともに、接触操作によって入力部１０に上（Ｚ１）側から下（Ｚ２）側に向かって加わる接触圧Ｐが入力部１０を介して伝達部材３０に伝えられる。また、振動体４０の可動部４２が、伝達部材３０と一体に第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に沿って往復自在に移動することで、伝達部材３０を介して入力部１０に振動を与えることができる。

次に入力装置１００の電気的な構成について図１、図６を用いて説明する。図６は入力装置１００の電気的構成を示すブロック図である。

入力装置１００は図６に示すように、入力部１０と、容量計測部１と、振動体４０に備えられた可動電極４２ｄと、基板５０に設けられた固定電極５０ａと、接触検知部２とを有している。

入力部１０は図１に示すように、操作者の指等の操作体５００が入力操作部１１に近接または接触によって入力操作が行われることによって静電容量の変化を検出する複数の検出電極１１ａが、入力操作面に沿って設けられている。

検出電極１１ａは静電容量を有しており、操作者が入力操作を行うために入力部１０に指等の操作体５００を接触すると、接触された位置およびその近傍にある検出電極１１ａの静電容量が変化する。

容量計測部１は複数の検出電極１１ａごとの静電容量を計測し、計測した静電容量値をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡｎａｌｏｇ‐ｔｏ‐Ｄｉｇｉｔａｌ変換を行う。また、容量計測部１は、ＡＤ変換によってデジタル信号に変換された検出電極１１ａの静電容量のデータを計測信号ＡＤとして制御部３へ出力する。

振動体４０に設けられた可動電極４２ｄは、基準電位となるグランドに電気的に接続されている。

基板５０に設けられた固定電極５０ａは、接触検知部２に接続されている。可動電極４２ｄと固定電極５０ａとが向かい合う位置に上下（Ｚ軸）方向に距離Ｄ１だけ離れて配置されている。従って、可動電極４２ｄと固定電極５０ａが向かい合う面積をＳとすると、可動電極４２ｄと固定電極５０ａの間には、式（１）で示される値の静電容量Ｃｔが形成される。

（式１）
Ｃｔ＝ε０・εｒ（Ｓ／Ｄ）（但しε０は真空の誘電率、εｒは空気の比誘電率とする。）

接触検知部２は、基板５０に不図示の電子部品が実装されて構成されており、基板５０を介して筺体２０に支持されており、固定電極５０ａと制御部３に接続されている。接触検知部２は制御部３に制御され、可動電極４２ｄと固定電極５０ａとの間に生じる静電容量Ｃｔを検出し、結果を制御部３へ出力する。入力部１０に操作体５００が接触することで伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ移動するのを、伝達部材３０とともに移動する可動部４２の移動に基づいて可動電極４２ｄと固定電極５０ａとの間に生じる静電容量Ｃｔが変化する。

制御部３は容量計測部１を制御し、検出電極１１ａごとの静電容量値の計測信号ＡＤを検出電極１１ａの座標情報と関連付けて取得する。また制御部３は、容量計測部１から座標情報と関連付けて取得した計測信号ＡＤの値を用いて演算し、検出電極１１ａの静電容量値の変化量ΔＣから操作体５００の位置を検出する。また、制御部３は、接触検知部２から出力される静電容量Ｃｔの変化から、操作体５００が入力部１０に設けられた入力操作部１１に接触しているのを検知することができる。制御部３は、検出した操作体５００の位置や接触操作の有無に基づいて外部機器６００に対して制御信号を出力する。また、制御部３にはタイマ機能やメモリ（図示せず）が備えられ、タイマ機能による制御間隔の管理や、取得した計測信号ＡＤの値や計測信号ＡＤの値を演算した結果を記憶することなどを行うことができる。

次に入力装置１００の動作について図５および図７を用いて説明する。図７は入力装置１００の動作を示すフローチャートで、示された処理手順は、制御部３によって実行され、制御部３に内蔵されているタイマ機能などによって定期的に繰り返して行われる。なお、制御部３に含まれるメモリには、実験等でもとめられたオフタッチ閾値Ｔｈ０、第１の閾値Ｔｈ１、第２の閾値Ｔｈ２、接触閾値Ｐｔｈ、静電容量値の変化量ΔＣを算出するためのベース値ＢＳの初期値等が、予め記憶されている。オフタッチ閾値Ｔｈ０は操作体５００が入力操作部１１から離れていることを判断する閾値である。第１の閾値Ｔｈ１は、入力部１０の入力操作部１１への非接触での近接操作、または手袋等を装着した状態で間接的な接触操作の有無を判断するための閾値でオフタッチ閾値Ｔｈ０より大きな値が設定されている。第２の閾値Ｔｈ２は、入力操作部１１へ直接接触して操作していることを判断するための閾値で第１の閾値Ｔｈ１より大きい値が設定されている。接触閾値Ｐｔｈは、入力操作部１１に加わった接触圧Ｐから接触操作の有無を判断するための閾値である。また、動作状態を判定した結果を示すモード（Ｍｏｄｅ）やステータス（Ｓｔ）等は初期値として”０”が設定されているものとして説明を進める。

まず制御部３は手順Ｓ１で、容量計測部１を制御し入力部１０の入力操作部１１に設けられた全ての検出電極１１ａについて順次、静電容量値の計測信号ＡＤを取得する。取得した計測信号ＡＤは、検出電極１１ａの座標情報に対応させて、制御部３に含まれるメモリに記憶し、手順Ｓ２へ移行する。

手順Ｓ２で制御部３は、手順Ｓ１で取得した計測信号ＡＤとメモリに記憶されている検出電極１１ａごとのベース値ＢＳとの差から、検出電極１１ａごとの静電容量値の変化量ΔＣをもとめる。ベース値ＢＳは、入力操作されていない場合の検出電極１１ａごとの静電容量値を基準として値が設定されている。検出電極１１ａの静電容量値の変化量ΔＣは、検出電極１１ａの静電容量が増加し計測信号ＡＤの値が大きくなった場合には大きな値となり、検出電極１１ａの静電容量が減少し、計測信号ＡＤの値が小さくなった場合には小さな値となる。算出した静電容量値の変化量ΔＣを検出電極１１ａの座標情報に対応させて、制御部３に含まれるメモリに記憶し手順Ｓ３へ移行する。

手順Ｓ３で制御部３は、手順Ｓ２でもとめた検出電極１１ａの静電容量値の変化量ΔＣが最大となる変化量ΔＣ（Ｌ）の値と座標情報を記憶して手順Ｓ４へ移行する。

手順Ｓ４で制御部３は、入力部１０への操作の有無を示すステータスＳｔの値を調べ、入力操作があることを示す”１”が設定されていた場合には手順Ｓ５へ移行し、”１”が設定されていない場合には手順Ｓ８へ移行する。

手順Ｓ５で制御部３は、手順Ｓ３でもとめた静電容量値の変化量ΔＣの最大値である変化量ΔＣ（Ｌ）の値と、操作体５００が入力操作部１１から離れていることを判断するオフタッチ閾値Ｔｈ０とを比較する。比較した結果、変化量ΔＣ（Ｌ）の値が、オフタッチ閾値Ｔｈ０より小さい場合には手順Ｓ７へ移行し、オフタッチ閾値以上の場合には手順Ｓ６へ移行する。

手順Ｓ６で制御部３は、静電容量値の変化量ΔＣの最大値である変化量ΔＣ（Ｌ）の値と、入力操作部１１へ直接接触して操作していることを判断する第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。比較した結果、変化量ΔＣ（Ｌ）の値が、第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合には入力部１０へ操作体５００が直接接触して操作を行っていると判断して手順Ｓ１０へ移行し、第２の閾値Ｔｈ２以下の場合には手順Ｓ１７へ移行する。

手順Ｓ７は、手順Ｓ５で操作体５００が入力操作部１１から離れていると判断されたので、制御部３はステータスＳｔに入力操作がないことを示す”０”（零）を設定して制御部３に含まれるメモリに記憶し、処理を終了する。

手順Ｓ８は、手順Ｓ４でステータスＳｔの値に”１”が設定されていなかった場合である。手順Ｓ８で制御部３は、静電容量値の変化量ΔＣの最大値である変化量ΔＣ（Ｌ）の値と、非接触での近接操作、または手袋等を装着した状態で間接的な接触操作の有無を判断する第１の近接閾値Ｔｈ１との比較を行う。比較した結果、変化量ΔＣ（Ｌ）の値が、第１の閾値Ｔｈ１を超えた際には手順Ｓ９へ移行し、第１の閾値Ｔｈ１以下の場合には操作がされていないと判断し処理を終了する。

手順Ｓ９で制御部３は、静電容量値の変化量ΔＣの最大値である変化量ΔＣ（Ｌ）の値と、入力操作部１１へ直接接触して操作していることを判断する第２の閾値Ｔｈ２とを比較する。比較した結果、変化量ΔＣ（Ｌ）の値が、第２の閾値Ｔｈ２より大きい場合は手順Ｓ１０へ移行し、第２の閾値Ｔｈ２以下の場合には手順Ｓ１１へ移行する。

手順Ｓ１０は、手順Ｓ６または手順Ｓ９で静電容量値の変化量ΔＣの最大値である変化量ΔＣ（Ｌ）の値が入力操作部１１へ直接接触して操作していることを判断する第２の閾値Ｔｈ２より大きいと判断された場合である。このため、手順Ｓ１０で制御部３は、操作の状態を示すモード（Ｍｏｄｅ）に操作体５００が直接接触して操作していることを示す値”Ｆ”を設定し、入力部１０への操作の有無を示すステータスＳｔの値に接触操作されていることを示す”１”を設定する。設定した値は制御部３に含まれるメモリに記憶して手順Ｓ１７へ移行する。

手順Ｓ１１は、手順Ｓ８で変化量ΔＣ（Ｌ）の値が第１の閾値Ｔｈ１より大きく、手順Ｓ９で第２の閾値Ｔｈ２以下であった場合である。手順Ｓ１１で制御部３は、接触検知部２を制御し可動電極４２ｄと固定電極５０ａとの間に生じる静電容量Ｃｔの値を検出結果として取得する。取得した静電容量Ｃｔの値は、制御部３に含まれるメモリに記憶し、手順Ｓ１２へ移行する。

入力部１０に設けられた入力操作部１１に手指等の操作体５００が直接接触することで操作された場合、または手袋等を装着した状態で接触して操作された場合、入力部１０には接触圧Ｐが（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ向かって加わる。この接触圧Ｐによって伝達部材３０が付勢部材６０の付勢力に抗して第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ移動することで、振動体４０の可動部４２も一体的に第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ移動する。このため、可動部４２の他端（Ｚ２）側に設けられた可動電極４２ｄと、基板５０に設けられた固定電極５０ａとの距離Ｄが短くなるため、式（１）でもとめられるＣｔの値が大きくなる。

入力部１０への接触操作をやめて操作体５００が入力操作部１１から離れると、付勢部材６０の付勢力によって伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側へ移動し、天板部２２に設けられた規制部２２ｂに押し付けられた状態で静止する。この状態では可動電極４２ｄと固定電極５０ａとの距離Ｄが元に戻ることで、式（１）でもとめられるＣｔの値も減少して元の値に戻ることとなる。

手順Ｓ１２で制御部３は、手順Ｓ１１で取得した静電容量Ｃｔの値と、入力部１０の入力操作部１１に加わった接触圧Ｐから接触操作の有無を判断する接触閾値Ｐｔｈとを比較する。比較した結果、静電容量Ｃｔの値が接触閾値Ｐｔｈより大きく接触を検知した場合には入力操作部１１への操作体５００の接触操作が行われていると判断し手順Ｓ１３へ移行する。また、接触閾値Ｐｔｈ以下で接触を検知しない場合には近接操作が行われていると判断し、手順Ｓ１４へ移行する。このように、制御部３は接触検知部２の検出結果から、入力部１０への操作体５００の接触を検知した場合、接触操作が行われていると判断し、接触を検知しない場合、近接操作が行われていると判断する。

手順Ｓ１３は、手順Ｓ１２で静電容量Ｃｔの値が、接触閾値Ｐｔｈより大きかった場合である。このため、手順Ｓ１３で制御部３は、操作の状態を示すモード（Ｍｏｄｅ）の値に操作体５００が間接的に接触して操作していることを示す値”Ｇ”を設定し、入力部１０への操作の有無を示すステータスＳｔの値に接触操作されていることを示す”１”を設定する。設定した値は制御部３に含まれるメモリに記憶して手順Ｓ１５へ移行する。

手順Ｓ１４は、手順Ｓ１２で静電容量Ｃｔの値が、接触閾値Ｐｔｈ以下であった場合である。このため、手順Ｓ１４で制御部３は、操作の状態を示すモード（Ｍｏｄｅ）の値に操作体５００が非接触で近接操作していることを示す値”Ｈ”を設定し、入力部１０への操作の有無を示すステータスＳｔの値に非接触操作されていることを示す”２”を設定して制御部３に含まれるメモリに記憶し、手順Ｓ１５へ移行する。

手順Ｓ１５で制御部３は、手順Ｓ３で記憶した変化量ΔＣ（Ｌ）の座標情報を用いて、手順Ｓ１０、手順Ｓ１３、手順Ｓ１４で設定された操作の状態を示すモード（Ｍｏｄｅ）の値に対応する操作位置の座標を算出して手順Ｓ１６へ移行する。

手順Ｓ１８で制御部３は、手順Ｓ１７で算出した座標情報に対応した制御信号を外部機器６００に出力して処理を終了する。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の入力装置１００では、複数の検出電極１１ａを有し、操作体５００が接触または近接による入力操作を行う入力部１０と、検出電極１１ａごとに静電容量を計測し、計測した静電容量値を出力する容量計測部１と、容量計測部１から検出電極１１ａと関連付けて静電容量値を取得し、取得した静電容量値の変化量ΔＣから操作体５００の位置を検出する制御部３と、を有し、入力部１０に加わる操作体５００の接触圧Ｐから接触を検知する接触検知部２を備え、制御部３は、静電容量値の変化量ΔＣが近接による操作を判断する第１の閾値Ｔｈ１を超えた際に、接触検知部２の検出結果から、入力部１０への操作体５００の接触を検知した場合、接触操作が行われていると判断し、接触を検知しない場合、近接操作が行われていると判断するよう構成した。

これにより、入力部１０に加わる操作体５００の接触圧Ｐから接触を検知する接触検知部２を備えているので、入力部１０へ非接触で近接操作した場合と、手袋を装着して接触操作した場合とで、静電容量値の変化量ΔＣの差が小さい場合でも、接触の有無を精度よく判別することができる。このため、手袋を装着した状態でも接触を伴わない近接操作と接触操作とを精度良く判別することが可能な入力装置を提供することができる。

また、本実施形態の入力装置１００では、第１の閾値Ｔｈ１より大きい第２の閾値Ｔｈ２が設定され、制御部３は、静電容量値の変化量ΔＣが第２の閾値Ｔｈ２を超えた場合には入力部１０へ操作体５００が直接接触して操作を行っていると判断するよう構成した。

これにより、静電容量の変化量ΔＣが大きな値の場合には、操作体５００が直接接触していることを検出できるので、直接接触での入力操作に迅速に対応することができる。

また、本実施形態の入力装置１００では、入力部１０が載置される伝達部材３０と、第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に伝達部材３０を支持する筺体２０と、伝達部材３０と筺体２０との間に配置され伝達部材３０を第１の方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の一方（Ｚ１）側に付勢する付勢部材６０と、を有し、伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に往復移動可能に支持されており、接触検知部２は筺体２０に支持され、入力部１０に操作体５００が接触することで伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ移動するのを検知するよう構成した。

これにより、第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に往復移動可能な伝達部材３０に入力部１０が載置され、筺体２０に支持された接触検知部２が、入力部１０への操作体５００の接触によって伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側へ移動するのを検知するので、接触操作を確実に検出することができる。

また、本実施形態の入力装置１００では、筺体２０に支持され、一端が伝達部材３０と接続される可動部４２を有する振動体４０を備え、可動部４２は、伝達部材３０と一体に第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に沿って往復自在に移動することで入力部１０に振動を与え、接触検知部２は、入力部１０に操作体５００が接触することによる伝達部材３０が第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）の他方（Ｚ２）側への移動を、伝達部材３０とともに移動する可動部４２の移動に基づいて検知するよう構成した。

これにより、伝達部材３０とともに移動可能な可動部４２を介して接触検知部２へ接触操作による押圧力Ｐを伝達するとともに、この可動部４２の第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に沿った往復移動に基づいて入力部１０に振動を与える振動体４０を備えたので、可動部４２を用いて接触操作を検知することができる。また、接触操作を検出した場合に操作者に振動による操作感触を与えることができるため、別部品を用いる必要がなく、構造が簡易となる。

また、本実施形態の入力装置１００では、振動体４０の可動部４２とともに移動する可動電極４２ｄと、筺体２０に支持され可動電極４２ｄと対向して配置される基板５０と、を備え、基板５０の可動電極４２ｄと向かい合う位置に固定電極５０ａが設けられ、接触検知部２は、固定電極５０ａと接続されて、可動電極４２ｄと固定電極５０ａとの間に生じる静電容量Ｃｔを検出するよう構成した。

これにより、入力部１０に操作体５００が接触することで伝達部材３０が移動するのを、可動部４２とともに移動する可動電極４２ｄと、向かい合う位置に配置された固定電極５０ａとの間に発生する静電容量Ｃｔの変化を用いて検出する。伝達部材３０の移動によって生じる静電容量Ｃｔの変化は非常に早く可動部４２の移動に追従するため、遅滞なく接触操作を検出することができる。

また、本実施形態の入力装置１００では、振動体４０は、電磁ソレノイドアクチュエータであり、可動部４２が振動体４０の第１の方向（Ｚ１‐Ｚ２方向）に挿通され、可動電極４２ｄは可動部４２の他端（Ｚ２）側に形成されている構成とした。

これにより、振動体４０の可動部４２の他端（Ｚ２）側に可動電極４２ｄが形成されているので、基板５０を固定電極５０ａが可動電極４２ｄと向かい合うように配置する簡易な構成で、可動部４２の移動を静電容量Ｃｔの変化で検出することができる。また、可動部４２の動作のガイドとしてソレノイドアクチュエータが機能するため、静電容量Ｃｔの変化が安定して発生することから、精度よく接触操作を検出することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る入力装置１００を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、制御部３で使用する第１の閾値Ｔｈ１や第２の閾値Ｔｈ２等について具体的な数値を示さずに説明を行ったが、組込む機器や想定される使用状態に合わせ適宜値を設定して実施するのが望ましい。また、固定の値を設定せずに周囲温度や動作環境の変動等に応じて補正等を行うようして実施しても良い。

（２）本実施形態において、雑音除去処理や平滑化処理を行わない動作例で説明を行ったが、累積処理を併用した雑音処理や平滑化処理を行うように構成しても良い。

１ 容量計測部
２ 接触検知部
３ 制御部
１０ 入力部
１１ 入力操作部
１１ａ 検出電極
２０ 筺体
２１ 基部
２１ａ 基底部
２１ｂ 内壁部
２１ｃ 外壁部
２１ｄ 外溝部
２１ｅ 第３の貫通孔
２１ｆ 突起部
２２ 天板部
２２ａ 第４の貫通孔
２２ｂ 規制部
３０ 伝達部材
３０ａ 上面部
３０ｂ 側壁部
３０ｃ 載置部
３０ｄ 第１の貫通孔
３０ｅ 第２の貫通孔
４０ 振動体
４１ 本体部
４２ 可動部
４２ａ 可動軸部
４２ｂ ネジ部
４２ｃ 可動鉄心
４２ｄ 可動電極
５０ 基板
５０ａ 固定電極
６０ 付勢部材
８０ 保持板
８０ａ 孔
９０ ナット部材
１００ 入力装置
ＡＤ 計測信号
ＢＳ ベース値
Ｃｔ 可動電極と固定電極の静電容量
Ｄ 距離
Ｐ 接触圧
Ｐｔｈ 接触閾値
Ｓｔ ステータス
Ｔｈ０ オフタッチ閾値
Ｔｈ１ 第１の閾値
Ｔｈ２ 第２の閾値
ΔＣ 静電容量値の変化量

Claims (2)

1. 複数の検出電極を有し、操作体が接触または近接による入力操作を行う入力部と、
   前記検出電極ごとに静電容量を計測し、計測した静電容量値を出力する容量計測部と、
   前記容量計測部から前記検出電極と関連付けて前記静電容量値を取得し、取得した前記静電容量値の変化量から操作体の位置を検出する制御部と、を有する入力装置であって、
   前記入力部に加わる操作体の接触圧から接触を検知する接触検知部を備え、
   前記制御部は、前記静電容量値の前記変化量が近接による操作を判断する第１の閾値を超えた際に、
   前記接触検知部の検出結果から、前記入力部への操作体の接触を検知した場合、接触操作が行われていると判断し、接触を検知しない場合、近接操作が行われていると判断し、
   前記入力部が載置される伝達部材と、第１の方向の一方側に前記伝達部材を支持する筺体と、前記伝達部材と前記筺体との間に配置され前記伝達部材を前記第１の方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁ソレノイドアクチュエータである振動体と、固定電極が設けられている基板と、を備え、
   前記振動体は、本体部と可動部とを有しており、前記本体部が前記筺体に支持され、前記可動部は前記第１の方向の一方側に前記伝達部材が接続され、前記第１の方向の他端側に可動電極が設けられ、前記可動部が前記伝達部材と一体に前記第１の方向に沿って往復自在に移動することで前記入力部に振動を与え、
   前記接触検知部は、前記固定電極と前記制御部に接続され、前記可動電極と前記固定電極との間に生じる静電容量を検出し、
   前記筺体は、内壁部と、前記内壁部を囲む外壁部と、が一体的に形成され、前記内壁部と前記外壁部との間に外溝部が形成され、
   前記伝達部材は、上面部と、その外周から延設された側壁部と、が形成され、前記側壁部が前記内壁部と前記外壁部とにガイドされて前記外溝部に挿入されている
   ことを特徴とする入力装置。
2. 前記第１の閾値より大きい第２の閾値が設定され、
   前記制御部は、前記静電容量値の前記変化量が前記第２の閾値を超えた場合には前記入力部へ操作体が直接接触して操作を行っていると判断することを特徴とする請求項１記載の入力装置。