JP6590764B2

JP6590764B2 - 入力装置及び入力検出方法並びに車載機器

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Publication number: JP6590764B2
Application number: JP2016126882A
Authority: JP
Inventors: 智中嶋; 早坂　哲; 哲早坂; 石川　博; 博石川; 高橋　徹; 徹高橋; 耕平北川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2036-06-27
Also published as: US10310672B2; US20170371488A1; JP2018005289A; EP3264603A1; EP3264603B1

Description

本発明は、入力装置及び入力検出方法並びに車載機器に関するものである。

静電容量式の入力装置は、様々な分野において幅広く用いられている。静電容量式の入力装置は、操作者の指やタッチペン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ある。
静電容量は、使用環境による外部ノイズによっても変化する。例えば、車載機器に搭載された静電容量式の入力装置では、車体の振動等の外部要因によるノイズを受ける可能性がある。したがって、実際の操作による静電容量の変化と、ノイズによる静電容量の変化とを判別し、ノイズによる誤検知を低減することが求められる。

例えば、特許文献１には、複数の検出部を有し、パルス信号および反転パルス信号を印加するパルス出力手段と、静電容量の変化により生じる誘導電圧出力を増幅した増幅出力及びその反転出力を、パルス信号および反転パルス信号に同期して交互に選択して積分する積分演算部と、積分出力が基準値に対して正側の第１閾値以上または負側の第２閾値以下である場合に、人体の近接として検知する静電容量式タッチセンサが開示されている。

特開２０１４−１９７７６３号公報

特許文献１に開示される静電容量式タッチセンサでは、複数の検出部にそれぞれパルス信号及び反転パルス信号を印加するためのパルス発生回路を設ける必要がある。したがって、回路構成が複雑化する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構成により誤検知を低減することのできる入力装置及び入力検出方法並びに車載機器を提供することを目的とする。

本発明は、互いに距離をあけて配置された複数の電極部と、各前記電極部の静電容量の変化に応じた入力信号をそれぞれ出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力された複数の前記入力信号に基づいて、少なくともいずれか一つの前記電極部への操作体の近接を判定する判定部とを備え、前記判定部は、いずれかの前記入力信号が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の前記入力信号の所定の積分期間内における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記入力信号に対応する前記電極部へ操作体が近接したと判定する入力装置を提供する。

本発明の入力装置によれば、各電極部の静電容量に基づく入力信号が信号処理部によってそれぞれ生成され、判定部に出力される。判定部は、いずれかの入力信号が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の入力信号の所定の積分期間内における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、第１閾値以上の入力信号に対応する電極部へ操作体が近接したと判定する。このように、１つの電極部に生じた静電容量の変化だけでなく、その電極部の周辺に配置されている他の電極部の静電容量の変化を考慮して、操作体が近接したか否かを判定するので、ノイズによる誤検知を低減することが可能となる。
上記電極部間の距離は、例えば、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲とされている。

上記入力装置において、前記判定部は、各前記電極部にそれぞれ対応する近接判定部を備え、各前記近接判定部は、対応する前記電極部の入力信号である第１入力信号が前記第１閾値以上であるか否かを判定する第１判定部と、他の前記電極部の入力信号を前記積分期間に渡って積分する積分演算部と、前記判定部によって前記第１入力信号が前記第１閾値以上であると判定され、かつ、前記積分演算部の積分結果が前記第２閾値以上である場合に、対応する前記電極部へ操作体が近接したと判定する第２判定部とを備えることとしてもよい。

上記入力装置において、前記積分演算部は、前記第１入力信号が前記第１閾値以上であるか否かにかかわらず、前記積分時間における積分を連続的に実行してもよい。

このような構成によれば、積分演算部は、第１入力信号が第１閾値以上であるか否かにかかわらず、積分を連続的に実行しているので、例えば、第１入力信号が第１閾値以上であることが検出された場合には、その時点よりも前から積分が開始されている状態となる。これにより、操作体が近接したか否かの判定時間を短くすることが可能となる。

本発明は、上記入力装置を備える車載機器を提供する。

本発明は、互いに距離をあけて配置された複数の電極部を備える入力装置に適用される入力検出方法であって、各前記電極部の静電容量の変化に応じた入力信号をそれぞれ出力し、いずれかの前記入力信号が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の前記入力信号の所定の積分期間における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記入力信号に対応する前記電極部への入力操作を検出する入力検出方法を提供する。

本発明によれば、簡素な構成により誤検知を低減することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る入力装置が備える電極部の配置について説明するための図である。図１に示した電極部の取り付け構造の一例について説明するための図である。本発明の一実施形態に係る入力装置の概略構成を示した図である。図３に示した信号処理部の機能ブロック図である。図３に示した判定部の機能ブロック図である。図２に示したいずれか１つの電極部に操作体が近接した場合の各電極部の入力信号の波形の一例を示した図である。図５に示した近接判定部が備える機能を示した機能ブロック図である。図５に示した近接判定部によって実行される入力検出処理の処理手順を示したフローチャートである。図５に示した近接判定部によって実行される入力検出処理の処理手順を示したフローチャートである。操作体が電極部に近接したときの各入力信号および出力信号の一例を示した図である。ノイズにより電極部の静電容量が変化したときの各入力信号および出力信号の一例を示した図である。第２閾値の値、周辺信号値を積分する積分期間を変化させて、本実施形態に係る入力検出処理を実行した場合の誤検知回避率を示した図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る入力装置及び入力検出方法並びに車載機器について、図面を参照して説明する。本実施形態では、車載機器、例えば、センターコンソールの操作ボタンとして静電容量式センサを用いた入力装置を例示して説明するが、この例に限られず、本発明の入力装置は、携帯電話機等の通信端末、その他電子機器等、様々な分野において幅広く適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る入力装置が備える電極部の配置について説明するための図、図２は、電極部の取り付け構造の一例について説明するための図である。図１、２に示すように、入力装置１０は、互いに距離をあけて配置された複数の電極部１ａ、１ｂ、１ｃを備えている。例えば、各電極部１ａ、１ｂ、１ｃは、ハザードスイッチ、ワイパーの操作スイッチ、空調スイッチ等のように、車載の各種機器を操作するための操作ボタン（操作入力部）に対応してそれぞれ設けられている。

各電極部１ａ、１ｂ、１ｃは、例えば、図２に示すように、ばね３によってそれぞれ基板５に接続されている。このように、ばね３のばね圧により電極部１ａ、１ｂ、１ｃが基板５に押し当てられているため、各電極部１ａ、１ｂ、１ｃと各ばね３との間に接触抵抗が発生する。ばね圧が十分に高ければ車両の振動による影響は受け難いが、ばね圧が低い場合には、車両の振動などの何らかの衝撃を受けることで、電極部１ａ、１ｂ、１ｃとばね３との位置に相対的なずれが生じ、接触抵抗が変化する。接触抵抗が変化すると、静電容量が変化し、誤検知につながるおそれがある。本実施形態に係る入力装置１０は、このような使用環境によるノイズに起因する誤検知を低減することを目的の一つとしている。
各電極部間の距離Ｌａｂ、Ｌａｃ等は、例えば、約１５ｍｍから約４０ｍｍの間とされている。

図３は、本実施形態に係る入力装置１０の概略構成を示した図である。図３に示すように、入力装置１０は、各電極部１ａ、１ｂ、１ｃの静電容量の変化に応じた入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３をそれぞれ出力する信号処理部１１と、信号処理部１１から出力された複数の入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３に基づいて各電極部１ａ、１ｂ、１ｃへの操作体の近接を判定する判定部１２とを備えている。信号処理部１１及び判定部１２は、図１に示した基板上に搭載されている。

信号処理部１１は、例えば、図４に示すように、ＡＤ変換器２１及び減算器２２を備えている。信号処理部１１において、各電極部１ａ、１ｂ、１ｃから出力されるアナログ信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、Ｓｇ３はＡＤ変換器２１によってデジタル信号Ｓｇ１´、Ｓｇ２´、Ｓｇ３´に変換される。各デジタル信号Ｓｇ１´、Ｓｇ２´、Ｓｇ３´は減算器２２に入力され、デジタル信号Ｓｇ１´、Ｓｇ２´、Ｓｇ３´と予め設定されている基準信号の差分が演算され、その差分に応じたデジタル値の入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３が出力される。なお、信号処理部１１は、ＡＤ変換器２１または減算器２２から出力された信号を増幅して出力する増幅器（図示略）等を更に備えていてもよい。

判定部１２は、例えば、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）であり、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（ＲｅＡｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、及び各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等を備えている。後述する各部によって実現される種々の処理は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている各種プログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより実現される。なお、上述した信号処理部１１も、マイコンに内蔵されていてもよい。

判定部１２は、いずれかの入力信号（例えば、入力信号Ａｄ１）が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の入力信号（例えば、入力信号Ａｄ２、Ａｄ３）の所定の積分期間内における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、第１閾値以上の入力信号（例えば、入力信号Ａｄ１）に対応する電極部（例えば、電極部１ａ）へ操作体が近接したと判定する。

具体的には、判定部１２は、図５に示すように、各電極部１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ対応する近接判定部３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備えている。ここで、以下の説明において、各近接判定部３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ対応する電極部１ａ、１ｂ、１ｃをそれぞれ「メイン電極部」、メイン電極部の周辺に配置されている他の電極部を「周辺電極部」という。

近接判定部３０ａは、メイン電極部１ａの入力信号Ａｄ１と、周辺電極部１ｂ、１ｃの入力信号Ａｄ２、Ａｄ３とを用いて、電極部１ａに操作体が近接したか否かを判定し、判定結果Ｏｕｔｐｕｔ１を出力する。
近接判定部３０ｂは、メイン電極部１ｂの入力信号Ａｄ２と、その周辺電極部１ｃ、１ａの入力信号Ａｄ３、Ａｄ１とを用いて、メイン電極部１ｂに操作体が近接したか否かを判定し、判定結果Ｏｕｔｐｕｔ２を出力する。
また、近接判定部３０ｃは、メイン電極部１ｃの入力信号Ａｄ３と、その周辺電極部１ａ、１ｂの入力信号Ａｄ１、Ａｄ２とを用いて、メイン電極部１ｃに操作体が近接したか否かを判定し、判定結果Ｏｕｔｐｕｔ３を出力する。

ここで、操作体がいずれかの電極部、例えば、電極部１ａに近接した場合、電極部１ａの静電容量が変化するとともに、その周辺に配置されている周辺電極部１ｂ、１ｃの静電容量も変化する。例えば、図６はいずれか１つの電極部に操作体（例えば、人の指先）が近接した場合の各電極部１ａ、１ｂ、１ｃの入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３の波形の一例を示した図である。図６において、波形ａ、ｄは電極部１ａに、波形ｂ、ｅは電極部１ｂに、波形ｃ、ｆは電極部１ｃに、人の指先が近接した場合の波形を示している。図６に示すように、いずれかの電極部に指先が近づいた場合には、その電極部だけではなく、周辺電極部にも静電容量の変化が生じる。一方、上述した振動等の使用環境によるノイズの場合、いずれか一つの電極部の静電容量が変化したとしても、その周辺電極部の静電容量は変化しない。したがって、周辺電極部における静電容量の変化にも着目することで、操作体の近接による静電容量の変化なのか、ノイズによる静電容量の変化なのかを容易に判定することができる。

図７は、近接判定部３０ａが備える機能を示した機能ブロック図である。なお、近接判定部３０ｂ、３０ｃも同様の構成及び機能を備えるため、近接判定部３０ａについて図７を用いて説明し、近接判定部３０ｂ、３０ｃについては説明を省略する。

図７に示すように、近接判定部３０ａは、第１判定部３１ａと、積分演算部３２ａと、第２判定部３３ａとをそれぞれ備えている。
第１判定部３１ａは、メイン電極部１ａの入力信号Ａｄ１が予め設定された第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。積分演算部３２ａは、周辺電極部１ｂ、１ｃの入力信号Ａｄ２、Ａｄ３を所定の積分期間に渡って積分する。第２判定部３３ａは、第１判定部３１ａによって、メイン電極部１ａの入力信号Ａｄ１が第１閾値ＴＨ１以上であると判定され、かつ、積分演算部３２ａの積分結果が第２閾値ＴＨ２以上である場合に、メイン電極部１ａへ操作体が近接したと判定する。
ここで、積分演算部３２ａは、後に詳述するように、第１判定部３１ａによって、メイン電極部１ａの入力信号が第１閾値ＴＨ１以上であると判定されるか否かにかかわらず、所定の積分期間における周辺電極部１ｂ、１ｃの入力信号の積分を連続的に実行する。

次に、各近接判定部３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって実行される処理について図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は、近接判定部３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって実行される入力検出処理の処理手順を示したフローチャートである。

以下に述べる入力検出処理において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」は、メイン電極部の入力信号Ａｄの信号値、周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」は、周辺電極部の入力信号の信号値の和、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」は周辺信号値の積分値である。

例えば、近接判定部３０ａによって実行される場合、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」は電極部１ａの入力信号Ａｄ１の信号値、周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」は、周辺電極部１ｂ、１ｃの入力信号Ａｄ２、Ａｄ３の信号値の和となる。
また、近接判定部３０ｂによって実行される場合、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」は電極部１ｂの入力信号Ａｄ２の信号値、周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」は、周辺電極部１ｃ、１ａの入力信号Ａｄ３、Ａｄ１の信号値の和となる。
また、近接判定部３０ｃによって実行される場合、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」は電極部１ｃの入力信号Ａｄ３の信号値、周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」は、周辺電極部１ａ、１ｂの入力信号Ａｄ１、Ａｄ２の信号値の和となる。

以下に述べる近接判定処理は、例えば、入力装置１０の電源がオフからオンに変化したときに開始される。

まず、ステップＳＡ１において、初期設定を行う。初期設定では、ステータスを「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」に設定するとともに、４サイクル前の周辺信号値である「Ｏｌｄ４ＯｔｈｅｒＡｄ」、３サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ３ＯｔｈｅｒＡｄ」、２サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ２ＯｔｈｅｒＡｄ」、１サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ１ＯｔｈｅｒＡｄ」にそれぞれゼロを設定する。
ここで、ステータス「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」の「ＯｕｔＯｆｆ」は出力がオフ、換言すると、操作体が近接していない場合を示しており、「ＩｎＯｆｆ」は、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満であることを示している。

続いて、１サイクル（例えば、１０ｍｓ）の時間が経過すると（ステップＳＡ２）、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」、周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」を取得する（ステップＳＡ３）。次に、現在のステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」であるか否かを判定する（ステップＳＡ４）。この結果、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」の場合には、ステップＳＡ５に進み、４サイクル分の周辺信号値を積算して周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」を算出する。次に、ステップＳＡ６において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」であれば、ステップＳＡ７に移行して、ステータスを「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」に変更し、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」に周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」を加算し、サイクル「Ｃｙｃｌｅ」に０（ゼロ）を設定し、ステップＳＡ８に移行する。

一方、ステップＳＡ６において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満の場合には、そのままステップＳＡ８に移行する。
ステップＳＡ８では、現在のステータスが「ＯｕｔＯｎ」であるか否かを判定し、この結果ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ」であれば、ステップＳＡ１０に移行して出力を「Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｏｆｆ」とし、現在のステータスが「ＯｕｔＯｎ」であればステップＳＡ１１に移行して出力を「Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｏｎ」とする。

続いて、ステップＳＡ１１において、周辺信号値の更新を行う。具体的には、４サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ４ＯｔｈｅｒＡｄ」に３サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ３ＯｔｈｅｒＡｄ」を、３サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ３ＯｔｈｅｒＡｄ」に２サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ２ＯｔｈｅｒＡｄ」を、２サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ２ＯｔｈｅｒＡｄ」に１サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ１ＯｔｈｅｒＡｄ」を、１サイクル前の周辺信号値「Ｏｌｄ１ＯｔｈｅｒＡｄ」に今回のサイクルの周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」を設定し、ステップＳＡ２に戻る。

次に、上記ステップＳＡ４において、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」でない場合には、ステップＳＡ１２に移行し、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」であるか否かを判定する。この結果、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」である場合には、ステップＳＡ１３に移行し、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満であるかを判定する。この結果、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満である場合には、ステップＳＡ１４に移行し、ステータスを「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」に変更し、ステップＳＡ８に移行する。

一方、ステップＳＡ１３において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１以上である場合には、ステップＳＡ１５に移行し、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する。この結果、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値以上である場合には、ステップＳＡ１６に移行し、ステータスを「ＯｕｔＯｎ」に変更するとともに、４サイクル分の周辺信号値をゼロに初期化して、ステップＳＡ８に移行する。

一方、ステップＳＡ１５において、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値ＴＨ２未満である場合には、ステップＳＡ１７に移行し、現在のサイクル値「Ｃｙｃｌｅ」が予め設定されている所定の判定サイクル以上であるか否かを判定する。すなわち、メイン信号「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１以上であると判定されてから所定の積分期間が経過したか否かを判定する。この結果、現在のサイクル値「Ｃｙｃｌｅ」が判定サイクル（所定の積分時間）以上である場合には、積分時間超過と判断して、ステップＳＡ１８に移行し、ステータスを「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＥｒｒ」に変更するとともに、４サイクル分の周辺信号値をゼロに初期化して、ステップＳＡ８に移行する。一方、ステップＳＡ１７において、現在のサイクル値「Ｃｙｃｌｅ」が判定サイクル値未満である場合には、すなわち、メイン信号「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１以上であると判定されてから所定の積分期間が経過していない場合には、ステップＳＡ１９に移行し、現在の周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」に周辺信号値「ＯｔｈｅｒＡｄ」を加算するとともに、サイクル「Ｃｙｃｌｅ」を１加算して、ステップＳＡ８に移行する。

また、上記ステップＳＡ１２において、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」でない場合には、ステップＳＡ２０に移行し、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満であるかを判定する。この結果、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１以上であれば、そのままステップＳＡ８に進み、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値ＴＨ１未満であれば、ステップＳＡ２１においてステータスを「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」に変更した後に、ステップＳＡ８に進む。

次に、電極部１ａに操作体が近接することによって、図１０に示すような入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３が入力された場合の入力検出処理について説明する。
まず、図１０の時刻ｔ１に至るまでは、図８のステップＳＡ２〜ＳＡ１１のループが繰り返し実行される。そして、図１０の時刻ｔ１において、入力信号Ａｄ１が第１閾値ＴＨ１以上となると、図８のステップＳＡ６において「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳＡ７において、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」に変更されるとともに、周辺信号値の積分が開始される。

続いて、ステップＳＡ８、ＳＡ１０、ＳＡ１１を経て次のサイクルに入る。次のサイクルでは、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」に設定されていることから、ステップＳＡ４において「ＮＯ」と判定され、続くステップＳＡ１２において、「ＹＥＳ」と判定される。そして、これ以降においては、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値未満となるか（ステップＳＡ１３において「ＹＥＳ」）、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」の値が第２閾値以上となるか（ステップＳＡ１５において「ＹＥＳ」）、または、サイクル「Ｃｙｃｌｅ」が判定サイクルを超えるか（ステップＳＡ１７において「ＹＥＳ」）のいずれかに該当するまで、ステップＳＡ１２、ＳＡ１３、ＳＡ１５、ＳＡ１７、ＳＡ１９、ＳＡ８、ＳＡ１０、ＳＡ１１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４のループが繰り返し実行される。

そして、図１０の時刻ｔ２において、周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値以上になると、図９のステップＳＡ１５において「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳＡ１６において、ステータスが「ＯｕｔＯｎ」に変更されるとともに、４サイクル分の周辺信号値がゼロに初期化される。この結果、ステップＳＡ８において「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳＡ９において、出力「Ｏｕｔｐｕｔ」が「Ｏｎ」に変更される。これにより、図１０に示すように、時刻ｔ２においてＯｕｔｐｕｔ１の出力が「Ｏｎ」に変化する。

続いて、次のサイクルからは、ステータスが「ＯｕｔＯｎ」に設定されていることから、ステップＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４、ＳＡ１２、ＳＡ２０、ＳＡ８、ＳＡ９、ＳＡ１１のループが繰り返し実行される。そして、図１０の時刻ｔ３において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値未満となると、ステップＳＡ２０において「ＹＥＳ」と判断され、ステップＳＡ２１に移行し、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」に変更される。これにより、続くステップＳＡ８において「ＮＯ」と判定され、ステップＳＡ１０において出力が「Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｏｆｆ」に変更される。この結果、図１０に示すように、時刻ｔ３において出力「Ｏｕｔｐｕｔ」が「Ｏｆｆ」に変化する。

このように、電極部１ａに操作体が近接した場合には、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値以上となってから所定の積分期間内に周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値以上になるので、操作体の近接が検出される。

次に、外部要因によるノイズによって、図１１に示すような入力信号Ａｄ１、Ａｄ２、Ａｄ３が入力された場合の入力検出処理について説明する。

まず、図１１の時刻ｔ１に至るまでは、図８のステップＳＡ２〜ＳＡ１１のループが繰り返し実行される。そして、図１１の時刻ｔ１において、入力信号Ａｄ１が第１閾値ＴＨ１以上となると、図８のステップＳＡ６において「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳＡ７において、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｎ」に変更されるとともに、周辺信号値の積分が開始される。

そして、図１１の時刻ｔ２において、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値以上であることが検出されてからの積分時間が所定の積分時間を超えることにより、サイクル「Ｃｙｃｌｅ」の値が判定サイクルを超えると、ステップＳＡ１７において「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳＡ１８において、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＥｒｒ」に変更される。すなわち、今回のメイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」はエラーによって入力されたものと判定する。そして、このステータス状態で、ステップＳＡ８〜ＳＡ１１を経由して次のサイクルに入る。

次のサイクルでは、ステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＥｒｒ」に設定されていることから、ステップＳＡ４、ＳＡ１２において「ＮＯ」と判定され、ステップＳＡ２０に移行する。そして、これ以降においては、入力信号Ａｄ１が第１閾値未満となるまで、ステップＳＡ８、ＳＡ１０、ＳＡ１１、ＳＡ２〜４、ＳＡ１２、ＳＡ２０のループが繰り返し実行される。そして、図１１の時刻ｔ３において、入力信号Ａｄ１が第１閾値ＴＨ１未満となると、ステップＳＡ２０において「ＹＥＳ」と判定され、続くステップＳＡ２１においてステータスが「ＯｕｔＯｆｆ＿ＩｎＯｆｆ」に変更される。

このように、外部ノイズが原因で電極部１ａの静電容量に変化が生じた場合には、メイン信号値「ＭａｉｎＡｄ」が第１閾値以上となってから所定の積分期間内に周辺積分値「ｓｕｍＯｔｈｅｒＡｄ」が第２閾値に至らないので、エラーによる入力であると判定し、ノイズによる誤検出を回避することが可能となる。

図１２は、第２閾値ＴＨ２の値、積分期間を変化させて上述した入力検出処理を実行した場合の誤検知回避率を示した図である。図１２に示される結果から、判定サイクル（積分時間）を比較的長くするとともに、それに伴い第２閾値ＴＨ２も比較的大きな値に設定した方が、誤検知回避率が高いことが分かる。この結果から、例えば、判定サイクル（積分期間）は、１２０ｍｓ以上４００ｍｓ以下の範囲、第２閾値は５以上２０以下で設定すればよく、より好ましくは、判定サイクル（積分期間）は１２０ｍｓ以上４００ｍｓ以内の範囲、第２の閾値は１０カウント以上２０カウント以下の範囲で設定するとよい。なお、この範囲は一例であり、センサの感度やセンサの取付環境、使用状態等によって変化する。したがって、実機試験やシミュレーション等を行い、その結果から所望の誤検知回避率が得られる範囲に第２閾値及び積分期間を設定するとよい。

以上説明してきたように、本実施形態に係る入力装置及び入力検出方法並びに車載機器によれば、いずれか一つの電極部１ａ、１ｂ、１ｃの静電容量が大きく変化した場合に、その周辺に配置されている他の電極部の静電容量の変化も用いて操作体の近接を判定するので、簡易な構成によりノイズ等による誤検知を低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、３つの電極部を備える入力装置１０を例示して説明したが、入力装置１０が備える電極部の数はこれに限られず、２個以上であればよい。
また、本実施形態においては、各電極部１ａ〜１ｃが車載の各種機器を操作するための操作ボタン（操作入力部）に対応してそれぞれ設けられている場合を例示したが、必ずしも各電極部と操作ボタンとが対応している必要はない。例えば、操作ボタンと対応付けられた電極部の周辺に配置された電極部については、操作ボタンと対応付けられた電極部への操作体の近接を検出するためだけに使用される電極部であってもよい。この場合、近接判定部は操作ボタンと対応付けられた電極部に対して設けられていればよいこととなる。

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

１ａ、１ｂ、１ｃ電極部
１０入力装置
１１信号処理部
１２判定部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ近接判定部
３１ａ第１判定部
３２ａ積分演算部
３３ａ第２判定部

Claims

互いに距離をあけて配置された複数の電極部と、
各前記電極部の静電容量の変化に応じた入力信号をそれぞれ出力する信号処理部と、
前記信号処理部から出力された複数の前記入力信号に基づいて、少なくともいずれか一つの前記電極部への操作体の近接を判定する判定部と
を備え、
前記判定部は、いずれかの前記入力信号が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の前記入力信号の所定の積分期間内における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記入力信号に対応する前記電極部へ操作体が近接したと判定する入力装置。
前記判定部は、各前記電極部にそれぞれ対応する近接判定部を備え、
各前記近接判定部は、
対応する前記電極部の入力信号である第１入力信号が前記第１閾値以上であるか否かを判定する第１判定部と、
他の前記電極部の入力信号を前記積分期間に渡って積分する積分演算部と、
前記判定部によって前記第１入力信号が前記第１閾値以上であると判定され、かつ、前記積分演算部の積分結果が前記第２閾値以上である場合に、対応する前記電極部へ操作体が近接したと判定する第２判定部と
を備える請求項１に記載の入力装置。
前記積分演算部は、前記第１入力信号が前記第１閾値以上であるか否かにかかわらず、前記積分期間における積分を連続的に実行する請求項２に記載の入力装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の入力装置を備える車載機器。
互いに距離をあけて配置された複数の電極部を備える入力装置に適用される入力検出方法であって、
各前記電極部の静電容量の変化に応じた入力信号をそれぞれ出力し、
いずれかの前記入力信号が予め設定された第１閾値以上であり、かつ、他の前記入力信号の所定の積分期間内における積分値が予め設定された第２閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記入力信号に対応する前記電極部への入力操作を検出する入力検出方法。