JP7348967B2

JP7348967B2 - 入力装置

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Publication number: JP7348967B2
Application number: JP2021574521A
Authority: JP
Inventors: 哲郎小林; 康徳渡辺; 伸也阿部
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: JPWO2021153058A1; WO2021153058A1; US11809664B2; CN114946004A; DE112020006640T5; US20220342507A1

Description

本発明は、入力装置に関する。

下記特許文献１には、静電容量ボタンが、多重化された複数の電極（内側の第２のセンス素子および外側の第１のセンス素子）を備え、第２のセンス素子の静電容量のみが導電性対象物の近接を示す場合と、第２のセンス素子の静電容量および第１のセンス素子の静電容量の双方が導電性対象物の近接を示す場合とで、静電容量ボタンにタッチした導電性対象物のサイズが異なるものとして扱う技術が開示されている。

特開２０１８－１３９４３６号公報

ところで、米国法規であるＦＭＶＳＳ１１８では、子供の手による誤操作を防止するため、子供の手に相当する直径が４０ｍｍの球体でスイッチ操作が行われた場合には、自動車の天井に設けられているルーフやブラインドが閉じないようにすることが要求されている。

しかしながら、上記特許文献１の技術では、複数の静電容量ボタンが互いに近接して並べて配置されている場合、複数の静電容量ボタンの各々に対して電極が多重化した構成を適用することができず、よって、導電性対象物のサイズを検出することができない。したがって、上記特許文献１の技術では、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体による接触操作が行われたときの制御を、想定される操作体による接触操作が行われたときの制御と異ならせることができない。

一実施形態の入力装置は、操作面上に設けられた操作領域と、操作領域に対応して設けられた第１の検出電極と、第１の検出電極の周辺に設けられた複数の電極と、操作領域に対する操作体の接触が、対応する第１の検出電極によって検出された場合、複数の電極のうち、操作体の接触が検知された操作領域の周辺に存在する複数の周辺電極の各々の静電容量値の合計値に応じて、当該操作領域に対する接触操作による制御を異ならせる制御部とを備える。

一実施形態によれば、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体による接触操作が行われたときの制御を、想定される操作体による接触操作が行われたときの制御と異ならせることが可能となる。

一実施形態に係る入力装置の構成を示す平面図一実施形態に係る入力装置の装置構成を示すブロック図一実施形態に係る制御装置のハードウェア構成を示すブロック図一実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図一実施形態に係る記憶部に記憶されている重み値の一例を示す図一実施形態に係る制御装置による処理の手順を示すフローチャート一実施例に係る入力装置における操作領域の構成を示す図一実施例に係る入力装置における操作領域の測定点を示す図一実施例（第１実施例）に係る入力装置による静電容量値の測定結果および合計値の算出結果を表す図一実施例（第２実施例）に係る入力装置による静電容量値の測定結果および合計値の算出結果を表す図第１比較例に係る静電容量値の合計値の算出結果を表す図第２比較例に係る静電容量値の合計値の算出結果を表す図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（入力装置１００の構成）
図１は、一実施形態に係る入力装置１００の構成を示す平面図である。図１に示すように、入力装置１００は、操作パネル１１０、第１の検出電極１２１、第１の検出電極１２２、第１の検出電極１２３、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２を備える。

操作パネル１１０は、樹脂製且つ板状の部材である。操作パネル１１０は、例えば、所定の設置場所に嵌め込まれることにより、所定の設置場所に取り付けられる。図１に示す例では、操作パネル１１０は、横長の長方形状を有している。但し、これに限らず、操作パネル１１０は、設置場所に応じた多様な形状が採用され得る。操作パネル１１０は、矩形状且つ概ね平面状の操作面１１０Ａを有する。操作面１１０Ａには、３つの操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃが、互いに近接して、左右方向（Ｘ軸方向）に一列に並べて設けられている。操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、操作者によって接触操作がなされる領域である。操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃには、互いに異なる機能が割り当てられる。図１に示す例では、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、いずれも円形状を有する。但し、これに限らず、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、いずれもその他の形状（例えば、正方形状）であってもよい。なお、本実施形態では、便宜上、操作面１１０Ａの長手方向（図中Ｘ軸方向）を左右方向とし、操作面１１０Ａの短手方向（図中Ｙ軸方向）を前後方向とし、操作面１１０Ａの垂線方向（図中Ｚ軸方向）を上下方向とする。

第１の検出電極１２１は、操作面１１０Ａの裏側において、操作領域１１２Ａと重なる位置に設けられている。第１の検出電極１２１は、平面視において、操作領域１１２Ａの全体を包含する正方形状を有する。第１の検出電極１２１は、操作領域１１２Ａに対する操作体の接触を、自身の静電容量値の変化によって検知することができる。

第１の検出電極１２２は、操作面１１０Ａの裏側において、操作領域１１２Ｂと重なる位置に設けられている。第１の検出電極１２２は、平面視において、操作領域１１２Ｂの全体を包含する正方形状を有する。第１の検出電極１２２は、操作領域１１２Ｂに対する操作体の接触を、自身の静電容量値の変化によって検知することができる。

第１の検出電極１２３は、操作面１１０Ａの裏側において、操作領域１１２Ｃと重なる位置に設けられている。第１の検出電極１２３は、平面視において、操作領域１１２Ｃの全体を包含する正方形状を有する。第１の検出電極１２３は、操作領域１１２Ｃに対する操作体の接触を、自身の静電容量値の変化によって検知することができる。

第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、第１の検出電極１２１～１２３の周辺に設けられている。本実施形態において第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、後述する「周辺電極」としてのみ使用されるものであり、接触操作がなされる領域として使用はされない。ただし、あくまでも一実施形態であり、第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、接触操作がなされる領域として使用されても良い。第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、第１の検出電極１２１～１２３の周辺を取り囲む、矩形状の枠部を構成する。第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、前後方向（Ｙ軸方向）における中央部において、互いに分離されている。

第２の検出電極１３１は、上記矩形状の枠部の前側部分（Ｙ軸正側部分）を構成する。具体的には、第２の検出電極１３１は、第１の検出電極１２１～１２３の前側において、左右方向（Ｘ軸方向）に直線状に延在する直線部１３１Ａと、直線部１３１Ａの両端部から後方（Ｙ軸負方向）に、第２の検出電極１３２との分離位置まで直線状に延在する端部１３１Ｂ，１３１Ｃとを有する。

第２の検出電極１３２は、上記矩形状の枠部の後側部分（Ｙ軸負側部分）を構成する。具体的には、第２の検出電極１３２は、第１の検出電極１２１～１２３の後側において、左右方向（Ｘ軸方向）に直線状に延在する直線部１３２Ａと、直線部１３２Ａの両端部から前方（Ｙ軸正方向）に、第２の検出電極１３１との分離位置まで直線状に延在する端部１３２Ｂ，１３２Ｃとを有する。

第２の検出電極１３１および第２の検出電極１３２は、操作領域１１２Ａ～１１２Ｃのいずれかに対して操作体が接触したときに、接触位置および接触面積（操作体の大きさ）に応じて、静電容量値が変化する。

なお、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２は、いずれも、金属膜（例えば、銅膜）やＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）、他の導電性を有する材料が用いられて形成される。

例えば、入力装置１００は、自動車の車室内の天井面に設置されるオーバーヘッドコンソールであり、自動車の天井に設けられているルーフおよびブラインドの操作に用いられる。例えば、操作領域１１２Ａは、ルーフのみを閉じる際に、操作者の指によって接触操作がなされる。また、例えば、操作領域１１２Ｂは、ブラインドのみを閉じる際に、操作者の指によって接触操作がなされる。また、例えば、操作領域１１２Ｃは、ルーフおよびブラインドの双方を閉じる際に、操作者の指によって接触操作がなされる。

（入力装置１００の装置構成）
図２は、一実施形態に係る入力装置１００の装置構成を示すブロック図である。図２に示すように、入力装置１００は、第１の検出電極１２１、第１の検出電極１２２、第１の検出電極１２３、第２の検出電極１３１、第２の検出電極１３２、ドライバ１４０、および制御装置１５０を備える。

ドライバ１４０は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々と配線パターン１６０（図１参照）によって接続されている。ドライバ１４０は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２を駆動して、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値を検出する。そして、ドライバ１４０は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値を表す静電容量検出信号を、制御装置１５０へ出力する。

制御装置１５０は、入力装置１００の全体を制御する。例えば、制御装置１５０は、ドライバ１４０から取得した静電容量検出信号によって特定される、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値に基づいて、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの各々に対する接触操作が行われたか否かを判断する。また、例えば、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのいずれかに対する接触操作が行われたと判断した場合において、当該接触操作を有効化すると判断した場合、当該操作領域に対応する制御信号を、操作対象装置に出力する。制御装置１５０としては、例えば、マイコン等が用いられる。

（制御装置１５０のハードウェア構成）
図３は、一実施形態に係る制御装置１５０のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５３、および外部Ｉ／Ｆ（Interface）１５５を備える。各ハードウェアは、バス１５６を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２に記憶されている各種プログラムを実行することにより、制御装置１５０の動作を制御する。ＲＯＭ１５２は、不揮発性メモリである。例えば、ＲＯＭ１５２は、ＣＰＵ１５１により実行されるプログラム、ＣＰＵ１５１がプログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。ＲＡＭ１５３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置である。例えば、ＲＡＭ１５３は、ＣＰＵ１５１がプログラムを実行する際に利用する作業領域として機能する。外部Ｉ／Ｆ１５５は、外部（例えば、ドライバ１４０、入力装置１００による制御対象の装置等）に対するデータの入出力を制御する。

（制御装置１５０の機能構成）
図４は、一実施形態に係る制御装置１５０の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置１５０は、記憶部４００、取得部４０１、検知部４０２、決定部４０３、重み付け部４０４、合計値算出部４０５、制御部４０６、および出力部４０７を備える。

記憶部４００は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の重み値を記憶する。

取得部４０１は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値を取得する。具体的には、取得部４０１は、ドライバ１４０から出力された静電容量検出信号を取得することにより、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値を取得する。

検知部４０２は、取得部４０１によって取得された第１の検出電極１２１～１２３の各々の静電容量値に基づいて、操作領域１１２Ａ～１１２Ｃのうちのいずれか一の操作領域に対して操作体が接触したことを検知する。例えば、検知部４０２は、第１の検出電極１２１の静電容量値が所定の閾値よりも高い場合、当該第１の検出電極１２１と重なる操作領域１１２Ａに対して操作体が接触したことを検知する。また、例えば、検知部４０２は、第１の検出電極１２２の静電容量値が所定の閾値よりも高い場合、当該第１の検出電極１２２と重なる操作領域１１２Ｂに対して操作体が接触したことを検知する。また、例えば、検知部４０２は、第１の検出電極１２３の静電容量値が所定の閾値よりも高い場合、当該第１の検出電極１２３と重なる操作領域１１２Ｃに対して操作体が接触したことを検知する。なお、検知部４０２は、同時に２以上の検出電極の静電容量値が所定の閾値よりも高くなった場合、最も静電容量値が高い一の検出電極と重なる一の操作領域に対して、操作体が接触したものとみなす。

決定部４０３は、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２のうち、検知部４０２によって操作体の接触が検知された一の操作領域の周辺に存在する複数の検出電極を、接触操作がなされたか否かの判断に用いる"複数の周辺電極"として決定する。

例えば、決定部４０３は、検知部４０２によって操作領域１１２Ａに対する操作体の接触が検知された場合、操作領域１１２Ａの周辺に存在する第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２を、"複数の周辺電極"として決定する。

また、例えば、決定部４０３は、検知部４０２によって操作領域１１２Ｂに対する操作体の接触が検知された場合、操作領域１１２Ｂの周辺に存在する第１の検出電極１２１、第１の検出電極１２３、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２を、"複数の周辺電極"として決定する。

また、例えば、決定部４０３は、検知部４０２によって操作領域１１２Ｃに対する操作体の接触が検知された場合、操作領域１１２Ｃの周辺に存在する第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２を、"複数の周辺電極"として決定する。

重み付け部４０４は、取得部４０１によって取得された、"複数の周辺電極"の各々の静電容量値に対して、記憶部４００に記憶されている重み値を用いた重み付けを行う。

合計値算出部４０５は、"複数の周辺電極"の各々の、重み付け部４０４による重み付け後の静電容量値の合計値を算出する。

制御部４０６は、合計値算出部４０５によって算出された合計値に基づいて、検知部４０２によって操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断する。例えば、制御部４０６は、合計値算出部４０５によって算出された合計値が、所定の閾値よりも低い場合、検知部４０２によって操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作を有効化すると判断する。一方、例えば、制御部４０６は、合計値算出部４０５によって算出された合計値が、所定の閾値よりも高い場合、検知部４０２によって操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作を無効化すると判断する。つまり、操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作が、"複数の周辺電極"に対して及ぼす影響が大きい場合には、一の操作領域に対する接触操作を無効にするというものである。具体的には、操作体の接触位置が一の操作領域の端部であり、操作をしたと明確にみなせない場合や、または、操作体自体が大きい場合、つまり、子供の手や大人の身体の一部の意図せぬ接触を想定している。

出力部４０７は、制御部４０６によって一の操作領域に対する接触操作を有効化すると判断された場合、当該操作領域に応じた制御信号を、操作対象装置へ出力する。なお、出力部４０７による制御信号の出力は、無線通信を介してもよく、有線通信を介してもよい。

なお、図４に示す制御装置１５０の各機能は、例えば、制御装置１５０において、ＲＯＭ１５２に記憶されたプログラムを、ＣＰＵ１５１が実行することにより実現される。このプログラムは、予め制御装置１５０に導入された状態で提供されてもよく、外部から提供されて制御装置１５０に導入されるようにしてもよい。後者の場合、このプログラムは、外部記憶媒体（例えば、ＵＳＢメモリ、メモリカード、ＣＤ－ＲＯＭ等）によって提供されてもよく、ネットワーク（例えば、インターネット等）上のサーバからダウンロードすることによって提供されるようにしてもよい。

（記憶部４００に記憶されている重み値の一例）
図５は、一実施形態に係る記憶部４００に記憶されている重み値の一例を示す図である。図５では、記憶部４００に記憶されている重み値のうち、操作領域１１２Ａに対して操作体が接触したときに適用される、３つの周辺電極（第１の検出電極１２２，第２の検出電極１３１，第２の検出電極１３２）の各々の重み値を表している。例えば、図５に示す例では、記憶部４００には、第１の検出電極１２２について、重み値として「０．７」が記憶されている。また、図５に示す例では、記憶部４００には、第２の検出電極１３１の重み値として「１．０」が記憶されている。また、図５に示す例では、記憶部４００には、第２の検出電極１３２の重み値として「１．９」が記憶されている。

なお、各周辺電極の重み値には、操作領域１１２Ａ（および第１の検出電極１２１）からの距離等に応じて、シミュレーション、実機テスト等によって導出された、適切な値が設定されている。ここでいう距離とは、単に電極間の距離だけでなく、各電極の重心間距離も考慮に入れてよい。

例えば、図５に示す例では、操作領域１１２Ａ（および第１の検出電極１２１）からの距離が比較的近い第１の検出電極１２２については、操作領域１１２Ａを操作した際に第１の検出電極１２２の静電容量値への影響度が比較的高いため、重み値が「０．７」に低められている。

一方、図５に示す例では、操作領域１１２Ａ（および第１の検出電極１２１）からの距離が比較的遠い第２の検出電極１３１，１３２については、操作領域１１２Ａを操作した際に、第２の検出電極１３１、１３２の静電容量値の影響度が、第１の検出電極１２２に対するものよりも低いため、第１の検出電極１２２よりも高い重み値「１．０」，「１．９」が設定されている。

なお、各重み値は、操作領域１１２Ａ（および第１の検出電極１２１）からの距離に限らず、静電容量値に影響を及ぼし得るその他のパラメータ（例えば、周辺電極の面積、周辺電極の形状、周辺電極に繋がる配線パターン１６０のレイアウト、操作者からの操作方向等）に基づいて設定されてもよい。このとき、周辺電極の面積が操作領域１１２Ａよりはるかに大きい場合や、周辺電極の形状が操作領域１１２Ａを取り囲むように配置された場合、周辺電極に繋がる配線パターン１６０が操作領域１１２Ａの近傍に存在する場合、操作者からの操作方向が前方（Ｙ軸正側）からなされる場合など、操作領域１１２Ａを操作した際の周辺電極への影響度が大きい場合には、当該周辺電極に対して低い重み値を設定する。上記した第２の検出電極１３１の重み値「１．０」よりも第２の検出電極１３２の重み値「１．９」が大きい要因としては、操作者からの操作方向等や配線パターン１６０のレイアウトによるものが挙げられる。

（制御装置１５０による処理の手順）
図６は、一実施形態に係る制御装置１５０による処理の手順を示すフローチャートである。

まず、取得部４０１が、第１の検出電極１２１～１２３および第２の検出電極１３１～１３２の各々の静電容量値を取得する（ステップＳ６０１）。

次に、検知部４０２が、ステップＳ６０１で取得された第１の検出電極１２１～１２３の各々の静電容量値に基づいて、操作領域１１２Ａ～１１２Ｃのうちのいずれか一の操作領域に対して操作体が接触したか否かを判断する（ステップＳ６０２）。

ステップＳ６０２において、操作領域１１２Ａ～１１２Ｃのいずれにも操作体が接触していないと判断された場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、制御装置１５０は、ステップＳ６０１へ処理を戻す。

一方、ステップＳ６０２において、操作領域１１２Ａ～１１２Ｃのうちのいずれか一の操作領域に対して操作体が接触したと判断された場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、決定部４０３が、第１の検出電極１２１～１２３、及び、第２の検出電極１３１，１３２のうち、操作体の接触が検知された一の操作領域の周辺に存在する複数の電極を、"複数の周辺電極"として決定する（ステップＳ６０３）。

そして、重み付け部４０４が、ステップＳ６０１で取得された、"複数の周辺電極"の各々の静電容量値に対して、記憶部４００に記憶されている重み値を用いた重み付けを行う（ステップＳ６０４）。ここでは、重み付け部４０４は、重み付けの一例として、静電容量値に対して重み値を乗じる。

さらに、合計値算出部４０５が、"複数の周辺電極"の各々の、重み付け部４０４による重み付け後の静電容量値の合計値を算出する（ステップＳ６０５）。

続いて、制御部４０６が、ステップＳ６０５で算出された合計値が、所定の閾値よりも高いか否かを判断する（ステップＳ６０６）。

ステップＳ６０６において、ステップＳ６０５で算出された合計値が、所定の閾値よりも高いと判断された場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、制御部４０６が、ステップＳ６０２で操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作を無効化すると判断する（ステップＳ６０７）。その後、制御装置１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ６０６において、ステップＳ６０５で算出された合計値が、所定の閾値よりも低いと判断された場合（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、制御部４０６が、ステップＳ６０２で操作体の接触が検知された一の操作領域に対する接触操作を有効化すると判断する（ステップＳ６０８）。

そして、出力部４０７が、ステップＳ６０２で操作体の接触が検知された一の操作領域に応じた制御信号を、操作対象装置へ出力する（ステップＳ６０９）。その後、制御装置１５０は、図６に示す一連の処理を終了する。

（実施例）
以下、図７～図１０を参照して、次に、一実施形態に係る入力装置１００の一実施例について説明する。

（操作領域１１２の構成）
図７は、一実施例に係る入力装置１００における操作領域１１２の構成を示す図である。図７に示すように、操作領域１１２（操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ）は、一辺の長さが第１の長さＬ１である正方形状を有する。また、操作領域１１２は、操作面１１０Ａに対して全体的に凹んでいる凹み面１１２ａであるとともに、この凹み面１１２ａの一部に、一辺の長さが第１の長さＬ１よりも短い第２の長さＬ２である正方形状の内底面１１２ｂを有している。この凹み面１１２ａ及び内底面１１２ｂを有する操作領域１１２に対して操作者の指が接触した際に、凹み面１１２ａ及び内底面１１２ｂは、操作領域１１２の中央部付近に操作者の指が接触するように誘導するガイドとしての機能を有するものである。また、図７に示すように、本実施例では、操作領域１１２に対する接触操作を行う操作体の一例として、導電性を有する円柱１２と、子供の手を模した導電性を有する球体１４とを用いている。円柱１２は、疑似的な操作者の指として用いたものであり、円柱端面に沿った断面の直径が１３ｍｍである。球体１４は、疑似的な子供の手として用いたものであり、直径が４０ｍｍである。米国法規であるＦＭＶＳＳ１１８では、直径が４０ｍｍの球体でスイッチ操作が行われた場合には、ルーフおよびブラインドが閉じないように要求されている。

（操作領域１１２における測定点）
図８は、一実施例に係る入力装置１００における操作領域１１２の測定点を示す図である。図８に示すように、本実施例では、操作領域１１２上に、１１列×１３行のマトリクス状に配置された複数の測定点２０を設定している。また、本実施例では、列方向（Ｙ軸方向）および行方向（Ｘ軸方向）のいずれにおいても、隣接する２つの測定点２０の間隔を２ｍｍとしている。

（実施手順）
本実施例では、以下の手順（１）～（５）により、操作体を、操作領域１１２Ａの各測定点２０に接触させたときに、入力装置１００がどのような判断を行うかを検証した。なお、第１実施例では、操作体として、直径１３ｍｍ（「所定の第２の大きさ」の一例）の円柱１２を用いた。また、第２実施例では、操作体として、直径４０ｍｍ（「所定の第１の大きさ」の一例）の球体１４を用いた。本検証の目的は、操作領域１１２Ａの中央部に対して、操作者の指が接触した際には操作領域１１２Ａへの接触操作を有効にするため、複数の周辺電極に対して発生する静電容量値の変化を所定の閾値以下となることを検証するものである。また、操作領域１１２Ａの中央部以外に対して操作者の指が接触した際、または操作領域１１２Ａに対して操作者の指よりも大きい物体が接触した場合には、操作領域１１２Ａへの接触操作を無効にするため、複数の周辺電極に対して発生する静電容量値の変化が所定の閾値以上となることを検証するものである。

（１）操作体を、操作領域１１２Ａの複数の測定点２０（図８参照）のうちの一の測定点２０に接触させる。

（２）操作体が操作領域１１２Ａの一の測定点２０に接触している状態で、操作領域１１２Ａの周辺に存在する３つの周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の各々の静電容量値を測定する。

（３）上記（２）で測定された、複数の周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の各々の静電容量値に対して、記憶部４００に記憶されている重み値（図５参照）を用いた重み付けを行う。すなわち、第１の検出電極１２２の静電容量値に対しては、重み値「０．７」を用いた重み付けを行う。また、第２の検出電極１３１の静電容量値に対しては、重み値「１．０」を用いた重み付けを行う。また、第２の検出電極１３２の静電容量値に対しては、重み値「１．９」を用いた重み付けを行う。

（４）上記（３）で重み付けがなされた後の、３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値を算出する。

（５）操作領域１１２Ａに設定された全ての測定点２０について、上記（１）～（４）を実行する。

（実施結果：第１実施例）
図９は、一実施例（第１実施例）に係る入力装置１００による静電容量値の測定結果および合計値の算出結果を表す図である。図９（ａ）～（ｄ）は、直径１３ｍｍの円柱１２を用いた第１実施例において、入力装置１００によって測定および算出された静電容量値を表す。

図９（ａ）は、上記手順（２）において測定された、第１の検出電極１２２の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図９（ｂ）は、上記手順（２）において測定された、第２の検出電極１３１の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図９（ｃ）は、上記手順（２）において測定された、第２の検出電極１３２の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図９（ｄ）は、上記手順（４）において測定された、３つの周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の各々の静電容量値の合計値を、各測定点２０毎に表す。

図９（ｄ）に示すように、第１実施例では、直径１３ｍｍの円柱１２を用いた場合、３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値は、操作領域１１２Ａの中央部（図中枠内の領域。中心から前後左右にそれぞれ４ｍｍまでの領域）においては、全ての測定点２０において、所定の閾値である「３３」以下となることが確認された。比較的小さいサイズを有する操作体が、操作領域１１２Ａの中央部に接触した場合、周辺の電極への影響が比較的小さくなるからである。すなわち、第１実施例では、本実施形態の入力装置１００は、操作者の指を操作領域１１２Ａの中央部に接触させる正しい接触操作が行われた場合、当該接触操作を有効にできることが確認された。

一方、図９（ｄ）に示すように、第１実施例では、直径１３ｍｍの円柱１２を用いた場合、３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値は、操作領域１１２Ａの周辺部（図中枠外の領域）においては、全ての測定点２０において、所定の閾値である「３３」よりも大きくなることが確認された。比較的小さいサイズを有する操作体が、操作領域１１２Ａの周辺部に接触した場合、周辺の電極への影響が比較的大きくなるからである。すなわち、第１実施例では、本実施形態の入力装置１００は、操作者の指を操作領域１１２Ａの周辺部に接触させる誤操作が行われた場合、当該接触操作を無効にできることが確認された。

（実施結果：第２実施例）
図１０は、一実施例（第２実施例）に係る入力装置１００による静電容量値の測定結果および合計値の算出結果を表す図である。図１０（ａ）～（ｄ）は、直径４０ｍｍの球体１４を用いた第２実施例において、入力装置１００によって測定および算出された静電容量値を表す。

図１０（ａ）は、上記手順（２）において測定された、第１の検出電極１２２の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図１０（ｂ）は、上記手順（２）において測定された、第２の検出電極１３１の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図１０（ｃ）は、上記手順（２）において測定された、第２の検出電極１３２の静電容量合値を、各測定点２０毎に表す。図１０（ｄ）は、上記手順（４）において測定された、３つの周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の各々の静電容量値の合計値を、各測定点２０毎に表す。

図１０（ｄ）に示すように、第２実施例では、直径４０ｍｍの球体１４を用いた場合、３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値は、略全ての測定点２０において、所定の閾値である「３３」よりも大きくなることが確認された。比較的大きいサイズを有する操作体が、操作領域１１２Ａに接触した場合、周辺の電極への影響が比較的大きくなるからである。すなわち、第２実施例では、本実施形態の入力装置１００は、子供の手が操作領域１１２Ａに誤って接触した場合であっても、その接触を誤操作として無効にできることが確認された。

（第１比較例）
図１１は、第１比較例に係る静電容量値の合計値の算出結果を表す図である。図１１は、図９に示す第１実施例の比較例（第１比較例）として、直径１３ｍｍの円柱１２を用いた場合において、３つの周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の静電容量値の各々に対する重み付けを行わずに、これら３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値を、測定点２０毎に表している。

図１１に示すように、第１比較例では、操作領域１１２Ａの中央部においては、直径１３ｍｍの円柱１２が接触したときの、３つの周辺電極の静電容量値の各々の合計値が、目標通り、所定の閾値「３３」よりも小さくなっている。しかしながら、第１比較例では、操作領域１１２Ａの周辺部の一部において、直径１３ｍｍの円柱１２が接触したときの、３つの周辺電極の静電容量値の各々の合計値が、目標に反して、所定の閾値「３３」よりも小さくなっている。

そこで、本実施形態の入力装置１００は、図９に示すように、各周辺電極の静電容量値に対して、適切な重み値を用いた重み付けを行う。これにより、本実施形態の入力装置１００は、図９に示すように、直径１３ｍｍの円柱１２が操作領域１１２Ａの中央部に接触したときの、３つの周辺電極の静電容量値の各々の合計値が、所定の閾値「３３」よりも低くなり、直径１３ｍｍの円柱１２が操作領域１１２Ａの周辺部に接触したときの、３つの周辺電極の静電容量値の各々の合計値が、所定の閾値「３３」よりも高くなるようにすることができる。

（第２比較例）
図１２は、第２比較例に係る静電容量値の合計値の算出結果を表す図である。図１２は、図１０に示す第２実施例の比較例（第２比較例）として、直径４０ｍｍの球体１４を用いた場合において、３つの周辺電極（第１の検出電極１２２、第２の検出電極１３１、および第２の検出電極１３２）の静電容量値の各々に対する重み付けを行わずに、これら３つの周辺電極の各々の静電容量値の合計値を、測定点２０毎に表している。

図１２に示すように、第１比較例では、操作領域１１２Ａの一部において、直径４０ｍｍの球体１４が接触したときの合計値が、目標に反して、所定の閾値「３３」よりも小さくなっている。

そこで、本実施形態の入力装置１００は、図１０に示すように、各周辺電極の静電容量値に対して、適切な重み値を用いた重み付けを行う。これにより、本実施形態の入力装置１００は、図１０に示すように、直径４０ｍｍの球体１４が操作領域１１２Ａのいずれに接触した場合であっても、３つの周辺電極の静電容量値の各々の合計値が、所定の閾値「３３」よりも高くなるようにすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る入力装置１００は、操作面１１０Ａ上において互いに近接して並べて設けられた操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃと、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの各々に１：１で対応して設けられた第１の検出電極１２１，１２２，１２３と、第１の検出電極１２１，１２２，１２３の周辺に設けられた第２の検出電極１３１，１３２と、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのうちのいずれか一の操作領域に対する操作体の接触が、当該一の操作領域に対応する第１の検出電極によって検出された場合、当該一の操作領域の周辺に存在する複数の周辺電極の各々の静電容量値の合計値に応じて、当該一の操作領域に対する接触操作による制御を異ならせる制御部４０６とを備える。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、複数の周辺電極の各々の静電容量値の合計値により、複数の周辺電極への影響を及ぼす操作体のサイズを判別し、当該サイズに応じて制御を異ならせることができる。したがって、本実施形態に係る入力装置１００によれば、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体による接触操作が行われたときの制御を、想定される操作体による接触操作が行われたときの制御と異ならせることができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、制御部４０６は、上記合計値が所定の閾値よりも低い場合、一の操作領域に対する接触操作を有効化し、上記合計値が所定の閾値よりも高い場合、一の操作領域に対する接触操作を無効化する。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体による接触操作が行われたとき、上記合計値を所定の閾値よりも高くすることができるため、当該接触操作を無効化することができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００は、複数の周辺電極の各々の静電容量値に対し、所定の重み値による重み付けを行う重み付け部４０４をさらに備え、制御部４０６は、複数の周辺電極の各々の重み付け後の静電容量値の合計値に基づいて、一の操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断する。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、複数の周辺電極の各々の上記合計値への影響度に応じて、複数の周辺電極の各々に対して適切な重み値を用いることにより、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体であるか否かの判別をより高精度に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、複数の周辺電極の各々の重み値は、複数の周辺電極の各々の一の操作領域からの距離に応じて設定されている。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、複数の周辺電極の各々の一の操作領域からの距離に応じて、複数の周辺電極の各々に対して適切な重み値を用いることにより、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体であるか否かの判別をより高精度に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、複数の周辺電極の各々の重み値は、複数の周辺電極の各々の、面積、形状、当該周辺電極に繋がる配線パターン、操作者から操作がなされる方向、の少なくともいずれか一つにさらに応じて設定されている。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、複数の周辺電極の各々の、面積、形状、当該周辺電極に繋がる配線パターン、操作者から操作がなされる方向、の少なくともいずれか一つにさらに応じて、複数の周辺電極の各々に対して適切な重み値を用いることにより、想定される操作体のサイズよりも大きなサイズを有する操作体であるか否かの判別をより高精度に行うことができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、操作体が所定の第１の大きさを有する場合、操作体が一の操作領域のいずれの位置に接触した場合であっても、上記合計値が所定の閾値よりも高くなり、操作体が所定の第１の大きさよりも小さい所定の第２の大きさを有する場合、操作体が一の操作領域の中央部に接触した場合、合計値が所定の閾値よりも低くなり、操作体が一の操作領域の周辺部に接触した場合、合計値が所定の閾値よりも高くなる。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、所定の第１の大きさを有する操作体による一の操作領域に対する接触操作、および、所定の第２の大きさを有する操作体による一の操作領域の周辺部に対する接触操作を、誤操作として無効化することができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００は、子供の手による操作を誤操作として無効化することができる。また、本実施形態に係る入力装置１００は、操作者の指による一の操作領域の周辺部に対する接触操作を、誤操作として無効化することができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、制御部４０６は、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのうちのいずれか複数に対する操作体の接触が検出された場合、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのうち、対応する第１の検出電極の静電容量値が最も高い一の操作領域について、当該一の操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断する。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのうちのいずれか複数に対する操作体の接触が検出された場合であっても、操作領域１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃのうち、いずれに対する接触操作がなされたかを高精度に判断することができる。

また、本実施形態に係る入力装置１００において、第２の検出電極１３１，１３２は、周辺電極としてのみ使用される。

これにより、本実施形態に係る入力装置１００は、周辺電極としてのみ使用される第２の検出電極１３１，１３２を設けたことによって、一の操作領域の周辺に存在する電極数を増やすことができ、したがって、複数の周辺電極への影響を及ぼす操作体のサイズをより高精度に判別することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。

例えば、上記実施形態の入力装置１００において、操作領域１１２Ｂを有さず、第１の検出電極１２２を、「周辺電極」としてのみ利用してもよい。

また、上記実施形態の入力装置１００では、直径４０ｍｍの球体による接触操作がなされた場合、当該接触操作を無効化するようにしているが、これに限らず、例えば、直径４０ｍｍの球体による接触操作がなされた場合、無効化以外の他の制御（例えば、当該接触操作が無効であることを通知する等）を行うようにしてもよい。

本国際出願は、２０２０年１月２７日に出願した日本国特許出願第２０２０－０１１０８６号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１２円柱
１４球体
１００入力装置
１１０操作パネル
１１０Ａ操作面
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ操作領域
１１２ａ凹み面
１１２ｂ内底面
１２１，１２２，１２３第１の検出電極
１３１，１３２第２の検出電極
１４０ドライバ
１５０制御装置
１６０配線パターン
４００記憶部
４０１取得部
４０２検知部
４０３決定部
４０４重み付け部
４０５合計値算出部
４０６制御部
４０７出力部

Claims

操作面上に設けられた操作領域と、
前記操作領域に対応して設けられた第１の検出電極と、
前記第１の検出電極の周辺に設けられた複数の電極と、
前記操作領域に対する操作体の接触が、前記第１の検出電極によって検出された場合、前記複数の電極のうち、前記操作体の接触が検知された操作領域の周辺に存在する複数の周辺電極の各々の静電容量値の合計値に応じて、当該操作領域に対する接触操作による制御を異ならせる制御部と
を備えた入力装置であって、
前記制御部は、
前記合計値が所定の閾値よりも低い場合、前記操作領域に対する接触操作を有効化し、
前記合計値が前記所定の閾値よりも高い場合、前記操作領域に対する接触操作を無効化し、
前記入力装置は、
前記複数の周辺電極の各々の静電容量値に対し、所定の重み値による重み付けを行う重み付け部をさらに備え、
前記制御部は、
前記複数の周辺電極の各々の前記重み付け後の静電容量値の合計値に基づいて、前記操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断する
ことを特徴とする入力装置。
前記複数の周辺電極の各々の前記重み値は、
前記複数の周辺電極の各々の前記操作領域からの距離に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記複数の周辺電極の各々の前記重み値は、更に、
前記複数の周辺電極の各々の、面積、形状、当該周辺電極に繋がる配線パターンのレイアウト、操作者から操作がなされる方向、の少なくともいずれか一つに応じて設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
前記操作体が所定の第１の大きさを有する場合、前記操作体が前記操作領域のいずれの位置に接触した場合であっても、前記合計値が前記所定の閾値よりも高くなり、
前記操作体が前記所定の第１の大きさよりも小さい所定の第２の大きさを有する場合、前記操作体が前記操作領域の中央部に接触した場合、前記合計値が前記所定の閾値よりも低くなり、前記操作体が前記操作領域の周辺部に接触した場合、前記合計値が前記所定の閾値よりも高くなる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の入力装置。
複数の前記操作領域と、
前記複数の操作領域に対応して設けられた複数の前記第１の検出電極と、
前記複数の第１の検出電極の各々の周辺に設けられた前記複数の電極と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の操作領域のうちのいずれか複数に対する前記操作体の接触が検出された場合、前記複数の操作領域のうち、対応する前記第１の検出電極の静電容量値が最も高い一の操作領域について、当該一の操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の入力装置。
前記複数の電極は、
前記複数の操作領域のいずれかに対応する他の前記第１の検出電極のみ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
前記複数の電極は、
前記複数の操作領域のいずれにも対応しない第２の検出電極のみ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
操作面上に設けられた操作領域と、
前記操作領域に対応して設けられた第１の検出電極と、
前記第１の検出電極の周辺に設けられた複数の電極と、
前記操作領域に対する操作体の接触が、前記第１の検出電極によって検出された場合、前記複数の電極のうち、前記操作体の接触が検知された操作領域の周辺に存在する複数の周辺電極の各々の静電容量値の合計値に応じて、当該操作領域に対する接触操作による制御を異ならせる制御部と
を備えた入力装置であって、
前記制御部は、
前記合計値が所定の閾値よりも低い場合、前記操作領域に対する接触操作を有効化し、
前記合計値が前記所定の閾値よりも高い場合、前記操作領域に対する接触操作を無効化し、
前記入力装置は、
複数の前記操作領域と、
前記複数の操作領域に対応して設けられた複数の前記第１の検出電極と、
前記複数の第１の検出電極の各々の周辺に設けられた前記複数の電極と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の操作領域のうちのいずれか複数に対する前記操作体の接触が検出された場合、前記複数の操作領域のうち、対応する前記第１の検出電極の静電容量値が最も高い一の操作領域について、当該一の操作領域に対する接触操作を有効化するか否かを判断し、
前記複数の電極は、
前記複数の操作領域のいずれかに対応する他の前記第１の検出電極と、
前記複数の操作領域のいずれにも対応しない第２の検出電極と
を含むことを特徴とする入力装置。