WO2015198936A1 - タッチ式入力装置 - Google Patents

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WO2015198936A1
WO2015198936A1 PCT/JP2015/067437 JP2015067437W WO2015198936A1 WO 2015198936 A1 WO2015198936 A1 WO 2015198936A1 JP 2015067437 W JP2015067437 W JP 2015067437W WO 2015198936 A1 WO2015198936 A1 WO 2015198936A1
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reference value
touch
input device
acquired
control unit
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PCT/JP2015/067437
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貴夫 今井
祐治 ▲高▼井
吉川　治
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株式会社東海理化電機製作所
Smk 株式会社
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    • B60K2360/774—Instrument locations other than the dashboard on or in the centre console

Definitions

  • the present invention relates to a touch input device that detects a touch operation.
  • a touch-type input device that performs operations such as a mouse pointer displayed on a display by touching a touch panel
  • this touch-type input device when a user touches the operation surface of the touch panel, for example, one of a plurality of function items displayed on the display is selected to display a desired screen or activate an auxiliary device. It is possible to do.
  • a touch operation not only an operation that touches the operation surface, but also a touch-type operation that detects, for example, an operation of flicking or flicking a finger in one direction on the operation surface of the touch panel.
  • An input device has been proposed. Note that such a tracing operation or a flicking operation is associated with a specific function such as scrolling the screen displayed on the display.
  • One such touch input device includes a plurality of drive electrodes and a plurality of sensor electrodes arranged in a grid pattern, and the capacitance of each capacitor formed at the intersection of the drive electrodes and the sensor electrodes.
  • the mutual capacitance method that detects a change in capacitance of each capacitor has an advantage that a plurality of touch positions can be detected simultaneously.
  • the parasitic capacitance of each capacitor changes due to the influence of the surrounding environment such as temperature or aging deterioration, it becomes impossible to determine the amount of change in capacitance. For this reason, when the touch input device is activated, a reference value for detecting the amount of change in capacitance is acquired for each capacitor, and each reference value is updated according to a change in parasitic capacitance.
  • the parasitic capacitance has changed from the original value. It can be difficult to detect.
  • An object of the present invention is to provide a touch-type input device that can appropriately detect a touch operation even if an erroneous reference value is acquired at the time of activation.
  • the touch input device includes a touch panel.
  • the touch panel includes a sensor array and an operation surface
  • the sensor array includes a plurality of drive electrodes and a plurality of sensor electrodes that are overlapped with each other while being insulated from the plurality of drive electrodes.
  • the drive electrode and the sensor electrode are arranged in a grid pattern that forms a capacitor at the intersection.
  • the touch input device includes a controller that applies a drive signal to the plurality of drive electrodes and detects a touch operation on the operation surface of the touch panel based on a change in capacitance of each capacitor.
  • the controller determines presence / absence of a touch operation based on a data group indicating a change amount of capacitance from a preset reference value for each capacitor, and acquires a parasitic capacitance for each capacitor at the time of activation.
  • the reference value is set in step S3, and when it is determined that an incorrect reference value is acquired based on the variation range of the parasitic capacitances of the plurality of capacitors, the parasitic capacitance is acquired again.
  • the parasitic capacitance for each capacitor is a value determined to some extent by the product configuration. Therefore, when an incorrect reference value is acquired, the variation range of the parasitic capacitance of the plurality of capacitors changes. According to the above configuration, when it is determined that an incorrect reference value is acquired based on the variation range of the parasitic capacitance, the parasitic capacitance is acquired again. For this reason, even if it is a case where the wrong reference value is acquired with the change of parasitic capacitance, after that, an appropriate reference value can be acquired and touch operation can be detected appropriately.
  • the touch input device of the present invention even if the parasitic capacitance is changed, it is possible to appropriately detect a touch operation.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of the touch panel of FIG.
  • the block diagram which shows schematic structure of a touch-type input device.
  • the figure which shows the state transition of a touch type input device.
  • the flowchart which shows the reference value reacquisition condition establishment determination processing of 1st Embodiment in a touch type input device.
  • the flowchart which shows the reference value reacquisition process in a touch-type input device.
  • (A) is a schematic diagram showing a touch panel in a state in which a conductive foreign object is in contact with the operation surface of the touch input device, and (b) is a graph plotting a data group in the state of (a).
  • (A) is a schematic diagram which shows the touch panel of the state which the finger
  • the flowchart which shows the reference value reacquisition condition establishment determination processing of 2nd Embodiment in a touch type input device.
  • the flowchart which shows the reference value reacquisition process in a touch-type input device The graph which shows the initial stage variation range of the sensor detection value of a touch-type input device. The graph which shows the dispersion
  • a display 2 is provided at the center (center cluster) of the dashboard 1.
  • the center console 4 is provided with a shift lever 5.
  • the touch input device 10 includes a touch panel 11 embedded in the center console 4 on the rear side of the shift lever 5, for example.
  • the touch panel 11 includes an operation surface 11a exposed.
  • the touch input device 10 is mounted on a vehicle, but may be mounted on another device.
  • a user selects and determines a desired function item displayed on the display 2 by touching the touch panel 11 using a conductor such as a finger or a stylus, so that the user can select the desired function item on an in-vehicle device such as an air conditioner or a car navigation system. It is possible to execute a desired operation.
  • the touch operation includes not only an operation of touching the operation surface 11a but also an operation of tracing or flicking (flicking) a finger in one direction on the operation surface 11a of the touch panel 11, for example.
  • the touch panel 11 includes a sensor array 14.
  • the sensor array 14 includes a plurality of drive electrodes 12 and a plurality of sensor electrodes 13 that are overlapped with the drive electrodes 12 while being insulated.
  • the drive electrode 12 and the sensor electrode 13 are arranged in a grid pattern that forms a capacitor C (see FIG. 3) at the intersection of them.
  • FIG. 2 for convenience of explanation, only seven drive electrodes 12 and five sensor electrodes 13 are shown.
  • the drive electrode 12 is disposed on the drive substrate 15, and the sensor electrode 13 is disposed on the sensor substrate 16 stacked on the drive substrate 15.
  • a cover 17 is provided on the sensor substrate 16.
  • the drive substrate 15, the sensor substrate 16, and the cover 17 are each made of an insulating material. A part of the upper surface of the cover 17 constitutes the operation surface 11 a of the touch panel 11.
  • the drive electrode 12 and the sensor electrode 13 are each made of a conductive material and formed in a strip shape.
  • the drive electrodes 12 are arranged along the first direction (X direction) so as to be parallel to each other within a range corresponding to the operation surface 11 a of the drive substrate 15.
  • the sensor electrodes 13 are arranged along a second direction (Y direction) orthogonal to the first direction so as to be parallel to each other within a range corresponding to the operation surface 11 a of the sensor substrate 16.
  • a sensor array 14 having a lattice pattern is formed in the operation surface 11a by the drive electrode 12 and the sensor electrode 13, and the drive electrode 12 and the sensor electrode 13 as shown by a two-dot chain line in FIG. Capacitor C is formed at the intersection with.
  • the drive electrode 12 and the sensor electrode 13 are fixed to the drive substrate 15 and the sensor substrate 16 by an adhesive 18, respectively.
  • the touch input device 10 further includes a controller 21 that detects a touch operation on the operation surface 11 a by applying a drive signal (pulse signal) to the sensor array 14.
  • the controller 21 of the present embodiment employs a mutual capacitance method that detects a touch position based on a charge / discharge current generated by a change in capacitance of each capacitor C.
  • the controller 21 includes a drive unit 22 connected to the drive electrode 12, a detection unit 23 connected to the sensor electrode 13, and a control unit 24 that controls the drive unit 22 and the detection unit 23.
  • the drive unit 22 selects at least one drive electrode 12 in response to a control signal from the control unit 24 and applies the drive signal to the selected drive electrode 12.
  • the detection unit 23 selects at least one sensor electrode 13 in response to a control signal from the control unit 24, and charge / discharge flows through the sensor electrode 13 according to the drive signal applied to the selected drive electrode 12. The current is received as an output signal.
  • the detection unit 23 detects the capacitance of each capacitor C based on the output signal output from each sensor electrode 13, and outputs a detection signal indicating the capacitance of each capacitor C to the control unit 24.
  • the control unit 24 detects a touch operation and a touch position (coordinates) based on the detection signal, and outputs the detection result to the display 2.
  • control unit 24 determines the presence or absence of a touch operation by detecting the amount of change in capacitance from a reference value preset for each capacitor C.
  • the capacitance is negative as shown in FIG. Changes to the side polarity.
  • the capacitance changes to a positive polarity as shown in FIG. 11B.
  • the control unit 24 is provided with a memory 24a.
  • a reference value preset for each capacitor C is stored in the memory 24a. Note that the parasitic capacitance of the capacitor C changes due to the influence of the surrounding environment such as temperature and deterioration over time. Therefore, the control unit 24 sets the reference value to a value corresponding to the current parasitic capacitance by acquiring the parasitic capacitance of the capacitor C at startup.
  • the control unit 24 determines that an incorrect reference value has been acquired based on the variation range of the capacitance (parasitic capacitance) of the capacitor C detected at the time of startup, the control unit 24 acquires the parasitic capacitance of the capacitor C again. To do.
  • control unit 24 determines the presence or absence of a touch operation based on a data group indicating the amount of change in capacitance for each capacitor C from the corresponding reference value. For example, the control unit 24 determines that a touch operation has been performed when at least one data in the data group is equal to or greater than a touch determination threshold set to a predetermined positive value.
  • step S100 when the power of the touch input device 10 is turned on and the controller 21 is activated, the controller 21 shifts to an initial setting state (step S100).
  • the initial setting the electrostatic detection IC is set and the parasitic capacitance value is corrected. That is, the control unit 24 of the controller 21 acquires the current capacitance corresponding to each change in the parasitic capacitance value as the reference value of each capacitor.
  • the control unit 24 enters a normal state (step S101) in which a touch operation is detected.
  • the control unit 24 updates the reference value according to the temperature change in the touch-off state (step S102). That is, since the parasitic capacitance of the capacitor C changes due to the temperature change, the control unit 24 changes each reference value to a new value corresponding to the temperature at that time. If the control unit 24 determines that there is a touch operation (that is, detection of a finger) based on the data group in the touch OFF state (step S102), the control unit 24 transitions to the touch ON state (step S103). The control unit 24 calculates the position (coordinates) where the touch operation is performed in the touch ON state (step S103), and outputs the touch position to the display 2.
  • the control unit 24 verifies the variation range of the parasitic capacitance based on the detection value acquired from the sensor group including the plurality of capacitors C when setting the reference value. If the control unit 24 determines that an incorrect reference value has been acquired based on the variation range, the control unit 24 acquires the parasitic capacitance (that is, the reference value) of each capacitor again.
  • the control unit 24 determines that an erroneous reference value has been acquired on condition that the variation range of the detection value of the sensor group is larger than a preset specified range. On the other hand, the control unit 24 determines that the correct reference value has been acquired on the condition that the variation range of the detection value of the sensor group is equal to or less than the specified range.
  • control unit 24 determines whether or not the reference value needs to be reacquired in the initial setting state (step S100).
  • the control unit 24 determines whether or not the variation range A of the detection value is outside the specified range B (step S21). S22). That is, as shown in FIG. 8, the control unit 24 determines the difference between the maximum value and the minimum value in the data group (detected value) acquired from the sensor group as the variation range A, and the variation range A is It is determined whether or not it is larger than the specified range B.
  • the specified range B is a range that is slightly larger than the variation range A of the reference value acquired at the time of new setting in a factory or the like. As shown in FIG.
  • the detection value corresponding to the capacitor C at the location where the touch operation is performed is larger than the specified range B.
  • a positive value if there is a conductive foreign object on the operation surface 11a when the reference value is acquired, the detection value corresponding to the capacitor C at the location where the conductive foreign object is present becomes a large negative value exceeding the specified range B.
  • the detection value corresponding to the capacitor C at the location where the external noise is received may be a large value on the plus side or the minus side. . For this reason, the detection value variation range A is larger than the specified range B even when there is external noise.
  • Step S24 the normal process.
  • the normal process is to detect a touch operation in a normal state (step S101).
  • step S22 determines that the variation range A of the detection value is outside the specified range B (detection result as shown in FIG. 9) (step S22: YES)
  • the reference value may be incorrect. Is determined to be high, and the process proceeds to a reference value reacquisition process (step S23).
  • the reference value reacquisition process is a process of setting the reference value again based on the newly received detection signal.
  • the variation range of the detection values of the entire sensor group is verified, so whether or not the reference value is incorrect from the minimum value and the maximum value of the detection values of the sensor group. Can be easily determined.
  • step S26 determines whether or not the variation range A of the detection value is within the specified range B (step S26). That is, as shown in FIG. 8, the control unit 24 determines the difference between the maximum value and the minimum value in the data group acquired from the sensor group as the variation range A, and the variation range A is within the specified range B. It is determined whether or not.
  • step S26 NO
  • step S28 normal processing
  • step S26 determines that the variation range A of the detection value is within the specified range B (detection result as shown in FIG. 8) (step S26: YES)
  • the control unit 24 sets a reference value from the detection signal (step S27). ), And shifts to normal processing (step S28). That is, the control unit 24 determines that an erroneous reference value is not included, sets the reference value acquired in step S25 as a new reference value, and performs normal processing.
  • the touch input device 10 acquires the capacitance (parasitic capacitance) at the time of start-up, and adjusts the reference value according to the change in capacitance (parasitic capacitance) due to temperature change, aging deterioration, or the like.
  • the control unit 24 determines whether or not the detection value variation range A is outside the specified range B (step S22), and when the detection value variation range A is outside the specified range B, the reference value is determined. By re-acquiring (step S23), a correct reference value is acquired. As a result, the touch operation can be accurately detected.
  • the following effects can be obtained. (1)
  • the variation range of the parasitic capacitance acquired from the sensor group including a plurality of capacitors C changes. Therefore, it can be determined that an incorrect reference value has been acquired based on the variation range of the parasitic capacitance. Since the correct reference value is acquired again, the touch operation can be appropriately detected even if the parasitic capacitance changes.
  • the control unit 24 acquires a reference value and calculates an initial variation range C of the reference value (step S31).
  • the control unit 24 determines whether or not the difference D of the detection values is smaller than the determination range C ′ (step S33). That is, the control unit 24 sets the difference between the maximum value and the minimum value in the data group (detected value) included in the sensor group as the variation range D, and determines whether or not the variation range D is smaller than the determination range C ′. judge.
  • FIG. 12 the control unit 24 acquires a reference value and calculates an initial variation range C of the reference value.
  • the initial variation range C is a difference between the maximum value and the minimum value among the reference values acquired at the time of new setting at the time of startup or the like, and corresponds to the first specified range. To do.
  • the determination range C ′ corresponds to a second specified range obtained by multiplying the initial variation range C by a specified ratio. For example, the specified ratio is 50%.
  • the initial variation range C is large. In such a case, when the reference value is acquired, there is a possibility that the user's touch operation is performed, there is an external noise, or a conductive foreign object exists on the operation surface 11a. Then, as shown in FIG.
  • the detection value difference D is smaller than the determination range C ′.
  • step S34 the control unit 24 proceeds to normal processing (step S34).
  • the normal process is to detect a touch operation in a normal state (step S101).
  • step S33 determines that the difference D of the detection values is smaller than the determination range C ′ (detection result as shown in FIG. 15) (step S33: YES)
  • the reference value may be incorrect. Is higher, that is, the difference D may be smaller than the determination range C ′ due to the removal of foreign matter or the like, and the process proceeds to the reference value reacquisition process (step S34).
  • the reference value reacquisition condition establishment determination process of the present embodiment the variation range of the detection values of the entire sensor group is verified, so whether or not the reference value is incorrect from the minimum value and the maximum value of the detection values of the sensor group. Can be easily determined.
  • control unit 24 determines whether or not the difference D of the detection values is smaller than the determination range C ′ (step S37). ).
  • control unit 24 determines that the difference D of the detected values is greater than or equal to the determination range C ′ (step S37: NO)
  • the control unit 24 proceeds to normal processing (step S39).
  • the control unit 24 performs normal processing without setting a reference value while determining that there is a possibility that an incorrect reference value is included.
  • step S37 determines that the difference D of the detection values is smaller than the determination range C ′ (detection result as shown in FIG. 15) (step S37: YES)
  • the control unit 24 sets a reference value from the detection signal (step S38). ), And shifts to normal processing (step S39). That is, the control unit 24 determines that an erroneous reference value is not included, sets the reference value acquired in step S36 as a new reference value, and performs normal processing.
  • the touch input device 10 according to the second embodiment can acquire a correct reference value and accurately detect a touch operation, similarly to the touch input device 10 according to the first embodiment. It becomes like this.
  • the following effects can be achieved.
  • a reference value is acquired in a state where conductive foreign matter exists on the operation surface 11a (or a state where the operation surface 11a is touched or a state where external noise exists)
  • an initial variation range C is obtained. growing.
  • the touch-type input device 10 according to the third embodiment is different from the first embodiment in the reference value reacquisition establishment condition.
  • a description will be given focusing on differences from the first embodiment.
  • the control unit 24 reads a specified value indicating the specified range E of the detected value (step S41).
  • the control unit 24 determines whether or not the detection value is outside the specified range E (step S43). That is, as shown in FIG. 18, the control unit 24 determines whether each of the data groups (detected values) included in the sensor group is outside the specified range E.
  • the specified range E is an allowable range indicating the allowable variation amount of the reference value acquired at the time of new setting in a factory or the like. Then, as shown in FIG. 19, when the reference value is acquired, it is detected that the user's touch operation is performed, external noise exists, or there is a foreign object on the operation surface 11a. The value is outside the specified range E.
  • Step S45 the control unit 24 proceeds to normal processing (Ste S45).
  • the normal process is to detect a touch operation in a normal state (step S101).
  • step S43 determines that at least one detection value is outside the specified range E (detection result as shown in FIG. 19) (step S43: YES)
  • the reference value may be incorrect. Since it is high, the process proceeds to the reference value reacquisition process (step S44).
  • the reference value reacquisition condition establishment determination process of the third embodiment the variation range of the parasitic capacitance is verified for each sensor, so that the abnormality of each sensor can be accurately determined.
  • step S46 when the detection signal is input from the detection unit 23 (step S46), the control unit 24 determines whether or not each detection value is within the specified range E (step S47). That is, as shown in FIG. 18, the control unit 24 determines whether or not each data group acquired from the sensor group is within the specified range E.
  • control unit 24 determines that at least one of the detection values is outside the specified range B (detection result as shown in FIG. 19) (step S47: NO)
  • the control unit 24 proceeds to normal processing (step S49).
  • the control unit 24 performs normal processing without setting a reference value while determining that there is a possibility that an incorrect reference value is included.
  • step S47 YES
  • the control unit 24 sets a reference value from the detection signal (step S48).
  • the process proceeds (step S49). That is, the control unit 24 determines that an erroneous reference value is not included, sets the reference value acquired in step S46 to a new reference value, and performs normal processing.
  • the touch input device 10 according to the third embodiment can acquire a correct reference value and accurately detect a touch operation, similarly to the touch input device 10 according to the first embodiment. It becomes like this.
  • the parasitic capacitance is acquired in the presence of external noise or foreign matter, the parasitic capacitance of the capacitor C greatly fluctuates, so that the parasitic capacitance of the affected capacitor C becomes larger than the specified range E. In such a case, it can be determined that an incorrect reference value has been acquired.
  • the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
  • the sensor group can be formed by arbitrarily dividing, for example, one line or a part of the area.
  • the specified range B, the initial variation range C, and the specified range E are set based on the reference values acquired at the time of new setting in a factory or the like. However, it may be set when a dealer or a user performs a specific operation.

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Abstract

　タッチ式入力装置は、複数の駆動電極と複数のセンサ電極とがそれらの交点部分にコンデンサを形成する格子状パターンで配置されたタッチパネルと、タッチパネルの操作面に対するタッチ操作を検出するコントローラとを備える。コントローラは、予め設定されたコンデンサ毎の基準値からの静電容量の変化量を示すデータ群に基づいてタッチ操作の有無を判定する。コントローラは、起動時にコンデンサ毎の寄生容量を取得することで基準値を設定し、複数のコンデンサの寄生容量のばらつき範囲（A）に基づいて、誤った基準値を取得したと判定した場合には、寄生容量を再度取得する（S23）。

Description

タッチ式入力装置
　本発明は、タッチ操作を検出するタッチ式入力装置に関する。
　従来、タッチパネルをタッチ操作することで、ディスプレイに表示されたマウスポインタ等の操作を行うタッチ式入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このタッチ式入力装置では、ユーザがタッチパネルの操作面に触れることで、例えばディスプレイに表示された複数の機能項目の中から一つを選択して、所望の画面を表示させたり付帯機器を作動させたりすることが可能になっている。また、近年では、タッチ操作として、単に操作面に接触する操作だけでなく、例えばタッチパネルの操作面上で指をある一方向へなぞったり払ったり（フリック）する操作を検出するようにしたタッチ式入力装置が提案されている。なお、こうしたなぞり操作やフリック操作は、例えばディスプレイに表示された画面をスクロールするといった特定の機能と対応付けられる。
　こうしたタッチ式入力装置の一つに、格子状のパターンで配置された複数の駆動電極と複数のセンサ電極とを含み、駆動電極とセンサ電極との交点部分に形成された各コンデンサの静電容量に基づいてタッチ操作を検出する投影型静電容量方式がある。このうち、各コンデンサの静電容量の変化を検出する相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出することが可能になるといった利点がある。
特開２０１０－９３２１号公報
　ところで、相互容量方式のタッチ式入力装置において、温度等の周囲環境の影響や経年劣化によって各コンデンサの寄生容量が変化すると、静電容量の変化量を判定することができなくなる。このため、タッチ式入力装置の起動時に、静電容量の変化量を検出するための基準値をコンデンサ毎に取得して各基準値を寄生容量の変化に応じて更新している。しかしながら、起動時に物体が接触していたり、外来ノイズが存在していたりした場合には、寄生容量が本来の値から変化しているので、誤った基準値を取得して、タッチ操作を適切に検出することが困難になることがある。
　本発明の目的は、起動時に誤った基準値を取得したとしても、タッチ操作を適切に検出することができるタッチ式入力装置を提供することにある。
　本発明の一態様によれば、タッチ式入力装置はタッチパネルを備える。前記タッチパネルはセンサアレイと操作面を含み、前記センサアレイは、複数の駆動電極と、前記複数の駆動電極に対して絶縁された状態で重ねられる複数のセンサ電極とを含む。前記駆動電極と前記センサ電極は、それらの交点部分にコンデンサを形成する格子状パターンで配置されている。また、前記タッチ式入力装置は、前記複数の駆動電極に駆動信号を印加し、各コンデンサの静電容量の変化に基づいて前記タッチパネルの操作面に対するタッチ操作を検出するコントローラを備える。前記コントローラは、予め設定された前記コンデンサ毎の基準値からの静電容量の変化量を示すデータ群に基づいてタッチ操作の有無を判定し、起動時における前記コンデンサ毎の寄生容量を取得することで前記基準値を設定し、複数の前記コンデンサの寄生容量のばらつき範囲に基づいて、誤った基準値を取得したと判定した場合には、寄生容量を再度取得するように構成されている。
　コンデンサ毎の寄生容量は製品構成によって予めある程度決まった値となる。従って、誤った基準値を取得した場合には、複数のコンデンサの寄生容量のばらつき範囲が変化する。上記構成によれば、寄生容量のばらつき範囲に基づいて、誤った基準値を取得したと判定したときには、寄生容量を再度取得する。このため、寄生容量の変化に伴って誤った基準値を取得した場合であっても、その後、適切な基準値を取得してタッチ操作を適切に検出することができる。
　本発明のタッチ式入力装置によれば、寄生容量が変化したとしても、タッチ操作を適切に検出することができる。
車両に搭載したタッチ式入力装置を示す斜視図。 タッチ式入力装置のタッチパネルの操作面及びその近傍を示す平面図。 図２のタッチパネルの３－３線に沿った断面図。 タッチ式入力装置の概略構成を示すブロック図。 タッチ式入力装置の状態遷移を示す図。 タッチ式入力装置における第１の実施形態の基準値再取得条件成立判定処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置における基準値再取得処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置の通常時におけるセンサ検出値のばらつき範囲を示すグラフ。 第１の実施形態での基準値再取得条件成立時におけるセンサ検出値のばらつき範囲を示すグラフ。 （ａ）はタッチ式入力装置の操作面に導電性の異物が接触した状態のタッチパネルを示す模式図、（ｂ）は（ａ）の状態でのデータ群をプロットしたグラフ。 （ａ）はタッチ式入力装置の操作面に指が接触した状態のタッチパネルを示す模式図、（ｂ）は（ａ）の状態でのデータ群をプロットしたグラフ。 タッチ式入力装置における第２の実施形態の基準値再取得条件成立判定処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置における基準値再取得処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置のセンサ検出値の初期ばらつき範囲を示すグラフ。 第２の実施形態での基準値再取得条件成立時におけるセンサ検出値のばらつき範囲を示すグラフ。 タッチ式入力装置における第３の実施形態の基準値再取得条件成立判定処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置における基準値再取得処理を示すフローチャート。 タッチ式入力装置のセンサ検出値のばらつき許容範囲を示すグラフ。 第３の実施形態での基準値再取得条件成立時におけるセンサ検出値のばらつき範囲を示すグラフ。
　（第１の実施形態）
　以下、図１～図１１を参照して、タッチ式入力装置の第１の実施形態について説明する。
　図１に示すように、ダッシュボード１の中央部（センタークラスタ）にはディスプレイ２が設けられている。センターコンソール４には、シフトレバー５が設けられている。タッチ式入力装置１０は、例えばシフトレバー５の後方側においてセンターコンソール４に埋設されたタッチパネル１１を備えている。タッチパネル１１は操作面１１ａを露出させた態様で含む。本実施形態では、タッチ式入力装置１０は車両に搭載されているが、他の機器に搭載されてもよい。ユーザは、指やスタイラス等の導電体を用いてタッチパネル１１をタッチ操作することにより、ディスプレイ２に表示された所望の機能項目の選択及び決定を行い、エアコンディショナやカーナビゲーション等の車載機器に所望の動作を実行させることが可能となっている。なお、タッチ操作には、単に操作面１１ａに接触する操作だけでなく、例えばタッチパネル１１の操作面１１ａ上で指をある一方向へなぞったり払ったり（フリック）する操作も含まれる。
　図２及び図３に示すように、タッチパネル１１はセンサアレイ１４を含む。このセンサアレイ１４は、複数の駆動電極１２と、これら駆動電極１２に対し絶縁された状態で重ねられる複数のセンサ電極１３とを含む。駆動電極１２とセンサ電極１３は、それらの交点部分にコンデンサＣ（図３参照）を形成する格子状のパターンで配置されている。なお、図２では、説明の便宜上、駆動電極１２を７本、センサ電極１３を５本だけ示している。
　図３に示すように、駆動電極１２は駆動基板１５に配置され、センサ電極１３は、駆動基板１５上に積層されるセンサ基板１６に配置されている。センサ基板１６上にはカバー１７が設けられている。駆動基板１５、センサ基板１６、及びカバー１７は、それぞれ絶縁性材料からなる。そして、カバー１７の上面の一部がタッチパネル１１の操作面１１ａを構成している。
　駆動電極１２及びセンサ電極１３は、それぞれ導電性材料からなり、帯状に形成されている。駆動電極１２は、駆動基板１５における操作面１１ａに対応する範囲内で互いに平行になるように第１方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。一方、センサ電極１３は、センサ基板１６における操作面１１ａに対応する範囲内で互いに平行になるように上記第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）に沿って配置されている。これにより、駆動電極１２及びセンサ電極１３によって、格子状のパターンを有するセンサアレイ１４が操作面１１ａ内に形成されるとともに、図３において二点鎖線で示すように、駆動電極１２とセンサ電極１３との交点部分にコンデンサＣが形成されている。なお、本実施形態では、駆動電極１２及びセンサ電極１３は、それぞれ接着剤１８により駆動基板１５及びセンサ基板１６に固定されている。
　図４に示すように、タッチ式入力装置１０はさらに、センサアレイ１４に駆動信号（パルス信号）を印加して、操作面１１ａに対するタッチ操作を検出するコントローラ２１を備えている。なお、本実施形態のコントローラ２１は、各コンデンサＣの静電容量が変化することにより生じる充放電電流に基づいてタッチ位置を検出する相互容量方式を採用している。
　コントローラ２１は、駆動電極１２に接続される駆動部２２と、センサ電極１３に接続される検出部２３と、駆動部２２及び検出部２３を制御する制御部２４とを有している。駆動部２２は、制御部２４からの制御信号に応答して駆動電極１２を少なくとも１本ずつ選択して、その選択された駆動電極１２に駆動信号を印加する。検出部２３は、制御部２４からの制御信号に応答してセンサ電極１３を少なくとも１本ずつ選択し、上記選択された駆動電極１２に印加された駆動信号に応じてセンサ電極１３に流れる充放電電流を出力信号として受信する。また、検出部２３は、各センサ電極１３から出力される出力信号に基づいてコンデンサＣ毎の静電容量を検出し、コンデンサＣ毎の静電容量を示す検出信号を制御部２４に出力する。そして、制御部２４は、検出信号に基づいてタッチ操作及びタッチ位置（座標）を検出し、その検出結果をディスプレイ２に出力する。
　ここで、制御部２４は、コンデンサＣ毎に予め設定された基準値から静電容量の変化量を検出することでタッチ操作の有無を判定する。なお、本実施形態では、図１０（ａ）に示されるように導電性の異物がタッチパネル１１の操作面１１ａに接触した場合には、図１０（ｂ）に示されるように静電容量がマイナス側の極性に変化する。また、図１１（ａ）に示されるように指等がタッチパネル１１の操作面１１ａに接触した場合には、図１１（ｂ）に示されるように静電容量がプラス側の極性に変化する。
　図４に示すように、制御部２４には、メモリ２４ａが設けられている。メモリ２４ａには、コンデンサＣ毎に予め設定された基準値が記憶されている。なお、温度等の周囲環境の影響や経年劣化によってコンデンサＣの寄生容量が変化する。従って、制御部２４は、起動時にコンデンサＣの寄生容量を取得することで、現在の寄生容量に応じた値に基準値を設定するようになっている。
　ところが、起動時に物体が接触していたり、外来ノイズが存在していたりした場合には、寄生容量が本来の値から変化しているので、誤った基準値を取得して、タッチ操作を適切に検出することが困難になることがある。そこで、制御部２４は、起動時に検出したコンデンサＣの静電容量（寄生容量）のばらつき範囲に基づいて、誤った基準値を取得したと判定した場合には、コンデンサＣの寄生容量を再度取得する。
　制御部２４は、検出部２３から検出信号を受信すると、それぞれ対応する基準値からのコンデンサＣ毎の静電容量の変化量を示すデータ群に基づいてタッチ操作の有無を判定する。例えば、制御部２４は、データ群のうちの少なくとも１つのデータが所定のプラスの値に設定されたタッチ判定閾値以上となった場合にタッチ操作が行われたと判定する。
　次に、図５を参照して、タッチ式入力装置１０の状態遷移について説明する。
　図５に示すように、タッチ式入力装置１０の電源がＯＮされてコントローラ２１が起動されると、コントローラ２１は初期設定状態（ステップＳ１００）に移行する。初期設定では、静電検出ＩＣの設定、及び寄生容量値の補正が行われる。即ち、コントローラ２１の制御部２４は、それぞれの寄生容量値の変化に対応する現在の静電容量を各コンデンサの基準値として取得する。制御部２４は、基準値の取得が完了すると、タッチ操作の検出を行う通常状態（ステップＳ１０１）となる。
　このとき、タッチ操作がないタッチＯＦＦ状態（ステップＳ１０２）においては、温度変化によって基準値が変化する。
　従って、制御部２４は、タッチＯＦＦ状態（ステップＳ１０２）において、温度変化に応じて基準値の更新を行う。すなわち、温度変化によってコンデンサＣの寄生容量が変化するので、制御部２４は、その時々の温度に対応する新たな値に各基準値を変更する。また、制御部２４は、タッチＯＦＦ状態（ステップＳ１０２）において、データ群に基づいてタッチ操作（つまり、指の検出）が有ると判定すると、タッチＯＮ状態（ステップＳ１０３）に移行する。制御部２４は、タッチＯＮ状態（ステップＳ１０３）において、タッチ操作が行われた位置（座標）を演算し、そのタッチ位置をディスプレイ２に出力する。
　制御部２４は、初期設定状態（ステップＳ１００）において、基準値を設定する際に、複数のコンデンサＣからなるセンサ群から取得した検出値に基づいて寄生容量のばらつき範囲を検証する。制御部２４は、このばらつき範囲に基づいて誤った基準値を取得したと判定した場合には、各コンデンサの寄生容量（つまり、基準値）を再度取得する。本実施形態の制御部２４は、センサ群の検出値のばらつき範囲が予め設定された規定範囲よりも大きいことを条件に、誤った基準値を取得したと判定する。一方で、制御部２４は、センサ群の検出値のばらつき範囲が規定範囲以下であることを条件に、正しい基準値を取得したと判定する。
　次に、図６を参照して、制御部２４による基準値再取得条件成立判定処理を説明する。制御部２４は、初期設定状態（ステップＳ１００）において、基準値の再取得が必要であるか否かを判定している。
　図６に示されるように、制御部２４は、検出部２３から検出信号が入力されると（ステップＳ２１）、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ外であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、図８に示されるように、制御部２４は、センサ群から取得したデータ群（検出値）のうち最大値と最小値との差をばらつき範囲Ａとして決定して、このばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂよりも大きいか否かを判定する。ここで、規定範囲Ｂは、工場等での新規設定時に取得された基準値のばらつき範囲Ａよりも若干大きい範囲である。そして、図９に示されるように、基準値が取得される際にユーザのタッチ操作があった場合には、タッチ操作があった箇所のコンデンサＣに対応する検出値が規定範囲Ｂを超える大きなプラス値となる。また、基準値が取得される際に操作面１１ａに導電性の異物があると、導電性の異物があった箇所のコンデンサＣに対応する検出値が規定範囲Ｂを超える大きなマイナス値となる。また、基準値が取得される際に外来ノイズがあった場合には、その外来ノイズを受けた箇所のコンデンサＣに対応する検出値は、プラス側あるいはマイナス側に大きな値となる可能性がある。このため、外来ノイズがある場合にも、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂよりも大きくなる。
　図６に示されるように、制御部２４は、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ内である（図８のような検出結果）と判定した場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ２４）。通常処理とは、通常状態（ステップＳ１０１）において、タッチ操作の検出を行うことである。
　また、制御部２４は、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ外である（図９のような検出結果）と判定した場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、基準値が誤っている可能性が高いと判定して、基準値再取得処理に移行する（ステップＳ２３）。なお、基準値再取得処理は、新たに受信した検出信号に基づいて基準値を再度設定する処理である。本実施形態の基準値再取得条件成立判定処理では、センサ群全体の検出値のばらつき範囲を検証するので、センサ群の検出値の最小値と最大値とから、基準値が誤っているか否かを容易に判定することができる。
　次に、図７を参照して、制御部２４による基準値再取得処理を説明する。
　図７に示すように、制御部２４は、検出部２３から検出信号が入力されると（ステップＳ２５）、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ内であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。すなわち、図８に示されるように、制御部２４は、センサ群から取得したデータ群のうち最大値と最小値との差をばらつき範囲Ａとして決定して、このばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ内であるか否かを判定する。
　制御部２４は、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ内でない（図９のような検出結果）と判定すると（ステップＳ２６：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ２８）。この場合、制御部２４は、誤った基準値が含まれる可能性があると判定しつつ、基準値を設定せず、通常処理を行う。
　また、制御部２４は、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ内である（図８のような検出結果）と判定すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、検出信号から基準値を設定し（ステップＳ２７）、通常処理に移行する（ステップＳ２８）。すなわち、制御部２４は、誤った基準値が含まれないと判定して、ステップＳ２５で取得した基準値を新たな基準値に設定した上で、通常処理を行う。
　このように、本実施形態のタッチ式入力装置１０は、起動時に静電容量（寄生容量）を取得して、温度変化や経年劣化等による静電容量（寄生容量）の変化に合わせて基準値を更新するようにしている。つまり、制御部２４は、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ外であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、検出値のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂ外であるときに、基準値を再取得する（ステップＳ２３）ことで、正しい基準値を取得する。これにより、タッチ操作を的確に検出することができるようになる。
　以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
　（１）起動時に誤った基準値を取得した場合には、複数のコンデンサＣからなるセンサ群から取得した寄生容量のばらつき範囲が変化する。このため、この寄生容量のばらつき範囲に基づいて誤った基準値を取得したと判定することができる。そして、正しい基準値を再度取得するので、寄生容量が変化したとしても、タッチ操作を適切に検出することができる。
　（２）外来ノイズや異物が存在した状態で寄生容量を取得すると、コンデンサＣの寄生容量が大きく変動するので、複数のコンデンサＣの寄生容量のばらつき範囲Ａが規定範囲Ｂよりも大きくなる。このようなときに、誤った基準値を取得したと判定することができる。
　（第２の実施形態）
　以下、図１２～図１５を参照して、タッチ式入力装置１０の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態のタッチ式入力装置１０は、基準値再取得成立条件が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１２を参照して、制御部２４による基準値再取得条件成立判定処理を説明する。
　図１２に示されるように、制御部２４は、基準値を取得して基準値の初期ばらつき範囲Ｃを算出する（ステップＳ３１）。制御部２４は、検出部２３から検出信号を受信すると（ステップＳ３２）、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。すなわち、制御部２４は、センサ群に含まれるデータ群（検出値）のうち最大値と最小値との差をばらつき範囲Ｄとして、このばらつき範囲Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さいか否かを判定する。ここで、図１４に示されるように、初期ばらつき範囲Ｃは、起動時等での新規設定時に取得された基準値のうち最大値と最小値との差であって、第１規定範囲に相当する。また、判定範囲Ｃ’は、初期ばらつき範囲Ｃに規定割合を乗算して得られる第２規定範囲に相当する。例えば規定割合を５０％とする。図１４の例では、初期ばらつき範囲Ｃが大きい。このような場合には、基準値を取得した際に、ユーザのタッチ操作が行われていたり、外来ノイズがあったり、操作面１１ａ上に導電性の異物が存在していた可能性がある。そして、図１５に示されるように、新たな基準値が取得される際に、ユーザのタッチ操作が行われていない場合や、外来ノイズがなくなっている場合、あるいは操作面１１ａ上の異物が取り除かれた場合には、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さくなる。
　図１２に示されるように、制御部２４は、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’以上であると判定した場合には（ステップＳ３３：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ３４）。通常処理とは、通常状態（ステップＳ１０１）において、タッチ操作の検出を行うことである。
　また、制御部２４は、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さい（図１５のような検出結果）と判定した場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、基準値が誤っている可能性が高い、つまり、異物等が取り除かれたことによって差Ｄが判定範囲Ｃ´よりも小さくなっている可能性があるので、基準値再取得処理に移行する（ステップＳ３４）。本実施形態の基準値再取得条件成立判定処理では、センサ群全体の検出値のばらつき範囲を検証するので、センサ群の検出値の最小値と最大値とから、基準値が誤っているか否かを容易に判定することができる。
　次に、図１３を参照して、制御部２４による基準値再取得処理を説明する。
　図１３に示すように、制御部２４は、検出部２３から検出信号が入力されると（ステップＳ３６）、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３７）。
　制御部２４は、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’以上であると判定すると（ステップＳ３７：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ３９）。この場合、制御部２４は、誤った基準値が含まれる可能性があると判定しつつ、基準値を設定せず、通常処理を行う。
　また、制御部２４は、検出値の差Ｄが判定範囲Ｃ’よりも小さい（図１５のような検出結果）と判定すると（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、検出信号から基準値を設定し（ステップＳ３８）、通常処理に移行する（ステップＳ３９）。すなわち、制御部２４は、誤った基準値が含まれないと判定して、ステップＳ３６で取得した基準値を新たな基準値に設定した上で、通常処理を行う。
　このように、第２の実施形態のタッチ式入力装置１０は、第１の実施形態のタッチ式入力装置１０と同様に、正しい基準値を取得して、タッチ操作を的確に検出することができるようになる。
　以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
　（３）導電性の異物が操作面１１ａに存在する状態（あるいは、操作面１１ａがタッチされている状態や、外来ノイズが存在する状態）で基準値が取得されると、初期ばらつき範囲Ｃが大きくなる。その後、操作面１１ａ上の異物が取り除かれた状態で基準値が取得されると、コンデンサＣの寄生容量のばらつき範囲（差Ｄ）が、初期ばらつき範囲Ｃよりも小さな範囲に設定された判定範囲Ｃ’より小さくなる。従って、誤った基準値が取得された後でも、その後に適切な基準値を取得することができる。
　（第３の実施形態）
　以下、図１６～図１９を参照して、タッチ式入力装置１０の第２の実施形態について説明する。この第３の実施形態のタッチ式入力装置１０は、基準値再取得成立条件が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１６を参照して、制御部２４による基準値再取得条件成立判定処理を説明する。
　図１６に示されるように、制御部２４は、検出値の規定範囲Ｅを示す規定値の読み出しを行う（ステップＳ４１）。制御部２４は、検出部２３から検出信号が入力されると（ステップＳ４２）、検出値が規定範囲Ｅ外であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。すなわち、図１８に示されるように、制御部２４は、センサ群に含まれるデータ群（検出値）のそれぞれが規定範囲Ｅ外であるか否かを判定する。ここで、規定範囲Ｅは、工場等での新規設定時に取得された基準値の変動許容量を示す許容範囲である。そして、図１９に示されるように、基準値が取得される際に、ユーザのタッチ操作が行われていたり、外来ノイズが存在していたり、操作面１１ａに異物がある状態であると、検出値が規定範囲Ｅ外となる。
　図１６に示されるように、制御部２４は、各検出値が規定範囲Ｂ外でない（図１８のような検出結果）と判定した場合には（ステップＳ４３：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ４５）。通常処理とは、通常状態（ステップＳ１０１）において、タッチ操作の検出を行うことである。
　また、制御部２４は、少なくとも１つの検出値が規定範囲Ｅ外である（図１９のような検出結果）と判定した場合には（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、基準値が誤っている可能性が高いので、基準値再取得処理に移行する（ステップＳ４４）。このように、第３の実施形態の基準値再取得条件成立判定処理では、センサ１つずつ寄生容量のばらつき範囲を検証するので、各センサの異常を正確に判定することができる。
　次に、図１７を参照して、制御部２４による基準値再取得処理を説明する。
　図１７に示すように、制御部２４は、検出部２３から検出信号が入力されると（ステップＳ４６）、各検出値が規定範囲Ｅ内であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。すなわち、図１８に示されるように、制御部２４は、センサ群から取得されたデータ群がそれぞれ規定範囲Ｅ内であるか否かを判定する。
　制御部２４は、検出値のうち少なくとも一つが規定範囲Ｂ外である（図１９のような検出結果）と判定すると（ステップＳ４７：ＮＯ）、通常処理に移行する（ステップＳ４９）。この場合、制御部２４は、誤った基準値が含まれる可能性があると判定しつつ、基準値を設定せず、通常処理を行う。
　また、制御部２４は、各検出値が規定範囲Ｅ内である（図１８のような検出結果）と判定すると（ステップＳ４７：ＹＥＳ）、検出信号から基準値を設定し（ステップＳ４８）、通常処理に移行する（ステップＳ４９）。すなわち、制御部２４は、誤った基準値が含まれないと判定して、ステップＳ４６で取得した基準値を新たな基準値に設定した上で、通常処理を行う。
　このように、第３の実施形態のタッチ式入力装置１０は、第１の実施形態のタッチ式入力装置１０と同様に、正しい基準値を取得して、タッチ操作を的確に検出することができるようになる。
　以上説明したように、第３の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
　（４）外来ノイズや異物が存在した状態で寄生容量を取得すると、コンデンサＣの寄生容量が大きく変動するので、影響を受けたコンデンサＣの寄生容量が規定範囲Ｅよりも大きくなる。このようなときに、誤った基準値を取得したと判定することができる。
　なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもができる。
　・上記実施形態において、センサ群は、例えば１ラインや一部のエリア毎に任意に分割して形成することができる。
　・上記実施形態において、規定範囲Ｂ、初期ばらつき範囲Ｃ、規定範囲Ｅを工場等での新規設定時に取得された基準値を基に設定した。しかしながら、ディーラやユーザが特定の操作を行った際に設定してもよい。

Claims (4)

  1. 　タッチ式入力装置であって、
    　センサアレイと操作面を含み、前記センサアレイが、複数の駆動電極と、前記複数の駆動電極に対して絶縁された状態で重ねられる複数のセンサ電極とを含み、前記駆動電極及び前記センサ電極が、それらの交点部分にコンデンサを形成する格子状パターンで配置されている、タッチパネルと、
    　前記複数の駆動電極に駆動信号を印加し、各コンデンサの静電容量の変化に基づいて前記タッチパネルの操作面に対するタッチ操作を検出するコントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、
    　　予め設定された前記コンデンサ毎の基準値からの静電容量の変化量を示すデータ群に基づいてタッチ操作の有無を判定し、
    　　起動時に前記コンデンサ毎の寄生容量を取得することで前記基準値を設定し、
    　　誤った基準値を取得したと複数の前記コンデンサの寄生容量のばらつき範囲に基づいて判定した場合に寄生容量を再度取得する
    ように構成されていることを特徴とするタッチ式入力装置。
  2. 　前記コントローラは、複数の前記コンデンサの寄生容量のばらつき範囲が予め設定された規定範囲よりも大きいことを条件に、前記誤った基準値を取得したと判定するように構成されている、
    　請求項１に記載のタッチ式入力装置。
  3. 　前記コントローラは、複数の前記コンデンサの寄生容量のばらつき範囲を第１規定範囲として設定し、新たに取得した複数の前記コンデンサの寄生容量のばらつき範囲が、前記第１規定範囲より小さな範囲に設定された第２規定範囲よりも小さいことを条件に、前記誤った基準値を取得したと判定するように構成されている、
    　請求項１に記載のタッチ式入力装置。
  4. 　前記コントローラは、複数の前記コンデンサの少なくとも１つの寄生容量が予め設定された規定範囲よりも大きいことを条件に、前記誤った基準値を取得したと判定するように構成されている、
    　請求項１に記載のタッチ式入力装置。
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