WO2023248538A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2023248538A1
WO2023248538A1 PCT/JP2023/007337 JP2023007337W WO2023248538A1 WO 2023248538 A1 WO2023248538 A1 WO 2023248538A1 JP 2023007337 W JP2023007337 W JP 2023007337W WO 2023248538 A1 WO2023248538 A1 WO 2023248538A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode
value
electrodes
input device
capacitance
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007337
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊佑 梅村
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプスアルパイン株式会社 filed Critical アルプスアルパイン株式会社
Publication of WO2023248538A1 publication Critical patent/WO2023248538A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding

Definitions

  • the present disclosure relates to an input device.
  • an operation surface having a plurality of operation areas, and a plurality of detection systems that detect changes in a physical quantity caused by the approach of an object (operation body) to the operation surface and output an output value according to the amount of change in the physical quantity.
  • determining means for determining the operation area of the operation target based on the output values of the plurality of detection means, and the determination means includes a first operation area corresponding to the first operation area among the plurality of detection means. Even if the first output value of the first detection means is greater than or equal to a predetermined reference value, when the output ratio of the output values of the detection means corresponding to the other operation areas to the first output value is greater than or equal to the predetermined reference ratio.
  • There is a touch switch that determines the first operation area to be a non-operation target.
  • the detection means is an electrode of a capacitance sensor, and the physical quantity is a capacitance value (for example, see Patent Document 1).
  • the capacitance values detected by the electrodes are different when the fingertips touch the operation surface and when the palm touches the operation surface, even if the distance between the fingertips and the palm with respect to the electrodes is the same. This is because the area (size) of the operating body relative to the electrode is different. Further, the capacitance value also differs depending on the distance between the operating body and the electrode.
  • an object of the present invention to provide an input device that can accurately determine the operation input performed by an operating object on an operating object, regardless of the size of the operating object.
  • An input device includes a plurality of electrodes arranged on the back side of the plurality of operation areas in correspondence with the plurality of operation areas arranged adjacent to each other, and a capacitance value of the plurality of electrodes. Based on a detection unit to detect and a plurality of capacitance values detected by the detection unit, it is determined that an operation input using an operation body has been performed on any one of the plurality of operation areas. and a determining unit that multiplies a capacitance value of an electrode adjacent to the one electrode by a coefficient k (0 ⁇ k ⁇ 1) from a capacitance value of one of the plurality of electrodes. Based on the difference value obtained by subtracting the value obtained by subtracting the value, it is determined that an operation input using the operating body has been performed with respect to the operation area corresponding to the one electrode.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an input device 100 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an operating state of the input device 100 according to the embodiment.
  • 1 is a diagram showing an example of the configuration of an electrostatic sensor 110.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the difference in capacitance values of electrode pieces 111A1 to 111A3 of electrode 111A.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the difference in capacitance values of electrode pieces 111A1 to 111A3 of electrode 111A.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the difference in capacitance values of electrodes 111B to 111D.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the difference in capacitance values of electrodes 111B to 111D.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a difference in the position of the fingertip FT with respect to the electrode 111C.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a difference in the position of the fingertip FT with respect to the electrode 111C.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the determination unit 141.
  • FIG. It is a figure showing an example of composition of electrostatic sensor 110M of a modification of an embodiment.
  • the XYZ coordinate system will be defined and explained. Further, for convenience of explanation, the ⁇ Z direction side is referred to as the lower side or lower side, and the +Z direction side is referred to as the upper side or upper side, but this does not represent a universal vertical relationship. Furthermore, viewing in the XY plane is referred to as planar viewing.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an input device 100 according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing an example of an operating state of the input device 100 according to the embodiment.
  • the input device 100 includes a soft pad 101, an electrostatic sensor 110, an actuator 120, a detection section 130, and an MCU (micro controller unit) 140.
  • the soft pad 101 is an example of a covering made of foam
  • the actuator 120 is an example of a vibration element.
  • the soft pad 101 is provided to overlap the electrostatic sensor 110 and covers the top surface of the electrostatic sensor 110.
  • the soft pad 101 is a cover made of a foam material such as foamed urethane, foamed sponge, or foamed rubber, and is elastically deformed when pushed.
  • the upper surface of the soft pad 101 is an operation surface 101A, on which a plurality of symbols corresponding to the plurality of electrodes 111 of the electrostatic sensor 110 are displayed.
  • a plurality of symbols are respectively provided corresponding to a plurality of operation sections on the operation surface 101A.
  • the symbols are, for example, letters, numbers, symbols, diagrams, marks, etc. that have a predetermined meaning, and here represent the functions, types, etc. of the plurality of operation units of the input device 100.
  • the operation surface may be formed of a decorative sheet on which a plurality of symbols are provided on the upper surface of the soft pad 101.
  • the soft pad 101 allows a user to perform an operation input by bringing a hand or the like close to the operation area where a symbol is displayed and pushing the operation surface 101A downward, as shown in FIG. 1B, when the user performs an operation input on the input device 100.
  • This is the member that is used.
  • the input device 100 is an input device in which an operation input is determined by pushing the operation area downward with a hand or the like.
  • the electrostatic sensor 110 is provided on the back side (-Z direction side) of the soft pad 101.
  • the electrostatic sensor 110 includes a substrate 110A and a plurality of electrodes 111.
  • the plurality of electrodes 111 may be made of a conductive material, and if they are made transparent, they may be made of a transparent electrode material such as ITO (Indium-TIN Oxide); if they do not need to be made transparent, they may be made of copper foil or It may be made of metal foil such as aluminum foil. Furthermore, in the case of partially making the electrode transparent, it is sufficient to provide a portion made of transparent electrode material and a portion made of metal foil.
  • the plurality of electrodes 111 are provided adjacent to each other.
  • the plurality of electrodes 111 may be arranged in a matrix in the X direction and the Y direction.
  • the plurality of electrodes 111 may be arranged in a plane along the X direction or the Y direction, or along the X direction and the Y direction; for example, the positions in the Z direction are the same.
  • the plurality of electrodes 111 are connected to the detection unit 130 via wiring on the substrate 110A.
  • the detection unit 130 detects the capacitance between the plurality of electrodes 111 and an operating body such as a fingertip FT.
  • the actuator 120 is a vibration element capable of transmitting vibration to the soft pad 101, and is provided on the lower surface of the substrate 110A, for example.
  • the actuator 120 is connected to the MCU 140 and is driven by the drive control section 142 of the MCU 140.
  • the actuator 120 Since the actuator 120 only needs to be able to transmit vibration to the soft pad 101, the actuator 120 is not limited to the bottom surface of the substrate 110A, but may be provided on the top surface of the substrate 110A or other parts. Alternatively, the soft pad 101 may be provided in a housing (not shown) that holds the soft pad 101. For example, the actuator 120 is driven by the MCU 140 and presents vibrations to the user when the operation input performed by the user on the input device 100 is determined.
  • the detection unit 130 detects a capacitance value (capacitance value) representing the capacitance of the plurality of electrodes 111 of the electrostatic sensor 110, converts it into a digital value, and outputs it to the MCU 140.
  • a detection unit 130 can be realized by, for example, an IC (Integrated Circuit) including an A/D converter.
  • the MCU 140 is connected to the detection unit 130.
  • the MCU 140 is realized by a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an input/output interface, an internal bus, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the MCU 140 includes a determination section 141 and a drive control section 142.
  • the determination unit 141 and the drive control unit 142 represent functions of a program executed by the MCU 140 as functional blocks.
  • the determining unit 141 determines, from the capacitance values of the plurality of electrodes 111 detected by the detecting unit 130, that an operation input using the operating body has been performed on the plurality of electrodes 111. Details of the determination process executed by the determination unit 141 will be described later.
  • the drive control unit 142 drives the actuator 120 when the determination unit 141 determines that an operation input using the operating body has been performed.
  • the drive control unit 142 drives the actuator 120 and presents vibrations to the user when the operation input performed by the user on the input device 100 is determined.
  • the input device 100 can operate any one of the plurality of electrodes 111 of the electrostatic sensor 110 by pushing down the operation surface 101A of the soft pad 101.
  • the capacitance value electrostatic capacitance value
  • FC the position of the pad of the finger.
  • FC the position of the pad of the finger
  • the drive control unit 142 drives the actuator 120, so that the user can feel the vibration with the fingertip FT, palm, etc. and confirm that the operation input has been performed by the user. You can tactually recognize that it has been confirmed. Therefore, the input device 100 can be used as a switch that may be operated by blind touch, for example.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic sensor 110.
  • the electrostatic sensor 110 includes five electrodes 111 (111A to 111E) provided on the top surface of a T-shaped substrate 110A.
  • the five electrodes 111 are referred to as electrodes 111A to 111E when they are distinguished from each other, and simply referred to as electrodes 111 when not distinguished.
  • the electrode 111A closest to the +X direction has three electrode pieces 111A1, 111A2, and 111A3.
  • the electrode pieces 111A1, 111A2, and 111A3 are three electrode pieces obtained by dividing the electrode 111A radially with respect to the center C of the electrode 111A, which is generally square in plan view.
  • the electrode piece 111A1 is located on the ⁇ X direction side of the center C, and the electrode pieces 111A1, 111A2, and 111A3 are arranged clockwise.
  • Each of the electrode pieces 111A1 to 111A3 is a fan-shaped electrode piece that extends 120 degrees with respect to the center C.
  • the electrode pieces 111A1 to 111A3 are connected to the connector 110A1 via three wires.
  • Connector 110A1 is connected to detection section 130.
  • the operation area 101B is indicated by a broken line at the center of the electrodes 111A to 111E.
  • the positions of five operation areas 101B displayed on the operation surface 101A of the soft pad 101 are indicated by broken lines at the center of the electrodes 111A to 111E.
  • the operation area 101B is an operation target on which the operation tool attempts to perform an operation input, and indicates an area in which symbols are formed.
  • symbols are displayed in five operation areas 101B.
  • the symbols are, for example, letters, numbers, symbols, diagrams, marks, etc. that have a predetermined meaning, and here represent the functions, types, etc. of the plurality of operation units of the input device 100.
  • the characters "AC” are written in the operation area 101B displayed over the electrode 111C.
  • AC is an abbreviation for air conditioner.
  • the operation area 101B displayed superimposed on the electrode 111C is the operation section of the air conditioner (AC). Symbols other than "AC” are also displayed in the four operation areas 101B superimposed on the electrodes 111A, 111B, 111D, and 111E, but are omitted in FIG. 2.
  • Each symbol can be displayed in each operation area 101B as follows.
  • the part of each electrode 111 that overlaps with the operation area 101B is made of a transparent electrode material
  • the part that does not overlap with the operation area 101B is made of non-transparent metal foil, etc.
  • the soft pad 101 is made to match the shape of the symbol.
  • a symbol may be displayed in each operation area 101B by providing a transparent part or a light blocking part and irradiating light from a light source provided on the ⁇ Z direction side of the electrostatic sensor 110. Further, symbols may be displayed by printing or the like on the operation area 101B (the surface of the operation surface 101A).
  • the electrode 111 is larger than the corresponding operation area 101B in plan view, and includes the corresponding operation area 101B.
  • the reason why the size and positional relationship between the electrode 111 and the corresponding operation area 101B are set as described above is as follows.
  • the input device 100 of the present disclosure when used as an input device for a vehicle, input can be determined even when the peripheral part of the operation area 101B is pressed, and input can be performed without the driver looking at his hand. It is for this purpose.
  • the operation performed with the fingertip FT is an operation of pressing the soft pad 101 with the tip of the finger, with the fingertip FT standing up against the operation surface 101A, as shown in FIG. 1B.
  • an operation performed with the pad of the finger FC has a larger area in contact with the operation surface 101A in plan view than an operation performed with the fingertip FT.
  • the area in contact with the operation surface 101A is larger in plan view than in an operation performed with the fingertip FT or the pad of the finger FC.
  • the area in contact with the operation surface 101A is different in plan view. Even if the distance in the Z direction from the electrode 111 to the fingertip FT, fingertip FC, palm, etc. is the same, the capacitance between each electrode 111 and the operating body (fingertip FT, fingertip FC, palm, etc.) is different. This is because the area of the operating body capacitively coupled to each electrode 111 is different. This becomes noticeable when the area of the electrode is equal to or larger than the area of the fingertip FT.
  • the difference in capacitance value between the fingertip FT and the finger or palm is only a difference in components due to the wraparound electric field, and is not a large difference.
  • the electrode area is equal to or larger than the area of the fingertip FT, the area of the parallel electric field changes, so the difference in capacitance value increases, and there is a possibility that it will be erroneously determined that an operation input has been performed.
  • the input device 100 can accurately detect the position of the operating body in the Z direction even when an operation input is performed on a large-area electrode using various operating bodies such as a finger pad FC or a large-area palm. , it is possible to accurately determine the operation input performed by the operating body on the operation area 101B that is the operation target, regardless of the size of the operating body. To achieve this, the values are corrected using Algorithm B, which will be described below.
  • the input device 100 uses the electrodes 111 shown in FIG. 2 to accurately determine that a push-in operation has been performed when an operation input is performed using an operation body that can have various areas. Adopt the algorithm described. This will be explained using FIGS. 3A to 5B.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating the difference in capacitance values of the electrode pieces 111A1 to 111A3 of the electrode 111A.
  • Algorithm A described in FIGS. 3A and 3B assumes a case where the area of the operating body in plan view is relatively small, and shows, as an example, a case where an operation input is performed on the electrode 111A with a fingertip FT. In FIGS. 3A and 3B, the position of the fingertip FT is indicated by a circle. Note that although the electrode 111A will be explained here, the explanation is omitted since the electrodes 111B to 111E are also similar.
  • the fingertip FT is performing an operation input to the electrode 111A and is within the area of the electrode piece 111A1. In such a case, it is possible to detect that an operation input has been made to the electrode 111A based on the capacitance value of the electrode piece 111A1.
  • the fingertip FT is performing an operation input to the electrode 111A, but it overlaps with the electrode pieces 111A1 and 111A2, but does not overlap with the electrode piece 111A3.
  • the capacitance value of each of the electrode pieces 111A1 to 111A3 is smaller than the capacitance value of the electrode piece 111A1 in the case of FIG. It is not possible to detect that an input has been made.
  • a threshold value TH1 is used at which the capacitance value of the electrode piece 111A1 becomes TH1 or more when a pushing operation is performed on the electrode piece 111A1.
  • a push operation is an example of an operation input.
  • the threshold TH1 is an example of a first threshold.
  • the determination unit 141 determines that an operation input has been performed with the fingertip FT on the electrode 111A. good.
  • the determination unit 141 determines the total capacitance value (CA1+CA2) of the adjacent electrode pieces 111A1 and 111A2, the total value (CA2+CA3) of the capacitance values of the adjacent electrode pieces 111A2 and 111A3, and the total value (CA2+CA3) of the capacitance values of the adjacent electrode pieces 111A3 and 111A3.
  • the total value of the three capacitance values (CA3+CA1) of the electrode 111A1 is calculated, and if any of the total values is equal to or higher than the threshold value TH2, it is determined that an operation input has been made to the electrode 111A with the fingertip FT. You can.
  • the threshold TH2 is a larger value than the threshold TH1, and may be set to about 1.4 to 2 times the threshold TH1, for example.
  • Algorithm A mainly assumes cases where the area of the operating body is quite small, and can be used in addition if sufficient operating characteristics cannot be obtained with the correction by Algorithm B described below, but it is not necessarily required. isn't it.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating differences in capacitance values of electrodes 111B to 111D.
  • FIG. 4A shows a state in which the pushing operation is performed with the palms P overlapping so as to straddle the electrodes 111B to 111D.
  • FIG. 4A it is assumed that the user is performing a pressing operation with the palm P on the operation area 101B of the symbol corresponding to the electrode 111C.
  • FIG. 4B shows a state in which a pushing operation is performed only on the electrode 111C with the pad of the finger FC. Note that the positions of the palm P shown in FIG. 4A and the pads of the fingers FC shown in FIG. 4B in the Z direction are the same.
  • the threshold value TH3 is an example of the second threshold value.
  • the input device 100 uses an algorithm to make it possible to judge all pressing operations using the same threshold value TH3.
  • the values are corrected using B.
  • the threshold TH3 is a larger value than the threshold TH2, and may be set to about 1.7 to 2.5 times the threshold TH1, for example.
  • the determination unit 141 performs the following process when determining whether an operation input has been performed on the electrode 111C.
  • the determination unit 141 determines a total value Ctc of the capacitance values of the three electrode pieces of the electrode 111C, a total value Ctb of the capacitance values of the three electrode pieces of the electrode 111B adjacent to the electrode 111C, and a total value Ctb of the capacitance values of the three electrode pieces of the electrode 111B adjacent to the electrode 111C.
  • the corrected capacitance value CC is calculated by adding a coefficient k (0 ⁇ k This is an example of a difference value obtained by subtracting a value multiplied by ⁇ 0.5, preferably 0.1 ⁇ k ⁇ 0.3).
  • the corrected capacitance value CC for a certain electrode 111 is the sum of the capacitance values of three electrode pieces of a certain electrode 111 as Ct1, and the correction capacitance value CC for a certain electrode 111 as Ct1, Alternatively, if the total capacitance value of the three electrode pieces of the plurality of electrodes 111 is Ct2, it can be expressed by the following equation (3).
  • the total value Ct1 is an example of the first total value
  • the total value Ct2 is an example of the second total value.
  • CC Ct1-kCt2 (3)
  • the coefficient k does not necessarily need to be the same for all electrodes, and the correction coefficient for electrodes 111A and 111E is twice the correction coefficient for electrodes 111B to 111D, considering that there is only one adjacent electrode. It can also be used as a value.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the difference in the position of the fingertip FT with respect to the electrode 111C.
  • FIGS. 5A and 5B show three electrode pieces 111C1 to 111C3 of the electrode 111C.
  • each electrode 111 By making the size of each electrode 111 larger than the operation area 101B in plan view, the following situation may occur. For example, as shown in FIG. 5A, when the fingertip FT is located at the end of the electrode pieces 111C3 in a plan view, the threshold value TH1 or more is reached, and as shown in FIG. 5B, the fingertip FT is located at the end of the electrode pieces 111C1 to 111C3 in a plan view. , the corrected capacitance value CC obtained for the electrode 111C is equal to or greater than the threshold value TH3. In the example shown in FIG.
  • the value of any one of the electrode pieces 111C1 to 111C3 of the electrode 111C does not exceed the threshold value TH1, and the total value of the two adjacent electrode pieces does not exceed the threshold value TH2.
  • the total value of the adjacent electrodes 111B and 111D is approximately 0, and therefore the corrected capacitance value CC is approximately equal to the total value of the three electrode pieces 111C1 to 111C3, and is equal to or greater than the threshold value TH3.
  • the fingertip FT is located at the center of the electrode pieces 111C1 to 111C3, it is safe to assume that the user is operating the operation area 101B corresponding to the electrode 111C.
  • the fingertip FT is located at the end of the electrode piece 111C3, and is far away from the operation area 101B.
  • the state shown in FIG. 5A is caused by making the size of each electrode 111 larger than the operation area 101B in plan view.
  • the determination unit 141 performs the following determination process for that electrode 111.
  • the determining unit 141 weights the positions of the electrode pieces 111C1 to 111C3 (centers Ce1, Ce2, Ce3) with respect to the position of the center C of the electrode 111C, and determines the contact center position CO corresponding to the center of the contact area, If the distance between the center C and the contact center position CO is less than or equal to a predetermined distance d, it may be determined that an operation input using the operating body has been performed on the operation area 101B corresponding to the electrode 111C.
  • the center C corresponds to the center of gravity of the electrode 111C, but it may be any position that serves as a reference for determining that the operation is for the operation area 101B, for example, the center of the outer shape in the X direction and the center of the Y direction. It may also be a point where the centers of the outer shapes intersect.
  • the contact center position CO for the electrode pieces 111C1 to 111C3 can be determined as follows. Considering that the origin O of the XY coordinates is placed at the center C of the electrode pieces 111C1 to 111C3, the center Ce1 of the electrode piece 111C1 is located at 180 degrees with respect to the +X direction, and the center Ce2 of the electrode piece 111C2 is located in the +X direction. In contrast, the center Ce3 of the electrode piece 111C1 is located in a direction of -60 degrees (300 degrees) with respect to the +X direction. The angle is expressed counterclockwise with the +X direction being 0 degrees.
  • the centers Ce1, Ce2, and Ce3 correspond to the center of gravity of the electrode 111C1, the electrode 111C2, and the electrode 111C3, respectively, but it is sufficient that they correspond to the center position of each electrode piece, for example, the center of the outer shape in the X direction and the center of the Y direction. It may also be a point where the centers of the outer shapes intersect.
  • the X-coordinate Xwc of the contact center position CO is obtained by weighting the centers Ce1, Ce2, Ce3 of the electrode pieces 111C1 to 111C3 with respect to the center C obtained by multiplying them by the capacitance values CA1 to CA3 of the electrode pieces 111C1 to 111C3.
  • Xwc k ⁇ CA1 ⁇ (-1)+CA2 ⁇ (1/2)+CA3 ⁇ (1/2) ⁇ (4)
  • the constant k is determined from the shape of the electrode, and at the same time, a predetermined distance d is set from the positions of the centers Ce1, Ce2, and Ce3. Then, from the constant k and the actually measured capacitance value, calculate the X coordinate Xwc and Y coordinate Ywc of CO using equations (4) and (5), calculate the square root of the sum of squares as is well known, and move from the center C. Find the distance to the contact center position CO. Then, it is determined whether the contact center position CO is significantly away from the operation area 101B based on whether it is larger than a predetermined distance d, and if it is outside the operation area 101B, it is determined that no operation has been performed in the operation area 101B.
  • the X coordinate of the contact center position CO is obtained by weighting the capacitance values C1 to C3 of each electrode piece to the positions of the three electrode pieces for one electrode 111 without distinguishing between the electrodes 111A to 111E.
  • the Y coordinate Yw of the contact center position CO is obtained by weighting the capacitance values C1 to C3 of each electrode piece to the positions of the three electrode pieces for one electrode 111.
  • Yw k ⁇ C2 ⁇ ( ⁇ 3/2)+C3 ⁇ (- ⁇ 3/2) ⁇ (7)
  • the centers Ce1, Ce2, and Ce3 of each of the electrode pieces 111C1 to 111C3 are determined using the center C of the electrode 111C as a reference position, but they may also be determined using any arbitrary position as a reference.
  • the constant k is set to 1 for calculation and determination. It's okay.
  • the distance may be determined as a relative value such as a predetermined multiple of the distance from the center to the center of each electrode piece, and this may be compared with a threshold value.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a process executed by the determination unit 141.
  • the determination unit 141 starts processing, it executes the following processing.
  • the determination unit 141 acquires the capacitance values of the three electrode pieces of each electrode 111 from the detection unit 130 (step S1).
  • the determination unit 141 determines the total value Ct of the capacitance values of the three electrode pieces of each electrode 111 (step S2).
  • the determination unit 141 determines, for each electrode 111, whether at least one of the capacitance values of the three electrode pieces is greater than or equal to the threshold value TH1 (step S3).
  • the determination unit 141 performs the process of step S6, which will be described later, for the electrodes 111 for which at least one of the capacitance values of the three electrode pieces is determined to be equal to or greater than the threshold value TH1 (S3: YES).
  • the determination unit 141 calculates the total value of the capacitance values of two adjacent electrode pieces by 3. It is determined whether at least one of the three total values is equal to or greater than the threshold value TH2 (step S4).
  • the determination unit 141 determines the total value (CA1+CA2) of the capacitance values of the adjacent electrode pieces 111A1 and 111A2, the total value (CA2+CA3) of the capacitance values of the adjacent electrode pieces 111A2 and 111A3, and the total value (CA2+CA3) of the capacitance values of the adjacent electrode pieces 111A3 and 111A1.
  • the total value of the capacitance values (CA3+CA1) is determined, and it is determined whether any of the total values is equal to or greater than the threshold value TH2.
  • the determination unit 141 performs the process of step S4 for each electrode 111. Note that step S3 and step S4 correspond to algorithm A described above.
  • the determination unit 141 For the electrodes 111 for which at least one of the three total values is determined to be equal to or greater than the threshold value TH2 (S4: YES), the determination unit 141 performs the process of step S6 described later.
  • the determination unit 141 determines that the total value Ct1 of the capacitance values of the three electrode pieces determined in step S2 is , reads the total value Ct2 of the capacitance values of three electrode pieces of one or more electrodes 111 adjacent to the electrode 111 from the RAM of the MCU 140, and determines whether the corrected capacitance value CC obtained according to equation (3) is greater than or equal to the threshold value TH3. is determined (step S5). Note that step S5 corresponds to algorithm B described above.
  • the determination unit 141 determines that the corrected capacitance value CC is equal to or greater than the threshold value TH3 (S5: YES), the determination unit 141 performs the process of step S6 for the electrode 111.
  • the determination unit 141 determines the X coordinate Xw and the Y coordinate Yw according to equations (6) and (7) (step S6).
  • the X coordinate Xw is the X coordinate of the contact center position obtained by weighting the positions of the three electrode pieces of the electrode 111 with the capacitance values C1 to C3
  • the Y coordinate Yw is the contact center position obtained by weighting the positions of the three electrode pieces of the electrode 111. This is the Y coordinate of the contact center position obtained by weighting the position of the piece with the capacitance values C1 to C3.
  • the determination unit 141 determines the distance between the center C of the three electrode pieces and the contact center position obtained by weighting the positions of the three electrode pieces according to the capacitance values. is less than or equal to a predetermined distance d (step S7).
  • the determination unit 141 determines that the distance obtained for the electrode 111 that has undergone the process of step S6 is less than or equal to the predetermined distance d (S7: YES), the determination unit 141 moves the operation area 101B corresponding to the electrode 111 that has undergone the process of step S6. It is determined that a pressing operation has been performed on the symbol, vibration is applied to the input device 100, and a predetermined control performed in response to the symbol pressing operation is performed on a vehicle or the like in which the input device 100 is mounted.
  • the determining unit 141 determines that the calculated distance is not less than the predetermined distance d (S7: NO), the determining unit 141 determines that a pushing operation has been performed on the operating area 101B corresponding to the electrode 111 that has undergone the process of step S6. It is determined that there is no.
  • step S5 determines in step S5 that the corrected capacitance value CC is not equal to or greater than the threshold value TH3 (S5: NO)
  • the determination unit 141 applies the operation area 101B corresponding to the electrode 111 to be determined in step S5. It is determined that the push operation is not performed.
  • the determination unit 141 repeatedly executes the process shown in FIG. 6 at a predetermined control cycle.
  • the determination unit 141 determines the total value Ct1 of the capacitance values of three electrode pieces of a certain electrode 111 and the total value of the capacitance values of three electrode pieces of one or more electrodes 111 adjacent to that electrode 111. Ct2 and subtracting the value obtained by multiplying the total value Ct2 by the coefficient k from the total value Ct1, and the corrected capacitance value CC, which is the difference value, is greater than or equal to the threshold value TH3. (Algorithm B, step S5).
  • the input device 100 that can accurately determine the operational input performed by the operating body on the operating target, regardless of the size of the operating body.
  • operation input is performed using operating bodies of various sizes, such as finger pads FC or palms P
  • the area in contact with the operating surface 101A is different in plan view, so that the Z between each electrode 111 and the operating body is different.
  • the capacitance between each electrode 111 and the operating body is different, but by comparing the correction capacitance value CC with the threshold value TH3 as described above, it is possible to calculate , it is possible to accurately determine that a push-in operation has been performed.
  • the soft pad 101 is considered to be an elastic body with a predetermined spring constant, detecting the distance between the operating body and the electrode corresponds to detecting the pressing force, so it can essentially be used as a pressure sensor. can.
  • the input device 100 can detect the position of a push-in operation based on capacitance, the input device 100 can detect the push-in operation position based on capacitance. Manipulation is detectable. Since a strain type or piezoelectric type pressure sensor is not included in addition to an electrostatic type pressure sensor, the input device 100 capable of detecting a pressing operation can be realized at low cost.
  • the pushing operation is an operation of pushing the operating surface 101A of the soft pad 101 downward to a predetermined depth.
  • the electrostatic sensor 110 is effective not only for pushing the soft pad 101, but also for close-up operations in which the operation surface 101A is moved away from the operation surface 101A without contacting it, or approached to a certain extent, and contact operations in which the operation surface 101A is basically contacted without being pushed in. Detectable.
  • the determination unit 141 can perform the same determination process for the above-described push operation for the proximity operation and the contact operation, and in that case as well, regardless of the size of the operation object, it is possible to It becomes possible to detect distances of
  • each of the plurality of electrodes 111 includes a plurality of electrode pieces, and the determination unit 141 determines which one of the plurality of electrode pieces included in the electrode 111 corresponding to one of the plurality of operation areas 101B. If the capacitance value is greater than or equal to the first threshold TH1, it is determined that an operation input using the operating body has been performed on the operation area 101B corresponding to the electrode 111. When the capacitance value of any of the plurality of electrode pieces is not greater than or equal to the first threshold value TH1, the determination unit 141 determines the total value Ct1 of the capacitance values of the plurality of electrode pieces included in one electrode 111 among the plurality of electrodes 111.
  • one electrode It is determined that an operation input using the operating body has been performed on the operation area 101B corresponding to 111.
  • each electrode 111 is divided into a plurality of electrode pieces, it is possible to detect an operation input using a small area operation body such as a fingertip FT. Further, in a configuration in which each electrode 111 is divided into a plurality of electrode pieces, it can be determined which of the plurality of electrode pieces of each electrode 111 corresponds to which operation input is performed. Therefore, it is possible to provide the input device 100 that can more accurately determine the operation input performed by the operating object on the operating object, regardless of the size of the operating object.
  • the determination unit 141 determines that if the capacitance value CC, which is the difference value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the total value Ct2 by the coefficient k, from the total value Ct1 is greater than or equal to the second threshold TH3, the capacitance value CC included in one electrode 111 is determined to be When the distance between the center C of the electrode 111 and the center C of the electrode 111 is less than or equal to the predetermined distance d, 1 It is determined that an operation input using the operating body has been performed on the operation area 101B corresponding to the two electrodes 111.
  • a possible input device 100 can be provided.
  • each electrode 111 is larger than each corresponding operation area 101B in plan view, and includes each corresponding operation area 101B, so that when an operation input is performed outside the operation area 101B, Since the capacitance value can also be obtained, it is possible to provide the input device 100 that allows operation input over a wide range.
  • each electrode 111 is divided into a plurality of electrode pieces, a position far away from the center of each operation area 101B corresponding to an end of one of the electrode pieces outside the operation area 101B
  • the present invention provides an input device 100 that can determine that no operational input has been performed when the operational input is performed in can be provided.
  • the plurality of electrode pieces have a shape obtained by dividing the electrode 111 radially in a plan view, which part of the electrode pieces corresponds to a plurality of regions obtained by dividing the entire electrode 111 radially in a plan view? It is possible to determine whether an operation input is being performed.
  • the device further includes a soft pad 101 made of a foam material that is placed overlapping the plurality of electrodes 111, and the plurality of operation areas 101B are located on the operation surface 101A of the soft pad 101, so that a pushing operation of pushing the soft pad 101 can be performed. It is possible to provide an input device 100 that enables operation input and can accurately determine whether or not a pressing operation has been performed on the soft pad 101.
  • the operation input is It is possible to provide the input device 100 that can notify the user of the completion of the operation input by presenting vibrations when the determination unit 141 determines that the operation input has been completed.
  • the determination unit 141 determines whether one electrode When the ratio of the maximum value to the minimum value of the capacitance values of the plurality of electrode pieces included in the electrode 111 is greater than or equal to a predetermined value, an operation input using the operating body is performed on the operation area 101B corresponding to one electrode 111. It may be determined that the By determining in this way, the positions of the plurality of electrode pieces included in one electrode 111 with respect to the center position of the plurality of electrode pieces included in one electrode 111 are weighted according to the capacitance values of the plurality of electrode pieces.
  • the threshold values of TH1 and TH2 are set assuming the same distance from the electrode, that is, the position K where the pushing amount is the same. More specifically, TH1 has a threshold value set at position K such that the state of the fingertip FT shown in FIG. 3A (the state within the region of one electrode piece) can be detected. Further, TH2 is set so that the threshold value TH2 is approximately 1.4 to 2 times as large as TH1 so that the state of the fingertip FT shown in FIG. 3B (the state spanning two electrode pieces) at position K can be detected. . However, the threshold value of TH3 is set assuming a position K' where the pushing amount is smaller than the position K.
  • TH3 assumes a state of pressing with the palm of the hand as shown in FIG. 4A at position K' where the amount of depression is smaller than position K. This is because the palm has a wider area than the fingertips, and the same pressure can be applied with a smaller amount of pressure than when pressing with the fingertips.In this embodiment, since it is used as a pressure sensor, a constant pressure is applied. This is to determine that a predetermined action has been performed when the above occurs.
  • step S5 determination of the amount of palm depression in step S5 can be made more accurately than in the case where no correction is made.
  • the determination unit 141 calculates the capacitance of ⁇ ( ⁇ is an integer of 2 or more) adjacent electrodes 111 from the capacitance value of one of the plurality of electrodes 111. Operation is performed on the operation area 101B corresponding to one electrode 111 based on the capacitance value CC, which is the difference value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the total value of the capacitance values by the coefficient k (0 ⁇ k ⁇ 1/ ⁇ ). It may be determined that an operation input using the body has been performed.
  • the input can accurately determine the operation input performed by the operation object on the operation object, regardless of the size of the operation object.
  • An apparatus 100 can be provided.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of an electrostatic sensor 110M according to a modification of the embodiment.
  • the electrostatic sensor 110M has electrodes 111A to 111E like the electrostatic sensor 110 shown in FIG. 2, but in FIG. and
  • the electrostatic sensor 110M has a configuration in which a dummy electrode 115 is added to the -X direction side of the electrode 111E located at the -X direction end of the electrostatic sensor 110M.
  • the dummy electrode 115 may also be provided on the +X direction side of the electrode 111A at the end on the +X direction side.
  • the dummy electrode 115 is connected to the detection section 130, and the capacitance value of the dummy electrode 115 is input to the determination section 141 via the detection section 130.
  • the dummy electrode 115 is a dummy electrode that is arranged adjacent to the electrode 111 located at the end of the plurality of electrodes 111 and used for calculating the capacitance value CC, which is the difference value of the capacitance values.
  • a dummy electrode is an electrode that is used only to obtain a difference value of capacitance values, and does not have an operation area 101B corresponding to the dummy electrode 115.
  • the capacitance value CC may be obtained by multiplying the sum of the capacitance value of the electrode 111D and the capacitance value of the dummy electrode 115 by a coefficient k.
  • the capacitance value CC which is the difference value, can be calculated by considering the capacitance value between the electrodes 111D on both sides and the dummy electrode 115.
  • steps S3 to S5 are performed so that it is determined that a predetermined operation has been performed when a certain pressing force is applied using the electrostatic sensor 110 for pressure detection with the fingertips and palm.
  • steps S3 and S4 can also be used as a proximity or contact sensor, and at least one of steps S3 and S4 can be omitted.
  • steps S6 and S7 in this embodiment can also be omitted.
  • the input device 100 of this embodiment is divided into three electrode pieces, the number is not limited to three. Furthermore, it may be formed by one electrode without being divided. When formed with one electrode, steps S4, S6, and S7 cannot be performed and are omitted. In S3, it is determined whether the measured capacitance value is greater than or equal to the threshold TH1, and in S5, the measured capacitance value is A corrected capacitance value is obtained by subtracting the capacitance values of adjacent electrodes from , and it is determined whether the capacitance value is equal to or larger than the threshold value TH3.
  • Input device 101 Soft pad (example of covering part) 101A Operation surface 101B Operation area 110 Electrostatic sensor 111, 111A to 111E Electrode (an example of multiple electrodes) 111A1 to 111A3, 111C1 to 111C3 Electrode pieces (an example of multiple electrode pieces) 120 Actuator (an example of a vibration element) 130 detection unit 140 MCU 141 Judgment unit 142 Drive control unit

Abstract

操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能な入力装置を提供する。　入力装置は、隣接して配置される複数の操作領域に対応して前記複数の操作領域の裏面側にそれぞれ配置される複数の電極と、前記複数の電極の容量値を検出する検出部と、前記検出部によって検出される複数の容量値に基づいて、前記複数の操作領域のうちのいずれかの操作領域に対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する判定部とを含み、前記判定部は、前記複数の電極のうちの１つの電極の容量値から、当該１つの電極に隣接する電極の容量値に係数ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じた値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する。

Description

入力装置
　本開示は、入力装置に関する。
　従来より、複数の操作領域を有する操作面と、前記操作面への物体（操作体）の接近によって生じる物理量の変化を検出し、前記物理量の変化量に応じた出力値を出力する複数の検出手段と、前記複数の検出手段の出力値に基づいて操作対象の操作領域を判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記複数の検出手段のうち、第１操作領域に対応する第１検出手段の第１出力値が所定の基準値以上の場合であっても、前記第１出力値に対する他の操作領域に対応する検出手段の出力値の出力比が所定の基準比以上のときは、前記第１操作領域を非操作対象と判定するタッチスイッチがある。検出手段は、静電容量センサの電極であり、物理量は静電容量値（容量値）である（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１－２５８４５６号公報
　ところで、操作面に指先が触れる場合と、操作面に掌が触れる場合とでは、電極に対する指先と掌の距離が等しくても、電極で検出される容量値は異なる。電極に対する操作体の面積（大きさ）が異なるからである。また、容量値は、操作体と電極との距離によっても異なる。
　従来のタッチスイッチは、このような操作体の大きさの違いによる容量値の違いに対応していないため、操作面から離れている操作体が大きいことによって容量値が増大しているのか、操作体が操作面に近づいていることで容量値が増大しているのかが分からず、どのような操作入力が行われているのかを誤って判定するおそれがある。
　そこで、操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能な入力装置を提供することを目的とする。
　本開示の実施形態の入力装置は、隣接して配置される複数の操作領域に対応して前記複数の操作領域の裏面側にそれぞれ配置される複数の電極と、前記複数の電極の容量値を検出する検出部と、前記検出部によって検出される複数の容量値に基づいて、前記複数の操作領域のうちのいずれかの操作領域に対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する判定部とを含み、前記判定部は、前記複数の電極のうちの１つの電極の容量値から、当該１つの電極に隣接する電極の容量値に係数ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じた値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する。
　操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能な入力装置を提供することができる。
実施形態の入力装置１００の構成の一例を示す断面図である。 実施形態の入力装置１００の操作状態の一例を示す断面図である。 静電センサ１１０の構成の一例を示す図である。 電極１１１Ａの電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３の容量値の違いを説明する図である。 電極１１１Ａの電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３の容量値の違いを説明する図である。 電極１１１Ｂ～１１１Ｄの容量値の違いを説明する図である。 電極１１１Ｂ～１１１Ｄの容量値の違いを説明する図である。 電極１１１Ｃに対する指先ＦＴの位置の違いを説明する図である。 電極１１１Ｃに対する指先ＦＴの位置の違いを説明する図である。 判定部１４１が実行する処理の一例を表すフローチャートである。 実施形態の変形例の静電センサ１１０Ｍの構成の一例を示す図である。
　以下、本開示の入力装置を適用した実施形態について説明する。
　以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。また、ＸＹ面視することを平面視と称す。
　＜実施形態＞
　＜入力装置１００の構成＞
　図１Ａは、実施形態の入力装置１００の構成の一例を示す断面図である。図１Ｂは、実施形態の入力装置１００の操作状態の一例を示す断面図である。入力装置１００は、ソフトパッド１０１、静電センサ１１０、アクチュエータ１２０、検出部１３０、及びＭＣＵ(micro controller unit)１４０を含む。ソフトパッド１０１は、発泡材製の被覆部の一例であり、アクチュエータ１２０は、振動素子の一例である。
　ソフトパッド１０１は、静電センサ１１０の上に重ねて設けられており、静電センサ１１０の上面を覆っている。ソフトパッド１０１は、発泡ウレタン、発泡スポンジ、又は発泡ゴム等の発泡材で作製され、押し込まれると弾性変形するカバーである。
　ソフトパッド１０１の上面は操作面１０１Ａであり、静電センサ１１０の複数の電極１１１にそれぞれ対応した複数のシンボルが表示される。複数のシンボルは、操作面１０１Ａの複数の操作部に対応してそれぞれ設けられる。シンボルとは、例えば所定の意味を持つ文字、数字、記号、線図、マーク等であり、ここでは入力装置１００の複数の操作部の機能や種類等を表す。なお、ソフトパッド１０１の上面に複数のシンボルを設けた加飾シートで操作面を形成しても良い。
　ソフトパッド１０１は、利用者が入力装置１００に対して操作入力を行う際に、シンボルが表示される操作領域に手等を近づけ、図１Ｂに示すように操作面１０１Ａを下方に押し込む操作入力が行われる部材である。入力装置１００は、このように操作領域を手等で下方に押し込むことによって、操作入力が確定する入力装置である。
　静電センサ１１０は、ソフトパッド１０１の裏面側（－Ｚ方向側）に設けられている。静電センサ１１０は、基板１１０Ａと複数の電極１１１とを有する。複数の電極１１１は、導電材料製であればよく、透明にする場合にはＩＴＯ(Indium-TIN Oxide)のような透明電極材料で作製すればよく、透明にする必要がなければ、銅箔やアルミニウム箔等の金属箔で作製すればよい。また、部分的に透明にする場合には、透明電極材料で作製する部分と、金属箔で作製する部分とを設ければよい。
　複数の電極１１１は、互いに隣接して設けられる。一例として、ここでは３つの電極１１１がＸ方向に配列されている構成を示すが、複数の電極１１１はＸ方向及びＹ方向にマトリクス状に配列されていてもよい。複数の電極１１１は、Ｘ方向若しくはＹ方向に沿って、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って、平面的に配列されていればよく、一例として、Ｚ方向の位置は等しい。
　複数の電極１１１は、基板１１０Ａの配線を介して検出部１３０に接続されている。複数の電極１１１と指先ＦＴ等の操作体との間の静電容量は、検出部１３０によって検出される。
　アクチュエータ１２０は、ソフトパッド１０１に振動を伝達可能な振動素子であり、一例として、基板１１０Ａの下面に設けられている。アクチュエータ１２０は、ＭＣＵ１４０に接続されており、ＭＣＵ１４０の駆動制御部１４２によって駆動される。
　アクチュエータ１２０は、ソフトパッド１０１に振動を伝達可能であればよいため、基板１１０Ａの下面に限らず、基板１１０Ａの上面やその他の部分に設けられていてもよく、ソフトパッド１０１に設けられていてもよく、ソフトパッド１０１を保持する図示しない筐体等に設けられていてもよい。アクチュエータ１２０は、一例として、利用者が入力装置１００に対して行う操作入力が確定したときに、ＭＣＵ１４０によって駆動され、振動を利用者に呈示する。
　検出部１３０は、静電センサ１１０の複数の電極１１１の静電容量を表す容量値（静電容量値）を検出し、デジタル値に変換してＭＣＵ１４０に出力する。このような検出部１３０は、一例として、Ａ／Ｄコンバータを含むＩＣ(Integrated Circuit)で実現可能である。
　ＭＣＵ１４０は、検出部１３０に接続されている。ＭＣＵ１４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。
　ＭＣＵ１４０は、判定部１４１及び駆動制御部１４２を有する。判定部１４１及び駆動制御部１４２は、ＭＣＵ１４０が実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。
　判定部１４１は、検出部１３０によって検出される複数の電極１１１の容量値から、複数の電極１１１に対して操作体による操作入力が行われたことを判定する。判定部１４１が実行する判定処理の詳細については後述する。
　駆動制御部１４２は、判定部１４１によって操作体による操作入力が行われたと判定されると、アクチュエータ１２０を駆動する。ここでは、一例として、駆動制御部１４２は、利用者が入力装置１００に対して行う操作入力が確定したときにアクチュエータ１２０を駆動し、振動を利用者に呈示する。
　＜入力装置１００の操作＞
　図１Ｂに示すように、入力装置１００は、ソフトパッド１０１の操作面１０１Ａを押し下げることによって、静電センサ１１０の複数の電極１１１のいずれかを操作することができる。利用者が指先ＦＴでソフトパッド１０１の操作面１０１Ａを押し下げると、指先ＦＴと電極１１１との間の容量値（静電容量値）が変化するため、判定部１４１が容量値の変化に基づいて操作の有無を判定し、いずれかの電極１１１に操作が行われたことを判定することができる。なお、図１Ｂには符号ＦＣで指の腹の位置を示す。以下、指の腹ＦＣと称す。
　判定部１４１によって操作入力が行われたと判定されると、駆動制御部１４２はアクチュエータ１２０を駆動するので、利用者は、指先ＦＴや掌等で振動を感じることで、自分で行った操作入力が確定したことを触覚で認識することができる。このため、入力装置１００は、一例として、ブラインドタッチで操作する可能性のあるスイッチとして利用可能である。
　＜静電センサ１１０の構成の詳細＞
　図２は、静電センサ１１０の構成の一例を示す図である。静電センサ１１０は、一例としてＴ字型の基板１１０Ａの上面に設けられた５つの電極１１１（１１１Ａ～１１１Ｅ）を有する。５つの電極１１１については、各々を区別する場合に電極１１１Ａ～１１１Ｅと称し、特に区別しない場合には単に電極１１１と称す。
　５つの電極１１１のうちの最も＋Ｘ方向側の電極１１１Ａは、３つの電極片１１１Ａ１、１１１Ａ２、１１１Ａ３を有する。これは電極１１１Ｂ～１１１Ｅについても同様であるが、図２では、電極１１１Ａについてのみ、３つの電極片に符号１１１Ａ１、１１１Ａ２、１１１Ａ３を記す。電極１１１Ａ～１１１Ｅの構成は同様であるため、ここでは電極１１１Ａの電極片１１１Ａ１、１１１Ａ２、１１１Ａ３について説明する。
　電極片１１１Ａ１、１１１Ａ２、１１１Ａ３は、平面視で全体として略正方形の電極１１１Ａの中心Ｃに対して、電極１１１Ａを放射状に分割して得る３つの電極片である。電極片１１１Ａ１は、中心Ｃの－Ｘ方向側に位置し、時計回りに電極片１１１Ａ１、１１１Ａ２、１１１Ａ３が配置されている。電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３の各々は、中心Ｃに対して１２０度に広がる扇形の電極片である。電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３は、３本の配線を介してコネクタ１１０Ａ１に接続されている。コネクタ１１０Ａ１は、検出部１３０に接続される。
　また、図２では、電極１１１Ａ～１１１Ｅの中心部に破線で操作領域１０１Ｂを示す。図２には、ソフトパッド１０１の操作面１０１Ａに表示される５つの操作領域１０１Ｂの位置を電極１１１Ａ～１１１Ｅの中心部に破線で示す。操作領域１０１Ｂは、操作体が操作入力を行おうとする操作対象であり、シンボルが形成されている領域内を示す。
　ソフトパッド１０１の操作面１０１Ａでは、５つの操作領域１０１Ｂにシンボルが表示される。シンボルとは、例えば所定の意味を持つ文字、数字、記号、線図、マーク等であり、ここでは入力装置１００の複数の操作部の機能や種類等を表す。
　図２には、一例として、電極１１１Ｃに重ねて表示される操作領域１０１Ｂに「ＡＣ」の文字を記す。ＡＣは、エアコンディショナの略である。電極１１１Ｃに重ねて表示される操作領域１０１Ｂはエアコンディショナ（ＡＣ）の操作部である。電極１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｄ、１１１Ｅに重ねて表示される４つの操作領域１０１Ｂにも「ＡＣ」以外のシンボルが表示されるが、図２では省略する。
　各シンボルは、次のようにして各操作領域１０１Ｂに表示可能である。例えば、各電極１１１のうちの操作領域１０１Ｂと重なる部分を透明電極材料で構成するとともに、操作領域１０１Ｂと重ならない部分を透明ではない金属箔等で構成し、ソフトパッド１０１にシンボルの形状に合わせた透光部又は遮光部を設け、静電センサ１１０の－Ｚ方向側に設けた光源から光を照射することによって、各操作領域１０１Ｂにシンボルを表示してもよい。また、操作領域１０１Ｂ（操作面１０１Ａの表面）に、シンボルを印刷等で表示してもよい。
　電極１１１は、平面視において、対応する操作領域１０１Ｂよりも大きく、かつ、対応する操作領域１０１Ｂを内包する。電極１１１と、対応する操作領域１０１Ｂとの大きさ（サイズ）と、位置関係とを上述のように設定するのは、次のような理由によるものである。
　それは、本開示の入力装置１００を、車両の入力装置として用いた場合に、操作領域１０１Ｂの周辺部分を押した場合にも入力判定可能とし、運転手が手元を注視せずとも入力可能とする為である。
　ところで、利用者がソフトパッド１０１の操作面１０１Ａに操作入力を行う際には、指先ＦＴで行う場合もあれば、指の腹ＦＣや掌で行う場合もあり得る。指先ＦＴで行われる操作は、図１Ｂに示すように操作面１０１Ａに対して指先ＦＴを立てた状態で、指の先端でソフトパッド１０１を押し込む操作である。また、指の腹ＦＣで行われる操作は、指先ＦＴで行われる操作に比べると、操作面１０１Ａに接触する面積が平面視で大きい。また、掌の腹で行われる操作は、指先ＦＴや指の腹ＦＣで行われる操作に比べると、操作面１０１Ａに接触する面積が平面視でさらに大きい。
　このように、操作入力が、指先ＦＴ、指の腹ＦＣ、又は掌によって行われる場合には、操作面１０１Ａに接触する面積が平面視で異なるため、各電極１１１と操作体（指先ＦＴ、指の腹ＦＣ、又は掌等）とのＺ方向の距離が同じであっても、各電極１１１と操作体（指先ＦＴ、指の腹ＦＣ、又は掌等）との静電容量は異なる。各電極１１１と容量結合する操作体の面積が異なるからである。そして、これは電極の面積が指先ＦＴの面積と同等以上の場合に顕著となる。すなわち、電極の面積が指先ＦＴの面積に比べて十分に狭い場合は、指先ＦＴと指又は掌の場合の容量値の差は、回り込む電界による成分だけの違いであり、大きな差とはならない。一方、電極面積が、指先ＦＴの面積と同等以上の場合は、平行な電界の面積が変わるので容量値の差は大きくなり、操作入力が行われたものとして誤判定する可能性がある。
　入力装置１００は、面積の大きい電極に対して、指の腹ＦＣや、面積が大きい掌等の様々な操作体によって操作入力が行われても、操作体のＺ方向の位置を正確に検出し、操作体の大きさによらずに、操作対象である操作領域１０１Ｂに対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能にする。これを実現するために、以下で説明するアルゴリズムＢを用いて値を補正している。
　＜入力装置１００のアルゴリズム＞
　入力装置１００は、図２に示す電極１１１を用いて、様々な面積を取り得る操作体によって操作入力が行われた場合に、押し込み操作が行われたことを正確に判定するために、以下で説明するアルゴリズムを採用する。図３Ａ乃至図５Ｂを用いて説明する。
　＜アルゴリズムＡ＞
　ここでは、図３Ａ及び図３Ｂを用いてアルゴリズムＡによる判定部１４１の判定処理について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、電極１１１Ａの電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３の容量値の違いを説明する図である。図３Ａ及び図３Ｂで説明するアルゴリズムＡは、操作体の平面視での面積が比較的小さい場合を想定しており、一例として指先ＦＴで電極１１１Ａに対して操作入力が行われる場合を示す。図３Ａ及び図３Ｂでは、指先ＦＴの位置を円で示す。なお、ここでは電極１１１Ａについて説明するが、電極１１１Ｂ～１１１Ｅも同様の為、説明は省略する。
　図３Ａでは、指先ＦＴは、電極１１１Ａに対して操作入力を行っており、電極片１１１Ａ１の領域内にある。このような場合には、電極片１１１Ａ１の容量値に基づいて、電極１１１Ａに対して操作入力が行われたことを検出可能である。
　図３Ｂでは、指先ＦＴは、電極１１１Ａに対して操作入力を行っているが、電極片１１１Ａ１及び１１１Ａ２と重なっており、電極片１１１Ａ３とは重なっていない。このような場合には、電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３の各々の容量値は、図３Ａの場合の電極片１１１Ａ１の容量値よりも小さいため、図３Ａと同一の判定方法では、電極１１１に対して操作入力が行われたことを検出することはできない。
　ここで、図３Ａに示すように電極片１１１Ａ１に対して押し込み操作が行われた場合に電極片１１１Ａ１の容量値がＴＨ１以上になる閾値ＴＨ１を用いる。押し込み操作は操作入力の一例である。閾値ＴＨ１は、第１閾値の一例である。このような閾値ＴＨ１を用いれば、電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３のいずれかに対して押し込み操作が行われたことを判定できる。このため、判定部１４１は、電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３のいずれかの容量値ＣＡ１～ＣＡ３が閾値ＴＨ１以上であれば、電極１１１Ａに対して指先ＦＴで操作入力が行われたことを判定してもよい。
　また、図３Ｂの場合には、電極片１１１Ａ１～１１１Ａ３のすべての容量値は閾値ＴＨ１以上にならない。このため、判定部１４１は、隣り合う電極片１１１Ａ１及び１１１Ａ２の容量値の合計値（ＣＡ１＋ＣＡ２）と、隣り合う電極片１１１Ａ２及び１１１Ａ３の容量値の合計値（ＣＡ２＋ＣＡ３）と、隣り合う電極片１１１Ａ３及び１１１Ａ１の容量値の合計値（ＣＡ３＋ＣＡ１）との３つの合計値を求め、いずれかの合計値が閾値ＴＨ２以上であれば、電極１１１Ａに対して指先ＦＴで操作入力が行われたことを判定してもよい。閾値ＴＨ２は、閾値ＴＨ１よりも大きな値であり、一例として、閾値ＴＨ１の１．４倍～２倍程度に設定すればよい。
　なお、アルゴリズムＡは、操作体の面積がかなり小さい場合を主に想定して、以下で説明するアルゴリズムＢによる補正だけでは十分な操作特性を得られない場合、追加して用いれば良く、必ずしも必須ではない。
　＜アルゴリズムＢ＞
　ここでは、図４Ａ及び図４Ｂを用いてアルゴリズムＢによる判定部１４１の判定処理について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、電極１１１Ｂ～１１１Ｄの容量値の違いを説明する図である。図４Ａには、電極１１１Ｂ～１１１Ｄに跨がるように掌Ｐが重なった状態で押し込み操作が行われている状態を示す。図４Ａでは、利用者は、電極１１１Ｃに対応するシンボルの操作領域１０１Ｂに対して掌Ｐで押し込み操作を行っていることとする。また、図４Ｂには、電極１１１Ｃにのみ指の腹ＦＣで押し込み操作が行われている状態を示す。なお、図４Ａに示す掌Ｐと、図４Ｂに示す指の腹ＦＣとのＺ方向の位置は等しいものとする。
　図４Ａでは、掌Ｐが電極１１１Ｂ～１１１Ｄに跨がるように重なって押し込み操作が行われているため、操作入力が行われていない状態と比べて、電極１１１Ｂ～１１１Ｄの容量値が変化する。また、図４Ｂでは、電極１１１Ｃにのみ指の腹ＦＣで押し込み操作が行われているため、電極１１１Ｃの容量値が変化する。
　このように、掌Ｐ又は指の腹ＦＣのように面積が異なる操作体によって押し込み操作が行われた場合に、いずれの押し込み操作も同一の閾値ＴＨ３で判定するために、判定部１４１は、次のような判定処理を行う。閾値ＴＨ３は第２閾値の一例である。また、掌Ｐ又は指の腹ＦＣのように面積が異なる操作体によって押し込み操作が行われた場合に、いずれの押し込み操作も同一の閾値ＴＨ３で判定可能にするために、入力装置１００は、アルゴリズムＢを用いて値を補正している。閾値ＴＨ３は、閾値ＴＨ２よりも大きな値であり、一例として、閾値ＴＨ１の１．７倍～２．５倍程度に設定すればよい。
　判定部１４１は、電極１１１Ｃについて操作入力が行われたかどうかを判定する際に、次のような処理を行う。判定部１４１は、電極１１１Ｃの３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔｃと、電極１１１Ｃに隣接する電極１１１Ｂの３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔｂと、電極１１１Ｃに隣接する電極１１１Ｄの３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔｄとを求め、次式（１）で補正した補正容量値ＣＣが閾値ＴＨ３以上であるかどうかで、電極１１１Ｃについて操作入力が行われたかどうかを判定してもよい。なお、係数ｋは、０＜ｋ＜１である。
ＣＣ＝Ｃｔｃ－ｋ（Ｃｔｂ＋Ｃｔｄ）　　　（１）
　補正容量値ＣＣは、複数の電極１１１Ａ～１１１Ｅのうちの１つの電極１１１Ｃの容量値から、当該１つの電極１１１Ｃに隣接する電極１１１Ｂ及び１１１Ｃの容量値Ｃｔｂ及びＣｔｄに、係数ｋ（０＜ｋ＜０．５、好ましくは０．１≦ｋ≦０．３）を乗じた値を減じた差分値の一例である。
　判定部１４１は、このような判定処理を電極１１１Ａ～１１１Ｅの各々について行う。両側の電極１１１Ａ及び１１１Ｅは、隣接する電極が１つであるため、隣接する１つの電極の容量値に係数ｋを乗じて、自己の容量値から減算すればよい。例えば、電極１１１Ａについては、判定部１４１は、電極１１１Ａの３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔａと、電極１１１Ｃに隣接する電極１１１Ｂの３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔｂとを求め、補正容量値ＣＣを次式（２）のように求めればよい。
ＣＣ＝Ｃｔａ－ｋＣｔｂ　　　（２）
　ここで、電極１１１Ａ～１１１Ｅを区別せずに、ある１つの電極１１１についての補正容量値ＣＣは、ある電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値をＣｔ１、ある電極１１１に隣接する１又は複数の電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値をＣｔ２とすると、次式（３）で表すことができる。合計値Ｃｔ１は第１合計値の一例であり、合計値Ｃｔ２は第２合計値の一例である。
ＣＣ＝Ｃｔ１－ｋＣｔ２　　　（３）
　なお、係数ｋは必ずしもすべての電極において一致させる必要は無く、電極１１１Ａ及び１１１Ｅの補正係数は、隣接する電極が１つであることを考慮して、電極１１１Ｂ～１１１Ｄの補正係数の２倍の値としても良い。
　そして、電極１１１Ｃに対応するシンボルの操作領域１０１Ｂに対して掌Ｐで押し込み操作を行う場合、掌Ｐの面積は大きいので電極１１１Ｃの容量値は大きく増加し、また同時に面積が大きい為、隣の電極の容量値も増加する。一方、指の腹ＦＣで押し込み操作を行う場合には、指の腹ＦＣの面積は掌Ｐより小さく、掌Ｐで操作する場合に比べて電極１１１Ｃの容量値の変化は少ないが、隣の電極の容量値は、ほとんど変化しない。よって、式（１）（２）（３）のように、隣の電極の容量値の差分をとる補正をする事によって、掌Ｐ或いは指の腹ＦＣなど面積に関わらず電極との距離に応じた値に補正されることとなるので、同じ閾値を用いて、押し込み操作が行われたかの判断をすることができる。
　＜アルゴリズムＣ＞
　ここでは、図５Ａ及び図５Ｂを用いてアルゴリズムＣによる判定部１４１の判定処理について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、電極１１１Ｃに対する指先ＦＴの位置の違いを説明する図である。図５Ａ及び図５Ｂには、電極１１１Ｃの３つの電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３を示す。
　各電極１１１のサイズを平面視で操作領域１０１Ｂよりも大きくしたことにより、次のような状態が生じうる。例えば、図５Ａに示すように、平面視において指先ＦＴが電極片１１１Ｃ３の端に位置する場合には、閾値ＴＨ１以上となり、図５Ｂに示すように、平面視において指先ＦＴが電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心に位置する場合には、電極１１１Ｃについて求めた補正容量値ＣＣは、閾値ＴＨ３以上になる。なお、該図５Ｂに示す例においては、電極１１１Ｃのいずれの１つの電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の値は閾値ＴＨ１を超えず、また隣り合う２つの電極片の合計値も閾値ＴＨ２を超えないが、隣の電極１１１Ｂ、１１１Ｄの合計値はほぼ０であり、この為、補正容量値ＣＣは３つの電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の合計値とほぼ同等であり閾値ＴＨ３以上となる。
　図５Ｂの場合は、指先ＦＴが電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心に位置しているため、利用者が電極１１１Ｃに対応する操作領域１０１Ｂを操作していると考えて問題ない。一方、図５Ａの場合は、指先ＦＴが電極片１１１Ｃ３の端に位置しており、操作領域１０１Ｂから大きく外れている。図５Ａに示す状態は、各電極１１１のサイズを平面視で操作領域１０１Ｂよりも大きくしたことによって生じる。
　このため、アルゴリズムＣでは、アルゴリズムＡ或いはＢの処理において閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３以上の電極１１１がある場合に、判定部１４１は、その電極１１１について次のような判定処理を行う。
　判定部１４１は、電極１１１Ｃの中心Ｃの位置に対する電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の位置（中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３）に、容量値を重み付けして接触領域の中心に対応する接触中心位置ＣＯを求め、中心Ｃと接触中心位置ＣＯとの距離が所定距離ｄ以下の場合に、電極１１１Ｃに対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定してもよい。なお中心Ｃは、電極１１１Ｃの重心位置に相当するが、操作領域１０１Ｂに対しての操作であることを判定する為の基準となる位置であれば良く、例えばＸ方向の外形の中心とＹ方向の外形の中心が交わる点などとしても良い。
　電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３に対する接触中心位置ＣＯは、次のように求めることができる。電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心ＣにＸＹ座標の原点Ｏを置いて考えると、電極片１１１Ｃ１の中心Ｃｅ１は＋Ｘ方向に対して１８０度の方向に位置し、電極片１１１Ｃ２の中心Ｃｅ２は＋Ｘ方向に対して＋６０度の方向に位置し、電極片１１１Ｃ１の中心Ｃｅ３は＋Ｘ方向に対して－６０度（３００度）の方向に位置する。角度は＋Ｘ方向を０度として反時計回りで表す。なお、中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３はそれぞれ電極１１１Ｃ１，電極１１１Ｃ２，電極１１１Ｃ３の重心位置が相当するが、各電極片の中心位置に相当するものであれば良く例えばＸ方向の外形の中心とＹ方向の外形の中心が交わる点などとしても良い。
　ところで原点Ｏから中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３迄の距離は同じでありｋとする。このため、電極片１１１Ｃ１の中心Ｃｅ１のＸ座標の成分はＣＯＳ１８０度（＝－１）にｋを掛けた値であり、Ｙ座標の成分はＳＩＮ１８０度（＝０）にｋを掛けた値である。電極片１１１Ｃ２の中心Ｃｅ２のＸ座標の成分はＣＯＳ６０度（＝１／２）にｋを掛けた値であり、Ｙ座標の成分はＳＩＮ６０度（＝√３／２）にｋを掛けた値である。電極片１１１Ｃ３の中心Ｃｅ３のＸ座標の成分はＣＯＳ３００度（＝１／２）にｋを掛けた値であり、Ｙ座標の成分はＳＩＮ３００度（＝－√３／２）にｋを掛けた値である。
　そして、これらで求めた中心Ｃに対する電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３に、電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の容量値ＣＡ１～ＣＡ３を掛けることで重み付けして得る接触中心位置ＣＯのＸ座標Ｘｗｃは、次式（４）で求めることができる。
Ｘｗｃ＝ｋ×｛ＣＡ１×（－１）＋ＣＡ２×（１／２）＋ＣＡ３×（１／２）｝　　　（４）
　また、同様に、電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３に、電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の容量値ＣＡ１～ＣＡ３を掛ける事で重み付けを行って得る接触中心位置ＣＯのＹ座標Ｙｗｃは、次式（５）で求めることができる。
Ｙｗｃ＝ｋ×｛ＣＡ２×（√３／２）＋ＣＡ３×（－√３／２）｝　　　（５）
　そして、これによって、中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３の位置と、中心Ｃから接触中心位置ＣＯの位置関係を求めることができる。
　実際には、電極の形状から定数ｋを求め、同時に中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３の位置から所定距離ｄを設定する。そして、定数ｋと実際に測定した容量値から式（４），（５）式によってＣＯのＸ座標Ｘｗｃ及びＹ座標Ｙｗｃを求め、周知のように二乗和の平方根を計算して、中心Ｃから接触中心位置ＣＯまでの距離を求める。そして、接触中心位置ＣＯが所定距離ｄより大きいかによって操作領域１０１Ｂから大きく外れているかを判定し、外れている場合は操作領域１０１Ｂには操作が行われなかったと判定する。
　ここで、電極１１１Ａ～１１１Ｅを区別せずに、ある１つの電極１１１についての３つの電極片の位置に、それぞれの電極片の容量値Ｃ１～Ｃ３を重み付けして得る接触中心位置ＣＯのＸ座標Ｘｗは、式（４）と同様の次式（６）で求めることができる。
Ｘｗ＝ｋ×｛Ｃ１×（－１）＋Ｃ２×（１／２）＋Ｃ３×（１／２）｝　　　（６）
　また、電極１１１Ａ～１１１Ｅを区別せずに、ある１つの電極１１１についての３つの電極片の位置に、それぞれの電極片の容量値Ｃ１～Ｃ３を重み付けして得る接触中心位置ＣＯのＹ座標Ｙｗは、次式（７）で求めることができる。
Ｙｗ＝ｋ×｛Ｃ２×（√３／２）＋Ｃ３×（－√３／２）｝　　　（７）
　なお、本実施形態においては、それぞれの電極片１１１Ｃ１～１１１Ｃ３の中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３は、電極１１１Ｃの中心Ｃを基準位置として求めたが、任意の位置を基準としても求めても良い。
　また、中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３の位置、それに応じて設定される所定距離ｄ、接触中心位置ＣＯにはすべて定数ｋが掛けられているのと同じ為、定数ｋを１として計算して判定しても良い。すなわち、操作領域１０１Ｂから大きく外れているかを判定する為には、必ずしも電極の中心から接触中心迄までの距離の絶対値を求める必要は無く、電極の大きさを基準とした数値(例えば電極の中心から各電極片の中心までの距離)の所定倍数など相対的な値として距離を求め、これを閾値と比較しても良い。
　＜フローチャート＞
　図６は、判定部１４１が実行する処理の一例を表すフローチャートである。判定部１４１は、処理をスタートさせると、以下のような処理を実行する。
　判定部１４１は、各電極１１１の３つの電極片の容量値を検出部１３０から取得する（ステップＳ１）。
　判定部１４１は、各電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔを求める（ステップＳ２）。
　判定部１４１は、各電極１１１について、３つの電極片の容量値のうちの少なくともいずれか１つが閾値ＴＨ１以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。
　判定部１４１は、３つの電極片の容量値のうちの少なくともいずれか１つが閾値ＴＨ１以上である（Ｓ３：ＹＥＳ）と判定した電極１１１については、後述するステップＳ６の処理を行う。
　また、判定部１４１は、３つの電極片の容量値のうちのいずれも閾値ＴＨ１以上ではない（Ｓ３：ＮＯ）と判定した電極１１１について、隣り合う２つの電極片の容量値の合計値を３つ求め、３つの合計値のうちの少なくともいずれか１つが閾値ＴＨ２以上であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。例えば、判定部１４１は、隣り合う電極片１１１Ａ１及び１１１Ａ２の容量値の合計値（ＣＡ１＋ＣＡ２）と、隣り合う電極片１１１Ａ２及び１１１Ａ３の容量値の合計値（ＣＡ２＋ＣＡ３）と、隣り合う電極片１１１Ａ３及び１１１Ａ１の容量値の合計値（ＣＡ３＋ＣＡ１）との３つの合計値を求め、いずれかの合計値が閾値ＴＨ２以上であるかどうかを判定する。判定部１４１は、各電極１１１についてステップＳ４の処理を行う。なお、ステップＳ３とステップＳ４が、前述のアルゴリズムＡに相当する。
　判定部１４１は、３つの合計値のうちの少なくともいずれか１つが閾値ＴＨ２以上である（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定した電極１１１については、後述するステップＳ６の処理を行う。
　また、判定部１４１は、３つの合計値のうちのいずれも閾値ＴＨ２以上ではない（Ｓ４：ＮＯ）と判定した電極１１１については、ステップＳ２で求めた３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔ１、その電極１１１に隣接する１又は複数の電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔ２をＭＣＵ１４０のＲＡＭから呼び出し、式（３）に従って求まる補正容量値ＣＣが閾値ＴＨ３以上であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。なおステップＳ５が、前述したアルゴリズムＢに相当する。
　判定部１４１は、補正容量値ＣＣが閾値ＴＨ３以上である（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定した場合には、その電極１１１についてステップＳ６の処理を行う。
　判定部１４１は、式（６）及び式（７）に従って、Ｘ座標Ｘｗ及びＹ座標Ｙｗを求める（ステップＳ６）。Ｘ座標Ｘｗは、電極１１１の３つの電極片の位置に、容量値Ｃ１～Ｃ３の値で重み付けを行って得る接触中心位置のＸ座標であり、Ｙ座標Ｙｗは、電極１１１についての３つの電極片の位置に、容量値Ｃ１～Ｃ３の値で重み付けを行って得る接触中心位置のＹ座標である。
　判定部１４１は、ステップＳ６の処理を行った電極１１１について、３つの電極片の中心Ｃの位置と、３つの電極片の位置に容量値に応じた重み付けを行って得る接触中心位置との距離が所定距離ｄ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ７）。
　判定部１４１は、ステップＳ６の処理を行った電極１１１について求めた距離が所定距離ｄ以下である（Ｓ７：ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ６の処理を行った電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して押し込み操作が行われたと判定し、入力装置１００に振動が付与され、またシンボルの押し込み動作に対応して行われる所定の制御が、入力装置１００を搭載した車両などに対して行われる。
　また、判定部１４１は、求めた距離が所定距離ｄ以下ではない（Ｓ７：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ６の処理を行った電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して押し込み操作が行われていないと判定する。
　また、判定部１４１は、ステップＳ５において、補正容量値ＣＣが閾値ＴＨ３以上ではない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ５の判定対象となっている電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して押し込み操作が行われていないと判定する。
　以上で、図６に示す処理が終了する。判定部１４１は、図６に示す処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。
　以上のように、判定部１４１は、ある電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔ１と、その電極１１１に隣接する１又は複数の電極１１１の３つの電極片の容量値の合計値Ｃｔ２とを求め、合計値Ｃｔ１から合計値Ｃｔ２に係数ｋを乗じた値を減算した差分値である補正容量値ＣＣが閾値ＴＨ３以上であるかどうかで、電極１１１Ｃについて操作入力が行われたかどうかを判定する（アルゴリズムＢ、ステップＳ５）。
　したがって、操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。操作入力が、指の腹ＦＣ、又は掌Ｐ等の様々なサイズの操作体によって行われる場合には、操作面１０１Ａに接触する面積が平面視で異なるため、各電極１１１と操作体とのＺ方向の距離が同じであっても、各電極１１１と操作体との静電容量が異なるが、上述のような補正容量値ＣＣを閾値ＴＨ３と比較することで、操作体のサイズによらずに、押し込み操作が行われたことを正確に判定可能である。
　入力装置１００は、発泡体などの弾性を有するソフトパッド１０１の操作面１０１Ａが下方の所定の深さの位置まで押し込まれると、操作体と電極の距離が変わり静電容量値が変わる。よって、静電容量に基づいて操作面１０１Ａが下方の所定の深さの位置まで押し込まれたことを検出できる。ところでソフトパッド１０１は所定のばね定数の弾性体と考えられるから、操作体と電極の距離の検知は、押圧力を検知している事に相当するので、実質的に圧力センサとして利用することができる。押し込み操作を検出するためには歪素子や圧電素子などの圧力センサを用いることが考えられるが、その場合は接近を静電センサで用い圧力センサを歪素子や圧電素子で形成する事となる為、入力装置全体として見た場合に高価となる場合がある。入力装置１００は、静電容量に基づいて押し込み操作の位置を検出できるため、歪式や圧電式の圧力センサを用いなくても、実質的に圧力センサを利用している場合と同様に、押し込み操作を検出可能である。静電方式とは別に歪式や圧電式の圧力センサを含まないため、押し込み操作を検出可能な入力装置１００を低コストで実現することができる。
　なお、以上では、押し込み操作が行われたかどうかを判定部１４１が判定する形態について説明した。押し込み操作は、ソフトパッド１０１の操作面１０１Ａを下方の所定の深さの位置まで押し込む操作である。静電センサ１１０は、ソフトパッド１０１の押し込み操作に限らず、操作面１０１Ａに非接触で離間し、またある程度接近した近接操作と、基本的に操作面１０１Ａを押し込まないで接触する接触操作についても検出可能である。このため、判定部１４１は、上述した押し込み操作についての判定処理と同様の処理を近接操作及び接触操作についても実行可能であり、その場合にも同様に操作体の大きさに関わらず、電極からの距離の検出が可能となる。
　また、複数の電極１１１の各々は、複数の電極片を含み、判定部１４１は、複数の操作領域１０１Ｂのうちのいずれかに対応する電極１１１に含まれる複数の電極片のうちのいずれかの容量値が第１閾値ＴＨ１以上である場合に、当該電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する。判定部１４１は、複数の電極片のいずれの容量値も第１閾値ＴＨ１以上ではない場合に、複数の電極１１１のうちの１つの電極１１１に含まれる複数の電極片の容量値の合計値Ｃｔ１から、当該１つの電極１１１に隣接する電極１１１に含まれる複数の電極片の容量値の合計値Ｃｔ２に係数ｋを乗じた値を減じた差分値である容量値ＣＣに基づいて、１つの電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する。
　このため、各電極１１１を複数の電極片に分割した構成において、指先ＦＴ等による少ない面積の操作体による操作入力を検出する事ができる。また、各電極１１１を複数の電極片に分割した構成において、各電極１１１の複数の電極片のうちのいずれに対応する部分で操作入力が行われたのかを判定できる。よって、操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を、より正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　また、判定部１４１は、合計値Ｃｔ１から、合計値Ｃｔ２に係数ｋを乗じた値を減じた差分値である容量値ＣＣが第２閾値ＴＨ３以上である場合に、１つの電極１１１に含まれる複数の電極片の中心Ｃｅ１，Ｃｅ２，Ｃｅ３に、当該複数の電極片の容量値を重み付けして得る接触中心位置ＣＯと、電極１１１の中心Ｃとの距離が所定距離ｄ以下の場合に、１つの電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する。このため、電極１１１の中心Ｃと、重み付けを行って得る接触中心位置ＣＯとの距離に応じて、操作入力の位置が中心側にある場合に操作入力が行われていると判定するとともに、操作入力の位置が中心側よりも外側である場合に操作入力が行われてないと判定することができる。したがって、電極１１１に含まれる複数の電極片の中心位置と、重み付けを行って得る接触中心位置ＣＯとの距離に応じて、操作対象に対して操作体が行っている操作入力をより正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　また、各電極１１１は、平面視において、対応する各操作領域１０１Ｂよりも大きく、かつ、対応する各操作領域１０１Ｂを内包するので、操作領域１０１Ｂよりも外側で操作入力が行われている場合にも容量値を得ることができるので、広い範囲で操作入力が可能な入力装置１００を提供することができる。また、特に、各電極１１１が複数の電極片に分割されている場合には、操作領域１０１Ｂの外側で、いずれかの電極片の端に対応する各操作領域１０１Ｂの中心から、かなり外れた位置で操作入力が行われたような場合に、操作入力が行われていないと判定することができ、操作対象に対して操作体が行っている操作入力をより正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　また、複数の電極片は、平面視で電極１１１を放射状に分割して得られる形状を有するので、平面視で電極１１１の全体を放射状に分割した複数の領域のうちどの部分に対応する位置で操作入力が行われているかを判定することができる。
　また、複数の電極１１１に重ねて配置される発泡材製のソフトパッド１０１をさらに含み、複数の操作領域１０１Ｂは、ソフトパッド１０１の操作面１０１Ａに位置するので、ソフトパッド１０１を押し込む押し込み操作で操作入力が可能になり、ソフトパッド１０１に押し込み操作が行われたかどうかを正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　また、ソフトパッド１０１に振動を伝達可能なアクチュエータ１２０と、判定部１４１によって操作体による操作入力が行われたと判定されると、振動素子を駆動する駆動制御部１４２とを含むため、操作入力が行われたと判定部１４１によって判定された場合に、振動の呈示によって操作入力の完了を利用者に報知できる入力装置１００を提供することができる。
　なお、判定部１４１は、第１合計値Ｃｔ１から、第２合計値Ｃｔ２に係数ｋを乗じた値を減じた差分値である容量値ＣＣが第２閾値ＴＨ３以上である場合に、１つの電極１１１に含まれる複数の電極片の容量値のうちの最小値に対する最大値の比が所定値以上の場合に、１つの電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定してもよい。このように判定することで、１つの電極１１１に含まれる複数の電極片の中心位置に対する１つの電極１１１に含まれる複数の電極片の位置に、当該複数の電極片の容量値に応じた重み付けを行って得る接触中心位置との距離を求めなくても、より簡易な処理によって、操作領域１０１Ｂの外側で、いずれか１つの電極片の端に対応する位置で操作入力が行われたような場合に、操作入力が行われていないと判定することができ、操作対象に対して操作体が行っている操作入力をより正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　また、以上では、ＴＨ１、ＴＨ２の閾値は、電極からの距離が同じ値となるよう、すなわち、押し込み量が同じ位置Ｋを想定して設定している。より、具体的には、ＴＨ１は、位置Ｋにおいて、図３Ａで示す指先ＦＴの状態（一つの電極片の領域内にある状態）が検知できるような閾値を設定している。また、ＴＨ２は、位置Ｋにおいて図３Ｂで示す指先ＦＴの状態（２つの電極片にまたがる状態）が検出できるよう閾値ＴＨ２はＴＨ１の１．４倍～２倍程度となるように設定している。しかし、ＴＨ３の閾値は、位置Ｋよりも押し込み量が少ない位置Ｋ'を想定して設定している。より、具体的には、ＴＨ３は、位置Ｋよりも押し込み量が少ない位置Ｋ'において、図４Ａで示す掌で押圧する状態を想定している。これは掌の方が指先より面積が広く、指先で押す場合に比べて少ない押し込み量で同じ圧力が加えられる為であり、本実施の形態においては圧力センサとして用いていることから、一定の圧力以上となった場合に、所定の動作が行われたと判定する為である。
　なお、この場合においても、ステップＳ５における掌の押しこみ量の判定は、補正しない場合に比べて精度よく判定できる。
　また、複数の電極１１１は、本実施形態では１列に並んでいるが、平面視でマトリクス状に配置されていてもよい。この場合には、判定部１４１は、複数の電極１１１のうちの１つの電極１１１の容量値から、当該１つの電極１１１の周囲に隣接するα（αは２以上の整数）個の電極１１１の容量値の合計値に係数ｋ（０＜ｋ＜１／α）を乗じた値を減じた差分値である容量値ＣＣに基づいて、１つの電極１１１に対応する操作領域１０１Ｂに対して、操作体による操作入力が行われたことを判定すればよい。但し、あくまで補正の為、補正値がマイナスにはならないよう考慮する必要があり、係数ｋは、１／（周囲に隣接する電極の個数）未満とする必要がある。したがって、複数の電極１１１は、平面視でマトリクス状に配置されていても、操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力を正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　＜変形例＞
　図７は、実施形態の変形例の静電センサ１１０Ｍの構成の一例を示す図である。静電センサ１１０Ｍは、図２に示す静電センサ１１０と同様に、電極１１１Ａ～１１１Ｅを有するが、図７には－Ｘ方向側の端に位置する電極１１１Ｅと、２番目の電極１１１Ｄの一部分とを示す。
　静電センサ１１０Ｍは、静電センサ１１０Ｍの－Ｘ方向側の端に位置する電極１１１Ｅの－Ｘ方向側に、ダミー電極１１５を追加した構成を有する。ダミー電極１１５は、＋Ｘ方向側の端の電極１１１Ａの＋Ｘ方向側にも設けられていてもよい。
　ダミー電極１１５は、検出部１３０に接続されており、ダミー電極１１５の容量値は、検出部１３０を介して判定部１４１に入力される。ダミー電極１１５は、複数の電極１１１のうちの端に位置する電極１１１に隣接して配置され、容量値の差分値である容量値ＣＣの算出用に用いられるダミーの電極である。ダミーの電極とは、容量値の差分値を求めるためだけに用いられ、ダミー電極１１５に対応する操作領域１０１Ｂが存在しない電極である。
　図２の静電センサ１１０では、電極１１１Ｅに隣接するのは電極１１１Ｄのみであるが、本変形例においては、電極１１１Ｅについて容量値の差分値である容量値ＣＣを算出する際に、電極１１１Ｅの容量値から、電極１１１Ｄの容量値とダミー電極１１５の容量値との合計値に係数ｋを乗じた値を容量値ＣＣとして求めればよい。端に位置する電極１１１Ｅについても、両隣の電極１１１Ｄとダミー電極１１５との容量値を考慮して差分値である容量値ＣＣを算出できるため、両隣に電極１１１が位置する電極１１１Ｂ～１１１Ｄとの対称性が良くなり、端に位置する電極１１１Ｅにおいても、操作体の大きさによらずに、操作対象に対して操作体が行っている操作入力をより正確に判定可能な入力装置１００を提供することができる。
　なお、本開示の入力装置１００は、車載以外にも用いる事が可能である。また、本実施例においては、静電センサ１１０を圧力の検知用として用い指先及び掌で、一定の押し込み力が加わった際に、所定の操作がされたと判定するようにステップＳ３～Ｓ５を行う形態について説明したが、近接或いは接触センサとして用いることも可能であるしステップＳ３、Ｓ４の少なくとも１つは省略可能である。また本実施形態におけるステップＳ６、Ｓ７も省略可能である。
　さらに、本実施形態の入力装置１００においては、３つの電極片に分割しているが、３個には限られない。更には分割することなく１個の電極で形成してもよい。1個の電極で形成した場合には、Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７のステップは行えない為、省略され、Ｓ３においては測定した容量値が閾値ＴＨ１以上かの判定を行い、Ｓ５においては測定した容量値から隣り合う電極の容量値を引いて補正容量値をもとめ閾値ＴＨ３以上かの判定を行う。
　以上、本開示の例示的な実施形態の入力装置について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０２２年６月２４日に出願した日本国特許出願２０２２－１０２２０２に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
　１００　入力装置
　１０１　ソフトパッド（被覆部の一例）
　１０１Ａ　操作面
　１０１Ｂ　操作領域
　１１０　静電センサ
　１１１、１１１Ａ～１１１Ｅ　電極（複数の電極の一例）
　１１１Ａ１～１１１Ａ３、１１１Ｃ１～１１１Ｃ３　電極片（複数の電極片の一例）
　１２０　アクチュエータ（振動素子の一例）
　１３０　検出部
　１４０　ＭＣＵ
　１４１　判定部
　１４２　駆動制御部

Claims (10)

  1. 　隣接して配置される複数の操作領域に対応して前記複数の操作領域の裏面側にそれぞれ配置される複数の電極と、
    　前記複数の電極の容量値を検出する検出部と、
    　前記検出部によって検出される複数の容量値に基づいて、前記複数の操作領域のうちのいずれかの操作領域に対して、操作体による操作入力が行われたことを判定する判定部と
    　を含み、
    　前記判定部は、前記複数の電極のうちの１つの電極の容量値から、当該１つの電極に隣接する電極の容量値に係数ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じた値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、入力装置。
  2. 　前記複数の電極の各々は、複数の電極片を含み、
    　前記判定部は、
    　前記複数の操作領域のうちのいずれかに対応する電極に含まれる前記複数の電極片のうちのいずれかの容量値が第１閾値以上である場合に、当該電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定し、
    　前記複数の電極片のいずれの容量値も前記第１閾値以上ではない場合に、前記複数の電極のうちの１つの電極に含まれる前記複数の電極片の容量値の第１合計値から、当該１つの電極に隣接する電極に含まれる前記複数の電極片の容量値の第２合計値に前記係数ｋを乗じた値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、請求項１に記載の入力装置。
  3. 　前記判定部は、前記第１合計値から、前記第２合計値に前記係数ｋを乗じた値を減じた差分値が第２閾値以上である場合に、前記１つの電極に含まれる前記複数の電極片の中心位置に、当該複数の電極片の容量値を重み付けして得る接触中心位置と、前記電極の中心との距離が所定距離以下の場合に、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、請求項２に記載の入力装置。
  4. 　前記判定部は、前記第１合計値から、前記第２合計値に前記係数ｋを乗じた値を減じた差分値が第２閾値以上である場合に、前記１つの電極に含まれる前記複数の電極片の容量値のうちの最小値に対する最大値の比が所定値以上の場合に、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、請求項２に記載の入力装置。
  5. 　各電極は、平面視において、対応する各操作領域よりも大きく、かつ、対応する各操作領域を内包する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  6. 　前記複数の電極片は、平面視で前記電極を放射状に分割して得られる形状を有する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  7. 　前記複数の電極は、平面視でマトリクス状に配置されており、
    　前記判定部は、前記複数の電極のうちの１つの電極の容量値から、当該１つの電極の周囲に隣接するα（αは２以上の整数）個の電極の容量値の合計値に係数ｋ（０＜ｋ＜１／α）を乗じた値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  8. 　前記複数の電極のうちの端に位置する電極に隣接して配置され、容量値の差分値の算出用に用いられるダミー電極をさらに含み、
    　前記判定部は、前記複数の電極のうちの１つの電極が前記端に位置する場合には、前記１つの電極の容量値から、前記ダミー電極の容量値を減じた差分値に基づいて、前記１つの電極に対応する操作領域に対して、前記操作体による操作入力が行われたことを判定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  9. 　前記複数の電極に重ねて配置される発泡材製の被覆部をさらに含み、
    　前記複数の操作領域は、前記被覆部の表面に位置する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の入力装置。
  10. 　前記被覆部に振動を伝達可能な振動素子と、
    　前記判定部によって前記操作体による操作入力が行われたと判定されると、前記振動素子を駆動する駆動制御部と
    　をさらに含む、請求項９に記載の入力装置。
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