WO2024038486A1 - 車両用入力装置及び車両用入力方法 - Google Patents

車両用入力装置及び車両用入力方法 Download PDF

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WO2024038486A1
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WO
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vehicle
button
sensitivity
input device
touch operation
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PCT/JP2022/030880
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
透 大泉
上島 宏幸
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle input device and a vehicle input method.
  • the vehicle input device described in Patent Document 1 is an opaque plate-like member that includes an interior panel that provides a part of the interior of the vehicle, and a fixing part for fixing the interior panel to the vehicle. Be prepared.
  • the interior panel is provided with an operation area section in which a plurality of symbols indicating control details that can be instructed by the occupant are arranged, and a non-operation area section that is a section other than the operation area section.
  • a vibration device that vibrates the operation area portion is disposed in a direction perpendicular to a certain operation surface, and includes a control unit that specifies the content of the operation by the occupant based on the detection result of the press sensor and vibrates the vibration device.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle input device and a vehicle input method that make it easy to recognize button operations when the vehicle is vibrating.
  • the present invention recognizes a touch operation on the surface of a button based on the output of an electrostatic sensor, detects vehicle vibration, and when the amplitude and/or vibration frequency of the detected vehicle vibration is equal to or higher than a predetermined value.
  • the above problem is solved by increasing the sensitivity of touch operations.
  • the present invention can make it easier to recognize touch operations when the vehicle is vibrating.
  • FIG. 1 is a block diagram of a vehicle input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the dashboard.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the board, electrostatic sensor, vibration sensor, and vibration element.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of a portion of the board shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the control flow of the operation recognition device shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a part of the board.
  • FIG. 1 is a block diagram of a vehicle input device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle input device includes an electrostatic sensor 10, a vibration sensor 20, a vibration element 30, and an operation recognition device 40.
  • the vehicle input device 100 is provided in a vehicle, and when a user touches a button provided inside the vehicle, it detects input to the button and sends an operation command according to the touch operation to the ECU. .
  • the vehicle input device 100 is provided inside the vehicle interior.
  • the instrument panel located at the front of the vehicle interior is provided with a touch panel display 1 for operating systems in the vehicle interior such as a navigation system and an audio system.
  • a board 2 is provided.
  • a plurality of buttons 3 are arranged on the board 2 for accepting input by touch operation.
  • the multiple buttons 3 are buttons for operating the air conditioning system, such as an on/off button for automatic air conditioning, up and down buttons for setting temperature, plus/minus buttons for setting air volume, and on/off button for defroster. , defogger on/off button, etc.
  • the main switch 4 provided on the board 2 is turned on, the icon included in the button 3 lights up, making it easier for the user to see the icon.
  • the main switch 4 is a switch for controlling power on/off of the entire vehicle, and corresponds to a power switch or an ignition switch.
  • the main switch 4 is a mechanical switch.
  • the button 3 is not a mechanical switch, but is integrated with the board 2, and is a capacitive touch switch (non-contact switch). For example, if the user wants to operate the air conditioning system in auto air conditioner mode after turning on the main switch 4, the user can touch the "AUTO" icon button with his or her finger.
  • a steering switch 5 is provided on the steering wheel at the front of the vehicle compartment.
  • the vehicle input device 100 is applied to the button 3 will be described, but the vehicle input device 100 may also be applied to the steering switch 5.
  • the vehicle input device 100 is not limited to buttons for operating an air conditioning system, but may be applied to buttons for operating systems such as a navigation system and an audio system.
  • the electrostatic sensor 10 is provided under the back of the button 3 and detects a touch operation on the button 3 by the user. When the user's finger touches the button 3 or approaches the button 3, a current flows between the finger and the electrode included in the electrostatic sensor 10, and the capacitance changes. The electrostatic sensor 10 detects this change in capacitance and outputs the detected value to the operation recognition device 40.
  • the vibration sensor 20 detects vibrations of the vehicle.
  • the vibration sensor 20 is provided on the body (vehicle body).
  • the vibration sensor 20 outputs a detected value to the operation recognition device 40.
  • the vibration sensor 20 is, for example, a G sensor (acceleration sensor) or a gyro sensor.
  • the vibration sensor 20 may be a gyro sensor included in a navigation system, a sensor used to control a chassis system, an airbag, or the like.
  • vehicle vibrations may be detected from, for example, engine rotation speed, engine on/off, steering angle, and map information.
  • the operation recognition device 40 which will be described later, has a detection section that detects vibrations of the vehicle, and the detection section detects that the engine rotation speed is equal to or higher than a predetermined rotation speed threshold, that the engine is on, and that the steering wheel is turned on. It is determined that the vehicle is vibrating when either one of the following conditions is satisfied: the steering angle of the vehicle is equal to or greater than the steering threshold, and the vehicle is traveling on a road where vibrations are likely to occur based on the map information.
  • the engine is not limited to an engine for driving a vehicle, but may be an engine for power generation that supplies power to an on-board battery.
  • roads on which vehicles are likely to vibrate include unpaved roads, roads with small curve diameters (large curve curvatures), and the like.
  • the vibration element 30 is provided near the button 3, and vibrates when the operation recognition device 40 recognizes a touch operation.
  • the vibration element 30 includes a piezoelectric element and the like. The user can understand through the vibration of the vibration element 30 that the touch operation has been correctly recognized.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the board 2, the electrostatic sensor 10, the vibration sensor 20, and the vibration element 30.
  • the electrostatic sensor 10 has an electrode 11 and a dielectric 12.
  • the surface of the electrostatic sensor 10 is covered with a board 2.
  • the plurality of electrodes 11 are provided on the bottom surface of the dielectric 12 in correspondence with the plurality of buttons 3.
  • a plurality of buttons 3 are embedded in the board 2 on the surface of the dielectric 12. That is, the plurality of buttons 3 and the plurality of electrodes 11 face each other with the dielectric 12 in between.
  • a vibration element 30 is provided on the back surface of the electrode 11.
  • the operation recognition device 40 recognizes a touch operation on the surface of the button 3 based on the output of the electrostatic sensor 10. Further, the operation recognition device 40 increases the sensitivity of the touch operation when the amplitude and/or vibration frequency of the vibration detected by the vibration sensor 20 is greater than or equal to a predetermined value.
  • the operation recognition device 40 is a controller (processor), and includes an operation recognition section 41 and a sensitivity control section 42 as functional blocks for performing the functions of the operation recognition device 40.
  • the operation recognition unit 41 recognizes the touch operation of the button 3 based on the output value of the electrostatic sensor 10. Specifically, the operation recognition unit 41 acquires the capacitance of the electrostatic sensor 10 from the output of the electrostatic sensor 10.
  • the operation recognition unit 41 compares the acquired capacitance with a predetermined determination threshold, and determines that a touch operation is present when the capacitance is equal to or greater than the determination threshold, and when the output value is less than the determination threshold. , it is determined that there is no touch operation. Note that in order to avoid determining that a change in capacitance over a short period of time, such as noise, has occurred, the operation recognition unit 41 determines that a touch operation has been performed when the capacitance for a predetermined period of time is greater than or equal to the determination threshold. You may judge.
  • the operation recognition unit 41 may determine that a touch operation is present when the capacitance is less than the determination threshold. . Note that the operation recognition unit 41 may determine the presence or absence of a touch operation by comparing the amount of change in capacitance with a change amount threshold.
  • the operation recognition unit 41 outputs an operation command for the button for which the touch operation has been recognized to the ECU that controls the air conditioning. For example, when the ECU receives an operation command from the operation recognition unit 41 indicating that the defroster operation button 3 has been operated while the defroster is off, the ECU switches the defroster from off to on.
  • the sensitivity control unit 42 sets the sensitivity of the touch operation according to the vibration of the vehicle.
  • the vibration sensor 20 includes an amplifier circuit for increasing the output value of the electrostatic sensor 10 in response to the amount of change in capacitance during a touch operation.
  • the sensitivity control section 42 sets the gain of the amplifier circuit included in the vibration sensor 20.
  • the sensitivity control unit 42 increases the sensitivity of the touch operation when the amplitude and/or vibration frequency of the vibration detected by the vibration sensor 20 is greater than or equal to a predetermined value.
  • the sensitivity control unit 42 transmits a control command to increase the gain to the amplifier circuit of the vibration sensor 20.
  • the vibration sensor 20 increases the output to the operation recognition device 40 relative to the detected amount of change in capacitance.
  • the board 2 on which the button 3 is arranged also vibrates, making it difficult for the user to touch the button.
  • a user inside the vehicle intends to press the defroster icon, but the button 3 of the defroster vibrates and the user does not touch the defroster button 3 or presses the button 3.
  • the contact is insufficient, the amount of change in capacitance will be small, resulting in incorrect operation.
  • the possibility of such an erroneous operation of the button 3 increases as the vibration amplitude and/or vibration frequency of the vehicle increases. Therefore, in this embodiment, vibration of the vehicle is detected using the vibration sensor 20, and the sensitivity of the touch operation is increased when the vibration amplitude and/or vibration frequency are equal to or higher than a predetermined value.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of a part of the board 2.
  • the operation recognition range 50 indicates a range on the surface of the button 3 in which a touch operation can be effectively recognized, and is determined for each of the plurality of buttons 3.
  • the operation recognition range 50 is defined by a closed space on the surface of the button 3, and is a predetermined range centered on the icon of the button 3, as shown in FIG.
  • the operation recognition range 50 includes a central portion 51 of the button 3 and a peripheral portion 52 surrounding the central portion 51.
  • the center portion 51 corresponds to the icon portion.
  • the operation recognition device 40 can set the gain according to the position 50 within the operation recognition range.
  • the electrodes 11 are arranged in an array in the vertical and horizontal directions along a plane, and the electrostatic sensor 10 can detect a change in capacitance depending on the position of a touch operation on the button 3. It has a structure. Further, the amplifier circuit of the electrostatic sensor 10 has a circuit configuration in which the gain can be set according to the coordinates of the electrode 11. Note that the amplifier circuit does not necessarily need to change the gain for each coordinate of the electrode 11, and may change the gain for each area within the operation recognition range 50. In the example of FIG. 4, the amplifier circuit of the electrostatic sensor 10 is a circuit that can set different gains between the central portion 51 and the peripheral portion 52.
  • the operation recognition unit 41 detects a change in capacitance at a portion corresponding to the operation recognition range among the coordinates of the electrodes 11 arranged in an array, it determines that a touch operation is present.
  • the sensitivity control unit 42 controls the sensitivity of the touch operation in the operation recognition range 50 according to the magnitude of the vibration amplitude and/or the vibration frequency detected by the vibration sensor 20.
  • a threshold value for sensitivity control is set in the sensitivity control unit 42 to determine whether or not to increase the sensitivity.
  • the threshold for sensitivity control is defined by a vibration amplitude threshold and/or a vibration frequency threshold. For example, when the amplitude of the detected vehicle vibration is greater than or equal to the amplitude threshold, the sensitivity control unit 42 sets the sensitivity of the touch operation in the operation recognition range to be higher than the initial setting sensitivity (hereinafter also referred to as initial sensitivity). Enlarge. When the vibration frequency of the detected vehicle vibration is equal to or higher than the frequency threshold, the sensitivity control unit 42 makes the sensitivity of the touch operation in the operation recognition range larger than the initial sensitivity.
  • the sensitivity control unit 42 sets the sensitivity of the touch operation to the initial sensitivity.
  • the sensitivity control unit 42 sets the sensitivity of the touch operation to the initial sensitivity when the vibration frequency of the detected vehicle vibration is less than the frequency threshold.
  • the sensitivity control unit 42 may increase the sensitivity of the touch operation by combining the vibration amplitude condition and the vibration frequency condition.
  • the sensitivity control unit 42 may increase the sensitivity of the touch operation as the amplitude of the detected vehicle vibration increases.
  • the sensitivity control unit 42 may similarly increase the feeling of the touch operation as the detected vibration frequency increases.
  • the sensitivity control unit 42 increases the sensitivity of the touch operation as the amplitude and/or frequency of the detected vibration increases.
  • the feeling may be increased stepwise or continuously.
  • the sensitivity control unit 42 may increase the sensitivity of the touch operation according to the frequency of the detected vibration and the resonance frequency of the vehicle.
  • the resonant frequency of the vehicle corresponds to the resonant frequency (natural frequency) of the vehicle body, and the closer the vibration frequency of the vehicle is to the resonant frequency, the greater the vibration of the vehicle.
  • a predetermined frequency band including the resonance frequency of the vehicle is set in advance in the sensitivity control section 42 .
  • the predetermined frequency band is indicated by a range from a lower limit frequency to an upper limit frequency.
  • the sensitivity control unit 42 makes the sensitivity of the touch operation larger than the initial sensitivity.
  • the sensitivity control unit 42 sets the sensitivity of the touch operation to the initial sensitivity.
  • the sensitivity control unit 42 may reduce the operation recognition range as the vibration frequency is higher than the upper limit frequency of the frequency band or as the vibration frequency is lower than the lower limit frequency of the frequency band.
  • the sensitivity control unit 42 may reduce the sensitivity of the touch operation stepwise or continuously.
  • the sensitivity control section 42 may be made smaller than the initial range.
  • the sensitivity control unit 42 may uniformly increase the sensitivity of the entire operation recognition range 50, but it may also increase the sensitivity of the central portion 51 higher than the sensitivity of the peripheral portion 52. It's okay.
  • the sensitivity of the center portion 51 of the air volume “+” button 3 and the defroster button 3 is made greater than the sensitivity of the peripheral portion 52.
  • the sensitivity of the peripheral part 52 of the button 3 is not increased too much to prevent erroneous operation with other buttons 3.
  • the sensitivity of the central portion 51 of the button 3 increases when the vehicle vibrates, so the operability of the button 3 increases.
  • the operation recognition device 40 increases the gain so that the output of the electrostatic sensor 10 increases, but by changing the value of the determination threshold set in the operation recognition unit 41, the operation recognition device 40 increases the gain in response to a touch operation. You may also set the sensitivity.
  • the operation recognition unit 41 determines that a touch operation is present when the capacitance acquired from the electrostatic sensor 10 is equal to or greater than the determination threshold. For example, the sensitivity control unit 42 may lower the determination threshold when the amplitude and/or vibration frequency of the vibration detected by the vibration sensor 20 is equal to or greater than a predetermined value.
  • the sensitivity control unit 42 lowers the determination threshold for determining a touch operation on the central portion 51 than the determination threshold for determining a touch operation on the peripheral portion 52, thereby increasing the sensitivity of the central portion 51 compared to the peripheral portion.
  • the sensitivity may be higher than that of 52.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the control flow of the operation recognition device 40. Note that the control flow in FIG. 5 is executed when the main switch 4 is in the on state.
  • the sensitivity control unit 42 acquires the detected value of the vibration sensor 20.
  • the sensitivity control unit 42 determines whether the amplitude of the vibration detected by the vibration sensor 20 is greater than or equal to the amplitude threshold.
  • the sensitivity control unit 42 increases the sensitivity of the touch operation.
  • step S4 the operation recognition unit 41 acquires the detection value of the electrostatic sensor 10 within the operation recognition range. That is, the operation recognition unit 41 acquires the detected value of the capacitance of the electrostatic sensor 10, which changes within the operation recognition range.
  • step S5 the operation recognition unit 41 determines whether the detected value (capacitance) of the electrostatic sensor 10 is greater than or equal to the determination threshold. If the detected value (capacitance) of the electrostatic sensor 10 is greater than or equal to the determination threshold, the operation recognition unit 41 recognizes that a touch operation has been performed in step S6, and the control flow ends. If the detected value (capacitance) of the electrostatic sensor 10 is less than the determination threshold, the operation recognition unit 41 does not recognize that there is a touch operation, and the control flow ends. That is, the operation recognition device 40 recognizes a touch operation within a predetermined operation recognition range on the surface of the button 3 based on the output of the electrostatic sensor by executing the control flow of steps S4 to S6.
  • the vehicle input device 100 includes the electrostatic sensor 10, the vibration sensor 20, and the operation recognition device 40 that recognizes a touch operation within a predetermined operation recognition range on the surface of the button 3. Be prepared.
  • the operation recognition device 40 increases the sensitivity of the touch operation when the amplitude and/or vibration frequency of the vibration detected by the vibration sensor 20 is greater than or equal to a predetermined value.
  • the vibration amplitude and/or vibration frequency is large and there is a high possibility that the user cannot touch the button 3 accurately, the sensitivity of the touch operation increases and the operability of the button 3 increases. .
  • button operations can be easily recognized when the vehicle is vibrating.
  • the operation recognition device 40 increases the sensitivity of the touch operation as the amplitude of the vibration increases. This makes it easier to recognize button operations when the vehicle is vibrating.
  • the operation recognition device 40 increases the sensitivity area of the touch operation when the vibration frequency is within a predetermined frequency band that includes the resonance frequency of the vehicle. This makes it easier to recognize button operations when the vehicle is vibrating.
  • the operation recognition device 40 decreases the sensitivity of the touch operation as the vibration frequency is higher than the upper limit frequency of the predetermined frequency band or as the vibration frequency is lower than the lower limit frequency of the predetermined frequency band. This makes it easier to recognize button operations when the vehicle is vibrating.
  • the operation recognition device 40 makes the sensitivity of the touch operation in the operation recognition range larger in the center part 51 than in the button peripheral part 52. This makes it easier to recognize button operations when the vehicle is vibrating. Moreover, erroneous operation of other buttons 3 can be prevented.
  • the closer the vibration frequency is to the resonance frequency of the vehicle the greater the sensitivity of the touch operation may be. Therefore, even if vibrations having a frequency close to the resonance frequency occur in the vehicle body, button operations can be easily recognized.
  • the plurality of buttons 3 include a first button and a second button, and the outer periphery of the first button has an adjacent portion 53 adjacent to the second button,
  • the operation recognition device 40 includes a non-adjacent portion 54 that is not adjacent to other buttons 3, and the operation recognition device 40 sets the sensitivity of the touch operation of the adjacent portion 53 within the periphery of the operation recognition range 50 to be higher than the sensitivity of the touch operation of the non-adjacent portion 54. Make it smaller.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a part of the board, and is a diagram for explaining the adjacent portion 53 and the non-adjacent portion 54. As shown in FIG. As shown in FIG.
  • the defroster button 3 corresponding to the first button is adjacent to the air volume "+” button 3 corresponding to the second button.
  • the outer periphery of the operation recognition range 50 on the defroster button 3 includes an adjacent part 53 adjacent to the air volume "+” button 3 and an adjacent part 54 not adjacent to other buttons 3.
  • a defroster button 3 and an air volume “-” button 3 are arranged, and the outer circumference of the operation recognition range 50 on the air volume "+” button 3 is 2. It includes two adjacent portions 53.
  • other buttons are arranged to the right of defroster button 3, but in the example of FIG. 6, for ease of explanation, button 3 is arranged to the right of defroster button 3. Assume that the is not placed.
  • the operation recognition device 40 changes the sensitivity of the touch operation of the adjacent portion 53 to the touch operation of the non-adjacent portion 54.
  • be smaller than the sensitivity of The sensitivity of the area around the defroster button 3 adjacent to the air volume "+” button increases.
  • the sensitivity of the part adjacent to the defroster button 3 and the sensitivity of the part adjacent to the air volume "+” button are respectively increased. Thereby, erroneous operation with other buttons 3 can be prevented.
  • the operation recognition device 40 acquires vehicle speed information of the vehicle, and determines the sensitivity of the touch operation when the vehicle speed is high and the sensitivity of the touch operation when the vehicle speed is low. It may be larger than .
  • the operation recognition device 40 acquires vehicle speed information from a vehicle speed sensor provided in the vehicle.
  • the operation recognition device 40 may also acquire the legal speed of the road on which the vehicle is currently traveling as the vehicle speed information from the vehicle's current position information measured by GPS and map information.
  • the operation recognition device 40 detects a touch Set the operation sensitivity to the first sensitivity.
  • the operation recognition device 40 detects a touch Set the operation sensitivity to the second sensitivity.
  • the second sensitivity is greater than the initial sensitivity, and the first sensitivity is greater than the second sensitivity.
  • the vibration sensor 20 in this embodiment corresponds to the "detection section" of the present invention. That is, the detection unit of the present invention may include the vibration sensor 20, or may detect vibration based on at least one of engine rotation speed, engine on/off, steering angle, and map information. good.

Abstract

車両用入力装置100は、車両の室内に設けられるボタン3と、ボタン3の背面下に設けられる静電センサ10と、車両の振動を検出する検出部と、静電センサ10の出力に基づき、ボタン3の表面上のタッチ操作を認識する操作認識装置40を備え、操作認識装置40は、検出部により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、タッチ操作の感度を大きくする。

Description

車両用入力装置及び車両用入力方法
 本発明は、車両用入力装置及び車両用入力方法に関するものである。
 従来より、車両に取り付けて使用される車両用入力装置が知られている。例えば特許文献1記載の車両用入力装置は、不透明な板状部材であって、車両の内装の一部を提供する内装パネルと、内装パネルを車両に対して固定するための固定部と、を備える。内装パネルには、乗員が指示可能な制御内容を示す複数の図柄が配されている操作エリア部と、操作エリア部以外の部分である非操作エリア部とが設定される。操作エリア部の背面側には、操作エリア部の表面において図柄が配されている部分であるスイッチ部に対するユーザの押下操作を検出するための押下センサと、操作エリア部の表面と直交する方向である操作面直交方向に、操作エリア部を振動させる加振装置と、が配置され、押下センサの検出結果に基づいて乗員の操作内容を特定するとともに、加振装置を振動させる制御部を備える。
国際公開2020-003792号公報
 上記の車両用入力装置において、車両の振動により操作エリア部が振動した場合には、ユーザが操作エリア部を触りにくくなり、ユーザの操作を認識し難くなるという問題がある。
 本発明が解決しようとする課題は、車両の振動時に、ボタン操作を認識し易くした車両用入力装置及び車両用入力方法を提供することである。
 本発明は、静電センサの出力に基づき、ボタンの表面上のタッチ操作を認識し、車両の振動を検出し、検出された車両の振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合にはタッチ操作の感度を大きくすることによって上記課題を解決する。
 本発明は、車両の振動時に、タッチ操作を認識し易くすることができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る車両用入力装置のブロック図である。 図2は、ダッシュボードの正面図である。 図3は、ボード、静電センサ、振動センサ、及び振動素子の断面図である。 図4は、図2に示すボードの一部を拡大した拡大平面図である。 図5は、図1に示す操作認識装置の制御フローを示すフローチャートである。 図6は、ボードの一部を拡大した拡大平面図である。
 以下、本発明に係る車両用入力装置及び車両用入力方法の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る車両用入力装置100のブロック図である。車両用入力装置は、静電センサ10、振動センサ20、振動素子30、及び操作認識装置40を備えている。車両用入力装置100は、車両に設けられており、ユーザが車両の室内に設けられたボタンに触れた場合に、ボタンへの入力を検知し、タッチ操作に応じた操作指令をECUに送信する。
 車両用入力装置100は車室内に設けられている。図2に示すように、車室前部に位置するインストルメントパネルには、ナビゲーションシステムやオーディオシステム等の車室内のシステムを操作するためのタッチパネル式ディスプレイ1が設けられており、ディスプレイ1の下部には、ボード2が設けられている。またボード2には、タッチ操作による入力を受け付けるための複数のボタン3が配置されている。複数のボタン3は、空調システムを操作用のボタンになっており、例えば、オートエアコンのオン/オフボタン、温度設定用の上下ボタン、風量設定用のプラス/マイナスボタン、デフロスターのオン/オフボタン、デフォッガーのオン/オフボタンなどである。ボード2に設けられるメインスイッチ4がオンになると、ボタン3に含まれるアイコンが点灯し、ユーザにとってアイコンが見やすくなる。メインスイッチ4は、車両全体の電源のオンオフを制御するためのスイッチであり、パワースイッチ又はイグニッションスイッチに相当する。メインスイッチ4は機械的なスイッチである。一方、ボタン3は機械的なスイッチではなく、ボード2と一体になっており、静電容量式のタッチスイッチ(無接点スイッチ)になっている。例えば、ユーザはメインスイッチ4をオンにした後、ユーザが、空調システムをオートエアコンモードで動作させる場合には、ユーザは「AUTO」アイコンのボタンを指で触れればよい。車室前部のステアリングには、ステアリングスイッチ5が設けられている。なお、以下の説明では、車両用入力装置100をボタン3に適用した例を説明するが、車両用入力装置100はステアリングスイッチ5に適用してもよい。車両用入力装置100は、空調システムを操作するためのボタンに限らず、例えばナビゲーションシステムやオーディオシステム等のシステムを操作するためのボタンに適用してもよい。
 静電センサ10はボタン3の背面下に設けられ、ユーザのボタン3へのタッチ操作を検出する。ユーザの指がボタン3に触れる、又は、ボタン3に近づくと、静電センサ10に含まれる電極と指との間で電流が流れ、静電容量が変化する。静電センサ10は、この静電容量の変化を検知して検出値を操作認識装置40に出力する。
 振動センサ20は、車両の振動を検出する。振動センサ20はボディ(車体)に設けられている。振動センサ20は検出値を操作認識装置40に出力する。振動センサ20は、例えばGセンサ(加速度センサ)やジャイロセンサである。振動センサ20は、ナビゲーションシステムに含まれるジャイロセンサ、シャシ系やエアバックなどの制御に利用されるセンサなどでもよい。また、車両の振動は、例えばエンジン回転数、エンジンのオンオフ、ステアリングの操舵角、地図情報から検出してもよい。例えば、後述する操作認識装置40は、車両の振動を検出する検出部を有しており、検出部は、エンジン回転数が所定の回転数閾値以上であること、エンジンがオンであること、ステアリングの操舵角が操舵閾値以上であること、及び、地図情報から車両が振動しやすい走路を走行していることのうちいずれか1つの条件を満たす場合に、車両が振動していると判定する。なお、エンジンは、車両の駆動用のエンジンに限らず、車載バッテリに電力を供給する発電用エンジンでもよい。また車両が振動しやすい走路は、未舗装の道路や、カーブ径の小さい(カーブ曲率の大きい)道路等である。
 振動素子30は、ボタン3の付近に設けられており、操作認識装置40によりタッチ操作を認識した時に振動素子30を振動させる。振動素子30は、圧電素子等を有している。ユーザは、振動素子30の振動を通じて、タッチ操作が正常に認識されたことを把握できる。
 静電センサ10の周囲の構造を、図3を参照して説明する。図3は、ボード2、静電センサ10、振動センサ20、及び振動素子30の断面図である。静電センサ10は、電極11及び誘電体12を有している。静電センサ10の表面は、ボード2に覆われている。複数の電極11は、複数のボタン3に対応して、誘電体12の底面に設けられている。誘電体12の表面には、複数のボタン3はボード2に埋め込まれている。すなわち、複数のボタン3及び複数の電極11は誘電体12を介して対向する。また電極11の裏面には、振動素子30が設けられている。
 操作認識装置40は、静電センサ10の出力に基づき、ボタン3の表面上のタッチ操作を認識する。また操作認識装置40は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、タッチ操作の感度を大きくする。操作認識装置40は、コントローラ(プロセッサ)であり、操作認識装置40の有する機能を発揮するための機能ブロックとして、操作認識部41と、感度制御部42を有している。操作認識部41は、静電センサ10の出力値に基づき、ボタン3のタッチ操作を認識する。具体的には、操作認識部41は、静電センサ10の出力から静電センサ10の静電容量を取得する。ユーザがボタン3へのタッチ操作をした場合には、静電センサ10の静電容量が増加する。操作認識部41は、取得した静電容量と所定の判定閾値を比較し、静電容量が判定閾値以上である場合に、タッチ操作有りと判定し、出力値が判定閾値未満である場合には、タッチ操作なしと判定する。なお、ノイズのような短時間あたりの静電容量変化を、タッチ操作有りと判定しないように、操作認識部41は、所定期間の静電容量が判定閾値以上である場合に、タッチ操作有りと判定してもよい。なお、静電センサ10は、タッチ操作時に静電容量を減少させる構造である場合には、操作認識部41は、静電容量が判定閾値未満である場合に、タッチ操作有りと判定すればよい。なお、操作認識部41は、静電容量の変化量と変化量閾値とを比較して、タッチ操作の有無を判定してもよい。
 タッチ操作有りと判定した場合には、操作認識部41は、タッチ操作を認識したボタンの操作指令を、空調を制御するECUに出力する。例えば、ECUは、デフロスターがオフの状態で、操作認識部41から、デフロスター操作用のボタン3を操作した旨の操作指令を受信した場合には、デフロスターをオフからオンに切り替える。
 感度制御部42は、車両の振動に応じて、タッチ操作の感度を設定する。振動センサ20は、タッチ操作時の静電容量の変化量に対して、静電センサ10の出力値を増加するための増幅回路を有している。感度制御部42は、振動センサ20に含まれる増幅回路のゲインを設定する。感度制御部42は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合に、タッチ操作の感度を大きくする。具体的には、感度制御部42は、ゲインを大きくするための制御指令を、振動センサ20の増幅回路に送信する。ゲインが大きくなると、振動センサ20は、検出した静電容量の変化量に対して、操作認識装置40への出力を大きくする。
 ところで、車両が振動している場合には、ボタン3が配置されたボード2も振動するため、ユーザがボタンを触りにくくなる。例えば、車両の走行中に、車室内のユーザが、デフロスターのアイコンを押したつもりが、デフロスターのボタン3の部分が振動することで、デフロスターのボタン3に触れず、あるいは、ボタン3への指の接触が不十分で静電容量の変化量が小さくなり、その結果として誤操作となる。このようなボタン3の誤操作の可能性は、車両の振動の振幅及び/又は振動周波数が大きいほど、高くなる。そのため、本実施形態では、振動センサ20を用いて車両の振動を検出し、振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合に、タッチ操作の感度を大きくする。
 図4を参照し、ボタン3の操作認識範囲とタッチ操作の感度について説明する。図4はボード2の一部を拡大した拡大平面図である。操作認識範囲50は、ボタン3の表面上で、タッチ操作を有効に認識できる範囲を示しており、複数のボタン3毎に決められている。操作認識範囲50は、ボタン3の表面上の閉空間で規定され、図4に示すように、ボタン3のアイコンを中心とした所定範囲である。操作認識範囲50は、ボタン3の中央部51と、中央部51の周囲を囲う周辺部52を有している。中央部51はアイコンの部分に相当する。操作認識装置40は、操作認識範囲内50の位置に応じてゲインを設定できる。例えば、電極11が平面に沿って縦方向と横方向にアレイ上に配置されており、静電センサ10は、ボタン3へのタッチ操作の位置に応じて静電容量の変化を検出できるような構造になっている。また静電センサ10の増幅回路は、電極11の座標に応じてゲインを設定できるような回路構成になっている。なお、増幅回路は、必ずしも電極11の座標ごとにゲインを変える必要はなく、操作認識範囲50内のエリア毎にゲインを変えてもよい。図4の例では、静電センサ10の増幅回路は、中央部51と周辺部52との間で、異なるゲインを設定できるような回路になっている。操作認識部41は、アレイ状に配置された電極11の座標のうち、操作認識範囲に対応する部分で、静電容量の変化を検出した場合には、タッチ操作有りと判定する。感度制御部42は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数の大きさに応じて、操作認識範囲50におけるタッチ操作の感度を制御する。
 感度制御部42には、感度を大きくするか否かを判定するための感度制御用の閾値が設定されている。感度制御用の閾値は、振動の振幅閾値、及び/又は振動周波数閾値で規定される。例えば、感度制御部42は、検出された車両振動の振幅が振幅閾値以上である場合には、操作認識範囲におけるタッチ操作の感度を、初期設定時の感度(以下、初期感度とも称する)よりも大きくする。感度制御部42は、検出された車両振動の振動周波数が周波数閾値以上である場合には、操作認識範囲におけるタッチ操作の感度を、初期感度よりも大きくする。また感度制御部42は、検出された車両振動の振幅が振幅閾値未満である場合には、タッチ操作の感度を初期感度に設定する。感度制御部42は、検出された車両振動の振動周波数が周波数閾値未満である場合には、タッチ操作の感度を初期感度に設定する。なお、感度制御部42は、振動の振幅の条件と、振動周波数の条件を組み合わせて、タッチ操作の感度を大きくしてもよい。
 なお、感度制御部42は、検出された車両振動の振幅が大きいほど、タッチ操作の感度を大きくしてよい。感度制御部42は、振動周波数についても同様に、検出された振動周波数が大きいほど、タッチ操作の感を大きくしてよい。検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が大きいほどタッチ操作の感度を大きくする際には、感度制御部42は、検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が大きくなるに従って、タッチ操作の感を段階的又は連続的に大きくしてもよい。
 また、感度制御部42は、検出された振動の周波数と車両の共振周波数に応じて、タッチ操作の感度を大きくしてもよい。車両の共振周波数は、車体の共振周波数(固有振動数)に相当し、車両の振動周波数が共振周波数に近い程、車両の振動が大きくなる。感度制御部42には、車両の共振周波数を含む所定の周波数帯域が予め設定されている。所定の周波数帯域は、下限周波数から上限周波数の範囲で示される。そして、検出された車両の振動の周波数が所定の周波数帯域内である場合には、感度制御部42は、タッチ操作の感度を初期感度よりも大きくする。一方、検出された車両の振動の周波数が所定の周波数帯域外ある場合には、感度制御部42はタッチ操作の感度を初期感度に設定する。
 また、感度制御部42は、振動周波数が周波数帯域の上限周波数より大きいほど、又は、振動周波数が周波数帯域の下限周波数より小さいほど、操作認識範囲を小さくしてもよい。感度制御部42は、タッチ操作の感度を段階的又は連続的に小さくしてもよい。あるいは、感度制御部42は、初期範囲よりも小さくしてもよい。
 感度制御部42は、タッチ操作の感度を大きくする場合には、操作認識範囲50の全体の感度を一律に大きくしてもよいが、中央部51の感度を周辺部52の感度よりも高くしてもよい。図4の例では、風量の「+」のボタン3及びデフロスターのボタン3の中央部51の感度を、周辺部52の感度より大きくする。車両が振動している場合には、ユーザがボタン3を触りにくくなり、ボタン3のタッチの位置がずれて、別のボタン3に触れる可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、ボタン3の周辺部52の感度を高めすぎないようにして、他のボタン3との誤操作を防止する。また、ボタン3の中央部51の感度は、車両の振動時に高くなるため、ボタン3の操作性は高まる。
 なお、本実施形態において、操作認識装置40は、静電センサ10の出力が高まるようにゲインを大きくしたが、操作認識部41に設定される判定閾値の値を変更することで、タッチ操作に対する感度を設定してもよい。操作認識部41は、静電センサ10から取得した静電容量が判定閾値以上である場合にタッチ操作有りと判定する。例えば、感度制御部42は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合に、感度制御部42は判定閾値を低くしてもよい。なお、感度制御部42は、中央部51のタッチ操作を判定するための判定閾値を、周辺部52のタッチ操作を判定するための判定閾値より低くすることで、中央部51の感度を周辺部52の感度よりも高くしてもよい。
 次に、操作認識装置40の制御フローを説明する。図5は、操作認識装置40の制御フローを示すフローチャートである。なお、図5の制御フローは、メインスイッチ4のオン状態で実行される。ステップS1にて、感度制御部42は振動センサ20の検出値を取得する。ステップS2にて、感度制御部42は、振動センサ20により検出された振動の振幅が振幅閾値以上であるか否かを判定する。ステップS3にて、振動の振幅が振幅閾値以上である場合には、感度制御部42は、タッチ操作の感度を大きくする。
 ステップS4にて、操作認識部41は、操作認識範囲内における静電センサ10の検出値を取得する。つまり、操作認識部41は、操作認識範囲内で変化する、静電センサ10の静電容量の検出値を取得する。ステップS5にて、操作認識部41は、静電センサ10の検出値(静電容量)が判定閾値以上であるか否かを判定する。静電センサ10の検出値(静電容量)が判定閾値以上である場合には、ステップS6にて、操作認識部41はタッチ操作有りと認識し、制御フローは終了する。静電センサ10の検出値(静電容量)が判定閾値未満である場合には、操作認識部41は、タッチ操作有りと認識せずに、制御フローは終了する。すなわち、操作認識装置40は、ステップS4~S6の制御フローを実行することで、静電センサの出力に基づき、ボタン3の表面上で所定の操作認識範囲内のタッチ操作を認識する。
 上記のように本実施形態では、車両用入力装置100は、静電センサ10と、振動センサ20と、ボタン3の表面上で所定の操作認識範囲内のタッチ操作を認識する操作認識装置40を備える。操作認識装置40は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、タッチ操作の感度を大きくする。これにより、振動の振幅及び又は振動周波数が大きく、ユーザがボタン3のタッチ操作を的確にできない可能性が高い場合には、タッチ操作の感度が大きくなり、ボタン3の操作性が高まる。。その結果として、車両の振動時に、ボタン操作を認識し易くすることができる。
 また本実施形態において、操作認識装置40は、振動の振幅が大きいほどタッチ操作の感度を大きくする。これにより、車両の振動時にボタン操作を認識し易くすることができる。
 また本実施形態において、操作認識装置40は、振動周波数が、車両の共振周波数を含む所定の周波数帯域内である場合には、タッチ操作の感度の面積を大きくする。これにより、車両の振動時にボタン操作を認識し易くすることができる。
 また本実施形態において、操作認識装置40は、振動周波数が所定の周波数帯域の上限周波数より大きいほど、又は、振動周波数が所定の周波数帯域の下限周波数より小さいほど、タッチ操作の感度を小さくする。これにより、車両の振動時にボタン操作を認識し易くすることができる。
 また本実施形態において、操作認識装置40は、操作認識範囲におけるタッチ操作の感度を、ボタン周辺部52よりも中央部51を大きくする。これにより、車両の振動時にボタン操作を認識し易くすることができる。また他のボタン3の誤操作を防止できる。
 なお、本実施形態の変形例に係る車両用入力装置100において、振動周波数が車両の共振周波数に近いほど、タッチ操作の感度を大きくしてもよい。これにより、共振周波数に近い振動数をもつ振動が車体で発生した場合でも、ボタン操作を認識し易くすることができる。
 また本実施形態の変形例に係る車両用入力装置100において、複数のボタン3は、第1ボタンと第2ボタンを含み、第1ボタンの外周は、第2ボタンと隣接する隣接部53と、他のボタン3と隣接しない非隣接部54とを含み、操作認識装置40は、操作認識範囲50の周囲のうち、隣接部53のタッチ操作の感度を、非隣接部54のタッチ操作の感度より小さくする。図6は、ボードの一部を拡大した拡大平面図であり、隣接部53と非隣接部54を説明するための図である。図6に示すように、第1ボタンに相当するデフロスターのボタン3は、第2ボタンに相当する風量の「+」のボタン3と隣接する。デフロスターのボタン3上の操作認識範囲50の外周は、風量「+」のボタン3と隣接する隣接部53と、他のボタン3と隣接しない隣接部54を含む。また、風量「+」のボタン3の両側には、デフロスターのボタン3と風量「-」のボタン3が配置されており、風量「+」のボタン3上の操作認識範囲50の外周は、2つの隣接部53を含んでいる。なお、図2の例では、デフロスターのボタン3の右側には他のボタンが配置されているが、図6の例では、説明を容易にするために、デフロスターのボタン3の右側にはボタン3が配置されていないものとする。
 そして、操作認識装置40は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、隣接部53のタッチ操作の感度を、非隣接部54のタッチ操作の感度より小さくする。デフロスターのボタン3の周囲のうち、風量「+」のボタンと隣接する部分の感度が大きくなる。風量「+」のボタン3の周囲のうち、デフロスターのボタン3と隣接する部分の感度と、風量「+」のボタンと隣接する部分の感度が、それぞれ大きくなる。これにより、他のボタン3との誤操作を防止できる。
 また本実施形態の変形例に係る車両用入力装置100において、操作認識装置40は、車両の車速情報を取得し、車速が高いときのタッチ操作の感度を、車速が低いときのタッチ操作の感度よりも大きくしてもよい。操作認識装置40は、車両に設けられている車速センサから車速情報を取得する。また操作認識装置40は、GPSにて測定される車両の現在の位置情報と地図情報から、現在の走行している道路の法定速度を、車両の車速情報として取得してもよい。そして、操作認識装置40は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上であり、かつ、車両の現在の車速が所定の車速閾値以上である場合には、タッチ操作の感度を第1感度に設定する。また、操作認識装置40は、振動センサ20により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上であり、かつ、車両の現在の車速が所定の車速閾値未満である場合には、タッチ操作の感度を第2感度に設定する。第2感度は、初期感度よりも大きく、第1感度は、第2感度よりも大きい。車速が高い時には、ドライバーの運転負荷が大きいため、ボタン3の誤操作の可能性が高い。そのため、車速が高い時の感度を、車速の低い時の感度より高くすることで、ボタン3の操作性を高めることができる。
 なお本実施形態における振動センサ20が、本発明の「検出部」に相当する。すなわち、本発明の検出部は、振動センサ20を含んでもよく、又は、エンジン回転数、エンジンのオンオフ、ステアリングの操舵角、及び地図情報の少なくともいずれか一つに基づき、振動を検出してもよい。
 なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1 ディスプレイ
2 ボード
3 ボタン
4 メインスイッチ
5 ステアリングスイッチ
10 静電センサ
 11 電極
 12 誘電体
20 振動センサ
30 振動素子
40 操作認識装置
 41 操作認識部
 42 感度制御部
50 操作認識範囲
 51 中央部
 52 周辺部
 53 隣接部
 54 非隣接部
100 車両用入力装置

Claims (10)

  1.  車両の室内に設けられるボタンと、
     前記ボタンの背面下に設けられる静電センサと、
     前記車両の振動を検出する検出部と、
     前記静電センサの出力に基づき、前記ボタンの表面上のタッチ操作を認識する操作認識装置を備え、
     前記操作認識装置は、前記検出部により検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、前記タッチ操作の感度を大きくする車両用入力装置。
  2.  請求項1記載の車両用入力装置において、
     前記操作認識装置は、前記振幅が大きいほど前記感度を大きくする車両用入力装置。
  3.  請求項1又は2記載の車両用入力装置において、
     前記操作認識装置は、前記振動周波数が、前記車両の共振周波数を含む所定の周波数帯域内である場合には、前記感度を大きくする車両用入力装置。
  4.  請求項3に記載の車両用入力装置において、      
     前記操作認識装置は、
     前記静電センサの出力に基づき、前記ボタンの表面上で所定の操作認識範囲内の前記タッチ操作を認識し、
     前記振動周波数が前記周波数帯域の上限周波数より大きいほど、又は、前記振動周波数が前記周波数帯域の下限周波数より小さいほど、前記操作認識範囲における前記タッチ操作の前記感度を、前記ボタン周辺部よりも中央部を大きくする車両用入力装置。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の車両用入力装置において、
     前記操作認識装置は、前記振動周波数が前記車両の共振周波数に近いほど、前記タッチ操作の前記感度を大きくする車両用入力装置。
  6.  請求項1~3のいずれか一項に記載の車両用入力装置において、
     前記操作認識装置は、
     前記静電センサの出力に基づき、前記ボタンの表面上で所定の操作認識範囲内のタッチ操作を認識し、
     前記操作認識範囲における前記タッチ操作の前記感度を、前記ボタン周辺部よりも中央部を大きくする車両用入力装置。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の車両用入力装置において、
     複数の前記ボタンは、第1ボタンと第2ボタンを含み、
     前記第1ボタンの外周は、前記第2ボタンと隣接する隣接部と、他の前記ボタンと隣接しない非隣接部とを含み、
     前記操作認識装置は、
     前記静電センサの出力に基づき、前記ボタンの表面上で所定の操作認識範囲内のタッチ操作を認識し、
     前記操作認識範囲の周囲のうち、前記隣接部の前記タッチ操作の感度を、前記非隣接部の前記タッチ操作の感度より小さくする車両用入力装置。
  8.  請求項1~7のいずれか一項に記載の車両用入力装置において、
     前記操作認識装置は、
     前記車両の車速情報を取得し、
     前記車速が高いときの前記感度を、前記車速が低いときの前記感度よりも大きくする車両用入力装置。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載の車両用入力装置において、
     前記検出部は、前記車両に搭載されたセンサを含む、又は、エンジン回転数、エンジンのオンオフ、ステアリングの操舵角、及び地図情報の少なくともいずれか一つに基づき、前記振動を検出する車両用入力装置。
  10.  プロセッサにより実行される、車両の室内に設けられたボタンへのタッチ操作を検出する車両用入力方法であって、
    前記プロセッサは、
     前記ボタンの背面下に設けられ静電センサの出力に基づき、前記ボタンの表面上のタッチ操作を認識し、
     前記車両の振動を検出し、
     検出された振動の振幅及び/又は振動周波数が所定値以上である場合には、前記タッチ操作の感度を大きくする車両用入力方法。
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