特許 6271388 静電検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6271388

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】静電検出装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20180122BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 522

   G06F3/044 120

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-209640(P2014-209640)

(22)【出願日】2014年10月14日

(65)【公開番号】特開2016-81153(P2016-81153A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年5月24日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 康弘

【審査官】 若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１３４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１９９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２６８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−８２７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５７６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０８６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５８０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の近接又は接触を静電容量値の変化に基づくタッチ感度により検出する検出電極を備えた静電容量検出部と、
前記検出電極から読み出されるタッチ感度に基づいて前記検出電極へのタッチ検出を行ない、タッチオンを検出した後、現在のタッチ感度がタッチオン検出時の感度初期値の所定倍率以上である場合に感度フラグを立てるタッチ検出部と、前記タッチオンの検出後に前記検出電極のタッチ感度の変化に基づいてタップ検出を行なうタップ検出部とを備えた制御部と、を有し、
前記タップ検出部は、前記感度フラグが立っている状態で前記タッチ検出部がタッチオフを検出した場合にタップオンの判定を行なう静電検出装置。

【請求項2】

前記所定倍率は２であることを特徴とする請求項１に記載の静電検出装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記タップオンの判定がされた後の所定時間以内にタップオンの判定がされた場合、ダブルタップのオン判定を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、静電タッチ電極の容量変化に基づいて、タッチ検出を行なう静電検出装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

具体的には、静電容量型の入力手段の検出点での検出最大値とその前後の位置における検出値とから演算を行い、この演算値が第１の閾値以下のときは座標データの生成をキャンセルする。また前記演算値が第１の閾値と第２の閾値との間のときには、座標データでの生成時の補正値を小さい値に切り換える構成とされている。このような構成により、入力手段上での静電容量の変動量が小さいときには、座標データを生成しないようにすることで、例えば入力手段に手のひらが触れているようなときの誤検出を防止できる。また、静電容量の変化量の変動が尖鋭なときとそうでないときとで、補正値を変えることで指などが止まっているときのカーソル表示などの触れを抑制できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−８２７６５号 公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の構成は、検出点での検出最大値とその前後の位置における検出値とから演算を行なうことによりタッチ検出を行なう。このようなタッチ検出の方式は時系列情報に基づかないので、例えば、操作者が手袋をしている場合や指がタッチ面から少し浮いた状態で保持している場合、意図せず操作者の指が動いたり、車両振動が発生したり等によって一瞬タッチオン判定してしまう場合がある。それにより、指によりタップ操作がされたものと誤判定されてしまう場合があった。

【0006】

したがって、本発明の目的は、意図しないタップ操作の誤判定を抑制できる静電検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］上記目的を達成するため、物体の近接又は接触を静電容量値の変化に基づくタッチ感度により検出する検出電極を備えた静電容量検出部と、前記検出電極から読み出されるタッチ感度に基づいて前記検出電極へのタッチ検出を行ない、タッチオンを検出した後、現在のタッチ感度がタッチオン検出時の感度初期値の所定倍率以上である場合に感度フラグを立てるタッチ検出部と、前記タッチオンの検出後に前記検出電極のタッチ感度の変化に基づいてタップ検出を行なうタップ検出部とを備えた制御部と、を有し、前記タップ検出部は、前記感度フラグが立っている状態で前記タッチ検出部がタッチオフを検出した場合にタップオンの判定を行なう静電検出装置を提供する。

【0008】

［２］前記所定倍率は２であることを特徴とする上記［１］に記載の静電検出装置であってもよい。

【0009】

［３］また、前記制御部は、前記タップオンの判定がされた後の所定時間以内にタップオンの判定がされた場合、ダブルタップのオン判定を行なうことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の静電検出装置であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の静電検出装置によれば、意図しないタップ操作の誤判定を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の静電検出装置の全体ブロック構成図である。

【図2】図２は、本発明の形態に係る静電検出装置の動作フローを示すフローチャートである。

【図3】図３は、タップ操作におけるタッチ感度の変化を示すタッチ感度と時間の関係を示すグラフである。

【図4】図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電検出装置を車両のナビゲーション装置等の遠隔操作に適用した場合の構成を示す全体斜視図であり、図４（ｂ）は、表示部を示す平面図である。

【図5】図５（ａ）は、通常ダブルタップ操作時のタッチ感度の変化を示すグラフであり、図５（ｂ）は、誤ダブルタップ発生時のタッチ感度の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る静電検出装置１は、タッチオンの検出を行なうことができると共に、タップオンの検出を行なうことができるものである。タッチオン（タッチ操作）は、検出電極へ例えば指等の物体が近接又は接触をした場合に、検出電極で検出されるタッチ感度が所定のタッチオン閾値を超えている場合に検出される。また、タップオン（タップ操作）は、タッチオンの検出後に検出電極のタッチ感度の変化に基づいて検出される。さらに、タップオンの判定がされた後の所定時間以内にさらにタップオンの判定がされた場合、ダブルタップのオン判定を行なうことができる。

【0013】

本発明の実施の形態に係る静電検出装置１は、静電容量式のタッチパッド等において、上記のタッチ感度の時系列変化を使用することで、非タッチ時の意図しないタップ操作あるいはダブルタップ操作を抑制あるいは防止するものである。タッチ感度の時系列変化を使用することにより、指等がタッチ面等の検出面から少し浮いた状態からタップ操作が意図せずにされた場合等の誤タップ操作を抑制あるいは防止できる。特に、車両のナビゲーション装置等を遠隔操作するタッチパッド等に適用する場合は、車両の振動等によって意図しないタップ操作やダブルタップ操作がされる場合が想定されるが、本発明の実施の形態によれば、そのような誤操作を抑制あるいは防止することができる。

【0014】

（静電検出装置１の構成）
図１は、本発明の静電検出装置の全体ブロック構成図である。

【0015】

本発明の実施の形態に係る静電検出装置１は、指等の物体の近接又は接触を静電容量値の変化に基づくタッチ感度により検出する検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）を備えた静電容量検出部１０と、検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）から読み出されるタッチ感度に基づいて検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）へのタッチ検出を行ない、タッチオンを検出した後、現在のタッチ感度がタッチオン検出時の感度初期値の所定倍率以上である場合に感度フラグを立てるタッチ検出部２１０と、タッチオンの検出後に検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）のタッチ感度の変化に基づいてタップ検出を行なうタップ検出部とを備えた制御部２０と、を有し、タップ検出部２２０は、感度フラグが立っている状態でタッチ検出部２１０がタッチオフを検出した場合にタップオンの判定を行なう構成とされている。

【0016】

検出電極は、後述するように、ｘ軸に交差する第１の検出電極１０１とｙ軸に交差する第２の検出電極１０２を備えているので、ｘ、ｙで規定される位置におけるタッチオン、タップ、ダブルタップ等の検出ができる。

【0017】

（静電容量検出部１０の構成）
静電容量検出部１０は、例えば、操作指が触れた操作領域１００上の位置（検出点）を検出するタッチパッドである。操作者は、例えば、操作領域１００に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。静電容量検出部１０としては、例えば、複数の検出指の検出が可能な静電容量方式等のタッチパッドを用いることが可能である。

【0018】

この静電容量検出部１０は、例えば、操作領域１００に指が近づくことによる、検出電極と指とにより形成される静電容量値の変化を検出するタッチパッドである。この検出電極は、図１に示すように、操作領域１００の下に複数設けられている。

【0019】

検出電極は、細長く形成された複数の第１の検出電極１０１と複数の第２の検出電極１０２とが、それらの間に誘電体を挟んで交差するように配置されている。第１の検出電極１０１は、図１の紙面横方向に沿って定められたｘ軸に交差するように、等間隔で配置されている。また第２の検出電極１０２は、図１の紙面縦方向に沿って定められたｙ軸に交差するように、等間隔で配置されている。このｘ軸とｙ軸の原点は、図１に示す操作領域１００の左上である。

【0020】

静電容量検出部１０は、図１に示すように、第２の検出電極１０２を駆動する駆動部１１と、第１の検出電極１０１から静電容量を読み出す読出部１２と、を備えている。

【0021】

駆動部１１は、制御部２０から取得した駆動信号Ｓ_１に基づいた周期的な駆動信号を第２の検出電極１０２に、順次供給するように構成されている。

【0022】

読出部１２は、１つの第２の検出電極１０２が駆動されている間に、第１の検出電極１０１との接続を順次切り替えて静電容量を読み出すように構成されている。読出部１２は、検出点の座標の情報を含む検出点情報Ｓ_２を制御部２０に出力するように構成されている。この検出点の座標の算出は、一例として、加重平均により行われる。

【0023】

（制御部２０の構成）
制御部２０は、タッチ検出部２１０、タップ検出部２２０、記憶部２３０等から構成されている。制御部２０は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ、記憶部２３０として半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２０が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。

【0024】

タッチ検出部２１０は、検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）から読み出される静電容量値に基づくタッチ感度Ｚが、タッチオン閾値Ｚthを超えたかどうかにより、検出電極（第１の検出電極１０１、第２の検出電極１０２）へのタッチ検出を行なう。タッチ感度Ｚが、タッチオン閾値Ｚthを超えた場合は、検出されたｘ、ｙ座標における点が指等によってタッチされたと判定（タッチオン判定）される。なお、タッチ感度は、検出する電極（ｘ、ｙ）において、駆動部１１の駆動信号Ｓ_１により所定周波数でチャージされる電荷を読出部１２で検出点情報Ｓ_２として読み出す静電容量をＡ／Ｄ変換したタッチ感度値である。

【0025】

現在のタッチ感度Ｚが、タッチオン検出時の感度初期値Ｚ_０×倍率αを超えた場合に、上記説明した感度フラグは１（True）とされる。ここで、倍率αは、手袋を装着した状態でタッチ操作した場合でも、タッチか非タッチかの切り分けができる値として、例えば、α＝２に設定することができる。なお、倍率αは、適宜変更ができ、特に、装置全体のパラメータ等が決定された状態で、キャリブレーションを行ないながら最適な値に設定されて記憶部２３０に記憶されている。

【0026】

タップ検出部２２０は、所定のアルゴリズムに従って、タッチ感度の値、及び感度フラグの状態に基づいて、タッチ感度（静電容量）の時系列変化を使用することにより、タップ操作やダブルタップ操作の判定を行なう。

【0027】

（本発明の実施の形態の動作）
図２は、本発明の形態に係る静電検出装置の動作フローを示すフローチャートである。また、図３は、タップ操作におけるタッチ感度の変化を示すタッチ感度と時間の関係を示すグラフである。

【0028】

静電検出装置１の動作がスタートすると、まず、制御部２０は、タッチ検出部２１０によりタッチオンの検出を行なう。図３に示すように、タッチオフＰ_０からタッチオンＰ_１になったかどうかを検出する。タッチ検出部２１０は、現在のタッチ感度Ｚがタッチオン閾値Ｚthを超えた場合は、検出されたｘ、ｙ座標における点が指等によってタッチされたと判定（タッチオン判定）する（ステップＳ０１）。タッチオフからタッチオンになったと判断された場合はステップＳ０２へ進み、タッチオフからタッチオンになったと判断されない場合はステップＳ０４へ進む。

【0029】

感度初期値Ｚ_０として、ステップＳ０１でタッチオンになった直前のタッチ感度Ｚpreを感度初期値Ｚ_０に代入する（ステップＳ０２）。

【0030】

直前のタッチ感度Ｚpreとして、現在のタッチ感度Ｚをタッチ感度Ｚpreに代入する（ステップＳ０３）。

【0031】

図３において、Ｐ_０は、タッチオフ状態である。Ｐ_１でタッチオフからタッチオンとなり、このＰ_１がステップＳ０１〜ステップＳ０３の状態である。

【0032】

制御部２０は、タッチ検出部２１０によりタッチオンの検出を行なう。タッチ検出部２１０は、現在のタッチ感度Ｚがタッチオン閾値Ｚthを超えている場合は、検出されたｘ、ｙ座標における点がタッチオン状態であると判定（タッチオン判定）する（ステップＳ０４）。タッチオンであると判断された場合はステップＳ０５へ進み、タッチオンでないと判断された場合はステップＳ０７へ進む。

【0033】

タッチ検出部２１０は、現在のタッチ感度Ｚが次の条件を満たすかどうかを判断する。
現在のタッチ感度Ｚ＞感度初期値Ｚ_０×倍率α
感度初期値Ｚ_０は、ステップＳ０２で代入された値であり、倍率αは、タッチか非タッチかの切り分けができる値として設定された所定の値である。上記の条件を満たす場合はステップＳ０６へ進み、上記の条件を満たさない場合はステップＳ０３へ進む（ステップＳ０５）。

【0034】

制御部２０は、感度フラグを１（True）にする（ステップＳ０６）。

【0035】

図３で示すように、感度初期値Ｚ_０×倍率αを所定値とし、タッチ感度がこの所定値より大きい場合に感度フラグが立てられる。すなわち感度フラグが１（True）とされる。感度フラグが１（True）であることは、タップ判定（タップオン判定）の前提条件となる。したがって、倍率αを適切に設定することにより、手袋をしている場合や指がタッチ面から少し浮いた状態でのタップ操作を誤操作として判定できることになる。

【0036】

ステップＳ０６終了後、ステップＳ０３を介してステップＳ０１に戻る。タッチした状態では、ステップＳ０４へ戻ってきて、ステップＳ０４〜ステップＳ０６〜ステップＳ０１〜ステップＳ０４を繰り返す。これは、図３において、Ｐ_２で示すタッチオン状態が維持されたステップＳ０４〜ステップＳ０６の状態である。

【0037】

制御部２０は、タッチ検出部２１０によりタッチオフの検出を行なう。図３に示すように、タッチオンＰ_２からタッチオフＰ_３になったかどうかを検出する。タッチ検出部２１０は、現在のタッチ感度Ｚがタッチオン閾値Ｚth以下になった場合は、検出されたｘ、ｙ座標における点がタッチオフされたと判定（タッチオフ判定）する（ステップＳ０７）。タッチオンからタッチオフになったと判断された場合はステップＳ０８へ進み、タッチオンからタッチオフになったと判断されない場合はステップＳ０３へ進む。

【0038】

制御部２０は、タップ検出部２２０により感度フラグが１（True）であるかどうかを判断する（ステップＳ０８）。感度フラグが１（True）である場合は、ステップＳ０９へ進み、感度フラグが１（True）でない場合は、ステップＳ１０へ進む。

【0039】

制御部２０のタップ検出部２２０は、タップオンされたとしてタップオン判定を行ない、ステップＳ１１へ進む（ステップＳ０９）。なお、このタップ判定は、タッチオンＰ_２が所定期間（例えば、１８０ｍｓ等）以内であることを条件にする等の他の条件を付加して判断することも可能である。

【0040】

制御部２０は、ステップＳ０８で感度フラグが１（True）でない場合は、誤タップであると判定して、タップキャンセルを行ない、ステップＳ１１へ進む（ステップＳ１０）。

【0041】

制御部２０は、タップ判定後、感度フラグを０（False）にして、ステップＳ０３へ進む。

【0042】

図３において、Ｐ_３は、Ｐ_２のタッチオン状態からタッチオフ状態となり、かつ、感度フラグの条件を満たしたタップオン状態である。

【0043】

ステップＳ０３を介してステップＳ０１へ戻り、上記示した一連のタッチ判定、タップ判定が繰り返し行われる。上記フローは、中止、中断信号等の割込信号が入力されるまで継続される。

【0044】

図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る静電検出装置を車両のナビゲーション装置等の遠隔操作に適用した場合の構成を示す全体斜視図であり、図４（ｂ）は、表示部を示す平面図である。

【0045】

この静電検出装置１は、一例として、図４（ａ）に示すように、車両５に搭載されたカーナビゲーション装置７に適用することができるが、これに限定されない。また静電検出装置１の静電容量検出部１０は、例えば、車両５の運転席と助手席の間のセンターコンソール５０に配置されている。操作者は、静電検出装置１の静電容量検出部１０を操作することが可能となっている。

【0046】

図４（ａ）に示すように、例えば、インストルメントパネル５２上に配置された表示装置６の表示画面６０上にカーナビゲーションの地図表示がされており、カーソル６８をタッチ操作することにより位置選択する、タップ操作により位置決定する、又はダブルタップ操作によりメニュー画面に移行する、等の種々の操作ができる。

【0047】

図５（ａ）は、通常ダブルタップ操作時のタッチ感度の変化を示すグラフであり、図５（ｂ）は、誤ダブルタップ発生時のタッチ感度の変化を示すグラフである。

【0048】

図５（ａ）は、指を静電容量検出部１０に接触させた状態で、タップ操作をした場合のタッチ感度の変化を示すグラフである。縦軸のタッチ感度は、図１で示した読出部１２が検出点情報Ｓ_２として読み出した静電容量をＡ／Ｄ変換した値を２００でノーマライズ（規格化）した値としている。１回目のＺ_０１、または、２回目のＺ_０２が、ステップＳ０５で示す感度フラグオンの条件（感度初期値Ｚ_０×倍率α以上）を満たし、ダブルタップオンの判定がされる。すなわち、通常ダブルタップ操作となる。

【0049】

制御部２０は、タップオンの判定がされた後の所定時間以内にタップオンの判定がされた場合、ダブルタップのオン判定を行なうことができる。すなわち、ダブルタップ判定は、１回目のタップ判定から２回目のタップ判定開始までの期間Ｔ_１が所定期間（例えば、２８０ｍｓ等）以内であることを条件にすることが可能である。

【0050】

図５（ｂ）は、例えば、手袋をしている場合や指がタッチ面から少し浮いた状態、あるいは、車両の振動等で指がタッチ面から浮いた状態で、タップ操作をした場合のタッチ感度の変化を示すグラフである。１回目のＺ_０３、及び、２回目のＺ_０４共に、ステップＳ０５で示す感度フラグオンの条件（感度初期値Ｚ_０×倍率α以上）を満たさない。これにより、ステップＳ０６で感度フラグが立たないので、ダブルタップオンの判定がされない。すなわち、誤ダブルタップ操作となる。

【0051】

（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る静電検出装置は、タッチ感度の値、及び感度フラグの状態に基づいて、タッチ感度（静電容量）の時系列変化を使用することにより、タップ操作やダブルタップ操作の判定を行なう。すなわち、現在のタッチ感度Ｚが、タッチオン検出時の感度初期値Ｚ_０×倍率αを超えた場合に、感度フラグを１（True）とし、この感度フラグが立っていることを条件としてタップ判定を行なう。これにより、手袋をしている場合や指がタッチ面から少し浮いた状態でのタップ操作を誤操作として判定できる。また、倍率αを適切に設定することによりタッチか非タッチかの切り分けができ、手袋をしている場合や指がタッチ面から少し浮いた状態でのタップ操作を誤操作として判定できる。したがって、意図しないタップ操作、ダブルタップの誤判定を抑制できる静電検出装置を提供することができる。

【0052】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１…静電検出装置、５…車両、６…表示装置
１０…静電容量検出部、１１…駆動部、１２…読出部
２０…制御部
５０…センターコンソール、５２…インストルメントパネル
６０…表示画面、６８…カーソル
１００…操作領域、１０１…第１の検出電極、１０２…第２の検出電極
２１０…タッチ検出部、２２０…タップ検出部、２３０…記憶部
Ｚ…現在のタッチ感度
Ｚ_０…感度初期値
Ｚth…タッチオン閾値
Ｚpre…直前のタッチ感度
α…倍率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】