特開 2024-167755 車両用入力装置及び車両用入力方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167755

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】車両用入力装置及び車両用入力方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20241127BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20241127BHJP

   G06F 3/0354 20130101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 522

G06F3/044

G06F3/0354 453

G06F3/041 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084039

(22)【出願日】2023-05-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大泉 透

(72)【発明者】

【氏名】上島 宏幸

【テーマコード（参考）】

5B087

【Ｆターム（参考）】

5B087AC01

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】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振動検出部と、静電センサの出力に基づき、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する操作認識装置４０を備え、操作認識装置４０は、振動検出部により検出された振動により乗員が感じる振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさに応じて、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項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振動検出部と、
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を備え、
前記操作認識装置は、
検出された前記車両の振動により乗員が感じる振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、
主体となった振動成分の大きさに応じて、前記操作認識範囲の面積及び／又は前記タッチ操作の感度を大きくする車両用入力装置。

【請求項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、
前記主体となった振動成分が面方向振動成分である場合には、前記操作認識範囲の面積を大きくし、
前記面方向振動成分は、前記乗員の操作対象となる前記ボタンの表面に沿って振動する成分である車両用入力装置。

【請求項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、
前記主体となった振動成分が法線方向振動成分である場合には、前記タッチ操作の感度を大きくし、
前記法線方向振動成分は、前記乗員の操作対象となる前記ボタンの表面に対して法線方向に沿って振動する成分である車両用入力装置。

【請求項4】

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、
前記主体となった振動成分の周波数を特定し、
特定された周波数が人の感じ易い周波数範囲に含まれる場合に、前記操作認識範囲の面積及び／又は前記タッチ操作の感度を大きくする車両用入力装置。

【請求項5】

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、
前記主体となった振動成分の周波数を特定し、
前記主体となった振動成分が前記鉛直振動の成分である場合には、特定された周波数が第１周波数範囲に含まれるときに、前記操作認識範囲の面積及び／又は前記タッチ操作の感度を大きくし、
前記主体となった振動成分が前記水平振動の成分である場合には、特定された周波数が第２周波数範囲に含まれるときに、前記操作認識範囲の面積及び／又は前記タッチ操作の感度を大きくし、
前記第１周波数範囲及び前記第２周波数範囲は人の感じ易い周波数範囲であり、第１周波数範囲は前記第２周波数範囲より高い周波数の範囲である車両用入力装置。

【請求項6】

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た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、
前記車両の振動を検出し、
検出された前記車両の振動により乗員が感じる振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、
主体となった振動成分の大きさに応じて、前記操作認識範囲の面積及び／又は前記タッチ操作の感度を大きくする車両用入力方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０２０－００３７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の車両用入力装置において、車両の振動により、乗員が感じやすい振動が発生している場合には、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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、検出された車両の振動により乗員が感じる振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさに応じて、ボタンの表面上の操作認識範囲の面積及び／又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。

【発明の効果】

【0007】

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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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】図２は、ダッシュボードの正面図である。

【図3】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】図４は、ボードの一部を表す図であり、（а）はボードの斜視図を、（ｂ）はボードの平面図を示す。

【図5】図５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6】図６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7】図７（а）は面方向成分の大きさに対する面積の拡大率の特性を示すグラフであり、図７（ｂ）は面方向成分の大きさに対する感度の大きさの特性を示すグラフである。

【図8】図８（а）は法線方向成分の大きさに対する操作認識範囲の大きさの特性を示すグラフであり、図８（ｂ）は法線方向成分の大きさに対する感度の増加率の特性を示すグラフである。

【図9】図９（а）は、面方向成分の大きさに対する面積の拡大率の特性を示すグラフであり、図９（ｂ）は、法線方向成分の大きさに対する感度の大きさの特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

車両用入力装置１００は車室内に設けられている。図２はダッシュボードの正面図である。なお、図２に示すｘｙ軸について、ｘ軸は車幅方向（車両の進行方向に対する左右方向）を示しており、ｙ軸は車両の高さ方向を示す。また乗員（運転者又は助手席の乗員）は、図２に示すダッシュボードを正面にして座席に座るため、乗員の体の軸方向（背骨に沿う方向）がｙ軸方向となり、座席の座面に沿った方向がｘ又はｚ方向となる。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。図３に示すｙｚ軸について、ｘ軸は車幅方向を示しており、ｚ軸は車両の前後方向（車両の進行方向）を示す。なお、図４以下の図面において、ｘｙｚの軸方向は、図２及び図３に示すｘｙｚ軸と同一の方向である。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。なお、図３には図示されていないが、バックライトが、複数のボタン３の下にそれぞれ設けてもよく、バックライトでボタン３の下から照射してもよい。

【0016】

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の表面上で所定の操作認識範囲内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により乗員が感じる振動（以下、人感振動とも称する）が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさに応じて、操作認識範囲の面積及び／又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、振動成分判定部４１と、操作認識部４２と、操作認識範囲制御部４３と、感度制御部４４とを有している。操作認識装置４０は、プログラムを記憶するメモリと、プログラムを実行するためのプロセッサを有しており、プロセッサがプログラムを実行することで、機能ブロックの処理が実行される。

【0017】

振動成分判定部４１は振動センサ２０により検出された検出値から、人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定する。車両が振動すると、その振動は乗員にも伝わる。振動センサ２０は車両の振動を検出しているため、振動成分判定部４１は、振動センサ２０により検出された振動を人感振動とする。人の感じ易い振動は、鉛直振動と水平振動と異なっており、例えば鉛直振動であれば、人は４～８ＫＨｚの周波数範囲で振動を感じ易く、水平振動であれば、人は３ＫＨｚ以下の周波数範囲で振動を感じ易い。つまり、３ＫＨｚ以下の周波数であれば水平振動の方が感じやすく、３ＫＨｚより高い周波数であれば鉛直振動の方が感じやすい。なお鉛直方向は、体の軸方向（背骨に沿う方向）であり、水平方向は座席の座面に沿った方向に相当する。なお、人が感じ易い周波数範囲（３ＫＨｚ以下と４～８ＫＨｚ）は一例であり、人が感じ易い振動の周波数と鉛直方向と水平方向で比較した場合には、鉛直振動の周波数範囲（本発明の「第１周波数範囲」に相当）が、水平振動の周波数範囲（本発明の「第２周波数範囲」に相当）より高ければよい。以下の説明において、鉛直振動は、人感振動のうち鉛直方向を振動成分とする振動を示し、水平振動は人感振動のうち水平方向を振動成分とする振動を示す。

【0018】

振動成分判定部４１は、振動センサ２０の検出値から車両の振動成分を抽出し、抽出した振動成分のうち、鉛直振動に影響する振動成分と、水平振動に影響する振動成分とを特定する。振動成分判定部４１は、鉛直振動に影響する振動成分と、水平振動に影響する振動成分とを比較することで、車両が振動した時の人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定する。例えば、振動成分判定部４１は、鉛直振動に影響する振動成分のうち人が感じ易い周波数範囲の鉛直振動の振幅と、水平振動に影響する振動成分のうち人が感じ易い周波数範囲の水平振動の振幅とを比較し、振幅の大きい方の振動を、主体となった振動成分として判定する。また、振動成分判定部４１は、所定時間あたりに、人が感じ易い周波数範囲の鉛直振動と、人が感じ易い周波数範囲の水平振動とを比較し、振動の発生回数が多い方を、主体となった振動成分として判定してもよい。また振動成分判定部４１は、判定を簡素化するために、比較対象となる振動成分を周波数で区切ることなく、特定した鉛直振動の振幅と特定した水平振動の振幅とを比較し、振幅の大きい方を、主体となった振動成分として判定してもよい。同様に、振動成分判定部４１は、鉛直振動及び水平振動の所定時間あたりの振動発生回数から、主体となった振動成分を判定してもよい。

【0019】

車両が振動すると、車両の振動はボタン３を配置したボード２に伝わるため、ボタン３も振動することがある。また車両の振動する方向に応じて、ボタン３は、ボタン３の表面に沿った方向に揺れたり、ボタン３の表面に対して法線方向に揺れたりする。図４を参照して、ボタン３の振動成分について説明する。図４は、複数のボタン３を配置したボード２の一部を表す図であり、（а）はボード２の斜視図を、（ｂ）は平面図を示す。なお、図４では、複数のボタン３を含むボード２の一部のみを図示しており、例えば電極１１、誘電体１２等の図示を省略している。ｘｙ平面は、ボタン３の表面（パネル面）に沿う平面であり、ｚ軸はボタン３の表面（パネル面）に対して垂直な方向である。なお、ボタン３が、図２に示すようなインストルメントパネルに配置された場合には、乗員の体の軸方向（背骨に沿う方向、鉛直方向）が、ボタン３の表面（パネル面）に沿う方向（面方向）となり、座席の座面に沿った方向（水平方向）が、ボタン３の表面（パネル面）に対して垂直な方向（法線方向）となる。なお、ボタン３がコンソールボックスなどに配置され、ボタン３の表面が水平あるいは水平に対して少し傾いた状態となる場合には、乗員の体の軸方向（背骨に沿う方向、鉛直方向）が、ボタン３の表面（パネル面）に対して垂直な方向（法線方向）となり、座席の座面に沿った方向（水平方向）が、ボタン３の表面（パネル面）に沿う方向（面方向）となる。なお、以下の説明では、ボタン３が、図２に示すようなインストルメントパネルに配置され、ボタン３の面方向が人感振動における鉛直方向に対応し、ボタン３の法線方向が人感振動における水平方向に対応する。

【0020】

車両の振動は複数方向の振動成分を含んでいるため、ボタン３は、ｘｙ平面に沿う方向や、ｚ軸に沿う方向に振動する。そして、ｘｙ平面に沿う方向の振動成分がボタン３の面方向振動成分に相当し、ｚ軸に沿う方向の振動成分が法線方向振動成分に相当する。また車両の振動に含まれる振動成分の大きさに応じて、面方向振動成分と法線方向振動成分の大きさが異なる。例えば、図２に示すように、複数のボタン３が乗員の正面を向くように配置されており、車両が上下方向（図４のｘ軸方向）の揺れが大きい場合、又は、車両が左右方向（車幅方向、図４のｙ軸方向）の揺れが大きい場合には、ボタン３の振動成分のうち面方向振動成分が大きくなる。また、車両が前後方向（車両進行方向、図４のｚ軸方向）の揺れが大きい場合には、ボタン３の振動成分のうち法線方向振動成分が大きくなる。つまり、車両の振動成分の方向と大きさは、ボタン３の振動成分の方向と大きさに対応する。

【0021】

また車両の振動はボタン３だけでなく乗員にも伝わるため、ボタン３の振動成分の方向と大きさは、人感振動の振動成分の方向と大きさとも対応する。例えば、車両の振動により、鉛直振動を主体とする人感振動が発生した場合には、ボタン３の表面に沿う方向にも振動が発生する。このとき、乗員は、揺れを感じつつ、ボタン３が面方向に揺れていることになり、ボタン３を操作しにくくなる。また、車両の振動により、水平振動を主体とする人感振動が発生した場合には、ボタン３の表面に対して法線方向にも振動が発生する。このとき、乗員は、揺れを感じつつ、ボタン３が法線方向に揺れていることになり、ボタン３を操作しにくくなる。このように、車両の振動した場合には、振動の方向によって人は振動の感じ易さが異なり、ボタン３の振動する方向も異なる。

【0022】

振動成分判定部４１は、人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定すると、主体となった振動成分が、ボタン３の面方向振動成分であるか法線方向振動成分であるか特定する。ボタン３の面方向振動成分は、乗員の操作対象となるボタン３の表面に沿って振動する成分である。ボタン３の法線方向振動成分は、乗員の操作対象となるボタン３の表面に対して法線方向に沿って振動する成分である。上記のとおり、人感振動における鉛直振動及び水平方向の各成分と、ボタン３の面方向及び法線方向の振動成分は、座席に座った状態の乗員の姿勢と、ボタン３の配置によって、相関性をもつ。例えば、図２に示すようボタン３の配置において、振動成分判定部４１は、鉛直振動を主体となった振動成分として判定した場合には、主体となった振動成分はボタン３の面方向振動成分であると判定する。また、振動成分判定部４１は、水平振動を主体となった振動成分として判定した場合には、主体となった振動成分はボタン３の法線方向振動成分であると判定する。

【0023】

操作認識部４２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４２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４２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４２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４２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４２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。

【0024】

タッチ操作有りと判定した場合には、操作認識部４２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４２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。

【0025】

操作認識範囲制御部４３は、振動成分判定部４１の判定結果に応じて、操作認識範囲７０の面積を設定する。操作認識範囲７０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。図５を参照し、ボタン３の操作認識範囲７０について説明する。図５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７０は、ボタン３の表面上の閉空間で規定され、図５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。なお、図５の実線で囲う操作認識範囲７０は拡大前を示し、点線で囲う操作認識範囲７０は拡大後を示す。操作認識装置４０は、操作認識範囲７０の大きさを変えることができる。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。操作認識部４２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７０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。操作認識範囲制御部４３は、静電容量の変化を検出可能な、電極１１の座標範囲を広げることで、操作認識範囲７０の面積を大きくする。

【0026】

操作認識範囲制御部４３は、静電容量の変化を検出可能な電極１１の座標範囲の面積
を変えることで、操作認識範囲７０の面積を変えることができる。なお、操作認識範囲制御部４３は、操作認識範囲７０の面積を変えるためには、必ずしも電極１１の構造を利用する必要はなく、例えば、タッチ操作の位置に応じた閾値の設定を利用してもよい。操作認識範囲制御部４３は、アレイ状に配置された電極１１の座標位置毎に、タッチ操作の有無を判定するための閾値を設定する。操作認識部４２は、静電センサ１０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、静電センサ１０の静電容量が判定閾値未満である場合にタッチ操作無しと判定する。操作認識範囲制御部４３は、ボタン３の表面上に位置する、静電センサ１０の検出可能範囲のうち操作認識範囲７０に該当する部分では、タッチ操作の有無を検出できるように判定閾値を初期値に設定する。静電センサ１０の検出可能範囲は、電極１１の配列された範囲に対応する。一方、操作認識範囲制御部４３は、ボタン３の表面上に位置する、静電センサ１０の検出可能範囲のうち操作認識範囲７０に該当しない部分では、タッチ操作の有りと検出しないように判定閾値を初期値より高くする。このとき、操作認識範囲制御部４３は、タッチ操作の有りと検出しないように、判定閾値を、タッチ操作で変化する静電容量の上限値以上の値に設定する。これにより、操作認識部４２は、操作認識範囲７０に該当しない部分のタッチ操作により、静電容量が変化した場合でも、タッチ操作無しと判断できる。そして、操作認識範囲制御部４３は、電極１１の座標位置毎に、判定閾値を変えることで、操作認識範囲７０の拡大及び縮小を可能とする。

【0027】

また操作認識範囲制御部４３は、操作認識範囲７０の面積を変えるために、例えば静電センサ１０の出力波形に対する信号処理を用いてもよい。操作認識装置４０は、静電センサ１０の出力波形からタッチ操作の位置を特定できる。操作認識範囲制御部４３は、静電センサ１０の出力波形に対してフィルタリング処理を行い、静電センサ１０の検出可能範囲のうち操作認識範囲７０に該当しない電極位置からの信号波形をカットする。そして、操作認識範囲制御部４３は、カットする部分を変える、言い換えると、フィルタリング処理で通過させる信号波形の範囲を変えることで、操作認識範囲７０の拡大及び縮小を可能とする。

【0028】

操作認識範囲制御部４３及び感度制御部４４は、振動成分判定部４１の判定結果から、主体となった振動成分の大きさ（振幅）を特定する。主体となった振動成分がボタン３の面方向振動成分である場合には、操作認識範囲制御部４３は操作認識範囲７０の面積を大きくする。図２の例では、人感振動が鉛直振動の成分を主体とする場合には、鉛直振動がボタン３の面方向の振動と対応するため、操作認識範囲制御部４３は鉛直振動の振動成分の大きさに応じて、操作認識範囲７０の面積を大きくする。車両の振動により、人感振動が発生している場合に、ボタン３が面方向に沿って振動するときには、ユーザがボタン３に触れる位置に対して、ボタン３が表面に沿う方向にずれることで、タッチする位置がずれてしまう。特に、ユーザにとって感じやすい振動が発生した場合には、タッチする際の位置ずれはさらに大きくなる。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に触れたつもりが、デフロスターのボタン３の操作部分が表面に沿って振動することで、タッチの位置がずれて、デフロスターのボタン３に触れていない、あるいは、別のボタン３やボタン３を配置していない位置を触れてしまう。このように、ボタン３の表面に沿う方向の振動が支配的な場合は、指がボタン３から上下左右にずれ易くなるため、ボタン３の誤操作の可能性が高くなる。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、人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさ（振幅）が大きい場合には、操作認識範囲７０の面積を大きくする。これにより、車両振動時のボタン３の位置ずれ、又は、タッチ位置の位置ずれにより、ユーザがボタン３を押し損なうことを防止できる。

【0029】

感度制御部４４は、振動成分判定部４１の判定結果に応じて、タッチ操作の感度（静電センサ１０の検出感度）を設定する。静電センサ１０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４４は、静電センサ１０に含まれる増幅回路のゲインを設定する。感度を高くする際には、感度制御部４４は、ゲインを大きくするための制御指令を、静電センサ１０の増幅回路に送信する。ゲインが大きくなると、静電センサ１０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。

【0030】

主体となった振動成分がボタン３の法線方向振動成分である場合には、感度制御部４４は、操作認識範囲７０内のタッチ操作の感度を大きくする。図２の例では、人感振動が水平振動の成分を主体とする場合には、水平振動がボタン３の法線方向の振動と対応するため、感度制御部４４は水平振動の振動成分の大きさに応じて、タッチ操作の感度を大きくする。車両の振動により、人感振動が発生している場合に、ボタン３が表面の法線方向に沿って振動するときには、ユーザがボタン３に触れようとしたときに、ボタン３が指の位置から離れる方向に移動し、タッチ操作時のボタン３への押圧が小さくなったり、ボタン３への指の接触範囲が小さくなることがある。このような場合には、静電センサの出力値が小さくなってしまう。このように、ボタン３の表面に対して法線方向の振動が支配的な場合は、指とボタン３との間の距離がずれ易くなるため、振動の無い通常時に比べて、ユーザがボタン３を押すことが難しい状況となる。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、人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさ（振幅）が大きい場合には、タッチ操作の感度を大きくする。これにより、タッチ操作に対して迅速にレスポンスできるようにして、ボタン３の操作性を高める。

【0031】

次に、操作認識装置４０の制御フロー（車両用入力方法）を説明する。図６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６の制御フローは、例えば車両のメインスイッチのオン状態で繰り返し実行される。また以下の説明において、制御対象（ユーザの捜査対象）となるボタン３は、図２に示すように、ボタン３はインストルメントパネルに配置され、ボタン３の面方向が人感振動における鉛直方向に対応し、ボタン３の法線方向が人感振動における水平方向に対応する。なお、ボタン３の面方向が人感振動における水平方向に対応し、ボタン３の法線方向が人感振動における鉛直方向に対応する場合には、ステップ３の判定処理で鉛直振動が主体である（ステップＳの判定で「Ｙｅｓ」）と判定後に、ステップＳ８～Ｓ１１の制御フローを実行すればよく、ステップ３の判定処理で水平振動が主体である（ステップＳの判定で「Ｎｏ」）と判定後に、ステップＳ４～Ｓ７の制御フローを実行すればよい。

【0032】

ステップＳ１にて、振動成分判定部４１は、振動センサ２０の検出値（検出信号）を取得する。ステップＳ２にて、振動成分判定部４１は車両の振動成分を抽出し、抽出した振動成分のうち鉛直振動に影響する振動成分と水平振動に影響する振動成分とを特定する。

【0033】

ステップＳ３にて、振動成分判定部４１は、人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定する。人感振動が鉛直振動の成分を主体とする判定した場合には、ステップＳ４にて、操作認識範囲制御部４３は操作認識範囲７０の面積を大きくする（操作認識範囲７０を拡大する）。操作認識範囲制御部４３は、鉛直振動の大きさが大きいほど、操作認識範囲７０の面積が大きくなるよう、操作認識範囲７０の面積を大きくする。ただし、操作認識範囲制御部４３には、操作認識範囲７０の面積の拡大率を決めるための面積閾値が設定されている。例えば、図４又は図５に示すように、複数のボタン３が列状に並んでいる場合に、操作認識範囲７０を拡大しすぎると、隣同士に配置されたボタンにおける各操作認識範囲７０の距離が短くなり、ボタン３の押し間違いの発生確率が高くなる。そのため、隣同士の操作認識範囲７０が接近し過ぎないようにするために、面積閾値が設定されており、面方向振動成分（鉛直振動の振動成分に相当）の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が所定の面積閾値に達するときには、操作認識範囲制御部４３は、面積の拡大率を高い第１拡大率から、第１拡大率よりも低い第２拡大率に変更する。すなわち、ステップＳ５にて、操作認識範囲制御部４３は、面方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を第１拡大率で大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が面積閾値以上になるか否かを判定する。操作認識範囲７０の面積が面積閾値以上になる場合には、ステップＳ６にて、操作認識範囲制御部４３は、操作認識範囲７０の面積の拡大率を、第１拡大率から第２拡大率に変更することで、面積拡大率を小さくする。すなわち、操作認識範囲制御部４３は、拡大率をなまらせて、拡大率の上昇を抑えている。

【0034】

また、ステップＳ７にて、面方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が所定の面積閾値に達するときには、感度制御部４４は面方向振動成分の大きさに応じてタッチ操作の感度を大きくする。すなわち、感度制御部４４は、面方向振動成分の大きさが大きいほど感度が大きくなるように、感度の大きさを設定してもよい。操作認識範囲７０の面積が所定の面積閾値に達するときには、操作認識範囲７０の面積の拡大率が低い拡大率に抑えられるため、面積の拡大率を抑える代わりに、タッチ操作の感度が増大する。

【0035】

図７を参照し、面方向振動成分の大きさに対する、面積の拡大率の関係と、感度の関係について説明する。図７（а）は面方向成分の大きさに対する面積の拡大率の特性を示すグラフであり、図７（ｂ）は面方向成分の大きさに対する感度の大きさの特性を示すグラフである。図７（а）に示すように、面方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が面積閾値に達するときには、操作認識範囲７０の面積の拡大率を小さくする。また、図７（ｂ）に示すように、面方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が面積閾値に達するときには、感度を大きくする。

【0036】

ステップＳ７のフローの後、操作認識装置４０はステップＳ１２の制御処理を実行する。またステップＳ５の判定において、操作認識範囲７０の面積が面積閾値未満であると判定された場合には、操作認識装置４０はステップＳ１２の制御処理を実行する。

【0037】

ステップＳ３の判定において、人感振動が水平振動の成分を主体とする判定した場合には、ステップＳ８にて、感度制御部４４はタッチ操作の感度を大きくする。感度制御部４４は、水平振動の大きさが大きいほど、感度が大きくなるようにする。ただし、感度制御部４４には、感度の増加率を決めるための感度閾値が設定されている。タッチ操作の感度、すなわち静電センサ１０の検出感度が高くなりすぎると、ノイズによるゴーストタッチが発生する可能性が高まる。そのため、ゴーストタッチの発生を防止するために、感度閾値が設定されており、法線方向振動成分（水平振動の振動成分に相当）の大きさに応じて感度を大きくする場合に、感度が所定の感度閾値に達するときには、感度制御部４４は、感度の増加率を高い第１増加率から、第１増加率よりも低い第２増加率に変更する。すなわち、ステップＳ９にて、感度制御部４４は、法線方向振動成分の大きさに応じて感度を第１増加率で大きくする場合に、感度が感度閾値以上になるか否かを判定する。感度が感度閾値以上になる場合には、ステップＳ１０にて、感度制御部４４は、感度の増加率を、第１増加率から第２増加率に変更することで、感度増加率を小さくする。すなわち、感度制御部４４は、増加率をなまらせて、感度の上昇を抑えている。

【0038】

また、ステップＳ１１にて、水平振動の振動成分の大きさに応じて感度を大きくする場合に、タッチ操作の感度が所定の感度閾値に達するときには、操作認識範囲制御部４３は法線方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする。すなわち、操作認識範囲制御部４３は、法線方向振動成分の大きさが大きいほど操作認識範囲７０の面積が大きくなるように、操作認識範囲７０の面積の大きさを設定する。感度が所定の感度閾値に達するときには、感度の増加率が低い増加率に抑えられるため、感度の増加率を抑える代わりに、操作認識範囲７０の面積を大きくする。

【0039】

図８を参照し、法線方向振動成分の大きさに対する、感度の増加率の関係と、操作認識範囲７０の関係について説明する。図８（а）は法線方向成分の大きさに対する操作認識範囲７０の大きさの特性を示すグラフであり、図８（ｂ）は法線方向成分の大きさに対する感度の増加率の特性を示すグラフである。図８（ｂ）に示すように、法線方向振動成分の大きさに応じて感度を大きくする場合に、感度が感度閾値に達するときには、感度の増大率を小さくする。また、図８（а）に示すように、法線方向振動成分の大きさに応じて感度を大きくする場合に、感度が感度閾値に達するときには、操作認識範囲７０の面積を大きくする。

【0040】

ステップＳ１１のフローの後、操作認識装置４０はステップＳ１２の制御処理を実行する。またステップＳ９の判定において、感度が感度閾値未満であると判定された場合には、操作認識装置４０はステップＳ１２の制御処理を実行する。

【0041】

ステップＳ１２にて、操作認識部４２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Ｓ１３にて、操作認識部４２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４２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Ｓ１２～Ｓ１４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７０内のタッチ操作を認識する。また、操作認識装置４０はステップＳ１～Ｓ１１の制御フローを繰り返し実行すること、車両が振動した場合に、振動成分の大きさに応じて、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。なお、ステップＳ１～Ｓ１４の制御フローを繰り返し実行している間に、車両の振動が無くなった場合、あるいは、鉛直振動の成分又は水平振動の成分を主体とするような振動が無くなった場合には、操作認識装置４０は、拡大させた操作認識範囲７０の面積及び増加させた感度を初期値に戻せばよい。初期値に戻す場合には、時間の経過と共に徐々に初期値になるように、操作認識範囲７０の面積と感度が設定されればよい。

【0042】

上記のように、本実施形態において、車両用入力装置１００は、ボタン３と、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７０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により検出された車両の振動により乗員が感じる振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定し、主体となった振動成分の大きさに応じて、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。これにより、車両の振動により乗員が感じやすい振動が発生している場合に、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度が調整されるため、ボタン操作を認識し易くすることができる。その結果として、乗員が揺れを感じて、乗員がボタン３を押すことが難しい状況においても、快適なボタン操作を行うことができる。

【0043】

また本実施形態において、操作認識装置４０は、主体となった振動成分が面方向振動成分である場合には、操作認識範囲７０の面積を大きくする。これにより、車両の振動により乗員が感じやすい振動が発生している場合に、ボタン操作の位置がボタン３の表面に沿ってずれやすいときでも、快適なボタン操作を行うことができる。

【0044】

また本実施形態において、操作認識装置４０は、主体となった振動成分が法線方向振動成分である場合には、タッチ操作の感度を大きくする。車両の振動により乗員が感じやすい振動が発生している場合に、ユーザの指の位置とボタン３の位置との間の距離が離れやすい状況においても、快適なボタン操作を行うことができる。

【0045】

また操作認識装置４０は、主体となった振動成分の周波数を特定し、特定された周波数が人の感じ易い周波数範囲に含まれる場合に、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。これにより、車両の振動により、乗員の感じ易い周波数範囲をもつ振動が発生している状況においても、快適なボタン操作を行うことができる。

【0046】

なお本実施形態の変形例では、操作認識装置４０は、主体となった振動成分の周波数を特定し、主体となった振動成分が鉛直振動の成分である場合には、特定された周波数が第１周波数範囲（例えば、４～８ＫＨｚの周波数範囲）に含まれるときに、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。また操作認識装置４０は、主体となった振動成分が水平振動の成分である場合には、特定された周波数が第２周波数範囲に含まれるときに、操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。

【0047】

例えば、操作認識装置４０は、鉛直振動に影響する振動成分の振幅と、水平振動に影響する振動成分の振幅とを比較することで、車両が振動した時の人感振動が鉛直振動と水平振動のどちらの成分を主体とするか判定する。操作認識装置４０は、主体となった振動成分の周波数を特定する。主体となった振動成分が鉛直振動の成分である場合には、操作認識装置４０は、特定された周波数が第１周波数範囲に含まれる判定する。特定された周波数が第１周波数範囲に含まれる場合には、操作認識装置４０は操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。一方、特定された周波数が第１周波数範囲に含まれない場合には、操作認識装置４０は操作認識範囲７０の面積及びタッチ操作の感度を調整しない。

【0048】

主体となった振動成分が水平振動の成分である場合には、操作認識装置４０は、特定された周波数が第２周波数範囲（例えば、３ＫＨｚ以下の周波数範囲）に含まれる判定する。特定された周波数が第２周波数範囲に含まれる場合には、操作認識装置４０は操作認識範囲７０の面積及び／又はタッチ操作の感度を大きくする。一方、特定された周波数が第２周波数範囲に含まれない場合には、操作認識装置４０は操作認識範囲７０の面積及びタッチ操作の感度を調整しない。これにより、車両の振動により、乗員の感じ易い周波数範囲をもつ振動が発生している状況においても、快適なボタン操作を行うことができる。

【0049】

なお、本実施形態において、操作認識装置４０は、図６に示す制御フローを全て実行する必要はなく、例えばステップＳ５～Ｓ７、Ｓ９～Ｓ１１の制御フローを省いてもよい。また人感振動が鉛直振動の成分を主体とする判定した場合に、操作認識装置４０は、操作認識範囲７０の面積及びタッチ操作の感度を大きくしてもよい。また人感振動が水平振動の成分を主体とする判定した場合に、操作認識装置４０は、操作認識範囲７０の面積及びタッチ操作の感度を大きくしてもよい。

【0050】

なお変形例において、操作認識装置４０は、面方向振動成分の大きさに応じて操作認識範囲７０の面積を大きくする場合に、操作認識範囲７０の面積が所定の面積閾値に達するときには、第２拡大率をゼロにして、操作認識範囲７０の面積が面積閾値を超えて拡大しないようにしてもよく、あるいは、面積の拡大の代わりに感度を大きくしてもよい。また、操作認識装置４０は、法線方向振動成分の大きさに応じて感度を大きくする場合に、感度が所定の感度閾値に達するときには、第２増加率をゼロにして、感度が感度閾値を超えて上昇しないようにしてもよく、あるいは、感度上昇の代わりに操作認識範囲７０の面積を大きくしてもよい。

【0051】

なお本実施形態における振動センサ２０が本発明の「振動検出部」に相当する。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。

【符号の説明】

【0052】

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
２０ 振動センサ
３０ 振動素子
４０ 操作認識装置
４１ 振動成分判定部
４２ 操作認識部
４３ 操作認識範囲制御部
４４ 感度制御部
７０ 操作認識範囲
１００ 車両用入力装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】