(57)【要約】【課題】タッチパッド上の異物を検出できる異物検出装置を提供する。【解決手段】この異物検出装置を適用した操作装置は、タッチパッド２の操作面にユーザの指が接触した際の静電容量の変化を検出する静電容量センサ２１と、静電容量センサ２１で検出される静電容量変化量に基づいて操作面上の指のタッチ位置を検出する制御装置５とを備える。ここでは、車両の加速度を検出する加速度センサ６を設ける。制御装置５は、タッチパッド２の操作面に接触した接触物のタッチパッド２に対する相対加速度の実測値をタッチ位置の検出値の推移に基づき演算する。また、接触物が異物であるとするときにそのタッチパッド２に対する相対加速度の理論値を車両の加速度Ａｃに基づいて演算する。そして制御装置５は、タッチパッド２に対する接触物の相対加速度の実測値と異物の相対加速度の理論値との比較に基づき接触物が異物であるか否かを判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作面に操作体が接触した際の静電容量の変化を検出する静電容量センサを備え、前記静電容量センサで検出される静電容量の変化量に基づいて前記操作面上の操作体のタッチ位置を検出するタッチパッドの異物検出装置であって、
前記タッチパッドの加速度を検出する加速度センサと、
前記操作面に接触する接触物の前記タッチパッドに対する相対加速度の実測値を前記タッチ位置の検出値の推移に基づき演算するとともに、前記接触物が異物であるとするときに同異物の前記タッチパッドに対する相対加速度の理論値を前記タッチパッドの加速度に基づき演算し、前記実測値と前記理論値との比較に基づき前記接触物が前記異物であるか否かを判定する判定部と、
を備えることを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異物検出装置において、
前記判定部は、前記異物に作用する力が慣性力、重力、及び前記操作面から受ける動摩擦力のみであると仮定して、前記加速度センサで検出される前記タッチパッドの加速度に基づいて前記理論値を演算する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の異物検出装置において、
前記判定部は、前記タッチ位置の検出値が前記操作面の外縁から一定距離以上内側であることを条件に前記実測値及び前記理論値の演算を行う
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物検出装置において、
前記判定部は、前記実測値と前記理論値との相関係数を演算し、演算した相関係数が閾値以上であることをもって前記接触物が前記異物であると判定する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の異物検出装置において、
前記接触物が前記異物であると判定されたときに警報を発する警報器を更に備える
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の異物検出装置において、
前記警報器が、前記タッチパッドの前記操作面を振動させる振動発生器からなる
ことを特徴とする異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパッド上の異物を検出する異物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、ユーザがエアコンディショナー装置（エアコン装置）やカーナビゲーション装置（カーナビ装置）等を遠隔操作可能な操作装置が搭載されたものがある。この種の操作装置としては特許文献１に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の操作装置は、車両のインストルメントパネル等の視認し易い場所に配置されたディスプレイ、及び車両のセンターコンソール等の操作し易い場所に配置されたタッチパッドを備えている。ディスプレイには、エアコン装置やカーナビ装置の操作に必要な各種アイコンが表示される。タッチパッドには、指の接触に伴う静電容量の変化を検出する複数の静電容量センサが設けられている。タッチパッドの操作面にユーザの指が接触すると、複数の静電容量センサのうち、指の接触位置に対応する静電容量センサで検出される静電容量が変化する。操作装置は、各静電容量センサで検出される静電容量の変化量に基づいてタッチパッド上の指の接触位置（タッチ位置）を検出し、検出されたタッチ位置と、ディスプレイに表示された各アイコンの表示位置とを比較することで、いずれのアイコンが選択されたかを判断する。また操作装置は、いずれかのアイコンが選択された状態でユーザによる所定の決定操作を検出すると、そのアイコンが決定されたと判断する。このとき操作装置は、決定されたアイコンに対応する動作要求をエアコン装置やカーナビ装置に対して行う。エアコン装置及びカーナビ装置は、操作装置から動作要求があると、その内容に基づいて駆動する。このような構成からなる操作装置では、ユーザがタッチパッドの操作を通じて画面上の各種項目を選択及び決定するだけでエアコン装置やカーナビ装置を操作できるため、利便性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、こうした静電容量センサを有するタッチパッドでは、その操作面上に硬貨等の異物が存在すると、静電容量センサで検出される静電容量に変化が生じる。このため操作装置では、操作面上の異物の位置をタッチ位置と誤検出するおそれがある。さらに車両が発進したり、停止したりすると、異物には車両の加速度と逆の向きの力（慣性力）が作用する。また異物には重力も作用する。これら慣性力や重力により異物がタッチパッドの操作面上を移動すると、操作装置では、タッチ位置が変化したと誤検出してしまい、ユーザの意図しないアイコンが選択されるなどの誤動作を招くおそれがある。こうした誤動作を回避するためにも、タッチパッド上の異物を検出できる装置が強く望まれている。
【０００６】
なお、このような課題は、エアコン装置やカーナビ装置などの車載機を遠隔操作する操作装置に限らず、例えば携帯用機器など、タッチパッドを操作部とする各種機器に共通する課題である。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチパッド上の異物を検出できる異物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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、操作面に操作体が接触した際の静電容量の変化を検出する静電容量センサを備え、前記静電容量センサで検出される静電容量の変化量に基づいて前記操作面上の操作体のタッチ位置を検出するタッチパッドの異物検出装置であって、前記タッチパッドの加速度を検出する加速度センサと、前記操作面に接触する接触物の前記タッチパッドに対する相対加速度の実測値を前記タッチ位置の検出値の推移に基づき演算するとともに、前記接触物が異物であるとするときに同異物の前記タッチパッドに対する相対加速度の理論値を前記タッチパッドの加速度に基づき演算し、前記実測値と前記理論値との比較に基づき前記接触物が前記異物であるか否かを判定する判定部と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
操作面上に何らかの接触物が接触した場合には、そのタッチ位置の検出値の推移に基づいてタッチパッドに対する接触物の相対加速度の実測値を演算できる。また操作面上の接触物が異物である場合、異物に作用する外力は主に、タッチパッドの加速度運動と逆方向に働く慣性力及び重力であり、理論的にはそれらの合力により異物が操作面上を移動すると考えられる。これを利用すれば、タッチパッドの加速度を加速度センサにより検出することで、その検出値からタッチパッドに対する異物の相対加速度の理論値を演算できる。よって、操作面上に何らかの接触物が接触したとき、上記構成のようにタッチパッドに対する接触物の相対加速度の実測値と異物の相対加速度の理論値とを演算してそれらを比較すれば、それらの値が近いか否かに基づいて接触物が異物であるか否かを判定できる。よって、操作面上の異物を検出できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の異物検出装置において、前記判定部は、前記異物に作用する力が慣性力、重力、及び前記操作面から受ける動摩擦力のみであると仮定して、前記加速度センサで検出される前記タッチパッドの加速度に基づいて前記理論値を演算することを要旨とする。
【００１１】
操作面上を異物が移動しているとき、異物は操作面から動摩擦力を受ける。これを考慮すると、操作面上を移動する異物に作用する力は主に、慣性力、重力、及び動摩擦力の合力であると考えられる。よって上記構成によれば、加速度センサで検出されるタッチパッドの加速度に基づいてタッチパッドに対する異物の相対加速度の理論値を容易に演算できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の異物検出装置において、前記判定部は、前記タッチ位置の検出値が前記操作面の外縁から一定距離以上内側であることを条件に前記実測値及び前記理論値の演算を行うことを要旨とする。
【００１３】
操作面の外縁に異物が位置している場合、例えば操作面の外縁に設けられた外壁などに異物が接触すると、異物が外壁から力を受けるため、異物に作用する力が慣性力、重力、及び動摩擦力のみであるという仮定が成立しなくなる。この点、上記構成によれば、操作面の外縁に接触物が位置していないとき、すなわち異物に作用する力が慣性力、重力、及び動摩擦力のみであるという仮定が成立しているときに実測値及び理論値の演算が行われる。これにより操作面上の接触物が異物であるか否かの判定をより適切に行うことができる。
【００１４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物検出装置では、請求項４に記載の発明のように、前記判定部は、前記実測値と前記理論値との相関係数を演算し、演算した相関係数が閾値以上であることをもって前記接触物が前記異物であると判定する、といった構成を採用することが有効である。これにより操作面上の接触物が異物であるか否かを容易に判定できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の異物検出装置において、前記接触物が前記異物であると判定されたときに警報を発する警報器を更に備えることを要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、操作面上の接触物が異物であるときに警報器から警報が発せられるため、操作面上の異物を拭き取るようにユーザを促すことができる。これによりユーザがタッチパッドを実際に操作するよりも前に異物を除去できるため、タッチ位置の誤検出に起因する誤動作を回避できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の異物検出装置において、前記警報器が、前記タッチパッドの前記操作面を振動させる振動発生器からなることを要旨とする。
同構成によれば、操作面上の接触物が異物であるときにタッチパッドの操作面が振動するため、ユーザは、警報の原因となる事象がタッチパッド上の異物であることを目視無しで直感的に理解できる。これにより、異物の拭き取りをユーザに促すことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の異物検出装置によれば、タッチパッド上の異物を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の異物検出装置を車両の操作装置に適用した一実施形態について同装置が搭載された車両内部の斜視構造を示す斜視図。
【図２】図１の一点鎖線で囲まれる領域Ａの拡大構造を示す斜視図。
【図３】実施形態の操作装置についてその構成を示すブロック図。
【図４】実施形態の操作装置についてその加速度センサの検出軸とタッチ位置座標系の座標軸との関係を模式的に示す図。
【図５】（ａ）は、実施形態の操作装置についてそのタッチパッドの平面構造を示す平面図。（ｂ）は、同タッチパッドの側面構造を示す側面図。
【図６】実施形態の操作装置による警報器駆動処理の手順を示すフローチャート。
【図７】実施形態の操作装置についてそのタッチパッドの平面構造を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の異物検出装置を車両の操作装置に適用した一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。本実施形態の操作装置は、車両のエアコン装置やカーナビ装置を遠隔操作するための装置である。はじめに図１〜図４を参照して本実施形態の操作装置の概要を説明する。
【００２１】
図１に示すように、この操作装置は、センタークラスター３に固定された矩形状のディスプレイ１、及びセンターコンソール４に固定された矩形状のタッチパッド２を備えている。
【００２２】
ディスプレイ１にはエアコン装置やカーナビ装置の操作に必要な各種項目が表示される。例えばカーナビ装置で行き先検索を行う場合、ディスプレイ１には、五十音順に並べられた日本語のひらがな文字からなるアイコンや、それを選択するためのカーソル等が表示される。
【００２３】
タッチパッド２には、凸状の外壁２２により覆われるようにして操作面２０が設けられている。操作面２０は、操作体である乗員（ユーザ）の指が接触する部分である。図２に示すように、タッチパッド２は、操作面２０の長辺方向が車両の幅方向（旋回方向）と平行となるように、またその短辺方向が車両の前後方向と所定角度θをなすようにセンターコンソール４に固定して設置されている。図３に示すように、タッチパッド２には、操作面２０への乗員の指の接触に伴う静電容量の変化を検出する複数の静電容量センサ２１が設けられている。すなわち乗員の指が操作面２０に接触すると、複数の静電容量センサ２１のうち、指の接触位置に対応する静電容量センサ２１の検出値が変化する。静電容量センサ２１の出力は制御装置５に取り込まれている。
【００２４】
また、この操作装置には、車両の加速度（より詳細には地球座標系に対する車両の加速度）Ａｃを検出する加速度センサ６が設けられている。加速度センサ６は、地球座標系における直交する２軸方向の加速度を検出する２軸検出タイプの構成からなり、図４に示すように、紙面に垂直な矢印Ｘｃで示す車両の幅方向の加速度Ａｃｘ、及び矢印Ｙｃで示す車両の前後方向の加速度Ａｃｙをそれぞれ検出する。なお加速度センサ６としては、車両に搭載された加速度センサを用いてもよいし、車両にそのような既存のセンサが無い場合には新たに設けてもよい。図３に示すように、加速度センサ６の出力は制御装置５に取り込まれている。
【００２５】
制御装置５はマイクロコンピュータを中心に構成されるものであり、メモリ５０等を備えている。制御装置５は、静電容量センサ２１の出力に基づいてタッチパッド２に対する乗員の操作を検出する。詳しくは、各静電容量センサ２１で検出される静電容量の変化量に基づいてタッチパッド２における指の接触位置（タッチ位置）を検出する。図２に示すように、タッチ位置は、操作面２０の長辺方向に平行なＸｔ軸、及び短辺方向に平行なＹｔ軸のそれぞれの座標位置で検出される。また制御装置５は、各静電容量センサ２１で検出される静電容量の変化態様に基づいて乗員がタッチパッド２に対して行う各種操作、例えばタップ操作やダブルタップ操作等も検出する。制御装置５は、タッチパッド２に対する乗員の各種操作やタッチ位置に基づいて乗員の入力情報を取得し、取得した入力情報に基づいてディスプレイ１の表示画面を切り替えたり、エアコン装置やカーナビ装置に対する操作内容を判断する。そして図３に示すように、制御装置５はエアコン装置やカーナビ装置に対する操作内容を取得した場合、それをＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車内ネットワーク７を通じてエアコン装置８やカーナビ装置９に通知する。エアコン装置８やカーナビ装置９は制御装置５から操作内容が伝達されると、それに応じた動作を行う。このような構成からなる操作装置によれば、乗員はディスプレイ１の表示を見ながらタッチパッド２を指で操作するだけでエアコン装置８やカーナビ装置９を遠隔操作することができる。
【００２６】
一方、制御装置５は、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃを利用してタッチパッド２の操作面２０上の異物を検出する。以下、図５を参照して異物の検出原理を説明する。なお図５（ａ），（ｂ）では、タッチ位置座標系のＸｔ軸及びＹｔ軸の双方に直交する座標軸をＺｔ軸で示している。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、タッチパッド２の操作面２０上に硬貨（例えば１０円玉）などの異物が存在するとする。この場合、走行中の車両が停止するなどしてタッチパッド２に太線の矢印で示す車両後方の向きの加速度Ａｔが生じると、タッチパッド２上の異物にはタッチパッド２の加速度Ａｔの方向と逆方向、すなわち車両前方の向きの慣性力Ｆｉが作用する。慣性力Ｆｉは、異物の質量を「ｍ」とすると、「−ｍＡｔ」となる。また、図５（ｂ）に示すように、異物には重力Ｆｇ（＝ｍｇ）も作用する。よって異物の見かけの重力ＦＧは重力Ｆｇ（＝ｍｇ）に慣性力Ｆｉを加えた「ｍ（−Ａｔ＋ｇ）」となり、この見かけの重力ＦＧにより異物が操作面２０上を移動すると考えられる。このとき異物の見かけの重力加速度Ｇは「−Ａｔ＋ｇ」で表すことができる。
【００２８】
一方、異物が見かけの重力ＦＧにより操作面２０上を図中の矢印Ｙｔ１の方向へ移動するとき、異物は操作面２０から矢印Ｙｔ１の方向と逆方向の動摩擦力Ｆｋを受ける。動摩擦力Ｆｋの大きさは、操作面２０と異物との間の動摩擦係数を「μ」、見かけの重力加速度ＧのＺｔ軸方向成分を「Ｇｚｔ」とすると、「μｍＧｚｔ」となる。
【００２９】
以上により、タッチ位置座標系における異物のＸｔ軸方向及びＹｔ軸方向のそれぞれの座標位置を「ｘ」及び「ｙ」とすると、異物のＸｔ軸方向及びＹｔ軸方向のそれぞれの運動方程式は以下の式（１），（２）で表すことができる。なお、「Ｇｘｔ」及び「Ｇｙｔ」は異物の見かけの重力加速度ＧのＸｔ軸方向成分及びＹｔ軸方向成分をそれぞれ示す。また、「ｘ”」は「ｘ」の２階時間微分値を示し、「ｙ”」は「ｙ」の２階時間微分値を示す。
【００３０】
【数１】
2014085717.tif 000003
したがって、タッチパッド２に対する異物のＸｔ軸方向の相対加速度を示す「ｘ”」を「Ａｔｈｘ」に、Ｙｔ軸方向の相対加速度である「ｙ”」を「Ａｔｈｙ」でそれぞれ置き換えると、式（１），（２）は以下の式（３），（４）のように変形できる。
【００３１】
【数２】
2014085717.tif 000004
なお、各式の右辺の摩擦項の加減算符号は、異物の移動方向と逆の符号を取るものとする。
【００３２】
制御装置５は、これら式（３），（４）を利用することにより、タッチパッド２に対する異物のＸｔ軸方向及びＹｔ軸方向のそれぞれの相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを算出する。なお以下では、タッチパッド２に対する異物のＸｔ軸方向及びＹｔ軸方向のそれぞれの相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを、単に、異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙと記載する。
【００３３】
また制御装置５は、異物の見かけの重力加速度ＧのＸｔ軸方向成分Ｇｘｔ、Ｙｔ軸方向成分Ｇｙｔ、及びＺｔ軸方向成分Ｇｚｔを、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃに基づいて演算する。
【００３４】
詳しくは、本実施形態では、タッチパッド２がセンターコンソール４に固定されているため、タッチパッド２の加速度Ａｔは車両の加速度Ａｃと同等である。よって加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃをタッチパッド２の加速度Ａｔとして用いることが可能である。制御装置５は、これを利用し、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃの正負を反転した値「−Ａｃ」に重力加速度ｇを加えることで、異物の見かけの重力加速度Ｇを演算する。
【００３５】
一方、本実施形態では、図１に示すようにタッチパッド２が車両の前後方向と所定角度θをなすように設置されているため、図４に示すように加速度センサ６の一方の検出軸Ｘｃの方向は操作面２０のＸｔ軸方向と同一の方向となるが、加速度センサ６の他方の検出軸Ｙｃの方向は操作面２０のＹｔ軸方向と所定角度θだけずれている。また重力加速度ｇの方向は操作面２０のＺｔ軸方向と所定角度θだけずれている。そこで制御装置５は、こうした各軸のずれを考慮し、車両の加速度の正負を反転した値「−Ａｃ」と重力加速度ｇとを加算して見かけの重力加速度Ｇを求めた後、以下の式（５）〜（７）に基づいてそのＸｔ軸方向成分Ｇｘｔ、Ｙｔ軸方向成分Ｇｙｔ、及びＺｔ軸方向成分Ｇｚｔをそれぞれ演算する。
【００３６】
【数３】
2014085717.tif 000005
また制御装置５は、動摩擦係数μとして、その想定される値（例えば「０．１」）などを用いることにより、上記式（３），（４）に基づいて異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算する。なお、摩擦項の加減算符号は、異物の移動方向を検出することで加算符号及び減算符号のいずれであるかを決定する。
【００３７】
ところで、乗員が指でタッチパッド２を操作した場合、操作面２０には指の接触荷重が付与されるため、操作面２０から指に作用する摩擦力は、上記式（１），（２）の摩擦項の値よりも大きくなる。また乗員は車両の停車などに伴い慣性力を受けると、それに逆らう姿勢を取るため、フロアやシート等から力を受ける。さらに乗員はシートベルト等に拘束されているため、シートベルトからも力を受ける。こうした種々の力により、タッチパッド２を操作する乗員の指の運動は、上記式（１），（２）で表した異物の運動モデルと大きく異なる。そこで制御装置５は、タッチパッド２の操作面２０に何らかの物体（接触物）が接触したことを静電容量センサ２１の静電容量変化量に基づき検知したとき、その接触物の加速度運動が上記式（３），（４）で表した加速度運動にどれだけ近似しているかを見ることで、接触物が異物であるか否かを判定する。
【００３８】
しかしながら、上記式（１），（２）で表した異物の運動モデルは、慣性力、重力、及び動摩擦力以外の力、例えば異物が液体の場合に操作面２０と異物との間に作用する粘性力などを無視した極めて単純なものである。そこで制御装置５は、上記式（３），（４）から得られる異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを、操作面２０上の異物の運動傾向を把握するために用いる。すなわち制御装置５は、操作面２０上に何らかの物体が接触したことを検知したとき、その接触物のタッチ位置の推移を静電容量センサ２１の検出値に基づいて検出し、検出したタッチ位置の推移からタッチパッド２に対する接触物のＸｔ軸方向の相対加速度Ａｍｘ、及びＹ軸方向の相対加速度Ａｍｙをそれぞれ演算する。そして、演算したタッチパッド２に対する接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙと上記式（３），（４）から得られるタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙとを比較し、両者の傾向が一致することをもって、接触物が異物であると判定する。なお以下では、タッチパッド２に対する接触物のＸｔ軸方向及びＹｔ軸方向のそれぞれの相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙを、単に、接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙと記載する。
【００３９】
ここで、制御装置５は接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙの演算を次のようにして行う。まず、接触物のタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）を所定の周期Ｔで検出する。そして、検出されたタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）の推移から以下の式（８），（９）に基づいて接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙを演算する。なお、タッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）の下付文字のうち、「ｉ」は今回の検出値を、「ｉ−１」は前回の検出値を、「ｉ−２」は前々回の検出値をそれぞれ示す。
【００４０】
【数４】
2014085717.tif 000006
図３に示した制御装置５は、こうした異物検出原理に基づいて操作面２０上の接触物が異物であるか否かを判定する。このように本実施形態では、制御装置５が、操作面２０上の接触物が異物であるか否かを判定する判定部となっている。なお制御装置５は、Ｘｔ軸方向における接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘと異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘとの比較に基づく異物判定処理、及びＹｔ軸方向における接触物の相対加速度の実測値Ａｍｙと異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｙとの比較に基づく異物判定処理を個別に行う。そして制御装置５は、いずれかの異物判定処理で操作面２０上の接触物が異物であると判定した場合、車両に設けられた警報器１０を駆動させ、運転者に異物の拭き取りを促す。警報器１０は、例えば点灯により警報を発する表示灯や、音声により警報を発するスピーカ等からなる。
【００４１】
次に図６を参照して、制御装置５により実行される警報器駆動処理の手順をその作用とともに詳述する。なお図６では、Ｘｔ軸方向における接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘと異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘとの比較により警報器１０を駆動する処理のみを示す。また制御装置５は、図６に示す処理を、例えば車両のアクセサリスイッチがオン操作された場合など、操作装置の電源投入時に開始し、その後、所定の演算周期Ｔで繰り返し実行する。
【００４２】
図６に示すように、制御装置５は、はじめに、加速度センサ６を通じて車両の加速度Ａｃを検出するとともに（ステップＳ１）、各静電容量センサ２１の検出値を取得する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、制御装置５は、操作面２０の全範囲に分散して設定された複数の検出位置毎に静電容量センサ２１の検出値を取得する。すなわち、制御装置５は、各静電容量センサ２１の検出値を複数の検出位置に対応する２次元のデータ配列として取得する。そして制御装置５は、いずれかの静電容量センサ２１で検出された静電容量変化量が閾値を超えているか否かを判断することにより（ステップＳ３）、操作面２０に何らかの物体が接触したか否かを判定する。ステップＳ３で用いられる閾値は、静電容量の変化の小さい異物の接触を検出できるように、人の指が操作面２０に接触しているか否かを判定する際に用いられる閾値よりも小さい値に設定されている。そして、制御装置５は、各静電容量センサ２１で検出された静電容量変化量がいずれも閾値以下である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、すなわち操作面２０に物体が接触していない場合、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を周期Ｔで繰り返し実行する。
【００４３】
そして制御装置５は、いずれかの静電容量センサ２１で検出された静電容量変化量が閾値を超えると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、各静電容量センサ２１で検出された静電容量変化量に基づいて操作面２０上の接触物のタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）を検出する（ステップＳ４）。タッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）の算出は、例えば各静電容量センサ２１で検出された静電容量変化量を複数の検出位置における重み付け値として用いつつ、各検出位置の重心位置を求めることにより行われる。そして制御装置５は、ステップＳ４で検出された接触物のタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）を今回のタッチ位置の検出値（ｘｔｉ，ｙｔｉ）としてメモリ５０に記憶する（ステップＳ５）。次いで制御装置５は、実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能であるか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、具体的には、制御装置５は、以下の（ａ）の条件及び（ｂ）の条件を共に満たすことをもって肯定判断を行う。
【００４４】
（ａ）今回のタッチ位置のＸｔ軸方向の検出値ｘｔｉが操作面２０の外縁から一定距離Ｃｘ以上内側であること。操作面２０のＸｔ軸方向の外縁に異物が位置している場合、例えば操作面２０の外縁に設けられた外壁２２に異物が接触すると、異物が外壁２２から力を受ける。この場合、上記式（１）が成立しなくなるため、式（１）に基づいて理論値Ａｔｈｘを算出しても、その算出結果は不適切なものとなる。このため、接触物のＸｔ軸方向のタッチ位置ｘｔが操作面２０の外縁から一定距離Ｃｘ以上内側であるか否かを判断することにより、上記式（１）から理論値Ａｔｈｘを適切に算出可能であるか否かを判断するようにしている。具体的には、図７に示すように操作面２０のＸｔ軸方向の左外縁のタッチ位置及び右外縁のタッチ位置をそれぞれ「ｘｔｍｉｎ」及び「ｘｔｍａｘ」とするとき、制御装置５は、今回のタッチ位置のＸｔ軸方向の検出値ｘｔが「ｘｔｍｉｎ＋Ｃｘ≦ｘｔｉ≦ｘｔｍａｘ−Ｃｘ」を満たすことをもって、本条件が成立したと判断する。
【００４５】
（ｂ）接触物のタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）を３回以上連続して取得したこと。これは、上記式（８）を用いてタッチパッド２に対する接触物のＸｔ軸方向の相対加速度の実測値Ａｍｘを演算するためには接触物のタッチ位置の検出値（ｘｔ，ｙｔ）が３つ以上必要なためである。
【００４６】
制御装置５は、実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能な状況でない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を周期Ｔで繰り返し実行する。これにより、ステップＳ４の処理を通じて今回のタッチ位置の検出値（ｘｔｉ，ｙｔｉ）、前回のタッチ位置の検出値（ｘｔｉ−１，ｙｔｉ−１）、及び前々回のタッチ位置の検出値（ｘｔｉ−２，ｙｔｉ−２）がメモリ５０内に記憶されることとなる。こうして実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能な状況になると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御装置５は上記式（８）に基づいて実測値Ａｍｘを演算する（ステップＳ７）。
【００４７】
次いで制御装置５は理論値Ａｔｈｘを演算する（ステップＳ８）。具体的には、先の異物検出原理の説明で述べたように、今回のステップＳ１の実行時に得られた車両の加速度Ａｃから上記式（３）に基づいて理論値Ａｔｈｘを演算する。なお本実施形態では、制御装置５のメモリ５０に動摩擦係数μの値が予め記憶されており、制御装置５は、このメモリ５０に記憶された動摩擦係数μを用いて式（３）の演算を行う。また制御装置５は、今回のタッチ位置のＸｔ軸方向の検出値ｘｔｉと前回の検出値ｘｔｉ−１との差分値から接触物のＸｔ軸に平行な移動方向を求め、その方向と逆方向となるように式（３）の加減算符号を設定する。また制御装置５は、例えば今回の検出値ｘｔｉと前回の検出値ｘｔｉ−１との差分値が「０」の場合、すなわち接触物がＸｔ軸方向に移動していない場合、理論値Ａｔｈｘを演算しない。
【００４８】
次に制御装置５は、ステップＳ７で演算した実測値Ａｍｘと、ステップＳ８で演算した理論値Ａｔｈｘとを関連付けてメモリ５０に記憶する（ステップＳ９）。なお制御装置５は、ステップＳ８で理論値Ａｔｈｘを演算できなかった場合、メモリ５０への実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘの記憶は行わない。
【００４９】
そして制御装置５は一定時間以内に実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとを十分に取得したか否かを判断する（ステップＳ１０）。具体的には、制御装置５は、例えば一つの実測値Ａｍｘと一つの理論値Ａｔｈｘとが関連付けされたデータを一組のデータとするとき、その一組のデータが一定時間以内にメモリ５０に所定の個数ｎ以上記憶されることをもって肯定判断を行う。個数ｎは、例えば１００個などに設定される。制御装置５は一定時間以内に実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとを十分に取得できていない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を周期Ｔで繰り返し実行する。これにより、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとが関連付けされたデータがメモリ５０に順次記憶されることとなる。そして、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとが関連付けされたデータが一定時間以内にメモリ５０に所定の個数ｎ以上記憶されると、制御装置５は、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとを十分に取得できたと判断し（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘの相関係数ｒｘを算出する（ステップＳ１１）。具体的には、制御装置５は、以下の式（１０）を用いて相関係数ｒｘを算出する。なお、ｉ＝１，２，・・・，ｎである。また、Ａｍｘにアッパーバーを付した記号は、データ列｛Ａｍｘｉ｝の相加平均を示し、Ａｔｈｘにアッパーバーを付した記号は、データ列｛Ａｔｈｘｉ｝の相加平均を示す。
【００５０】
【数５】
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次いで制御装置５は、相関係数ｒｘが閾値（例えば０．７）以上であるか否かを判断し（ステップＳ１２）、相関係数ｒｘが閾値以上である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、操作面２０上の接触物は異物であると判定する。この場合、制御装置５は、警報器１０を駆動させる（ステップＳ１３）。これに対し、相関係数ｒｘが閾値未満である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御装置５は、操作面２０上の接触物は異物でないと判定し、警報器１０を駆動させることなく、一連の処理を終了する。
【００５１】
なお、制御装置５は、Ｙｔ軸方向における接触物の相対加速度の実測値Ａｍｙと異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｙとの比較により警報器１０を駆動する処理についても図６に例示した処理に準じた処理を行う。その際、ステップＳ６の処理では、上記（ａ）の条件に代えて、以下の（ａ’）の条件を用いる。
【００５２】
（ａ’）今回のタッチ位置のＹｔ軸方向の検出値ｙｔｉが操作面２０の外縁から一定距離Ｃｙ以上内側であること。具体的には、図７に示すように操作面２０のＹｔ軸方向の下端位置及び上端位置をそれぞれ「ｙｔｍｉｎ」及び「ｙｔｍａｘ」とするとき、制御装置５は、今回のタッチ位置のＹｔ軸方向の検出値ｙｔが「ｙｔｍｉｎ＋Ｃｙ≦ｙｔｉ≦ｙｔｍａｘ−Ｃｙ」を満たすことをもって、本条件が成立したと判断する。なお、一定距離Ｃｙは「Ｃｘ」と同一の値であってもよいし、それと異なる値であってもよい。
【００５３】
このような構成によれば、タッチパッド２の操作面２０上に硬貨等の異物が付着したとき、制御装置５が異物の付着位置をタッチ位置と誤検出した場合でも、異物の運動が上記式（１），（２）に示した運動に近似したものであれば、制御装置５が警報器１０を駆動する。これにより、警報器１０から発せられる警報により乗員に異物の拭き取りを促すことができるため、乗員が実際にタッチパッド２を操作するよりも前に異物を除去できる。このため、タッチ位置の誤検出に起因するディスプレイ１やエアコン装置８、カーナビ装置９の誤動作を抑制できる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の異物検出装置によれば以下の効果が得られる。
（１）制御装置５では、静電容量センサ２１で検出される静電容量変化量に基づいてタッチパッド２の操作面２０上の接触物のタッチ位置（ｘｔ，ｙｔ）を検出し、その推移に基づいてタッチパッド２に対する接触物の相対加速度の実測値Ａｍｘ，Ａｍｙを演算した。また制御装置５では、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃ、換言すればタッチパッド２の加速度Ａｔに基づいてタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算した。そして制御装置５では、実測値Ａｍｘ，Ａｍｙと理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙとの比較に基づき操作面２０上の接触物が異物であるか否かを判定することとした。これにより、操作面２０上の異物を検出できる。
【００５５】
（２）制御装置５では、操作面２０上の異物に作用する力が慣性力、重力、及び操作面２０から受ける動摩擦力のみであると仮定して、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃに基づいてタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算することとした。これによりタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを容易に演算できる。
【００５６】
（３）制御装置５では、接触物のタッチ位置のＸｔ軸方向の検出値ｘｔが操作面２０の外縁から所定距離Ｃｘ以上内側であることを条件に実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘの演算を行うこととした。また制御装置５では、タッチ位置のＹｔ軸方向の検出値ｙｔが操作面２０の外縁から所定距離Ｃｙ以上内側であることを条件に、実測値Ａｍｙ及び理論値Ａｔｈｙの演算を行うこととした。これにより操作面２０上の接触物が異物であるか否かの判定をより適切に行うことができる。
【００５７】
（４）制御装置５では、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとの相関係数ｒｘを演算し、演算した相関係数ｒｘが閾値以上であることをもって操作面２０上の接触物が異物であると判定することとした。これにより操作面２０上の接触物が異物であるか否かを容易に判定できる。
【００５８】
（５）車両には、操作面２０上の接触物が異物であると判定されたときに警報を発する警報器１０を設けることとした。これにより、警報器１０から発せられる警報により乗員に異物の拭き取りを促すことができるため、タッチ位置の誤検出に起因するディスプレイ１やエアコン装置８、カーナビ装置９の誤動作を抑制できる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、図６に例示した処理のステップＳ６において、上記（ａ）の条件及び（ｂ）の条件を共に満たすことをもって、実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能であると判断することとした。これに代えて、上記（ａ）の条件及び（ｂ）の条件に加え、更に上記（ａ’）の条件を満たすことをもって、実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能であると判断してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、加速度センサ６として、図４に示すＸｃ軸及びＹｃ軸を検出軸とする２軸検出タイプの加速度センサを用いたが、これに代えて、Ｘｃ軸及びＹｃ軸の双方に直交する軸を更に検出軸とする３軸検出タイプの加速度センサを用いてもよい。このような３軸検出タイプの加速度センサを用いれば、例えば車両が坂道を走行しているような状況で車両が傾いたような場合、すなわち重力加速度ｇの方向が車両の高さ方向からずれているような場合でも、異物の見かけの重力加速度Ｇを演算できる。よって、上記式（１），（２）を利用することでタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算できる。
【００６１】
・上記実施形態では、警報器１０として表示灯やスピーカを用いたが、例えばタッチパッド２の操作面２０を振動させる振動発生器を用いてもよい。このような構成によれば、操作面２０上の接触物が異物であるときにタッチパッド２の操作面２０が振動するため、ユーザは、警報の原因となる事象がタッチパッド２上の異物であることを目視無しで直感的に理解できる。これにより、異物の拭き取りをユーザに促すことができる。
【００６２】
・上記実施形態では、操作面２０上の接触物が異物であると判定したとき、警報器１０から警報を発することとしたが、これに代えて、例えば検出されたタッチ位置に基づくディスプレイ１等の操作を停止してもよい。なお、こうした構成を採用した場合、警報器１０を省略してもよい。
【００６３】
・上記実施形態では、操作面２０上の接触物が異物であるか否かの判定を、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとの相関係数ｒｘに基づいて行うこととしたが、判定方法はこれに限らない。要は、実測値Ａｍｘと理論値Ａｔｈｘとを比較、あるいは実測値Ａｍｙと理論値Ａｔｈｙとを比較し、それらの値が近いか否かに基づいて接触物が異物であるか否かを判定するものであればよい。
【００６４】
・上記実施形態では、操作面２０の外周に外壁２２が設けられたタッチパッド２を用いたが、外壁２２の無いタッチパッドを用いてもよい。なお、このようなタッチパッドを用いる場合、異物が外壁２２に接触することにより上記式（１），（２）が成立しなくなるような状況は生じ難い。このため、図６に例示した処理のステップＳ６の処理において、上記（ａ）の条件を省略してもよい。すなわちこの場合、制御装置５は、上記（ｂ）の条件が成立することをもって実測値Ａｍｘ及び理論値Ａｔｈｘを算出可能であると判断してもよい。
【００６５】
・上記実施形態では、タッチパッド２の操作面２０上の異物に作用する力が慣性力、重力、及び操作面２０から受ける動摩擦力のみであると仮定して、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃからタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算することとした。これに代えて、例えば異物が液体である場合にタッチパッド２の操作面２０と異物との間に作用する粘性力を更に考慮して、加速度センサ６で検出される車両の加速度Ａｃからタッチパッド２に対する異物の相対加速度の理論値Ａｔｈｘ，Ａｔｈｙを演算してもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、本発明の異物検出装置を車両の操作装置に適用したが、例えばタッチパッドを操作部とする携帯用機器などに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
２…タッチパッド、５…制御装置（判定部）、６…加速度センサ、１０…警報器、２０…操作面、２１…静電容量センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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