(57)【要約】【課題】操作判定の判定精度を確保することができるタッチ検出装置を提供する。【解決手段】タッチ検出装置は、基準値Ｒefを基準にしてタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthが設定され、これらと検出容量Ｃとを比較することによりタッチ及び非タッチを判定する。タッチ検出装置は、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満のとき、基準値Ｒefの更新を実行し、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以上のとき、基準値Ｒefの更新を停止する。また、タッチ検出装置は、容量変動値ΔＣがタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthの範囲内の値をとり、かつ容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ操作に応じた検出容量を検出するセンサ電極と、
基準値を測定基準として求まる前記検出容量と、前記基準値に対する前記検出容量の幅から決まるタッチ判定閾値及び非タッチ判定閾値とを基に、タッチ操作を判定する操作判定部と、
前記検出容量及び前記基準値の差分である容量変動値が前記タッチ判定閾値及び前記非タッチ判定閾値の範囲内の値をとり、かつ前記検出容量の振れ幅である容量変動幅が変動幅閾値未満であれば、前記非タッチ判定閾値を調整する閾値調整部と
を備えたことを特徴とするタッチ検出装置。
【請求項２】
前記検出容量及び前記基準値の差分である容量変動値が非タッチ判定閾値未満のとき、前記基準値を更新する更新動作を実行し、前記容量変動値が非タッチ判定閾値以上のとき、前記更新動作を停止する基準値更新部を備える
請求項１に記載のタッチ検出装置。
【請求項３】
前記基準値更新部は、前記閾値調整部による前記非タッチ判定閾値の調整が行われた後、前記容量変動幅が前記変動幅閾値未満をとる状態が一定時間継続したとき、前記基準値の更新動作を実行する
請求項２に記載のタッチ検出装置。
【請求項４】
前記タッチ判定閾値は、前記非タッチ判定閾値よりも大きな値に設定されている
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
【請求項５】
前記容量変動幅は、前記検出容量の波形において隣接するピークとボトムとの間の幅である
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のタッチ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ操作を検出するタッチ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量式のタッチ検出装置（タッチセンサ）は、タッチ操作により増加する静電容量を測定し、その値が所定の閾値以上となったとき、タッチ操作があったと判定する（特許文献１〜３等参照）。しかし、静電容量はタッチ操作以外の要因でも増減し、これが誤動作の要因となってしまう可能性がある。誤動作の要因の１つには、例えば周辺環境の温湿度変動がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３２５４２号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３１８２９号公報
【特許文献３】特開２０１４−３５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、タッチ操作を非タッチとしたとき、温湿度変動が原因で静電容量が非タッチ判定閾値を下回らない状況が生じる可能性があった。この場合、判定がタッチ判定状態のまま固定してしまうので、何らかの対策が必要とされていた。
【０００５】
本発明の目的は、操作判定の判定精度を確保することができるタッチ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】
【０００６】
前記問題点を解決するタッチ検出装置は、タッチ操作に応じた検出容量を検出するセンサ電極と、基準値を測定基準として求まる前記検出容量と、前記基準値に対する前記検出容量の幅から決まるタッチ判定閾値及び非タッチ判定閾値とを基に、タッチ操作を判定する操作判定部と、前記検出容量及び前記基準値の差分である容量変動値が前記タッチ判定閾値及び前記非タッチ判定閾値の範囲内の値をとり、かつ前記検出容量の振れ幅である容量変動幅が変動幅閾値未満であれば、前記非タッチ判定閾値を調整する閾値調整部とを備えた。
【０００７】
本構成によれば、容量変動値がタッチ判定閾値及び非タッチ判定閾値の範囲内であれば、これは検出容量が非タッチ判定閾値を下回っていないと判断可能である。また、容量変動幅が変動幅閾値未満であれば、これは手や指等がタッチ操作部に近接している状態ではなく、周辺環境の変化を要因として容量変動が生じたと判断可能である。このため、本構成の場合、容量変動値がタッチ判定閾値及び非タッチ判定閾値の範囲内の値をとり、かつ容量変動幅が変動幅閾値未満であれば、非タッチ判定閾値を調整する。これにより、非タッチ判定閾値を変えてもよい状況下で、検出容量を非タッチ判定閾値に対し下回らせることが可能となる。このため、周囲環境の変化が要因で検出容量が変動しても、非タッチ判定状態のまま操作判定が固定してしまうことがない。よって、操作判定の判定精度を確保することが可能となる。
【０００８】
前記タッチ検出装置において、前記検出容量及び前記基準値の差分である容量変動値が非タッチ判定閾値未満のとき、前記基準値を更新する更新動作を実行し、前記容量変動値が非タッチ判定閾値以上のとき、前記更新動作を停止する基準値更新部を備えることが好ましい。この構成によれば、容量変動値が非タッチ判定閾値未満の期間中、基準値が都度最適な値に調整されるので、操作判定の判定精度を確保するのに一層有利となる。
【０００９】
前記タッチ検出装置において、前記基準値更新部は、前記閾値調整部による前記非タッチ判定閾値の調整が行われた後、前記容量変動幅が前記変動幅閾値未満をとる状態が一定時間継続したとき、前記基準値の更新動作を実行することが好ましい。この構成によれば、閾値調整部による非タッチ判定閾値の調整が行われた後、容量変動幅が変動幅閾値未満をとる状態が一定時間継続するか否かを確認した上で、基準値の更新を行う。よって、周囲環境の変化によって検出容量が非タッチ判定閾値を下回らないと想定される状況下でのみ基準値を更新するので、基準値が不適な値に設定されてしまう状況を生じ難くすることが可能となる。
【００１０】
前記タッチ検出装置において、前記タッチ判定閾値は、前記非タッチ判定閾値よりも大きな値に設定されていることが好ましい。この構成によれば、非タッチ判定状態のとき、検出容量が十分に増加したときにタッチ操作有りと判定することが可能となり、タッチ判定状態のとき、検出容量が十分に低下したときにタッチ操作無しと判定することが可能となる。
【００１１】
前記タッチ検出装置において、前記容量変動幅は、前記検出容量の波形において隣接するピークとボトムとの間の幅であることが好ましい。この構成によれば、検出容量の波形のピーク及びボトムを監視するという簡素な処理によって容量変動幅を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作判定の判定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態のタッチ検出装置の構成図。
【図２】通常のタッチ操作／非タッチ操作が行われた場合のタッチ検出装置の作動図。
【図３】非タッチ操作時に検出容量が非タッチ判定閾値を下回らないときのタッチ検出装置の作動図。
【図４】容量変動値がタッチ判定閾値及び非タッチ判定閾値の範囲内の値をとり、かつ容量変動幅が変動幅閾値未満のときに、非タッチ判定閾値が調整される場合のタッチ検出装置の作動図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、タッチ検出装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、タッチ検出装置１は、タッチ検出装置１の作動を制御するコントローラ２と、タッチ操作部３のタッチ操作を検出するセンサ電極４とを備える。センサ電極４は、タッチ操作部３の裏面全域に亘ってドット状に配設された電極群からなる。センサ電極４は、タッチ操作に応じた静電容量変化を検出し、検出信号として静電容量Ｃ(t)をコントローラ２に出力する。コントローラ２は、センサ電極４から入力する静電容量Ｃ(t)を基に、タッチ操作部３に対するユーザのタッチ操作を検出する。
【００１５】
タッチ検出装置１は、センサ電極４から入力する静電容量Ｃ(t)を基にタッチ操作を判定する操作判定部７を備える。操作判定部７は、コントローラ２に設けられる。操作判定部７は、タッチ操作判定の基準値Ｒefを測定基準として求まる検出容量Ｃと、基準値Ｒefに対する検出容量Ｃの幅から決まるタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthとを基に、タッチ操作を判定する。タッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthは、「ＯＮth＞ＯＦＦth」の大小関係に設定されている。
【００１６】
操作判定部７は、非タッチ判定状態（タッチ無しと判定している状態）のとき、検出容量Ｃがタッチ判定閾値ＯＮth以上となると、タッチ判定状態（タッチ操作有りと判定している状態）と認識する。また、操作判定部７は、タッチ判定状態のとき、検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以下となると、非タッチ判定状態と認識する。
【００１７】
タッチ検出装置１は、タッチ操作が実行されていない期間に基準値Ｒefを更新する基準値更新部８を備える。基準値更新部８は、コントローラ２に設けられている。本例の場合、基準値Ｒefの更新可否を切り替える閾値は、非タッチ判定閾値ＯＦＦthと同じ値に設定されている。よって、基準値更新部８は、検出容量Ｃ及び基準値Ｒefの差分である容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満のとき、更新動作を実行し、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以上のとき、更新動作を停止する。基準値Ｒefの更新動作は、例えば加重平均により基準値Ｒefを算出する演算であることが好ましい。そして、基準値更新部８は、更新動作が有効となった期間中、その時々において周囲環境（例えば温湿度変化）も加味した最適な基準値Ｒefを算出する。
【００１８】
タッチ検出装置１は、タッチ操作部３の操作状態がタッチ状態であるとの判定状態が周囲環境の変動を要因として固定されてしまわないように非タッチ判定閾値ＯＦＦthを調整する閾値調整部１０を備える。閾値調整部１０は、コントローラ２に設けられている。本例の閾値調整部１０は、容量変動値ΔＣがタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthの範囲内の値をとり、かつ検出容量Ｃの振れ幅である容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを調整する。
【００１９】
次に、図２〜図４を用いて、本発明の実施例であるタッチ検出装置１の作用及び効果を説明する。
図２に示すように、ユーザがタッチ操作部３を操作していない非タッチ状態のとき、センサ電極４の静電容量Ｃ(t)は、基準値Ｒef付近の低い値をとる。なお、静電容量Ｃ(t)の変化、すなわち検出容量Ｃは、周囲環境に影響を受けて微小範囲で増減しながら変動する。非タッチ状態のとき、容量変動値ΔＣは、タッチ判定閾値ＯＮth未満となる。よって、操作判定部７は、「ΔＣ＜ＯＮth」が成立することに基づき、タッチ操作がまだ行われていないと判断し、「非タッチ状態」の判定を維持する。
【００２０】
また、基準値更新部８は、現在のタッチ操作部３の操作状態が非タッチ状態であること（「ΔＣ＜ＯＮth」が成立すること）に基づき、基準値Ｒefの更新動作を実行する。よって、基準値Ｒefは、非タッチ状態における加重平均の演算により、好適な値に設定される。
【００２１】
ここで、ユーザがタッチ操作部３をタッチ操作したとする。タッチ操作部３の操作状態がタッチ状態に切り替わると、容量変動値ΔＣは、タッチ判定閾値ＯＮth以上となる。よって、操作判定部７は、「ΔＣ≧ＯＮth」が成立することに基づき、タッチ操作部３の操作状態が「タッチ状態」になったと判定する。
【００２２】
また、基準値更新部８は、「ΔＣ≧ＯＦＦth」が成立するタイミングにおいて、基準値Ｒefの更新動作を停止する。よって、基準値Ｒefは、タッチ操作時に出力される高い静電容量に準じた値に設定されてしまうことがない。
【００２３】
タッチ操作部３の操作状態がタッチ状態に切り替わった後、周囲環境の温湿度が上昇したとする。温湿度が上昇すると、センサ電極４の静電容量Ｃ(t)、すなわち検出容量Ｃは、常温時に比べて高めの値に変化する。このため、タッチ状態から非タッチ状態に切り替わったとき、検出容量Ｃは低下するものの、タッチ操作前とは異なる値になってしまう。このとき、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満になれば、問題なく操作状態の判定が「非タッチ状態」に切り替わる。
【００２４】
また、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満になったときには、基準値Ｒefの更新動作も再開されるため、基準値Ｒefが温湿度変化に追従した値に補正される。よって、再度タッチ操作されるとき、１つ前のタッチ操作時と同じ条件、すなわち同じタッチ操作感度でタッチ操作有りの判定を行うことが可能となる。
【００２５】
一方、図３に示すように、タッチ操作部３の操作状態がタッチ状態から非タッチ状態に切り替わったとき、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以上となっていると、操作状態の判定を「非タッチ状態」に移行させることができない。通常、タッチ操作中に容量変動値ΔＣが低下しても非タッチ判定閾値ＯＦＦthを上回るのは、これはユーザが手や指をタッチ操作部３に近接させている状態（手や指が細かく近づいたり離れたりする状態）であると想定され、この場合は問題ない。しかし、温湿度変動が要因で容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以上のままを維持すると、操作状態の判定が「タッチ状態」で固着してしまい、これには対処が必要である。
【００２６】
図４に、本例の非タッチ判定閾値ＯＦＦthの調整方法を図示する。同図からも分かるように、検出容量Ｃは、定常状態ではなく微小に変化するが、温湿度変化により検出容量Ｃが増加したときには、検出容量Ｃの容量幅（容量変動幅Ｃｘ）は小さな幅になる。これは、温湿度は徐々に変化していくと想定され、これを起因とする容量変動は温湿度変化に追従して少しずつ変化すると想定されるからである。なお、本例の容量変動幅Ｃｘは、検出容量Ｃの波形において隣接するピークとボトムとの間の幅である。
【００２７】
一方、例えばユーザの手や指がタッチ操作部３に近接して揺らぐ（手や指が細かく近づいたり離れたりする状態）などの状況が生じたときには、検出容量Ｃの容量幅（容量変動幅Ｃｘ）は大きな幅をとる。本例は、この現象を利用して、温湿度変化に伴う静電容量変動と、ユーザの手や指等が近接することによる静電容量変動とを区別する。
【００２８】
以上を踏まえ、閾値調整部１０は、容量変動値ΔＣがタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthの範囲内の値をとり、かつ検出容量Ｃの振れ幅である容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを所定量変化させる。すなわち、タッチ操作時の容量変動値ΔＣが一定以上減少し、かつ容量変動幅Ｃｘが小さい場合には、非タッチ操作に移行した可能性があると想定し、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを所定量増加させる。これにより、検出容量Ｃを非タッチ判定閾値ＯＦＦthよりも下回らせることが可能となる。
【００２９】
但し、低下した検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦthを下回らない状況は、例えばユーザの手や指がタッチ操作部３に近接されたことが要因の可能性もある。すなわち、タッチ操作部３に手や指をしっかりタッチ操作していた状態から軽く触れた状態に切り替わったとき、前述の状況が生じ得る可能性がある。このとき、タッチ操作部３に軽く触れた手や指がしっかり押し付けられた状態に戻るとき（少なくなったタッチ点数を元に戻したとき）に、タッチ状態の判定が維持されるようにしなければならない。
【００３０】
よって、基準値更新部８は、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを調整する条件が成立しても、基準値Ｒefの更新動作を停止のまま維持する。そして、基準値更新部８は、容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満となる状態が一定時間継続したことを確認すると、周囲環境に温湿度変化が発生したと判断し、基準値Ｒefの更新動作を実行する。よって、この状況下においても、基準値Ｒefを温湿度変化に追従した好適な値に調整することが可能となる。
【００３１】
さて、本例の場合、容量変動値ΔＣがタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthの範囲内であれば、これは検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦthを下回っていないと判断可能である。また、容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、これは手や指等がタッチ操作部３に近接している状態ではなく、周囲環境の変化を要因として容量変動が生じたと判断可能である。このため、本例の場合、容量変動値ΔＣがタッチ判定閾値ＯＮth及び非タッチ判定閾値ＯＦＦthの範囲内の値をとり、かつ容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを調整する。これにより、非タッチ判定閾値ＯＦＦthを変えてもよい状況下で、検出容量Ｃを非タッチ判定閾値ＯＦＦthに対し下回せることが可能となる。このため、周囲環境の変化が要因で検出容量Ｃが変動しても、非タッチ判定状態のまま操作判定が固定してしまうことがない。よって、操作判定の判定精度を確保することができる。
【００３２】
タッチ検出装置１は、基準値Ｒefを更新可能な基準値更新部８を備える。本例の基準値更新部８は、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満のとき、基準値Ｒefを更新し、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth以上のとき、基準値Ｒefの更新を停止する。よって、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満の期間中、基準値Ｒefが都度最適な値に調整されるので、操作判定の判定精度を確保するのに有利となる。
【００３３】
基準値更新部８は、閾値調整部１０による非タッチ判定閾値ＯＦＦthの調整が行われた後、容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満をとる状態が一定時間継続するか否かを確認した上で、基準値Ｒefの更新を行う。よって、周囲環境の変化によって検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦthを下回らないと想定される状況下でのみ基準値Ｒefを更新するので、基準値Ｒefが不適な値に設定されてしまう状況を生じ難くすることができる。
【００３４】
タッチ判定閾値ＯＮthは、非タッチ判定閾値ＯＦＦthよりも高い値に設定されている。よって、非タッチ判定状態のとき、検出容量Ｃが十分に増加したときにタッチ操作有りと判定することができ、タッチ判定状態のとき、検出容量Ｃが十分に低下したときにタッチ操作無しと判定することができる。
【００３５】
容量変動幅Ｃｘは、検出容量Ｃの波形において隣接するピークとボトムとの間の幅である。よって、検出容量Ｃの波形のピーク及びボトムを監視するという簡素な処理によって容量変動幅Ｃｘを検出することができる。
【００３６】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・基準値Ｒefの更新動作は、加重平均を用いた処理に限定されず、種々の方式に変更可能である。
【００３７】
・容量変動幅Ｃｘは、検出容量Ｃの波形において隣接するピークとボトムとの間の幅であることに限定されない。容量変動幅Ｃｘは、例えば検出容量Ｃの波形の傾きなど、検出容量Ｃの変動量の大小を判定できるパラメータであればよい。
【００３８】
・タッチ判定閾値ＯＮth、非タッチ判定閾値ＯＦＦthは、検出容量Ｃの幅の値に限定されず、例えば実値でもよい。
・静電容量Ｃ(t)の変動に影響を及ぼす周辺環境は、温湿度以外の他の要因も含む。
【００３９】
・タッチ検出装置１は、例えばパームレストなど、種々の機器や装置に適用可能である。
・本例の閾値調整のロジックは、例えば周囲環境の変動により検出容量Ｃが低下してしまう場合にも同様に適用可能である。
【００４０】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）前記タッチ検出装置において、前記基準値の更新動作は、加重平均により前記基準値を算出する演算である。この構成によれば、基準値を加重平均により精度よく算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１…タッチ検出装置、２…コントローラ、３…タッチ操作部、４…センサ電極、７…操作判定部、８…基準値更新部、１０…閾値調整部、Ｃ(t)…静電容量、Ｃ…検出容量、Ｒef…基準値、ＯＮth…タッチ判定閾値、ＯＦＦth…非タッチ判定閾値、ΔＣ…容量変動値、Ｃｘ…容量変動幅、Ｃｋ…変動幅閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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