(57)【要約】【課題】タッチ操作の操作判定を精度よく行う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が更新閾値Ｒth未満のとき、基準値Ｒefの更新を実行し、容量変動値ΔＣが更新閾値Ｒth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が非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満であり、かつ容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、基準値Ｒefの更新動作が許可される。【選択図】図５
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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更新閾値未満のとき、前記基準値を更新する更新動作を実行し、前記容量変動値が更新閾値以上のとき、前記更新動作を停止する基準値更新部と、
前記容量変動値が前記非タッチ判定閾値未満であり、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、前記基準値の更新動作を許可する更新許可部と
を備えたことを特徴とするタッチ検出装置。
【請求項２】
前記更新閾値は、前記非タッチ判定閾値よりも低い値に設定されている
請求項１に記載のタッチ検出装置。
【請求項３】
前記タッチ判定閾値は、前記非タッチ判定閾値よりも高い値に設定されている
請求項１又は２に記載のタッチ検出装置。
【請求項４】
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
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、この種のタッチ検出装置においては、タッチ操作されたことや非タッチ操作となったことを精度よく検出する必要がある。また、手や指をタッチ操作部に近接させたとき、静電容量が微小に変化してしまうことがあるが、この状態から再タッチ操作した際、タッチ操作があったことを確実に検出したいニーズもあった。
【０００５】
本発明の目的は、タッチ操作の操作判定を精度よく行う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更新閾値未満のとき、前記基準値を更新する更新動作を実行し、前記容量変動値が更新閾値以上のとき、前記更新動作を停止する基準値更新部と、前記容量変動値が前記非タッチ判定閾値未満であり、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、前記基準値の更新動作を許可する更新許可部とを備えた。
【０００７】
ところで、例えば容量変動値が更新閾値未満となるときのみ基準値の更新動作を許可すると、検出容量（静電容量）が非タッチ判定閾値を下回った非タッチ操作の検出後、容量変動値が更新閾値未満とならなければ基準値の更新を再開することができない。通常は容量変動が更新閾値未満となるため問題ないが、温湿度変動などで検出容量が大きくなっていた場合、タッチ操作していないにも関わらず、手や指などの近接により、タッチ操作を誤検出してしまう。
【０００８】
その対策として、例えば非タッチ判定閾値と更新閾値とを同じにすることで、基準値の更新を再開することができる。この対策の場合、仮に周囲環境に温湿度変動が生じても、基準値の更新により、基準値は温湿度変動に追従できるため、センサ電極が再タッチされても、これを問題なく検出することができる。しかし、ユーザの手や指等がタッチ操作部に近接するなどして検出容量が変動していたときには、手や指を再度強くタッチ操作部に押し当てるなどして再タッチ操作がなされても、検出容量の変化量が足りず、再タッチ操作を検出することができない可能性がある。
【０００９】
そこで、本構成の場合、容量変動値が非タッチ判定閾値未満となり、かつ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、基準値の更新動作を許可する。これにより、周囲環境が変化しているときには、基準値の更新が許可される。すなわち、手や指等がタッチ操作部に近接されているときには、基準値の更新が不可になる。従って、タッチ操作部に手や指等が近接された状態から再タッチ操作されたとき、検出容量が十分に変化し、タッチ操作有りの判定に移行することが可能となる。よって、タッチ操作の操作判定を精度よく行うことが可能となる。
【００１０】
前記タッチ検出装置において、前記更新閾値は、前記非タッチ判定閾値よりも低い値に設定されていることが好ましい。この構成によれば、更新閾値と非タッチ判定閾値とを異なる値としたので、基準値の更新動作と非タッチ判定の動作とを切り分けることが可能となる。よって、一方の処理が他方に影響を及ぼすことがない。
【００１１】
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高い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。
【００１２】
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とが好ましい。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。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、タッチ操作の操作判定を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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更新閾値を下回らないときのタッチ検出装置の作動図。
【図４】非タッチ判定閾値と更新閾値とを同じにしたときのタッチ検出装置の作動図。
【図５】容量変動値が非タッチ判定閾値未満となり、かつ容量変動幅が変動幅閾値未満を満たすときに、基準値の更新が許可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】
【００１６】
以下、タッチ検出装置の一実施形態を図１〜図５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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。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が更新閾値Ｒth未満のとき、更新動作を実行し、容量変動値ΔＣが更新閾値Ｒth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。
【００２０】
タッチ検出装置１は、基準値更新部８による基準値Ｒefの更新動作の実行可否を設定する更新許可部１０を備える。更新許可部１０は、コントローラ２に設けられている。更新許可部１０は、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満であり、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、基準値Ｒefの更新動作を許可する。
【００２１】
次に、図２〜図５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。
【００２２】
また、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、容量変動値ΔＣは、更新閾値Ｒth未満となる。よって、基準値更新部８は、「ΔＣ＜Ｒth」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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、検出容量Ｃは、ユーザがタッチ操作部３をタッチ操作する過程で徐々に増加していき、あるタイミングにおいて更新閾値Ｒth以上に切り替わる。基準値更新部８は、「ΔＣ≧Ｒth」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。
【００２５】
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。温湿度が上昇に変化すると、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が更新閾値Ｒth未満になれば、基準値Ｒefの更新動作が実施されるため、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。
【００２６】
しかし、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が更新閾値Ｒth以上となっていると、基準値Ｒefの更新動作が停止されたままとなってしまうので、非タッチ操作になっても基準値Ｒefの更新を再開することができなくなる。さらに、温湿度変動などで検出容量Ｃが大きくなっていた場合、タッチ操作部３が再タッチ操作されていないにも関わらず、手や指などの近接により、タッチ操作を誤検出してしまう可能性もある。
【００２７】
この場合、図４に示すように、例えば更新閾値Ｒth＝非タッチ判定閾値ＯＦＦthとすれば、非タッチ操作に切り替わり後、基準値Ｒefの更新を再開することが可能となる。すなわち、検出容量Ｃの変化が温湿度を要因とする場合、更新閾値Ｒth＝非タッチ判定閾値ＯＦＦthの対処方法をとれば、再タッチ操作を検出することができる。しかし、この対処方法の場合、センサ電極４の容量変動が温湿度変化ではなく、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（細かく近づいたり離れたりする状態）などの原因で発生していた場合には、再タッチ操作時、検出容量Ｃが十分に増加せず、タッチ操作を検出することができない可能性がある。
【００２８】
図５に、本例の基準値Ｒefの更新方法を図示する。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が変化した場合、変化が極端に大きくなる訳ではなく、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。
【００２９】
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）は大きな幅になる。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。
【００３０】
以上を踏まえ、本例の更新許可部１０は、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満であり、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、基準値Ｒefの更新動作を許可する。これは、検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満となっていて、かつ容量変動幅Ｃｘが変動幅閾値Ｃｋ未満であれば、温湿度変化による静電容量変動の可能性が高いと想定されるので、このとき基準値Ｒefの更新を許可する。これにより、周囲の温湿度変化に適した基準値Ｒefに変更することが可能となるので、タッチ操作を精度よく判定するのに有利となる。
【００３１】
さて、例えば容量変動値ΔＣが更新閾値Ｒth未満となるときのみ基準値Ｒefの更新動作を許可すると、検出容量Ｃが非タッチ判定閾値ＯＦＦthを下回った非タッチ操作の検出後、容量変動値ΔＣが更新閾値Ｒth未満とならなければ基準値Ｒefの更新を再開することができない。通常は容量変動値ΔＣが更新閾値Ｒth未満となるため問題ないが、温湿度変動などで検出容量Ｃが大きくなっていた場合、タッチ操作していないにも関わらず、手や指などの近接により、タッチ操作を誤検出してしまう。
【００３２】
その対策として、例えば非タッチ判定閾値ＯＦＦthと更新閾値Ｒthとを同じにすることで、基準値Ｒefの更新を再開することができる。この対策の場合、仮に周囲環境に温湿度変動が生じても、基準値Ｒefの更新により、基準値Ｒefは温湿度変動に追従できるため、センサ電極４が再タッチされても、これを問題なく検出することができる。しかし、ユーザの手や指等がタッチ操作部３に近接するなどして検出容量Ｃが変動していたときには、手や指を再度強くタッチ操作部３に押し当てるなどして再タッチ操作がなされても、検出容量Ｃの変化量が足りず、再タッチ操作を検出することができない可能性がある。
【００３３】
そこで、本例の場合、容量変動値ΔＣが非タッチ判定閾値ＯＦＦth未満となり、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、基準値Ｒefの更新動作を許可する。これにより、周囲環境が変化しているときには、基準値Ｒefの更新が許可される。すなわち、手や指等がタッチ操作部３に近接されているときには、基準値Ｒefの更新が不可になる。従って、タッチ操作部３に手や指等が近接された状態から再タッチ操作されたとき、検出容量Ｃが十分に変化し、タッチ操作有りの判定に移行することが可能となる。よって、タッチ操作の操作判定を精度よく行うことができる。
【００３４】
更新閾値Ｒthは、非タッチ判定閾値ＯＦＦthよりも低い値に設定されている。このように、更新閾値Ｒthと非タッチ判定閾値ＯＦＦthとを異なる値としたので、基準値Ｒefの更新動作と非タッチ判定の動作とを切り分けることが可能となる。よって、一方の処理が他方に影響を及ぼすことがない。
【００３５】
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。
【００３６】
基準値Ｒefの更新動作は、加重平均により基準値Ｒefを算出する演算である。よって、基準値Ｒefを加重平均により精度よく算出することができる。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
・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。
【００３９】
・タッチ判定閾値ＯＮth、非タッチ判定閾値ＯＦＦth、更新閾値Ｒth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。
【００４０】
・更新閾値Ｒthと非タッチ判定閾値ＯＦＦthとが同じ値に設定されていてもよい。
・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。
【００４１】
・本例の更新許可のロジックは、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。
【符号の説明】
【００４２】
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…更新許可部、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、Ｒth…更新閾値、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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【図５】
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