(57)【要約】【課題】外乱に強いタッチセンサを提供する。【解決手段】タッチセンサ３０は、円形に等間隔で配置されるとともに同じ形状とされた８つの電極４１〜４８と、電極４１〜４８毎に静電容量の変化量に応じた電圧を生成するＣ／Ｖ変換器と、Ｃ／Ｖ変換器により生成された電圧に基づきタッチ位置を算出する演算回路７０とを備える。演算回路７０は、Ｃ／Ｖ変換器により生成される電圧に基づき、円形の中心を通り径方向に延びる基準線分に対して、円形の中心とタッチ位置とを結ぶ線分とのなす角である中心角を算出し、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される静止判断値との比較を通じて静止の有無を判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形に配置される少なくとも３つの電極と、前記電極毎に静電容量の変化量に応じた電圧を生成するＣ／Ｖ変換器と、前記Ｃ／Ｖ変換器により生成される電圧を定期的に取り込み、取り込んだ電圧に基づきタッチ位置を算出する演算回路とを備え、
前記演算回路は、前記Ｃ／Ｖ変換器により生成される電圧に基づき、前記円形の中心を通り径方向に延びる基準線分に対して、前記円形の中心と前記タッチ位置とを結ぶ線分とのなす角である中心角を算出し、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される静止判断値との比較を通じて静止の有無を判断するタッチセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
演算回路は、静止ありと判断したときのタッチ位置の中心角をタッチ原点とするとともに、当該タッチ原点と今回タッチされた位置の中心角との差分が、あらかじめ設定される回転なぞり操作有無判断値との比較を通じて回転なぞり操作の有無を判断するタッチセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のタッチセンサにおいて、
前記演算回路は、今回のタッチ位置の中心角と今回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が動かすことのできる指の速度を基準に予め設定される基準値より大きい場合には前記回転なぞり操作有無判断値をそれまでの値よりも大きい値に変更し、今回のタッチ位置の中心角と今回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が前記基準値より小さい場合には前記回転なぞり操作有無判断値をそれまでの値よりも小さい値に変更するタッチセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のタッチセンサにおいて、
前記演算回路は、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が、第１の回転方向判断値よりも大きい場合には第１の方向への回転なぞり操作と判断し、第１の回転方向判断値よりも小さな値に設定される第２の回転方向判断値よりも小さい場合には第２の方向への回転なぞり操作と判断するタッチセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のタッチセンサにおいて、
前記演算回路は、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される限界判断値との比較を通じて、今回のタッチ操作が外乱によるものか否かを判断するタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量の変化を利用して、例えば人の指の近接を検出するタッチセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示されるタッチセンサが知られている。特許文献１のタッチセンサは、５枚の電極と、静電容量の変化量を電圧に変換する５つの変換器とを備えている。５枚ある電極のうちの４枚は円環状に配置され、１枚は円環状に配置された４枚の電極の中央部に配置されている。５つの変換器は、５枚の電極のそれぞれに設けられている。５枚ある電極のうちいずれかに指が近づくと、その電極の静電容量が変化する。５つの変換器は、それぞれ自身に対応する電極の静電容量の変化量に応じた電圧を生成する。５つの変換器により生成される５つの電圧の大きさによって、５つの電極のうちどの電極に指が接触したかを判断することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように円形に電極を配置するタッチセンサは、円環状に配置される電極が時計回り或いは反時計回りに連続してタッチされることにより、回転なぞり操作を検出することができる。ところで、このようなタッチセンサは、例えば、車両等に搭載されてナビゲーションシステムの操作に使用される。しかし、車両内におけるタッチセンサの回転なぞり操作は、車両の振動等により、正しく行えない場合がある。例えば、上側の電極をタッチしていた指が円形に配置される電極の中心付近を通り下側の電極をタッチしてしまう場合がある。この場合、ユーザが時計回りに操作したつもりでも、タッチセンサは、当該操作を反時計回りの操作として検出することもある。
【０００５】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、外乱に強いタッチセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、円形に配置される少なくとも３つの電極と、前記電極毎に静電容量の変化量に応じた電圧を生成するＣ／Ｖ変換器と、前記Ｃ／Ｖ変換器により生成される電圧を定期的に取り込み当該取り込んだ電圧に基づきタッチ位置を算出する演算回路とを備え、前記演算回路は、前記Ｃ／Ｖ変換器により生成される電圧に基づき、前記円形の中心を通り径方向に延びる基準線分に対して、前記円形の中心と前記タッチ位置とを結ぶ線分とのなす角である中心角を算出し、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される静止判断値との比較を通じて静止の有無を判断することを要旨とする。
【０００７】
通常、ユーザはタッチセンサをタッチしてから、自身の意図する方向に回転なぞり操作を始める。すなわち、例えば、タッチセンサをタッチした指が一旦静止することになる。言い換えれば、タッチセンサの搭載先が振動する等、外乱に起因してユーザが意図せずにタッチセンサをタッチする場合、タッチする指は静止しない。この点、同構成によれば、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される静止判断値との比較を通じてタッチする指が静止しているか否かを判断することができる。なぜならば、今回のタッチ位置が前回までのタッチ位置に対して動いた場合、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値とに差が生じる。すなわち、この差分が小さければ小さいほど、今回のタッチ位置が前回までのタッチ位置に対して動いていない、言い換えれば静止していることを示す。これにより、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が静止判断値を超えなければ、今回のタッチがユーザの意図する操作によるものと判断することができる。一方、これが超える場合には、今回のタッチがユーザの意図しないもの、すなわち、外乱に起因してユーザが意図せずにタッチしたものであると判断することができる。従って、ユーザが意図して行った回転なぞり操作のみ検出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタッチセンサにおいて、演算回路は、静止ありと判断したときのタッチ位置の中心角をタッチ原点とするとともに、当該タッチ原点と今回タッチされた位置の中心角との差分が、あらかじめ設定される回転なぞり操作有無判断値との比較を通じて回転なぞり操作の有無を判断することを要旨とする。
【０００９】
タッチ原点と今回タッチされた位置の中心角との差分の比較を通じて回転なぞり操作の有無を判断する場合、当該差分が小さな変化であっても回転なぞり操作ありと判断してしまうので今回タッチした位置が少しでもタッチ原点とずれていれば、回転なぞり操作有りと判断される。その点、同構成によれば、当該差分が回転なぞり操作有無判断値を超えるか否かによって回転なぞり操作の有無を判断することができる。これにより、今回タッチした点がタッチ原点と近い位置であれば、回転なぞり操作ありと判断されることがなくなる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタッチセンサにおいて、前記演算回路は、今回のタッチ位置の中心角と今回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が動かすことのできる指の速度を基準に予め設定される基準値より大きい場合には前記回転なぞり操作有無判断値をそれまでの値よりも大きい値に変更し、今回のタッチ位置の中心角と今回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が前記基準値より小さい場合には前記回転なぞり操作有無判断値をそれまでの値よりも小さい値に変更することを要旨とする。
【００１１】
今回のタッチ位置の中心角と今回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が大きいほどユーザが行う回転なぞり操作の速度が早く、当該差分が小さいほど回転なぞり操作の速度が遅い。このため、回転なぞり操作有無判断値が一定値の場合、回転なぞり操作の速度が遅ければ、当該操作を検出できないおそれがある。その点、同構成によれば、回転なぞり操作の速度が遅ければ、回転なぞり操作有無判断値が小さい値に変更される。これにより、速度の遅い回転なぞり操作を好適に検出することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のタッチセンサにおいて、前記演算回路は、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が、第１の回転方向判断値よりも大きい場合には第１の方向への回転なぞり操作と判断し、第１の回転方向判断値よりも小さな値に設定される第２の回転方向判断値よりも小さい場合には第２の方向への回転なぞり操作と判断することを要旨とする。
【００１３】
ある一つの値を境にして回転方向の判断を変更すると、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が小さな変化であっても判断する回転方向が頻繁に変わってしまう。その点、同構成によれば、第１の方向への回転なぞり操作と第２の方向への回転なぞり操作とを判断する第１の回転方向判断値と第２の回転方向判断値との間に差があるので、判断する回転方向が頻繁に変わることはない。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のタッチセンサにおいて、前記演算回路は、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、あらかじめ設定される限界判断値との比較を通じて、今回のタッチ操作が外乱によるものか否かを判断することを要旨とする。
【００１５】
今回までのタッチ位置の中心角の平均値と、前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が大きければ大きいほど、今回のタッチ位置が前回までのタッチ位置に対して大きく動いたことを示す。しかしながら、ユーザ、すなわち人間が自分の意志で指を動かせる速度には限界がある。そこで、従って、この人間が指を動かせる速度を基準値とする限界判断値を設定する。そして、今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分と、限界判断値とを比較する。今回までのタッチ位置の中心角の平均値と前回までのタッチ位置の中心角の平均値との差分が限界判断値を超えなければ、今回のタッチがユーザの意図する操作によるものと判断することができる。一方、これが超える場合には、今回のタッチがユーザの意図しないもの、すなわち、外乱に起因してユーザが意図せずにタッチしたものであると判断することができる。これにより、今回のタッチが外乱によるものであれば、回転なぞり操作ありと判断されることがなくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、外乱に強いタッチセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ナビゲーションシステムの概略構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は電極の配置を示す正面図、（ｂ）は電極が裏面に貼付されるノブの正面図。
【図３】マイクロコンピュータのメモリに記憶されるスクロールデータとしてのエリアを示す図。
【図４】タッチ原点、現在のタッチ位置の中心角、回転なぞり操作有無判断値、及び現在までに取り込んだタッチ位置の中心角平均値の時間変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明にかかるタッチセンサシステムをナビゲーションシステム具体化した一実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、ナビゲーションシステム１は、各種の情報を表示するディスプレイ１０と、当該ディスプレイ１０の表示を制御するマイクロコンピュータ２０とを備えている。マイクロコンピュータ２０には、不揮発性のメモリ２１が設けられている。メモリ２１には、地図情報が記憶されている。マイクロコンピュータ２０は、メモリ２１に記憶されている地図情報を読み込み、ディスプレイ１０に表示する。なお、マイクロコンピュータ２０は、例えば図示しないオーディオを含む各種の制御対象機器と接続されている。これら、制御対象機器は、マイクロコンピュータ２０を通じて制御される。マイクロコンピュータ２０には、タッチセンサ３０が接続されている。マイクロコンピュータ２０への制御情報への入力は、タッチセンサ３０を通じて行われる。
【００１９】
＜タッチセンサ＞
マイクロコンピュータ２０には、タッチセンサ３０が接続されている。タッチセンサ３０は、８枚の電極４１〜４８と、当該８枚の電極４１〜４８のそれぞれに接続される８つの発振回路５１〜５８と、当該８つの発振回路５１〜５８のそれぞれに接続される８つの変換回路６１〜６８と、８つの変換回路６１〜６８がそれぞれ接続される演算回路７０とを備えている。演算回路７０は、マイクロコンピュータ２０に接続されている。なお、発振回路５１〜５８及び８つの変換回路６１〜６８は、Ｃ／Ｖ変換器として機能する。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、８枚の電極４１〜４８は、それぞれ半径２ｄ、中心角４０°の扇形から、要（中心Ｏ）が一致する半径ｄ、中心角４０°の扇側を取り除いた形状とされている。これら８枚の電極４１〜４８は、隣り合う電極との間に角度５°の隙間を有して円環状に配置されている。詳述すると、電極４１は１２時の位置、電極４３は３時の位置、電極４５は６時の位置、電極４７は９時の位置、電極４２は電極４１と電極４３との間、電極４４は電極４３と電極４５との間、電極４６は電極４５と電極４７との間、電極４８は電極４７と電極４１との間とされている。これら８枚の電極を中心Ｏを原点とする２次元の直交座標系にあてはめると、電極４１は７０°〜１１０°、電極４２は２５°〜６５°、電極４３は３４０°（−２０°）〜２０°、電極４４は２９５°〜３３５°、電極４５は２５０°〜２９０°、電極４６は２０５°〜２４５°、電極４７は１６０°〜２００°、電極４８は１１５°〜１５５°の範囲を占める。なお、図２（ｂ）に示すように、これら８枚の電極４１〜４８は、それらの外側の弧が半径２ｄとされた円形のスイッチノブ８０における外周と一致する態様で、当該スイッチノブ８０の裏面に貼付されている。スイッチノブ８０の表面は、ユーザの指によってタッチ可能とされている。スイッチノブ８０は、非導電性の樹脂材料により形成され、その厚さは、距離ｄ（半径２ｄの１／２）に対して無視できる程度に薄いものとされている。このため、スイッチノブ８０の表面におけるいずれの位置をタッチしたときであれ、指と各電極４１〜４８との距離は、３ｄ以内となる。なお、スイッチノブ８０の表面には、半径ｄとなる円形の図柄と、当該円の外側における１時から１２時までのそれぞれの位置に外側へ向かうに従って徐々に先鋭となる１２個の二等辺三角形の図柄とがデザインされている。ここでは、１２個の二等辺三角形の図柄は、スイッチノブ８０の中心から距離３ｄ／２だけ離れた位置に設けられている。
【００２１】
スイッチノブ８０に例えば人の指が接触する等、電極４１〜４８に導電体が近接すると、電極４１〜４８には、静電誘導により電荷が偏る分極が発生する。これにより、電極４１〜４８における静電容量が変化する。発振回路５１〜５８は、常時、発振信号を生成する。発振回路５１〜５８は、電極４１〜４８の静電容量が変化すると振幅を変化させた発振信号を生成する。本例の発振回路５１〜５８は、静電容量の変化量の大きさに反比例した大きさの振幅で発振する。発振回路５１〜５８から発振された発振信号（電気信号）は、変換回路６１〜６８に入力される。変換回路６１〜６８は、入力された電気信号の振幅の大きさに反比例した電圧Ｖ（スカラー）に変換する。すなわち、電圧Ｖは、指と電極４１〜４８との距離の近さに比例する。従って、指と電極４１〜４８との距離をｘ、発振回路５１〜５８が発振し始めるときの指と電極４１〜４８との距離をｘｌ、発振回路５１〜５８が最高周波数で発振するときの電圧をＶｍａｘとすると、電圧Ｖの大きさは、次の（式１）で表される。
【００２２】
【数１】
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なお、電極４１〜４８における静電容量の変化の大きさは、電極の厚さ、電極と導電体との距離、誘電体の比誘電率によって異なる。本例では、スイッチノブ８０が人の指によりタッチ操作されることを想定し、電極４１〜４８は、人の指と電極４１〜４８との距離ｘが距離３ｄより近づいたときに、静電容量が変化する比誘電率及び厚さを有している。従って、距離ｘｌ＝距離３ｄであるので、上述の（式１）は、次の（式２）に書き換えることができる。
【００２３】
【数２】
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なお、（式２）におけるｈは、指と電極４１〜４８との近さを表す変数である。変数ｈは、１に近づくほど指と電極４１〜４８とが接近していることを、０に近づくほど指と電極４１〜４８とが離間していることを示す。
【００２４】
演算回路７０は、変換回路６１〜６８により生成される電圧Ｖを時間ｔ毎に取り込み、この取り込んだ電圧Ｖに基づき、スイッチノブ８０に対するタッチ位置を算出する。そして、演算回路７０は、算出したタッチ位置を示す電気信号をマイクロコンピュータ２０に出力する。
【００２５】
＜演算回路＞
図１に示すように、演算回路７０のメモリ７１には、変換回路６１〜６８から入力される電圧Ｖと比較してスイッチノブ８０へのタッチの有無を判断するための基準電圧Ｖ０、電圧Ｖからタッチ位置Ｔを算出するための各種の算出式７２が記憶されている。ここでは、基準電圧Ｖ０は０とされている。すなわち、演算回路７０は、変換回路６１〜６８の全てから０より大きい電圧Ｖが入力された場合に、指がスイッチノブ８０にタッチされたと判断する。算出式７２としては、タッチ位置Ｔの中心Ｏからの距離Ｘｔを算出する距離算出式７３と、中心Ｏから３時の方向に延びる線分と線分ＯＴとのなす角である中心角θを算出する中心角算出式７４とが記憶されている。これら距離算出式７３及び中心角算出式７４から算出される距離Ｘｔ及び中心角θから、タッチ位置Ｔを特定することができる。なお、これら距離算出式７３及び中心角算出式７４を、次の（式３）及び（式４）に示す。これら距離算出式７３及び中心角算出式７４の導出については、省略する。
【００２６】
【数３】
2013196617.tif 000005
演算回路７０は、判断部７６及び演算部７７を備える。判断部７６は、各変換回路６１〜６８から入力される電圧Ｖがメモリ２１に記憶される基準電圧Ｖ０（ここでは、０Ｖ（ボルト））より大きいか、すなわち、（式２）の変数ｈが０より大きいか否かを判断する。演算部７７は、変換回路６１〜６８から入力される電圧Ｖからメモリ７１に記憶される距離算出式７３及び中心角算出式７４を使用してスイッチノブ８０へのタッチ位置Ｔを算出する。
【００２７】
また、演算回路７０は、演算部７７においてタッチ位置Ｔを特定するために算出する中心角θを利用して、電極４１〜４８への回転なぞり操作の有無、及びその回転方向を判断する回転判断部７８を備える。回転判断部７８は、現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと現在より一つ前、すなわち前回までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が静止判断値θｄ以下であるか否かを判断する。なお、静止判断値θｄは、タッチ位置が静止しているか否かの判断基準であり、あらかじめメモリ７１に記憶されている。現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ、及び前回までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１は、次の（式５）及び（式６）で示される。
【００２８】
【数４】
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現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が静止判断値θｄ以下である場合には、現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎを中心角とするタッチ原点θ０を設定する（θ０＝θａｖｅ＿ｎ）。なお、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が静止判断値θｄを超える場合には、回転判断部７８は、タッチ位置が静止していない、すなわち、ユーザが回転なぞり操作を行っていると判断して、次に説明する回転なぞり操作有無判断値の設定に移行する。
【００２９】
現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値の大きさは、電極４１〜４８への回転なぞり操作の速度に比例することから、回転判断部７８は、次の（式７）〜（式９）に基づき、電極４１〜４８への回転なぞり操作の有無を判断するための判断基準である回転なぞり操作有無判断値θｔｈを設定する。回転なぞり操作有無判断値θｔｈは、当該回転なぞり操作有無判断値θｔｈの大小を設定するための任意の基準値である差分角α、及び差分角β（β＞α）に基づき設定される。なお、ユーザ、すなわち人間が自分の意志で指を動かせる速度には限界がある。そこで、本例の差分角βは、ユーザが、電極４１〜４８へ回転なぞり操作する際に、自分の意志で指を動かせる速度（限界判断値）を基準に設定されるものであり、あらかじめメモリ７１に記憶されている。また、回転なぞり操作有無判断値θｔｈ（θα，θβ）もあらかじめメモリ７１に記憶されている。
【００３０】
【数５】
2013196617.tif 000007
回転判断部７８は、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が、設定した回転なぞり操作有無判断値θｔｈを超えるか否かを判断する。当該判断は、次の（式１０）で示される。なお、回転なぞり操作有無判断値θｔｈが設定されない場合、回転判断部７８は、当該電極４１〜４８の静電容量の変化がユーザによって意図して行なわれた操作ではない、すなわちイレギュラーな操作であるとして（式１０）の判断を行わない。
【００３１】
【数６】
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（式１０）が満たされる、すなわち、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が回転なぞり操作有無判断値θｔｈを超える場合、回転判断部７８は、回転なぞり操作ありと判断する。そして、回転判断部７８は、現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が第１の回転方向判断値γ以上、又は第２の回転方向判断値−γ以下であるか否かを判断する。なお、第１及び第２の回転方向判断値γ，−γは、あらかじめメモリ７１に記憶されている。
【００３２】
回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が第１の回転方向判断値γ以上である場合には回転なぞり操作ありと判断するとともに、当該操作が反時計方向（左回転方向）の操作であると判断する。また、回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が、第２の回転方向判断値−γ以下である場合には回転なぞり操作ありと判断するとともに、当該操作が時計方向（右回転方向）の操作であると判断する。なお、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が第２の回転方向判断値−γ以上第１の回転方向判断値γ以下である場合には、回転方向の判断は行わない。これは、当該条件が成立する場合、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分の正負の入れ替わりが頻繁になるおそれがあるためである。当該差分の正負の入れ替わりは、回転なぞり操作方向の判断の変更に繋がるので、この場合においては、回転方向の判断を行わない。これらの判断を数式で表す場合、次の（式１１）〜（式１３）で表すことができる。
【００３３】
【数７】
2013196617.tif 000009
なお、回転なぞり操作を検出後、タッチ原点θ０を新たに設定し直す。新しいタッチ原点θＮ＿０は、次の（式１４）及び（式１５）で示される。そして、次回以降は、新たに設定したタッチ原点θＮ＿０を使用して、回転なぞり操作の有無を判断する。
【００３４】
【数８】
2013196617.tif 000010
なお、（式１０）が満たされない、すなわち、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が回転なぞり操作有無判断値θｔｈを超えない場合、回転判断部７８は、回転なぞり操作なしと判断する。
【００３５】
＜マイクロコンピュータ＞
マイクロコンピュータ２０のメモリ２１には、ディスプレイ１０に表示する地図をタッチ位置Ｔの方向へスクロールするためのスクロールデータ２２が記憶されている。スクロールデータ２２は、電極４１〜４８の外周より内側における円形領域（電極４１〜４８を円形とみなした投影領域）を１３のエリアＥ０〜Ｅ１２に区画し、各エリアＥ０〜Ｅ１２とディスプレイ１０に表示される地図のスクロール方向とが対応付けられたものである。図３に示すように、エリアＥ０は、中心Ｏからの距離が距離ｄ以内の円形の領域である。エリアＥ１〜Ｅ１２は、中心Ｏからの距離が距離ｄよりも大きく距離２ｄ以内の環状の領域を３０°間隔に分けた領域である。ここでは、エリアＥ１は４５°〜７５°、エリアＥ２は１５°〜４５°、エリアＥ３は３４５°（−１５°）〜１５°、エリアＥ４は３１５°〜３４５°、エリアＥ５は２８５°〜３１５°、エリアＥ６は２５５°〜２８５°、エリアＥ７は２２５°〜２５５°、エリアＥ８は１９５°〜２２５°、エリアＥ９は１６５°〜１９５°、エリアＥ１０は１３５°〜１６５°、エリアＥ１１は１０５°〜１３５°、エリアＥ１２は７５°〜１０５°の範囲を占める。各エリアＥ０〜Ｅ１２と対応付けられたスクロール方向は、エリアＥ１で１時（６０°）の方向、エリアＥ２で２時（３０°）の方向、エリアＥ３で３時（０°）の方向、エリアＥ４で４時（３３０°）の方向、エリアＥ５で５時（３００°）の方向、エリアＥ６で６時（２７０°）の方向、エリアＥ７で７時（２４０°）の方向、エリアＥ８で８時（２１０°）の方向、エリアＥ９で９時（１８０°）の方向、エリアＥ１０で１０時（１５０°）の方向、エリアＥ１１で１１時（１２０°）の方向、エリアＥ１２で１２時（９０°）の方向、とされている。なお、エリアＥ０には、スクロール方向が設定されていない。
【００３６】
また、マイクロコンピュータ２０は、特定部２３及び制御部２４を備えている。特定部２３は、演算回路７０によって算出されたタッチ位置Ｔがスクロールデータ２２として記憶される１３のエリアＥ０〜Ｅ１２のうちどのエリアに該当するかを特定する。なお、特定部２３は、算出されたタッチ位置が隣り合うエリアの境界上である場合には、時計回り方向のエリアに該当すると特定する。すなわち、算出されたタッチ位置ＴがエリアＥ１とエリアＥ２との境界上である４５°とされた場合には、時計回り方向側のエリアＥ２と特定する。制御部２４は、特定部２３によって特定されたエリアＥ１〜Ｅ１２に対応付けられたスクロール方向へディスプレイ１０に表示する地図がスクロールするようにメモリ２１から地図情報を読み込む。これにより、ディスプレイ１０に表示される地図がスクロールする。なお、マイクロコンピュータ２０は、一度地図のスクロールを開始すると、タッチ位置ＴがエリアＥ０とされるまで地図のスクロールを続ける。また、制御部２４は、回転なぞり操作を検出した場合には、図示しないオーディオの音量の調整を行う。具体的には、時計回りの操作を検出した場合には音量をアップさせ、反時計回りの操作を検出した場合には音量をダウンさせる。
【００３７】
＜演算回路の処理＞
次に、スイッチノブ８０がタッチされたときの演算回路７０の処理について説明する。
スイッチノブ８０がタッチされると、各電極４１〜４８における静電容量が変化する。すると、各発振回路５１〜５８は、静電容量の変化量に応じた周波数の電気信号を発振する。すると、各変換回路６１〜６８は、入力された電気信号の周波数の高さに比例した電圧Ｖ１〜Ｖ８に変換する。そして、変換した電圧Ｖ１〜Ｖ８を演算回路７０に出力する。
【００３８】
演算回路７０の判断部７６は、変換回路６１〜６８から入力された電圧Ｖ１〜Ｖ８が、基準電圧Ｖ０（ここでは、０）より大きいか否かを判断する。電圧Ｖ１〜Ｖ８のうちいずれか１つでも基準電圧Ｖ０よりも小さい場合には、タッチ位置Ｔの算出は行わない。なお、本例のタッチセンサ３０の構成では、スイッチノブ８０がタッチ操作されるとき、指と各電極との距離は３ｄ以内となる。従って、スイッチノブ８０がタッチされれば、演算回路７０には、変換回路６１〜６８から基準電圧Ｖ０（ここでは、０）より大きい電圧Ｖが入力される。
【００３９】
入力された電圧Ｖ１〜Ｖ８が、基準電圧Ｖ０よりも大きいと判断される場合には、演算回路７０は、変換回路６１〜６８から入力される電圧Ｖ１〜Ｖ８からメモリ２１に記憶される距離算出式７３及び中心角算出式７４を使用してタッチ位置Ｔを算出する。
【００４０】
また、演算回路７０は、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値（｜θｎ−θａｖｅ＿ｎ｜）の大きさから、回転なぞり操作有無判断値θｔｈを設定する。例えば、図４に示すように、差分角α，βを設定する。また、同図４に示すように、現在のタッチ位置の中心角θｎ及び現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎが変化するものとする。現在のタッチ位置の中心角θｎは、基本的には、時刻ｔ１以降、徐々に値が増加し、時刻ｔ４以降はほぼ一定となる。ただし、時刻ｔ２〜ｔ３にかけて、現在のタッチ位置の中心角θｎは、瞬発的に増加した後に減少する。現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎは、時刻ｔ２以降、徐々に増大し、時刻ｔ５以降はほぼ一定となる。
【００４１】
この場合、同図４に示すように、２点鎖線によって囲まれない範囲、すなわち、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値が差分角αより小さい範囲においては、演算回路７０は、回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θαと設定する。同じく図４に示すように、２点鎖線によって囲まれる範囲、すなわち、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値が差分角α以上、差分角β以下である範囲においては、演算回路７０は、回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θβと設定する。なお、図示は省略するが、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値が差分角βを超える場合については、演算回路７０は、回転なぞり操作有無判断値θｔｈを設定しない。
【００４２】
図４に示すように、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が回転なぞり操作有無判断値θｔｈを超える場合、演算回路７０は、回転なぞり操作がありと判断するとともに、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分から、回転なぞり操作の方向を算出する。そして、演算回路７０は、算出したタッチ位置Ｔ、回転なぞり操作の有無、及びその方向を示す電気信号をマイクロコンピュータ２０に出力する。
【００４３】
＜マイクロコンピュータの処理＞
マイクロコンピュータ２０は、演算回路７０から入力される電気信号から、回転なぞり操作の有無を判断する。回転なぞり操作が有りと判断される場合には、当該回転なぞり操作の方向を判断する。そして、回転なぞり操作の方向に応じて図示しないオーディオの音量を調節する。回転なぞり操作がない、又は、回転なぞり操作があっても方向が設定されていない場合は、マイクロコンピュータ２０は、入力されるタッチ位置Ｔがメモリ２１に記憶される１３のエリアＥ０〜Ｅ１２のうちどのエリアに該当するかを特定する。ここでは、エリアＥ２と特定される。すると、制御部２４は、エリアＥ２に対応付けられたスクロール方向、ここでは２時の方向に向かってディスプレイ１０に表示する地図がスクロールするようにメモリ２１から地図情報を読み込む。これにより、ディスプレイ１０に表示される地図が２時の方向に向かってスクロールする。なお、マイクロコンピュータ２０は、スイッチノブ８０がタッチされている間、すなわち、タッチ位置Ｔがメモリ２１に記憶される１３のエリアＥ１〜Ｅ１２のうちいずれかのエリアに該当している間、ディスプレイ１０に表示される地図のスクロールを継続する。また、指がスイッチノブ８０から離れると、タッチ位置が算出（検出）されないので、マイクロコンピュータ２０は地図のスクロールを停止する。なお、タッチ位置ＴがエリアＥ０に特定される場合、マイクロコンピュータ２０は、例えば、ディスプレイ１０に表示される機能の確定（決定）等に利用する。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）演算回路７０に回転判断部７８を設けた。回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が静止判断値θｄ以下である場合に、現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎを中心角とするタッチ原点θ０を設定する（θ０＝θａｖｅ＿ｎ）ようにした。そして、回転判断部７８は、タッチ原点θ０を設定できた場合のみ、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が回転なぞり操作有無判断値θｔｈを超える場合に、回転なぞり操作の有りと判断するようにした。
【００４５】
通常、ユーザはタッチセンサをタッチしてから、自身の意図する方向に回転なぞり操作を始める。すなわち、例えば、タッチセンサをタッチした指が一旦静止することになる。言い換えれば、タッチセンサが搭載されるものが振動する等、外乱に起因してユーザが意図せずにタッチセンサをタッチする場合、タッチする指は静止しない。本実施形態によれば、回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分と静止判断値θｄとの比較を通じてタッチした指の静止の有無を判断することができる。これにより、回転判断部７８は、ユーザが意図して行った回転なぞり操作のみ検出することができる。
【００４６】
また、タッチ原点と今回タッチされた位置の中心角との差分の比較を通じて回転の有無を判断する場合、当該差分が小さな変化であっても回転ありと判断してしまうので今回タッチした位置が少しでもタッチ原点とずれていれば、回転有りと判断される。本実施形態によれば、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値と回転なぞり操作有無判断値θｔｈとの比較を通じて、回転なぞり操作の有無を判断するようにした。これにより、今回のタッチ位置の中心角θｎがタッチ原点θ０と近い位置であっても、回転ありと判断されない。
【００４７】
（２）回転判断部７８は、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値の大きさが差分角αよりも小さい場合には回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θα、当該差分の絶対値の大きさが差分角α以上差分角β以下である場合には回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θβと変更するようにした。これにより、ユーザの回転なぞり操作の速度が遅くても当該回転なぞり操作を好適に検出することができる。
【００４８】
（３）回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が第１の回転方向判断値γ以上である場合には回転なぞり操作ありと判断するとともに、当該操作が反時計方向（左回転方向）の操作であると判断するようにした。また、回転判断部７８は、現在までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎと前回までのタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎ−１との差分が、第２の回転方向判断値−γ以下である場合には回転なぞり操作ありと判断するとともに、当該操作が時計方向（右回転方向）の操作であると判断するようにした。このように時計方向への回転なぞり操作の判断値と反時計方向への回転なぞり操作の判断値との間に差を設けたことにより、判断される回転方向が頻繁に変更されない。
【００４９】
（４）回転判断部７８は、電極４１〜４８への回転なぞり操作の有無を判断するための判断基準である回転なぞり操作有無判断値θｔｈを設定する。回転なぞり操作有無判断値θｔｈは、当該回転なぞり操作有無判断値θｔｈの大小を設定するための任意の基準値である差分角α、及び差分角β（β＞α）に基づき設定される。ここで、差分角βは、ユーザが、電極４１〜４８へ回転なぞり操作する際に、自分の意志で指を動かせる速度（限界判断値）を基準に設定される。回転判断部７８は、現在のタッチ位置の中心角θｎとタッチ原点θ０との差分の絶対値が、差分角βを超える場合に、自分の意志で行ったものではないとして、回転なぞり操作有無判断値θｔｈが設定せず、回転なぞり操作の有無を判断しない。これにより、外乱に基づく電極４１〜４８へのタッチ操作によって、回転なぞり操作ありと判断されることがなくなる。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、反時計方向への回転なぞり操作の判断値として第１の回転方向判断値γ、時計方向への回転なぞり操作の判断値として第２の回転方向判断値−γを設定したが、これらは共通の値であってもよい。このように構成した場合であっても、上記実施形態の（１）（２）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
・上記実施形態において、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値の大きさが差分角αよりも小さい場合には回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θα、当該差分の絶対値の大きさが差分角α以上差分角β以下である場合には回転なぞり操作有無判断値θｔｈ＝θβと変更するようにしたが、変更しなくてもよい。また、現在のタッチ位置の中心角θｎと現在までに取り込んだｋ回分のタッチ位置の中心角平均値θａｖｅ＿ｎとの差分の絶対値の大きさを３つ以上に場合分けし、その数だけ回転なぞり操作有無判断値θｔｈを設定してもよい。後者のように設定すれば、ユーザの回転なぞり操作の速度に細やかに対応することができる。
【００５２】
・上記実施形態において、回転なぞり操作の有無の判断は、タッチ原点θ０と今回のタッチ位置の中心角θｎとの差分と回転なぞり操作有無判断値θｔｈとの比較を通じて行ったが、タッチ原点θ０と今回のタッチ位置の中心角θｎとの比較を通じて行ってもよい。このように構成した場合であっても、ユーザが意図して行った回転なぞり操作のみ検出することができる。
【００５３】
・上記実施形態では、静止の有無の判断は、回転なぞり操作の有無の判断についてのみ利用されたが、タッチ操作の有無について利用してもよい。
・上記実施形態において、電極は、８枚に限るものではなく、少なくとも３枚以上であればよい。
【００５４】
・上記実施形態において、スイッチノブ８０を省略してもよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態において、スイッチノブ８０の表面に記載されている円や１２の二等辺三角形のデザインは省略してもよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
・上記実施形態において、メモリ２１に記憶される距離算出式７３を省略してもよい。この場合、演算回路７０は、中心角算出式７４により、タッチ位置Ｔの中心角θのみ算出できる。マイクロコンピュータ２０のメモリ２１には、上記実施形態のエリアＥ０〜Ｅ１２に変えて、角度のみで区画した複数のエリアを記憶させておく。複数のエリアには、それぞれスクロール方向が対応付けられている。このように構成すれば、マイクロコンピュータ２０は、演算回路７０にて算出された中心角θがメモリ２１に記憶されている複数のエリアのうち、いずれのエリアに該当するか判断し、そのエリアに対応付けられているスクロール方向に地図をスクロールさせることができる。なお、演算回路７０が、変換回路６１〜６８から入力される電圧Ｖをマイクロコンピュータ２０に出力するようにすれば、マイクロコンピュータ２０は、当該入力される各電圧Ｖの大きさによって、タッチ位置ＴがエリアＥ０に該当するか否かを判断することができる。
【００５６】
・上記実施形態では、インバースｓｉｎ（ｓｉｎ−１）とインバースｃｏｓ（ｃｏｓ−１）との組み合わせにより、タッチ位置Ｔの中心角θを算出したが、他の方法により算出することもできる。例えば、インバースｔａｎ（ｔａｎ−１）と、ｓｉｎ又はｃｏｓとを組み合わせてタッチ位置Ｔの中心角θを算出する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
・上記実施形態では、電極４１〜４８は、指との距離が距離３ｄよりも近づいた場合に、静電容量が変化するようにしたが、電極の厚さを変更する等して、静電容量に変化が生じる距離を、任意に変更してもよい。例えば、静電容量に変化が生じる距離を短くすれば短くするほど、指が電極に近づく必要があるため、指が意図せず電極に近づいた場合に地図がスクロールしてしまうことが抑制される。
【００５８】
・上記実施形態では、基準電圧Ｖ０を０としたが、０でなくてもよい。０でない、すなわち０よりも大きい場合、指との距離が３ｄよりも近づいても、マイクロコンピュータ２０は、指と電極４１〜４８とが近接したと判断しない。すなわち、地図をスクロールさせるためには、指と電極４１〜４８とを更に近づける必要がある。従って、このように構成した場合、指が意図せず電極４１〜４８に近づいた場合に地図がスクロールしてしまうことが抑制される。
【００５９】
・上記実施形態において、８枚の電極４１〜４８は、円形に配置されたが、楕円形に配置されてもよい。このように配置された場合は、中心Ｏからの各電極の距離に応じて、距離算出式７３及び中心角算出式７４の変数である電圧に重み付けを行う。このように構成すれば、電極４１〜４８が楕円形に配置された場合あれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
・上記実施形態において、電極４１〜４８の形状は、円形や、四角形等の多角形であってもよい。この場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態では、タッチセンサを、地図をスクロールするナビゲーションシステム１に適用した場合について説明したが、これ以外のシステムに適用してもよい。また、車両以外のものに適用してもよい。
【００６１】
・上記実施形態において、マイクロコンピュータ２０は回転なぞり操作を検出した場合には、図示しないオーディオの音量を調節したが、曲の選択等に利用してもよい。また、オーディオ以外の制御を行う場合には、その制御対象の機能の選択等に利用してもよい。
【００６２】
・上記実施形態において、演算回路７０の機能をマイクロコンピュータ２０に設けてもよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…ナビゲーションシステム、１０…ディスプレイ、２０…マイクロコンピュータ、２１，７１…メモリ、２２…スクロールデータ、２３…特定部、２４…制御部、３０…タッチセンサ、４１〜４８…電極、５１〜５８…発振回路、６１〜６８…変換回路、７０…演算回路、７２…算出式、７３…距離算出式、７４…中心角算出式、７６…判断部、７７…演算部、７８…回転判断部、８０…スイッチノブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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