JP6571030B2 - 入力装置とその制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、静電容量の変化などを利用して検出面に対するタッチ操作に応じた情報を入力する入力装置とその制御方法及びプログラムに関する。

静電容量の変化を検出するセンサは、簡易な構成で物体（指やペンなど）の近接を検出できることから、ノート型コンピュータのタッチパッドや、スマートフォンのタッチパネルなど、各種の電子機器のユーザーインターフェース装置に広く用いられている。

一般にこの種のセンサでは、物体が近接していない状態における静電容量の検出値に相当するベース値からの差分値（検出値−ベース値）をもとに、物体の近接の有無が検出される。物体の近接に伴う静電容量の変化は非常に微小なため、センサの検出値は電子回路等の温度特性の影響を受け易い。検出値が温度に応じて変化すると、ベース値からの差分値も変化し、物体の近接の有無が誤って判定される可能性がある。そこで通常は、ベース値に固定の値は使用されず、適当なタイミングでベース値を更新する処理が行われる。例えば、下記の特許文献１には、指などの物体が近接状態にないと判別された場合にベース値を更新する近接検知装置が開示されている。

特開２０１０−２５７０４６号公報

しかしながら、使用環境における温度変動は、物体が検出面に近接している状態であっても生じることがある。一般に、ベース値と検出値との差分に基づいて物体の近接の有無を検出する従来の装置では、物体が近接状態にあると判別される期間中はベース値の更新が行われない。そのため、当該期間中に大きな温度変動が生じると、物体の近接を誤って判定してしまう可能性がある。特に、自動車の車室内等の使用環境においては、短期間で大きな温度変動が生じやすいことから、上述した誤判定を考慮する必要がある。このように、従来の装置では、物体が近接状態（タッチ操作と判定される状態）にある場合の温度変動等に対応できないという不利益が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチ操作と判定される状態にある場合であっても温度変動等による誤判定を抑制できる入力装置とその制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の第１の観点は、検出面に対するタッチ操作に応じた情報を入力する入力装置である。この入力装置は、前記検出面に対する物体の近接度合いを検出し、当該検出の結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を生成するセンサ部と、前記生成した検出値の時間的な変化量を算出する変化量算出部と、前記算出した変化量に基づいてタッチ操作を判定する判定部と、前記タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、前記変化量の前記検出面における空間的な極大値であるピーク値が２つ以上存在し１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分が所定値以上である場合に、リセット処理を実行するリセット部とを有する。

この構成によれば、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、第１ピーク値と第２ピーク値との間の差分が所定値以上である場合に、リセット処理が実行される。そして、タッチ操作と判定される状態の継続時間が長く、１番目のピーク値と２番目のピーク値との間の差分が大きい状態は、検出に異常が生じている状態と考えることができる。つまり、上述した構成を有する入力装置は、タッチ操作と判定される期間中において検出の異常を検知してリセット処理を実行するから、タッチ操作と判定される状態にある場合であっても温度変動等による誤判定を抑制できる。

好適に、前記判定部は、前記ピーク値が所定のしきい値以上である場合に前記タッチ操作と判定する。

この構成によれば、タッチ操作の判定を、しきい値を用いて実現することができる。

好適に、前記リセット部は、前記継続時間が前記第１所定時間以上であり、且つ、前記所定のしきい値以上である前記ピーク値が２つ以上存在し前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である場合に、前記リセット処理を実行する。

この構成によれば、タッチ操作と判定されるしきい値以上のピーク値が２つ以上存在することを、リセット処理を実行する条件に含めることができる。

好適に、前記変化量算出部は、前記検出面に対して物体が近接していない状態の前記検出値であるベース値と前記生成した検出値との間の差分を前記変化量として算出し、前記リセット処理は、前記ベース値をリセットすることを含む。

この構成によれば、ベース値のリセットによって温度変動等による誤判定を抑制することができる。

好適に、前記判定部は、前記継続時間が前記第１所定時間未満である場合には第１タッチ操作と判定し、前記継続時間が前記第１所定時間以上である場合には第２タッチ操作と判定する。

この構成によれば、タッチ操作と判定される状態の継続時間に基づいて第１及び第２タッチ操作を判定することができる。

好適に、前記リセット部は、前記継続時間が前記第１所定時間以上となった後に、前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である状態が第２所定時間継続した場合に、前記リセット処理を実行する。

この構成によれば、第１及び第２ピーク値間の差分が所定値以上である状態が第２所定時間継続した場合にリセット処理を実行するから、より確実に検出の異常を判定することができる。

本発明の第２の観点は、検出面に対するタッチ操作に応じた情報を入力する入力装置の制御方法である。この入力装置の制御方法は、前記検出面に対する物体の近接度合いを検出し、当該検出の結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を生成する工程と、前記生成した検出値の時間的な変化量を算出する工程と、前記算出した変化量に基づいてタッチ操作を判定する工程と、前記タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、前記変化量の前記検出面における空間的な極大値であるピーク値が２つ以上存在し１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分が所定値以上である場合に、リセット処理を実行する工程とを有する。

好適に、前記タッチ操作を判定する工程は、前記ピーク値が所定のしきい値以上である場合に前記タッチ操作と判定する。

好適に、前記リセット処理を実行する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間以上であり、且つ、前記所定のしきい値以上である前記ピーク値が２つ以上存在し前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である場合に、前記リセット処理を実行する。

好適に、前記変化量を算出する工程は、前記検出面に対して物体が近接していない状態の前記検出値であるベース値と前記生成した検出値との間の差分を前記変化量として算出し、前記リセット処理は、前記ベース値をリセットすることを含む。

好適に、前記タッチ操作を判定する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間未満である場合には第１タッチ操作と判定し、前記継続時間が前記第１所定時間以上である場合には第２タッチ操作と判定する。

好適に、前記リセット処理を実行する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間以上であり、且つ、前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である状態が第２所定時間継続した場合に、前記リセット処理を実行する。

本発明の第３の観点は、上記入力装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、タッチ操作と判定される状態にある場合であっても温度変動等による誤判定を抑制できる。

本発明の実施形態に係る入力装置の外観図である。 入力装置の構成の一例を示す図である。 判定部によって実行される処理を示すフローチャートである。 判定部によって実行される処理を示すフローチャートである。 正常時における検出面の静電容量を模式的に示す図である。 異常時における検出面の静電容量を模式的に示す図である。 正常時における検出面の静電容量を模式的に示す図である。 判定部による判定状態の状態遷移図である。

以下、本発明の実施形態に係る入力装置について説明する。図１は、本実施形態の入力装置１の外観図であり、図２は、入力装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、入力装置１は、上から見て略円形の輪郭を有する検出面１１の外縁に沿って円環状の導体部５が配置されている。入力装置１は、人の手Ｈ等による、検出面１１に対するタッチ操作及び導体部５に対するタッチ操作に応じた情報を入力する。以下、検出面１１に対するタッチ操作を単に「タッチ操作」と言うことがあり、導体部５に対するタッチ操作を「グリップ操作」と言うことがある。

図２に示すように、入力装置１は、センサ部１０と、処理部２０と、記憶部３０と、インターフェース部４０を有する。

［センサ部１０］
センサ部１０は、複数の検出位置において、人の手Ｈなどの物体の近接度合いをそれぞれ検出し、その検出結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を検出位置ごとに生成する。本明細書における「近接」とは、近くにあることを意味しており、対象に接触しているか否かを限定しない。すなわち、対象に接触しない状態で近くにあることだけでなく、対象に接触した状態で近くにあることも「近接」に含まれる。

図２に示すように、センサ部１０は、物体の近接に応じて静電容量が変化するセンサ素子（キャパシタ）１２がマトリクス状に形成されたセンサマトリクス（検出面）１１と、センサ素子１２の静電容量に応じた検出値を生成する検出値生成部１３と、センサ素子１２に駆動電圧を印加する駆動部１４を有する。

センサマトリクス１１は、縦方向に延在した複数の駆動電極Ｌｘと、横方向に延在した複数の検出電極Ｌｙを備える。複数の駆動電極Ｌｘは横方向へ平行に並び、複数の検出電極Ｌｙは縦方向へ平行に並ぶ。複数の駆動電極Ｌｘと複数の検出電極Ｌｙが格子状に交差しており、互いに絶縁されている。駆動電極Ｌｘと検出電極Ｌｙの交差部付近にセンサ素子１２が形成される。なお、図２の例では電極（Ｌｘ，Ｌｙ）の形状が短冊状に描かれているが、他の任意の形状（ダイヤモンドパターンなど）でもよい。

駆動部１４は、センサマトリクス１１の各センサ素子１２に駆動電圧を印加する。具体的には、駆動部１４は、処理部２０の制御に従って、複数の駆動電極Ｌｘから順番に１つの駆動電極Ｌｘを選択し、当該選択した１つの駆動電極Ｌｘの電位を周期的に変化させる。駆動電極Ｌｘの電位が所定の範囲で変化することにより、この駆動電極Ｌｘと検出電極Ｌｙとの交差部付近に形成されたセンサ素子１２に印加される駆動電圧が所定の範囲で変化し、センサ素子１２において充電や放電が生じる。

検出値生成部１３は、駆動部１４による駆動電圧の印加に伴ってセンサ素子１２が充電又は放電される際に各検出電極Ｌｙにおいて伝送される電荷に応じた検出値を生成する。すなわち、検出値生成部１３は、駆動部１４の駆動電圧の周期的な変化と同期したタイミングで、各検出電極Ｌｙにおいて伝送される電荷をサンプリングし、そのサンプリングの結果に応じた検出値を生成する。

例えば、検出値生成部１３は、センサ素子１２の静電容量に応じた電圧を出力する静電容量−電圧変換回路（ＣＶ変換回路）と、ＣＶ変換回路の出力信号をデジタル信号に変換し、検出値として出力するアナログ−デジタル変換回路（ＡＤ変換回路）を有する。ＣＶ変換回路は、駆動部１４の駆動電圧が周期的に変化してセンサ素子１２が充電又は放電される度に、処理部２０の制御に従って、検出電極Ｌｙにおいて伝送される電荷をサンプリングする。具体的には、ＣＶ変換回路は、検出電極Ｌｙにおいて正又は負の電荷が伝送される度に、この電荷若しくはこれに比例した電荷を参照用のキャパシタに移送し、参照用のキャパシタに発生する電圧に応じた信号を出力する。例えば、ＣＶ変換回路は、検出電極Ｌｙにおいて周期的に伝送される電荷若しくはこれに比例した電荷の積算値や平均値に応じた信号を出力する。ＡＤ変換回路は、処理部２０の制御に従って、ＣＶ変換回路の出力信号を所定の周期でデジタル信号に変換し、検出値として出力する。

なお、上述の例において示したセンサ部１０は、電極間（Ｌｘ，Ｌｙ）に生じる静電容量（相互容量）の変化によって物体の近接を検出するものであるが、この例に限らず、他の種々の方式によって物体の近接を検出してもよい。例えば、センサ部１０は、物体の接近によって電極とグランドの間に生じる静電容量（自己容量）を検出する方式でもよい。自己容量を検出する方式の場合、検出電極に駆動電圧が印加される。また、センサ部１０は、静電容量方式に限定されるものではなく、例えば抵抗膜方式や電磁誘導式などでもよい。

［処理部２０］
処理部２０は、入力装置の全体的な動作を制御する回路であり、記憶部３０に格納されるプログラム３５の命令コードに従って処理を行うコンピュータを含む。なお、処理部２０における処理は、その全てをコンピュータとプログラムにより実現してもよいし、その一部若しくは全部を専用のロジック回路で実現してもよい。

図２に示すように、処理部２０は、センサ制御部２１と、変化量算出部２２と、判定部２３と、リセット部２４とを有する。

センサ制御部２１は、センサマトリクス１１の複数の検出位置（センサ素子１２）における物体の近接度合いを検出してその検出値を１サイクルごとに生成する周期的な検出動作を行うようにセンサ部１０を制御する。具体的には、センサ制御部２１は、駆動部１４における駆動電極の選択とパルス電圧の発生、並びに、検出値生成部１３における検出電極の選択と検出値の生成が周期的に適切なタイミングで行われるように、これらの回路を制御する。

変化量算出部２２は、センサ部１０によって検出された検出値の時間的な変化量３１を算出して記憶部３０に格納する。具体的には、変化量算出部２２は、センサ部１０による検出値と、検出面１１に物体が近接していない状態の検出値であるベース値３３との間の差分を変化量３１として算出する。ベース値３３は、センサマトリクス１１の検出位置ごとに（つまりセンサ素子１２ごとに）設定される。ベース値３３は、例えば、入力装置１の電源を投入した直後に初期値が設定され、その後、例えば、検出面１１に物体が近接していない状態（例えば、タッチ操作と判定されない状態）における検出値の加重平均値等に基づいて適宜に更新される。

判定部２３は、変化量算出部２２によって算出された変化量３１に基づいてタッチ操作を判定する。具体的には、判定部２３は、変化量３１の検出面１１における空間的な極大値である１又は複数のピーク値を特定し、このピーク値がしきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨ以上である場合にタッチ操作と判定し、タッチ状態データ３２を生成して記憶部３０に格納する。タッチ状態データ３２は、タッチ操作と判定されたピーク値に対応する検出面１１上の位置（座標）を含む。判定部２３は、変化量３１に基づいて複数のピーク値が特定される場合には、タッチ操作の判定並びにタッチ状態データ３２の生成及び格納を、複数のピーク値の各々について行う。

また、判定部２３は、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間（例えば、３０秒）未満である場合にはショートタッチ操作（第１タッチ操作）と判定し、この継続時間が第１所定時間以上である場合にはロングタッチ操作（第２タッチ操作）と判定する。

また、判定部２３は、変化量算出部２２によって算出された変化量３１に基づいてグリップ操作を判定する。ここで、導体部５は、検出面１１の外縁に沿って設けられているから、導体部５に対して物体が接触すると、検出面１１の外縁付近に対応する検出位置における検出値が変化する。したがって、判定部２３は、検出面１１の外縁付近に対応する検出位置の変化量３１に基づいて、グリップ操作を判定することができる。

リセット部２４は、所定のリセット条件が成立したときにリセット処理を実行する。具体的には、リセット部２４は、判定部２３によってタッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり（つまり、ロングタッチ操作と判定されており）、且つ、判定部２３によって特定されるしきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨ以上のピーク値（つまり、タッチ操作と判定されるピーク値）が２つ以上存在し、１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分が所定値ＨＩ＿ＴＨ以上である場合に、リセット処理を実行する。より具体的には、リセット部２４は、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上となった後、第１ピーク値と第２ピーク値との間の差分が所定値ＨＩ＿ＴＨ以上である状態が第２所定時間（例えば、１００ミリ秒）継続した場合に、リセット処理を実行する。

リセット部２４が実行するリセット処理は、ベース値３３をリセット（初期化）することを含む。例えば、リセット処理は、入力装置１を電源投入直後の状態とする処理であり、ベース値３３の他、変化量３１及びタッチ状態データ３２を含む記憶部３３に記憶される情報の少なくとも一部がリセット（初期化）される。

［記憶部３０］
記憶部３０は、処理部２０において処理に使用される定数データや変数データ、処理部２０のコンピュータにおいて実行されるプログラム３５などを記憶する。記憶部３０は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、ハードディスクなどを含んで構成される。

［インターフェース部４０］
インターフェース部４０は、入力装置と他の制御装置（入力装置を搭載する情報機器のコントロール用ＩＣなど）との間でデータをやり取りするための回路である。処理部２０は、記憶部３０に記憶される情報をインターフェース部４０から図示しない制御装置へ出力する。また、インターフェース部４０は、処理部２０のコンピュータにおいて実行されるプログラムを不図示のディスクドライブ装置（非一時的記録媒体に記録されたプログラムを読み取る装置）やサーバなどから取得して、記憶部３０にロードしてもよい。

次に、上述した構成を有する入力装置１の動作について説明する。図３及び図４は、温度変動等による異常を検知するために判定部２３によって実行される処理を示すフローチャートである。この処理は、入力装置１の電源投入後に実行される。

図３に示すように、入力装置１の電源が投入されると、まず、タッチ操作の状態を示す変数ＳＴＡＴＥに非タッチ操作状態を示す値ＮＯ＿ＴＯＵＣＨが設定される（ＳＴ１００）。その後、所定時間（図３の例では、１０ミリ秒）待機し（ＳＴ１０２）、タッチ操作の状態が非タッチ操作状態であるか否かが判定される（ＳＴ１０４）。

電源投入直後は、タッチ操作の状態は非タッチ操作状態であるから（ＳＴ１０４のＹＥＳ）、次に、タッチ操作と判定されるピーク値の数を示す変数ＦＩＮＧＥＲ＿ＣＯＵＮＴが値０以外であるか否か、つまり、タッチ操作と判定されるピーク値が１つ以上存在するか否かが判定される（ＳＴ１０６）。詳しくは後述するが、ピーク値が存在しない間は（ＳＴ１０６のＮＯ）、特定の判定状態の継続時間を示す変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲには値０が設定され（ＳＴ１１４）、また、リセット処理の実行の要否を示す変数ＴＯＵＣＨ＿ＲＥＳＥＴには、実行不要であることを示す値ｆａｌｓｅが設定される（ＳＴ１２０）。

一方、タッチ操作と判定されるピーク値が１つ以上存在する場合には（ＳＴ１０６のＹＥＳ）、変数ＳＴＡＴＥにショートタッチ操作を示す値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定される（ＳＴ１０８）。

そして、変数ＳＴＡＴＥに、値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨ、又は、温度変動等による異常状態を示す後述する値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦ＿Ｚが設定されていか否かが判定される（ＳＴ１１０）。ＳＴ１０８の実行直後においては、変数ＳＴＡＴＥには値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定されているので（ＳＴ１１０のＹＥＳ）、次に、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１が加算される（ＳＴ１１２）。

そして、変数ＳＴＡＴＥに、リセット処理を要する状態であることを示す値ＲＥＳＥＴが設定されているか否かが判定される（ＳＴ１１６）。この段階では、変数ＳＴＡＴＥに値ＲＥＳＥＴは設定されていないから（ＳＴ１１６のＮＯ）、変数ＴＯＵＣＨ＿ＲＥＳＥＴには値ｆａｌｓｅが設定され（ＳＴ１２０）、ＳＴ１０２（所定時間の待機）へと戻る。

そして、ＳＴ１０４において、変数ＳＴＡＴＥに値ＮＯ＿ＴＯＵＣＨとは異なる値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定されているから（ＳＴ１０４のＮＯ）、次に、変数ＦＩＮＧＥＲ＿ＣＯＵＮＴに値０が設定されているか否かが判定される（ＳＴ１２２）。

そして、変数ＦＩＮＧＥＲ＿ＣＯＵＮＴに値０が設定されている場合（ＳＴ１２２のＹＥＳ）、つまり、いったん存在したタッチ操作と判定されるピーク値が存在しなくなっている場合、変数ＳＴＡＴＥに非タッチ操作状態を示す値ＮＯ＿ＴＯＵＣＨが設定される（ＳＴ１２４）。変数ＳＴＡＴＥに値ＮＯ＿ＴＯＵＣＨが設定されると、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに値０が設定される（ＳＴ１１４）。つまり、ショートタッチ操作状態の継続時間がリセットされる。

一方、変数ＦＩＮＧＥＲ＿ＣＯＵＮＴに値０が設定されていない場合（ＳＴ１２２のＮＯ）、つまり、タッチ操作と判定されるピーク値が１つ以上存在する状態が継続している場合、図４に示すように、変数ＳＴＡＴＥに値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定されているか否かが判定される（ＳＴ１２６）。

この段階では、変数ＳＴＡＴＥに値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定されているから（ＳＴ１２６のＹＥＳ）、次に、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値（図４の例では３０００）を超えているか否かが判定される（ＳＴ１２８）。変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値を超えるまでは、変数ＳＴＡＴＥに値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨが設定されている限りにおいて（つまり、タッチ操作と判定されるピーク値が１つ以上存在する状態が継続する限りにおいて）、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１を加算する処理（ＳＴ１１２）が繰り返し実行される。

そして、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値を超えると（ＳＴ１２８のＹＥＳ）、次に、変数ＳＴＡＴＥにロングタッチ操作を示す値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨが設定される（ＳＴ１３０）。ここで、図３及び４の例では、繰り返し実行されるＳＴ１０２において１０ミリ秒待機し、また、繰り返し実行されるＳＴ１１２において変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１が加算される。つまり、ＳＴ１２８において変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値３０００を超えていると判定されると言うことは、ショートタッチ操作の状態が、３０秒（３０００×１０ミリ秒）継続したことを意味する。この３０秒という値は、本発明の第１所定時間の一例である。

変数ＳＴＡＴＥに値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨが設定されると、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに値０が設定される（ＳＴ１１４）。つまり、判定状態の継続時間がリセットされる。

そして、変数ＳＴＡＴＥの値が値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨでなくなっているから（ＳＴ１２６のＮＯ）、次に、変数ＳＴＡＴＥに値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨが設定されているか否かが判定される（ＳＴ１３２）。この段階では、変数ＳＴＡＴＥには値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨが設定されているから（ＳＴ１３２のＹＥＳ）、次に、タッチ操作と判定されるピーク値の数が２つ以上であり、且つ、当該２つ以上のピーク値のうち、１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超えているか否かが判定される（ＳＴ１３４）。

そして、タッチ操作と判定されるピーク値の数が２つ以上であり、且つ、差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超えている場合には（ＳＴ１３４のＹＥＳ）、変数ＳＴＡＴＥに、異常を示す値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦＦ＿Ｚが設定される（ＳＴ１３６）。一方、当該ピーク値の数が２つ未満であり、又は、２つ以上であっても差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨ以下である場合には（ＳＴ１３４のＮＯ）、ＳＴ１３４の判定が繰り返し実行される。

図５は、正常時における検出面１１の静電容量を模式的に示す図である。図５の例では、物体の近接に応じて生じるピーク値Ｚ１がしきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨを超えているので、タッチ操作と判定される。

一方、図６は、温度変動等による影響がセンサ部１０による検出値（静電容量）に対して生じている異常時における検出面１１の静電容量を模式的に示す図である。図６に示すように、温度変動等による異常時においては、センサ部１０による検出値は、検出面１１全体において、ベース値（Ｂａｓｅ）から乖離してしまう傾向にある。例えば、図６の例では、検出面１１全体の検出値（静電容量）が大きくなる方向にスライドしてベース値から乖離している。すなわち、物体が近接していない状態における検出値（本来のベース値）が現状のベース値から大きく乖離し、しきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨに近づいている。そのため、検出値の僅かなゆらぎによって生じたピーク値Ｚ２がしきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨを超えてしまい、タッチ操作によるものと誤って判定される。ピーク値Ｚ２は、物体が近接していない状態の検出値（本来のベース値）との差が僅かしかないため、本物のタッチ操作によって生じたピーク値Ｚ１とは大きく異なる。このように、タッチ操作の状態で温度変動等によりベース値が検出値から乖離した異常時においては、タッチ操作として判定されたピーク値の間での差分（図６の例ではピーク値Ｚ１及びＺ２の差分）が極端に大きくなる傾向がある。

図７は、正常時における検出面１１の静電容量を模式的に示す図であり、３つの物体（指等）が検出面１１に近接している場合に対応する。図７に示すように、３つの物体が検出面１１に近接している場合、しきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨを超える３つのピーク値Ｚ１〜Ｚ３が生じる。図７においては、物体が近接していない状態における検出値とベース値とがほぼ等しくなっており、ベース値に比べてしきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨが十分に高くなっている。そのため、ベース値を基準とした３つのピーク値の大きさは同程度となっており、１番目に大きい第１ピーク値Ｚ１と２番目に大きい第２ピーク値Ｚ２との間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚの大きさは、図６における２つのピーク値間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚと比べて小さい。したがって、正常時及び異常時それぞれにおける第１ピーク値Ｚ１と第２ピーク値Ｚ２との間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚを考慮して、上述したしきい値ＨＩ＿ＴＨの値を設定することによって、図６に例示したような異常状態を検知することができる。

変数ＳＴＡＴＥに異常を示す値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦＦ＿Ｚが設定されると（ＳＴ１３６）、次に、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１が加算される（ＳＴ１１０〜ＳＴ１１２）。そして、変数ＳＴＡＴＥに値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦＦ＿Ｚが設定されており（ＳＴ１３８のＹＥＳ）、且つ、存在するピーク値の数が２つ以上で差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超える異常状態が継続している場合（ＳＴ１４０のＮＯ）、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲが所定値（図４の例では１０）を超えるまでの間（ＳＴ１４２のＮＯ）、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１を加算する処理が繰り返し実行される（ＳＴ１１２）。そして、変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値を超えると（ＳＴ１４２のＹＥＳ）、変数ＳＴＡＴＥにリセットが必要である状態を示す値ＲＥＳＥＴを設定する（ＳＴ１４４）。

ここで、図３及び４の例では、繰り返し実行されるＳＴ１０２において１０ミリ秒待機し、また、繰り返し実行されるＳＴ１１２において変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲに１が加算される。つまり、ＳＴ１４２において変数ＳＴＡＴＥ＿ＴＩＭＥＲの値が所定値１０を超えていると判定されると言うことは、異常状態が、１００ミリ秒（１０×１０ミリ秒）継続したことを意味する。この１００ミリ秒という値は、本発明の第２所定時間の一例である。

なお、ＳＴ１３６において変数ＳＴＡＴＥに値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦＦ＿Ｚが設定された後、タッチ操作と判定されるピーク値の数が２つ以上で差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超えている異常状態が解消された場合には（ＳＴ１４０のＹＥＳ）、変数ＳＴＡＴＥの値が値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨに戻される（ＳＴ１４６）。

そして、変数ＳＴＡＴＥに値ＲＥＳＥＴが設定されると（ＳＴ１１６のＹＥＳ）、変数ＴＯＵＣＨ＿ＲＥＳＥＴに、リセット処理の実行が必要であることを示す値ｔｒｕｅが設定される（ＳＴ１１８）。変数ＴＯＵＣＨ＿ＲＥＳＥＴへの値ｔｒｕｅの設定に応じて、リセット部２４がリセット処理を実行する。

図８は、上述した動作に対応する状態遷移図であり、上述した変数ＳＴＡＴＥの値の遷移を示す。図８に示すように、非タッチ操作状態（変数ＳＴＡＴＥ＝値ＮＯ＿ＴＯＵＣＨ）において、しきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨを超えるピーク値が特定されると、ショートタッチ操作状態（変数ＳＴＡＴＥ＝値ＳＨＯＲＴ＿ＴＯＵＣＨ）に遷移する（１）。そして、ショートタッチ操作状態の継続時間が第１所定時間（例えば、３０秒）を超えると、ロングタッチ操作状態（変数ＳＴＡＴＥ＝値ＬＯＮＧ＿ＴＯＵＣＨ）に遷移する（２）。続いて、タッチ操作と判定されるピーク値の数が２つ以上であり、且つ、１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超えている場合には、異常状態（変数ＳＴＡＴＥ＝値ＬＡＲＧＥ＿ＤＩＦＦ＿Ｚ）に遷移する（３）。そして、異常状態の継続時間が第２所定時間（例えば、１０ミリ秒）を超えると、リセット状態（変数ＳＴＡＴＥ＝値ＲＥＳＥＴ）に遷移する（４）。上述したように、リセット状態となることに応じてリセット部２４がリセット処理を実行する。また、異常状態の継続時間が第２所定時間を超えるより前に、タッチ操作と判定されるピーク値の数が２つ以上で差分ＤＩＦＦ＿Ｚがしきい値ＨＩ＿ＴＨを超えている異常状態が解消されると、ロングタッチ操作状態へと戻る（５）。また、何れの状態であっても、しきい値ＴＯＵＣＨ＿ＴＨを超えるピーク値が存在しなくなると、非タッチ操作状態へと戻る（６）。

以上説明したように、本実施形態の入力装置１は、検出面１１に対する物体の近接度合いを検出し、当該検出の結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を生成するセンサ部１０と、生成した検出値の時間的な変化量（ベース値３３と検出値との差分）を算出する変化量算出部２２と、算出した変化量に基づいてタッチ操作を判定する判定部２３と、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、変化量の検出面１１における空間的な極大値であるピーク値が２つ以上存在し１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分ＤＩＦＦ＿Ｚが所定値ＨＩ＿ＴＨ以上である場合に、リセット処理を実行するリセット部２４とを有する。このように、入力装置１は、タッチ操作と判定される状態において、その継続時間及び第１ピーク値と第２ピーク値との間の差分に基づいて異常を検知してリセット処理を実行する。したがって、入力装置１は、タッチ操作と判定される状態にある場合であっても温度変動等による誤判定を抑制できる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。

例えば、上述した実施形態の入力装置１においては、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上となった後、第１ピーク値と第２ピーク値との間の差分が所定値ＨＩ＿ＴＨ以上である状態が第２所定時間継続した場合に、リセット処理を実行するように構成したが、このように第２所定時間経過するのを待機することなく、タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり且つ、第１ピーク値と第２ピーク値との間の差分が所定値ＨＩ＿ＴＨ以上である場合に、リセット処理を実行するように構成することもできる。

本発明の入力装置は、指等の操作による情報を入力するユーザーインターフェース装置に限定されない。すなわち、本発明の入力装置は、人体に限定されない様々な物体の近接に応じた情報を入力する種々の装置に広く適用可能である。

１…入力装置、５…導体部、１０…センサ部、１１…検出面（センサマトリクス）、１２…センサ素子、１３…検出値生成部、１４…駆動部、２０…処理部、２１…センサ制御部、２２…変化量算出部、２３…判定部、２４…リセット部、３０…記憶部、３１…変化量、３２…タッチ状態データ、３３…ベース値、３５…プログラム、４０…インターフェース部

Claims (13)

1. 検出面に対するタッチ操作に応じた情報を入力する入力装置であって、
   前記検出面に対する物体の近接度合いを検出し、当該検出の結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を生成するセンサ部と、
   前記生成した検出値の時間的な変化量を算出する変化量算出部と、
   前記算出した変化量に基づいてタッチ操作を判定する判定部と、
   前記タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、前記変化量の前記検出面における空間的な極大値であるピーク値が２つ以上存在し１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分が所定値以上である場合に、リセット処理を実行するリセット部と
   を有する入力装置。
2. 前記判定部は、前記ピーク値が所定のしきい値以上である場合に前記タッチ操作と判定する
   請求項１に記載の入力装置。
3. 前記リセット部は、前記継続時間が前記第１所定時間以上であり、且つ、前記所定のしきい値以上である前記ピーク値が２つ以上存在し前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である場合に、前記リセット処理を実行する
   請求項２に記載の入力装置。
4. 前記変化量算出部は、前記検出面に対して物体が近接していない状態の前記検出値であるベース値と前記生成した検出値との間の差分を前記変化量として算出し、
   前記リセット処理は、前記ベース値をリセットすることを含む
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の入力装置。
5. 前記判定部は、前記継続時間が前記第１所定時間未満である場合には第１タッチ操作と判定し、前記継続時間が前記第１所定時間以上である場合には第２タッチ操作と判定する
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の入力装置。
6. 前記リセット部は、前記継続時間が前記第１所定時間以上となった後に、前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である状態が第２所定時間継続した場合に、前記リセット処理を実行する
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の入力装置。
7. 検出面に対するタッチ操作に応じた情報を入力する入力装置の制御方法であって、
   前記検出面に対する物体の近接度合いを検出し、当該検出の結果として、物体の近接度合いに応じた値を持つ検出値を生成する工程と、
   前記生成した検出値の時間的な変化量を算出する工程と、
   前記算出した変化量に基づいてタッチ操作を判定する工程と、
   前記タッチ操作と判定される状態の継続時間が第１所定時間以上であり、且つ、前記変化量の前記検出面における空間的な極大値であるピーク値が２つ以上存在し１番目に大きい第１ピーク値と２番目に大きい第２ピーク値との間の差分が所定値以上である場合に、リセット処理を実行する工程と
   を有する入力装置の制御方法。
8. 前記タッチ操作を判定する工程は、前記ピーク値が所定のしきい値以上である場合に前記タッチ操作と判定する
   請求項７に記載の入力装置の制御方法。
9. 前記リセット処理を実行する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間以上であり、且つ、前記所定のしきい値以上である前記ピーク値が２つ以上存在し前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である場合に、前記リセット処理を実行する
   請求項８に記載の入力装置の制御方法。
10. 前記変化量を算出する工程は、前記検出面に対して物体が近接していない状態の前記検出値であるベース値と前記生成した検出値との間の差分を前記変化量として算出し、
    前記リセット処理は、前記ベース値をリセットすることを含む
    請求項７乃至９の何れか一項に記載の入力装置の制御方法。
11. 前記タッチ操作を判定する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間未満である場合には第１タッチ操作と判定し、前記継続時間が前記第１所定時間以上である場合には第２タッチ操作と判定する
    請求項７乃至１０の何れか一項に記載の入力装置の制御方法。
12. 前記リセット処理を実行する工程は、前記継続時間が前記第１所定時間以上となった後に、前記第１ピーク値と前記第２ピーク値との間の差分が前記所定値以上である状態が第２所定時間継続した場合に、前記リセット処理を実行する
    請求項７乃至１１の何れか一項に記載の入力装置の制御方法。
13. 請求項７乃至１２の何れか一項に記載の入力装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images