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静電容量式入力装置および車載機器制御装置
説明

静電容量式入力装置および車載機器制御装置

【課題】車両に搭載された車載機器やこの車載機器の操作入力部への人体による操作入力を正確かつ確実に受け付ける。
【解決手段】静電容量式入力装置は、車両1のインストルメントパネル2に配置された車載機器の操作入力部に配置された静電容量センサ部10と、この静電容量センサ部10からの出力に基づいて検知範囲Z内に手や指があるか否かを判定する回路部20とを備える。静電容量センサ部10は、センサ電極11、シールド電極12および補助電極13を備える。センサ電極11のみで検出された第1の静電容量値C1とセンサ電極11および補助電極13で検出された第2の静電容量値C2とを用いて指向性を設定し、センサ電極11上の検知範囲Zを形成して手や指を検知して操作入力を受け付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、自動車等の車両に搭載された車載機器やこの車載機器の操作入力部への人体による操作入力を受け付ける静電容量式入力装置および車載機器制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車載機器などの操作入力部に対して応力を加えずに操作入力を行うものとして、例えば静電容量式スイッチ、自動車用電装品、車両用計器および車内照明装置(例えば、特許文献1(第4−9頁、第1−12図)参照)が知られている。この静電容量式スイッチは、透明保護パネルへの検知対象物の近接を検知する透明電極と、この透明電極によって検知された静電容量を検知信号とする静電容量検出回路からなる。
【0003】
そして、この静電容量式スイッチは、透明保護パネルへの検知対象物の近接を操作入力の信号として受け付け、車載機器の制御部に出力するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−80808号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した特許文献1に開示されている静電容量式スイッチでは、透明保護パネルの内側に配置された透明電極によって、広範囲にわたって検知対象物の近接を検知する。このため、操作入力部が複雑な構成であったり微細であったりした場合は、その操作入力を誤検出してしまい、正確な入力情報の受け付けができない場合がある。
【0006】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、車両に搭載された車載機器やこの車載機器の操作入力部への人体による操作入力を正確かつ確実に受け付けることができる静電容量式入力装置および車載機器制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる静電容量式入力装置は、車両に搭載された車載機器および該車載機器の操作入力部の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極を前記検出回路に接続しない第1の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第1の接続状態における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
前記切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【0009】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【0010】
また、本発明にかかる静電容量式入力装置は、車両に搭載された車載機器および該車載機器の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第1の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第1の接続状態における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
さらに、本発明にかかる静電容量式入力装置は、車両に搭載された車載機器および該車載機器の操作入力部の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記センサ電極を前記検出回路に接続する第1の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な第1切替スイッチと、前記センサ電極が前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第1切替スイッチが前記第2の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第2切替スイッチと、前記第1の接続状態の場合における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態の場合における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
前記第1切替スイッチは、例えば前記第2の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第2切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【0013】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第1切替スイッチは、例えば前記第2の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第2切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【0014】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第1切替スイッチは、例えば前記第2の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第2切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【0015】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第1切替スイッチは、例えば前記第2の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第2切替スイッチは、例えば前記第1の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【0016】
前記補助電極は、例えば前記センサ電極を囲むように配置されている。
【0017】
前記センサ電極および前記補助電極は、例えば透光保護カバー部材に設けられた透明電極からなり、前記車載機器の操作入力部は、例えば車両内の所定位置に前記透光保護カバー部材を介して可視状態および不可視状態を変更自在となるように表示手段を備えて設けられ、前記表示手段は、例えば前記操作入力受付手段によって人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあると判定された場合に、前記操作入力部を可視状態に表示する。
【0018】
本発明にかかる車載機器制御装置は、上記発明にかかる静電容量式入力装置と、前記静電容量式入力装置からの情報に応じて、前記車載機器の動作を制御する動作制御手段とを備えた車載機器制御装置であって、前記動作制御手段は、前記操作入力受付手段によって前記車載機器に対する人体による操作入力が受け付けられた場合に、該操作入力に対応する前記車載機器の動作を実行することを特徴とする。
【0019】
なお、前記車載機器は、例えば車両に搭載された天井部照明装置、カップホルダ動作装置、アッシュトレイ動作装置、ウィンドウ開閉装置、およびドア開閉装置の少なくとも一つである。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、車両に搭載された車載機器やこの車載機器の操作入力部への人体による操作入力を正確かつ確実に受け付けることができる静電容量式入力装置および車載機器制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置の全体構成の例を示す説明図である。
【図2】同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図3】同静電容量式入力装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図4】同静電容量式入力装置の検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図5】同静電容量式入力装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図6】同静電容量式入力装置による操作入力受付処理手順の例を示すフローチャートである。
【図7】同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図8】本発明の他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図9】同静電容量式入力装置による操作入力受付処理手順の例を示すフローチャートである。
【図10】同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図11】本発明のさらに他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図12】同静電容量式入力装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図13】同静電容量式入力装置の第1検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図14】同静電容量式入力装置の第1検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図15】同静電容量式入力装置の第1検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図16】同静電容量式入力装置の第2検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図17】同静電容量式入力装置の第2検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図18】同静電容量式入力装置の第2検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図19】本発明のさらに他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図20】同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図21】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する車載機器を説明するための説明図である。
【図22】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する他の車載機器を説明するための説明図である。
【図23】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する他の車載機器を説明するための説明図である。
【図24】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する他の車載機器を説明するための説明図である。
【図25】本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する他の車載機器を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下に、添付の図面を参照して、この発明にかかる静電容量式入力装置および車載機器制御装置の好適な実施の形態について説明する。
【0023】
図1は、本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置の全体構成の例を示す説明図、図2は同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。図1に示すように、本実施形態にかかる静電容量式入力装置は、例えば車両の前方のインストルメントパネル2に配置された車載機器(図示せず)の操作入力部である操作ボタンB1,B2,B3に配置され、これら操作ボタンB1〜B3への人体(乗員)による操作入力を手や指などを検知することで検知可能な静電容量センサ部10を備える。
【0024】
また、静電容量式入力装置は、この静電容量センサ部10からの出力に基づいて、手や指などがセンサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定して、車載機器に対する操作入力を受け付ける回路部20を備えて構成されている。回路部20によって受け付けられた操作入力に関する情報(以下、「入力情報」と呼ぶ。)は、例えば車両1に搭載された車載機器の動作を制御する図示しない車載機器制御装置に対して出力される。
【0025】
図2に示すように、静電容量センサ部10は、検知面側の検知領域に検知範囲Zが存するように構成され、矩形平板状に形成されたセンサ電極11と、このセンサ電極11の裏面側に形成されたシールド電極12と、センサ電極11と同一平面上に形成されセンサ電極11を囲うようなロの字状に形成された補助電極13とをそれぞれ備えて構成されている。
【0026】
センサ電極11および補助電極13は、それぞれ互いに絶縁された状態で配置されている。また、シールド電極12は、裏面側のセンサ感度を減少させるために、センサ電極11よりも大きいことが好ましい。
【0027】
センサ電極11は、検知面側の検知領域の検知範囲Z内にある手や指を検知する。シールド電極12は、センサ電極11の裏面側にてこれらが検知されないようにシールドする。補助電極13は、センサ電極11の検知面側における等静電容量線(面)を可変せしめ、静電容量センサ部10に指向性を持たせるためのものである。なお、シールド電極12は、上述した態様とともに併せて例えば補助電極13の外周側に設けられていてもよい。
【0028】
回路部20は、静電容量センサ部10と接続され、例えばセンサ電極11に直接接続されたC−V変換回路21と、A/D変換器22と、CPU23とを備えて構成されている。ここでは、さらにシールド駆動回路12を備え、補助電極13の接続をC−V変換回路21とシールド駆動回路24とに切り替える切替スイッチSWが設けられている。
【0029】
C−V変換回路21は、センサ電極11によって、またはセンサ電極11および補助電極13によって、それぞれ検知された静電容量(Capacitance)を電圧(Voltage)に変換する。A/D変換器22は、C−V変換回路21からの電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【0030】
CPU23は、静電容量式入力装置全体の制御を司るとともに切替スイッチSWを制御したり、検知領域の検知範囲Z内における検知対象物(手や指など)の検出(有無)を判定したり、この判定結果に基づいて車載機器に対する操作入力を受け付けたりする。シールド駆動回路24は、例えばシールド電極12や補助電極13をセンサ電極11と同等の電位に駆動する。
【0031】
なお、回路部20は、CPU23の一時記憶領域として利用されるRAMやデータ格納用のROM等の記憶手段(図示せず)を備えて構成される。また、静電容量センサ部10は、例えば図示しない基板上に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板およびリジッドフレキシブル基板のいずれの基板も採用することができる。
【0032】
さらに、回路部20は、静電容量センサ部10が形成された基板の同一面側または裏面側に実装されて一体的に設けられていてもよい。この場合、回路部20は、静電容量センサ部10の数と対応するように複数設けられてもよい。
【0033】
センサ電極11、シールド電極12および補助電極13は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ガラスエポキシ樹脂、またはセラミック等の絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムや鉄等の金属部材(導電材)や電線などで構成することができる。
【0034】
なお、静電容量センサ部10の配置態様によっては、乗員に対して目立たないように配置する必要が生じる場合がある。このような場合は、上記基板を透明性を有するパネルやフィルムにて形成し、各電極11〜13を透明電極とすればよい。透明電極は、例えば錫ドープ酸化インジウム(ITO)や導電性ポリマーによって構成することができる。導電性ポリマーとしては、例えばPEDOT/PSS(ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォニック酸)や、PEDOT/TsO(ポリエチレンジオキシチオフェン/トルエンスルフォネート)などを用いることができる。
【0035】
次に、このように構成された静電容量式入力装置の検知動作について説明する。まず、CPU23の制御により、切替スイッチSWがシールド駆動回路24側に接続された場合の動作(動作1)について説明する。この動作1の場合、静電容量センサ部10のセンサ電極11、シールド電極12および補助電極13と回路部20との接続状態は、図2に示すようになる。
【0036】
すなわち、C−V変換回路21にはセンサ電極11のみが接続され、シールド電極12および補助電極13はシールド駆動回路24に接続されるので、センサ電極11のみによって検知対象物A,Bとの静電容量CがC−V変換回路21によって検出される。このとき、センサ電極11の裏面側は、シールド駆動回路24に接続されたシールド電極12によって覆われた状態である。このため、センサ電極11の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しくなり、これは後述する動作2の場合も同様である。
【0037】
また、両検知対象物A,Bはセンサ電極11からほぼ等しい距離に存する。しかし、シールド駆動回路24に接続された補助電極13の影響によって、上述した等静電容量線(面)Mが図3に示すような状態となり、検知対象物Bに対するセンサ感度が検知対象物Aに対するセンサ感度よりも低下する。
【0038】
この場合、図4(a)に示すように、センサ電極11の中心部上付近に存する検知対象物Aに対するセンサ電極11からの電気力線P1は、補助電極13からの電気力線P2(シールド)の影響が小さいといえる。だが、図4(b)に示すように、センサ電極11に対して外側に存する検知対象物Bに対するセンサ電極11からの電気力線P1は、補助電極13からの電気力線P2(シールド)の影響を受けやすいといえる。
【0039】
このため、動作1においては、両検知対象物A,Bはセンサ電極11から同一距離に存するが、C−V変換回路21によって検出される静電容量値は検知対象物Aの方が検知対象物Bに比べて大きくなる。なお、このような動作1のときに検出された第1の静電容量値C1をCPU23によって記憶手段に記憶しておく。
【0040】
この動作1の場合、補助電極13をシールド駆動回路24に接続することによって、センサ電極11の中心部のセンサ感度に対して、センサ電極11の電極端(補助電極13側の端部)のセンサ感度を下げることができる。これにより、静電容量センサ部10に僅かな指向性を持たせることが可能となる。
【0041】
ただし、この動作1においては、センサ電極11の電極端のセンサ感度が僅かに低下する程度である。したがって、例えば図4(b)に示す検知対象物Bよりはセンサ電極11に近い位置に存する検知対象物C(図3参照)の静電容量値は、検知対象物Aの静電容量値とほぼ等しくなってしまう。この際、等静電容量線(面)Mが図3に示すような状態となってしまう。このため、検知対象物A,Cの違いを判別することができず、より強い指向性を持たせることができない状態であるといわざるを得ない。
【0042】
次に、CPU23の制御により、切替スイッチSWがC−V変換回路21側に接続された場合の動作(動作2)について説明する。この動作2の場合、第1および第2静電容量センサ部10,20のセンサ電極11、シールド電極12および補助電極13の回路部20との接続状態は、図5に示すようになる。
【0043】
すなわち、C−V変換回路21にセンサ電極11および補助電極13が接続されるので、これらセンサ電極11および補助電極13によって検知対象物A,Bとの静電容量がC−V変換回路21によって検出される。このとき、上述したようにセンサ電極11の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しいが、センサ電極11の検知面側(表面側)における等静電容量線(面)Mは図5に示す状態となり、検知面側の180°の範囲で指向性がない状態といえる。
【0044】
このため、動作2においては、センサ電極11からほぼ等しい距離に存する両検知対象物A,Bについては、ほぼ同等の静電容量値が検出される。そして、このような動作2のときに検出された第2の静電容量値C2を、第1の静電容量値C1と同様にCPU23によって記憶手段に記憶しておく。
【0045】
このように、上述した動作1および動作2により、センサ電極11による検知面側の等静電容量線(面)Mを可変せしめることができる。こうして、センサ電極11の検知面側において僅かに指向性がある場合に検出された第1の静電容量値C1と、センサ電極11の検知面側において指向性がない場合に検出された第2の静電容量値C2とを取得する。
【0046】
その後、本例の静電容量式入力装置においては、次のような動作が行われる。まず、CPU23によって記憶手段に記憶しておいた第1の静電容量値C1と第2の静電容量値C2とを比較する。例えば、上述した動作2の場合においては両検知対象物A,Bから検出された静電容量値はともにほぼ同等の値であるため、検知対象物A,Bはセンサ電極11からほぼ等しい距離にあることが判明する。
【0047】
次に、動作1の場合では検知対象物Aに対して検知対象物Bの静電容量値が小さくなるため、検知対象物Bは検知対象物Aよりもセンサ電極11に対して外側に存することが判明する。これらを踏まえて、CPU23においては、第1の静電容量値C1に対する第2の静電容量値C2の値を比較することにより、検知対象物がセンサ電極11の中心部に対してどの程度外側に存するのか(すなわち、検知対象物が少なくともセンサ電極11の検知面と対向する領域を含む所定の範囲内(以下、「検知範囲内」と略記することがあるとする。)にあるか否か)を判定することができる。
【0048】
上述したように構成され動作する静電容量式入力装置によれば、図1に示すように、例えば静電容量センサ部10によって、インストルメントパネル2に配置された車載機器の操作ボタンB1〜B3の表面上に形成された検知範囲Z内に乗員の手や指などがあるか否かを判定することができる。この検知範囲Zは、設定された指向性によりその範囲が決定する。このため、例えば操作ボタンB1〜B3が小さく密集して配置されているとしても、各操作ボタンB1〜B3の表面上にて手や指などがあるか否かを正確に判定可能なように、検知範囲Zをセンサ電極11上の領域に設定する。
【0049】
そして、判定結果に基づいて、例えば手や指などを検知した場合はその操作ボタンB1〜B3に割り当てられている機能を実行するための操作入力があったとして、車載機器制御装置に対してその操作入力を示す入力情報を出力する。車載機器制御装置は、入力情報が示す操作入力により実行される動作を車載機器に行わせるように制御する。このようにすれば、乗員による操作入力を正確かつ確実に受け付けることができるとともに、受け付けた操作入力を示す入力情報を用いて車載機器の動作を制御することが可能となる。
【0050】
なお、手や指を検知した場合に操作入力があったとするのみならず、この場合に操作ボタンB1〜B3に対する操作入力があると仮定してこの操作入力を受け付ける準備(例えば、操作ボタンB1〜B3のうち該当する操作ボタンを強調表示する等)を行い、実際に乗員の手や指が操作ボタンB1〜B3を押下したりこれらに触れた際の静電容量に基づく静電容量値を検出したりしたときに、はじめて操作入力を受け付けるようにしてもよい。ここで、操作入力受付処理について説明する。
【0051】
図6は、上記静電容量式入力装置による操作入力受付処理手順の例を示すフローチャートである。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略することがあるとし、本発明に特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【0052】
ここでは、静電容量式入力装置は、例えば車両1のイグニッションスイッチを、操作入力受付処理を開始するか否かの判断とするためのトリガとして作用させ、これが電気的にONであるか否かを判断して、これが電気的にONとなったら操作入力受付処理を開始する。
【0053】
具体的には、静電容量式入力装置は、イグニッションスイッチがOFFからアクセサリー、ONあるいはスタートの各状態に切り替えられて電気的にONとなったか否かを判断する。なお、ここでは、静電容量式入力装置に既に電源が供給されて電気的にONとなり、操作入力受付処理が開始されていることとする。
【0054】
すなわち、図6に示すように、まず、静電容量式入力装置は、処理が開始されたら、回路部20のCPU23の制御によって、切替スイッチSWによる補助電極13の接続状態を上述した第1および第2の接続状態に切り替える。こうして、静電容量センサ部10において静電容量値(第1および第2の静電容量値C1,C2)を検出し(ステップS102)、これらを比較して比較値を算出する(ステップS103)。
【0055】
そして、第1の静電容量値C1または第2の静電容量値C2に基づいて、検知対象物(手や指など)がセンサ電極11上に近接しているか否かを判定する(ステップS104)。これとともに、算出した比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上(あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等)であるか否かを判定する(ステップS105)。
【0056】
手や指などが近接していると判定され(ステップS104のY)、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合(ステップS105のY)は、手や指などを検知と判定して(ステップS106)、操作入力を受け付ける入力受付を行う(ステップS107)。なお、このステップS107にて入力受付が行われたら、操作入力を示す入力情報を車載機器制御装置に対して出力する。
【0057】
一方、手や指などが近接していないと判定された場合(ステップS104のN)や、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合(ステップS105のN)は、手や指などを非検知と判定する(ステップS108)。そして、ステップS107の入力受付の後やステップS108にて非検知と判定した後は、上述したようなイグニッションスイッチに基づき、静電容量式入力装置が電気的にOFFとなった状態であるか否かを判断して、処理が終了されるか否かを判断する(ステップS109)。
【0058】
処理が終了されると判断された場合(ステップS109のY)は、本フローチャートによる一連の操作入力受付処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合(ステップS109のN)は、上記ステップS102に移行して、静電容量センサ部10の第1および第2の静電容量値C1,C2を検出し、以降の処理を繰り返す。
【0059】
ここで、具体的には、例えばステップS104においては、第1の静電容量値C1が所定のしきい値Th1よりも大きい場合は、手や指などがセンサ電極11に近接したと判定可能に設定しておく。また、このとき、例えばステップS105においては、比較値α=(a×C1)−(b×C2)あるいは比較値β=d×C1/C2などの計算式によって算出した比較値αや比較値βが、あらかじめ設定された所定のしきい値としての任意のしきい値Th2よりも小さい場合は、検知範囲Z外であると判定可能に設定しておく。
【0060】
そして、手や指などが近接している場合であって(ステップS104のY)、かつ比較値がしきい値Th2以上の場合にのみ(ステップS105のY)、手や指などが検知と判定される(ステップS106)ように構成することができる。このように、本例の静電容量式入力装置によれば、車両1のインストルメントパネル2に配置された車載機器の操作ボタンB1〜B3の表面上の(センサ電極11上の)検知範囲Z内への手や指などの近接を正確かつ確実に検知して操作入力を受け付けることができる。そして、受け付けた入力情報を車載機器制御装置で用いれば、操作入力に対応する車載機器の動作を正確に実行させることが可能となる。
【0061】
なお、上述した比較値α,βにおける係数a,b,cや比較値α,βの計算式およびしきい値Th1,Th2の値などは、次のようであってもよい。すなわち、これらは静電容量センサ部10のセンサ形状、設置周辺環境、検知対象物の特性などの要因によって変化するものである。このため、これらの各要因が決まった時点でプロファイルを取りながら逐次設定すればよい。
【0062】
また、上述した例では、第1の静電容量値C1を第2の静電容量値C2で除算した値を用いて比較することで、手や指などの近接を判定した。その他にも、例えば第1の静電容量値C1を第1の静電容量値C1と第2の静電容量値C2との和の値で除算した値を用いて比較したり、その他の計算方法を用いたりして近接を判定するようにしてもよい。
【0063】
このように、本例の静電容量式入力装置によれば、例えばしきい値Th2が大きい場合は静電容量センサ部10のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は低いとすることができる。したがって、指向性を任意に調節してインストルメントパネル2に配置された車載機器の操作ボタンB1〜B3の表面上などに検知範囲Zを任意に設定することができ、所望の指向性をもたせた検知範囲Zにある手や指などのみを確実かつ正確に検知することができるようになる。
【0064】
なお、上述した回路部20のC−V変換回路21は、例えば抵抗とコンデンサにより出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマーICを利用するものであるが、これに限定されるものではない。
【0065】
すなわち、例えば正弦波を印加して静電容量値による電圧変化あるいは電流値から直接インピーダンスを測定する方式、測定する静電容量値を含めて発振回路を構成して発振周波数を測定する方式、RC充放電回路を構成して充放電時間を測定する方式、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方式、または未知の容量に既知電圧で充電し、その電荷を既知容量に移動させることを複数回行い、既知容量が所定電圧に充電されるまでの回数を測定する方式などがあり、検出した静電容量値にしきい値を設け、または静電容量の波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行ってもよい。
【0066】
また、回路部20のC−V変換回路21が静電容量を電圧に変換することを前提としたが、電気的にあるいはソフトウェアとして扱いやすいデータに変換できればよく、例えば静電容量をパルス幅に変換したり、直接ディジタル値に変換したりしてもよい。
【0067】
さらに、上述した静電容量式入力装置では、静電容量センサ部10のセンサ電極11とシールド電極12および補助電極13とを車両1のインストルメントパネル2に配置された車載機器の操作ボタンB1〜B3にそれぞれ配置した。そして、センサ電極11のみの第1の静電容量値C1と、センサ電極11および補助電極13の第2の静電容量値C2とを比較して手や指などの検出を判定する例を挙げて説明したが、例えば次のようなものであってもよい。
【0068】
図7は、上記静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。この例の静電容量式入力装置は、センサ電極11の他にダミーのセンサ電極(ダミー電極)19を配置した構成を有し、回路部20のC−V変換回路21が差動動作するものとして構成されている。
【0069】
具体的には、図7に示すように、例えば差動増幅回路のプラス側入力端にセンサ電極11を接続し、マイナス側入力端にダミー電極19を接続して静電容量Caの値から静電容量Cbの値を減算する。そして、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して手や指49などを検出するようにしたものである。
【0070】
このようなC−V変換回路21の動作としては、例えばスイッチS1がオープン(OFF)で、スイッチS2が接地(GND)され、スイッチS3がクローズ(ON)となっているときに、スイッチS3をオープン(OFF)にし、スイッチS2をVrに切り替え、スイッチS1をオペアンプの反転入力に接続する。すると、静電容量CaとCfにCaVrが充電され、静電容量CbとCfにCbVrが充電される。
【0071】
次に、スイッチS1をオープン(OFF)およびスイッチS2を接地(GND)した後に、スイッチS1を接地(GND)したときの出力電圧Vを測定する。このときの電圧は、V/Vr={(Cf+Ca)/Cf}−{(Cf+Cb)/Cf}となり、静電容量Caと静電容量Cbの割合に応じた電圧が出力される。
【0072】
このように、C−V変換回路21を差動動作する構成(差動回路)とすることにより、回路の温度特性を相殺したり、コモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、このとき、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端にはダミー電極19を接続するが、このダミー電極19が手や指49などと静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなる。
【0073】
このため、センサ電極11に対してダミー電極19の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極19と手や指49などとの間に同電位である他のシールド電極47を設けて、手や指49などとの静電容量結合を小さくする必要がある。
【0074】
なお、上述したシールド駆動回路24は、C−V変換回路21が静電容量Cに応じてデューティー比が変化するものである場合は、センサ電極11の出力波形は測定される静電容量によって変化する。このため、オペアンプなどによるボルテージフォロワやFETによるソースフォロワなどで1倍の増幅回路を構成し、センサ電極11の電圧を入力してその出力をシールド電極12などに接続するように構成してもよい。
【0075】
また、シールド駆動回路24は、C−V変換回路21が差動動作するものである場合は、センサ電極11の出力波形は電圧がVrとGNDの矩形波で周波数はスイッチの切替周波数になる。このため、静電容量値によって変動しないので、図7に示したオペアンプの非反転入力をシールド電極12などに接続するように構成してもよい。ただし、駆動電流が必要な場合は、高出力電流のオペアンプなどを介したり、VrとGNDの矩形波を別途生成するようにすればよい。
【0076】
さらに、上述した実施形態では、センサ電極11をC−V変換回路21に接続し、シールド電極12をシールド駆動回路24に接続して、補助電極13を切替スイッチSWを介してシールド電極24またはC−V変換回路21に接続するように構成した。その他にも、例えばC−V変換回路21が差動動作するものである場合は、図7に示したマイナス側入力端にセンサ電極11を接続し、シールド電極12をシールド駆動回路24に、また補助電極13をプラス側入力端にそれぞれ接続するように構成してもよい。
【0077】
この場合、上述した動作2のときは補助電極13がセンサ電極11と接続され指向性がほとんどない状態となる。しかし、上述した動作1のときは補助電極13と手や指49などとの静電容量結合分の値はセンサ電極11の静電容量値から差し引かれるので、結果的に緩い指向性を持つこととなる。そして、上述した場合と同様に動作1および動作2のときの検出値を比較すれば同様の効果を得ることが可能となる。
【0078】
さらにまた、上述した実施形態では、切替スイッチSWにより補助電極13について、動作1のときはシールド駆動回路24に接続し、動作2のときはC−V変換回路21に接続可能と構成し、動作1と動作2のときで等静電容量線(面)Mを可変させるように構成した。
【0079】
その他にも、補助電極13について、例えば動作1のときはシールド駆動回路24に接続し、動作2のときは開放、接地または所定の電位に接続可能に構成したり、また例えば、動作1のときは開放、接地または所定の電位に接続し、動作2のときはC−V変換回路21に接続可能に構成しても同様の効果を得ることが可能である。このように、補助電極13は、切替スイッチSWによって開放に接続されたり、接地や他の電位(例えば、接地と同等の電位や、パルス、充電電圧、正弦波などを含む)に接続されたりしてもよい。
【0080】
なお、切替スイッチSWは、電気的な接続を切り替えられる構造であればよく、例えばFETやフォトMOSリレーなどの電子回路スイッチでも、接点切替器などの機械的なスイッチでも採用することができる。また、センサ電極11の形状は、上述したものの他に、円形、楕円形、長方形、多角形などの各種形状を採用することができ、例えばセンサ電極11の裏面側も検知範囲Zにする場合には、シールド電極12を設置しなければよい。
【0081】
そして、補助電極13は、センサ電極11の周囲全体を囲む状態で配置したが、検知範囲Zを設定できるものであれば、一部を囲むような状態であったり、隣接する一部に配置されたりしてもよい。また、例えばセンサ電極11を囲む状態であるときは、センサ電極11と同心(中心を同一)状態に配置されるとよい。
【0082】
次に、本発明の他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部について、図8〜図10を参照して説明する。上述した実施形態にかかる静電容量式入力装置においては、回路部20のC−V変換回路21からの出力は、センサ電極11および補助電極13により検知された静電容量を示す第2の静電容量値C2か、センサ電極11のみにより検知された静電容量を示す第1の静電容量値C1のいずれかとなる。
【0083】
このため、センサ電極11(を含む静電容量センサ部10)の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。このような場合、これら第1および第2の静電容量値C1,C2を比較した比較結果がセンサ電極11が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部20の内部構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【0084】
図8は、本発明の他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部10および回路部20の全体構成の例を示す説明図、図9は同静電容量式入力装置による操作入力受付処理手順の例を示すフローチャート、図10は同静電容量式入力装置の静電容量センサ部10および回路部20の全体構成の他の例を示す説明図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略し、本発明と特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【0085】
図8に示すように、本例の回路部20は、上述したC−V変換回路21、シールド駆動回路24の他に、例えばCPUなどからなる判定回路25と、手や指49などが接近していないときの静電容量値(初期容量)を記憶する初期容量記憶装置26と、切替スイッチSWの切り替え動作を制御するスイッチ制御回路27と、バッファ28とを備えて構成されている。
【0086】
このように構成された回路部20を有する静電容量式入力装置の検知動作の概要としては、例えば静電容量センサ部10を同様に車両1のインストルメントパネル2に配置された車載機器の操作ボタンB1〜B3に設置する。その後、手や指49などが静電容量センサ部10に接近していないときの動作1と動作2における静電容量値(初期容量)を、スイッチ制御回路27の制御により切替スイッチSWを切り替えてそれぞれ検出する。
【0087】
そして、初期容量記憶装置26にてこれらの値を記憶しておき、判定回路25にて上述した実際の動作1,2のときの第1および第2の静電容量値C1,C2から初期容量記憶装置26に記憶されたこれらの初期容量を差し引いて比較する。こうして得られた比較結果に基づいて、手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内に存するか否かを判定する。
【0088】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路27の制御により、切替スイッチSWがシールド駆動回路24側に接続された場合の上記動作1のときのものを第1の初期容量として初期容量記憶装置26に記憶される。また、切替スイッチSWがC−V変換回路21側に接続された場合の上記動作2のときのものを第2の初期容量として初期容量記憶装置26に記憶される。
【0089】
そして、実際の動作1のときは、判定回路25によって、検出された第1の静電容量値C1から初期容量記憶装置26に記憶しておいた第1の初期容量を差し引いて第1の検出値(検出値1)とする。また、実際の動作2のときは、検出された第2の静電容量値C2から初期容量記憶装置26に記憶しておいた第2の初期容量を差し引いて第2の検出値(検出値2)とする。
【0090】
すなわち、図9に示すように、まず、静電容量式入力装置100は、図6を用いて説明したように処理が開始されたら、静電容量センサ部10からの出力に基づいて上述したような第1の検出値と第2の検出値とを算出し(ステップS202)、これらを比較して比較値を算出する(ステップS203)。
【0091】
その後、第1または第2の検出値に基づいて、手や指49などが近接しているか否かを判定する(ステップS204)。これとともに、第1の検出値と第2の検出値の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上(あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等)であるか否かを判定する(ステップS205)。
【0092】
つまり、ここでは検出値1,2と、その比較結果とにより検知範囲Z内に手や指49などがあるか否かを判定する。なお、センサ電極11および補助電極13がC−V変換回路21に接続されている上記動作2のときの検出値2は、センサ感度に指向性がない状態での検出値であり、手や指49などの静電容量センサ部10への接近に依存した出力となる。
【0093】
手や指49などが近接していると判定され(ステップS204のY)、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合(ステップS205のY)は、手や指49などを検知と判定して(ステップS206)、上述したような操作入力を受け付ける入力受付を行う(ステップS207)。
【0094】
手や指49などが近接していると判定されるが(ステップS204のY)、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合(ステップS205のN)は、手や指49などを非検知と判定する(ステップS208)。そして、例えば指向性を持たせたときの検知範囲Z内に手や指49が存在しないことを示すディセーブル信号である非検知信号A(例えば、ハイインピーダンスや所定の電位等)を、判定出力として出力する。
【0095】
また、例えば第1または第2の検出値(あるいは第1または第2の静電容量値C1,C2)に基づき、手や指49などは近接しているか否かを判定し(ステップS204)、手や指49などは近接していないと判定された場合(ステップS204のN)は、上記ステップS208に移行してこれらを非検知と判定する。そして、例えば手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内にないことを示すディセーブル信号である非検知信号B(非検知信号Aとは異なる信号)を判定出力として出力する。
【0096】
手や指49などの検知を判定して入力受付を行った後、または非検知を判定した後(ステップS207またはステップS208の後)は、上述したように処理が終了されるか否かを判断する(ステップS209)。
【0097】
処理が終了されると判断された場合(ステップS209のY)は、本フローチャートによる一連の操作入力受付処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合(ステップS209のN)は、上記ステップS202に移行して、第1および第2の検出値を算出し、以降の処理を繰り返す。
【0098】
このように、判定回路25の出力を判定結果によって、例えばイネーブル信号、ディセーブル信号とすることで、手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内にあるときはイネーブル信号がバッファ28に入力され、このバッファ28から検出値1が出力される。また、手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内にないときはディセーブル信号として判定出力が接地電圧や基準電圧などの所定の電圧に固定されるか、ハイインピーダンスの出力となる。
【0099】
なお、手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内にあるときは、検出値1の他に、検出値2や、第1あるいは第2の静電容量値C1,C2が出力されてもよい。これら検出値1、検出値2、第1および第2の静電容量値C1,C2は、例えば手や指49などのセンサ電極11までの距離に応じた値を示すものである。
【0100】
このように、上記構成の回路部20によれば、手や指49などが検知範囲Z内にあるときはその距離に応じた検出値が出力され、検知範囲Z内にないときは所定の電圧等の出力となる。したがって、検知範囲Z内に手や指49などがあるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することが可能となる。すなわち、静電容量センサ部10のセンサ感度の指向性の強度をより高くしたり、指向性をより詳細に設定したりすることが可能となる。
【0101】
また、静電容量センサ部10が設置される場所の周囲の構造等に依存することを回避する方法の他の例として、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図10に示すように、この例の回路部20は、C−V変換回路21およびシールド駆動回路24の他に、基準電圧調整回路40および減算回路31を備えて構成されている。
【0102】
基準電圧調整回路40は、上述したような第1および第2の初期容量の初期容量測定時に、C−V変換回路21の出力が基準電位になるように調整するものである。この基準電圧調整回路40は、ここではコンパレータ41、制御回路42、レジスタ43、D/A変換器44、および調整部45を備えて構成されている。
【0103】
基準電圧調整回路40は、例えばC−V変換回路21の出力をコンパレータ41のプラス側入力端から入力し、基準電圧(Reference Voltage:RV)をマイナス側入力端から入力して両者を比較する。そして、この比較結果に基づく制御回路42の制御によりレジスタ43の設定値を変化させる。
【0104】
さらに、レジスタ43の出力をD/A変換器44にてディジタル信号からアナログ信号に変換した後、調整部45にて電圧調整を行い、この調整部45からの出力によってC−V変換回路21の入力を調整する。このようにして、手や指49などが静電容量センサ部10に近接していないときの動作1において、C−V変換回路21からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ43の設定値を固定して第1の初期容量の出力を基準電圧とし、そのときの設定値(設定値1)を記憶する。
【0105】
これとともに、手や指49などが静電容量センサ部10に近接していないときの動作2において、C−V変換回路21からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ43の設定値を固定して第2の初期容量出力を基準電位とし、そのときの設定値(設定値2)を記憶する。
【0106】
そして、実際の動作1のときは、レジスタ43の設定値1を固定したときのC−V変換回路21の出力を、例えば減算回路31のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧RVをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧RVで減算して検出値1とする。また、実際の動作2のときは、レジスタ43を設定値2に固定したときのC−V変換回路21の出力を、例えば減算回路31のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧RVをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧RVで減算して検出値2とする。
【0107】
こうして得られたこれら検出値1と検出値2を比較することにより、同様にセンサ電極11上の検知範囲Z内に手や指49などがあるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別する。なお、C−V変換回路21への入力の調整は、例えば入力に接続した固定コンデンサ等からなる調整部45にD/A変換器44の電圧を加えることで、入力する静電容量を増減させることにより実現することができる。
【0108】
図11は、本発明のさらに他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図12は同静電容量式入力装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図、図13〜図15は同静電容量式入力装置の第1検知動作時(動作3)における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【0109】
また、図16〜図18は、同静電容量式入力装置の第2検知動作時(動作4)における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態にて既に説明した部分と重複する説明は割愛することがあるとする。
【0110】
図11に示すように、本実施形態にかかる静電容量式入力装置は、上述した実施形態にかかる静電容量式入力装置と同様の構成であるとともに、静電容量センサ部10と、回路部20とを備えて構成されている。静電容量センサ部10は、センサ電極11と、シールド電極12と、上記補助電極13と同様にセンサ電極11を囲うようなロの字状に形成された補助電極13Aとを備えて構成されている。
【0111】
センサ電極11は、主に検知面側の検知領域の検知範囲Z内に存する手や指49などを検知するために設けられている。シールド電極12は上述した作用を有する。補助電極13Aは、主にセンサ電極11の検知面側の等静電側における等静電容量線(面)を可変せしめるために設けられている。
【0112】
回路部20は、センサ電極11または補助電極13Aに接続されるC−V変換回路21と、A/D変換器22と、CPU23と、シールド電極12に直接接続されるとともにセンサ電極11または補助電極13Aに接続されるシールド駆動回路24とを備えて構成されている。
【0113】
また、回路部20は、センサ電極11からの入力をC−V変換回路21またはシールド駆動回路24に切り替える第1切替スイッチSW1と、補助電極13Aからの入力をシールド駆動回路24またはC−V変換回路21に切り替える第2切替スイッチSW2とを備えて構成されている。なお、これら第1および第2切替スイッチSW1,SW2は、それぞれA側およびB側(図11など参照)に切り替え可能に構成されている。
【0114】
C−V変換回路21は、センサ電極11によって、または補助電極13Aによって、それぞれ検知された静電容量を電圧に変換する。A/D変換器22は上記と同様に動作する。CPU23は、静電容量式入力装置全体の制御を司るとともに、例えば第1および第2切替スイッチSW1,SW2のオルタネイト接続(A側あるいはB側への二者択一的な接続)の動作を制御したり、検知領域における検知対象物(体幹部48や頭部49)の検出(体幹部48や頭部49の近接や有無)を判定したりする。シールド駆動回路24は、シールド電極12と、補助電極13Aまたはセンサ電極11とを、例えばセンサ電極11と同等の電位に駆動する。
【0115】
静電容量センサ部10や、回路部20の構造や構成、および各電極11〜13Aの構造や構成は、上述した実施形態にて既に説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、第1切替スイッチSW1は、例えばセンサ電極11がC−V変換回路21に接続されていないときにセンサ電極11を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、第2切替スイッチSW2は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されているときに補助電極13Aを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【0116】
また、シールド駆動回路24は、補助電極13Aにセンサ電極11と同等の電位を与える、またはセンサ電極11に補助電極13Aと同等の電位を与えるように構成されている。第1切替スイッチSW1は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されていないときにセンサ電極11をシールド駆動回路24に接続可能に構成され、第2切替スイッチSW2は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されているときに補助電極13Aをシールド駆動回路24に接続可能に構成されていてもよい。
【0117】
さらに、シールド駆動回路24は、補助電極13Aにセンサ電極11と同等の電位を与えるように構成されていてもよく、この場合第1切替スイッチSW1は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されていないときに補助電極13Aを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。そして、第2切替スイッチSW2は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されているときに補助電極13Aをシールド駆動回路24に接続可能に構成されていてもよい。
【0118】
また、シールド駆動回路24は、センサ電極11に補助電極13Aと同等の電位を与えるように構成され、この場合第1切替スイッチSW1は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されていないときに補助電極13Aをシールド駆動回路24に接続可能に構成されていてもよい。そして、第2切替スイッチSW2は、センサ電極11がC−V変換回路21に接続されているときに補助電極13Aを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【0119】
次に、このように構成された静電容量式入力装置の検知動作について説明する。まず、CPU23の制御により、第1および第2切替スイッチSW1,SW2がともにA側に切り替えられ、センサ電極11がC−V変換回路21に接続される。これとともに、シールド電極12および補助電極13Aがシールド駆動回路24に接続された場合の動作(動作3)について説明する。
【0120】
この動作3の場合、センサ電極11やシールド電極12および補助電極13Aの回路部20との接続状態は、図12に示すようなものとなる。すなわち、上述したように、C−V変換回路21にはセンサ電極11のみが接続され、シールド電極12および補助電極13Aはシールド駆動回路24に接続される。これにより、センサ電極11のみによって検知対象物X,Y,Wとの静電容量CがC−V変換回路21によって検出される。
【0121】
なお、静電容量センサ部10のセンサ電極11の裏面側は、シールド電極12によって覆われた状態である。このため、センサ電極11の裏面側のセンサ感度は、センサ電極11の検知面(表面)から回り込んだ電気力線のみを検出することになるので、検知面側と比較するとかなり小さい。ここでは、検知対象物Xを検知範囲Z内に存する検知対象物として、また検知対象物Y,Wを検知範囲Z外に存する検知対象物として説明する。
【0122】
図13に示すように、検知対象物Xに対するセンサ電極11からの電気力線P1は、補助電極13Aからの電気力線P2(シールド)の影響が小さい。
【0123】
一方、図14に示すように、検知対象物Xとほぼ等しい距離にある検知対象物Yに対するセンサ電極11からの電気力線P1は、補助電極13Aからの電気力線P2(シールド)の影響を受けて、検知対象物Xに対する場合と比較して減少する。このため、検知対象物Yは、検知対象物Xと比較して、センサ電極11との静電容量結合が弱いこととなる。
【0124】
これにより、動作3のときの検知対象物X,Yの識別(すなわち、検知範囲Z内であるか検知範囲Z外であるかの区別)は容易に行うことが可能となる。しかし、図15に示すように、検知対象物Yよりもセンサ電極11に近い検知対象物Wでは、センサ電極11からの電気力線P1が図13における検知対象物Xに対するものと同じであるため、C−V変換回路21からの出力は同じとなる。
【0125】
つまり、検知対象物Xと検知対象物Wは、図12における等電位面(線)M上にあることになり、動作3での検出値(静電容量値)は同じである。このため、検知対象物Wが検知範囲Z内に存するか検知範囲Z外に存するかの識別は、この動作3のみでは困難となる。なお、この実施形態においても上述した実施形態と同様に、動作3だけでは判定しないで、動作3のときのC−V変換回路21にて検出された第1の静電容量値としての静電容量値C1をCPU23によって記憶手段に記憶しておく。
【0126】
次に、CPU23の制御により、第1および第2切替スイッチSW1,SW2がともにB側に切り替えられ、補助電極13AがC−V変換回路21に接続される。これとともに、シールド電極12およびセンサ電極11がシールド駆動回路24に接続された場合の動作(動作4)について説明する。
【0127】
なお、動作4の場合の静電容量式入力装置におけるセンサ電極11やシールド電極12および補助電極13Aの回路部20との接続状態を示す図12に対応する構成は、図12における各切替スイッチSW1,SW2をB側に切り替えたものである。このため、ここでは図示および説明を省略する。
【0128】
この動作4の場合、C−V変換回路21には補助電極13Aのみが接続され、シールド電極12およびセンサ電極11はシールド駆動回路24に接続される。これにより、補助電極13Aのみによって検知対象物X,Y,Wとの静電容量CがC−V変換回路21によって検出される。なお、検知対象物X,Y,Wの各静電容量センサ部10,20に対する配置位置などの諸条件は、動作3のときと同様であるとする。
【0129】
そして、この動作4の場合、図16に示すように、検知対象物Xに対するセンサ電極11からの電気力線P2(シールド)は、補助電極13Aからの電気力線P1に対して影響が大きい。このため、検知対象物Xは、補助電極13Aとの静電容量結合が弱いこととなり、C−V変換回路21によって検出される静電容量値は動作3における検知対象物Xに対する場合と比較して小さくなる。
【0130】
一方、図17に示すように、検知対象物Yに対するセンサ電極11からの電気力線P2(シールド)は、検知対象物Xに対する場合と比較して減少し、補助電極13Aからの電気力線P1は、検知対象物Xに対する場合と比較して増加する。このため、動作4の場合においては、検知対象物Yは、補助電極13Aとの静電容量結合が強いこととなり、C−V変換回路21によって検出される静電容量値は動作3における検知対象物Yに対する場合と比較して大きくなる。
【0131】
また、図18に示すように、検知対象物Wに対する補助電極13Aからの電気力線P1は、図16における検知対象物Xに対する補助電極13Aからの電気力線P1と比較して多く、しかもセンサ電極11からの電気力線P2(シールド)の影響も小さい。このため、動作4においては、検知対象物WにおけるC−V変換回路21からの出力は検知対象物Xにおけるものよりも大きい。そして、このような動作4のときにC−V変換回路21にて検出された第2の静電容量値としての静電容量値C2をCPU23によって記憶手段に記憶しておく。
【0132】
このようにして第1および第2の静電容量値C1,C2を検出したら、次に、CPU23にて記憶手段に記憶しておいたこれらの静電容量値C1,C2を比較する。例えば、上述した検知対象物Xでは、動作3での第1の静電容量値C1が動作4での第2の静電容量値C2と比較して大きくなるが、検知対象物Yでは、動作3での第1の静電容量値C1が動作4での第2の静電容量値C2と比較して小さくなる。このため、検知対象物Wでは、動作3での第1の静電容量値C1と動作4での第2の静電容量値C2が同程度となる。
【0133】
このように、CPU23においては、静電容量値C1に対する静電容量値C2の値を比較することによって、検知対象物がセンサ電極11の中心部に対してどの程度外に存するのかを判定することが可能となる。このとき、静電容量値C1とC2の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上(あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等)となれば、センサ電極11上の検知範囲Z内であると判定可能なように設定しておけば、任意に指向性を持たせることが可能となる。
【0134】
なお、図12から図18に示す説明図では、検知対象物Xでは動作3での検出値が動作4での検出値より大きくなり、検知対象物Yでは動作3での検出値が動作4での検出値より小さくなる。また、検知対象物Wでは動作3での検出値と動作4での検出値が同程度となる例を挙げて説明した。しかし、センサ電極11および補助電極13Aの配置形状や配置面積などの諸条件が変わると、検知対象物X,Y,Wにおける動作3と動作4の上下関係は変わることとなる。
【0135】
ただし、動作3における第1の静電容量値C1に対する動作4における第2の静電容量値C2の割合(C2/C1)は、常に検知対象物X<検知対象物Y(または検知対象物W)であるため、区別することが可能である。したがって、条件ごとに動作3と動作4の比較式を変えれば、検知対象物X,Y,Wを判別することが可能となる。なお、比較式や比較値、各種係数や所定のしきい値(Th1,Th2)などは、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0136】
また、条件によっては数式で表現できない場合があるが、検知対象物(手や指49など)のセンサ電極11上の位置における静電容量値C1,C2の値をあらかじめ測定してプロファイルしておき、各プロファイルと実際の検出値とを比較するようにすればよい。
【0137】
このように、この静電容量式入力装置によれば、例えば所定のしきい値Th2が大きい場合には静電容量センサ部10のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は指向性の強度が低いとすることができる。これにより、センサ感度の指向性を任意に設定してセンサ電極11上の検知範囲Zを任意に定めることができ、簡単な構成で確実に検知対象物(手や指49など)を検知することができるようになる。
【0138】
そして、判定結果に基づいて、例えば手や指49などを検知した場合はその操作入力があったとして、車載機器制御装置に対してその操作入力を示す入力情報を出力する。このようにすれば、乗員による操作入力を正確かつ確実に受け付けることができるとともに、受け付けた操作入力を示す入力情報を車載機器制御装置などに出力することが可能となる。
【0139】
なお、回路部20のC−V変換回路21の各種構成や作用は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。また、本実施形態にかかる静電容量式入力装置では、センサ電極11とシールド電極12および補助電極13Aとを配置して、センサ電極11の静電容量値C1と補助電極13Aの静電容量値C2とを比較して検知対象物の検出を判定するものを例に挙げて説明した。その他にも、上述した実施形態にて図7を用いて説明したように、ダミー電極19を配置し、C−V変換回路21が差動動作するように構成してもよい。これについても上述したものと各種構成や作用は同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0140】
また、シールド駆動回路24の変形例や、第1および第2切替スイッチSW1,SW2の変形例などについても、各種構成や作用は上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0141】
なお、本実施形態にかかる静電容量式入力装置では、補助電極13Aがセンサ電極11の周囲全体を囲むような状態で配置されている。このため、静電容量センサ部10はセンサ電極11の検知面の全方向に同様な指向性を持つ(すなわち、検知範囲Zがセンサ電極11に対するどの方向でも同様)が、指向性を持たせたくない方向が存在する場合は、例えば次のようにすればよい。
【0142】
すなわち、指向性を持たせたくない方向に補助電極13Aを配置せずに、補助電極13Aの形状を、例えばコの字状やC字型、L字型や半円形などにして、補助電極13Aのない方向の指向性を低減させることも可能である。
【0143】
また、上述した回路部20のC−V変換回路21からの出力は、第1の静電容量値C1か第2の静電容量値C2かのいずれかとなるため、センサ電極11(を含む静電容量センサ部10)の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。
【0144】
すると、これら第1および第2の静電容量値C1,C2を比較した比較結果が、センサ電極11が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部20の構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【0145】
図19は、本発明のさらに他の実施形態にかかる静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図20は同静電容量式入力装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。なお、上述した実施形態において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を割愛する。
【0146】
図19に示すように、回路部20は、C−V変換回路21、シールド駆動回路24、判定回路25、上述した初期容量を記憶する初期容量記憶装置26、各切替スイッチSW1,SW2の切り替え動作を制御するスイッチ制御回路27、およびバッファ28を備えて構成されている。
【0147】
このような回路部20を有する静電容量式入力装置の検知動作の概要としては、例えば静電容量センサ部10を所定の設置場所に設置した後、手や指49などが静電容量センサ部10に接近していないときの静電容量値(初期容量)をスイッチ制御回路27の制御により各切替スイッチSW1,SW2を切り替えてそれぞれ検出し、初期容量記憶装置26にてこれらの値を記憶しておく。
【0148】
そして、判定回路25にて上述した実際の動作3,4のときの第1および第2の静電容量値C1,C2から初期容量記憶装置26に記憶された各初期容量を差し引いて比較し、比較結果に基づいて手や指49などがセンサ電極11上の検知範囲Z内に存するか否かを判定する。
【0149】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路27の制御により、各切替スイッチSW1,SW2がA側に接続された場合の上記動作3のときのものを第1の初期容量とし、各切替スイッチSW1,SW2がB側に接続された場合の上記動作4のときのものを第2の初期容量として初期容量記憶装置26に記憶される。
【0150】
そして、実際の動作3のときは、判定回路25によって、検出された第1の静電容量値C1から初期容量記憶装置26に記憶しておいた第1の初期容量を差し引いて第1の検出値(検出値1)とし、動作4のときは、検出された第2の静電容量値C2から初期容量記憶装置26に記憶しておいた第2の初期容量を差し引いて第2の検出値(検出値2)とする。
【0151】
その後、判定回路25にてこれら検出値1と検出値2とを比較して、その比較結果により検知範囲Z内に手や指49などがあるか否かを判定する。例えば、上記動作3のときの検出値1は、手や指49などの静電容量センサ部10への接近に依存した出力となる。その後の動作や作用および効果等は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0152】
また、上述した第1および第2の初期容量は、例えば初期容量測定時の電圧をA/D変換器等でディジタル変換して、レジスタやメモリ等に保持するようにしてもよいが、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図20に示すように、回路部20は、C−V変換回路21、シールド駆動回路24、基準電圧調整回路40、および減算回路31を備えて構成されている。
【0153】
基準電圧調整回路40は、上述したような第1および第2の初期容量の初期容量測定時に、C−V変換回路21の出力が基準電位になるように調整するためのものであり、ここでは、コンパレータ41、制御回路42、レジスタ43、D/A変換器44、および調整部45を備えて構成されている。これらの構成や作用等も、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0154】
基準電圧調整回路40によって、第1および第2の初期容量の出力を基準電圧とし、このように基準電圧にされたC−V変換回路21の出力を、例えば減算回路31のプラス側入力端に入力し、基準電圧RVをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧RVで減算して第1および第2の初期容量を差し引き、同様に検知範囲Z内に手や指49などがあるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することができる。
【0155】
以上述べたように、上述した実施形態にかかる静電容量式入力装置によれば、静電容量センサ部10によって、センサ電極11上の検知範囲Z内に乗員の手や指49などがあるか否かを判定することができる。そして、判定結果に基づいて、手や指49などを検知した場合はその操作入力があったとして、例えば車載機器制御装置に対してその操作入力を示す入力情報を出力することができる。
【0156】
車載機器制御装置は、静電容量式入力装置によって得られた入力情報が示す操作入力により実行される動作などを車載機器に行わせるように制御することができる。このようにすれば、乗員による操作入力を正確かつ確実に受け付けることができるとともに、受け付けた操作入力を示す入力情報を用いて車載機器の動作などを制御することが可能となる。
【0157】
次に、本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置が適用された場合の車載機器の実施例について説明する。図21〜図25は、本発明の一実施形態にかかる静電容量式入力装置を備えた車載機器制御装置を有する車載機器を説明するための説明図である。
【0158】
図21に示すように、ここでは静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、車両1の天井部101に設けられた照明装置91に、照明装置91の下方に検知範囲Zを形成するように表面に貼着あるいは天井部101内に内蔵されて配置されている。車載機器制御装置は、例えば照明装置91の点灯/消灯の動作を制御可能に構成される。
【0159】
このように構成された車載機器制御装置は、例えば次のように動作する。すなわち、車両1の乗員などが照明装置91に手などをかざした場合に、この手が静電容量式入力装置の静電容量センサ部10の検知範囲Z内にて検知される。これにより、操作入力が受け付けられて、入力情報が静電容量式入力装置から車載機器制御装置に出力され、車載機器制御装置によって、この入力情報に基づく照明装置91の上記動作が制御される。
【0160】
このようにすれば、乗員などが車両1の天井部101に配置されたサンバイザ102を動かしたり、フロントガラス103を拭いたりしても検知範囲Z内にて検知されない限り照明装置91を動作させることはない。このため、照明装置91の操作スイッチなどを操作しなくても正確に動作させることができ、利便性を向上させることができる。
【0161】
次に、図22に示すように、ここでは静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、車両1のフロントガラス103下方のインストルメントパネル2に組み込まれたカップホルダ92やアッシュトレイ93の表面に沿って、これらの表面前方に検知範囲Z(図示せず)を形成するように内蔵あるいは表面に貼着されて配置されている。車載機器制御装置は、例えばこれらカップホルダ92やアッシュトレイ93の開閉動作を制御可能に構成される。
【0162】
このように構成された車載機器制御装置は、例えば次のように動作する。すなわち、車両1の乗員などがカップホルダ92やアッシュトレイ93の表面前方に手などをかざした場合に、この手が静電容量式入力装置の静電容量センサ部10の検知範囲Z内にて検知される。これにより、操作入力が受け付けられて、入力情報が静電容量式入力装置から車載機器制御装置に出力され、車載機器制御装置によって、この入力情報に基づくカップホルダ92やアッシュトレイ93の上記動作が制御される。
【0163】
具体的には、例えばこれらが全閉状態である場合に手などを検知したら、カップホルダ92やアッシュトレイ93を全開となるように駆動し、これらが全開状態である場合に手などを検知したら、全閉となるように駆動する。なお、カップホルダ92については、別途設けられたカップの有無を検出するセンサ等からの情報により、カップホルダ92にカップが置かれていなかった場合にのみ全閉駆動を行うようにすればよい。これらの駆動機構については公知技術であるため、ここでの説明は省略する。
【0164】
このようにすれば、乗員などがカップホルダ92やアッシュトレイ93の表面前方に手などを意図的にかざした場合にこれらを開閉させることができる。このため、手でこれらを押し引きしたり、別途設けられた操作スイッチなどを操作しなくても正確に動作させることができるようになり、利便性を向上させることができる。なお、アッシュトレイ93については、シフトレバー104を握る手などを検知しないように検知範囲Zを設定すればよい。また、センサ電極11および補助電極13は、ロの字状に形成され、インストルメントパネル2におけるカップホルダ92やアッシュトレイ93の表面を内側に囲むように配置されてもよい。
【0165】
また、図23(a)に示すように、ここでは静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、車両のサイドドア3の複数の操作部94のそれぞれの表面上に検知範囲Z(図示せず)を形成するように、図23(b)に示すように、サイドドア3に内蔵配置されている。車載機器制御装置は、例えばサイドドア3に取り付けられたウィンドウガラス4の上下昇降動作を制御可能に構成される。
【0166】
このように構成された車載機器制御装置は、例えば次のように動作する。すなわち、車両の乗員などが操作部94に指49(図示せず)を近づけた場合に、この指49が静電容量式入力装置の静電容量センサ部10の検知範囲Z内にて検知される。そして、この状態あるいは操作部94に実際に接触することにより、各々の操作部94に割り当てられた操作入力(例えば、ウィンドウガラス4の上昇や下降を示す操作入力)が受け付けられて、入力情報が静電容量式入力装置から車載機器制御装置に出力され、車載機器制御装置によって、この入力情報に基づくウィンドウガラス4の上記動作が制御される。
【0167】
なお、図23(c)に示すように、操作部94を断面凹状に形成し、静電容量センサ部10をこの形状に沿ってサイドドア3内に内蔵配置すれば、検知範囲Zの距離や幅、大きさなどを任意に調整することができる。また、静電容量センサ部10の近傍に広角性の静電容量センサ部(図示せず)を配置して、指49による操作入力の受け付けに先立って近接を検知すれば、静電容量センサ部10の検知タイミングを調整することもできる。
【0168】
このようにすれば、従来のウィンドウガラス4の操作部のように、サイドドア3の内側のアームレスト上に操作部を配置する必要がなく、省スペース化を促進することができるとともにウィンドウガラス4を正確に動作させることができるので、車室内空間の有効利用を図り利便性を向上させることができる。
【0169】
さらに、図24(a)に示すように、ここでは静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、車両のサイドドア3の外側に取り付けられたドアハンドル6内に、図中矢印AやBで示すようなドアハンドル6の異なる表面上に、図24(b)で示すようにそれぞれ検知範囲Zを形成するように配置されている。車載機器制御装置は、サイドドア3のロック/アンロック動作を制御可能に構成される。
【0170】
なお、例えば図24(a)の図中矢印Aで示す方向に形成された検知範囲Zをロック操作入力を検知する範囲とし、図中矢印Bで示す方向に形成された検知範囲Zをアンロック操作入力を検知する範囲とする。このアンロック操作入力を検知する検知範囲Zは、例えば図24(c)に示すように、上記矢印Bで示す方向とは反対方向にこの検知範囲Zを形成するように、ドアハンドル6内に内蔵配置された静電容量センサ部10によるものでもよい。
【0171】
このように構成された車載機器制御装置は、例えば次のように動作する。すなわち、図24(b)に示すように車両の乗員などがドアハンドル6を握りしめたり、図24(c)に示すようにドアハンドル6の最外側表面に接触しようとした場合に、指49が静電容量式入力装置の静電容量センサ部10のアンロック操作入力の検知範囲Z内にて検知される。また、図24(a)に示すように、ドアハンドル6の取付端上部表面に接触しようとした場合に、指49が静電容量センサ部10のロック操作入力の検知範囲Z内にて検知される。
【0172】
そして、ロック/アンロックの操作入力が受け付けられて、入力情報が静電容量式入力装置から車載機器制御装置に出力され、車載機器制御装置によって、この入力情報に基づくサイドドア3の上記動作が行われる。なお、車載機器制御装置は、静電容量式入力装置からの入力情報に加えて、例えば公知のスマートエントリーシステムによるユーザキーの認証情報などを用いて、サイドドア3のロック/アンロック動作を制御するようにしてもよい。
【0173】
このようにすれば、乗員などがドアハンドル6の所定位置に意図的に接触しようとした場合にサイドドア3のロック/アンロックの操作入力を、車両のキー等を用いなくてもこの簡単な操作入力により正確かつ確実に行うことができ、乗員を含む車両の利用者の利便性を向上させることができる。
【0174】
また、図25に示すように、ここでは静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、車両1のインストルメントパネル2に配置された車載機器の機器操作部7の表面上に検知範囲Zを形成するように、透明電極により構成されて配置されている。車載機器制御装置は、機器操作部7への手70による操作入力に基づく車載機器の動作の制御や、例えば機器操作部7を視認可能に表示する制御を行うように構成される。また、機器操作部7も透光性の部材により構成され、この機器操作部7は接触圧や静電容量を検出するタイプのスイッチにより形成されている。
【0175】
このように構成された車載機器制御装置は、例えば次にように動作する。すなわち、図25(a)に示すように、静電容量式入力装置の静電容量センサ部10は、透明電極により構成されているため、通常時は車載機器と一体的となり目立たないように配置される。そして、図25(b)に示すように、乗員などが手70を車載機器の機器操作部7上にかざした場合に、この手70が静電容量式入力装置の静電容量センサ部10の検知範囲Z内にて検知される。
【0176】
これにより、車載機器制御装置は、まず、機器操作部7の裏面側に配置されている発光手段としてのLED8を点灯させて、機器操作部7を視認可能に表示する。静電容量センサ部10は透明電極により構成されているため、機器操作部7がインストルメントパネル2の表面上に浮かび上がるように表示される。
【0177】
そして、乗員は指49(図示せず)などを用いて表示された機器操作部7へ操作入力を行うことにより、各機器操作部7に割り当てられた操作入力が受け付けられて、入力情報が静電容量式入力装置から車載機器制御装置に出力され、車載機器制御装置によって、この入力情報に基づく車載機器の上記動作が制御される。
【0178】
このようにすれば、車両1の乗員などが車載機器の機器操作部7へ手70をかざす前には、機器操作部7が見えない状態となっているため、インストルメントパネル2のデザイン性を損なうことがない。また、必要時には手70を機器操作部7へかざすだけで機器操作部7を操作可能に表示することができるので、確実に機器操作部7を操作することが可能となる。
【0179】
さらに、静電容量センサ部10を機器操作部7ごとにそれぞれ配置すれば、各静電容量センサ部10への操作入力を検知して、機器操作部7への操作入力とすることもできるので、複雑な構造の機器操作部7を必要とせず、安価に構成することも可能となる。また、センサ電極11および補助電極13は、ロの字状に形成され、インストルメントパネル2における各機器操作部7を内側に囲むように配置されてもよい。
【0180】
以上述べたように、上述した実施形態にかかる静電容量式入力装置によれば、静電容量センサ部10によって、所望の指向性をもたせた検知範囲Z内に手や指などがあるか否かを正確かつ確実に判定することができる。また、上述した車載機器制御装置によれば、この判定結果に基づいて、手や指などを検知した場合は操作入力があったとして、入力情報が示す操作入力により実行される動作を車載機器に行わせることができる。このように、操作入力を正確かつ確実に受け付けることができるとともに、受け付けた操作入力を示す入力情報を用いて車載機器の動作を制御することが可能となる。
【符号の説明】
【0181】
1 車両
2 インストルメントパネル
3 サイドドア
4 ウィンドウガラス
6 ドアハンドル
7 機器操作部
10 静電容量センサ部
11 センサ電極
12 シールド電極
13 補助電極
13A 補助電極
19 ダミー電極
20 回路部
21 C−V変換回路
22 A/D変換器
23 CPU
24 シールド駆動回路
25 判定回路
26 初期容量記憶装置
27 スイッチ制御回路
28 バッファ
31 減算回路
40 基準電圧調整回路
41 コンパレータ
42 制御回路
43 レジスタ
44 D/A変換器
45 調整部
49 指
70 手
91 照明装置
92 カップホルダ
93 アッシュトレイ
94 操作部
101 天井部
102 サンバイザ
103 フロントガラス
104 シフトレバー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載された車載機器および該車載機器の操作入力部の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極を前記検出回路に接続しない第1の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第1の接続状態における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項2】
前記切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量式入力装置。
【請求項3】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量式入力装置。
【請求項4】
車両に搭載された車載機器および該車載機器の操作入力部の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、
前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第1の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第1の接続状態における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項5】
車両に搭載された車載機器および該車載機器の操作入力部の少なくとも一方に配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記センサ電極を前記検出回路に接続する第1の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第2の接続状態とを選択的に切り替え可能な第1切替スイッチと、
前記センサ電極が前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第1切替スイッチが前記第2の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第2切替スイッチと、
前記第1の接続状態の場合における前記検出回路からの第1の静電容量値と、前記第2の接続状態の場合における前記検出回路からの第2の静電容量値とを比較した比較値、および前記第1または第2の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記車載機器に対する人体による操作入力を受け付ける操作入力受付手段とを備えた
ことを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項6】
前記第1切替スイッチは、前記第2の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第2切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の静電容量式入力装置。
【請求項7】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第1切替スイッチは、前記第2の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第2切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の静電容量式入力装置。
【請求項8】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第1切替スイッチは、前記第2の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第2切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の静電容量式入力装置。
【請求項9】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第1切替スイッチは、前記第2の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第2切替スイッチは、前記第1の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項5記載の静電容量式入力装置。
【請求項10】
前記補助電極は、前記センサ電極を囲むように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の静電容量式入力装置。
【請求項11】
前記センサ電極および前記補助電極は、透光保護カバー部材に設けられた透明電極からなり、
前記車載機器の操作入力部は、車両内の所定位置に前記透光保護カバー部材を介して可視状態および不可視状態を変更自在となるように表示手段を備えて設けられ、
前記表示手段は、前記操作入力受付手段によって人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあると判定された場合に、前記操作入力部を可視状態に表示する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の静電容量式入力装置。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれか1項記載の静電容量式入力装置と、
前記静電容量式入力装置からの情報に応じて、前記車載機器の動作を制御する動作制御手段とを備えた車載機器制御装置であって、
前記動作制御手段は、前記操作入力受付手段によって前記車載機器に対する人体による操作入力が受け付けられた場合に、該操作入力に対応する前記車載機器の動作を実行する
ことを特徴とする車載機器制御装置。
【請求項13】
前記車載機器は、車両に搭載された天井部照明装置、カップホルダ動作装置、アッシュトレイ動作装置、ウィンドウ開閉装置、およびドア開閉装置の少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項12記載の車載機器制御装置。

【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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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【公開番号】特開2010−235035(P2010−235035A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−87255(P2009−87255)
【出願日】平成21年3月31日(2009.3.31)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】