Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TOUCH SENSOR DEVICE AND TOUCH SENSOR PROGRAM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/072349
Kind Code:
A1
Abstract:
A touch sensor device comprises: a touch sensor (1) for sending out an output voltage signal (S1) describing the presence or absence of an operation; an operation presence/absence determination unit (2) for, when the output voltage signal (S1)has a value equal to or more than a predetermined threshold value, determining that the operation has occurred; a stability determination unit (5) for detecting whether a differential signal (S3) describing a differential value obtained by differentiating the output voltage signal (S1) is limited within a predetermined range or not; and a count-up timer (4) for, when the period during which the differential signal (S3) is limited within the predetermined range becomes a predetermined time period or longer on the premise that the output voltage signal (S1) has a value equal to or more than the predetermined threshold value, sending out an ON determination signal (S5) and allowing an external device (7) to operate.

Inventors:
YAMAUCHI KAZUTO (JP)
MURAYAMA YASUNORI (JP)
TANAKA SADAHIKO (JP)
TAKIZAWA KEITARO (JP)
YAMANOUE KOUICHI (JP)
ISOMURA ARIHIRO (JP)
KISHIUE KENJI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/068394
Publication Date:
June 11, 2009
Filing Date:
October 09, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MITSUBISHI MOTORS CORP (JP)
VISTEON JAPAN LTD (JP)
YAMAUCHI KAZUTO (JP)
MURAYAMA YASUNORI (JP)
TANAKA SADAHIKO (JP)
TAKIZAWA KEITARO (JP)
YAMANOUE KOUICHI (JP)
ISOMURA ARIHIRO (JP)
KISHIUE KENJI (JP)
International Classes:
H03K17/96
Foreign References:
JP2007150733A2007-06-14
JPS55111028A1980-08-27
JPH0226126A1990-01-29
Attorney, Agent or Firm:
KURIHARA, Hiroyuki et al. (Iwasaki Bldg. 6F 3-15, Hiroo 1-chome, Shibuya-k, Tokyo 12, JP)
Download PDF:
Claims:
 操作の有無を電圧値に変換して前記電圧値を表す出力電圧信号を送出するタッチセンサと、
 前記出力電圧信号が所定の閾値以上の場合に前記タッチセンサが操作状態であると判断する操作有無判断手段と、
 前記出力電圧信号を微分して得る微分値を表わす微分信号が所定の範囲に収まっているか否かを検出する安定判断手段と、
 前記出力電圧信号が前記閾値以上であることを前提条件として前記微分信号が所定の範囲に収まっている期間を検出し、前記期間が所定時間以上になったときON判定信号を送出して外部の機器を動作させるカウントアップタイマ手段とを有することを特徴とするタッチセンサ装置。
 請求項1に記載するタッチセンサ装置において、
 前記閾値は、第1の閾値>第2の閾値の関係を有する2種類が設定されており、前記出力電圧信号の増加時において前記出力電圧信号が前記第1の閾値以上となったとき前記操作状態であると判断するとともに、前記出力電圧信号の減少時において前記出力電圧信号が前記第2の閾値未満となったとき前記操作状態が解除されたと判断するように前記操作有無判断手段を構成したことを特徴とするタッチセンサ装置。
 請求項1又は請求項2に記載するタッチセンサ装置において、
 前記安定判断手段における前記所定の範囲は前記出力電圧信号の変化量に応じて調整可能に構成したことを特徴とするタッチセンサ装置。
 請求項1又は請求項2に記載するタッチセンサ装置において、
 前記タッチセンサは、静電容量式のものであることを特徴とするタッチセンサ装置。
 請求項1又は請求項2に記載するタッチセンサ装置において、
 前記ON判定信号は車載用の機器を動作させるものであることを特徴とするタッチセンサ装置。
 タッチセンサに対する操作の有無を表す出力電圧信号が所定の閾値以上の場合に前記タッチセンサの操作状態であると判断する機能と、
 前記出力電圧信号を微分して得る微分値を表わす微分信号が所定の範囲に収まっているか否かを検出する機能と、
 前記出力電圧信号が前記閾値以上であることを前提条件として前記微分信号が所定の範囲に収まっている期間を検出し、前記期間が所定時間以上になったときON判定信号を送出して外部の機器を動作させる機能とをコンピュータで実現させることを特徴とするタッチセンサ装置用のプログラム。
Description:
タッチセンサ装置及びタッチセ サ用のプログラム

 本発明はタッチセンサ装置及びタッチセ サ用のプログラムに関し、特に車載用のタ チセンサ装置に適用して有用なものである

 タッチセンサ装置は各種機器のインター ェースである入力装置として各産業分野で 用されている。かかるタッチセンサ装置は 作者がタッチセンサにおける任意の検出電 (タッチスイッチ)に触れるだけで機器の操 が可能である点で、容易に所定の操作を行 ことができるという利点がある。反面、操 者が意図せずに検出電極に触れた場合でも 器は動作してしまう。したがって、誤動作 生起し易いという問題を有している。また 検出電極の位置を探るような、いわゆるブ インドタッチによっても意図しない作動を 起する。かかるブラインドタッチは、車両 運転中に車載用の機器を操作する場合に特 顕著な問題となる。

 そこで、従来技術においては、検出電極 触れていると推測されるタッチセンサから 出力電圧が所定の閾値以上である期間をタ マでカウントし、この期間が所定時間以上 ある場合にON判定を行う(特許文献1参照)、 いは検出電極形状に凹凸を持たせてブライ ド操作を行い易くする(特許文献2参照)等の 策が提案されている。

特開平08-005659号公報

特開2005-078104号公報

 しかしながら、タイマでカウントする場 に誤操作防止性能を向上させようとすると 器の応答時間の遅延が問題になる。また、 きな接触面積を有する検出電極をゆっくり 手探り操作をした場合や掃除等の接触操作 は、容易にON判定のための閾値以上となっ 誤動作を生起してしまう。一方、検出電極 形状に凹凸を持せた場合は、凹凸面を手探 操作して所望の検出電極を探る場合に一定 下の押圧力で操作しなければ同様に手探り 作によって誤作動を生起するので、操作に れを必要とし、この点で実用性に問題があ 。

 本発明は、上記従来技術に鑑み、誤動作 低減でき、手探り操作であっても確実に操 に対応するON判定を行うことができるタッ センサ装置及びタッチセンサ用のプログラ を提供することを目的とする。

 上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
 操作の有無を電圧値に変換して前記電圧値 表す出力電圧信号を送出するタッチセンサ 、
 前記出力電圧信号が所定の閾値以上の場合 前記タッチセンサが操作状態であると判断 る操作有無判断手段と、
 前記出力電圧信号を微分して得る微分値を わす微分信号が所定の範囲に収まっている 否かを検出する安定判断手段と、
 前記出力電圧信号が前記閾値以上であるこ を前提条件として前記微分信号が所定の範 に収まっている期間を検出し、前記期間が 定時間以上になったときON判定信号を送出 て外部の機器を動作させるカウントアップ イマ手段とを有することを特徴とするタッ センサ装置にある。

 本態様によれば、出力電圧信号が所定の 値以上となっていることを前提条件として 前記出力電圧信号に基づく微分信号が予め めた設定時間以上、所定の範囲に収まって ることが検出された場合にON判定を行うの 、当該タッチセンサ装置の誤動作を飛躍的 低減させることができる。

 本発明の第2の態様は、
 上記第1の態様に記載するタッチセンサ装置 において、
 前記閾値は、第1の閾値>第2の閾値の関係 有する2種類が設定されており、前記出力電 圧信号の増加時において前記出力電圧信号が 前記第1の閾値以上となったとき前記操作状 であると判断するとともに、前記出力電圧 号の減少時において前記出力電圧信号が前 第2の閾値未満となったとき前記操作状態が 除されたと判断するように前記操作有無判 手段を構成したことを特徴とするタッチセ サ装置にある。

 本態様によれば、出力電圧信号の増加時 おけるタッチセンサの操作状態の判定条件 厳しく、前記出力電圧信号の減少時におけ 前記タッチセンサの操作状態の判定条件が くなるように異なる2種類の第1及び第2の閾 を設定しているので、出力電圧信号が第1の 閾値を跨いで変動することに起因するチャタ リングを有効に防止することができるばかり でなく、誤動作防止のために最も適切なON判 信号を形成することができる。

 本発明の第3の態様は、
 上記第1の態様又は第2の態様に記載するタ チセンサ装置において、
 前記安定判断手段における前記所定の範囲 前記出力電圧信号の変化量に応じて調整可 に構成したことを特徴とするタッチセンサ 置にある。

 本態様によれば、タッチセンサを操作す 場合における接触面積の違いを加味した前 所定範囲の調整を行うことができるので、 記接触面積に応じた最適な所定範囲を設定 ることができ、その分正確なON判定を行う とができる。前記接触面積が変われば出力 圧信号の変化やブレが大きく変化する場合 あるからである。

 本発明の第4の態様は、
 上記第1の態様乃至第3の態様の何れか一つ 記載するタッチセンサ装置において、
 前記タッチセンサは、静電容量式のもので ることを特徴とするタッチセンサ装置にあ 。

 本態様によれば、素手でタッチセンサを 作した場合と、手袋をはめてタッチセンサ 操作した場合等とで出力電圧信号が大きく なっても上述の如き本発明の固有の顕著な 用により、有効に誤動作を防止することが きる。

 本発明の第5の態様は、
 上記第1の態様乃至第4の態様の何れか一つ 記載するタッチセンサ装置において、
 前記ON判定信号は車載用の機器を動作させ ものであることを特徴とするタッチセンサ 置にある。

 本態様によれば、手探り操作の可能性が い車載用のタッチセンサ装置としたので、 述の如き本発明の固有の効果を顕著に発揮 せることができる。

 本発明の第6の態様は、
 タッチセンサに対する操作の有無を表す出 電圧信号が所定の閾値以上の場合に前記タ チセンサの操作状態であると判断する機能 、
 前記出力電圧信号を微分して得る微分値を わす微分信号が所定の範囲に収まっている 否かを検出する機能と、
 前記出力電圧信号が前記閾値以上であるこ を前提条件として前記微分信号が所定の範 に収まっている期間を検出し、前記期間が 定時間以上になったときON判定信号を送出 て外部の機器を動作させる機能とをコンピ ータで実現させることを特徴とするタッチ ンサ装置用のプログラムにある。

 本態様によれば、上述の如き本発明の固 の顕著な効果をコンピュータプログラムで 現することができる。

 本発明によればタッチセンサの出力電圧 表す出力電圧信号が所定の閾値以上となっ いることを前提条件として、前記出力電圧 号の微分値を表す微分信号が予め定めた設 時間以上、所定の範囲に収まっていること 検出された場合にON判定を行うようになっ おり、前記出力電圧信号がON判定のための閾 値以上となっただけではON判定を行わないの 、当該タッチセンサ装置の誤動作を飛躍的 低減させることができる。特に、操作者が ッチセンサの検出電極の表面を手探りして る場合には前記出力電圧信号が時間的に変 して前記微分信号が所定の範囲外となる結 、ON判定は行われない。したがって、操作 の意思を反映した確実なON判定を行うことが できる。

本発明の実施の形態に係るタッチセン 装置を示すブロック線図である。 図1に示すタッチセンサ装置の各部にお ける信号の波形を示す波形図である。 図1に示すタッチセンサ装置における信 号処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

 1     タッチセンサ
 2     操作有無判断部
 3     微分回路
 4     カウントアップタイマ
 5     安定判断部
 6     ON判定部
 7     外部機器
 S1    出力電圧信号
 S3    微分信号 
 S5    ON判定信号

 以下本発明の実施の形態を図面に基づき 細に説明する。

 図1は本発明の実施の形態に係るタッチセ ンサ装置を示すブロック線図、図2はこのタ チセンサ装置の各部における信号の波形を す波形図である。図1に示すように、本形態 おけるタッチセンサ1は、静電容量式のもの で、所定の操作のために操作者が指を接触さ せる検出電極1Aと変換出力部1Bとを有してい 。ここで、検出電極1Aは、操作者が指を接触 させた場合の静電容量の変化を変換出力部1B 出力する。変換出力部1Bは静電容量の変化 電圧値に変換してこの電圧値を表す出力電 信号S1を操作有無判断部2及び微分回路3に送 する。

 この場合の出力電圧信号S1の一例を図2(a) 示す。同図に示す2種類の出力電圧信号S1の ち、実線で示す波形が素手で操作した場合 点線で示す波形が手袋をはめて操作した場 をそれぞれ示している(この点については後 に詳述する。)。

 操作有無判断部2は出力電圧信号S1と所定 閾値Vth-on、Vth-offとを比較し、出力電圧信号 S1が増加時において所定の閾値Vth-on以上とな たことを検出するとともに、減少時におい 閾値Vth-off未満となったことを検出して、こ のことを表す出力信号S2をカウントアップタ マ4に送出する。ここで、Vth-on>Vth-offとな ように設定してある。したがって、図2(b)に 示すように、出力信号S2は閾値Vth-onとなった 点で立ち上がり、閾値Vth-off未満となった時 点で立ち下がるパルス信号となる。本形態で は閾値Vth-onと閾値Vth-offとの2つの閾値を設定 たが、このように設定することは必須では い。ただ、本形態の如く2つの閾値Vth-on、Vth -offを設定することにより、出力電圧信号S1が 閾値Vth-onを跨いで変動することに起因するチ ャタリングを防止することができる。

 微分回路3は出力電圧信号S1を微分してこ ときの微分値を表わす微分信号S3を送出す 。この場合の微分信号S3の一例を図2(b)に示 。

 安定判断部5は微分信号S3の変化が所定の 囲に収まっているか否かを検出し、収まっ いる場合には、操作者が操作の意思をもっ 検出電極1Aに接触していると判断し、この とを表わす出力信号S4をカウントアップタイ マ4に送出する。さらに詳言すると、レベル 異なる2種類の閾値UL-Dsv、LL-Dsv(UL-Dsv>LL-Dsv) 設定しておき、UL-Dsv≧S3≧LL-DsvのときH状態 なるパルス信号である出力信号S4を送出す ように構成してある。これは、UL-Dsv、LL-Dsv 閾値とするウインドコンパレータ機能によ 容易に実現し得る。

 カウントアップタイマ4は出力電圧信号S1 増加時において閾値Vth-on以上又は減少時に いて閾値Vth-off以上であること、すなわち出 力信号S2がH状態であることを前提条件として 、所定時間T以上の期間において微分信号S3が 前記所定の範囲内に収まっていることが検出 された場合に、このことを表わすON判定信号S 5を送出する。ここで、カウントアップタイ 4は、例えば次のような構成により実現し得 。すなわち、出力信号S2がH状態であること 条件としてカウントアップ可能なタイマに り出力信号S4がH状態である期間をカウント 、そのカウント値が所定のカウント値とな た時点で図2(e)に示すようなON判定信号S5を 出させるように構成すれば良い。

 ON判定部6はON判定信号S5により操作者のON 作の意思を判断して所定の外部機器7を動作 させるための動作信号S6を送出し、この動作 号S6で外部機器7を動作させる。

 このように本形態によれば、出力電圧信 S1が増加時において閾値Vth-on又は減少時に いてVth-off以上であることを前提条件として 出力電圧信号S1の微分値を表わす微分信号S3 が一定時間以上所定の範囲(UL-Dsv≧S3≧LL-Dsv) 収まっていることが検出された場合にON判定 を行う。ここで、図2(a)に点線で示すように 手袋をはめてタッチセンサ1を操作した場合 は素手で操作した場合に比べて出力電圧信 S1が小さくなる。かかる現象は、それぞれ 場合で誘電率が異なることに起因する影響 大きい静電容量式のタッチセンサ1を用いた 合に顕著に問題となる。手袋装着時の操作 検出しようとすれば閾値を小さくせざるを ず、反面このように閾値を小さくした場合 は素手で操作する場合の検出感度が過剰に り簡単に誤動作を生起してしまう虞がある らである。この点に関し、本形態によれば 力電圧信号S1がON判定のための閾値Vth-on以上 となっただけではON判定を行わないので、閾 Vth-onは手袋をはめて操作する場合に合わせ 小さい値に設定することが可能である反面 このような小さい値に設定された閾値Vth-on 下で素手で操作しても誤動作を生起するこ はない。すなわち、本形態においては素手 操作する場合及び手袋をはめて操作する場 の両方に良好に対応した誤動作防止を図る とができる。

 さらに、タッチセンサ1の感度を高く設定 、すなわち閾値Vth-onを小さく設定したことに より、操作者の指先が検出電極1Aに接触する に出力電圧信号S1が閾値Vth-on以上となった 合でも、操作者の指先が空間を移動中であ 場合には、その位置が安定しない。したが て、この状態では微分信号S3が所定の範囲に 収まらず、指先が検出電極1Aに接触してその 置が安定した状態で初めてON判定が可能に る結果、その分確実に誤動作を防止するこ ができる。

 以上の説明で基にした図2(a)乃至図2(e)は 常の操作態様、すなわち操作者が操作の意 をもって検出電極1Aを操作した場合の波形図 である。これに対し図2(f)及び図2(g)は手探り 態等、操作者が操作の意思を持たずに検出 極1Aに偶発的に触れた場合の出力電圧信号S1 (図2(f))及びこの出力電圧信号S1に基づく微分 圧信号S3(図2(g))を示す波形図である。両図 示すように、この場合には出力電圧信号S1が 時間的に大きく変動する結果、その微分信号 S3が前記所定の範囲(UL-Dsv≧S3≧LL-Dsv)を超える 広い範囲で変動する。この結果、カウントア ップタイマ4のタイマはカウントアップされ いので、ON判定信号S5が送出されることはな 。

 図3は本形態に係るタッチセンサ装置にお ける信号処理の手順を示すフローチャートで ある。同図に示すように、当該信号処理系に おいては、先ずタッチセンサ1(図1参照)が送 する出力電圧信号S1を入力する(ステップST1 照)。

 次に、出力電圧信号S1≧閾値Vth-onである 否かを判定する(ステップST2参照)とともに、 出力電圧信号S1≧閾値Vth-offであるか否かを判 定する(ステップST3参照)。同時に、出力電圧 号S1の微分処理を行う(ステップST4参照)。

 ステップST2における判定の結果、出力電 信号S1≧閾値Vth-onである場合には、カウン アップタイマ4(図1参照)をスタンバイ状態と る。一方、出力電圧信号S1<閾値Vth-onであ 場合には、最初に戻りステップST2乃至ステ プST4の処理を繰り返す。

 次に、出力電圧信号S1の微分処理(ステッ ST4参照)の結果を受けて微分信号S3が所定の 囲に収まっているか否か、すなわち閾値LL-D sv≦S3≦閾値UL-Dsvであるか否かを判定する(ス ップST5参照)。

 次に、ステップST5の判定結果によりカウ トアップタイマ4がスタンバイ状態になって いることを条件として閾値LL-Dsv≦S3≦閾値UL-D svである期間をカウントアップする(ステップ ST6参照)。すなわち、カウントアップタイマ4 、カウントアップ可能なスタンバイ状態に いてのみ、閾値LL-Dsv≦S3≦閾値UL-Dsvである 間tをカウントアップする。

 次に、カウントアップした期間tが予め設 定しておいた設定期間T以上となったか否か 判定する(ステップST7参照)。ステップST7の処 理でt≧Tであることが検出された場合にはON 定を行い(ステップST8参照)、所定の外部機器 7(図1参照)を動作させる。一方、t<Tである 合には最初に戻りステップST2乃至ステップST 4の処理を繰り返す。

 ステップST3の処理の結果、出力電圧信号S 1≧閾値Vth-offであると判定された場合は最初 戻りステップST2乃至ステップST4の処理を繰 返す。一方、ステップST3の処理の結果、出 電圧信号S1<閾値Vth-offであると判定された 場合にはカウントアップタイマ4をクリアす (ステップST6参照)。

 ステップST5の処理の結果、微分信号S3< 値LL-Dsv又は微分信号S3>閾値UL-Dsvである場 にもカウントアップタイマ4をクリアし(ス ップST9参照)、最初に戻りステップST2乃至ス ップST4の処理を繰り返す。

 なお、上記実施の形態の安定判断部5にお いて設定した閾値UL-Dsv、LL-Dsvは固定値として 考えたが、出力電圧信号S1の変化量に応じて 整可能に構成しても良い。この場合には、 ッチセンサ1を操作する場合における接触面 積の違いを加味した最適な所定範囲(UL-Dsv≧S3 ≧LL-Dsv)を設定することができる。ちなみに 検出電極1A(図1参照)を指の腹で触れた場合等 、指と検出電極1Aとの接触面積が大きくなる 、これに比例して出力電圧信号S1やそのブ も大きく変化する結果、前記所定範囲(UL-Dsv S3≧LL-Dsv)を固定した場合には検出電極1Aに 触しているにもかかわらずON判定が行われず 、誤検出となる場合が発生する。

 さらに、上記実施の形態におけるタッチ ンサ1は静電容量式のものとして説明したが 、これに限る必要はない。押圧式、圧電式等 、操作者の意思をスイッチを介して伝えるた めのタッチセンサであればその種類に特別な 制限はない。ただ、静電容量式の場合には上 述の如く特に顕著な作用・効果を発揮させる ことができる。

 また、上記実施の形態に係るタッチセン 装置の機能はコンピュータで実現させるた のプログラムとしても実現し得る。

 本発明は各種産業分野で利用されている ッチスイッチ及びこれを利用する装置を製 販売する産業分野で利用することができる